CN107967894B - 像素驱动电路及其驱动方法、显示面板及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种像素驱动电路，包括：多个发光件、一个辅助补偿模块；辅助补偿模块在电压控制端的控制下选择性地将高电压和低电压给驱动晶体管的第一极；重置模块在第二控制端的控制下在辅助补偿模块输出低电压时使控制极与第二极相连，电压为驱动晶体管的阈值电压；阈值补偿模块在第一控制端的控制下在辅助补偿模块输出高电压时控制极与第一极相连，电压为高电压与阈值电压之和；数据写入模块在扫描端的控制下将数据端的数据信号写入控制极，控制极电压为数据信号、高电压和阈值电压之和；驱动晶体管在控制极的控制下产生驱动电流驱动发光件发光。本发明还提供一种像素驱动电路的驱动方法、显示面板和显示装置，可以减少晶体管的数量。

Description

像素驱动电路及其驱动方法、显示面板及显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体地，涉及一种像素驱动电路及其驱动方法、显示面板及显示装置。

背景技术

有机发光显示器(OLED)是当今显示器领域的热点之一，与液晶显示器相比，OLED具有低能耗、生产成本低、自发光、宽视角及响应速度快等优点，目前，在手机、数码相机等显示领域OLED已经开始取代传统的LCD显示屏。像素驱动电路的设计是OLED显示器核心技术内容，具有重要的研究意义。

传统的OLED面板能够发光是由驱动晶体管在饱和状态时产生的电流所驱动，输入相同的灰阶电压，但不同的临界电压会产生不同的驱动电流，也就造成电流的不一致性。比如，传统的2T1C像素驱动电路的亮度均匀性很差。为此，目前的解决的方法就是在像素驱动电路中内加入补偿单元，通过补偿单元来消除驱动晶体管的阈值电压Vth的影响，但是，通过增加补偿单元即增加薄膜晶体管TFT的数量，不仅会造成开口率及透过率的迅速下降，从而为保证发光亮度的情况下需要增加有机发光层的电流密度，这样会容易导致发光层材料的老化，整个OLED面板的使用寿命下降；而且还造成成本增加。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述技术问题之一，提供一种像素驱动电路及其驱动方法、显示面板及显示装置，不仅可以降低成本，而且还可以提高开口率及透过率，这样在保证发光亮度的情况下发光层材料的电流密度将减小，发光层材料不易老化。

本发明提供一种像素驱动电路，包括：多个发光件、一个辅助补偿模块以及与所述发光件一一对应的数据写入模块、重置模块、阈值补偿模块、驱动晶体管；

所述辅助补偿模块，与高电压端、低电压端、电压控制端、多个所述驱动晶体管的第一极相连，用于在电压控制端的控制下选择性地将高电压端的高电压和低电压端的低电压给第一极；

所述重置模块，与第二控制端以及驱动晶体管的控制极和第二极相连，用于在第二控制端的控制下且在辅助补偿模块输出低电压时，使控制极与第二极相连，控制极的电压为驱动晶体管的阈值电压；

所述阈值补偿模块，与第一控制端以及驱动晶体管的控制极和第一极相连，用于在第一控制端的控制下且在辅助补偿模块输出高电压时，使控制极与第一极相连，控制极的电压为高电压与阈值电压之和；

所述数据写入模块，与扫描端、数据端和控制极相连，用于在扫描端的控制下将数据端的数据信号写入控制极，以使控制极的电压为数据信号、高电压和阈值电压之和；

驱动晶体管的第二极与发光件相连，用于在控制极的控制下产生驱动电流驱动发光件发光。

优选地，所述数据写入模块，包括：第一晶体管和第一电容；

所述第一晶体管的控制极与扫描端相连，第一极与数据端相连，第二极与第一电容的第一端相连；

所述第一电容的第二端与所述驱动晶体管的控制极相连。

优选地，所述阈值补偿模块包括：第二晶体管和第二电容；

所述第二晶体管的控制极与第一控制端相连，第一极与驱动晶体管的第一极相连，第二极与第二电容的第一端相连；

所述第二电容的第二端与驱动晶体管的控制极相连。

优选地，所述重置模块包括：第三晶体管；

所述第三晶体管的控制极与第二控制端相连，第一极与驱动晶体管的控制极相连，第二极与驱动晶体管的第二极相连。

优选地，所述辅助补偿模块包括：第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管和第七晶体管；

所述电压控制端包括第一电压控制端和第二电压控制端；

所述第四晶体管的控制极与第一电压控制端相连，第一极与高电压端相连，第二极作为辅助补偿模块的输出端；

所述第五晶体管的控制极与第二电压控制端相连，第一极与高电压端相连，第二极作为辅助补偿模块的输出端；

所述第六晶体管的控制极与第一电压控制端相连，第一极与第七晶体管的第一极相连，第二极作为辅助补偿模块的输出端；

所述第七晶体管的控制极与第二电压控制端相连，第二极与低电压端相连。

本发明还提供一种显示面板，包括本发明上述提供的像素驱动电路。

优选地，一个发光件和对应的数据写入模块、重置模块、阈值补偿模块、驱动晶体管称为一个子像素单元；多个子像素单元沿所述显示面板的同一行间隔设置。

本发明还提供一种显示装置，包括本发明上述提供的显示面板。

本发明还提供一种像素驱动电路的驱动方法，所述像素驱动电路本发明上述提供的像素驱动电路，所述驱动方法包括以下步骤：

重置阶段，所述辅助补偿模块输出低电压，所述重置模块使得驱动晶体管的控制极与第二极相连，以使控制极的电压为驱动晶体管的阈值电压；

补偿阶段，所述辅助补偿模块输出高电压号，所述阈值补偿模块使得驱动晶体管的控制极与第一极相连，以使控制极的电压上升至高电压与阈值电压之和；

数据写入及发光阶段，所述辅助补偿模块输出高电压，所述重置模块和阈值补偿模块使得驱动晶体管的控制极与第一极和第二极均断连，所述数据写入模块将数据端的数据信号写入驱动晶体管控制极，使驱动晶体管的控制极的电压为数据信号、高电压和阈值电压之和，驱动晶体管产生驱动电流驱动发光件发光。

优选地，所述数据写入模块，包括：第一晶体管和第一电容；所述第一晶体管的控制极与扫描端相连，第一极与数据端相连，第二极与第一电容的第一端相连；所述第一电容的第二端与所述驱动晶体管的控制极相连；

所述阈值补偿模块包括：第二晶体管和第二电容；所述第二晶体管的控制极与第一控制端相连，第一极与驱动晶体管的第一极相连，第二极与第二电容的第一端相连；所述第二电容的第二端与驱动晶体管的控制极相连；

在所述重置阶段中，所述数据写入模块使所述驱动晶体管的控制极与所述数据端相连，所述数据端的数据信号为低电压，以重置所述第一电容的第一端的电压为低电压；所述阈值补偿模块还使得驱动晶体管的控制极与第一极相连，以重置所述第二电容的第一端的电压为低电压。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的像素驱动电路，发光件的导通电流与辅助补偿模块输出的电压以及驱动晶体管的阈值电压无关，从而消除了由于输入到驱动晶体管DTFT的电压信号的衰减以及阈值电压Vth的变化对发光器件的发光亮度产生的影响，并且，多个发光件的驱动电路可以共用一个辅助补偿电路，甚至可以针对一整行的子像素的发光件仅设置一个辅助补偿电路，这样可以减少晶体管的设置数量，从而不仅可以降低成本，而且还可以提高开口率及透过率，这样在保证发光亮度的情况下发光层材料的电流密度将减小，发光层材料不易老化。

附图说明

图1为本发明实施例提供的像素驱动电路的原理框图；

图2为图1所示的像素驱动电路的具体电路图；

图3为图2所示电路图的工作时序图；

图4为本发明实施例提供的像素驱动电路的的驱动方法的流程图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明所提供的像素驱动电路及其驱动方法、显示面板及显示装置作进一步详细描述。

实施例1：

图1为本发明实施例提供的像素驱动电路的原理框图；图2为图1所示的像素驱动电路的具体电路图；请一并参阅图1和图2，本发明实施例提供的像素驱动电路，包括：多个发光件OLED、一个辅助补偿模块201以及与发光件OLED一一对应的数据写入模块301、重置模块101、阈值补偿模块401、驱动晶体管DTFT。

辅助补偿模块201，与高电压端VDD、低电压端VEE、电压控制端(Pn、Qn)、驱动晶体管DTFT的第一极相连，用于在电压控制端(Pn、Qn)的信号的控制下选择性地将高电压端VDD的高电压VDD和低电压端VEE的低电压(一般接地)给第一极，该第一极用Vn表示；其中，n表示显示面板的第n行。

重置模块101，与第二控制端Em以及驱动晶体管DTFT的控制极和第二极相连，用于在第二控制端Em的控制下且在辅助补偿模块201输出低电压时，使控制极与第二极相连，以使控制极的电压为驱动晶体管DTFT的阈值电压Vth。其中，m表示显示面板的第m列。

阈值补偿模块401，与第一控制端Sm和驱动晶体管DTFT的控制极和第一极相连，用于在第一控制端Sm的控制下且在辅助补偿模块201输出高电压VDD)时，使控制极和第一极相连，以使控制极的电压为高电压VDD与阈值电压Vth之和(此时，节点U1的电压U1＝VDD+Vth)。

数据写入模块301，与扫描端Gn、数据端Dm和驱动晶体管的DTFT控制极相连，用于在扫描端Gn的控制下将数据端Dm的数据信号VDATA写入控制极，以使控制极的电压为数据信号、高电压和阈值电压之和(此时，节点U1的电压U1＝VDATA+VDD+Vth)。

驱动晶体管DTFT的第二极与对应的发光件OLED相连，用于在控制极的控制下产生驱动电流驱动发光件OLED发光。

在本实施例中，具体地，数据写入模块301包括：第一晶体管T1和第一电容C1；第一晶体管T1的控制极与扫描端Gn相连，第一极与数据端Dm相连，第二极与第一电容C1的第一端相连；第一电容C1的第二端与驱动晶体管DTFT的控制极相连。

阈值补偿模块401包括：第二晶体管T2和第二电容C2；第二晶体管T2的控制极与第一控制端Sm相连，第一极与驱动晶体管DTFT的第一极相连，第二极与第二电容C2的第一端相连；第二电容C2的第二端与驱动晶体管DTFT的控制极相连。

重置模块101包括：第三晶体管T3，第三晶体管T3的控制极与第二控制端Em相连，第一极与驱动晶体管DTFT的控制极相连，第二极与驱动晶体管DTFT的第二极相连。

辅助补偿模块201包括：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；电压控制端包括第一电压控制端Pn和第二电压控制端Qn；第四晶体管T4的控制极与第一电压控制端Pn相连，第一极与高电压端VDD相连，第二极作为辅助补偿模块201的输出端；第五晶体管T5的控制极与第二电压控制端Qn相连，第一极与高电压端VDD相连，第二极作为辅助补偿模块201的输出端；第六晶体管T6的控制极与第一电压控制端Pn相连，第一极与第七晶体管T7的第一极相连，第二极作为辅助补偿模块201的输出端；第七晶体管T7的控制极与第二电压控制端Qn相连，第二极与低电压端VSS相连。

下面结合图3详细描述本发明实施例提供的像素电路的工作过程。为便于描述，下面仅用符号表示各个器件，并且，T1～T3、T6、T7为N型晶体管、T4和T5为P型晶体管。

t0阶段，为上一帧画面扫描周期的数据写入及发光阶段，具体参见下文中的t3阶段。

t1阶段(重置阶段)，Gn、Sm、Em、Pn和Qn为高电平，Dm为低电平，此时，T1、T2、T3、T6、T7打开，T4、T5关闭，Vn输出低电平，驱动晶体管DTFT的控制极和漏极(第二极)导通，此时，C1的第一端与C2的第一端的电压重置为低电平(零)，U2电位在t0阶段为上次发光阶段的电压，在该t1阶段，U1与U2相连，U1＝U2，此时，TFT的源漏极(即第一极和第二极)之间等效为二极管，U2电位会放电至二极管截止，此时U1＝U2＝Vth。

t2阶段(补偿阶段)，Gn、Pn、Em和Qn为低电平，Sm、Dm为高电平，此时，T2、T4、T7打开，T1、T3、T6、T5关闭，Vn输出高电平，通过T2将给驱动晶体管DTFT的控制极充电，U1通过C2的电势将为VDD+Vth，充电结束。

t3阶段(数据写入及发光阶段)，Sm、Em、Pn为低电平，Qn、Dm、Gn为高电平，此时，T1、T4、T7打开，T2、T3、T6、T5关闭，Vn输出高电平，VDATA通过C1写入U1节点，此时U1点电势为VDATA+VDD+Vth，驱动晶体管DTFT导通，发光件OLED发光。

在t3阶段，驱动晶体管DTFT的控制极的电压为VDATA+VDD+Vth，源极(第一极)的电压为VDD，驱动发光件OLED发光的驱动电流I按照如下公式计算：

I＝K(Vgs-Vth)²＝K(VDATA+VDD+Vth-VDD-Vth)2，因此，I＝KVDATA²，其中，K是与驱动晶体管DTFT的工艺参数和几何尺寸有关的常数，Vgs为驱动晶体管DTFT的控制极和源极之间的电压差。

由上述分析可知，发光件OLED的导通电流与辅助补偿模块输出的电压和驱动晶体管DTFT的阈值电压Vth无关，从而消除了由于输入到驱动晶体管DTFT的电压信号的衰减以及阈值电压Vth的变化对发光器件的发光亮度产生的影响。

并且，在本发明提供的像素驱动电路，多个发光件的驱动电路可以共用一个辅助补偿电路，甚至可以针对一整行的子像素的发光件仅设置一个辅助补偿电路，这样可以减少晶体管的设置数量，从而不仅可以降低成本，而且还可以提高开口率及透过率，这样在保证发光亮度的情况下发光层材料的电流密度将减小，发光层材料不易老化。

实施例2

本发明实施例提供一种显示面板，包括上述实施例1提供的像素驱动电路。

优选地，像素驱动电路中的一个发光件和对应的数据写入模块、重置及阈值补偿模块、驱动晶体管称为一个子像素单元；多个子像素单元沿显示面板的同一行间隔设置。

本发明实施例提供的显示面板，由于采用上述实施例1提供的像素驱动电路，因此，可以提高使用寿命和显示效果，而且还可以降低成本。

实施例3

本发明实施例提供一种显示装置，包括上述实施例2提供的显示面板。

本发明实施例提供的显示装置，由于采用上述实施例1提供的显示面板，因此，可以提高使用寿命和显示效果，而且还可以降低成本。

实施例4

图4为本发明实施例提供的像素驱动电路的的驱动方法的流程图，请结合图4和图3，本发明实施例提供上述实施例1提供的像素驱动电路的驱动方法，包括以下步骤：

重置阶段t1，辅助补偿模块输出低电压，重置模块使得驱动晶体管的控制极与第二极相连，以使控制极放电至驱动晶体管的阈值电压。

补偿阶段t2，辅助补偿模块输出高电压，阈值补偿模块使得驱动晶体管的控制极与第一极相连，以使控制极的电压为高电压与阈值电压之和。

数据写入及发光阶段t3，辅助补偿模块输出高电压，重置模块和阈值补偿模块使得驱动晶体管的控制极与第一极和第二极均断连，数据写入模块将数据端的数据信号写入控制极，使驱动晶体管的控制极电压为数据信号、高电压和阈值电压之和，使得驱动晶体管产生驱动电流驱动发光件发光。

在本实施例中，请参阅图2，数据写入模块301包括：第一晶体管T1和第一电容C2；第一晶体管T1的控制极与扫描端Gn相连，第一极与数据端Dm相连，第二极与第一电容C1的第一端相连；所述第一电容C1的第二端与所述驱动晶体管DTFT的控制极相连。

这样，在重置阶段中，数据写入模块301使驱动晶体管DTFT的控制极与数据端相连，数据端的数据信号为低电压，以重置所述第一电容的第一端的电压为低电压，阈值补偿模块401还使得驱动晶体管的控制极与第一极相连，以重置所述第二电容C2的第一端的电压为低电压。

还具体地，请参阅图2，重置模块101包括：第三晶体管T3；第三晶体管T3的控制极与第二控制端相连，第一极与驱动晶体管的控制极相连，第二极与驱动晶体管的第二极相连；辅助补偿模块包括：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；电压控制端包括第一电压控制端Pn和第二电压控制端Qn；第四晶体管T4的控制极与第一电压控制端Pn相连，第一极与高电压端相连，第二极作为辅助补偿模块的输出端；第五晶体管T5的控制极与第二电压控制端Qn相连，第一极与高电压端相连，第二极作为辅助补偿模块的输出端；第六晶体管T6的控制极与第一电压控制端Pn相连，第一极与第七晶体管的第一极相连，第二极作为辅助补偿模块的输出端；第七晶体管的控制极与第二电压控制端Qn相连，第二极与低电压端相连。

这样，在重置阶段t1，第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3、第六晶体管T6、第七晶体管T7打开；第四晶体管T4和第五晶体管T5关闭，使得驱动晶体管关闭。

在补偿阶段t2，第一晶体管T1、第三晶体管T3、第六晶体管T6、第七晶体管T7关闭，第二晶体管T2、第四晶体管T4和第五晶体管T5打开，使得驱动晶体管关闭。

在数据写入及发光阶段t3，第一晶体管T1、第四晶体管T4和第七晶体管T7打开，第二晶体管T2、第三晶体管T3、第五晶体管T5和第六晶体管T6关闭，使得驱动晶体管DTFT打开产生驱动电流驱动发光件OLED发光。

具体的驱动过程还可参见本发明的上述实施例1，在此不再赘述。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种像素驱动电路，其特征在于，包括：多个发光件、一个辅助补偿模块以及与所述发光件一一对应的数据写入模块、重置模块、阈值补偿模块、驱动晶体管；

所述辅助补偿模块，与高电压端、低电压端、电压控制端、多个所述驱动晶体管的第一极相连，用于在电压控制端的控制下选择性地将高电压端的高电压和低电压端的低电压给第一极；

所述重置模块，与第二控制端以及驱动晶体管的控制极和第二极相连，用于在第二控制端的控制下且在辅助补偿模块输出低电压时，使控制极与第二极相连，控制极的电压为驱动晶体管的阈值电压；

所述阈值补偿模块，与第一控制端以及驱动晶体管的控制极和第一极相连，用于在第一控制端的控制下且在辅助补偿模块输出高电压时，使控制极与第一极相连，控制极的电压为高电压与阈值电压之和；所述阈值补偿模块包括：第二晶体管和第二电容；所述第二晶体管的控制极与第一控制端相连，第一极与驱动晶体管的第一极相连，第二极与第二电容的第一端相连；所述第二电容的第二端与驱动晶体管的控制极相连；

所述数据写入模块，与扫描端、数据端和控制极相连，用于在扫描端的控制下将数据端的数据信号写入控制极，以使控制极的电压为数据信号、高电压和阈值电压之和；

驱动晶体管的第二极与发光件相连，用于在控制极的控制下产生驱动电流驱动发光件发光。

2.根据权利要求1所述的像素驱动电路，其特征在于，

所述数据写入模块，包括：第一晶体管和第一电容；

所述第一晶体管的控制极与扫描端相连，第一极与数据端相连，第二极与第一电容的第一端相连；

所述第一电容的第二端与所述驱动晶体管的控制极相连。

3.根据权利要求1所述的像素驱动电路，其特征在于，所述重置模块包括：第三晶体管；

所述第三晶体管的控制极与第二控制端相连，第一极与驱动晶体管的控制极相连，第二极与驱动晶体管的第二极相连。

4.根据权利要求1所述的像素驱动电路，其特征在于，所述辅助补偿模块包括：第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管和第七晶体管；

所述电压控制端包括第一电压控制端和第二电压控制端；

所述第四晶体管的控制极与第一电压控制端相连，第一极与高电压端相连，第二极作为辅助补偿模块的输出端；

所述第五晶体管的控制极与第二电压控制端相连，第一极与高电压端相连，第二极作为辅助补偿模块的输出端；

所述第六晶体管的控制极与第一电压控制端相连，第一极与第七晶体管的第一极相连，第二极作为辅助补偿模块的输出端；

所述第七晶体管的控制极与第二电压控制端相连，第二极与低电压端相连。

5.一种显示面板，其特征在于，包括权利要求1-4任意一项所述的像素驱动电路。

6.根据权利要求5所述的显示面板，其特征在于，一个发光件和对应的数据写入模块、重置模块、阈值补偿模块、驱动晶体管称为一个子像素单元；

多个子像素单元沿所述显示面板的同一行间隔设置。

7.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求5-6任意一项所述的显示面板。

8.一种像素驱动电路的驱动方法，其特征在于，所述像素驱动电路为权利要求1-4任意一项所述的像素驱动电路，所述驱动方法包括以下步骤：

重置阶段，所述辅助补偿模块输出低电压，所述重置模块使得驱动晶体管的控制极与第二极相连，以使控制极的电压为驱动晶体管的阈值电压；

补偿阶段，所述辅助补偿模块输出高电压号，所述阈值补偿模块使得驱动晶体管的控制极与第一极相连，以使控制极的电压上升至高电压与阈值电压之和；

数据写入及发光阶段，所述辅助补偿模块输出高电压，所述重置模块和阈值补偿模块使得驱动晶体管的控制极与第一极和第二极均断连，所述数据写入模块将数据端的数据信号写入驱动晶体管的控制极，使驱动晶体管的控制极的电压为数据信号、高电压和阈值电压之和，驱动晶体管产生驱动电流驱动发光件发光。

9.根据权利要求8所述的像素驱动电路的驱动方法，其特征在于，所述数据写入模块，包括：第一晶体管和第一电容；所述第一晶体管的控制极与扫描端相连，第一极与数据端相连，第二极与第一电容的第一端相连；所述第一电容的第二端与所述驱动晶体管的控制极相连；

所述阈值补偿模块包括：第二晶体管和第二电容；所述第二晶体管的控制极与第一控制端相连，第一极与驱动晶体管的第一极相连，第二极与第二电容的第一端相连；所述第二电容的第二端与驱动晶体管的控制极相连；

在所述重置阶段中，所述数据写入模块使所述驱动晶体管的控制极与所述数据端相连，所述数据端的数据信号为低电压，以重置所述第一电容的第一端的电压为低电压；所述阈值补偿模块还使得驱动晶体管的控制极与第一极相连，以重置所述第二电容的第一端的电压为低电压。