CN114220395A - 像素驱动电路、显示面板和驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种像素驱动电路、显示面板和驱动方法，像素驱动电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、发光器件、第一电容和第二电容，第一晶体管的栅极连接发射线，源极连接电源线；第二晶体管的栅极连接第一节点，源极连接第二节点，漏极所述第一晶体管的漏极；第三晶体管的栅极连接扫描线，源极连接数据线，漏极连接所述第一节点；发光器件的阳极连接所述第二节点，阴极连接一低电平；第一电容接在所述第一节点和所述第二节点之间；第二电容接在所述第二节点与所述发光器件的阴极之间。本申请采用3T2C结构的像素驱动电路对每一个像素的驱动晶体管的阈值电压进行有效补偿，本申请的像素驱动电路结构简单，设计时不需要占用大量面积。

Description

像素驱动电路、显示面板和驱动方法
技术领域
本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种像素驱动电路、显示面板和驱动方法。
背景技术
随着显示技术的发展，有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)显示器具有高亮度、宽视角、响应速度快、低功耗等优点，目前已被广泛地应用于高性能显示领域中，逐步取代之前的液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)。
在OLED显示器面板中，像素被设置成包括多行、多列的矩阵状，每一像素通常采用由两个晶体管与一个电容构成，俗称2T1C电路，但晶体管存在阈值电压漂移的问题，因此，OLED像素驱动电路需要相应的补偿结构。目前，OLED像素驱动电路的补偿结构较为复杂，在设计布局时占用大量面积，不利于高PPI(Pixels Per Inch，像素密度)显示面板的设计。
发明内容
本申请的目的是提供一种像素驱动电路、显示面板和驱动方法，旨在解决现有技术中OLED像素驱动电路较为复杂、设计时占用面积较大的问题。
本申请公开了一种像素驱动电路，所述像素驱动电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、发光器件、第一电容和第二电容，第一晶体管的栅极连接发射线，源极连接电源线；所述第二晶体管的栅极连接第一节点，源极连接第二节点，漏极所述第一晶体管的漏极；所述第三晶体管的栅极连接扫描线，源极连接数据线，漏极连接所述第一节点；所述发光器件的阳极连接所述第二节点，阴极连接一低电平；所述第一电容接在所述第一节点和所述第二节点之间；所述第二电容接在所述第二节点与所述发光器件的阴极之间。
可选的，所述第一电容的容量值为12ff-14ff，所述第二电容的容量值为14ff-16ff；且所述第一电容和所述第二电容的容量值的差值为1ff-2ff。
可选的，所述发光器件为有机发光二极管。
本申请还公开了一种显示面板，包括多个如上任一所述的像素驱动电路，所述显示面板还包括多条扫描线、多条数据线以多条发射线，每个所述像素驱动电路包括多个信号输入端，所述多个信号输入端分别与对应的一条所述扫描线、一条所述数据线以及一条所述发射线连接。
本申请还公开了一种驱动方法，用于驱动如上任一项所述的像素驱动电路，所述驱动方法包括：
第一阶段，所述扫描线和发射线提供高电平信号，所述电源线提供预设的第一电源电压，数据线提供标准电压，第一晶体管、第一晶体管和第三晶体管导通，所述第二晶体管处于线性区，所述发光器件不发光；
第二阶段，所述扫描线和发射线提供高电平信号，所述电源线提供预设的第二电源电压，数据线提供标准电压，第一晶体管、第一晶体管和第三晶体管导通，所述第二晶体管处于临界截止区，所述发光器件不发光；
第三阶段，所述扫描线提供高电平信号，所述发射线提供低电平信号，所述电源线提供预设的第三电源电压，所述数据线提供数据电压，所述第一晶体管关断，所述第二晶体管和所述第二晶体管导通，所述发光器件不发光；
第四阶段，所述扫描线提供低电平信号，所述发射线提供高电平信号，所述电源线提供预设的第四电源电压，所述数据线提供标准电压，所述第一晶体管和所述第二晶体管导通，所述第二晶体管处于饱和区，所述第三晶体管关断，所述发光器件发光；
其中，所述标准电压小于所述数据电压，所述第一电源电压、第二电源电压和第三电源电压小于所述第四电源电压。
可选的，所述第一电源电压小于等于所述第二电源电压，所述第二电源电压等于所述第三电源电压。
可选的，所述第一阶段、第二阶段以及第三阶段等三个阶段的时间之和与所述第四阶段的时间的比值为2:8。
可选的，所述第一电源电压为VL，所述第二电源电压为VH，所述第三电源电压为VH，所述第四电源电压为VDD，所述标准电压为Vref，所述第二晶体管的阈值电压为Vth，所述数据电压为Vdata；
在所述第一阶段中，所述第一节点的电压为Vref，所述第二节点的电压为VL；
在所述第二阶段中，所述第一节点的电压为Vref，所述第二节点的电压为Vref-Vth；
在所述第三阶段中，所述第一节点的电压为Vdata，所述第一节点的变化量为Vdata-Vref，所述第二节点的变化量为ΔV1＝(Vdata-Vref)*C1(C1+C2)，所述第二节点的电压为Vref-Vth+ΔV1；
在所述第四阶段中，所述第二节点的电压为VOLED+VSS，所述第二节点的变化量为ΔV2＝VOLED+VSS-(Vref-Vth_T2+ΔV1)，所述第一节点的电压为Vdata+ΔV2；
VS＝VOLED+VSS,VG＝VData+VOLED+VSS-[Vref-Vth+(Vdata-Vref)C1/(C1+C2)]
OLED的电流如下：
IOLED＝1/2μnCoxW/L(VGS-Vth)2；将G，S电压代入公式得下：
2
IOLED＝1/2(μnCoxW/L)[(VData–Vref)*C2/(C1+C2)]。
可选的，当前像素驱动电路对应的所述发射线的电平信号与下一像素驱动电路对应的所述发射线的电平信号为级联信号。
可选的，所述驱动方法还包括位于所述第四阶段后的第五阶段，在所述第五阶段中，所述扫描线提供低电平信号，所述发射线提供高电平信号，所述电源线提供预设的第一电源电压，所述数据线提供标准电压，所述第一晶体管和所述第二晶体管导通，所述第二晶体管处于线性区，所述第三晶体管关断，所述发光器件发光。
相对于5T2C和6T1C的方案来说，本申请采用3T2C的像素驱动电路实现对驱动晶体管，即第二晶体管的补偿，避免第二晶体管因长期使用而老化造成阈值电压漂移或因OLED面板因制程因素带来的Vth差异性，导致OLED发光电流不一致造成的显示亮度差异，本申请的像素驱动电路结构简单，像素驱动电路占用面积小，且有利于减少扫描线以及晶体管的数量，进而减少设计布局时的占用面积，有利于实现高PPI(Pixels Per Inch，像素密度)显示面板的设计。
附图说明
所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本申请的第一实施例的一种像素驱动电路的示意图；
图2是本申请的第二实施例的一种显示面板的示意图；
图3是本申请的第三实施例的像素驱动电路结构图；
图4是本申请的第三实施例的驱动波形示意图；
图5是本申请的第四实施例的驱动波形示意图。
其中，100、像素驱动电路；101、第一晶体管；102、第二晶体管；103、第三晶体管；104、第一电容；105、第二电容；110、电源线；120、数据线；130、扫描线；140、发射线；150、发光器件；200、显示面板；
G、第一节点；S、第二节点；T1、第一晶体管；T2、第二晶体管；T3、第三晶体管；C1、第一电容；C2、第二电容。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
下面参考附图和可选的实施例对本申请作详细说明。
如图1所示，作为本申请的一实施例，公开了一种像素驱动电路100，所述像素驱动电路100包括第一晶体管101、第二晶体管102、第三晶体管103、发光器件150、第一电容104和第二电容105，第一晶体管101的栅极连接发射线140，源极连接电源线110；所述第二晶体管102的栅极连接第一节点G，源极连接第二节点S，漏极所述第一晶体管101的漏极；所述第三晶体管103的栅极连接扫描线130，源极连接数据线120，漏极连接所述第一节点G；所述发光器件150的阳极连接所述第二节点S，阴极连接一低电平VSS；所述第一电容104接在所述第一节点G和所述第二节点S之间；所述第二电容105接在所述第二节点S与所述发光器件150的阴极之间，所述发光器件150为有机发光二极管OLED。
本申请通过3T2C的像素驱动电路实现对驱动晶体管，即第二晶体管的补偿，避免第二晶体管因长期使用而老化造成阈值电压漂移或因OLED面板因制程因素带来的Vth差异性，导致OLED发光电流不一致造成的显示亮度差异，本申请的像素驱动电路结构简单，通过改变电源线的输入电压大小对驱动晶体管进行补偿，不需要太多的其他信号来控制补偿时的电压变化，从而使得需要的扫描线以及晶体管的数量较少，不需要占用大量面积，有利于实现高PPI(Pixels Per Inch，像素密度)显示面板的设计。
进一步的，所述第一电容104的容量值为12ff-14ff，所述第二电容105的容量值为14ff-16ff；且所述第一电容和所述第二电容的容量值的差值为1ff-2ff，所述第二电容的容量值大于所述第一电容的容量值有利于增长补偿时间，且在制程前期补图时，不仅考虑到两个电容的差值，且考虑到两个电容本申请的容量值，通过限定容量值，使得布图设计时在一定的空间范围设置电容，可以避免电容占比面积太大，造成整个像素驱动电路的可利用空间减少。当然，第一电容104和第二电容105的差值也可以为零，即可以将两个电容的大小设置为一样，也可以解决补偿问题。
如图2所示，作为本申请的另一实施例，公开了一种显示面板200，包括多个如上述实施例所述的像素驱动电路100，所述显示面板200还包括多条扫描线130、多条数据线120以多条发射线140，每个所述像素驱动电路100包括多个信号输入端，所述多个信号输入端分别与对应的一条所述扫描线130、一条所述数据线120以及一条所述发射线140连接。
在一个OLED显示面板中包括多个像素驱动电路100，每个像素驱动电路都进行补偿，消除每个像素驱动电路的驱动晶体管的阈值电压漂移，OLED老化等不良因子，弥补现有2T1C所面临的显示问题；改善OLED发光电流不一致的问题，实现提升显示亮度的均一性，增强显示画面效果，每个像素驱动电路的TFT数量都减少，像素设计的尺寸也可以非常小，有利于高PPI VR显示器的开发。
如图3和4所示，作为本申请的另一实施例，公开了一种驱动方法，用于驱动如上任一项所述的像素驱动电路，所述驱动方法包括：
第一阶段(T1)，所述扫描线和发射线提供高电平信号，所述电源线提供预设的第一电源电压，数据线提供标准电压，第一晶体管、第一晶体管和第三晶体管导通，所述第二晶体管处于线性区，所述发光器件不发光；
第二阶段(T2)，所述扫描线和发射线提供高电平信号，所述电源线提供预设的第二电源电压，数据线提供标准电压，第一晶体管、第一晶体管和第三晶体管导通，所述第二晶体管处于临界截止区，所述发光器件不发光；
第三阶段(T3)，所述扫描线提供高电平信号，所述发射线提供低电平信号，所述电源线提供预设的第三电源电压，所述数据线提供数据电压，所述第一晶体管关断，所述第二晶体管和所述第二晶体管导通，所述发光器件不发光；
第四阶段(T4)，所述扫描线提供低电平信号，所述发射线提供高电平信号，所述电源线提供预设的第四电源电压，所述数据线提供标准电压，所述第一晶体管和所述第二晶体管导通，所述第二晶体管处于饱和区，所述第三晶体管关断，所述发光器件发光；
其中，所述标准电压小于所述数据电压，所述第一电源电压、第二电源电压和第三电源电压小于所述第四电源电压，所述第一电源电压小于所述第二电源电压，所述第二电源电压等于所述第三电源电压，所述第一电源电压为VL，所述第二电源电压为VH，所述第三电源电压为VH，所述第四电源电压为VDD，所述标准电压为Vref，所述第二晶体管的阈值电压为Vth，所述数据电压为Vdata。
具体的，第一阶段也是复位阶段，EM信号为高电平,第一晶体管T1导通，Scan1为高电平，第三晶体管T3导通，Supply信号，设置VL(低电压，小于VSS电压)，Data电压设置为Vref(Vref要求：Vref-VS>Vth)。所以此时G点电压写入Vref电压。此时驱动晶体管，即第二晶体管T2导通，且处于线性区，S点写入VL电压。因VL<VSS.那么OLED不发光，EM为级联，第一阶段中第一节点的电压VG＝Vref，第二节点的电压VS＝VL。
第二阶段也为补偿阶段，EM信号为高电平,第一晶体管T1导通，Scan1为高电平，第三晶体管T3导通，Supply信号设置VH(高电压，高于Vref电压，Data电压设置为Vref。所以此时G点电压写入Vref电压。此时第二晶体管T2导通,Supply电压向S点充电(Supply的电压VL,是用于S点复位，用低电压复位，当S点充电至Vref-Vth时，此时处于临界截至区，补偿阶段完成，此时第一节点的电压为VG＝Vref，第二节点的电压为VS＝Vref-Vth。
第三阶段也是数据写入阶段，EM信号为低电平,第一晶体管T1关闭，Scan1为高电平，第三晶体管T3导通，Supply信号，设置VH(高电压，高于Vref电压),Data电压设置为Vdata。所以此时第一节点，即G点电压写入Vdata电压；因电容耦合，G点的电压变化量会影响第二节点，即S点电压，G电压变化量为Vdata-Vref，那么S点变化量ΔV1＝(Vdata-Vref)*C1(C1+C2),即此时S电压为Vref-Vth+ΔV1，则第一节点的电压为VG＝Vdata，第二节点的电压为VS＝Vref-Vth+ΔV1。
第四阶段也是像素驱动电路的发光阶段，EM信号为高电平,第一晶体管T1导通，Scan1为低电平，第三晶体管T3关闭，Supply信号，设置VDD(高电压),Data电压设置为Vdata。第二晶体管T2处于饱和区状态，输出稳定电流致使OLED发光；此时S电压为VOLED+VSS,S点电压变化量为ΔV2＝VOLED+VSS-(Vref-Vth+ΔV1),那么G点电压受电容C1耦合，变化量等于S点电压变化量。即G电压为Vdata+ΔV2，则第二节点的电压为VS＝VOLED+VSS，第一节点的电压为VG＝VData+VOLED+VSS-[Vref-Vth+(Vdata-Vref)C1/(C1+C2)]
此时OLED的电流如下：
IOLED＝1/2μnCoxW/L(VGS-Vth)2；将G，S电压代入公式得下：
IOLED＝1/2(μnCoxW/L)[(VData–Vref)*C2/(C1+C2)]2；
从OLED发光电流公式可以了解OLED电流只与Vdata，Vref有关，其他参数相对固定；另外补偿电路已经消除Vth漂移,OLED寿命退化以及VDD差异的问题，避免OLED面板因制程因素带来的Vth差异性，导致OLED发光电流不一致造成的显示亮度差异，同时有利于减少扫描线和晶体管的数量以实现高PPI显示面板的设计。
一般的，为了保证OLED的发光时长，所述第一阶段、第二阶段以及第三阶段等三个阶段的时间之和与所述第四阶段的时间的比值为2:8，第一阶段和第二阶段以及第三阶段的时间的比值为1:1:1。
当然，在一帧时间内，当前行的复位、补偿、写入和发光阶段完成后，为了维持当前行的发光，所述驱动方法还包括位于所述第四阶段后的第五阶段，在所述第五阶段中，所述扫描线提供低电平信号，所述发射线提供高电平信号，所述电源线提供预设的第一电源电压，所述数据线提供标准电压，所述第一晶体管和所述第二晶体管导通，所述第二晶体管处于线性区，所述第三晶体管关断，所述发光器件发光，EM为高电平信号，始终保持第一晶体管的导通，从而使得第二晶体管处于floating状态，保证发光二极管的持续发光；另外，我们还可以在每个第一阶段前，通过改变扫描线的波形来设置一个预复位阶段，即对每一行扫描线对应的每个像素驱动电路进行提前复位，该预复位阶段可以对应上一行的第一阶段或第二阶段或第三阶段，或者同时对应上一行的第一阶段、第二阶段和第三阶段。
如图4所示，第一行扫描线Scan1对应的所有像素的像素驱动电路来说，在进行了复位、补偿、写入和发光阶段后，第一行扫描线对应的发射线E1保持高电平的输出，保持第一晶体管的导通，从而使得电源线上的supply电压可以持续输入至一行扫描线对应的所有像素驱动电路，保证像素驱动电路中的OLED保持持续发光，此时第二行扫描线Scan2对应的发射线E2保持高电平的输出；当到达第二行扫描线Scan2时，对应的所有像素的像素驱动电路重复上述的复位、补偿、写入和发光阶段，依次类推，每一行的像素驱动电路在完成复位、补偿、写入和发光阶段后，都会保持一帧的时间发光。
作为本申请的另一实施例，参考图3和图5所示，与上述实施例不同的是，所述电源线输出的电压信号不同，本实施例在复位阶段、补偿阶段以及写入阶段都输入第一电源电压VL，在发光阶段输入第四电源电压VDD。当然除此之外，也可以是在复位阶段、补偿阶段以及写入阶段都输入第二电源电压VH，在发光阶段输入第四电源电压VDD也是可以的，即可以由VL-VH-VDD，也可以由VL到VDD。
需要说明的是，本方案中涉及到的各步骤的限定，在不影响具体方案实施的前提下，并不认定为对步骤先后顺序做出限定，写在前面的步骤可以是在先执行的，也可以是在后执行的，甚至也可以是同时执行的，只要能实施本方案，都应当视为属于本申请的保护范围。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种像素驱动电路，其特征在于，包括：
第一晶体管，栅极连接发射线，源极连接电源线；
第二晶体管，栅极连接第一节点，源极连接第二节点，漏极所述第一晶体管的漏极；
第三晶体管，栅极连接扫描线，源极连接数据线，漏极连接所述第一节点；
发光器件，阳极连接所述第二节点，阴极连接一低电平；
第一电容，接在所述第一节点和所述第二节点之间；以及
第二电容，接在所述第二节点与所述发光器件的阴极之间。
2.如权利要求1所述的像素驱动电路，其特征在于，所述第一电容的容量值为12ff-14ff，所述第二电容的容量值为14ff-16ff；且所述第一电容和所述第二电容的容量值的差值为1ff-2ff。
3.如权利要求1所述的像素驱动电路，其特征在于，所述发光器件为有机发光二极管。
4.一种显示面板，其特征在于，包括多个如权利要求1-3任意一项所述的像素驱动电路，所述显示面板还包括多条扫描线、多条数据线以及多条发射线，每个所述像素驱动电路包括多个信号输入端，所述多个信号输入端分别与对应的一条所述扫描线、一条所述数据线以及一条所述发射线连接。
5.一种驱动方法，用于驱动如权利要求1-3任意一项所述的像素驱动电路，其特征在于，包括：
第一阶段，所述扫描线和发射线提供高电平信号，所述电源线提供预设的第一电源电压，数据线提供标准电压，第一晶体管、第一晶体管和第三晶体管导通，所述第二晶体管处于线性区，所述发光器件不发光；
第二阶段，所述扫描线和发射线提供高电平信号，所述电源线提供预设的第二电源电压，数据线提供标准电压，第一晶体管、第一晶体管和第三晶体管导通，所述第二晶体管处于临界截止区，所述发光器件不发光；
第三阶段，所述扫描线提供高电平信号，所述发射线提供低电平信号，所述电源线提供预设的第三电源电压，所述数据线提供数据电压，所述第一晶体管关断，所述第二晶体管和所述第二晶体管导通，所述发光器件不发光；
第四阶段，所述扫描线提供低电平信号，所述发射线提供高电平信号，所述电源线提供预设的第四电源电压，所述数据线提供标准电压，所述第一晶体管和所述第二晶体管导通，所述第二晶体管处于饱和区，所述第三晶体管关断，所述发光器件发光；
其中，所述标准电压小于所述数据电压，所述第一电源电压、第二电源电压和第三电源电压小于所述第四电源电压。
6.如权利要求5所述的驱动方法，其特征在于，所述第一电源电压小于等于所述第二电源电压，所述第二电源电压等于所述第三电源电压。
7.如权利要求5所述的驱动方法，其特征在于，所述第一阶段、第二阶段以及第三阶段等三个阶段的时间之和与所述第四阶段的时间的比值为2:8。
8.如权利要求6所述的驱动方法，其特征在于，所述第一电源电压为VL，所述第二电源电压为VH，所述第三电源电压为VH，所述第四电源电压为VDD，所述标准电压为Vref，所述第二晶体管的阈值电压为Vth，所述数据电压为Vdata；
在所述第一阶段中，所述第一节点的电压为Vref，所述第二节点的电压为VL；
在所述第二阶段中，所述第一节点的电压为Vref，所述第二节点的电压为Vref-Vth；
在所述第三阶段中，所述第一节点的电压为Vdata，所述第一节点的变化量为Vdata-Vref，所述第二节点的变化量为ΔV1＝(Vdata-Vref)*C1(C1+C2)，所述第二节点的电压为Vref-Vth+ΔV1；
在所述第四阶段中，所述第二节点的电压为VOLED+VSS，所述第二节点的变化量为ΔV2＝VOLED+VSS-(Vref-Vth_T2+ΔV1)，所述第一节点的电压为Vdata+ΔV2；
VS＝VOLED+VSS,VG＝VData+VOLED+VSS-[Vref-Vth+(Vdata-Vref)C1/(C1+C2)]
OLED的电流如下：
IOLED＝1/2μnCoxW/L(VGS-Vth)2；将G，S电压代入公式得下：
IOLED＝1/2(μnCoxW/L)[(VData–Vref)*C2/(C1+C2)]2。
9.如权利要求6所述的驱动方法，其特征在于，当前像素驱动电路对应的所述发射线的电平信号与下一像素驱动电路对应的所述发射线的电平信号为级联信号。
10.如权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，所述驱动方法还包括位于所述第四阶段后的第五阶段，在所述第五阶段中，所述扫描线提供低电平信号，所述发射线提供高电平信号，所述电源线提供预设的第一电源电压，所述数据线提供标准电压，所述第一晶体管和所述第二晶体管导通，所述第二晶体管处于线性区，所述第三晶体管关断，所述发光器件发光。
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