CN110326038B - 像素电路及其驱动方法、像素单元和显示装置 - Google Patents

像素电路及其驱动方法、像素单元和显示装置 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种像素电路及其驱动方法、像素单元和显示装置，所述像素电路包括：发光元件，包括与第一节点电连接的阳极和与第一电压端电连接的阴极；第一晶体管，其控制端、第一端、第二端分别与第二节点、第二电压端、第一节点电连接；声波指纹识别元件，包括驱动电极和与第二节点电连接的感应电极；电容器，电容器的第一端与第二节点电连接，电容器的第二端与第三节点电连接；第一开关电路，被配置为响应于第一扫描信号将来自数据线的电压传输至第三节点；第二开关电路，被配置为响应于第二扫描信号将第二节点的电位传输至第一节点；第三开关电路，被配置为响应于第三扫描信号将第二节点的电位输出至输出端。

Description

像素电路及其驱动方法、像素单元和显示装置
技术领域
本公开涉及显示技术领域，尤其涉及一种像素电路及其驱动方法、像素单元和显示装置。
背景技术
随着显示技术的发展，显示装置的边框呈现越来越窄的趋势。
相关技术中，显示装置中的指纹识别功能通常设置在围绕显示区的非显示区，导致边框区域的面积较大。
发明内容
根据本公开实施例的一方面，提供一种像素电路，包括：发光元件，包括与第一节点电连接的阳极、以及与第一电压端电连接的阴极；第一晶体管，所述第一晶体管的控制端与第二节点电连接，所述第一晶体管的第一端与第二电压端电连接，所述第一晶体管的第二端与所述第一节点电连接；声波指纹识别元件，包括驱动电极和与所述第二节点电连接的感应电极；电容器，所述电容器的第一端与所述第二节点电连接，所述电容器的第二端与第三节点电连接；第一开关电路，与数据线和所述第三节点电连接，被配置为响应于第一扫描信号将来自所述数据线的电压传输至所述第三节点；第二开关电路，与所述第一节点和所述第二节点电连接，被配置为响应于第二扫描信号将所述第二节点的电位传输至所述第一节点；和第三开关电路，与所述第一节点和输出端电连接，被配置为响应于第三扫描信号将所述第二节点的电位输出至所述输出端。
在一些实施例中，所述第三开关电路包括第二晶体管，所述第二晶体管的控制端被配置为接收所述第三扫描信号，所述第二晶体管的第一端与所述第一节点电连接，所述第一晶体管的第二端与所述输出端电连接。
在一些实施例中，所述像素电路还包括：第一控制电路，与所述发光元件的阳极和所述第一节点电连接，被配置为响应于第一控制信号导通或截止。
在一些实施例中，所述像素电路还包括：第二控制电路，与所述第二电压端和所述第三节点电连接，被配置为响应于第二控制信号将所述第二电压端的电位传输至所述第三节点。
在一些实施例中，所述像素电路还包括：复位电路，被配置为响应于复位信号将所述第二节点的电位复位到初始电位。
在一些实施例中，所述第二开关电路包括第三晶体管，所述第三晶体管的控制端被配置为接收所述第二扫描信号，所述第三晶体管的第一端与所述第二节点电连接，所述第三晶体管的第二端与所述第一节点电连接。
在一些实施例中，所述第一开关电路包括第四晶体管，所述第四晶体管的控制端被配置为接收所述第一扫描信号，所述第四晶体管的第一端与所述第三节点电连接，所述第四晶体管的第二端与所述数据线电连接。
在一些实施例中，所述第一控制电路包括第五晶体管，所述第五晶体管的控制端被配置为接收所述第一控制信号，所述第五晶体管的第一端与所述发光元件的阳极电连接，所述第五晶体管的第二端与所述第一节点电连接。
在一些实施例中，所述第二控制电路包括第六晶体管，所述第六晶体管的控制端被配置为接收所述第二控制信号，所述第六晶体管的第一端与所述第二电压端电连接，所述第六晶体管的第二端与所述第三节点电连接。
在一些实施例中，所述复位电路包括第七晶体管，所述第七晶体管的控制端被配置为接收所述复位信号，所述第七晶体管的第一端与复位端电连接，所述第七晶体管的第二端与所述第二节点电连接。
根据本公开实施例的另一方面，提供一种像素单元，包括：上述任意一个实施例所述的像素电路。
在一些实施例中，所述像素单元包括：基板；驱动电路层，设置在所述基板的一侧；和平坦化层，设置在所述驱动电路层远离所述基板的一侧；其中：所述第一晶体管、所述第一开关电路、所述第二开关电路和所述第三开关电路设置在所述驱动电路层中；所述阳极和所述感应电极间隔开地设置在所述平坦化层上。
在一些实施例中，所述像素单元包括位于所述阳极和所述感应电极上的像素界定层，所述像素界定层具有间隔开的第一开口和第二开口，所述第一开口在所述基板上的投影与所述阳极在所述基板上的投影至少部分重叠，并且，所述第二开口在所述基板上的投影与所述感应电极在所述基板上的投影至少部分重叠；所述发光元件包括设置在所述第一开口中的功能层，所述声波指纹识别元件包括设置在所述第二开口中的压电材料层。
根据本公开实施例的又一方面，提供一种显示装置，包括多个像素单元，所述多个像素单元中的至少一个包括上述任意一个实施例所述的像素单元。
在一些实施例中，所述显示装置还包括：封装层，覆盖所述多个像素单元；和盖板，设置在所述封装层远离所述多个像素单元一侧。
根据本公开实施例的再一方面，提供一种像素电路的驱动方法，其中，所述像素电路包括：发光元件，包括与第一节点电连接的阳极、以及与第一电压端电连接的阴极；第一晶体管，所述第一晶体管的控制端与第二节点电连接，所述第一晶体管的第一端与第二电压端电连接，所述第一晶体管的第二端与所述第一节点电连接；声波指纹识别元件，包括驱动电极和与所述第二节点电连接的感应电极；电容器，所述电容器的第一端与所述第二节点电连接，所述电容器的第二端与第三节点电连接；第一开关电路，与数据线和所述第三节点电连接，被配置为响应于第一扫描信号将来自所述数据线的电压传输至所述第三节点；第二开关电路，与所述第一节点和所述第二节点电连接，被配置为响应于第二扫描信号将所述第二节点的电位传输至所述第一节点；和第三开关电路，与所述第一节点和输出端电连接，被配置为响应于第三扫描信号将所述第二节点的电位输出至所述输出端；所述驱动方法包括：在第一阶段，使所述第二节点的电位稳定在使得所述第一晶体管导通的第一固定电位，以驱动所述发光元件发光；和在第二阶段，使所述第二节点的电位稳定在使得所述第一晶体管截止的第二固定电位，并将所述第二固定电位输出到所述输出端。
在一些实施例中，所述第二阶段包括第一子阶段和在所述第一子阶段之后的第二子阶段；在所述第一子阶段，向所述驱动电极施加所述第一交流电压信号，其中，所述第一开关电路响应于所述第一扫描信号导通以将来自所述数据线的第一数据电压传输至所述第三节点，所述第二开关电路响应于所述第二扫描信号导通，所述第三开关电路响应于所述第三扫描信号不导通；在所述第二子阶段，所述感应电极感应所述第二交流电压信号，所述第一开关电路响应于所述第一扫描信号不导通，所述第二开关电路响应于所述第二扫描信号导通，所述第三开关电路响应于所述第三扫描信号导通。
在一些实施例中，所述像素电路还包括第二控制电路，与所述第二电压端和所述第三节点电连接，被配置为响应于第二控制信号将所述第二电压端的电位传输至所述第三节点；所述第二阶段还包括位于所述第一子阶段和所述第二子阶段之间的第三子阶段；在所述第一子阶段和所述第二子阶段，所述第二控制电路响应于所述第二控制信号不导通；在所述第三子阶段，所述第二控制电路响应于所述第二控制信号导通，所述第一开关电路响应于所述第一扫描信号不导通，所述第二开关电路响应于所述第二扫描信号不导通，所述第三开关电路响应于所述第三扫描信号不导通。
在一些实施例中，所述第二阶段还包括在所述第一子阶段之前的第四子阶段；在所述第四子阶段，将所述第二节点电位复位到第一初始电位，其中，所述第一开关电路响应于所述第一扫描信号不导通，所述第二开关电路响应于所述第二扫描信号不导通，所述第三开关电路响应于所述第三扫描信号不导通。
在一些实施例中，所述像素电路还包括第二控制电路，与所述第二电压端和所述第三节点电连接，被配置为响应于第二控制信号将所述第二电压端的电位传输至所述第三节点；所述第一阶段包括第五子阶段、在所述第五子阶段之后的第六子阶段和所述第六子阶段之间的第七子阶段；在所述第五子阶段，所述第一开关电路响应于所述第一扫描信号导通以将来自所述数据线的第二数据电压传输至所述第三节点，所述第二开关电路响应于所述第二扫描信号导通，所述第三开关电路响应于所述第三扫描信号不导通，所述第二控制电路响应于所述第二控制信号不导通；在所述第六子阶段，所述第一开关电路响应于所述第一扫描信号不导通，所述第二开关电路响应于所述第二扫描信号不导通，所述第三开关电路响应于所述第三扫描信号不导通，所述第二控制电路响应于所述第二控制信号导通；在所述第七子阶段，所述第一开关电路响应于所述第一扫描信号不导通，所述第二开关电路响应于所述第二扫描信号不导通，所述第三开关电路响应于所述第三扫描信号不导通，所述第二控制电路响应于所述第二控制信号不导通。
在一些实施例中，所述第一阶段还包括在所述第五子阶段之前的第八子阶段；在所述第八子阶段，将所述第二节点电位复位到第二初始电位，其中，所述第一开关电路响应于所述第一扫描信号不导通，所述第二开关电路响应于所述第二扫描信号不导通，所述第三开关电路响应于所述第三扫描信号不导通。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1是示出根据本公开一个实施例的像素电路的结构示意图；
图2是示出根据本公开另一个实施例的像素电路的结构示意图；
图3是示出根据本公开一个实施例的像素电路的驱动方法的流程示意图；
图4是示出根据本公开一个实施例的第一阶段和第二阶段的示意图；
图5是示出根据本公开又一个实施例的像素电路的结构示意图；
图6A是示出根据本公开一个实施例的像素电路在第二阶段的时序控制信号图；
图6B是示出根据本公开一个实施例的像素电路在第一阶段的时序控制信号图；
图7是示出根据本公开一个实施例的像素单元的结构示意图；
图8是示出根据本公开一个实施例的显示装置的结构示意图。
应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不必然是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：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、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在本公开中，当描述到特定部件位于第一部件和第二部件之间时，在该特定部件与第一部件或第二部件之间可以存在居间部件，也可以不存在居间部件。当描述到特定部件连接其它部件时，该特定部件可以与所述其它部件直接连接而不具有居间部件，也可以不与所述其它部件直接连接而具有居间部件。
本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
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。
图1是示出根据本公开一个实施例的像素电路的结构示意图。
如图1所示，像素电路可以包括发光元件11、第一晶体管T1、声波指纹识别元件12、电容器C、第一开关电路13、第二开关电路14和第三开关电路15。
发光元件11包括与第一节点N1电连接的阳极、以及与第一电压端ELVSS电连接的阴极。在一些实施例中，发光元件11可以包括有机发光二极管。
第一晶体管T1的控制端与第二节点N2电连接，第一晶体管的第一端与第二电压端ELVDD电连接，第一晶体管的第二端与第一节点N1电连接。在一些实施例中，第二电压端ELVDD的电位高于第一电压端ELVSS的电位。例如，第二电压端ELVDD为电源电压端，第一电压端ELVSS可以接地。
声波指纹识别元件12包括驱动电极121和与第二节点N2电连接的感应电极122。例如，声波指纹识别元件12被配置为在驱动电极121被施加第一交流电压信号的情况下产生第一声波，并且，基于第一声波被反射后的第二声波产生第二交流电压信号。例如，可以通过输入端IN来向驱动电极121施加第一交流电压信号。应理解，第一交流电压信号的方向交替变化，大小可以变化，也可以不变。例如，第一交流电压信号可以是方波信号。又例如，第一交流电压信号可以是三角函数信号，例如正弦信号或余弦信号。
在一些实现方式中，声波指纹识别元件12可以包括位于驱动电极121与感应电极122之间的压电材料层。压电材料层的材料可以包括下列中的一种或多种：聚偏氟乙烯(PVDF)、氮化铝(AlN)、压电陶瓷(例如，锆钛酸铅压电陶瓷(PZT))。在驱动电极121被施加第一交流电压信号的情况下，压电材料层会发生变形，从而产生第一声波，例如超声波。第一声波经指纹的谷或脊反射后的第二声波入射到压电材料层后产生第二交流电压信号，并被感应电极122感应。可以理解的是，以方波信号的正电位为例，经指纹的谷反射后的第二声波入射到压电材料层后产生的第二交流电压信号的正电位高于经指纹的脊反射后的第二声波入射到压电材料层后产生的第二交流电压信号的正电位。故，根据第二交流电压信号的正电位的高低可以区分出指纹的谷和脊。当然，类似地，也可以根据第二交流电压信号的负电位的高低可以区分出指纹的谷和脊。
电容器C的第一端与第二节点N2电连接，电容器C的第二端与第三节点N3电连接。
第一开关电路13与数据线DL和第三节点N3电连接。第一开关电路13被配置为响应于第一扫描信号S1将来自数据线DL的电压传输至第三节点N3，也即传输至电容器C的第二端。
第二开关电路14与第一节点N1和第二节点N2电连接。第二开关电路14被配置为响应于第二扫描信号S2将第二节点N2的电位传输至第一节点N1。这里，第二节点N2的电位与感应电极122感应到的第二交流电压信号的电位相关。换言之，第二节点N2的电位的高低可以反映感应电极122感应到的第二交流电压信号的电位的高低。
第三开关电路15与第一节点N1和输出端Vout电连接。第三开关电路15被配置为响应于第三扫描信号S3将第二节点N2的电位输出至输出端Vout。
根据第二节点N2的电位可以确定感应电极122感应到的第二交流电压信号的电位，从而可以识别出对应的指纹。
例如，可以根据第二节点N2在第二交流电压信号的正电位对应的时间段内的电位来识别指纹。以第二交流电压信号为正弦信号为例，可以根据第二节点N2在正弦信号的正电位对应的半个周期内的电位来识别指纹。在第二交流电压信号的正电位对应的时间段内，如果第二节点N2的电位越高，则感应电极122感应到的第二交流电压信号的正电位越高；反之，如果第二节点N2的电位越低，则感应电极122感应到的第二交流电压信号的正电位越低。类似地，也可以根据第二节点N2在第二交流电压信号的负电位对应的时间段内的电位来识别指纹。
上述实施例中，像素电路不仅包括发光元件11，还包括声波指纹识别元件12。第三开关电路15可以将第二节点N2的电位输出至输出端Vout。根据第二节点N2的电位可以确定感应电极122感应到的第二交流电压信号，从而可以识别出像素电路对应的指纹。
图2是示出根据本公开另一个实施例的像素电路的结构示意图。
与图1所示像素电路相比，图2所示像素电路还可以包括第一控制电路16、第二控制电路17和复位电路18中的至少一个。
下面详细介绍第一控制电路16、第二控制电路17和复位电路18各自的功能。
第一控制电路16与发光元件11的阳极和第一节点N1电连接。即，发光元件11的阳极经由第一控制电路16与第一节点N1电连接。第一控制电路16被配置为响应于第一控制信号EM1导通或截止。在一些实施例中，第一控制信号EM1可以是脉冲宽度调整(PWM)信号。通过调整PWM信号的脉冲宽度，可以调节发光元件11的亮度。
第二控制电路17与第二电压端ELVDD和第三节点N3电连接。第二控制电路17被配置为响应于第二控制信号EM2将第二电压端ELVDD的电位传输至第三节点N3，也即传输至电容器C的第二端。
复位电路18与第二节点N2电连接。复位电路18被配置为响应于复位信号R将第二节点N2的电位复位到使得第一晶体管T1截止的初始电位，例如0电位。
图3是示出根据本公开一个实施例的像素电路的驱动方法的流程示意图。像素电路可以是上述任意一个实施例的像素电路。
如图3所示，驱动方法可以包括步骤302和步骤304。
在步骤302，在第一阶段M1，使第二节点N2的电位稳定在使得第一晶体管T1导通的第一固定电位，以驱动发光元件11发光。
在步骤304，在第二阶段M2，使第二节点N2的电位稳定在使得第一晶体管T1截止的第二固定电位，并将第二固定电位输出到输出端Vout。这里，第二固定电位与感应电极122感应到的第二交流电压信号的电位相关。根据第二固定电位可以确定感应电极122感应到的第二交流电压信号的电位。
这里，第一阶段M1也可以称为显示阶段，第二阶段M2也可以称为指纹识别阶段。应理解，第一阶段M1可以在第二阶段M2之前，也可以在第二阶段之后。在某些实施例中，在第二阶段M2可以在两个第一阶段M1之间。
上述实施例中，在不同的阶段使第二节点N2的电位稳定在不同的固定电位，以驱动发光元件发光或者将第二节点N2的电位输出到输出端Vout。这样的方式使得像素电路既可以实现显示功能，也可以实现指纹识别功能。
图4是示出根据本公开一个实施例的第一阶段M1和第二阶段M2的示意图。图4示意性地示出了第二阶段M2在两个第一阶段M1之间的情况。
首先结合图4和图1介绍根据本公开不同实施例的第二阶段M2。
在一些实施例中，如图4所示，第二阶段M2可以包括第一子阶段T11和在第一子阶段T11之后的第二子阶段T12。
在第一子阶段T11，向驱动电极121施加第一交流电压信号。感应电极122后续会感应到与第一交流电压信号对应的第二交流电压信号。在第一子阶段T11，第一开关电路13响应于第一扫描信号S1导通以将来自数据线DL的第一数据电压Vd传输至第三节点N3，也即传输至电容器C的第二端。另外，第二开关电路14响应于第二扫描信号S2导通，第三开关电路15响应于第三扫描信号S3不导通。
在电容器C的作用下，第一数据电压Vd使得第二节点N2的电位发生变化，从而使得第一晶体管T1导通。另外，由于第二开关电路14导通，从而使得第二节点N2的电位逐渐稳定在Vdd-Vth。在本文中，除非特别指出，否则所提到的Vdd均为第二电压端ELVDD的电位，Vth均为第一晶体管T1的阈值电压。
在第二子阶段T12，感应电极121感应第二交流电压信号。在第二子阶段T12，第一开关电路13响应于第一扫描信号S1不导通，第二开关电路14响应于第二扫描信号S2导通，第三开关电路15响应于第三扫描信号S3导通。第二节点N2的电位稳定的第二固定电位为Vdd-Vth+Vs。第二节点N2的第二固定电位Vdd-Vth+Vs经由第二开关电路14和第三开关电路15传输到输出端Vout。
在另一些实施例中，如图4所示，第二阶段M2还可以包括位于第一子阶段T11和第二子阶段T12之间的第三子阶段T13。这种情况下，像素电路还可以包括图2所示的与第二电压端ELVDD和第三节点N3电连接的第二控制电路17。
在第一子阶段T11，第二控制电路17响应于第二控制信号EM2不导通。其他电路参照以上描述。
在第三子阶段T13，第二控制电路17响应于第二控制信号EM2导通，以将第二电压端ELVSS的电位Vdd传输至第三节点N3。另外，第一开关电路13响应于第一扫描信号S1不导通，第二开关电路14响应于第二扫描信号S2不导通，第三开关电路15响应于第三扫描信号S3不导通。
在电容器C的作用下，在第三子阶段T13，第三节点N3的电位为Vdd，第二节点N2的电位为2Vdd-Vth-Vd。
在第二子阶段T12，第二控制电路17响应于第二控制信号EM2不导通。其他电路参照以上描述。第二节点N2稳定的第二固定电位为2Vdd-Vth-Vd+Vs。
上述实施例中，额外增加了第三子阶段T13，使得最终得到的第二固定电位与第一数据电压Vd相关。如此，可以通过调节第一数据电压Vd的数值来调节第二固定电位的数值，以使得第二固定电位的数值处于期望的范围内，从而更有利于识别出感应电极121感应的第二交流电压信号的电位Vs。
在又一些实施例中，如图4所示，第二阶段M2还可以在第一子阶段T11之前的第四子阶段T14。
在第四子阶段T14，将第二节点N2电位复位到第一初始电位。第一开关电路13响应于第一扫描信号S1不导通，第二开关电路14响应于第二扫描信号S2不导通，第三开关电路15响应于第三扫描信号S3不导通。
上述实施例中，在第二节点N2电位稳定在第二固定电位之前，先将第二节点N2电位复位到第一初始电位。这样的方式使得第二节点N2电位可以更准确地反映感应电极121感应到的第二交流电压信号的电位Vs。
接下来结合图4和图2介绍根据本公开不同实施例的第一阶段M1。
在一些实施例中，如图4所示，第一阶段M1可以包括第五子阶段T15、在第五子阶段T15之后的第六子阶段T16和在第五子阶段T16之后的第七子阶段T17。像素电路还可以包括图2所示的与第二电压端ELVDD和第三节点N3电连接的第二控制电路17。
在第五子阶段T15，第一开关电路13响应于第一扫描信号S1导通以将来自数据线DL的第二数据电压Vdata传输至第三节点N3。第二开关电路14响应于第二扫描信号S2导通，第三开关电路15响应于第三扫描信号S3不导通。第二控制电路17响应于第二控制信号EM2不导通。
在电容器C的作用下，第二数据电压Vdata使得第二节点N2的电位发生变化，从而使得第一晶体管T1导通。由于第二开关电路14导通，从而使得第二节点N2的电位逐渐稳定在Vdd-Vth。
在第六子阶段T16，第二控制电路17响应于第二控制信号EM2导通，第一开关电路13响应于第一扫描信号S1不导通，第二开关电路14响应于第二扫描信号S2不导通，第三开关电路15响应于第三扫描信号S3不导通。
在第七子阶段T17，第一开关电路13响应于第一扫描信号S1不导通，第二开关电路14响应于第二扫描信号S2不导通，第三开关电路15响应于第三扫描信号S3不导通，第二控制电路17响应于第二控制信号EM2不导通。第二节点N2的电位稳定的第一固定电位为2Vdd-Vth-Vdata，从而驱动发光元件11发光。
在另一些实施例中，如图4所示，第一阶段M1还可以包括在第五子阶段T15之前的第八子阶段T18。
在第八子阶段T18，将第二节点N2电位复位到第二初始电位。第一开关电路13响应于第一扫描信号S1不导通，第二开关电路14响应于第二扫描信号S2不导通，第三开关电路15响应于第三扫描信号S3不导通。
上述实施例中，在第二节点N2电位稳定在第一固定电位之前，先将第二节点N2电位复位到第二初始电位。这样的方式可以更准确地驱动发光元件发光。
需要说明的是，虽然上文在驱动电路包括第二控制电路的情况下介绍了第一阶段M1的实现过程。但是，这并非是限制性的。下文结合图1所示驱动电路介绍第一阶段M1的具体实现方式。
首先，第一开关电路13响应于第一扫描信号S1导通以将来自数据线DL的参考电压Vref传输至第三节点N3。第二开关电路14响应于第二扫描信号S2导通，第三开关电路15响应于第三扫描信号S3不导通。
在电容器C的作用下，参考电压Vref使得第二节点N2的电位发生变化，从而使得第一晶体管T1导通。由于第二开关电路14导通，从而使得第二节点N2的电位逐渐稳定在Vdd-Vth。
然后，第一开关电路13响应于第一扫描信号S1导通以将来自数据线DL的数据电压Vdata’传输至第三节点N3。第二开关电路14响应于第二扫描信号S2不导通，第三开关电路15响应于第三扫描信号S3不导通。
在电容器C的作用下，第二节点N2的电位变为Vdd-Vth+Vdata’-Vref，从而可以在数据电压Vdata’的控制下驱动发光元件11发光。
图5是示出根据本公开又一个实施例的像素电路的结构示意图。
需要说明的是，虽然图5示出了像素电路中各电路的具体实现方式，但是，应理解，在某些实施例中，像素电路中的电路并非必然全部按照图5所示的实现方式来实现。例如，像素电路中的部分电路可以按照图5所示的实现方式来实现，而其他电路按照其他的实现方式来实现。
参见图5，在一些实现方式中，第三开关电路15可以包括第二晶体管T2。第二晶体管T2的控制端被配置为接收第三扫描信号S3，第二晶体管T2的第一端与第一节点N1电连接，第一晶体管T1的第二端与输出端Vout电连接。
参见图5，在一些实现方式中，第二开关电路14可以包括第三晶体管T3。第三晶体管T3的控制端被配置为接收第二扫描信号S2，第三晶体管T3的第一端与第二节点N2电连接，第三晶体管T3的第二端与第一节点N1电连接。
参见图5，在一些实现方式中，第一开关电路13可以包括第四晶体管T4。第四晶体管T4的控制端被配置为接收第一扫描信号S1，第四晶体管T4的第一端与第三节点N3电连接，第四晶体管T4的第二端与数据线DL电连接。
参见图5，在一些实现方式中，第一控制电路16可以包括第五晶体管T5。第五晶体管T5的控制端被配置为接收第一控制信号EM1，第五晶体管T5的第一端与发光元件11的阳极电连接，第五晶体管T5的第二端与第一节点N1电连接。
参见图5，在一些实现方式中，第二控制电路17可以包括第六晶体管T6。第六晶体管T6的控制端被配置为接收第二控制信号EM2，第六晶体管T6的第一端与第二电压端ELVDD电连接，第六晶体管T6的第二端与第三节点N3电连接。
参见图5，在一些实现方式中，复位电路18可以包括第七晶体管T7。第七晶体管T7的控制端被配置为接收复位信号R，第七晶体管T7的第一端与复位端Vi电连接，第七晶体管T7的第二端与第二节点N2电连接。
在一些实施例中，图5的像素电路中的各晶体管可以均为N型薄膜晶体管(ThinFilm Transistor，TFT)或均为P型薄膜晶体管。在另一些实施例中，图5所示的像素电路中的一部分晶体管可以为N型TFT，其他的晶体管可以为P型TFT。在一些实施例中，各晶体管的有源层可以包括但不限于低温多晶硅(Low Temperature Poly-silicon，LTPS)。
图6A是示出根据本公开一个实施例的像素电路在第二阶段的时序控制信号图。下面结合图6A对图5所示的像素电路在第二阶段的工作过程进行说明。在下面的说明中，假设图5所示的像素电路中的各晶体管均为N型TFT。
如图6A所示，在T14阶段，复位信号R处于高电平VGH，第一扫描信号S1、第二扫描信号S2、第三扫描信号S3、第一控制信号EM1和第二控制信号EM2处于低电平VGL。因此，第七晶体管T7导通，以将第二节点N2的电位复位到第一初始电位。另外，第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4、第五晶体管T5和第六晶体管T6均截止。第一初始电位例如可以使得第一晶体管T1截止。
在T11阶段，第一扫描信号S1和第二扫描信号S2处于高电平VGH，第三扫描信号S3、复位信号R、第一控制信号EM1和第二控制信号EM2处于低电平VGL。因此，第三晶体管T3和第四晶体管T4导通，第二晶体管T2、第五晶体管T5、第六晶体管T6和第七晶体管T7截止。由于第三晶体管T3导通，从而可以将来自数据线DL的第一数据电压Vd传输至第三节点N3，以对电容器C进行充电。在电容器C的作用下，第一数据电压Vd使得第二节点N2的电位发生变化，以使得第一晶体管T1导通。另外，由于第三晶体管T3导通，故第二节点N2的电位可以稳定在Vdd-Vth。
在T13阶段，第二控制信号EM2处于高电平VGH，第一扫描信号S1、第二扫描信号S2、第三扫描信号S3、复位信号R和第一控制信号EM1处于低电平VGL。因此，第六晶体管T6导通，第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4、第五晶体管T5和第七晶体管T7截止。在电容器C的作用下，第二节点N2的电位可以稳定在2Vdd-Vth-Vd。
在T12阶段，第一扫描信号S2和第二扫描信号S3处于高电平VGH，第一扫描信号S1、复位信号R、第一控制信号EM1和第二控制信号EM2处于低电平VGL。因此，第二晶体管T2和第三晶体管T3导通，第四晶体管T4、第五晶体管T5、第六晶体管T6和第七晶体管T7截止。
由于感应电极122感应到第二交流电压信号，故第二节点N2的电位最终稳定的第一固定电位为2Vdd-Vth-Vd+Vs。另外，由于第二晶体管T2和第三晶体管T3导通，故可以将第一固定电位2Vdd-Vth-Vd+Vs传输至输出端Vout。
图6B是示出根据本公开一个实施例的像素电路在第一阶段的时序控制信号图。下面结合图6B对图5所示的像素电路在第一阶段的工作过程进行说明。在下面的说明中，假设图5所示的像素电路中的各晶体管均为N型TFT。
如图6B所示，在T18阶段，复位信号R处于高电平VGH，第一扫描信号S1、第二扫描信号S2、第三扫描信号S3、第一控制信号EM1和第二控制信号EM2处于低电平VGL。因此，第七晶体管T7导通，以将第二节点N2的电位复位到第二初始电位。另外，第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4、第五晶体管T5和第六晶体管T6均截止。第二初始电位与第一初始电位可以相同，也可以不同。第二初始电位例如可以使得第一晶体管T1截止。
在T15阶段，第一扫描信号S1和第二扫描信号S2处于高电平VGH，第三扫描信号S3、复位信号R、第一控制信号EM1和第二控制信号EM2处于低电平VGL。因此，第三晶体管T3和第四晶体管T4导通，第二晶体管T2、第五晶体管T5、第六晶体管T6和第七晶体管T7截止。由于第三晶体管T3导通，从而可以将来自数据线DL的第二数据电压Vdata传输至第三节点N3，以对电容器C充电。在电容器C的作用下，第二节点N2的电位发生变化，以使得第一晶体管T1导通。第二节点N2的电位可以稳定在Vdd-Vth。
在T16阶段，第二控制信号EM2处于高电平VGH，第一扫描信号S1、第二扫描信号S2、第三扫描信号S3、复位信号R和第一控制信号EM1处于低电平VGL。因此，第六晶体管T6导通，第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4、第五晶体管T5和第七晶体管T7截止。在电容器C的作用下，第二节点N2的电位最终稳定的第二固定电位为2Vdd-Vth-Vdata。
在T17阶段，第一控制信号EM1处于高电平VGH，第一扫描信号S1、第二扫描信号S2、第三扫描信号S3、复位信号R和第二控制信号EM2处于低电平VGL。因此，第五晶体管T5导通，第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4、第六晶体管T6和第七晶体管T7截止。由于第五晶体管T5导通，故来自第一晶体管T1的电流可以驱动发光元件11发光。
上文以像素电路中各晶体管均为N型TFT为例介绍了像素电路在第一阶段和第二阶段的工作过程。应理解，在像素电路中各晶体管为P型TFT的情况下，可以相应调整时序控制信号，以驱动像素电路中的发光元件11发光或输出第二节点N2的电位。
图7是示出根据本公开一个实施例的像素单元的结构示意图。在本文中，像素单元也可以称为子像素，三个像素单元可以组成一个像素。
在一些实施例中，像素单元可以包括上述任意一个实施例的像素电路。
如图7所示，像素单元包括基板71、驱动电路层72、平坦化层73和像素界定层74。下面介绍像素电路中的各部件与基板71、驱动电路层72、平坦化层73和像素界定层74之间的位置关系。
基板71例如可以是柔性基板。基板71的材料例如可以包括聚乙酰胺等。
驱动电路层72设置在基板71的一侧。这里，像素电路中的第一晶体管T1、第一开关电路13、第二开关电路14和第三开关电路15均设置在驱动电路层72中。
平坦化层73设置在驱动电路层72远离基板71的一侧。平坦化层73的材料例如可以包括有机树脂等。发光元件11的阳极112和声波指纹识别元件12的感应电极122间隔开地设置在平坦化层73上。应理解，发光元件11的阳极112可以通过贯穿平坦化层73的过孔731与第一晶体管T1的漏极，即第二端连接。
在一些实现方式中，阳极112和感应电极122的材料可以相同，例如均可以包括氧化铟锡(ITO)等。例如，阳极111和感应电极122可以通过同一构图工艺来形成，即，可以通过对相同的材料进行一次图案化工艺来形成。然而，本公开不限于此。在其他的实施例中，在阳极112和感应电极122的材料相同的情况下，阳极112和感应电极122也可以通过不同的构图工艺来形成。另外，在某些实施例中，阳极112和感应电极122的材料也可以不同。
像素界定层74位于阳极112和感应电极122上。像素界定层74具有间隔开的第一开口741和第二开口742。第一开口741在基板71上的投影与阳极112在基板71上的投影至少部分重叠。第二开口742在基板71上的投影与感应电极122在基板71上的投影至少部分重叠。换言之，第一开口741可以使得阳极112的至少部分露出，第二开口742可以使得感应电极122的至少部分露出。
发光元件11的功能层113设置在第一开口741中。声波指纹识别元件12的压电材料层123设置在第二开口742。功能层113至少包括发光层。发光层的材料例如可以包括有机电致发光材料等。在一些实施例中，功能层123还可以包括空穴传输层、电子传输层、空穴注入层和电子注入层中的至少一层。
发光元件11的阴极111设置在功能层113远离阳极112的一侧。声波指纹识别元件12的驱动电极121设置在压电材料层123远离感应电极122的一侧。在一些实现方式中，阴极111和驱动电极121的材料可以相同，例如均可以包括金属材料。例如，阴极111和驱动电极121可以通过同一构图工艺来形成。然而，本公开不限于此。在其他的实施例中，在阴极111和驱动电极121的材料相同的情况下，阴极111和驱动电极121也可以通过不同的构图工艺来形成。另外，在某些实施例中，阳极112和感应电极122的材料也可以不同。
上述实施例的像素单元中，声波指纹识别元件12的感应电极122与发光元件11的阳极112可以设置在同一层。发光元件11的功能层113设置在第一开口741中。声波指纹识别元件12的压电材料层123设置在第二开口742。这样的像素单元不仅可以实现正常显示功能，还可以实现指纹识别功能。并且，声波指纹识别元件12不会影响显示功能的正常实现。
本公开实施例还提供了一种显示装置。显示装置可以包括多个像素单元，例如红色像素单元(R)、绿色像素单元(G)、蓝色像素单元(B)。多个像素单元中的至少一个可以包括上述任意一个实施例的像素单元。
上述实施例中，显示装置中的至少一个像素单元包括设置有声波指纹识别元件的像素电路，从而可以在显示装置的显示区的部分或全部区域实现指纹识别功能。
在一些实施例中，多个像素单元中的每一个均可以包括上述任意一个实施例的像素单元，从而可以实现显示区的全屏指纹识别功能。应理解，根据多个像素单元的像素电路中的第二节点N2的电位可以确定多个像素电路中感应电极122感应到的第二交流电压信号的电位的相对大小，从而可以识别出多个像素电路对应的指纹。
在一些实施例中，显示装置例如可以包括显示面板、移动终端、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪、电子纸、虚拟现实系统等任何具有显示功能的产品或部件。
图8是示出根据本公开一个实施例的显示装置的结构示意图。
如图8所示，显示装置可以包括覆盖多个像素单元的封装层81和盖板82。这里，图8仅示意性地示出了一个像素单元。盖板82设置在封装层81远离多个像素单元的一侧。例如，封装层81和盖板82可以通过光学胶OCA胶合。
封装层81可以包括薄膜封装层。例如，封装层81可以包括有机层、无机层、有机层交替的叠层。盖板82例如可以包括玻璃盖板。
至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (20)

1.一种像素电路，包括：
发光元件，包括与第一节点电连接的阳极、以及与第一电压端电连接的阴极；
第一晶体管，所述第一晶体管的控制端与第二节点电连接，所述第一晶体管的第一端与第二电压端电连接，所述第一晶体管的第二端与所述第一节点电连接；
声波指纹识别元件，包括驱动电极和与所述第二节点电连接的感应电极；
电容器，所述电容器的第一端与所述第二节点电连接，所述电容器的第二端与第三节点电连接；
第一开关电路，与数据线和所述第三节点电连接，被配置为响应于第一扫描信号将来自所述数据线的电压传输至所述第三节点；
第二开关电路，与所述第一节点和所述第二节点电连接，被配置为响应于第二扫描信号将所述第二节点的电位传输至所述第一节点；和
第三开关电路，与所述第一节点和输出端电连接，被配置为响应于第三扫描信号将使得所述第一晶体管截止的所述第二节点的电位输出至所述输出端。
2.根据权利要求1所述的像素电路，其中，所述第三开关电路包括第二晶体管，所述第二晶体管的控制端被配置为接收所述第三扫描信号，所述第二晶体管的第一端与所述第一节点电连接，所述第一晶体管的第二端与所述输出端电连接。
3.根据权利要求1所述的像素电路，还包括：
第一控制电路，与所述发光元件的阳极和所述第一节点电连接，被配置为响应于第一控制信号导通或截止。
4.根据权利要求1所述的像素电路，还包括：
第二控制电路，与所述第二电压端和所述第三节点电连接，被配置为响应于第二控制信号将所述第二电压端的电位传输至所述第三节点。
5.根据权利要求1所述的像素电路，还包括：
复位电路，被配置为响应于复位信号将所述第二节点的电位复位到初始电位。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的像素电路，其中，所述第二开关电路包括第三晶体管，所述第三晶体管的控制端被配置为接收所述第二扫描信号，所述第三晶体管的第一端与所述第二节点电连接，所述第三晶体管的第二端与所述第一节点电连接。
7.根据权利要求1-5任意一项所述的像素电路，其中，所述第一开关电路包括第四晶体管，所述第四晶体管的控制端被配置为接收所述第一扫描信号，所述第四晶体管的第一端与所述第三节点电连接，所述第四晶体管的第二端与所述数据线电连接。
8.根据权利要求3所述的像素电路，其中，所述第一控制电路包括第五晶体管，所述第五晶体管的控制端被配置为接收所述第一控制信号，所述第五晶体管的第一端与所述发光元件的阳极电连接，所述第五晶体管的第二端与所述第一节点电连接。
9.根据权利要求4所述的像素电路，其中，所述第二控制电路包括第六晶体管，所述第六晶体管的控制端被配置为接收所述第二控制信号，所述第六晶体管的第一端与所述第二电压端电连接，所述第六晶体管的第二端与所述第三节点电连接。
10.根据权利要求5所述的像素电路，其中，所述复位电路包括第七晶体管，所述第七晶体管的控制端被配置为接收所述复位信号，所述第七晶体管的第一端与复位端电连接，所述第七晶体管的第二端与所述第二节点电连接。
11.一种像素单元，包括：如权利要求1-10任意一项所述的像素电路。
12.根据权利要求11所述的像素单元，其中，所述像素单元包括：
基板；
驱动电路层，设置在所述基板的一侧；和
平坦化层，设置在所述驱动电路层远离所述基板的一侧；
其中：
所述第一晶体管、所述第一开关电路、所述第二开关电路和所述第三开关电路设置在所述驱动电路层中；
所述阳极和所述感应电极间隔开地设置在所述平坦化层上。
13.根据权利要求12所述的像素单元，其中：
所述像素单元包括位于所述阳极和所述感应电极上的像素界定层，所述像素界定层具有间隔开的第一开口和第二开口，所述第一开口在所述基板上的投影与所述阳极在所述基板上的投影至少部分重叠，并且，所述第二开口在所述基板上的投影与所述感应电极在所述基板上的投影至少部分重叠；
所述发光元件包括设置在所述第一开口中的功能层，所述声波指纹识别元件包括设置在所述第二开口中的压电材料层。
14.一种显示装置，包括多个像素单元，所述多个像素单元中的至少一个包括如权利要求11-13任意一项所述的像素单元。
15.一种像素电路的驱动方法，其中，所述像素电路包括：
发光元件，包括与第一节点电连接的阳极、以及与第一电压端电连接的阴极；
第一晶体管，所述第一晶体管的控制端与第二节点电连接，所述第一晶体管的第一端与第二电压端电连接，所述第一晶体管的第二端与所述第一节点电连接；
声波指纹识别元件，包括驱动电极和与所述第二节点电连接的感应电极；
电容器，所述电容器的第一端与所述第二节点电连接，所述电容器的第二端与第三节点电连接；
第一开关电路，与数据线和所述第三节点电连接，被配置为响应于第一扫描信号将来自所述数据线的电压传输至所述第三节点；
第二开关电路，与所述第一节点和所述第二节点电连接，被配置为响应于第二扫描信号将所述第二节点的电位传输至所述第一节点；和
第三开关电路，与所述第一节点和输出端电连接，被配置为响应于第三扫描信号将所述第二节点的电位输出至所述输出端；
所述驱动方法包括：
在第一阶段，使所述第二节点的电位稳定在使得所述第一晶体管导通的第一固定电位，以驱动所述发光元件发光；和
在第二阶段，使所述第二节点的电位稳定在使得所述第一晶体管截止的第二固定电位，并将所述第二固定电位输出到所述输出端。
16.根据权利要求15所述的驱动方法，其中，所述第二阶段包括第一子阶段和在所述第一子阶段之后的第二子阶段；
在所述第一子阶段，向所述驱动电极施加第一交流电压信号，其中，所述第一开关电路响应于所述第一扫描信号导通以将来自所述数据线的第一数据电压传输至所述第三节点，所述第二开关电路响应于所述第二扫描信号导通，所述第三开关电路响应于所述第三扫描信号不导通；
在所述第二子阶段，所述感应电极感应第二交流电压信号，所述第一开关电路响应于所述第一扫描信号不导通，所述第二开关电路响应于所述第二扫描信号导通，所述第三开关电路响应于所述第三扫描信号导通。
17.根据权利要求16所述的驱动方法，其中，所述像素电路还包括第二控制电路，与所述第二电压端和所述第三节点电连接，被配置为响应于第二控制信号将所述第二电压端的电位传输至所述第三节点；
所述第二阶段还包括位于所述第一子阶段和所述第二子阶段之间的第三子阶段；
在所述第一子阶段和所述第二子阶段，所述第二控制电路响应于所述第二控制信号不导通；
在所述第三子阶段，所述第二控制电路响应于所述第二控制信号导通，所述第一开关电路响应于所述第一扫描信号不导通，所述第二开关电路响应于所述第二扫描信号不导通，所述第三开关电路响应于所述第三扫描信号不导通。
18.根据权利要求17所述的驱动方法，其中，所述第二阶段还包括在所述第一子阶段之前的第四子阶段；
在所述第四子阶段，将所述第二节点电位复位到第一初始电位，其中，所述第一开关电路响应于所述第一扫描信号不导通，所述第二开关电路响应于所述第二扫描信号不导通，所述第三开关电路响应于所述第三扫描信号不导通。
19.根据权利要求15-18任意一项所述的驱动方法，其中，所述像素电路还包括第二控制电路，与所述第二电压端和所述第三节点电连接，被配置为响应于第二控制信号将所述第二电压端的电位传输至所述第三节点；
所述第一阶段包括第五子阶段、在所述第五子阶段之后的第六子阶段和所述第六子阶段之间的第七子阶段；
在所述第五子阶段，所述第一开关电路响应于所述第一扫描信号导通以将来自所述数据线的第二数据电压传输至所述第三节点，所述第二开关电路响应于所述第二扫描信号导通，所述第三开关电路响应于所述第三扫描信号不导通，所述第二控制电路响应于所述第二控制信号不导通；
在所述第六子阶段，所述第一开关电路响应于所述第一扫描信号不导通，所述第二开关电路响应于所述第二扫描信号不导通，所述第三开关电路响应于所述第三扫描信号不导通，所述第二控制电路响应于所述第二控制信号导通；
在所述第七子阶段，所述第一开关电路响应于所述第一扫描信号不导通，所述第二开关电路响应于所述第二扫描信号不导通，所述第三开关电路响应于所述第三扫描信号不导通，所述第二控制电路响应于所述第二控制信号不导通。
20.根据权利要求19所述的驱动方法，其中，所述第一阶段还包括在所述第五子阶段之前的第八子阶段；
在所述第八子阶段，将所述第二节点电位复位到第二初始电位，其中，所述第一开关电路响应于所述第一扫描信号不导通，所述第二开关电路响应于所述第二扫描信号不导通，所述第三开关电路响应于所述第三扫描信号不导通。
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