CN110910816B - 像素驱动电路和显示面板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种像素驱动电路和显示面板，像素驱动电路包括：参考电压输入模块，用于在第一工作状态时向第一点输入参考电压；发光模块，通过第一点与参考电压输入模块连接，用于在第二控制信号和第一点的电位控制下发光；感测模块，通过第二点与发光模块连接，用于感测发光模块的阈值电压；存储电容模块，通过第一点、第二点和第三点与发光模块连接，用于存储发光模块的阈值电压；数据信号输入模块，通过第一点与参考电压输入模块和发光模块连接，用于在第二工作状态时向第一点输入数据信号；其中，参考电压输入模块还用于在发光模块发光后的第三工作状态时控制发光模块停止发光。本发明可以同时起到提升画面均匀性和实现高对比度的作用。

Description

像素驱动电路和显示面板
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种像素驱动电路和显示面板。
背景技术
LED器件具有亮度高、寿命长的特点，在显示技术领域广泛应用。由于LED在低灰阶下对比度较低，现有的LED驱动方法采用PWM调光技术来缩短LED发光时间，进而达到精度更大的灰阶区分，然而这种驱动方法无法补偿驱动晶体管的阈值电压差异，显示时会造成画面亮度不均。
因此，现有的显示面板存在不能同时实现高对比度和亮度均匀的技术问题，需要改进。
发明内容
本发明提供一种像素驱动电路和显示面板，以缓解现有的显示面板中不能同时实现高对比度和亮度均匀的技术问题。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：
本发明提供一种像素驱动电路，包括：
参考电压输入模块，用于在第一工作状态时，在第一控制信号的控制下向第一点输入参考电压；
发光模块，通过所述第一点与所述参考电压输入模块连接，用于在第二控制信号和所述第一点的电位控制下发光；
感测模块，通过第二点与所述发光模块连接，用于在第三控制信号的控制下，感测所述发光模块的阈值电压；
存储电容模块，通过所述第一点、所述第二点和第三点与所述发光模块连接，用于存储所述发光模块的阈值电压；
数据信号输入模块，通过所述第一点与所述参考电压输入模块和所述发光模块连接，用于在第二工作状态时，在第四控制信号的控制下，向所述第一点输入数据信号；
其中，所述参考电压输入模块还用于在所述发光模块发光后的第三工作状态时，在所述第一控制信号的控制下向所述第一点输入所述参考电压，控制所述发光模块停止发光。
在本发明的像素驱动电路中，所述参考电压输入模块包括第一晶体管，所述第一晶体管的栅极与所述第一控制信号连接，所述第一晶体管的第一电极与参考电压输入端连接，所述第一晶体管的第二电极与所述第一点连接。
在本发明的像素驱动电路中，所述发光模块包括第二晶体管、第三晶体管和发光二极管，所述第二晶体管的栅极与所述第二控制信号连接，所述第二晶体管的第一电极与所述第三点和第一电源信号连接，所述第二晶体管的第二电极与所述第三晶体管的第一电极连接，所述第三晶体管的栅极与所述第一点连接，所述第三晶体管的第二电极与所述第二点和所述发光二极管的阳极连接，所述发光二极管的阴极与第二电源信号连接。
在本发明的像素驱动电路中，所述感测模块包括第四晶体管，所述第四晶体管的栅极与所述第三控制信号连接，所述第四晶体管的第一电极与初始电压输入端连接，所述第四晶体管的第二电极与所述第二点连接。
在本发明的像素驱动电路中，所述存储电容模块包括第一存储电容和第二存储电容，所述第一存储电容的第一极板与所述第一点连接，第一存储电容的第二极板和所述第二存储电容的第一极板通过所述第二点连接，所述第二存储电容的第二极板与所述第三点连接。
在本发明的像素驱动电路中，所述数据信号输入模块包括第五晶体管，所述第五晶体管的栅极与所述第四控制信号连接，所述第五晶体管的第一电极与数据线连接，所述第五晶体管的第二电极与所述第一点连接。
在本发明的像素驱动电路中，所述参考电压输入模块用于，在第一工作状态时输入高电位的参考电压。
在本发明的像素驱动电路中，所述参考电压输入模块用于，在第三工作状态时输入高电位的参考电压。
在本发明的像素驱动电路中，所述第一控制信号，所述第二控制信号、所述第三控制信号以及所述第四控制信号均由外部时序器提供。
本发明还提供一种显示面板，包括上述任一项所述的像素驱动电路。
本发明的有益效果为：本发明提供一种像素驱动电路和显示面板，像素驱动电路包括：参考电压输入模块，用于在第一工作状态时，在第一控制信号的控制下向第一点输入参考电压；发光模块，通过所述第一点与所述参考电压输入模块连接，用于在第二控制信号和所述第一点的电位控制下发光；感测模块，通过第二点与所述发光模块连接，用于在第三控制信号的控制下，感测所述发光模块的阈值电压；存储电容模块，通过所述第一点、所述第二点和第三点与所述发光模块连接，用于存储所述发光模块的阈值电压；数据信号输入模块，通过所述第一点与所述参考电压输入模块和所述发光模块连接，用于在第二工作状态时，在第四控制信号的控制下，向所述第一点输入数据信号；其中，所述参考电压输入模块还用于在所述发光模块发光后的第三工作状态时，在所述第一控制信号的控制下向所述第一点输入所述参考电压，控制所述发光模块停止发光。本发明通过在第一工作状态时获取和存储发光模块的阈值电压，在第二工作状态数据信号写入后可以补偿阈值电压差异，而在第三工作状态时可以通过输入参考电压，控制发光模块停止发光，缩短发光时间，因此，本发明的像素驱动电路可以同时起到提升画面均匀性和实现高对比度的作用，提高了显示效果。
附图说明
为了更清楚地说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施提供的像素驱动电路的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的像素驱动电路中各信号的时序图；
图3为采用PWM调光和未采用PWM调光时的对比度比较示意图；
图4为现有技术中像素驱动电路的结构示意图；
图5为现有技术和本实施例的调光时间区和发光时间区对比示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如[上]、[下]、[前]、[后]、[左]、[右]、[内]、[外]、[侧面]等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。在图中，结构相近的单元是用以相同标号表示。
本发明提供一种像素驱动电路和显示面板，以缓解现有的显示面板中不能同时实现高对比度和亮度均匀的技术问题。
LED器件具有亮度高、寿命长的特点，在显示技术领域广泛应用。由于LED在低灰阶下对比度较低，现有的LED驱动方法采用PWM调光技术来缩短LED发光时间，进而达到精度更大的灰阶区分，然而这种驱动方法无法补偿驱动晶体管的阈值电压差异，显示时会造成画面亮度不均。
因此，现有的显示面板存在不能同时实现高对比度和亮度均匀的技术问题，需要改进。
如图1所述，为本发明实施提供的像素驱动电路的结构示意图。像素驱动电路包括参考电压输入模块101、发光模块102、感测模块103、存储电容模块104和数据信号输入模块105。
参考电压输入模块101用于在第一工作状态时，在第一控制信号PWM的控制下向第一点g输入参考电压Vref；
发光模块102通过第一点g与参考电压输入模块101连接，用于在第二控制信号EM和第一点g的电位控制下发光；
感测模块103通过第二点s与发光模块102连接，用于在第三控制信号RD的控制下，感测发光模块102的阈值电压Vth；
存储电容模块104通过第一点g、第二点s和第三点a与发光模块102连接，用于存储发光模块102的阈值电压Vth；
数据信号输入模块105通过第一点g与参考电压输入模块101和发光模块102连接，用于在第二工作状态时，在第四控制信号WR的控制下，向第一点g输入数据信号data；
其中，参考电压输入模块101还用于在发光模块102发光后的第三工作状态时，在第一控制信号PWM的控制下向第一点g输入参考电压Vref，控制发光模块102不发光。
具体地，参考电压输入模块101包括第一晶体管T1，第一晶体管T1的栅极与第一控制信号PWM连接，第一晶体管T1的第一电极与参考电压输入端连接，第一晶体管T1的第二电极与第一点g连接。
发光模块102包括第二晶体管T2、第三晶体管T3和发光二极管D，第二晶体管T2的栅极与第二控制信号EM连接，第二晶体管T2的第一电极与第三点a和第一电源信号OVDD连接，第二晶体管T2的第二电极与第三晶体管T3的第一电极连接，第三晶体管T3的栅极与第一点g连接，第三晶体管T3的阳极与第二点s和发光二极管D的阳极连接，发光二极管D的阴极与第二电源信号OVSS连接。
感测模块103包括第四晶体管T4，第四晶体管T4的栅极与第三控制信号RD连接，第四晶体管T4的第一电极与初始电压输入端连接，第四晶体管T4的第二电极与第二点s连接。
存储电容模块104包括第一存储电容Cst和第二存储电容C1，第一存储电容Cst的第一极板与第一点g连接，第一存储电容Cst的第二极板和第二存储电容C1的第一极板通过第二点s连接，第二存储电容C1的第二极板与第三点a连接。
数据信号输入模块包括第五晶体管T5，第五晶体管T5的栅极与第四控制信号WR连接，第五晶体管T5的第一电极与数据线连接，第五晶体管T5的第二电极与第一点g连接。
在本发明中，各晶体管的第一电极和第二电极，其中一个为源极，另一个为漏极。初始电压输入端用于输入初始电压Vpre，数据线用于输入数据信号Data，参考电压输入端用于输入参考电压Vref，第一电源信号OVDD为电源高电位信号，第二电源OVSS为电源低电位信号,第一电源信号OVDD的输出的电压值大于第二电源信号OVSS输出的电压值。
发光模块102中，第三晶体管T3为驱动晶体管，发光模块102的阈值电压即第三晶体管T3的阈值电压Vth。第一控制信号PWM、第二控制信号EM、第三控制信号RD以及第四控制信号WR均由外部时序器提供。
如图2所示，为本发明实施例提供的像素驱动电路中各信号的时序图。像素驱动电路的运行包括初始化阶段t0、数据写入阶段t1、发光阶段t2。其中，初始化阶段t0对应第一工作状态，数据写入阶段t1对应第二工作状态，发光阶段t2对应第三工作状态。
初始化阶段t0包括阈值电压提取阶段t01和阈值电压存储阶段t02，其中阈值电压提取阶段t01还包括第一阶段和第二阶段。
在阈值电压提取阶段t01的第一阶段，第一控制信号PWM为高电位，第一晶体管T1打开，向第一点g输入高电位的参考电压Vref，第四控制信号WR为低电位信号，第五晶体管T5关闭，此时第一点g的电位Vg＝Vref。第三控制信号RD为高电位，第四晶体管T4打开，向第二点s输入高电位的初始电压Vpre，此时第二点s的电位Vs＝Vpre。参考电压Vref与初始电压Vpre的电位差值大于第三晶体管T3的阈值电压Vth，且初始电压Vpre的电位小于发光二极管D的阈值电压Vth1，即Vref-Vpre＞Vth，Vpre＜Vth1。此时，第三晶体管T3打开，但无电流流过发光二极管D。
在阈值电压提取阶段t01的第二阶段，第一控制信号PWM和参考电压Vref仍为高电位，第四控制信号WR仍为低电位信号，第一点g的电位Vg＝Vref，第三晶体管T3打开。第三控制信号RD为低电位，第四晶体管T4关闭。由于第一存储电容Cst以及第二存储电容C1的作用，第二节点s的电位会相应发生变化，直至第三晶体管T3关闭。
此时，第三晶体管T3的第二电极从上一阶段的Vpre值开始充电，第二点s的电位Vs逐渐升高，直至Vref-Vs＝Vth时完成充电。此时，Vs＝Vref-Vth＜Vth1，发光二极管D仍然不发光。感测模块103通过感测第三晶体管T3完成充电时刻的Vpre值，通过计算可得到第三晶体管T3的阈值电压Vth。
在阈值电压存储阶段t02，第一控制信号PMW、第三控制信号RD和第四控制信号WR为低电位，第一晶体管T1、第四晶体管T4和第五晶体管T5关闭，第二控制信号EM为高电位，第二晶体管T2打开，Vth被存储至第一存储电容Cst的两侧。
在数据写入阶段t1，第一控制信号PMW和第三控制信号RD为低电位，第一晶体管T1和第四晶体管T4关闭，第二控制信号EM为低电位，第二晶体管T2关闭，第四控制信号WR为高电位，数据线向第一点g输入高电位的数据信号data，此时第一点g的电位Vg＝Vdata，相对于上一阶段，第一点g的电位变化为Vdata-Vref，由于第一存储电容Cst与第二存储电容C1的共同耦合作用，第二点s的电位Vs＝(Vref-Vth)+(Vdata-Vref)*Cst/(Cst+C1)，其中Cst为第一存储电容的电容值，C1为第二存储电容的电容值。
在发光阶段t2，第一控制信号PMW、第三控制信号RD和第四控制信号WR为低电位，第一晶体管T1、第四晶体管T4和第五晶体管T5关闭，第二控制信号EM为高电位，第二晶体管T2开启，第一点g的电位Vg为高电位，第三晶体管T3也开启，发光二极管D在第二控制信号EM和第一点g的电位控制下发光。此时，流经发光二极管D的电流I(D)的公式为：
I(D)＝1/2*K(Vg-Vs-Vth)2，
而此时Vg＝Vdata，Vs＝(Vref-Vth)+(Vdata-Vref)*Cst/(Cst+C1)，将两者带入公式，得到的结果为：
I(D)＝1/2*K((Vdata-Vref)*Cst/(Cst+C1)-Vref)2。
其中，K为驱动薄膜晶体管即第三晶体管T3的本征导电因子，可见，流过发光二极管D的电流与第三晶体管T3的阈值电压Vth无关，消除了驱动晶体管的阈值电压Vth漂移对发光二极管D的影响，从而能够使显示面板的显示亮度较均匀，提升显示面板的显示品质。
在发光阶段t2中的某一时刻，参考电压输入模块101在第一控制信号PWM的控制下向第一点g输入参考电压Vref，控制发光模块102停止发光。
本发明实施例提供的像素驱动电路，适用于LED显示面板，LED亮度高，常规的LED驱动方法无法对低灰阶实现高精度区分，即对比度较低，而通过设置参考电压输入模块101，可以用第一控制信号PWM控制参考电压Vref的输入时间，从而可以缩短LED的发光时间，达到更精度的灰阶区分。
如图2所示，第一控制信号PWM为矩形波，连接至第一晶体管T1的栅极，可以使得输入的参考电压Vref成为具有相同占空比的矩形波，即在第一控制信号PWM为高电位时，参考电压Vref也为高电位，在第一控制信号PWM为低电位时，参考电压Vref也为低电位。结合上述实施例中原理，在第一控制信号PWM为高电位时，高电位的参考电压Vref与其他模块相互作用，使得发光二极管D不发光，在第一控制信号PWM为低电位时，低电位的参考电压Vref与其他模块相互作用，使得发光二极管D发光。
因此，在像素驱动电路开始工作时，在阈值电压提取阶段t01，输入的第一控制信号PWM为高电位，参考电压输入模块101和其他模块共同作用，完成对阈值电压Vth的提取。
随后，在阈值电压存储阶段t02、数据写入阶段t1和发光阶段t2，输入低电位的第一控制信号PWM，完成对阈值电压Vth的存储、数据信号Data的写入和发光二极管D的发光。
而在发光阶段t2内的任意时刻，可根据需要随时将第一控制信号PWM由低电位变为高电位，此时输入的参考电压Vref也为高电位，而其他的各模块中各信号电位的高低，与阈值电压提取阶段t01保持一致。此时，发光二极管D停止发光，通过第一控制信号PWM起到了调节发光时间的作用。此外，在发光二极管D发光结束后进行下一帧显示前，还需要进行一次阈值电压的提取、存储和数据信号写入，因此第一控制信号PWM在此阶段又起到了完成下一帧中初始化的作用，即同一时间段内完成调光和初始化两项工作。通过设置参考电压输入模块101，且用第一控制信号PWM进行调节，使得参考电压输入模块101同时起到了调光和初始化的作用。
如图3所示，为采用PWM调光和未采用PWM调光时的对比度比较示意图。其中A为未采用PWM调光时对比度曲线，B为采用本发明实施例的像素驱动电路进行调光后的对比度曲线，横坐标T代表时间，纵坐标Lum代表光强，T1和T2分别代表两种调光方式调节至稳定状态的时刻。
经对比可知，未采用PWM调光时，在稳定状态，对应像素的光强较强，而采用本发明实施例的像素驱动电路进行调光后，在稳定状态，对应像素的光强较弱，即在低灰阶下实现了更小的亮度，达到精度更大的灰阶区分，因此增强了低灰阶下的对比度，提高了显示效果。
如图4所示，为现有技术中像素驱动电路的结构示意图，包括驱动晶体管DT、第一开关晶体管ST1、第二开关晶体管ST2和第三开关晶体管ST3、发光二极管D和存储电容C，驱动晶体管DT的第一电极和连接电源高电位EVDD，第二电极连接发光二极管D的阳极，发光二极管D的阴极连接电源低电位EVSS，第一开关晶体管ST1的栅极和第二开关晶体管ST2的栅极均连接第五控制信号GP，第三开关晶体管ST3栅极连接调光信号PWM。第一开关晶体管ST1的第二电极、驱动晶体管DT的栅极、第三开关晶体管ST3的第一电极和存储电容C的第一极板共同连接于第一节点N1，存储电容C的第二极板、驱动晶体管DT的第二电极、第二开关晶体管ST2的第二电极以及发光二极管D的阳极连接于第二节点N2。
在现有技术中，第三晶体管ST3的第一电极和第二电极分别连接第一节点N1和电源低电位EVSS，第三晶体管ST3的栅极通过接入调光信号PWM进行调光，然而，此种调光方式采用将第一节点N1和电源低电位EVSS直接连接的方式对发光二极管D进行调光，使其停止发光，调光时间只能在发光二极管D整个发光时间段的前后固定调节。
如图5所示，为现有技术和本实施例的调光时间区和发光时间区对比示意图。由上至下第一组代表现有技术中调光时间区10与发光时间区20的关系，第二组代表本实施中调光时间区10与发光时间区20的关系。
在现有技术中采用的PWM调光方式，只能在发光时间区20的前后进行调光，而本实施例中的PWM调光方式，可以在发光时间区20内的任意时刻进行调光，调光时间越靠前，发光二极管D的发光时间越短，调光时间越靠后，发光二极管D的发光时间越长。与现有技术相比，本发明可以，在整个发光时间区内均可以调节，扩大了调光时间的选择范围，且灵活设置调光时间更有利于实现低灰阶下的高对比度。
本发明还提供一种显示面板，包括上述任一实施例所述的像素驱动电路。在本发明中，显示面板为LED显示面板。通过采用本发明实施例提供的像素驱动电路，显示面板的阈值电压差异得到了补偿，低灰阶下的发光时间得到，因此同时实现了提升画面均匀性和高对比度，显示效果得到提高。
根据上述实施例可知：
本发明提供一种像素驱动电路和显示面板，像素驱动电路包括：参考电压输入模块，用于在第一工作状态时，在第一控制信号的控制下向第一点输入参考电压；发光模块，通过第一点与参考电压输入模块连接，用于在第二控制信号和第一点的电位控制下发光；感测模块，通过第二点与发光模块连接，用于在第三控制信号的控制下，感测发光模块的阈值电压；存储电容模块，通过第一点、第二点和第三点与发光模块连接，用于存储发光模块的阈值电压；数据信号输入模块，通过第一点与参考电压输入模块和发光模块连接，用于在第二工作状态时，在第四控制信号的控制下，向第一点输入数据信号；其中，参考电压输入模块还用于在发光模块发光后的第三工作状态时，在第一控制信号的控制下向第一点输入参考电压，控制发光模块停止发光。本发明通过在第一工作状态时获取和存储发光模块的阈值电压，在第二工作状态数据信号写入后可以补偿阈值电压差异，而在第三工作状态时可以通过输入参考电压，控制发光模块停止发光，缩短发光时间，因此，本发明的像素驱动电路可以同时起到提升画面均匀性和实现高对比度的作用，提高了显示效果。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种像素驱动电路，其特征在于，包括：
参考电压输入模块，用于在第一工作状态时，在第一控制信号的控制下向第一点输入参考电压；
发光模块，通过所述第一点与所述参考电压输入模块连接，用于在第二控制信号和所述第一点的电位控制下发光；
感测模块，通过第二点与所述发光模块连接，用于在第三控制信号的控制下，感测所述发光模块的阈值电压；
存储电容模块，通过所述第一点、所述第二点和第三点与所述发光模块连接，用于存储所述发光模块的阈值电压；
数据信号输入模块，通过所述第一点与所述参考电压输入模块和所述发光模块连接，用于在第二工作状态时，在第四控制信号的控制下，向所述第一点输入数据信号；
其中，所述参考电压输入模块还用于在所述发光模块发光后的第三工作状态时，在所述第一控制信号的控制下向所述第一点输入所述参考电压，控制所述发光模块停止发光。
2.如权利要求1所述的像素驱动电路，其特征在于，所述参考电压输入模块包括第一晶体管，所述第一晶体管的栅极与所述第一控制信号连接，所述第一晶体管的第一电极与参考电压输入端连接，所述第一晶体管的第二电极与所述第一点连接。
3.如权利要求2所述的像素驱动电路，其特征在于，所述发光模块包括第二晶体管、第三晶体管和发光二极管，所述第二晶体管的栅极与所述第二控制信号连接，所述第二晶体管的第一电极与所述第三点和第一电源信号连接，所述第二晶体管的第二电极与所述第三晶体管的第一电极连接，所述第三晶体管的栅极与所述第一点连接，所述第三晶体管的第二电极与所述第二点和所述发光二极管的阳极连接，所述发光二极管的阴极与第二电源信号连接。
4.如权利要求3所述的像素驱动电路，其特征在于，所述感测模块包括第四晶体管，所述第四晶体管的栅极与所述第三控制信号连接，所述第四晶体管的第一电极与初始电压输入端连接，所述第四晶体管的第二电极与所述第二点连接。
5.如权利要求4所述的像素驱动电路，其特征在于，所述存储电容模块包括第一存储电容和第二存储电容，所述第一存储电容的第一极板与所述第一点连接，第一存储电容的第二极板和所述第二存储电容的第一极板通过所述第二点连接，所述第二存储电容的第二极板与所述第三点连接。
6.如权利要求5所述的像素驱动电路，其特征在于，所述数据信号输入模块包括第五晶体管，所述第五晶体管的栅极与所述第四控制信号连接，所述第五晶体管的第一电极与数据线连接，所述第五晶体管的第二电极与所述第一点连接。
7.如权利要求1所述的像素驱动电路，其特征在于，所述参考电压输入模块用于，在第一工作状态时输入高电位的参考电压。
8.如权利要求1所述的像素驱动电路，其特征在于，所述参考电压输入模块用于，在第三工作状态时输入高电位的参考电压。
9.如权利要求1所述的像素驱动电路，其特征在于，所述第一控制信号，所述第二控制信号、所述第三控制信号以及所述第四控制信号均由外部时序器提供。
10.一种显示面板，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的像素驱动电路。
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