CN110021275B - 像素驱动电路、像素驱动方法、像素电路和显示装置 - Google Patents

像素驱动电路、像素驱动方法、像素电路和显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种像素驱动电路、像素驱动方法、像素电路和显示装置。所述像素驱动电路包括驱动单元、储能单元和充电写入控制单元；所述驱动单元包括N个驱动晶体管；N为大于1的整数；第一驱动晶体管的第一极与第一电压输入端连接，第N驱动晶体管的第二极与发光元件连接；第n驱动晶体管的第二极与第n+1驱动晶体管的栅极和第n+1驱动晶体管的第一极连接；n为正整数，n+1小于或等于N。本发明可以在控制相同的发光电流变动范围的情况下扩大输入像素驱动电路的数据电压的范围，有利于更精确地控制电流，并且能够补偿驱动晶体管的阈值电压，使得发光电流与驱动晶体管的阈值电压无关。

Description

像素驱动电路、像素驱动方法、像素电路和显示装置
技术领域
本发明涉及显示驱动技术领域，尤其涉及一种像素驱动电路、像素驱动方法、像素电路和显示装置。
背景技术
由于OLED(有机发光二极管)具有的广视角、快速光响应、高对比度和低功耗等特性，它被广泛的用于微型显示领域。OLED微型显示器由于极高的分辨率，每个亚像素的面积比较小(一般最多几十平方微米)，像素驱动电路所占面积也会比较小，相应的电路线宽也会受限制。OLED的亮度与电流大小成正比，电路线宽的减小导致电流也会变小到uA(微安)级别。
如图1所示，传统的2T1C像素驱动电路包括驱动晶体管T1、数据写入晶体管T2和存储电容C；在图1中，SCAN为扫描线，OLED为有机发光二极管，VDD为高电压，VSS为低电压，Vdata为数据电压。图1所示的传统的2T1C像素驱动电路在工作时，流经OLED的电流Ioled的电流表达式如下：
Figure BDA0001544092450000011
其中，
Figure BDA0001544092450000012
为驱动晶体管的长宽比；
I0是驱动晶体管的漏电流，n是亚阈值斜率因子，VT是驱动晶体管的热电压，Vth为驱动晶体管的阈值电压。由以上电流表达式可以看出，流经OLED的电流对输入的数据电压和驱动晶体管的阈值电压Vth都很敏感。为了保证显示画面的均匀性，驱动晶体管的阈值电压Vth的一致性必须很高，然而驱动晶体管在制作时Vth是存在差异的，所以这对制作工艺是一个极大的挑战；由于输入像素驱动电路的数据电压的调节范围比较小，难以实现对流经OLED的电流的精确控制。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种像素驱动电路、像素驱动方法、像素电路和显示装置，解决现有技术中为了保证显示画面的均匀性需要保证驱动晶体管的阈值电压的高度一致性，从而导致的对制作工艺要求过高，并且由于输入像素驱动电路的数据电压的调节范围比较小，难以实现对流经发光元件的电流的精确控制的问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种像素驱动电路，用于驱动发光元件，所述像素驱动电路包括驱动单元、储能单元和充电写入控制单元；
所述驱动单元包括N个驱动晶体管；N为大于1的整数；
第一驱动晶体管的第一极与第一电压输入端连接，第N驱动晶体管的第二极与所述发光元件连接；
第n驱动晶体管的第二极与第n+1驱动晶体管的栅极和第n+1驱动晶体管的第一极连接；n为正整数，n+1小于或等于N；
所述储能单元的第一端与所述第一驱动晶体管的栅极连接，所述储能单元的第二端与所述第N驱动晶体管的第二极连接；
所述充电写入控制单元用于在第一扫描线的控制下控制所述第一驱动晶体管的栅极与数据线之间是否连通。
实施时，本发明所述的像素驱动电路还包括发光控制单元；
所述第N驱动晶体管的第二极通过所述发光控制单元与所述发光元件连接；所述发光控制单元用于在第二扫描线的控制下控制所述第N驱动晶体管的第二极与所述发光元件之间是否连通。
实施时，所述发光控制单元包括：发光控制晶体管，栅极与所述第二扫描线连接，第一极与所述第N驱动晶体管的第二极连接，第二极与所述发光元件连接。
实施时，所述驱动单元包括的任意两个驱动晶体管的阈值电压之间的差值的绝对值小于预定电压差值。
实施时，所述充电写入控制单元包括：充电写入控制晶体管，栅极与所述第一扫描线连接，第一极与所述数据线连接，第二极与所述第一驱动晶体管的栅极连接。
实施时，所述储能单元包括：存储电容，第一端与所述第一驱动晶体管的栅极连接，第二端与所述第N驱动晶体管的第二极连接。
实施时，本发明所述的像素驱动电路还包括：放电单元，用于在第三扫描线的控制下控制所述第N驱动晶体管的第二极与放电端之间是否连接。
实施时，所述放电单元包括：放电晶体管，栅极与所述第三扫描线连接，第一极与所述第N驱动晶体管的第二极连接，第二极与所述放电端连接。
本发明还提供了一种像素驱动方法，应用于上述的像素驱动电路，一显示周期包括依次设置的充电阶段、数据写入阶段和发光阶段，所述像素驱动方法包括：在一显示周期，
在充电阶段，数据线输出参考电压，在第一扫描线的控制下，充电写入控制单元控制所述数据线输出的参考电压写入第一驱动晶体管的栅极，以使得驱动单元包括的N个驱动晶体管都导通，以为储能单元充电，控制拉升所述储能单元的第二端的电位，直至所述N个驱动晶体管关闭；
在数据写入阶段，所述数据线输出数据电压，在所述第一扫描线的控制下，充电写入控制单元控制所述数据线输出的数据电压写入第一驱动晶体管的栅极，所述储能单元的第一端的电压和该储能单元的第二端的电压由于所述储能单元的耦合作用而改变；
在发光阶段，在所述第一扫描线的控制下，充电写入控制单元控制断开所述数据线与所述第一驱动晶体管的栅极之间的连接；所述N个驱动晶体管驱动发光元件发光；
N为大于1的整数。
实施时，所述像素驱动电路包括发光控制单元；所述第N驱动晶体管的第二极通过所述发光控制单元与所述发光元件连接；
所述像素驱动方法还包括：
在充电阶段，在第二扫描线的控制下，发光控制单元控制断开第N驱动晶体管的第二极与发光元件之间的连接；
在数据写入阶段，在第二扫描线的控制下，发光控制单元控制断开第N驱动晶体管的第二极与发光元件之间的连接；
在发光阶段，在所述第二扫描线的控制下，所述发光控制单元控制所述第N驱动晶体管的第二极与所述发光元件之间连通。
实施时，所述N个驱动晶体管都为n型晶体管，所述数据电压的电压值大于所述参考电压的电压值；或者，
所述N个驱动晶体管都为p型晶体管，所述数据电压的电压值小于所述参考电压的电压值。
实施时数据写入阶段持续的时间小于预定写入时间。
实施时，所述像素驱动电路包括：放电单元，用于在第三扫描线的控制下控制所述第N驱动晶体管的第二极与放电端之间是否连接；所述显示周期还包括设置于所述充电阶段之前的复位阶段；
所述像素驱动方法还包括：在所述复位阶段，在所述第三扫描线的控制下，所述放电单元控制所述第N驱动晶体管的第二极与所述放电端之间连通；所述数据线输出参考电压，在所述第一扫描线的控制下，充电写入控制单元控制所述数据线输出的参考电压写入第一驱动晶体管的栅极，以使得驱动单元包括的N个驱动晶体管都导通，从而将所述储能单元中残留的电荷释放至所述放电端。
实施时，所述像素驱动电路包括：放电单元，用于在第三扫描线的控制下控制所述第N驱动晶体管的第二极与放电端之间是否连接；所述显示周期还包括设置于所述充电阶段之前的复位阶段；
所述像素驱动方法还包括：
在所述复位阶段，在所述第二扫描线的控制下，发光控制单元控制断开第N驱动晶体管的第二极与发光元件之间的连接；在所述第三扫描线的控制下，所述放电单元控制所述第N驱动晶体管的第二极与所述放电端之间连通；所述数据线输出参考电压，在所述第一扫描线的控制下，充电写入控制单元控制所述数据线输出的参考电压写入第一驱动晶体管的栅极，以使得驱动单元包括的N个驱动晶体管都导通，从而将所述储能单元中残留的电荷释放至所述放电端。
实施时，本发明所述的像素驱动方法还包括：
在所述充电阶段、所述数据写入阶段和所述发光阶段，在所述第三扫描线的控制下，所述放电单元控制断开所述第N驱动晶体管的第二极与所述放电端之间的连接。
本发明还提供了一种像素电路，包括发光元件，还包括上述的像素驱动电路；所述像素驱动电路包括的驱动单元中的第N驱动晶体管的第二极与所述发光元件连接，N为大于1的整数。
本发明还提供了一种显示装置，包括上述的像素电路。
与现有技术相比，本发明所述的像素驱动电路、像素驱动方法、像素电路和显示装置采用包括至少两个驱动晶体管的驱动单元，从而可以在控制相同的发光电流变动范围的情况下扩大输入像素驱动电路的数据电压的范围，有利于更精确地控制电流，并且通过充电写入控制单元在第一扫描线的控制下控制写入参考电压或数据电压，并结合储能单元的耦合及存储电荷功能，实现补偿驱动晶体管的阈值电压，也即使得发光电流与驱动晶体管的阈值电压无关。
附图说明
图1是现有的2T1C像素驱动电路的电路图；
图2 A是本发明所述的像素驱动电路的第一具体实施例的电路图；
图2 B是本发明所述的像素驱动电路的第二具体实施例的电路图；
图2 C是本发明所述的像素驱动电路的第三具体实施例的电路图；
图2 D是本发明所述的像素驱动电路的第三具体实施例的工作时序图；
图3 A是本发明所述的像素驱动电路的第四具体实施例的电路图；
图3 B是本发明所述的像素驱动电路的第四具体实施例的工作时序图；
图4 A是本发明所述的像素驱动电路的第五具体实施例的电路图；
图4 B是本发明所述的像素驱动电路的第五具体实施例的工作时序图；
图5 A是本发明所述的像素驱动电路的第五具体实施例在复位阶段的工作状态示意图；
图5 B是本发明所述的像素驱动电路的第五具体实施例在充电阶段的工作状态示意图；
图5 C是本发明所述的像素驱动电路的第五具体实施例在数据写入阶段的工作状态示意图；
图5 D是本发明所述的像素驱动电路的第五具体实施例在发光阶段的工作状态示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所有实施例中采用的晶体管均可以为薄膜晶体管或场效应管或其他特性相同的器件。在本发明实施例中，为区分晶体管除栅极之外的两极，将其中一极称为第一极，另一极称为第二极。在实际操作时，所述第一极可以为漏极，所述第二极可以为源极；或者，所述第一极可以为源极，所述第二极可以为漏极。
本发明实施例所述的像素驱动电路，用于驱动发光元件，本发明实施例所述的像素驱动电路包括驱动单元、储能单元和充电写入控制单元；
所述驱动单元包括N个驱动晶体管；N为大于1的整数；
第一驱动晶体管的第一极与第一电压输入端连接，第N驱动晶体管的第二极与所述发光元件连接；
第n驱动晶体管的第二极与第n+1驱动晶体管的栅极和第n+1驱动晶体管的第一极连接；n为正整数，n+1小于或等于N；
所述储能单元的第一端与所述第一驱动晶体管的栅极连接，所述储能单元的第二端与所述第N驱动晶体管的第二极连接；
所述充电写入控制单元用于在第一扫描线的控制下控制所述第一驱动晶体管的栅极与数据线之间是否连通。
本发明实施例所述的像素驱动电路采用包括至少两个驱动晶体管的驱动单元，从而可以在控制相同的发光电流变动范围的情况下扩大输入像素驱动电路的数据电压的范围，有利于更精确地控制电流，并且通过充电写入控制单元在第一扫描线的控制下控制写入参考电压或数据电压，结合储能单元的耦合及存储电荷功能，实现补偿驱动晶体管的阈值电压，也即使得发光电流与驱动晶体管的阈值电压无关。
在具体实施时，本发明实施例所述的像素驱动电路还可以包括连接于所述第N驱动晶体管的第二极与所述发光元件之间的发光控制单元；所述第N驱动晶体管的第二极通过所述发光控制单元与所述发光元件连接；所述发光控制单元用于在第二扫描线的控制下控制所述第N驱动晶体管的第二极与所述发光元件之间是否连通。
本发明实施例所述的像素驱动电路，用于驱动发光元件，本发明实施例所述的像素驱动电路包括驱动单元、储能单元，充电写入控制单元和发光控制单元；
所述驱动单元包括N个驱动晶体管；N为大于1的整数；
第一驱动晶体管的第一极与第一电压输入端连接，第N驱动晶体管的第二极与所述发光控制单元连接；
第n驱动晶体管的第二极与第n+1驱动晶体管的栅极和第n+1驱动晶体管的第一极连接；n为正整数，n+1小于或等于N；
所述储能单元的第一端与所述第一驱动晶体管的栅极连接，所述储能单元的第二端与所述第N驱动晶体管的第二极连接；
所述充电写入控制单元用于在第一扫描线的控制下控制所述第一驱动晶体管的栅极与数据线之间是否连通；
所述发光控制单元用于在第二扫描线的控制下控制所述第N驱动晶体管的第二极与所述发光元件之间是否连通。
本发明实施例所述的像素驱动电路采用包括至少两个驱动晶体管的驱动单元，从而可以在控制相同的发光电流变动范围的情况下扩大输入像素驱动电路的数据电压的范围，有利于更精确地控制电流，并且通过充电写入控制单元在第一扫描线的控制下控制写入参考电压或数据电压，以及发光控制单元在第二扫描线的控制下控制仅在发光阶段控制驱动单元与发光元件连通，并结合储能单元的耦合及存储电荷功能，实现补偿驱动晶体管的阈值电压，也即使得发光电流与驱动晶体管的阈值电压无关。
在实际操作时，所述驱动单元包括的任意两个驱动晶体管的阈值电压之间的差值的绝对值小于预定电压差值，这样可以保证在充电阶段和发光阶段各驱动晶体管可以同时导通。
在优选情况下，所述驱动单元包括的驱动晶体管的阈值电压相等。
在具体实施时，所述储能单元可以包括存储电容，也可以包括其他可以储能的元器件。
下面以N等于3为例说明本发明实施例所述的像素驱动电路。
如图2A所示，本发明所述的像素驱动电路的第一具体实施例包括驱动单元21、储能单元22和充电写入控制单元23；
所述驱动单元包括第一驱动晶体管T1、第二驱动晶体管T2和第三驱动晶体管T3；
第一驱动晶体管T1的漏极与输入高电压VDD的高电压输入端连接，第三驱动晶体管T3的源极与发光元件EL连接；
第一驱动晶体管T1的源极与第二驱动晶体管T2的栅极和第二驱动晶体管T2的漏极连接；
第二驱动晶体管T2的源极与第三驱动晶体管T3的栅极和第三驱动晶体管T3的漏极连接；
第一驱动晶体管T1的栅极与所述充电写入控制单元23连接；
所述储能单元22的第一端与所述第一驱动晶体管T1的栅极连接，所述储能单元22的第二端与所述第三驱动晶体管T3的源极连接；
所述充电写入控制单元23的控制端与第一扫描线SCAN1连接；
所述充电写入控制单元23用于在第一扫描线SCAN1的控制下控制所述第一驱动晶体管T1的栅极与数据线DL之间是否连通。
在本发明图2A所示的像素驱动电路的第一具体实施例中，以T1、T2和T3都为n型晶体管为例，但是在实际操作时，T1、T2和T3也可以都为p型晶体管，只需T1的类型、T2的类型和T3的类型相同即可。
如图2B所示，在本发明所述的像素驱动电路的第一具体实施例的基础上，在本发明所述的像素驱动电路的第二具体实施例中，
所述储能单元包括存储电容Cs；所述充电写入控制单元包括充电写入控制晶体管T5；发光元件包括有机发光二极管OLED；
所述存储电容Cs的第一端A与所述第一驱动晶体管T1的栅极连接，所述存储电容Cs的第二端B与所述第三驱动晶体管T3的源极连接；
所述充电写入控制晶体管T5的栅极与第一扫描线SCAN1连接，所述充电写入控制晶体管T5的漏极与数据线DL连接，所述充电写入控制晶体管T5的源极与所述第一驱动晶体管T1的栅极连接；
所述发光控制晶体管T4的栅极与第二扫描线SCAN2连接，所述发光控制晶体管T4的漏极与所述第三驱动晶体管T3的源极连接，所述发光控制晶体管T4的源极与所述有机发光二极管OLED的阳极连接；
所述有机发光二极管OLED的阴极与输入低电压VSS的低电压输入端连接。
在图2B中，Cp为节点B的寄生电容。
在图2B所示的第二具体实施例中，所有的晶体管都为n型晶体管，但是仅用于示例，并不以此为限。
本发明如图2B所示的像素驱动电路的第二具体实施例在工作时，在一个显示周期内，
在充电阶段：SCAN1输出高电平，T5打开，DL输出参考电压Vref(Vref略大于3Vth)，以使得T1、T2和T3都导通，以为存储电容Cs充电，直至T1、T2和T3都关闭，此时Cs的第一端的电压与Cs的第二端之间的电压之间的电压差值Vcs等于3Vth；Vth为T1的阈值电压；T1的阈值电压、T2的阈值电压和T3的阈值电压相等；
在数据写入阶段：SCAN1输出高电平，T5打开，DL输出数据电压Vdata，A点电压变为Vdata；此时，Vcs突变为
Figure BDA0001544092450000091
在发光阶段：SCAN1输出低电平，T5关闭，T1、T2和T3都导通，电流流过OLED，流过OLED的电流Ioled的计算公式为：
Figure BDA0001544092450000092
其中，
Figure BDA0001544092450000093
为各驱动晶体管的长宽比；I0是各驱动晶体管的漏电流，n是亚阈值斜率因子，VT是各驱动晶体管的热电压，Vth为各驱动晶体管的阈值电压。
将如上公式与背景技术中传统的2T1C像素驱动电路的电流表达式相比，在本发明如图2B所示的像素驱动电路的第二具体实施例的电流表达式中无驱动晶体管的阈值电压Vth，因此降低了流过OLED的电流对阈值电压偏差的敏感性，降低了驱动晶体管的制作要求，减小制作成本，改善图像质量。如图2C所示，本发明所述的像素驱动电路的第三具体实施例包括驱动单元21、储能单元22，充电写入控制单元23和发光控制单元24；
所述驱动单元包括第一驱动晶体管T1、第二驱动晶体管T2和第三驱动晶体管T3；
第一驱动晶体管T1的漏极与输入高电压VDD的高电压输入端连接，第三驱动晶体管T3的源极与所述发光控制单元24连接；
第一驱动晶体管T1的源极与第二驱动晶体管T2的栅极和第二驱动晶体管T2的漏极连接；
第二驱动晶体管T2的源极与第三驱动晶体管T3的栅极和第三驱动晶体管T3的漏极连接；
第一驱动晶体管T1的栅极与所述充电写入控制单元23连接；
所述储能单元22的第一端与所述第一驱动晶体管T1的栅极连接，所述储能单元22的第二端与所述第三驱动晶体管T3的源极连接；
所述充电写入控制单元23的控制端与第一扫描线SCAN1连接；
所述充电写入控制单元23用于在第一扫描线SCAN1的控制下控制所述第一驱动晶体管T1的栅极与数据线DL之间是否连通；
所述发光控制单元24的控制端与第二扫描线SCAN2连接；
所述发光控制单元24用于在第二扫描线SCAN2的控制下控制所述第三驱动晶体管T3的源极与发光元件EL之间是否连通。
在本发明图2C所示的像素驱动电路的第三具体实施例中，以T1、T2和T3都为n型晶体管为例，但是在实际操作时，T1、T2和T3也可以都为p型晶体管，只需T1的类型、T2的类型和T3的类型相同即可。
如图2D所示，本发明如图2C所示的像素驱动电路的第三具体实施例在工作时，在一显示周期，
在充电阶段SC，SCAN2输出低电平，在第二扫描线SCAN2的控制下，发光控制单元24控制断开第三驱动晶体管T3的源极与发光元件EL之间的连接；数据线DL输出参考电压Vref，SCAN1输出高电平，在第一扫描线SCAN1的控制下，充电写入控制单元23控制所述数据线DL输出的参考电压Vref写入第一驱动晶体管T1的栅极，以使得驱动单元21包括的第一驱动晶体管T1、第二驱动晶体管T2和第三驱动晶体管T3都导通，以为储能单元22充电，控制拉升所述储能单元22的第二端的电位，直至所述第一驱动晶体管T1、所述第二驱动晶体管T2和所述第三驱动晶体管T3都关闭；
在数据写入阶段SDI，SCAN2输出低电平，在第二扫描线SCAN2的控制下，发光控制单元24控制断开所述第三驱动晶体管T3的源极与所述发光元件EL之间的连接；所述数据线DL输出数据电压Vdata，SCAN1输出高电平，在所述第一扫描线SCAN1的控制下，充电写入控制单元23控制所述数据线Data输出的数据电压Vdata写入第一驱动晶体管T1的栅极，所述储能单元22的第一端和该储能单元22的第二端的电压由于所述储能单元22的耦合作用而改变；
在发光阶段SE，在所述第一扫描线SCAN1的控制下，SCAN1输出低电平，充电写入控制单元23控制断开所述数据线DL与所述第一驱动晶体管T1的栅极之间的连接；SCAN2输出高电平，在所述第二扫描线SCAN2的控制下，所述发光控制单元24控制所述第三驱动晶体管T3的源极与所述发光元件EL之间连通，所述第一驱动晶体管T1、所述第二驱动晶体管T2和所述第三驱动晶体管T3导通以驱动所述发光元件EL发光。
在实际操作时，所述数据写入阶段持续的时间比较短，从而在所述储能单元22两端的电压耦合改变后即进入发光阶段，使得所述储能单元22两端的电压能够补偿阈值电压。
在本发明如图2C所示的像素驱动电路的第三具体实施例中，所述第一驱动晶体管T1、所述第二驱动晶体管T2和所述第三驱动晶体管T3都为n型晶体管，此时所述数据电压Vdata的电压值大于所述参考电压Vref的电压值，以使得在发光阶段各驱动晶体管能够导通。
在实际操作时，当驱动单元包括的N个驱动晶体管都为p型晶体管，所述数据电压的电压值小于所述参考电压的电压值，以使得在发光阶段各驱动晶体管能够导通。
具体的，所述充电写入控制单元可以包括：充电写入控制晶体管，栅极与所述第一扫描线连接，第一极与所述数据线连接，第二极与所述第一驱动晶体管的栅极连接。
具体的，所述发光控制单元可以包括：发光控制晶体管，栅极与所述第二扫描线连接，第一极与所述第N驱动晶体管的第二极连接，第二极与所述发光元件连接。
具体的，所述储能单元包括：存储电容，第一端与所述第一驱动晶体管的栅极连接，第二端与所述第N驱动晶体管的第二极连接。
优选的，本发明实施例所述的像素驱动电路还包括：放电单元，用于在第三扫描线的控制下控制所述第N驱动晶体管的第二极与放电端之间是否连接。在优选情况下，本发明实施例所述的像素驱动电路还包括放电单元，以在设置于充电阶段之前的复位阶段，将储能单元中残留的上一显示周期的电荷已经释放干净，可以保证更高的对比度。
具体的，所述放电单元包括：放电晶体管，栅极与所述第三扫描线连接，第一极与所述第N驱动晶体管的第二极连接，第二极与所述放电端连接。
如图3A所示，本发明所述的像素驱动电路的第四具体实施例在如图2C所示的像素驱动电路的第三具体实施例的基础上还包括放电单元25；
所述放电单元25的控制端与第三扫描线SCAN3连接；
所述放电单元25的第一端与所述第三驱动晶体管T3的源极连接，所述放电单元25的第二端与地端GND(在图3A所示的第四具体实施例中，地端GND即为放电端)连接；
所述放电单元25用于在第三扫描线SCAN3的控制下控制所述第三驱动晶体管T3的源极与所述地端GND之间是否连接。本发明如图3A所示的像素驱动电路的第四具体实施例在工作时，如图3B所示，所述显示周期还包括设置于所述充电阶段SC之前的复位阶段SR；
在所述复位阶段SR，SCAN2输出低电平，在所述第二扫描线SCAN2的控制下，发光控制单元24控制断开第三驱动晶体管T3的源极与发光元件EL之间的连接；SCAN3输出高电平，在所述第三扫描线SCAN3的控制下，所述放电单元25控制所述第三驱动晶体管T3的源极与所述地端GND之间连通；所述数据线DL输出参考电压Vref，SCAN1输出高电平，在所述第一扫描线SCAN1的控制下，充电写入控制单元23控制所述数据线DL输出的参考电压Vref写入第一驱动晶体管T1的栅极，以使得驱动单元包括的第一驱动晶体管T1、第二驱动晶体管T2和第三驱动晶体管T3都导通，从而将所述储能单元22中残留的电荷释放至所述地端GND，以在复位阶段释放所述储能单元22中残留的电荷。
如图3B所示，在所述充电阶段SC，SCAN3输出低电平；在数据写入阶段SDI，SCAN3输出低电平；在发光阶段SE，SCAN3输出低电平。
如图4A所示，本发明所述的像素驱动电路的第五具体实施例包括驱动单元、储能单元，充电写入控制单元、发光控制单元和放电单元；
所述驱动单元包括第一驱动晶体管T1、第二驱动晶体管T2和第三驱动晶体管T3；
所述储能单元包括存储电容Cs；所述发光控制单元包括发光控制晶体管T4；所述充电写入控制单元包括充电写入控制晶体管T5；发光元件包括有机发光二极管OLED；
第一驱动晶体管T1的漏极与输入高电压VDD的高电压输入端连接；
第一驱动晶体管T1的源极与第二驱动晶体管T2的栅极和第二驱动晶体管T2的漏极连接；
第二驱动晶体管T2的源极与第三驱动晶体管T3的栅极和第三驱动晶体管T3的漏极连接；
所述存储电容Cs的第一端与所述第一驱动晶体管T1的栅极连接，所述存储电容Cs的第二端与所述第三驱动晶体管T3的源极连接；
所述充电写入控制晶体管T5的栅极与第一扫描线SCAN1连接，所述充电写入控制晶体管T5的漏极与数据线DL连接，所述充电写入控制晶体管T5的源极与所述第一驱动晶体管T1的栅极连接；
所述发光控制晶体管T4的栅极与第二扫描线SCAN2连接，所述发光控制晶体管T4的漏极与所述第三驱动晶体管T3的源极连接，所述发光控制晶体管T4的源极与所述有机发光二极管OLED的阳极连接；
所述有机发光二极管OLED的阴极与输入低电压VSS的低电压输入端连接；
所述放电单元包括放电晶体管T6；
所述放电晶体管T6的栅极与第三扫描线SCAN3连接，所述放电晶体管T6的漏极与所述第三驱动晶体管T3的源极连接，所述放电晶体管T6的源极与地端GND连接。
在图4A所示的像素驱动电路的第五具体实施例中，节点A为与所述第一驱动晶体管T1的栅极连接的节点，节点B为与所述第三驱动晶体管T3的源极连接的节点；Cp为节点B的寄生电容；
在图4A所示的像素驱动电路的第五具体实施例中，T1、T2、T3、T4、T5和T6都为NMOS(N-Metal-Oxide-Semiconductor，N型金属-氧化物-半导体)管，但是在实际操作时，T1、T2、T3、T4、T5和T6也可以为p型晶体管，在此对晶体管的类型不作限定。
如图4B所示，如图4A所示的本发明所述的像素驱动电路的第五具体实施例在一个显示周期内的工作过程包括四个阶段：复位阶段SR、充电阶段SC、数据写入阶段SDI和发光阶段SE；在一显示周期内，
在复位阶段SR，SCAN1和SCAN3输出高电平，SCAN2输出低电平，如图5A所示，DL输出参考电压Vref，T1、T2、T3、T5和T6全部导通，T6导通以释放Cs中存储的电荷；T4关断，OLED无电流流过，保证0灰阶画面的低亮度，这样黑态亮度可以最低，以保证更高的对比度；
在充电阶段SC，SCAN1输出高电平，SCAN2和SCAN3都输出低电平，如图5B所示，DL输出参考电压Vref，T5保持导通状态，T4和T6一直关闭；在此阶段，节点B的电压会由0开始，随着T1、T2、T3的逐渐关闭而变高，直至T1、T2和T3关闭，最终Cs两端的电压Vcs(Vcs等于A节点的电位与B节点的电位之间的差值)等于3Vth，Vth为T1的阈值电压；T1的阈值电压、T2的阈值电压和T3的阈值电压相等；
在数据写入阶段SDI，SCAN1输出高电平，SCAN2和SCAN3输出低电平，如图5C所示，DL输出数据电压Vdata，由于T5保持导通状态，因此节点A的电压变为Vdata，则此时Vcs等于3Vth+α×(Vdata-Vref)；
其中，α等于
Figure BDA0001544092450000151
C1为Cs的电容值，C2为Cp的电容值；
在数据写入阶段SDI最后SCAN1会变为输出低电平以切断T5，防止在下个阶段(也即发光阶段)节点A被继续充电而导致Vcs改变；
在实际操作时，数据写入阶段SDI持续的时间t-DI较短，从而在Cs两端的电压Vcs耦合改变后即进入发光阶段SE，使得Vcs能够补偿阈值电压；
在发光阶段SE，SCAN1输出低电平，SCAN2输出高电平，SCAN3输出低电平，如图5D所示，DL输出数据电压Vdata，T1、T2、T3和T4都导通，T5和T6关闭；T4导通，电流流过OLED(前三个周期并无电流流过，以此提高对比度)，流过OLED的电流Ioled的计算公式如下：
Figure BDA0001544092450000152
Vcs＝3vth,i
其中，i可以为1、2或3；当i等于1时，VGS,i为T1的栅源电压，Vth,i为T1的阈值电压；当i等于2时，VGS,i为T2的栅源电压，Vth,i为T2的阈值电压；当i等于3时，VGS,i为T3的栅源电压，Vth,i为T3的阈值电压；
其中，
Figure BDA0001544092450000153
为驱动晶体管的长宽比，I0是各驱动晶体管的漏电流，n是亚阈值斜率因子，VT是各驱动晶体管的热电压；
由以上计算公式得到Ioled的电流表达式如下：
Figure BDA0001544092450000154
将如上公式与背景技术中传统的2T1C像素驱动电路的电流表达式相比，在本发明如图4A所示的像素驱动电路的第五具体实施例的电流表达式中无驱动晶体管的阈值电压Vth，因此降低了流过OLED的电流对阈值电压偏差的敏感性，降低了驱动晶体管的制作要求，减小制作成本，改善图像质量。
另外，在本发明如图4A所示的像素驱动电路的第五具体实施例的电流表达式中，Vdata的系数变成了现有技术的α/3，该系数比现有技术扩大了3/α倍(3/α＞3)。因此在控制同样大小的Ioled变动范围时，输入像素驱动电路的数据电压Vdata的可调节范围更大，调节精度更高。
综上，本发明实施例所述的像素驱动电路降低了电流对阈值电压偏差的敏感性，降低了制作工艺要求，提高了图像质量；并本发明实施例所述的像素驱动电路在控制相同的电流变动范围的情况下，扩大了像素电路的输入电压范围，有利于更精确地控制电流；本发明实施例所述的像素驱动电路复位阶段，控制将存储电容Cs中残留的电荷放干净，之后发光控制晶体管也关闭。这样在发光阶段之前的阶段，OLED无电流流过，黑态亮度可以最低，以保证更高的对比度。
本发明实施例所述的像素驱动方法，应用于上述的像素驱动电路，一显示周期包括依次设置的充电阶段、数据写入阶段和发光阶段；
本发明实施例所述的像素驱动方法包括：在一显示周期，
在充电阶段，数据线输出参考电压，在第一扫描线的控制下，充电写入控制单元控制所述数据线输出的参考电压写入第一驱动晶体管的栅极，以使得驱动单元包括的N个驱动晶体管都导通，以为储能单元充电，控制拉升所述储能单元的第二端的电位，直至所述N个驱动晶体管关闭；
在数据写入阶段，所述数据线输出数据电压，在所述第一扫描线的控制下，充电写入控制单元控制所述数据线输出的数据电压写入第一驱动晶体管的栅极，所述储能单元的第一端的电压和该储能单元的第二端的电压由于所述储能单元的耦合作用而改变；
在发光阶段，在所述第二扫描线的控制下，所述发光控制单元控制所述第N驱动晶体管的第二极与所述发光元件之间连通，所述N个驱动晶体管驱动发光元件发光；
N为大于1的整数。
本发明实施例所述的像素驱动方法采用包括N个驱动晶体管的驱动单元，从而可以在控制相同的发光电流变动范围的情况下扩大输入像素驱动电路的数据电压的范围，有利于更精确地控制电流，并且通过充电写入控制单元在第一扫描线的控制下控制写入参考电压或数据电压，结合储能单元的耦合及存储电荷功能，实现补偿驱动晶体管的阈值电压，也即使得发光电流与驱动晶体管的阈值电压无关。
在实际操作时，所述像素驱动电路可以包括发光控制单元；所述第N驱动晶体管的第二极通过所述发光控制单元与所述发光元件连接；
所述像素驱动方法还可以包括：
在充电阶段，在第二扫描线的控制下，发光控制单元控制断开第N驱动晶体管的第二极与发光元件之间的连接；
在数据写入阶段，在第二扫描线的控制下，发光控制单元控制断开第N驱动晶体管的第二极与发光元件之间的连接；
在发光阶段，在所述第二扫描线的控制下，所述发光控制单元控制所述第N驱动晶体管的第二极与所述发光元件之间连通。
当所述像素驱动单元包括发光控制单元时，该发光控制单元在非发光阶段，控制断开所述第N驱动晶体管的第二极与所述发光元件之间的连接，以防止发光元件误发光，影响显示效果。
具体的，所述N个驱动晶体管都为n型晶体管，所述数据电压的电压值大于所述参考电压的电压值，以使得在发光阶段，各驱动晶体管能够导通；或者，
所述N个驱动晶体管都为p型晶体管，所述数据电压的电压值小于所述参考电压的电压值，以使得在发光阶段各驱动晶体管能够导通。
在具体实施时，所述数据写入阶段持续的时间小于预定写入时间。在实际操作时，所述数据写入阶段持续的时间非常短，从而在储能单元两端的电压耦合改变后即进入发光阶段，使得储能单元两端的电压能够补偿阈值电压。
具体的，所述像素驱动电路包括：放电单元，用于在第三扫描线的控制下控制所述第N驱动晶体管的第二极与放电端之间是否连接；所述显示周期还包括设置于所述充电阶段之前的复位阶段；
所述像素驱动方法还包括：在所述复位阶段，在所述第三扫描线的控制下，所述放电单元控制所述第N驱动晶体管的第二极与所述放电端之间连通；所述数据线输出参考电压，在所述第一扫描线的控制下，充电写入控制单元控制所述数据线输出的参考电压写入第一驱动晶体管的栅极，以使得驱动单元包括的N个驱动晶体管都导通，从而将所述储能单元中残留的电荷释放至所述放电端。
在优选情况下，在充电阶段之前还设置有复位阶段，在复位阶段释放储能单元中残留的电荷，以保证高对比度。
具体的，所述像素驱动电路包括：放电单元，用于在第三扫描线的控制下控制所述第N驱动晶体管的第二极与放电端之间是否连接；所述显示周期还包括设置于所述充电阶段之前的复位阶段；
所述像素驱动方法还包括：
在所述复位阶段，在所述第二扫描线的控制下，发光控制单元控制断开第N驱动晶体管的第二极与发光元件之间的连接；在所述第三扫描线的控制下，所述放电单元控制所述第N驱动晶体管的第二极与所述放电端之间连通；所述数据线输出参考电压，在所述第一扫描线的控制下，充电写入控制单元控制所述数据线输出的参考电压写入第一驱动晶体管的栅极，以使得驱动单元包括的N个驱动晶体管都导通，从而将所述储能单元中残留的电荷释放至所述放电端。
在优选情况下，在充电阶段之前还设置有复位阶段，在复位阶段释放储能单元中残留的电荷，以保证高对比度。
具体的，本发明实施例所述的像素驱动方法还包括：
在所述充电阶段、所述数据写入阶段和所述发光阶段，在所述第三扫描线的控制下，所述放电单元控制断开所述第N驱动晶体管的第二极与所述放电端之间的连接。
本发明实施例所述的像素电路，包括发光元件和上所述的像素驱动电路；所述像素驱动电路包括的驱动单元中的第N驱动晶体管的第二极与所述发光元件连接；N为大于1的整数。
本发明实施例所述的显示装置包括上述的像素电路。所述显示装置可以为：OLED面板、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种像素驱动电路，用于驱动发光元件，其特征在于，所述像素驱动电路包括驱动单元、储能单元和充电写入控制单元；
所述驱动单元包括N个驱动晶体管；N为大于1的整数；
第一驱动晶体管的第一极与第一电压输入端连接，第N驱动晶体管的第二极与所述发光元件连接；
第n驱动晶体管的第二极与第n+1驱动晶体管的栅极和第n+1驱动晶体管的第一极连接；n为正整数，n+1小于或等于N；
所述储能单元的第一端与所述第一驱动晶体管的栅极连接，所述储能单元的第二端与所述第N驱动晶体管的第二极连接；
所述充电写入控制单元用于在第一扫描线的控制下控制所述第一驱动晶体管的栅极与数据线之间是否连通。
2.如权利要求1所述的像素驱动电路，其特征在于，还包括发光控制单元；
所述第N驱动晶体管的第二极通过所述发光控制单元与所述发光元件连接；所述发光控制单元用于在第二扫描线的控制下控制所述第N驱动晶体管的第二极与所述发光元件之间是否连通。
3.如权利要求2所述的像素驱动电路，其特征在于，所述发光控制单元包括：发光控制晶体管，栅极与所述第二扫描线连接，第一极与所述第N驱动晶体管的第二极连接，第二极与所述发光元件连接。
4.如权利要求1所述的像素驱动电路，其特征在于，所述驱动单元包括的任意两个驱动晶体管的阈值电压之间的差值的绝对值小于预定电压差值。
5.如权利要求1所述的像素驱动电路，其特征在于，所述充电写入控制单元包括：充电写入控制晶体管，栅极与所述第一扫描线连接，第一极与所述数据线连接，第二极与所述第一驱动晶体管的栅极连接。
6.如权利要求1所述的像素驱动电路，其特征在于，所述储能单元包括：存储电容，第一端与所述第一驱动晶体管的栅极连接，第二端与所述第N驱动晶体管的第二极连接。
7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的像素驱动电路，其特征在于，还包括：放电单元，用于在第三扫描线的控制下控制所述第N驱动晶体管的第二极与放电端之间是否连接。
8.如权利要求7所述的像素驱动电路，其特征在于，所述放电单元包括：放电晶体管，栅极与所述第三扫描线连接，第一极与所述第N驱动晶体管的第二极连接，第二极与所述放电端连接。
9.一种像素驱动方法，应用于如权利要求1至8中任一权利要求所述的像素驱动电路，其特征在于，一显示周期包括依次设置的充电阶段、数据写入阶段和发光阶段，所述像素驱动方法包括：在一显示周期，
在充电阶段，数据线输出参考电压，在第一扫描线的控制下，充电写入控制单元控制所述数据线输出的参考电压写入第一驱动晶体管的栅极，以使得驱动单元包括的N个驱动晶体管都导通，以为储能单元充电，控制拉升所述储能单元的第二端的电位，直至所述N个驱动晶体管关闭；
在数据写入阶段，所述数据线输出数据电压，在所述第一扫描线的控制下，充电写入控制单元控制所述数据线输出的数据电压写入第一驱动晶体管的栅极，所述储能单元的第一端的电压和该储能单元的第二端的电压由于所述储能单元的耦合作用而改变；
在发光阶段，在所述第一扫描线的控制下，充电写入控制单元控制断开所述数据线与所述第一驱动晶体管的栅极之间的连接；所述N个驱动晶体管驱动发光元件发光。
10.如权利要求9所述的像素驱动方法，其特征在于，所述像素驱动电路包括发光控制单元；所述第N驱动晶体管的第二极通过所述发光控制单元与所述发光元件连接；
所述像素驱动方法还包括：
在充电阶段，在第二扫描线的控制下，发光控制单元控制断开第N驱动晶体管的第二极与发光元件之间的连接；
在数据写入阶段，在所述第二扫描线的控制下，发光控制单元控制断开第N驱动晶体管的第二极与发光元件之间的连接；
在发光阶段，在所述第二扫描线的控制下，所述发光控制单元控制所述第N驱动晶体管的第二极与所述发光元件之间连通。
11.如权利要求9或10所述的像素驱动方法，其特征在于，
所述N个驱动晶体管都为n型晶体管，所述数据电压的电压值大于所述参考电压的电压值；或者，
所述N个驱动晶体管都为p型晶体管，所述数据电压的电压值小于所述参考电压的电压值。
12.如权利要求9或10所述的像素驱动方法，其特征在于，所述数据写入阶段持续的时间小于预定写入时间。
13.如权利要求9所述的像素驱动方法，其特征在于，所述像素驱动电路包括：放电单元，用于在第三扫描线的控制下控制所述第N驱动晶体管的第二极与放电端之间是否连接；所述显示周期还包括设置于所述充电阶段之前的复位阶段；
所述像素驱动方法还包括：在所述复位阶段，在所述第三扫描线的控制下，所述放电单元控制所述第N驱动晶体管的第二极与所述放电端之间连通；所述数据线输出参考电压，在所述第一扫描线的控制下，充电写入控制单元控制所述数据线输出的参考电压写入第一驱动晶体管的栅极，以使得驱动单元包括的N个驱动晶体管都导通，从而将所述储能单元中残留的电荷释放至所述放电端。
14.如权利要求10所述的像素驱动方法，其特征在于，所述像素驱动电路包括：放电单元，用于在第三扫描线的控制下控制所述第N驱动晶体管的第二极与放电端之间是否连接；所述显示周期还包括设置于所述充电阶段之前的复位阶段；
所述像素驱动方法还包括：
在所述复位阶段，在所述第二扫描线的控制下，发光控制单元控制断开第N驱动晶体管的第二极与发光元件之间的连接；在所述第三扫描线的控制下，所述放电单元控制所述第N驱动晶体管的第二极与所述放电端之间连通；所述数据线输出参考电压，在所述第一扫描线的控制下，充电写入控制单元控制所述数据线输出的参考电压写入第一驱动晶体管的栅极，以使得驱动单元包括的N个驱动晶体管都导通，从而将所述储能单元中残留的电荷释放至所述放电端。
15.如权利要求13或14所述的像素驱动方法，其特征在于，还包括：
在所述充电阶段、所述数据写入阶段和所述发光阶段，在所述第三扫描线的控制下，所述放电单元控制断开所述第N驱动晶体管的第二极与所述放电端之间的连接。
16.一种像素电路，包括发光元件，其特征在于，还包括如权利要求1至8中任一权利要求所述的像素驱动电路；所述像素驱动电路包括的驱动单元中的第N驱动晶体管的第二极与所述发光元件连接。
17.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求16所述的像素电路。
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