CN108288453B - 一种像素电路及其驱动方法、显示面板和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种像素电路及其驱动方法、显示面板和显示装置。包括：复位模块、充电模块、驱动模块、发光模块、第一电容和第二电容；所述发光模块分别连接第一节点和第一电压输入端；所述第一电容的两端分别连接所述发光模块的两端；所述第二电容的两端分别连接所述第一节点和第二节点；所述复位模块分别连接所述第一节点和复位信号输入端；所述充电模块分别连接所述第二节点、扫描信号输入端、数据信号输入端和第一控制信号输入端；所述驱动模块分别连接所述第一节点、所述第二节点、第二控制信号输入端和第二电压输入端。本发明实施例可以避免出现像素点亮度不均匀现象，并消除电源线压降对显示亮度的影响。

Description

一种像素电路及其驱动方法、显示面板和显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种像素电路及其驱动方法、显示面板和显示装置。
背景技术
OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)像素电路的驱动原理是将OLED连接到驱动管的一个电极上，驱动管的另一个电极连接驱动电压，驱动管的栅极通过开关管连接数据线。驱动管输入到OLED的驱动电流，与驱动管的阈值电压和驱动电压存在二次方的关系，通过驱动管将输入电压转换成电流，驱动OLED发光。根据驱动管的转移曲线，驱动电流大小和它的阈值电压相关，当相邻两个像素的驱动管的阈值电压出现较大差异时，比如超过0.1V的差异，引起驱动电流产生偏差而导致显示面板这两个像素之间亮度差异，观察者的眼睛能感觉到，显示画面就出现沙漏现象。同时，由于OLED像素的驱动电路是电流器件，并且电源引线上存在电阻，因此像素的亮度会沿着电源引线逐渐变化，也就是出现电源压降的现象。
发明内容
本发明提供一种像素电路及其驱动方法、显示面板和显示装置，以解决现有技术的像素电路会使显示画面出现沙漏现象，并且存在电源压降的问题。
为了解决上述问题，本发明公开了一种像素电路，包括：复位模块、充电模块、驱动模块、发光模块、第一电容和第二电容；
所述发光模块分别连接第一节点和第一电压输入端；
所述第一电容的两端分别连接所述发光模块的两端；
所述第二电容的两端分别连接所述第一节点和第二节点；
所述复位模块分别连接所述第一节点和复位信号输入端，被配置为根据复位信号设置所述第一节点的电压；
所述充电模块分别连接所述第二节点、扫描信号输入端、数据信号输入端和第一控制信号输入端，被配置为根据扫描信号、数据信号和第一控制信号为所述第一电容和所述第二电容充电，调整所述第一节点的电压并存储显示数据；
所述驱动模块分别连接所述第一节点、所述第二节点、第二控制信号输入端和第二电压输入端，被配置为根据第二控制信号向所述发光模块输入驱动电流，以驱动所述发光模块发光。
可选地，所述复位模块包括第一晶体管；
所述第一晶体管的控制极连接所述复位信号输入端，第一极连接所述第一节点，第二极连接第三控制信号输入端。
可选地，所述充电模块包括第二晶体管和第三晶体管；
所述第二晶体管的控制极连接所述扫描信号输入端，第一极连接所述数据信号输入端，第二极连接所述第二节点；
所述第三晶体管的控制极连接所述第一控制信号输入端，第一极连接所述数据信号输入端，第二极连接所述第二节点。
可选地，所述驱动模块包括第四晶体管和第五晶体管；
所述第四晶体管的控制极连接所述第二节点，第一极连接所述第五晶体管的第二极，第二极连接所述第一节点；
所述第五晶体管的控制极连接所述第二控制信号输入端，第一极连接第二电压输入端，第二极连接所述第四晶体管的第一极。
可选地，晶体管均为NMOS管。
本发明实施例还提供了一种显示面板，包括如上述的像素电路。
本发明实施例还提供了一种显示装置，包括驱动芯片和如上述显示面板；
所述驱动芯片连接所述显示面板中的像素电路；
所述像素电路根据所述驱动芯片的输入信号驱动所述显示面板显示图像。
本发明实施例还提供了一种像素电路的驱动方法，被配置为如上述的像素电路；
向复位信号输入端输入高电平信号，向第一控制信号输入端、第二控制信号输入端和扫描信号输入端输入低电平信号，复位模块根据所述高电平信号将第一节点的电压设置为第一电压；
向所述第一控制信号输入端和所述第二控制信号输入端输入高电平信号，向所述扫描信号输入端和所述复位信号输入端输入低电平信号，充电模块设置第二节点的电压，并将所述第一节点的电压调整为第二电压；
向所述扫描信号输入端输入高电平信号，向所述第一控制信号输入端、所述第二控制信号输入端和所述复位信号输入端输入低电平信号，所述充电模块向第一电容和第二电容充电，以存储所述数据信号输入端输入的显示数据；
向所述第二控制信号输入端输入高电平信号，向所述第一控制信号输入端、所述扫描信号输入端和所述复位信号输入端输入低电平信号，驱动模块向发光模块输入驱动电流，以驱动所述发光模块发光。
可选地，在显示的场消隐阶段设置并调整所述第一节点的电压。
可选地，设置所述第一节点的电压时，所述第三控制信号输入端的电压小于所述第一电压输入端的电压与所述发光模块的导通电压之和；
设置所述第二节点的电压时，所述参考电压大于所述第三控制信号输入端的电压与所述第四晶体管的阈值电压之和。
与现有技术相比，本发明包括以下优点：
本发明实施例中，像素电路包括复位模块、充电模块和驱动模块、发光模块、第一电容和第二电容；由于像素电路中发光模块发光时，驱动电流只与数据信号输入端输入的参考电压和显示数据相关，因此可以避免像素点亮度不均匀现象，并消除电源线压降对显示亮度的影响。
附图说明
图1示出了本发明实施例的一种像素电路的结构示意图之一；
图2示出了本发明实施例的一种像素电路的结构示意图之二；
图3示出了本发明实施例的信号波形的示意图之一；
图4示出了本发明实施例的信号波形的示意图之二；
图5示出了本发明实施例的像素电路的等效图之一；
图6示出了本发明实施例的像素电路的等效图之二；
图7示出了本发明实施例的像素电路的等效图之三；
图8示出了本发明实施例的像素电路的等效图之四。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1，示出了本发明实施例提供的一种像素电路的结构示意图。包括：复位模块101、充电模块102、驱动模块103、发光模块104、第一电容C1和第二电容C2；
所述发光模块104分别连接第一节点J1和第一电压输入端VSS；
所述第一电容C1的两端分别连接所述发光模块104的两端；
所述第二电容C2的两端分别连接所述第一节点J1和第二节点J2；
所述复位模块101分别连接所述第一节点J1和复位信号输入端Reset，被配置为根据复位信号设置所述第一节点J1的电压；
所述充电模块102分别连接所述第二节点J2、扫描信号输入端Gn、数据信号输入端Vdata和第一控制信号输入端Wth，被配置为根据扫描信号、数据信号和第一控制信号为所述第一电容C1和所述第二电容C2充电，调整所述第一节点J1的电压并存储显示数据；
所述驱动模块103分别连接所述第一节点J1、所述第二节点J2、第二控制信号输入端EM和第二电压输入端VDD，被配置为根据第二控制信号向发光模块104输入驱动电流，以驱动所述发光模块104发光。
本实施例中，发光模块104可以是OLED管。
本发明的一种优选实施例中，参照图2所示的像素电路的结构示意图，所述复位模块101包括第一晶体管T1；
所述第一晶体管T1的控制极连接所述复位信号输入端Reset，第一极连接所述第一节点J1，第二极连接第三控制信号输入端Vini。
本发明的一种优选实施例中，参照图2所示的像素电路的结构示意图，所述充电模块102包括第二晶体管T2和第三晶体管T3；
所述第二晶体管T2的控制极连接所述扫描信号输入端Gn，第一极连接所述数据信号输入端Vdata，第二极连接所述第二节点J2。
所述第三晶体管T3的控制极连接所述第一控制信号输入端Wth，第一极连接所述数据信号输入端Vdata，第二极连接所述第二节点J2。
本发明的一种优选实施例中，参照图2所示的像素电路的结构示意图，所述驱动模块103包括第四晶体管T4和第五晶体管T5；
所述第四晶体管T4的控制极连接所述第二节点J2，第一极连接所述第五晶体管T5的第二极，第二极连接所述第一节点J1；
所述第五晶体管T5的控制极连接所述第二控制信号输入端EM，第一极连接所述第二电压输入端VDD，第二极连接所述第四晶体管T4的第一极。
本发明的一种优选实施例中，晶体管均为NMOS管。
本实施例中，采用PMOS管组成像素电路，为让驱动管长期导通，需要对PMOS管施加负电压，使得半导体和氧化层的界面堆积大量空穴，空穴会隧穿到氧化层界面的陷阱中。随着越来越多的空穴隧穿到氧化层中陷阱里，驱动管的阈值电压就会发生漂移。由于空穴的迁移率低，掉在陷阱中的空穴即使在施加正电压下也很难拉出陷阱。但是本实施例中采用NMOS管，由于载流子是电子，掉在陷阱中的电子很容易拉出陷阱，有利于阈值电压的恢复。
本发明实施例还提供了一种显示面板，包括如上述的像素电路。
本实施例中，像素电路阵列排布形成显示面板。
本发明实施例还提供了一种显示装置，包括驱动芯片和如上述显示面板；
所述驱动芯片连接所述显示面板中的像素电路；
所述像素电路根据所述驱动芯片的输入信号驱动显示面板显示图像。
本发明实施例提供了一种像素电路的驱动方法，被配置为上述的像素电路。
像素电路中的发光模块是以显示帧为周期发光的，在一帧的周期内包括非发光阶段和发光阶段，图3示出了本发明实施例的信号波形的示意图，在非发光阶段的t0阶段即复位阶段，向复位信号输入端Reset输入高电平信号，向第一控制信号输入端Wth、第二控制信号输入端EM和扫描信号输入端Gn输入低电平信号，复位模块101根据所述高电平信号将第一节点J1的电压设置为第一电压V1。
本实施例中，在t0阶段，向复位信号输入端Reset输入高电平信号，向第一控制信号输入端Wth、第二控制信号输入端EM和扫描信号输入端Gn输入低电平信号，第一晶体管T1导通，第二晶体管T2、第三晶体管T3、第五晶体管T5均截止，见图5所示的像素电路的等效图，第三控制信号输入端Vini的电压为第二电容C2充电，将第一节点J1的电压设置为第一电压，第一电压为第三控制信号输入端Vini的电压。此时，第三控制信号输入端Vini的电压小于第一电压输入端VSS的电压与发光模块104的导通电压之和，从而可以确保第三控制信号输入端Vini的电压为第一电容C1充电后，不会使OLED在非发光阶段发光，进而提高显示面板的对比度。
参照图3，在非发光阶段的t1阶段即Vth建立阶段，向所述第一控制信号输入端Wth和所述第二控制输入信号端EM输入高电平信号，向所述扫描信号输入端Gn和所述复位信号输入端Reset输入低电平信号，充电模块102设置第二节点J2的电压，并将所述第一节点J1的电压调整为第二电压V2。
本实施例中，在t1阶段，向第一控制信号输入端Wth和第二控制信号输入端EM输入高电平信号，向扫描信号输入端Gn和复位信号输入端Reset输入低电平信号，第三晶体管T3和第五晶体管T5均导通，第一晶体管T1和第二晶体管T2截止，见图6所示的像素电路的等效图。数据信号输入端Vdata输入参考电压Vref，设置第二节点J2的电压，参考电压Vref大于第三控制信号输入端Vini的电压与第四晶体管T4的阈值电压Vth之和，第四晶体管T4导通向第一电容C1充电，将第一节点J1的电压调整为第二电压V2。当第一节点J1的电压上升到Vref-Vth时，第四晶体管T4截止，第二节点J2的电压与Vref相等，第一节点J1的电荷为Q1＝C1×(V2-VSS)-C2×Vth＝C1×(Vref-Vth-VSS)-C2×Vth。
上述设置并调整第一节点J1的电压是在显示的场消隐阶段完成的。具体地，在扫描完一帧图像后，扫描点从图像的右下角返回到图像的左上角，开始新一帧的扫描，返回的时间间隔就是场消隐(V-Blank)阶段。图4示出了本发明实施例的信号波形的示意图，其中DE和Data为输入驱动芯片的信号，DE-ref为驱动芯片的内部信号，Vdata、EM、Reset、Wth、G1……Gn为驱动芯片输入显示面板的信号，显示面板由像素电路阵列排布形成。V-Blank为显示的场消隐阶段，H-Blank为显示的行消隐阶段。显示面板上的OLED均在场消隐阶段进行复位和Vth建立，在OLED发光前，各像素电路中第一节点的电压均已设置并调整完毕，在进入发光阶段后，OLED可以根据驱动信号同时发光，实现图像显示。与现有技术中上一行OLED发光后设置下一行的电压相比，本发明实施例先在场消隐阶段完成全部OLED的电压设置，可以节省扫描时间。
参照图3，在非发光阶段的tn阶段即数据扫描输入阶段，向所述扫描信号输入端Gn输入高电平信号，向所述第一控制信号输入端Wth、所述第二控制信号输入端EM和所述复位信号输入端Reset输入低电平信号，所述充电模块102向第一电容C1和第二电容C2充电，以存储所述数据信号输入端Vdata输入的显示数据；
本实施例中，向扫描信号输入端Gn输入高电平信号，向第一控制信号输入端Wth、第二控制信号输入端EM和复位信号输入端Reset输入低电平信号，第二晶体管T2导通，第一晶体管T1、第三晶体管T3、第五晶体T5均截止，见图7所示的像素电路的等效图，数据信号输入端Vdata输入显示数据，向第一电容C1和第二电容C2充电。由于输入显示数据时，第一节点J1没有电荷的流入流出，所以第一节点J1的电荷Q2＝Q1。设此时第一节点J1的电压为V3，则
C1×(V3-VSS)-C2×(Vdata-V3)＝C1×(Vref-Vth-VSS)-C2×Vth，
(C1+C2)×V3＝C2×Vdata+C1×Vref-(C1+C2)×Vth，
则V3＝(C2×Vdata+C1×Vref)/(C1+C2)-Vth。
参照图3，在发光阶段，向所述第二控制信号输入端EM输入高电平信号，向所述第一控制信号输入端Wth、所述扫描信号输入端Gn和所述复位信号输入端Reset输入低电平信号，驱动模块103向所述发光模块104输入驱动电流驱动所述发光模块104发光。
本实施例中，向第二控制信号输入端EM输入高电平信号，向第一控制信号输入端Wth、扫描信号输入端Gn和复位信号输入端Reset输入低电平信号，第五晶体管T5导通，第一晶体管T1、第二晶体管T2和第三晶体管T3均截止，见图8所示的像素电路的等效图，第一节点J1输出驱动电流，以驱动发光模块104发光。第四晶体管T4的导通电压为VG
VG＝VJ2-VJ1＝VJ2-V3＝Vdata-(C2×Vdata+C1×Vref)/(C1+C2)+Vth
＝C1/(C1+C2)×(Vdata-Vref)+Vth
所以第四晶体管T4输出的驱动电流为I，
I＝(1/2)×μ×COX×(W/L)×(VG-Vth)2
＝μCOXW[C1(Vdata-Vref)/(C1+C2)]2/(2L)
可见，驱动电流I只与数据信号输入端输入的显示数据Vdata和参考电压Vref相关，而与第二电压输入端的驱动电压VDD和第四晶体管的阈值电压Vth无关，实现了对驱动电压和阈值电压补偿的效果，从而消除了沙漏现象和电源压降效应。
综上所述，本发明实施例中，像素电路包括复位模块、充电模块和驱动模块、发光模块、第一电容和第二电容；由于像素电路中发光模块发光时，驱动电流只与数据信号输入端输入的参考电压和显示数据相关，因此可以避免像素点亮度不均匀现象，并消除电源线压降对显示亮度的影响。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种像素电路及其驱动方法、显示面板和显示装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种像素电路的驱动方法，其特征在于，
在复位阶段，向复位信号输入端输入高电平信号，向第一控制信号输入端、第二控制信号输入端和扫描信号输入端输入低电平信号，复位模块根据所述高电平信号将第一节点的电压设置为第一电压；
在Vth建立阶段，向所述第一控制信号输入端和所述第二控制信号输入端输入高电平信号，向所述扫描信号输入端和所述复位信号输入端输入低电平信号，充电模块设置第二节点的电压，并将所述第一节点的电压调整为第二电压；
在数据扫描输入阶段，向所述扫描信号输入端输入高电平信号，向所述第一控制信号输入端、所述第二控制信号输入端和所述复位信号输入端输入低电平信号，所述充电模块向第一电容和第二电容充电，以存储数据信号输入端输入的显示数据；
在发光阶段，向所述第二控制信号输入端输入高电平信号，向所述第一控制信号输入端、所述扫描信号输入端和所述复位信号输入端输入低电平信号，驱动模块向发光模块输入驱动电流，以驱动所述发光模块发光；
其中，所述复位阶段和Vth建立阶段均在一帧图像显示的场消隐阶段进行，在所述场消隐阶段完成全部有机发光二极管的电压设置；
所述发光模块分别连接所述第一节点和第一电压输入端；
所述第一电容的两端分别连接所述发光模块的两端；
所述第二电容的两端分别连接所述第一节点和所述第二节点；
所述复位模块分别连接所述第一节点和所述复位信号输入端；
所述充电模块分别连接所述第二节点、所述扫描信号输入端、所述数据信号输入端和所述第一控制信号输入端；
所述驱动模块分别连接所述第一节点、所述第二节点、所述第二控制信号输入端和第二电压输入端。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在显示的场消隐阶段设置并调整所述第一节点的电压。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复位模块包括第一晶体管；
所述第一晶体管的控制极连接所述复位信号输入端，第一极连接所述第一节点，第二极连接第三控制信号输入端；
设置所述第一节点的电压时，所述第三控制信号输入端的电压小于所述第一电压输入端的电压与所述发光模块的导通电压之和；
所述驱动模块包括第四晶体管和第五晶体管；
所述第四晶体管的控制极连接所述第二节点，第一极连接所述第五晶体管的第二极，第二极连接所述第一节点；
所述第五晶体管的控制极连接所述第二控制信号输入端，第一极连接第二电压输入端，第二极连接所述第四晶体管的第一极；
设置所述第二节点的电压时，数据信号输入端输入的参考电压大于所述第三控制信号输入端的电压与所述第四晶体管的阈值电压之和。
4.一种像素电路，其特征在于，所述像素电路执行如权利要求3所述的像素电路的驱动方法；
所述像素电路包括：复位模块、充电模块、驱动模块、发光模块、第一电容和第二电容；
所述复位模块分别连接所述第一节点和复位信号输入端，被配置为根据复位信号设置所述第一节点的电压；
所述充电模块分别连接所述第二节点、扫描信号输入端、数据信号输入端和第一控制信号输入端，被配置为根据扫描信号、数据信号和第一控制信号为所述第一电容和所述第二电容充电，调整所述第一节点的电压并存储显示数据；
所述驱动模块分别连接所述第一节点、所述第二节点、第二控制信号输入端和第二电压输入端，被配置为根据第二控制信号向所述发光模块输入驱动电流，以驱动所述发光模块发光；
所述充电模块包括第二晶体管和第三晶体管；
所述第二晶体管的控制极连接所述扫描信号输入端，第一极连接所述数据信号输入端，第二极连接所述第二节点；
所述第三晶体管的控制极连接所述第一控制信号输入端，第一极连接所述数据信号输入端，第二极连接所述第二节点；
其中，所述第二晶体管和第三晶体管为NMOS管。
5.根据权利要求4所述的像素电路，其特征在于，所述第一晶体管、第四晶体管和第二晶体管均为NMOS管。
6.一种显示面板，其特征在于，包括如权利要求4-5任一项所述的像素电路。
7.一种显示装置，其特征在于，包括驱动芯片和如权利要求6所述显示面板；
所述驱动芯片连接所述显示面板中的像素电路；
所述像素电路根据所述驱动芯片的输入信号驱动所述显示面板显示图像。
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