CN107424564B - 像素装置、用于像素装置的驱动方法和显示设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了像素装置、用于像素装置的驱动方法和显示设备,其中，该像素装置包括：发光器件；发光控制单元，其被配置为响应于发光控制信号来控制所述发光器件是否发光；存储单元，其被配置为存储阈值电压信息以及写入的数据信号；驱动单元，其包括用于驱动所述发光器件的第一晶体管，所述驱动单元耦合至所述发光控制单元和所述存储单元，并且被配置为提取阈值电压信息，并将所述阈值电压信息存储在所述存储单元中，所述驱动单元基于所存储的阈值电压信息以及所写入的数据信号来驱动所述发光器件，其中所述阈值电压信息包括所述第一晶体管的阈值电压信息。本申请中的像素装置能够对驱动晶体管和发光器件的阈值电压漂移进行补偿。

Description

像素装置、用于像素装置的驱动方法和显示设备
技术领域
本申请属于显示技术领域，尤其涉及一种能够补偿器件阈值电压变化的像素装置、用于像素装置的驱动方法和显示设备。
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显示的驱动方式可以为无源矩阵驱动(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，但所需的驱动电流大，会增大OLED的退化，降低其使用寿命，此外，无源矩阵的驱动方式存在交叉串扰，无法实现高分辨率的显示。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，此外，OLED的电流大小可以更精确的控制，因此可以实现高分辨的显示需要。
传统的AMOLED像素电路由两个薄膜晶体管(TFT：Thin Film Transistor)和一个存储电容构成，如图1所示，该像素电路包括驱动晶体管11、开关晶体管12、存储电容13和发光器件OLED 14，扫描控制信号线15上的扫描控制信号控制开关晶体管12，采样数据信号线16上的数据信号，提供给驱动晶体管11的栅极，使得驱动晶体管11产生OLED 14所需要的电流，从而产生所需要的灰度，并将该灰度信息存储在存储电容13中，存储电容13保持采样到的数据信息直到下一帧。该像素电路中流过OLED 14的电流可以表示为：
Figure BDA0001371755680000011
其中，μn、Cox、和W/L分别为驱动晶体管11的有效场效应迁移率、单位面积的栅氧化层电容和宽长比。VG为驱动晶体管11的栅极电位，VOLED为OLED 14发光过程中其阳极的电位，VTH为驱动晶体管11的阈值电压。这种电路结构虽然简单，但是驱动晶体管11的阈值电压VTH在电应力下会存在漂移或采用多晶硅材料制作晶体管时其阈值电压存在空间的不均匀、OLED 14随着时间而退化造成VOLED增加从而使得流过OLED 14的电流会随着时间或空间位置的变化而变化，结果导致AMOLED显示的不均匀问题。
为了补偿驱动晶体管和发光器件的阈值电压变化和退化，提出了在像素点内进行补偿和外围电路配合补偿的方法。一般地，外围电路配合补偿的方法需要复杂的外围电路结构，与现有的AMLCD的驱动电路兼容性较差，需要特别的研究。目前提出的在像素点内进行补偿的方法主要分为电流型和电压型两种。电流型像素电路的补偿精度比较高，但是需要一个比较长的建立时间，特别是在小电流并且数据线上具有很大的寄生电容的情况下。这一点严重地限制了电流型像素电路在大面积、高分辨率显示器中的应用。电压型像素电路驱动速度快，但补偿精度没有电流型像素电路的高，且电路结构或/和驱动信号一般相对复杂。
因此，亟需一种满足速度与补偿精度的像素装置。
发明内容
针对当前技术中存在的补偿精度与速度难以兼具的问题，本申请提出了一种利用电容来对器件的阈值进行补偿的像素装置。
本申请提供了一种像素装置，包括发光器件；发光控制单元，其被配置为响应于发光控制信号来控制所述发光器件是否发光；存储单元，其被配置为存储阈值电压信息以及写入的数据信号；驱动单元，其包括用于驱动所述发光器件的第一晶体管，所述驱动单元耦合至所述发光控制单元和所述存储单元，并且被配置为提取阈值电压信息，并将所述阈值电压信息存储在所述存储单元中，所述驱动单元基于所存储的阈值电压信息以及所写入的数据信号来驱动所述发光器件，其中所述阈值电压信息包括所述第一晶体管的阈值电压信息。
特别的，所述第一晶体管的第一电极耦合至所述发光控制单元，并且所述驱动单元还包括第二电容，其第一电极耦合至所述第一晶体管的第一电极，第二电极耦合至所述数据信号输入端；第二晶体管，其控制极耦合至扫描控制信号输入端，第一电极和第二电极分别耦合至所述存储单元和所述第一晶体管的第一电极；以及第三电容，其耦合在所述第二晶体管的控制极和所述第一晶体管的第一电极之间。
特别的，所述存储单元包括第一电容，所述第一电容的第一电极耦合至所述第一晶体管的控制极和所述第二晶体管的第二电极，所述第一电容的第二电极耦合至第二电源电压。
特别的，所述发光器件的第一电极耦合至所述第一晶体管的第二电极，所述发光器件的第二电极耦合至第二电源电压，并且所述阈值电压信息还包括所述发光器件的阈值电压信息。
特别的，所述发光控制单元包括第三晶体管，所述第三晶体管的第一电极耦合至第一电源电压，所述第三晶体管的第二电极耦合至所述第一晶体管的第一电极，所述第三晶体管的控制极被配置为接收所述发光控制信号。
特别的，所述第二电容的第二电极还耦合至所述第一晶体管的第二电极，所述发光器件的第一电极耦合至所述第一电源电压，所述发光器件的第二电极耦合至所述发光控制单元。
特别的，所述发光控制单元包括第四晶体管，所述第四晶体管的第一电极耦合至所述发光器件的第二电极，所述第四晶体管的第二电极耦合至所述第一晶体管的第一电极，所述第四晶体管的控制极被配置为接收所述发光控制信号。
本申请还提供了一种显示设备，包括扫描控制装置，其配置为经由多条扫描线提供扫描控制信号和发光控制信号；数据驱动装置，其配置为经由多条数据线提供数据信号；以及像素装置阵列，所述像素装置阵列包括多个前述任意一项所述的像素装置，其中，所述像素装置的驱动单元被配置为接收相应的所述扫描控制信号和所述数据信号，所述像素装置的发光控制单元被配置为接收所述发光控制信号。
本申请还提供了一种用于像素装置的驱动方法，所述像素装置包括发光器件，发光控制单元，驱动单元，以及存储单元，所述方法包括：对所述驱动单元进行初始化；所述驱动单元获取所述像素装置的阈值电压信息，并将所述阈值电压信息存储于所述存储单元中，其中，所述阈值电压信息包括所述驱动晶体管的阈值电压信息和/或所述发光器件的阈值电压信息；所述驱动单元获取数据信号，并将所述数据信号存储于所述存储单元中；以及所述驱动单元基于所述存储单元存储的所述阈值电压信息和所述数据信号驱动所述发光器件发光。
通过实施本申请中的技术方案，能够消除驱动晶体管阈值电压和发光器件阈值电压漂移所产生的影响，还能够补偿显示面板各处像素装置的驱动晶体管阈值电压不均匀而导致的显示面板的不均匀问题。另外，各像素装置之间仅扫描控制信号不同，发光控制信号均相同(即VEM为全局信号)，因此，显示设备所需的扫描线大为减少，外围电路也相对简单。
附图说明
参考附图示出并阐明实施例。这些附图用于阐明基本原理，从而仅仅示出了对于理解基本原理必要的方面。这些附图不是按比例的。在附图中，相同的附图标记表示相似的特征。
图1为现有技术中的像素电路的示意图；
图2为根据本申请实施例的像素装置的架构示意图；
图3为根据本申请第一实施例的像素装置的电路结构示意图；
图4a为根据本申请第一实施例的一种信号时序图；
图4b为根据本申请第一实施例的另一种信号时序图；
图5为根据本申请第二实施例的像素装置的电路结构示意图；
图6a为根据本申请第二实施例的一种信号时序图；
图6b为根据本申请第二实施例的另一种信号时序图；
图7为依据本申请实施例的像素装置的驱动方法流程图；
图8为依据本申请实施例的显示设备的架构示意图；
具体实施方式
以下将参照附图来详细描述本申请的各示例性实施例。应注意的是，除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，而不是作为对本申请及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
首先对一些术语进行说明：本申请中的晶体管可以是任何结构的晶体管，比如双极型晶体管(BJT)或者场效应晶体管(FET)。当晶体管为双极型晶体管时，其控制极是指双极型晶体管的基极，第一电极可以为双极型晶体管的集电极或发射极，对应的第二电极可以为双极型晶体管的发射极或集电极，在实际应用过程中，“发射极”和“集电极”可以依据信号流向而互换；当晶体管为场效应晶体管时，其控制极是指场效应晶体管的栅极，第一电极可以为场效应晶体管的漏极或源极，对应的第二电极可以为场效应晶体管的源极或漏极，在实际应用过程中，“源极”和“漏极”可以依据信号流向而互换。显示器中的晶体管通常为一种场效应晶体管：薄膜晶体管(TFT)。下面以晶体管为场效应晶体管为例对本申请做详细的说明，在其它实施例中晶体管也可以是双极型晶体管。
发光器件为有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)，在其它实施例中，也可以是其它发光器件，如QLED、LED等。发光元件的第一电极可以是阴极或阳极，相应地，则发光器件的第二电极为阳极或阴极。本领域技术人员应当理解：电流应从发光器件的阳极流向阴极，因此，基于电流的流向，可以确定发光器件的阳极和阴极。
有效电平可以是高电平，也可以是低电平，可根据具体元器件的功能实现作适应性地置换。
第一电源电压VDD和第二电源电压VSS是为像素电路正常工作提供的两种电源电压。在一种实施例中，第一电源电压VDD可以为高电平端，第二电源电压为低电平端或地线，在其它实施例中，也可以作适应性地置换。需要说明的是：对于像素电路而言，第一电源电压和第二电源电压并非本申请像素电路的一部分，例如就本申请来说VDD和VSS可以使显示阵列工作的高、低电平。为了使本领域技术人员更好地理解本申请的技术方案，而特别引入第一电源电压和第二电源电压予以描述。
需要说明的是，为了描述方便，也为了使本领域技术人员更清楚地理解本申请的技术方案，本申请文件中引入节点A和节点B对电路结构相关部分进行标识，不能认定为电路中额外引入的端子。
为描述方便，各信号的高电平采用VH表征，低电平采用VL表征。例如就本申请来说VH和VL可以是像素电路工作的高、低电平。
虽然下文采用场效应晶体管为例进行说明，但是应当理解的是，通过双极型晶体管来实施以下的技术方案也属于本申请旨在保护的内容。
图2为根据本申请实施例的像素装置的架构示意图。像素装置100包括发光控制单元101、驱动单元102、发光单元103和存储单元104。发光控制单元101被配置为接收发光控制信号VEM，以决定发光单元103(OLED)是否发光。驱动单元102包括用于驱动发光单元103的驱动晶体管T1和用于控制对数据进行采样的采样开关T2，其中，驱动单元102被配置为对驱动晶体管T1的阈值电压VTH进行提取，然后基于提取后的T1的阈值电压VTH和数据信号VDATA来驱动OLED发光。存储单元104耦合至驱动单元102，用于存储所提取的驱动晶体管T1的阈值电压VTH。
下面结合上述配置，来对像素装置100的工作流程逐步进行阐述。
(1)初始化阶段
在该阶段，发光控制信号VEM使得发光控制单元101向驱动单元102供电，使得驱动单元102中的各节点进行初始化。具体而言，驱动单元102中的驱动晶体管T1的第一电极和控制极的电位被初始化为VDD-VOLED，其中VOLED为OLED两端的电位差。
(2)阈值提取阶段
在该阶段，驱动单元102对驱动晶体管T1的阈值电压进行提取。具体而言，发光控制单元101停止向驱动单元102提供电力，然后基于驱动晶体管T1的导通特性，将驱动晶体管T1的阈值电压信息保存在存储单元104上。完成阈值提取后，关断驱动晶体管T1。
(3)数据写入阶段
在该阶段，驱动单元103读取数据信号VDATA，然后基于数据信号VDATA以及在前一阶段所存储的驱动晶体管T1的阈值电压信息来确定用于发光单元103的驱动电压。
(4)发光阶段
此时数据信号线上的电压为某一固定电平(例如，0V)。发光控制单元101导通工作，为驱动晶体管T1供电，使得驱动晶体管T1基于存储单元104所存储的驱动电压来工作。
下面结合实施例1至2来具体阐述本申请关于像素装置的构思。
实施例1：
请同时参阅图3和图4a，其中，图3为根据本申请第一实施例的电路结构示意图，图4a为根据本申请第一实施例的一种信号时序图。本实施例中，各晶体管为N型薄膜晶体管，各晶体管导通的有效电平为高电平。另外，由于显示设备(譬如，显示器)包括由多个像素装置构成的阵列，因此，图4a中的时序中的VSCAN[N]对应于第N行像素装置所接收到的扫描控制信号。
如图3所示，驱动晶体管T1的控制极耦合至存储电容C1，驱动晶体管T1的第一电极耦合至第三晶体管T3的第二电极，驱动晶体管T1的第二电极耦合至数据信号线VDATA。第二晶体管T2的控制极耦合至扫描控制信号线VSCAN，第二晶体管T2的第一电极耦合至驱动晶体管T1的第一电极，第二晶体管T2的第二电极耦合至驱动晶体管T1的控制极。基于扫描控制信号VSCAN，第二晶体管T2可以决定是否使得驱动晶体管T1形成二极管接法，即当第二晶体管导通时，驱动晶体管T1的控制极和第一电极电位相同。第三晶体管T3的控制极耦合至发光控制信号输入端VEM，第三晶体管T3的第一电极耦合至OLED的第二电极，第三晶体管T3的第二电极耦合至驱动晶体管T1的第一电极，由此，第三晶体管T3可以在发光控制信号VEM的控制下，实现导通或是关断。
存储电容C1的两端分别耦合至驱动晶体管T1的控制极和第二电源电压VSS，当第二晶体管T2关断时，存储电容C1可以保持施加到驱动晶体管T1控制极的电位。第二电容C2的两端分别耦合至驱动晶体管T1的第一电极和第二电极。第三电容C3的两端分别耦合至第二晶体管T2的控制极和第一电极。在一种实施方式中，第三电容C3可以由第二晶体管T2的控制极和第一电极之间的交叠区域来形成，即C3的电容值取决于T2的控制极和第一电极的交叠量。
基于上述配置，响应于扫描控制信号VSCAN，第二晶体管T2可以在导通和关断的状态之间切换，从而配合其他器件完成电路的初始化、阈值提取和数据写入过程。另外，响应于发光控制信号VEM，第三晶体管T3导通后可以为像素装置提供初始化的高电平和发光时所需的高电位。
为了便于阐述，驱动晶体管T1的控制极和第一电极的分别被命名为节点A和节点B。
在具体实施例中，像素装置300依次工作在初始化阶段、阈值提取阶段、数据写入阶段和发光阶段。面板上所有的像素装置同时进行初始化、阈值提取和发光操作，数据写入的操作过程逐行进行。结合图4a所示出的工作时序，像素装置300的详细操作过程如下：
(1)初始化阶段
在该阶段，数据信号VDATA为某一固定电平，如0V。扫描控制信号VSCAN和发光控制信号VEM为高电平，则第二晶体管T2和第三晶体管T3导通。此时节点A和节点B通过导通的第二晶体管T2连接，使得驱动晶体管T1形成二极管接法的结构。VDD通过OLED和导通的第三晶体管T3为节点A和节点B充电，使得节点A和节点B的电位抬高至VDD-VOLED，其中VOLED为OLED两端的电位差，其大小取决于OLED的阈值电压和电流大小。
(2)阈值电压信息提取阶段
可以理解的，当多个像素装置300被应用在显示面板上时，可以对所有的像素装置同时进行阈值电压提取，即对驱动晶体管T1的阈值电压提取。发光控制信号VEM从高电平转换为低电平，第三晶体管T3关断。扫描控制信号VSCAN保持为高电平，第二晶体管T2保持导通，驱动晶体管T1保持二极管接法，则节点A和节点B的电荷通过导通的第二晶体管T2放电直至驱动晶体管T1关断，此时驱动晶体管T1的控制极和第二电极之间的电位差等于驱动晶体管的阈值电压。如果此时VDATA线上的电位为0V，则存储电容C1两端的电位差等于驱动晶体管的阈值电压VTH。完成阈值提取后，VSCAN从高电平VH转换为低电平VL，第二晶体管T2关断。存储电容C1上保存了驱动晶体管T1的阈值电压信息。当VSCAN从高电平转换为低电平时，第三电容C3的存在使得第二节点B的电位降低，节点B电位由VTH转换为VB1，其中，VB1可以表示为：
Figure BDA0001371755680000091
由于第三晶体管T3关断，OLED上无电流流过，不发光。第二晶体管T2关断，存储电容C1上的电荷无法释放，进而对驱动晶体管T1的控制极电位进行保持，换而言之，节点A的电位保持不变。
(3)数据写入阶段
由前述可知，显示设备上包括由多个像素装置构成的阵列。因此，数据写入则是针对每个像素装置依次进行。由图4a可知，尚未进行数据写入的像素装置的扫描控制信号VSCAN保持为低电平。由于第二电容C2耦合到数据信号VDATA(即，耦合至数据信号线)，且与第三电容C3串联，当数据信号VDATA根据需要被写入的信息发生变化时，节点B的电位将相应地依次发生变化。对于第n行像素，在进行数据写入之前节点B的电压VB2可以表示为：
Figure BDA0001371755680000092
当第n行的扫描控制信号VSCAN从低电平VL转换为高电平VH，数据信号线VDATA上的电位从VDATA[n-1]转变为VDATA[n]时，当前行开始进行数据写入操作，此时节点A和节点B的电位相等。根据数据写入前后节点A和节点B的电荷总量相等的原理，可以确定节点A和节点B的电位VB3(VA3)满足如下条件：
QA+QB＝VTHC1+(VB2-VL)C3+(VB2-VDATA[n-1])C2 (4)
QA'+QB'＝VA3C1+(VB3-VH)C3+(VB3-VDATA[n])C2 (5)
根据公式(4)和(5)可以确定节点A和节点B的电位可以表示为：
Figure BDA0001371755680000101
完成当前行的数据写入后，当前行的VSCAN从高电平转换为低电平，第二晶体管T2关断，节点A的电位保持不变直到下一次编程过程。节点B的电位会因为时钟馈通效应再次变低。完成当前行数据写入后，下一行开始进入数据写入操作。
(4)发光阶段
当面板上所有的像素装置完成数据写入操作后，面板上的像素装置开始进入集中发光模式。此时数据信号线VDATA上的电位为某一固定电平，如0V。发光控制信号线VEM从低电平转换为高电平，第三晶体管T3导通，开始为驱动晶体管T1提供高电平，驱动晶体管T1导通并工作在饱和区。由于此时节点A的电位为数据写入后的电位VA3，则驱动晶体管T1为OLED提供的驱动电流IOLED可以表示为：
Figure BDA0001371755680000102
其中，μ、COX和W/L分别为驱动晶体管T1的场效应迁移率、单位面积栅绝缘层电容和管子的宽长比。VDATA[n]为第n行像素装置的数据信号对应的电位。可以看出流过发光器件OLED的电流IOLED与驱动晶体管T1的阈值电压VTH无关，因此可以补偿驱动晶体管阈值电压的退化或不均匀。
需要说明的是，图4a所示的驱动时序是先关断所有的像素装置，再从第一行依次对像素装置进行数据写入操作。与图4a中的顺序不同，图4b所示的驱动时序没有关断第一行的像素装置，而是完成阈值提取后，保持VDATA线上的电位为0V，关断第2行到第N行的像素装置，然后对第一行的像素装置进行数据写入操作，此时第一行像素装置中存储电容C1上的电位也与其他行的相同，不受影响。
另外，虽然本实施例中的像素装置依次工作在初始化阶段、阈值提取阶段、数据写入阶段和发光阶段，然而，在另一实施方式中，像素装置可以工作在该四个阶段中的任意一个或多个阶段中。例如，像素装置可以根据本申请的构思工作在初始化阶段、阈值提取阶段，然后再与其它器件或装置相配合，以实现其它目的。
实施例2：
图5为根据本申请第二实施例的像素装置的电路结构示意图，图6a为根据本申请第二实施例的一种信号时序图，图6b为根据本申请第二实施例的另一种信号时序图。
与上述实施例不同之处在于，发光器件OLED接在驱动晶体管T1的第二电极和第二电源电压VSS之间。另外，第二电容C2的第二电极没有耦合到驱动晶体管T1的第二电极。第三晶体管T3的第一电极耦合至第一电源电压VDD。
与实施例1类似的，本实施例所示的像素装置500的工作过程分为四个阶段即初始化阶段、阈值提取阶段、数据写入阶段和发光阶段。面板上所有的像素装置同时完成初始化、阈值提取和发光操作，像素装置的数据写入操作是逐行进行编程的。电路的具体操作过程如下：
(1)初始化阶段
数据信号线VDATA上的电位为某一固定电平，如0V。扫描控制信号线VSCAN和VEM为高电平，则第二晶体管T2和第三晶体管T3导通。此时节点A和节点B通过导通的第二晶体管T2连接，使得驱动晶体管T1形成二极管接法的结构。第一电源电压VDD通过导通的第三晶体管T3为节点A和节点B充电，使得节点A和节点B的电位抬高至高电平。
(2)阈值电压信息提取阶段
在该阶段，可以对多个像素装置同时进行阈值电压提取操作。此时，发光控制信号VEM从高电平转换为低电平，第三晶体管T3关断。扫描控制信号VSCAN保持为高电平，第二晶体管T2保持导通，驱动晶体管T1保持二极管接法，则节点A和节点B的电荷通过导通的第二晶体管T2放电直至驱动晶体管T1关断，放电后，节点A的电位保持在VTH+VOLED，其中VTH为驱动晶体管T1的阈值电压，VOLED为OLED的阈值电压。完成阈值提取后，VSCAN从高电平VH转换为低电平VL，第二晶体管T2关断。此时，存储电容C1上保存了驱动晶体管T1的阈值电压信息和OLED的阈值电压信息。当VSCAN从高电平转换为低电平时，第三电容C3的存在使得第二节点B的电位降低，节点B电位由VTH+VOLED转换为VB1，该VB1可以表示为：
Figure BDA0001371755680000121
由于VL比VH低的多，则VB1为负值，驱动晶体管T1的第一电极和第二电极之间的电压也为负值，驱动晶体管T1关断，没有电流流过OLED。
(3)数据写入阶段
在该阶段，面板上的像素装置逐行地进行数据写入操作。尚未进行数据写入的像素装置的扫描控制信号VSCAN保持为低电平。由于第二电容C2连接在数据信号线VDATA上，且与第三电容C3串联，当VDATA发生变化时，节点B的电位依次发生变化。对于第n行像素，在进行数据写入之前节点B的电位VB2可以表示为：
Figure BDA0001371755680000122
相应地，VB2也为负电平，驱动晶体管T1的漏极和源极之间的电压小于0，驱动晶体管T1关断，OLED上无电流流过。当第n行的扫描控制信号VSCAN从低电平VL转换为高电平VH，数据信号线VDATA上的电位从VDATA[n-1]转变为VDATA[n]时，当前行开始进行数据写入操作，此时节点A和节点B的电位相等。此时节点A和节点B的电位可以表示为：
Figure BDA0001371755680000123
其中，ΔV为数据写入阶段节点B电荷通过驱动晶体管T1和OLED泄露的电荷量，其大小取决于驱动晶体管的迁移率大小，如果迁移率大，则ΔV大，反之，如果迁移率小，则ΔV小。完成当前行的数据写入后，当前行的VSCAN从高电平转换为低电平，第二晶体管T2关断，节点A电荷保持不变(即，节点A的电位保持变)直到下一次编程过程。节点B的电压会因为时钟馈通效应再次变为负值，驱动晶体管T1关断。完成当前行数据写入后，下一行开始进入数据写入操作。
(4)发光阶段
当面板上所有的像素装置完成数据写入操作后，面板上的像素装置开始进入集中发光模式。此时数据信号线VDATA上的电位为一固定电平(譬如，0V)。第二扫描信号VEM从低电平转换为高电平，第三晶体管T3导通，开始为驱动晶体管T1提供第一电源电压VDD，使得驱动晶体管T1导通并工作在饱和区。由于此时节点A的电位为VA3，则驱动晶体管T1为OLED提供的驱动电流IOLED可以表示为：
Figure BDA0001371755680000131
其中，μ、COX和W/L分别为驱动晶体管T1的场效应迁移率、单位面积栅绝缘层电容和管子的宽长比。VDATA[n]为第n行像素装置的数据信号所对应的电压。ΔV只取决于驱动晶体管的尺寸和迁移率，与驱动晶体管及OLED的阈值电压无关，因此流过发光器件OLED的电流IOLED与驱动晶体管T1的阈值电压VTH及OLED的阈值电压VOLED无关，提出的像素装置可以补偿驱动晶体管和OLED阈值电压的退化或不均匀。
与图4a和4b类似，图6a所示的驱动时序是先关断所有的像素装置，再从第一行逐行打开面板上的像素装置进行数据写入操作；图6b所示的驱动时序则没有关断第一行的像素装置，而是完成阈值提取后，保持VDATA线上的电位为0V，关断第2行到第N行的像素装置，然后再对第一行像素装置进行数据写入操作，此时第一行像素装置中的存储电容C1上的电位也与其他行的相同，不受影响。
基于上述的实施例，本申请还提出了一种像素装置的驱动方法。图7为依据本申请实施例的像素装置的驱动方法流程图。参考图3或图5的电路结构，其中像素装置包括发光器件，发光控制单元，驱动单元包括驱动晶体管以及存储单元。
步骤S701：对驱动单元进行初始化，包括初始化驱动单元中的驱动晶体管T1的控制极和第一电极的电位。
在该步骤中，将对节点A和节点B进行置位，使该两个节点处于高电平，以供后续的阈值提取使用。
步骤S702：驱动单元获取像素装置的阈值电压信息并将该信息存储在存储单元中。
参考图3的电路结构，在该步骤中，使得节点A和节点B处的电荷通过第二晶体管T2进行放电，当节点A与驱动晶体管T1的第二电极之间的电位差等于驱动晶体管的阈值电压VTH时，从而完成对驱动晶体管T1的阈值电压信息(阈值电压)的获取。另外，通过使得第二晶体管T2关断，存储单元104存储并保持节点A的电位(即驱动晶体管T1的阈值电压VTH)。
可以理解的是，在其它实施方式中，例如参考图5的电路结构，若驱动晶体管T1的第二电极经由OLED耦合到第二电源电压VSS，则此时的阈值电压信息不仅包括驱动晶体管T1的阈值电压信息，还包括OLED的阈值电压信息。
步骤S703：驱动单元获取数据信号并将数据信号存储在存储单元中。
在该步骤中，当数据信号VDATA根据需要被写入的信息发生变化时，节点B的电位将相应地依次发生变化。当第二晶体管T2导通，则节点A、B的电位相同，进而基于数据写入前后节点A和节点B的电荷总量相等的原理，可以确定数据写入后的节点A和节点B的电位。与步骤S702类似的，当第二晶体管T2关断，节点A的电位将保持不变直到下一次编程过程，从而实现将数据信号存储到存储单元104中。
步骤S704：驱动单元基于存储单元所存储的像素装置阈值电压信息和数据信号来驱动发光器件。
经过执行步骤S702和S703，存储单元104中将存储有阈值电压信息和数据信号，从而当发光控制单元101导通工作时，驱动单元102将基于存储单元104中所存储的驱动晶体管阈值电压信息和数据信号来驱动发光单元103。
图8为依据本申请实施例的显示设备800的电路示意图。根据一个实施例，显示设备800可以包括像素装置阵列850，数据驱动电路840，栅极驱动电路820，其中像素装置阵列850中的像素可以具有以上描述的结构。
像素装置阵列850包括排列成N行M列阵列的像素装置，其中，N和M均为大于0的整数。多条栅极扫描线810与每个像素装置在第一方向(例如横向)上耦接，譬如，第n条栅极扫描线表示第n行像素装置对应的扫描线，其与第n行的像素装置耦接，以向该行像素装置提供扫描控制信号VSCAN和发光控制信号VEM。多条数据信号线830在第二方向(例如纵向)与像素装置耦接，其中，第m条数据信号线用于为第m列各像素装置提供数据信号VDATA，以实现图像灰度。根据一个的实施例，显示设备800还可以包括时序控制器860用于对栅极驱动电路820、数据驱动电路840的工作时序进行配置。
由前述可知，显示设备依次工作在初始化阶段、阈值提取阶段、数据写入阶段和发光阶段。下面结合上述四个阶段，对显示设备800的工作进行描述。
(1)初始化阶段
在该阶段，数据驱动电路840在时序控制器860的配置下将使得数据信号线830上的电压为某一固定电平，如0V。栅极扫描线810被配置为输出高电平的扫描控制信号VSCAN和发光控制信号VEM，从而使得各像素装置中的第二晶体管T2和第三晶体管T3导通，进而对节点A、B进行置位。在此实施例中，上述初始化的操作是针对该像素装置阵列850中的所有像素装置进行的，换而言之，该阵列中的各个像素装置中的节点A、B在此阶段均被置位。
(2)阈值电压信息提取阶段
在该阶段，可以对像素装置阵列850中的所有的像素装置同时进行阈值电压提取。换而言之，栅极驱动电路820使得一行或多行的扫描控制信号VSCAN保持高电平、发光控制信号VEM转换为低电平，进而指定行的多个像素装置阈值电压信息都可以被获取。
(3)数据写入阶段
本实施例中，针对像素装置阵列850中的每个像素装置依次进行数据写入。栅极驱动电路820被配置为使得尚未进行数据写入的像素装置的扫描控制信号VSCAN保持为低电平。当栅极驱动电路820将第n行的扫描控制信号VSCAN从低电平VL转换为高电平VH，且数据驱动电路840将数据信号线上的电位从VDATA[n-1]转变为VDATA[n]时，将对第n行开始进行数据写入操作。完成当前行的数据写入后，栅极驱动电路820将当前行的VSCAN从高电平转换为低电平。
(4)发光阶段
当面板上像素装置阵列850中所有的像素装置完成数据写入操作后，像素装置阵列850开始进入集中发光模式。此时数据信号线上的电位为某一固定电平(譬如，0V)。栅极驱动电路820将发光控制信号线VEM从低电平转换为高电平，使得像素装置中的发光器件基于所提取的阈值电压信息和数据信号而发光。
由像素装置阵列850构成的显示面板可以是有机发光显示面板、电子纸显示面板、量子点发光二极管面板等，而对应的显示装置可以是有机发光显示器、电子纸显示器、量子点发光二极管显示器等。需要说明的是，在其它实施例中，像素装置所需的发光控制信号线也可以通过全局线的方式来提供，本领域技术人员可以依据具体像素装置的需求来调整。
本申请中的像素装置不仅可以补偿驱动晶体管和发光器件的阈值电压漂移，还可以补偿显示面板各处像素装置的驱动晶体管阈值电压不均匀而导致的显示面板的不均匀问题。另外，像素装置中只需要一根扫描控制信号线，所有像素装置的发光控制信号线VEM所需的信号相同，因此VEM为全局信号。像素装置的外围电路相对简单。
以上应用了具体示例对本申请进行阐述，只是用于帮助理解本申请，并不用以限制本申请。对于本申请所属技术领域的技术人员，依据本申请的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (7)

1.一种像素装置，包括：
发光器件；
发光控制单元，其被配置为响应于发光控制信号来控制所述发光器件是否发光；
存储单元，其被配置为存储阈值电压信息以及写入的数据信号；
驱动单元，其包括被配置为驱动所述发光器件的第一晶体管，所述驱动单元耦合至所述发光控制单元和所述存储单元，并且被配置为提取阈值电压信息，并将所述阈值电压信息存储在所述存储单元中，其中在阈值电压提取阶段所述存储单元中仅存储有所述阈值电压信息，所述驱动单元被配置为基于所存储的阈值电压信息以及所写入的数据信号来驱动所述发光器件，其中所述阈值电压信息包括所述第一晶体管的阈值电压信息；
其中所述第一晶体管的第一电极耦合至所述发光控制单元，其控制极耦合到所述存储单元，并且所述驱动单元还包括：
第二电容，其第一电极耦合至所述第一晶体管的第一电极，其第二电极和所述第一晶体管的第二电极都耦合至所述数据信号输入端；
第二晶体管，其控制极耦合至扫描控制信号输入端，第一电极和第二电极分别耦合至所述第一晶体管的第一电极和所述存储单元；以及
第三电容，其耦合在所述第二晶体管的控制极和所述第一晶体管的第一电极之间。
2.如权利要求1所述的像素装置，其中所述存储单元包括第一电容，所述第一电容的第一电极耦合至所述第一晶体管的控制极和所述第二晶体管的第二电极，所述第一电容的第二电极耦合至第二电源电压。
3.如权利要求2所述的像素装置，其中所述发光器件的第一电极耦合至所述第一晶体管的第二电极，所述发光器件的第二电极耦合至第二电源电压，并且所述阈值电压信息还包括所述发光器件的阈值电压信息。
4.如权利要求3所述的像素装置，其中所述发光控制单元包括第三晶体管，所述第三晶体管的第一电极耦合至第一电源电压，所述第三晶体管的第二电极耦合至所述第一晶体管的第一电极，所述第三晶体管的控制极被配置为接收所述发光控制信号。
5.如权利要求2所述的像素装置，其中所述第二电容的第二电极还耦合至所述第一晶体管的第二电极，所述发光器件的第一电极耦合至第一电源电压，所述发光器件的第二电极耦合至所述发光控制单元。
6.如权利要求5所述的像素装置，其中所述发光控制单元包括第四晶体管，所述第四晶体管的第一电极耦合至所述发光器件的第二电极，所述第四晶体管的第二电极耦合至所述第一晶体管的第一电极，所述第四晶体管的控制极被配置为接收所述发光控制信号。
7.一种显示设备，包括：
栅极驱动装置，其配置为经由多条扫描线提供扫描控制信号和/或发光控制信号；
数据驱动装置，其配置为经由多条数据线提供数据信号；以及
像素装置阵列，所述像素装置阵列包括多个如权利要求1-6中任意一项所述的像素装置，其中，所述像素装置的驱动单元被配置为接收相应的所述扫描控制信号和所述数据信号，所述像素装置的发光控制单元被配置为接收所述发光控制信号。
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