CN104778915B - 显示装置及其像素电路和显示驱动方法 - Google Patents
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Abstract
一种显示装置及其像素电路和显示驱动方法，该显示装置及其像素电路在阈值提取帧通过电流偏置方式提取驱动晶体管及发光元件的阈值电压信息，在驱动帧，通过电容耦合的方式写入数据电压，使通过发光元件的驱动电流与上述阈值电压信息无关，精确补偿了晶体管和发光元件的阈值电压漂移或显示面板各处晶体管阈值电压的不均匀性，通过电压编程方式将灰度信息（数据电压）写入，实现了快速的数据输入。并且，该显示驱动方法中，将一个显示驱动周期划分为一个阈值提取帧和多个驱动帧，使得发光元件的发光时间与阈值提取时间的比增加。
Description
技术领域
本申请涉及一种显示装置及其像素电路和显示驱动方法。
背景技术
有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode，OLED）显示因具有高亮度、高发光效率、宽视角和低功耗等优点，近年来被人们广泛研究，并迅速应用到新一代的显示当中。OLED显示的驱动方式包括无源矩阵驱动（Passive Matrix OLED，PMOLED）和有源矩阵驱动（Active Matrix OLED，AMOLED）两种。无源矩阵驱动虽然成本低廉，但是存在交叉串扰现象，不能实现高分辨率的显示，且无源矩阵驱动电流大，降低了OLED的使用寿命。相比之下，有源矩阵驱动方式在每个像素上设置数目不同的晶体管作为电流源，避免了交叉串扰，所需的驱动电流较小，功耗较低，使OLED的寿命增加，可以实现高分辨的显示。
AMOLED的像素电路是简单的两薄膜场效应晶体管（Thin Film Transistor，TFT）结构，如图1所示，该像素电路包括开关晶体管103、电容106、驱动晶体管104和发光件OLED105。开关晶体管103响应来自扫描控制线SCAN102的控制信号采样来自数据线DATA101的数据信号。电容106在开关晶体管103关断后保存所采样的数据信号电压。驱动晶体管104在给定的发光期间根据电容106所保留的输入电压来供应输出电流。发光件OLED105通过来自驱动晶体管104的输出电流来发出亮度与数据信号相称的光。根据晶体管的电压电流公式，驱动晶体管104流过的电流可以表示为：
IDS=1/2μnCoxW/L(VG-VOLED-VTH)......(1)
其中，IDS为驱动晶体管104漏极流向源极的漏极电流，μn为TFT器件的有效迁移率，Cox为TFT器件单位面积的栅电容，W、L分别为TFT器件的有效沟道宽度和沟道长度，VG为TFT器件的栅极电压，VOLED是OLED105上的偏置电压，VTH为TFT器件的阈值电压，VOLED与OLED105的阈值电压相关。
该像素电路虽然结构简单，但是不能补偿驱动晶体管104阈值电压VTH的漂移、OLED105阈值电压漂移或因TFT器件采用多晶硅材料制成而导致面板各处TFT器件阈值电压VTH的不均匀性。当驱动晶体管104阈值电压VTH、OLED105阈值电压发生漂移或在面板上各处TFT器件阈值电压VTH的值不一致时，根据公式（1）可知，驱动电流IDS也会改变，并且面板上不同的像素因偏置电压的不同漂移情况也不一样，因此造成面板显示的不均匀性。
为了解决TFT器件阈值电压漂移带来的问题，不管AMOLED的像素电路采用的工艺是多晶硅（poly-Si）技术、非晶硅（a-Si）技术还是氧化物半导体技术，其在构成像素电路时都需要提供阈值电压VTH补偿机制。目前出现了很多能够提供阈值电压补偿的像素电路，这些电路大致可以分为两类：电压驱动型像素电路和电流驱动型像素电路。电流驱动型像素电路主要采用电流镜或者电流源将数据电流按一定比例复制为驱动电流的方式来点亮发光件。由于OLED是电流型器件，因此采用电流驱动型电路可以很精确的补偿阈值电压的漂移和迁移率的不同。但是在实际应用时，由于数据线上的寄生电容效应，数据电流的建立需要较长的时间，这个问题在小电流的情况下更加突出，严重影响了电路的驱动速度。电压驱动型像素电路相对于电流驱动型像素电路有很快的充放电速度，可以满足大面积、高分辨显示的需要。但是，许多电压驱动型像素电路在补偿阈值电压漂移时，需要复杂的电路结构且引入了多条扫描线，这使得像素的开口率降低且对外部的栅极驱动IC要求较高，增加了线路成本。
此外，目前AMOLED采用的驱动方式主要包括逐行补偿发光和集中补偿同时发光两种。对于前者，其电路复杂，控制信号线多，而后者，虽然电路可以做的相对简单，但是由于补偿阶段显示面板不发光，所以整体发光时间比较短，这样就必须要采用更大的驱动电流，以满足亮度要求。
目前的显示驱动方法中，都是以帧作为周期，每一帧就是一个完整的驱动周期，在一帧中，包含了补偿过程和驱动过程。
请参考图2，为目前一种显示驱动方法的示意图，其中，黑色的代表不发光的时间段，垂直方向为显示屏的行方向，因为阈值补偿、数据写入、发光等过程是按照行来进行的，所以每行的阈值补偿、数据写入、发光过程在时间轴上是不同的，图2中用菱形表示。图2中，一帧即代表一个驱动周期，在一帧中，每一行都先进行补偿然后发光，黑色部分代表补偿过程，这个过程不发光，白色部分代表发光过程。图2表示的显示驱动方法一般称为逐行发光技术，跟目前LCD采用的显示驱动方法一样，不过LCD显示驱动方法过程中没有补偿阶段，只有发光阶段。
请参考图3，为目前另一种显示驱动方法的示意图，其中，一帧同样代表一个驱动周期，在一帧中，有相当一部分时间是用来阈值提取和数据写入，在数据写入后，整个屏幕所有的行同时发光，黑色表示阈值提取和数据写入的过程，白色代表发光过程。图3表示的显示驱动方法一般称为同时发光技术，倾向于用在3D显示中。
发明内容
考虑以上因素，本申请提供了一种显示装置及其像素电路和显示驱动方法，该显示装置及其像素电路既能如电流型电路一样精确补偿晶体管和发光元件的阈值电压漂移和显示面板各处晶体管阈值电压的不均匀性，又可以如电压型驱动电路一样实现快速的数据输入，且电路结构简单，发光时间长。
根据本申请的第一方面，本申请提供了一种像素电路，包括：
发光元件。
驱动晶体管，其控制极耦合到存储节点，第一极耦合到偏置电流端，第二极耦合到所述发光元件。
第一开关晶体管，其控制极耦合到第一扫描信号端，第一极耦合到偏置电流端，第二极耦合到存储节点。
第二开关晶体管，其控制极耦合到第二扫描信号端，第一极耦合到数据信号端。
第一电容，其第一端耦合到公共电极，第二端耦合到存储节点。
第二电容，其第一端耦合到存储节点，第二端耦合到第二开关晶体管的第二极。
在驱动周期的阈值提取帧，所述第二开关晶体管用于响应第二扫描信号端输入的第二扫描信号的高电平，将数据信号端输入的第一参考电位输入到第二电容的第二端；所述第一开关晶体管用于响应第一扫描信号端输入的第一扫描信号的高电平，通过偏置电流端输入的偏置电流对存储节点充电进行阈值提取。
在驱动周期的驱动帧，所述第二开关晶体管用于响应第二扫描信号端输入的第二扫描信号的高电平，将数据信号端输入的数据电压耦合到存储节点；所述第一开关晶体管用于通过偏置电流端输入的驱动电压驱动发光元件发出与所述数据电压对应的光。
根据本申请的第二方面，本申请提供了另一种像素电路，包括：
发光元件。
驱动晶体管，其控制极耦合到存储节点，第一极耦合到偏置电流端，第二极耦合到所述发光元件。
第一开关晶体管，其控制极耦合到第一扫描信号端，第一极耦合到偏置电流端，第二极耦合到存储节点。
第二开关晶体管，其控制极耦合到第二扫描信号端，第一极耦合到数据信号端。
第一电容，其第一端耦合到第一扫描信号端，第二端耦合到存储节点。
第二电容，其第一端耦合到存储节点，第二端耦合到第二开关晶体管的第二极。
在驱动周期的阈值提取帧，所述第二开关晶体管用于响应第二扫描信号端输入的第二扫描信号的高电平，将数据信号端输入的第一参考电位输入到第二电容的第二端；所述第一开关晶体管用于响应第一扫描信号端输入的第一扫描信号的高电平，通过偏置电流端输入的偏置电流对存储节点充电进行阈值提取。
在驱动周期的驱动帧，所述第二开关晶体管用于响应第二扫描信号端输入的第二扫描信号的高电平，将数据信号端输入的数据电压耦合到存储节点；所述第一开关晶体管用于通过偏置电流端输入的驱动电压驱动发光元件发出与所述数据电压对应的光。
根据本申请的第三方面，本申请提供了一种显示装置，包括N*M个上述任一种的像素电路通过矩阵式排布组成的显示面板，其中，N为显示面板的行数，M为显示面板的列数，且M、N为正整数。
数据驱动电路，其包括M根偏置电流线和M根数据信号线，所述M根偏置电流线分别连接到各列像素电路的偏置电流端，用于为像素电路提供偏置电流和驱动电压；所述M根数据信号线分别连接到各列像素电路的数据信号端，用于为像素电路提供第一参考电位和数据电压。
栅极驱动电路，其包括N根第一扫描信号线和N根第二扫描信号线，所述N根第一扫描信号线分别连接到各行像素电路的第一扫描信号端，用于为像素电路提供第一扫描信号；所述N根第二扫描信号线分别连接到各行像素电路的第二扫描信号端，用于为像素电路提供第二扫描信号。
根据本申请的第四方面，本申请提供了一种显示驱动方法，包括：将一个显示驱动周期划分为一个阈值提取帧和多个驱动帧；所述阈值提取帧中，对像素电路进行阈值电压提取；所述驱动帧中，向像素电路中写入数据电压，并驱动像素电路显示。
本申请提供的显示装置及其像素电路，在阈值提取帧通过电流偏置方式提取驱动晶体管及发光元件的阈值电压信息，在驱动帧，通过电容耦合的方式写入数据电压，使通过发光元件的驱动电流与上述阈值电压信息无关，精确补偿了晶体管和发光元件的阈值电压漂移或显示面板各处晶体管阈值电压的不均匀性，通过电压编程方式将灰度信息（数据电压）写入，实现了快速的数据输入，既能如电流型电路一样精确补偿晶体管和发光元件的阈值电压漂移和显示面板各处晶体管阈值电压的不均匀性，又可以如电压型驱动电路一样实现快速的数据输入。并且，本申请提供的显示驱动方法中，将一个显示驱动周期划分为一个阈值提取帧和多个驱动帧，使得发光元件的发光时间与阈值提取时间的比增加。
附图说明
图1为现有技术中AMOLED的像素电路结构图；
图2为现有技术中一种显示驱动方法的示意图；
图3为现有技术中另一种显示驱动方法的示意图；
图4为本申请一种实施例中像素电路的电路图；
图5为本申请一种实施例像素电路中阈值提取帧的时序图；
图6为本申请一种实施例像素电路中驱动帧的时序图；
图7为本申请另一种实施例中像素电路的电路图；
图8为本申请另一种实施例像素电路中阈值提取帧的时序图；
图9为本申请另一种实施例像素电路中驱动帧的时序图；
图10为本申请一种实施例中显示装置的结构图；
图11为本申请一种实施例显示装置中数据驱动电路的结构示意图；
图12为本申请一种实施例中显示驱动方法的示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例中，晶体管可以是任何结构的晶体管，比如场效应晶体管（FieldEffect Transistor，FET）或者双极型晶体管（Bipolar Junction Transistor，BJT）。当晶体管为BJT时，其控制极是指BJT的基极B，第一极、第二极分别指BJT的集电极C和发射极E；当晶体管为FET时，其控制极是指FET的栅极G，第一极、第二极分别指FET的漏极D和源极S。显示装置中的晶体管通常为TFT器件，此时，晶体管的控制极是TFT器件的栅极G，第一、二电极分别指TFT器件的漏极D和源极S，在晶体管作为开关元件时，其漏极D和源极S可以互换，即第一、第二电极也可以分别指TFT器件的源极S和漏极D。
本申请实施例中，晶体管主要以薄膜晶体管、发光元件主要以有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode，OLED）为例进行说明。
实施例一
请参考图4，本实施例提供了一种像素电路，包括发光元件40、驱动晶体管41、第一开关晶体管42、第二开关晶体管43、第一电容44和第二电容45。
驱动晶体管41的控制极耦合到存储节点47，第一极耦合到偏置电流端，第二极耦合到发光元件40。发光元件40为OLED时，驱动晶体管41的第二极耦合到OLED的阳极，OLED的阴极耦合到公共电极VSS。
第一开关晶体管42的控制极耦合到第一扫描信号端，第一极耦合到偏置电流端，第二极耦合到存储节点47。
第二开关晶体管43的控制极耦合到第二扫描信号端，第一极耦合到数据信号端。
第一电容44的第一端耦合到公共电极VSS，第二端耦合到存储节点47。
第二电容45的第一端耦合到存储节点47，第二端耦合到第二开关晶体管43的第二极。
在驱动周期的阈值提取帧，第二开关晶体管43用于响应第二扫描信号端输入的第二扫描信号scan2的高电平，将数据信号端输入的第一参考电位输入到第二电容45的第二端；第一开关晶体管42用于响应第一扫描信号端输入的第一扫描信号scan1的高电平，通过偏置电流端输入的偏置电流对存储节点47充电进行阈值提取。
在驱动周期的驱动帧，第二开关晶体管43用于响应第二扫描信号端输入的第二扫描信号scan2的高电平，将数据信号端输入的数据电压耦合到存储节点47；第一开关晶体管42用于通过偏置电流端输入的驱动电压驱动发光元件40发出与数据电压对应的光。
本实施例中，在驱动周期的阈值提取帧，第二开关晶体管43还用于在阈值提取后，响应第二扫描信号端输入的第二扫描信号scan2的高电平，通过数据信号端输入的第二参考电位将存储节点47的电位拉低；第二参考电位低于第一参考电位。
请参考图5和图6，像素电路的驱动过程分为阈值提取帧和驱动帧。像素电路在阈值提取帧中，进行阈值电压的提取工作，用以刷新存储在存储节点中的阈值电压信息；在驱动帧中，发光元件40根据写入的数据电压发光，以表达灰度或者色彩信息。下面分开详细说明阈值提取帧和驱动帧中像素电路的工作过程。
请参考图5，本实施例中，阈值提取帧分为阈值提取和电流调整两个阶段。
在阈值提取阶段，偏置电流端输入偏置电流IBIAS，当第二扫描信号端输入的第二扫描信号scan2变为高电平时，第二开关晶体管43处于导通状态，同时，数据信号端输入第一参考电位VREF1，此第一参考电位VREF1通过导通的第二开关晶体管43输入到第二电容45的第二端。第一扫描信号端输入的第一扫描信号scan1也为高电平，将第一开关晶体管42置于导通状态，偏置电流IBIAS开始通过导通的第一开关晶体管42给驱动晶体管41的控制极，即存储节点47充电。偏置电流IBIAS对存储节点47充电使得存储节点47的电位升高而使得驱动晶体管41逐渐导通，当存储节点47的电位接近于某一电位值VP时流过驱动晶体管41的电流变为IBIAS。即存储节点47的电位为VP时，偏置电流IBIAS就会全部通过驱动晶体管41和发光元件40流到VSS。此时可得：
其中，μn、Cox、W、L和VTH1分别为驱动晶体管41的有效迁移率、单位面积栅电容、沟道宽度、沟道长度和阈值电压，VP、VOLED分别为存储节点47的电压和发光元件40上的偏置电压，VP、VOLED与发光元件40的与阈值电压是相关的。此时存储节点47的电位VP通过公式（2）推导得到：
由（3）式可以发现，此时存储节点47的电位包含了驱动晶体管41和发光元件40的阈值电压信息。当驱动晶体管41的阈值电压发生漂移时，流过相同大小的IBIAS所需要的VP也不同，即当阈值电压发生漂移变大时，形成的VP也变大；当阈值电压发生漂移变小时，形成的VP也变小。形成的电压VP存储于第一电容44中。阈值提取阶段结束后，第一扫描信号scan1变为低电平，使得第一开关晶体管42置于截止状态。
阈值提取阶段后面是电流调整阶段，在电流调整阶段，第二扫描信号scan2仍处于高电平，使得第二开关晶体管43仍旧处于导通状态。此时数据信号端输入的电压由第一参考电位VREF1变为第二参考电位VREF2。其中第二参考电位VREF2低于第一参考电位VREF1，这就使得存储节点47的电位由于电容耦合效应而拉低，进而使得处于导通状态的驱动晶体管41被置于截止状态。而原本流过驱动晶体管41的电流也由原来的IBIAS变为零。电流调整阶段结束后，第二扫描信号scan2变为低电平，使得第二开关晶体管43处于截止状态。
需要说明的是，在阈值提取帧，由于IBIAS流过发光元件40，发光元件40会发光，但由于阈值提取帧的时间在整个显示驱动过程中所占的比例非常小，阈值摄取帧内发光元件40发光对整个显示的影响可以忽略。
请参考图6，为了便于对本实施例中驱动帧的理解，图6提供了显示装置中N行第二扫描信号scan2的时序图，scan2[n]为显示装置中第n行（1≤n≤N）像素电路输入的第二扫描信号，data[m]为显示装置中第m列的数据电压信号。在驱动帧中，偏置电流端输入驱动电压，用于驱动发光元件40发光，此时第一扫描信号scan1保持低电平，第二扫描信号scan2输出高电平，将相应各行的第二开关晶体管43置于导通状态，与此同时，数据信号端上输出代表灰度信息的数据电压VDATA，通过导通的第二开关晶体管43输入到第二电容45的第二端。数据电压VDATA会通过第二电容45耦合到存储节点47中，使得存储节点47的电位发生变化，存储节点47的电位可以表示为：
其中，C1、C2分别是第一电容44和第二电容45的电容值。由公式（4）可以推出，在发光阶段，发光元件40上流过的驱动电流为：
由公式（5）可以发现，在发光阶段，发光元件40上所流过的驱动电流与驱动晶体管41以及发光元件40的阈值电压无关，即本实施例提供的像素电路可以实现对这两种元件阈值电压变化引起的显示的不均匀性进行补偿。
需要注意的是，本实施例提供的像素电路在工作时，当第一个驱动帧结束以后，紧跟着是第二个驱动帧，数据电压直接更新而不再进行阈值提取过程，直到第k个驱动帧以后，才插入一个阈值提取帧。其中k是大于1的正整数，k值的大小取决于阈值电压的保持情况。
本实施例提供的像素电路，电路结构简单，只有三个晶体管，且在驱动帧时，可以等效成简单的两管电路。该像素电路在阈值提取帧通过电流偏置方式提取驱动晶体管及发光元件的阈值电压信息，在驱动帧，通过电容耦合的方式写入数据电压，使通过发光元件的驱动电流与上述阈值电压信息无关，精确补偿了TFT器件及OLED的阈值电压漂移或显示面板各处TFT器件阈值电压的不均匀性，通过电压编程方式将灰度信息（数据电压）写入，实现了快速的数据输入，既能如电流型电路一样精确补偿TFT器件、OLED的阈值电压漂移和显示面板各处TFT器件阈值电压的不均匀性，又可以如电压型驱动电路一样实现快速的数据输入。
实施例二
请参考图7，本实施例提供了另一种像素电路，包括发光元件70、驱动晶体管71、第一开关晶体管72、第二开关晶体管73、第一电容74和第二电容75。
驱动晶体管71的控制极耦合到存储节点77，第一极耦合到偏置电流端，第二极耦合到发光元件70。发光元件70为OLED时，驱动晶体管71的第二极耦合到OLED的阳极，OLED的阴极耦合到公共电极VSS。
第一开关晶体管72的控制极耦合到第一扫描信号端，第一极耦合到偏置电流端，第二极耦合到存储节点77。
第二开关晶体管73的控制极耦合到第二扫描信号端，第一极耦合到数据信号端。
第一电容74的第一端耦合到第一扫描信号端，第二端耦合到存储节点77。本实施例提供的像素电路与实施例一的区别在于第一电容的连接方式。
第二电容75的第一端耦合到存储节点77，第二端耦合到第二开关晶体管73的第二极。
在驱动周期的阈值提取帧，第二开关晶体管73用于响应第二扫描信号端输入的第二扫描信号scan2的高电平，将数据信号端输入的第一参考电位输入到第二电容75的第二端；第一开关晶体管72用于响应第一扫描信号端输入的第一扫描信号scan1的高电平，通过偏置电流端输入的偏置电流对存储节点77充电进行阈值提取。
在驱动周期的驱动帧，第二开关晶体管73用于响应第二扫描信号端输入的第二扫描信号scan2的高电平，将数据信号端输入的数据电压耦合到存储节点77；第一开关晶体管72用于通过偏置电流端输入的驱动电压驱动发光元件70发出与数据电压对应的光。
本实施例中，在驱动周期的阈值提取帧，第一电容74还用于在阈值提取后，通过第一扫描信号端输入的第一扫描信号scan1的低电平将存储节点77的电位拉低。
请参考图8和图9，像素电路的驱动过程分为阈值提取帧和驱动帧。像素电路在阈值提取帧中，进行阈值电压的提取工作，用以刷新存储在存储节点77中的阈值电压信息；在驱动帧中，发光元件70根据写入的数据电压发光，以表达灰度或者色彩信息。下面分开详细说明阈值提取帧和驱动帧中像素电路的工作过程。为了便于对本实施例中阈值提取帧和驱动帧的理解，图8和图9提供了显示装置中N行的第一扫描信号scan1和第二扫描信号scan2的时序图。
请参考图8，在阈值提取帧中，第二扫描信号scan2保持为高电平，数据信号端输入第一参考电位VREF1，即第二电容75的第二端电压保持为VREF1。偏置电流端输入偏置电流IBIAS给像素电路充电以进行阈值提取。当第一扫描信号scan1变为高电平时，第一开关晶体管72由于第一扫描信号scan1的控制而处于导通状态，偏置电流IBIAS就开始通过导通的第一开关晶体管72给驱动晶体管71的控制极，即存储节点77充电。偏置电流IBIAS对存储节点77充电使得存储节点77的电位升高而使得驱动晶体管71逐渐导通，当存储节点77的电位接近于某一电位值VP时流过驱动晶体管71的电流变为IBIAS。即存储节点77的电位为VP时，偏置电流IBIAS就会全部通过驱动晶体管71和发光元件70流到VSS。此时可得：
其中，μn、Cox、W、L和VTH1分别为驱动晶体管71的有效迁移率、单位面积栅电容、沟道宽度、沟道长度和阈值电压，VP、VOLED则分别为存储节点77的电压和发光元件70上的偏置电压，VP、VOLED与发光元件70的阈值电压是相关的。此时存储节点77的电位VP通过公式（6）推导得到：
由（7）式可以发现，此时存储节点77的电位包含了驱动晶体管71和发光元件70的阈值电压信息。当驱动晶体管71的阈值电压发生漂移时，流过相同大小的IBIAS所需要的VP也不同，即当阈值电压发生漂移变大时，形成的VP也变大；当阈值电压发生漂移变小时，形成的VP也变小。形成的电压VP存储于第一电容74中。阈值提取结束后，第一扫描信号scan1变为低电平，使得第一开关晶体管72置于截止状态。同时存储节点77的电位由于第一电容74的电容耦合效应而拉低，进而使得处于导通状态的驱动晶体管71被置于截止状态。而原本流过驱动晶体管71的电流也由原来的IBIAS变为零。
在阈值提取帧中，每个像素电路的阈值电压信息被提取并存储于存储节点77中。
在驱动帧中，偏置电流端输入驱动电压，用于驱动发光元件70发光，此时第一扫描信号scan1保持低电平，第二扫描信号scan2输出高电平，将相应各行的第二开关晶体管73置于导通状态，与此同时，数据信号端上输出代表灰度信息的数据电压VDATA，通过导通的第二开关晶体管73输入到第二电容75的第二端。数据电压VDATA会通过第二电容75耦合到存储节点77中，使得存储节点77的电位发生变化，存储节点77的电位可以表示为：
其中C1、C2分别是第一电容74和第二电容75的电容值。由公式（8）可以推出，在发光阶段，发光元件70上流过的驱动电流为：
由公式（9）可以发现，在发光阶段，发光元件70上所流过的驱动电流与驱动晶体管71以及发光元件70的阈值电压无关，即本实施例提供的像素电路可以实现对这两种元件阈值电压变化引起的显示的不均匀性进行补偿。
需要注意的是，本实施例提供的像素电路在工作时，当第一个驱动帧结束以后，紧跟着是第二个驱动帧，数据电压直接更新而不再进行阈值提取过程，直到第k个驱动帧以后，才插入一个阈值提取帧。其中k是大于1的正整数，k值的大小取决于阈值电压的保持情况。
本实施例提供的像素电路，电路结构简单，只有三个晶体管，且在驱动帧中，其驱动方式可以等效成简单的两管电路。该像素电路在阈值提取帧通过电流偏置方式提取驱动晶体管及发光元件的阈值电压信息，在驱动帧，通过电容耦合的方式写入数据电压，使通过发光元件的驱动电流与上述阈值电压信息无关，精确补偿了TFT器件及OLED的阈值电压漂移或显示面板各处TFT器件阈值电压的不均匀性，通过电压编程方式将灰度信息（数据电压）写入，实现了快速的数据输入，既能如电流型电路一样精确补偿TFT器件、OLED的阈值电压漂移和显示面板各处TFT器件阈值电压的不均匀性，又可以如电压型驱动电路一样实现快速的数据输入。并且，相比于实施例一提供的像素电路，本实施例提供的像素电路，可以简化显示驱动过程的时序。
实施例三
请参考图10，对应于实施例一，本实施例提供了一种显示装置，包括显示面板102、数据驱动电路103和栅极驱动电路106。
显示面板102由N*M个实施例一提供的像素电路101通过矩阵式排布组成，其中，N为显示面板102的行数，M为显示面板102的列数，且M、N为正整数。
数据驱动电路103包括M根偏置电流线104和M根数据信号线105，偏置电流线104分别连接到各列像素电路101的偏置电流端（即同一列像素电路的偏置电流端连接到同一根偏置电流线），用于为像素电路101提供偏置电流和驱动电压；数据信号线105分别连接到各列像素电路101的数据信号端（即同一列像素电路的数据信号端连接到同一条数据信号线），用于为像素电路101提供第一参考电位和数据电压。
栅极驱动电路106包括N根第一扫描信号线107和N根第二扫描信号线108，第一扫描信号线107分别连接到各行像素电路101的第一扫描信号端（即同一行像素电路的第一扫描信号端连接到同一根第一扫描信号线），用于为像素电路101提供第一扫描信号；第二扫描信号线108分别连接到各行像素电路101的第二扫描信号端（即同一行像素电路的第二扫描信号端连接到同一根第二扫描信号线），用于为像素电路101提供第二扫描信号。
本实施例中，数据信号线105还用于为像素电路101提供第二参考电位。在驱动周期的阈值提取帧，像素电路101的第二开关晶体管还用于在阈值提取后，响应第二扫描信号端输入的第二扫描信号的高电平，通过数据信号端输入的第二参考电位将存储节点的电位拉低；第二参考电位低于第一参考电位。
在具体实施例中，显示面板102可以是液晶显示面板、有机发光显示面板、电子纸显示面板等，而对应的显示装置可以是液晶显示器、有机发光显示器、电子纸显示器等。
本实施例中，数据驱动电路103通过数据信号线105向像素电路提供灰度信息，即将灰度信息通过数据信号线105传输到对应的像素电路101内以实现图像灰度。并且为像素电路101提供偏置电流源、电源电压源，偏置电流源提供偏置电流，电源电压源为像素电路101的最终显示提供电源电压（驱动电压）。数据驱动电路103可以通过焊接与显示面板102相连或者集成于显示面板102内。
请参考图11，为一具体实施例中，数据驱动电路103的偏置电流源111、电源电压源VDD、数据电压源112的结构示意图。在偏置电流线110需要向像素电路输出偏置电流时，开关S1开启，开关S2关闭，通过偏置电流源111输出偏置电流；在偏置电流线110需要向像素电路输出驱动电压时，开关S1关闭，开关S2开启，通过电源电压源VDD输入驱动电压。数据电压源112可以通过数据信号线data向像素电路输入数据电压、第一参考电位和第二参考电位。
栅极驱动电路106对像素阵列进行逐行扫描，逐行扫描时，在阈值提取帧和驱动帧，各行像素电路输入的第一扫描信号和第二扫描信号的时序请参见图5和图6。栅极驱动电路103可以通过焊接与显示面板102相连或者集成于显示面板102内。
本实施例提供的显示装置中，偏置电流线110通过开关S1耦合到偏置电流源111上，偏置电流IBIAS逐行给像素电路101充电以进行阈值提取。当第二扫描信号scan2[n]变为高电平时，即意味着对第n行进行阈值提取。当前行的像素电路完成阈值提取后，偏置电流IBIAS则开始流向下一行的像素电路，以在下一行实施阈值提取工作。当完成阈值提取帧后，即可以开始驱动帧，在驱动帧，当第二扫描信号scan2[n]变为高电平时，即意味着对第n行进行数据电压的写入，数据电压写入后，当前行的像素电路开始发光。
本实施例提供的显示装置既能如电流型电路一样精确补偿TFT器件、OLED的阈值电压漂移和显示面板各处TFT器件阈值电压的不均匀性，又可以如电压型驱动电路一样实现快速的数据输入。
实施例四
对应于实施例二，本实施例提供了另外一种显示装置，其与实施例三的区别在于，显示面板由N*M个实施例二提供的像素电路通过矩阵式排布组成，因此，本实施例显示装置的结构示意图与图10相同。
栅极驱动电路对像素阵列进行逐行扫描，逐行扫描时，在阈值提取帧和驱动帧，各行像素电路输入的第一扫描信号和第二扫描信号的时序请参见图8和图9。
本实施例提供的显示装置由于采用的是实施例二提供的像素电路，因此，相比于实施例三，具有更加简单的显示驱动时序。
实施例五
本实施例提供了一种显示驱动方法，包括：将一个显示驱动周期划分为一个阈值提取帧和多个驱动帧。阈值提取帧中，对像素电路进行阈值电压提取；驱动帧中，向像素电路中写入数据电压，并驱动像素电路显示。
请参考图12，为本实施例提供的显示驱动方法的示意图，以采用上述实施例一和实施例二提供的像素电路为例，其中，k个驱动帧与一个阈值提取帧交替进行（k为大于1的正整数），k的具体值取决于第一电容和第二电容的电荷保持情况，而第一电容和第二电容的电荷保持情况又决定于第一开关晶体管的漏电情况。如果采用氧化物薄膜晶体管或非晶硅薄膜晶体管，则其关态漏电流非常小。所以本实施例提供的方法中，可以实现比较大的k值，也就是说可以采用低频的阈值提取方式满足显示面板的驱动。
在具体实施例中，为了保证阈值提取帧的正常进行，在每个显示驱动周期的最后一个驱动帧中，向像素电路写入一个低电平，该低电平可以是第二参考电位VREF2，使得像素电路中驱动晶体管处于截止状态，实现初始化的目的。
本实施例提供的方法中，通过k个驱动帧与一个阈值提取帧交替进行的方式，可以增加显示时间在整个驱动过程中所占的比例。
以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
Claims (9)
1.一种像素电路，其特征在于，包括：
发光元件(40)；
驱动晶体管(41)，其控制极耦合到存储节点(47)，第一极耦合到偏置电流端，第二极耦合到所述发光元件(40)；
第一开关晶体管(42)，其控制极耦合到第一扫描信号端，第一极耦合到偏置电流端，第二极耦合到存储节点(47)；
第二开关晶体管(43)，其控制极耦合到第二扫描信号端，第一极耦合到数据信号端；
第一电容(44)，其第一端耦合到公共电极(VSS)，第二端耦合到存储节点(47)；
第二电容(45)，其第一端耦合到存储节点(47)，第二端耦合到第二开关晶体管(43)的第二极；
在驱动周期的阈值提取帧，所述第二开关晶体管(43)用于响应第二扫描信号端输入的第二扫描信号(scan2)的高电平，将数据信号端输入的第一参考电位输入到第二电容(45)的第二端；所述第一开关晶体管(42)用于响应第一扫描信号端输入的第一扫描信号(scan1)的高电平，通过偏置电流端输入的偏置电流对存储节点(47)充电进行阈值提取；
在驱动周期的驱动帧，所述第二开关晶体管(43)用于响应第二扫描信号端输入的第二扫描信号(scan2)的高电平，将数据信号端输入的数据电压耦合到存储节点(47)；所述第一开关晶体管(42)用于通过偏置电流端输入的驱动电压驱动发光元件(40)发出与所述数据电压对应的光。
2.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，在驱动周期的阈值提取帧，所述第二开关晶体管(43)还用于在阈值提取后，响应第二扫描信号端输入的第二扫描信号(scan2)的高电平，通过数据信号端输入的第二参考电位将存储节点(47)的电位拉低；所述第二参考电位低于第一参考电位。
3.一种像素电路，其特征在于，包括：
发光元件(70)；
驱动晶体管(71)，其控制极耦合到存储节点(77)，第一极耦合到偏置电流端，第二极耦合到所述发光元件(70)；
第一开关晶体管(72)，其控制极耦合到第一扫描信号端，第一极耦合到偏置电流端，第二极耦合到存储节点(77)；
第二开关晶体管(73)，其控制极耦合到第二扫描信号端，第一极耦合到数 据信号端；
第一电容(74)，其第一端耦合到第一扫描信号端，第二端耦合到存储节点(77)；
第二电容(75)，其第一端耦合到存储节点(77)，第二端耦合到第二开关晶体管(73)的第二极；
在驱动周期的阈值提取帧，所述第二开关晶体管(73)用于响应第二扫描信号端输入的第二扫描信号(scan2)的高电平，将数据信号端输入的第一参考电位输入到第二电容(75)的第二端；所述第一开关晶体管(72)用于响应第一扫描信号端输入的第一扫描信号(scan1)的高电平，通过偏置电流端输入的偏置电流对存储节点(77)充电进行阈值提取；
在驱动周期的驱动帧，所述第二开关晶体管(73)用于响应第二扫描信号端输入的第二扫描信号(scan2)的高电平，将数据信号端输入的数据电压耦合到存储节点(77)；所述第一开关晶体管(72)用于通过偏置电流端输入的驱动电压驱动发光元件(70)发出与所述数据电压对应的光。
4.如权利要求3所述的像素电路，其特征在于，在驱动周期的阈值提取帧，所述第一电容(74)还用于在阈值提取后，通过第一扫描信号端输入的第一扫描信号(scan1)的低电平将存储节点(77)的电位拉低。
5.如权利要求1至4中任一项所述的像素电路，其特征在于，所述驱动晶体管(41)(71)、第一开关晶体管(42)(72)和第二开关晶体管(43)(73)为薄膜晶体管，所述发光元件(40)(70)为有机发光二极管。
6.一种显示装置，其特征在于，包括N*M个如权利要求1所述的像素电路(101)通过矩阵式排布组成的显示面板(102)，其中，N为显示面板(102)的行数，M为显示面板(102)的列数，且M、N为正整数；
数据驱动电路(103)，其包括M根偏置电流线(104)和M根数据信号线(105)，所述M根偏置电流线(104)分别连接到各列像素电路(101)的偏置电流端，用于为像素电路(101)提供偏置电流和驱动电压；所述M根数据信号线(105)分别连接到各列像素电路(101)的数据信号端，用于为像素电路(101)提供第一参考电位和数据电压；
栅极驱动电路(106)，其包括N根第一扫描信号线(107)和N根第二扫描信号线(108)，所述N根第一扫描信号线(107)分别连接到各行像素电路(101)的第一扫描信号端，用于为像素电路(101)提供第一扫描信号；所述N根第二扫描信号线(108)分别连接到各行像素电路(101)的第二扫描信号端，用于为像素电路(101)提供第二扫描信号。
7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述M根数据信号线(105)还用于为像素电路(101)提供第二参考电位；
在驱动周期的阈值提取帧，所述像素电路(101)的第二开关晶体管还用于在阈值提取后，响应第二扫描信号端输入的第二扫描信号的高电平，通过数据信号端输入的第二参考电位将存储节点的电位拉低；所述第二参考电位低于第一参考电位。
8.一种显示装置，其特征在于，包括N*M个如权利要求3所述的像素电路(101)通过矩阵式排布组成的显示面板(102)，其中，N为显示面板(102)的行数，M为显示面板(102)的列数，且M、N为正整数；
数据驱动电路(103)，其包括M根偏置电流线(104)和M根数据信号线(105)，所述M根偏置电流线(104)分别连接到各列像素电路(101)的偏置电流端，用于为像素电路(101)提供偏置电流和驱动电压；所述M根数据信号线(105)分别连接到各列像素电路(101)的数据信号端，用于为像素电路(101)提供第一参考电位和数据电压；
栅极驱动电路(106)，其包括N根第一扫描信号线(107)和N根第二扫描信号线(108)，所述N根第一扫描信号线(107)分别连接到各行像素电路(101)的第一扫描信号端，用于为像素电路(101)提供第一扫描信号；所述N根第二扫描信号线(108)分别连接到各行像素电路(101)的第二扫描信号端，用于为像素电路(101)提供第二扫描信号。
9.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于，在驱动周期的阈值提取帧，所述像素电路(101)的第一电容还用于在阈值提取后，通过第一扫描信号端输入的第一扫描信号的低电平将存储节点的电位拉低。
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