CN102881256A - 像素驱动电路、显示面板、显示装置和像素驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种像素驱动电路、显示面板、显示装置和像素驱动方法，涉及液晶显示技术领域，可以降低数据线驱动电路的功耗。一种像素驱动电路，包括多个呈矩阵分布的像素单元，所述像素单元通过数据线和数据驱动器相连，通过扫描线和扫描驱动器相连，每个像素单元包括像素电极、公共电极，每个像素单元连接第一扫描线和第二扫描线；每个像素单元还包括：电压生成单元，在第一扫描线的控制下，由所述数据线传来的第一电压信号生成像素电极和公共电极间的初始电压信号；电压耦合单元，在第二扫描线的控制下，通过所述数据线传来的第二电压信号对像素电极和公共电极间的初始电压信号进行升压。

Description

像素驱动电路、显示面板、显示装置和像素驱动方法

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种像素驱动电路、显示面板、显示装置和像素驱动方法。

背景技术

在薄膜场效应晶体管（Thin Film Transistor，TFT）液晶显示器中，每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来驱动的，液晶面板中的数据线信号通过薄膜晶体管传输给像素电极，进而使得位于像素电极上的液晶的透光率发生变化。

在像素电极需要较高的驱动电压时，数据线的电压也需要相应增高，此时，产生数据线信号的数据线驱动电路的功耗将成倍增加，因此，在目前的液晶显示器中，数据线驱动电路的功耗非常大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种像素驱动电路、显示面板、显示装置和像素驱动方法，可以降低数据驱动电路的功耗。

为解决上述技术问题，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种像素驱动电路，包括多个呈矩阵分布的像素单元，所述像素单元通过数据线和数据驱动器相连，通过扫描线和扫描驱动器相连，每个像素单元包括像素电极、公共电极，

每个像素单元连接第一扫描线和第二扫描线；

每个像素单元还包括：

电压生成单元，在第一扫描线的控制下，由所述数据线传来的第一电压信号生成像素电极和公共电极间的初始电压信号；

电压耦合单元，在第二扫描线的控制下，通过所述数据线传来的第二电压信号对像素电极和公共电极间的初始电压信号进行升压。

所述电压生成单元包括：

第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第一电容；

所述第一薄膜晶体管的栅极和所述第二薄膜晶体管的栅极，都与所述第一扫描线连接；所述第一薄膜晶体管的源极与所述数据线连接；所述第一薄膜晶体管的漏极，与所述像素电极和所述第一电容的第一端连接；所述第一电容的第二端与所述第二薄膜晶体管的源极和所述电压耦合单元连接；所述第二薄膜晶体管的漏极与所述公共电极连接。

所述第一电容是由分层设置的所述像素电极和所述第二薄膜晶体管的源极的交叠部分产生的电容。

所述电压耦合单元包括：

第三薄膜晶体管和第二电容；

所述第三薄膜晶体管的栅极与所述第二扫描线连接；所述第三薄膜晶体管的源极与所述数据线连接；所述第三薄膜晶体管的漏极分别与所述第二电容的第一端、所述电压生成单元连接，所述第二电容的第二端与所述公共电极连接。

所述第二电容是由分层设置的所述公共电极和所述第三薄膜晶体管的漏极的交叠部分产生的电容。

一种显示面板，包含上述的像素驱动电路。

一种显示装置，包括上述的显示面板。

一种像素驱动方法，适用于显示面板，其特征在于，所述显示面板包括多个呈矩阵分布的像素单元，所述像素单元通过数据线和数据驱动器相连，通过扫描线和扫描驱动器相连，每个像素单元包括像素电极、公共电极、电压生成单元、电压耦合单元，每个像素单元连接第一扫描线和第二扫描线，所述方法包括：

在所述第一扫描线的控制下，所述电压生成单元由所述数据线传来的第一电压信号生成像素电极和公共电极间的初始电压信号；

在所述第二扫描线的控制下，所述电压耦合单元通过所述数据线传来的第二电压信号对所述初始电压信号进行升压。

本发明实施例提供的像素驱动电路、显示面板、显示装置和像素驱动方法，在一个像素结构内加入电压生成单元和电压耦合单元，使用两条扫描线分别控制电压生成单元和电压耦合单元，由电压生成单元生成像素电极初始电压，并通过电压耦合单元对该像素电极初始电压进行耦合放大，使用较小的数据线驱动电压就可以获得较高的像素电极电压，使得数据线驱动电路的功耗大大降低，从而降低器件工作的散热要求，提高设备的可靠性，并能够节约能源。

附图说明

为了更清楚地说明本发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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种像素驱动电路中一个像素单元的示意图；

图2为图1中第一扫描线、第二扫描线、数据线和A点电压的时序图；

图3为本发明实施例中一种像素驱动方法的流程图。

附图标记说明：

1、电压生成单元  2、电压耦合单元

D、数据线  V、公共电极  G1、第一扫描线  G2、第二扫描线

T1、第一薄膜晶体管  T2、第二薄膜晶体管  T3、第三薄膜晶体管

C1、第一电容  C2、第二电容  C3、液晶层的等效电容

R、液晶层的等效电阻

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。

本发明实施例提供一种像素驱动电路，包括多个呈矩阵分布的像素单元，像素单元通过数据线和数据驱动器相连，通过扫描线和扫描驱动器相连，如图1所示，每个像素单元包括像素电极（图1中所示节点A）、公共电极V，每个像素单元连接第一扫描线G1和第二扫描线G2；每个像素单元还包括：电压生成单元1，在第一扫描线G1的控制下，由数据线D传来的第一电压信号生成像素电极和公共电极V间的初始电压信号；电压耦合单元2，在第二扫描线G2的控制下，通过数据线D传来的第二电压信号对像素电极和公共电极V间的初始电压信号进行升压。具体地，第一扫描线G1和第二扫描线G2在时钟信号的控制下依次输出高电平信号，在第一时刻，第一扫描线G1的信号控制电压生成单元1开启时，第二扫描线G2的信号控制电压耦合单元2关断，当由第一时刻进入第二时刻后，第一扫描线G1的信号控制电压生成单元1关断时，第二扫描线G2的信号控制电压耦合单元2开启；电压生成单元1与第一扫描线G1、数据线D、像素电极、公共电极V连接；电压耦合单元2与第二扫描线G2、电压生成单元1、数据线D、公共电极V连接。图1中电容C3和电阻R为液晶显示面板中液晶层的等效电容和电阻。

在本发明提供的像素驱动电路工作时，在第一时刻，第一扫描线内的信号为高电平，第二扫描线内的信号为低电平，此时，电压生成单元1根据第一扫描线内的高电平信号开启，并根据数据线信号生成像素电极的初始电压信号，并保持该生成的初始电压信号，电压耦合单元2根据第二扫描线内低电平信号而关断。

在第二时刻，第一扫描线内的信号由高电平转为低电平，第二扫描线内的信号有低电平转为高电平，此时，电压生成单元1根据第一扫描线内的低电平信号而关断，第一时刻生成的像素电极的初始电压信号被保存，电压耦合单元2根据第二扫描线内高电平信号而开启，并根据数据线信号对第一时刻生成像素电极的初始电压信号进行耦合，使像素电极的电压升高。

重复上述过程，使得像素电极电压得到放大，即使用较小的数据线驱动电压就可以获得较高的像素电极电压，从而驱动像素电极，改变液晶的光透过率。

本发明实施例提供的像素驱动电路，在一个像素结构内加入电压生成单元和电压耦合单元，使用两条扫描线分别控制电压生成单元和电压耦合单元，由电压生成单元生成像素电极初始电压，并通过电压耦合单元对该初始电压进行耦合放大，使用较小的数据线驱动电压就可以获得较高的像素电极电压，使得数据线驱动电路的功耗大大降低，从而降低器件工作的散热要求，提高设备的可靠性，并能够节约能源。

进一步的，在本发明实施例中，如图1所示，所述电压生成单元1包括：

第一薄膜晶体管T1、第二薄膜晶体管T2、第一电容C1；

所述第一薄膜晶体管T1的栅极和所述第二薄膜晶体管T2的栅极，都与所述第一扫描线G1连接；所述第一薄膜晶体管T1的源极与所述数据线D连接；所述第一薄膜晶体管T1的漏极，与所述像素电极（像素电极连接于图中节点A）和所述第一电容C1的第一端连接；所述第一电容C1的第二端与所述第二薄膜晶体管T2的源极和所述电压耦合单元2连接；所述第二薄膜晶体管T2的漏极与所述公共电极V连接。

进一步地，第一电容C1可以是由分层且相互绝缘设置的像素电极和第二薄膜晶体管T2的源极的交叠部分产生的电容。

所述电压耦合单元2包括：

第三薄膜晶体管T3和第二电容C2；

所述第三薄膜晶体管T3的栅极与所述第二扫描线G2连接；所述第三薄膜晶体管T3的源极与所述数据线D连接；所述第三薄膜晶体管T3的漏极分别与所述第二电容C2的第一端、所述第一电容C1的第二端以及所述第二薄膜晶体管T2的源极连接，所述第二电容C2的第二端与所述公共电极V连接。

进一步地，第二电容C2是由分层并相互绝缘设置的公共电极和第三薄膜晶体管T3的漏极的交叠部分产生的电容。

由于在液晶显示面板中，液晶层夹在阵列基板的像素电极和彩膜基板的公共电极之间，所以液晶的等效电容C3的两端和液晶的等效电阻R的两端，都分别连接像素电极（图中所示节点A）和公共电极V。

在本发明提供的像素驱动电路工作时，分别向数据线D、第一扫描线G1和第二扫描线G2输入如图2所示的时序信号。在图2中在第一扫描线和第二扫描线分别开启的两个时刻内，数据线D分别输出第一电压信号值Vd1和第二电压信号值Vd2，需要说明的是，Vd1与Vd2可以不相等，图2中只示意了Vd1=Vd2的情况。

如图2所示，在第一时刻t1，第一扫描线G1是高电位，第二扫描线G2为低电位，第一薄膜晶体管T1和第二薄膜晶体管T2导通，此时数据线D的第一电压信号值Vd1通过第一薄膜晶体管T1存储到第一电容C1，也就是说节点A处即为数据线D的第一电压信号值Vd1，而此时第三薄膜晶体管T3关断，图中节点B的电压为公共电极V的电压；

而在第二时刻t2，第二扫描线G2是高电位,，第一扫描线G1为低电位，第三薄膜晶体管T3导通，此时数据线D的第二电压信号值Vd2通过第三薄膜晶体管T3存储到第二电容C2，也就是说节点B即为数据线D的第二电压信号值Vd2；因为此时第一薄膜晶体管T1和第二薄膜晶体管T2处于关闭状态，随着节点B电压的增加，节点A的电压通过第一电容C1的电容耦合效应会再次增大。

具体地，根据电容耦合效应， $V_A=V_{d1}+V_{d2}\×\frac{C1}{C1+C3}.$

其中，V_A为A点的电压值，即像素电极的电压值，C1为第一电容的电容值，C3为液晶面板中液晶层的等效电容的电容值。如图2中A点电压的时序图所示，A点电压，即像素电极的电压有两次增加过程，具体在第一扫描线G1为高电位时增加一次，在第二扫描线G2为高电位时又增加一次，从而实现使用较低的数据线驱动电压获得相对较高的像素驱动电压。

本发明实施例提供的像素驱动电路，在一个像素结构内使用三个薄膜晶体管和两个电容，通过两条扫描线控制薄膜晶体管的开启和关断，利用电容耦合效应对像素电极电压进行耦合放大，结构简单，便于实现，使用较小的数据线驱动电压就可以获得较高的像素电极电压，使得数据线驱动电路的功耗大大降低，从而降低器件工作的散热要求，提高设备的可靠性，并能够节约能源。

本发明实施例还提供一种显示面板，包括上述的像素驱动电路。像素驱动电路具体的结构和原理与上述实施例相同，在此不再赘述。

本发明实施例还提供一种显示装置，包括上述的显示面板。

如图3所示，本发明实施例还提供一种用于上述的显示面板或者显示装置的像素驱动方法，所述显示面板或者显示装置包括多个呈矩阵分布的像素单元，所述像素单元通过数据线和数据驱动器相连，通过扫描线和扫描驱动器相连，每个像素单元包括像素电极、公共电极、电压生成单元、电压耦合单元，每个像素单元连接第一扫描线和第二扫描线，所述方法包括：

步骤101、在第一扫描线的控制下，电压生成单元由所述数据线传来的第一电压信号生成像素电极和公共电极间的初始电压信号；

步骤102、在第二扫描线的控制下，电压耦合单元通过所述数据线传来的第二电压信号对所述初始电压信号进行升压。

具体的像素驱动方法与上述实施例相同，在此不再赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种像素驱动电路，包括多个呈矩阵分布的像素单元，所述像素单元通过数据线和数据驱动器相连，通过扫描线和扫描驱动器相连，每个像素单元包括像素电极、公共电极，其特征在于，

每个像素单元连接第一扫描线和第二扫描线；

每个像素单元还包括：

电压生成单元，在第一扫描线的控制下，由所述数据线传来的第一电压信号生成像素电极和公共电极间的初始电压信号；

电压耦合单元，在第二扫描线的控制下，通过所述数据线传来的第二电压信号对像素电极和公共电极间的初始电压信号进行升压。

2.根据权利要求1所述像素驱动电路，其特征在于，所述电压生成单元包括：

第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第一电容；

所述第一薄膜晶体管的栅极和所述第二薄膜晶体管的栅极，都与所述第一扫描线连接；所述第一薄膜晶体管的源极与所述数据线连接；所述第一薄膜晶体管的漏极，与所述像素电极和所述第一电容的第一端连接；所述第一电容的第二端与所述第二薄膜晶体管的源极和所述电压耦合单元连接；所述第二薄膜晶体管的漏极与所述公共电极连接。

3.根据权利要求2所述的像素驱动电路，其特征在于，所述第一电容是由分层设置的所述像素电极和所述第二薄膜晶体管的源极的交叠部分产生的电容。

4.根据权利要求1所述像素驱动电路，其特征在于，所述电压耦合单元包括：

第三薄膜晶体管和第二电容；

所述第三薄膜晶体管的栅极与所述第二扫描线连接；所述第三薄膜晶体管的源极与所述数据线连接；所述第三薄膜晶体管的漏极分别与所述第二电容的第一端、所述电压生成单元连接，所述第二电容的第二端与所述公共电极连接。

5.根据权利要求4所述的像素驱动电路，其特征在于，所述第二电容是由分层设置的所述公共电极和所述第三薄膜晶体管的漏极的交叠部分产生的电容。

6.一种显示面板，包含权利要求1-5任一项所述的像素驱动电路。

7.一种显示装置，包括权利要求6所述的显示面板。

8.一种像素驱动方法，适用于显示面板，其特征在于，所述显示面板包括多个呈矩阵分布的像素单元，所述像素单元通过数据线和数据驱动器相连，通过扫描线和扫描驱动器相连，每个所述像素单元包括像素电极、公共电极、电压生成单元、电压耦合单元，每个所述像素单元连接第一扫描线和第二扫描线，所述方法包括：

在所述第一扫描线的控制下，所述电压生成单元由所述数据线传来的第一电压信号生成像素电极和公共电极间的初始电压信号；

在所述第二扫描线的控制下，所述电压耦合单元通过所述数据线传来的第二电压信号对所述初始电压信号进行升压。

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