CN111583870A - 像素驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种像素驱动电路。所述像素驱动电路包括有七个开关、二个存储电容、一有机发光二极管以及多个信号源。所述多个信号源的时序依次可以分为复位阶段、补偿阶段、写入阶段、以及发光阶段，通过将对阈值电压的补偿阶段与写入阶段分开，使得补偿阶段不受因高频驱动显示而压缩补偿时间的影响，进而保持补偿的效果。

Description

像素驱动电路
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。
背景技术
随着显示面板的发展，具有高频驱动显示的显示面板由于可以带来更流畅的使用体验，其已渐渐成为显示面板的发展趋势。但是对于当前主流的液晶显示面板以及有机发光二极管显示面板，高频驱动显示的难点各不相同，其中又以有机发光二极管显示面板的高频驱动显示具有更高的难度，并且目前的有机发光二极管显示面板为了保证其显示品质，通常会采用补偿电路来解决像素间因为阈值电压而造成的电流不稳定的问题。
参照图1与图2，其分别为现有技术中的像素驱动电路的示意图与时序图。所述像素驱动电路的结构为由七个开关及一个存储电容(7T1C)组成，当扫描信号Scan(n)为低电平时，具有数据信号DATA的数据电压Vdata会通过为开启状态的第一开关T1至第三开关T3写入至节点S，使得所述节点S的电压为与阈值电压相关的关系式，即在现有技术中对阈值电压的补偿阶段与数据信号DATA的写入是同时进行的。当有机发光二极管显示面板进行发光显示时，有机发光二极管电流为与阈值电压无关的关系式，解决了因为阈值电压而造成的电流不稳定的问题，但是高频驱动显示会压缩到每行扫描线在执行扫描的时间，同时执行补偿的时间也会被压缩，引起补偿效果不佳的问题。
因此，有必要提供一种像素驱动电路，以解决现有技术存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种像素驱动电路，以解决上述现有技术的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种像素驱动电路，包括:
一第一开关；
一第二开关，其第一端电连接至第一输入电压，第二端受第一使能信号控制，第三端通过第一节点电连接至所述第一开关的第一端；
一第三开关，其第一端电连接至具有数据信号的数据电压，第二端受扫描信号控制，第三端通过第二节点电连接至所述第一开关的第二端；
一第四开关，其第一端电连接至参考电压，第二端受补偿信号控制，第三端通过所述第二节点电连接至所述第一开关的第二端与所述第三开关的第三端；
一第五开关，其第一端电连接至初始电压，第二端受所述补偿电压控制；
一第六开关，其第一端电连接至所述第一开关的第三端，第二端受第二使能信号控制，第三端电连接至所述第五开关的第三端；
一第七开关，其第一端电连接至第二输入电压，第二端受复位信号控制，第三端通过所述第一节点与所述第一开关的第一端以及所述第二开关的第三端连接；
有机发光二极管，其阳极端电连接至所述第五开关的第三端以及所述第六开关的第三端，阴极端电连接至公共电压；
一第一存储电容，其第一端通过所述第二节点与所述第一开关的第二端、所述第三开关的第三端、以及所述第四开关的第三端电连接，第二端通过所述第一节点与所述第一开关的第一端、所述第二开关的第三端、以及所述第七开关的第三端电连接；以及
一第二存储电容，其第一端电连接至所述第一输入电压，第二端电连接至所述第七开关的第三端，并且通过所述第一节点电连接至所述第一开关的第一端、所述第二开关的第三端、以及所述第一存储电容的第二端。
进一步地，所述第一使能信号、所述第二使能信号、所述补偿信号、所述复位信号、以及所述扫描信号的时序依次可以分为复位阶段、补偿阶段、写入阶段、以及发光阶段。
进一步地，于所述复位阶段中，所述补偿信号以及所述复位信号为第一电平，所述第一使能信号、所述第二使能信号、以及所述扫描信号为第二电平。
进一步地，于所述补偿阶段，所述第二使能信号以及所述补偿信号为第一电平，所述第一使能信号、所述复位信号、以及所述扫描信号源为第二电平。
进一步地，于所述写入阶段，所述扫描信号为第一电平，所述第一使能信号、所述第二使能信号、所述补偿信号、以及所述复位信号为第二电平。
进一步地，于所述发光阶段，所述第一使能信号以及所述第二使能信号为第一电平，所述补偿信号、所述复位信号、以及所述扫描信号为第二电平。
进一步地，于所述复位阶段中，所述第一节点的电压VA满足关系式：VA＝VDD2，所述第二节点的电压VQ满足关系式：VQ＝Vref，其中VDD2为所述第二输入电压，Vref为所述参考电压。
进一步地，于所述补偿阶段，所述第一节点的电压VA满足关系式：VA＝Vref+|Vth|，所述第二节点的电压VQ满足关系式：VQ＝Vref，其中Vth为阈值电压。
进一步地，于所述写入阶段，所述第一节点的电压VA满足关系式：
Figure BDA0002494267390000041
所述第二节点的电压VQ满足关系式：VQ＝Vdata，其中Vdata为所述数据电压，C1为所述第一存储电容的电容值，C2为所述第二存储电容的电容值。
进一步地，流经所述有机发光二极管的电流IOLED满足关系式：
Figure BDA0002494267390000042
其中μ为载子迁移率，Cox为栅极氧化层的单位电容大小，W是薄膜晶体管的栅极宽度，L是薄膜晶体管的栅极长度。
本发明除了可以解决因为阈值电压而造成的电流不稳定的问题，进一步地通过将对阈值电压的补偿阶段与写入阶段分开，使得补偿阶段可以不受因高频驱动显示而压缩补偿时间的影响，进而保持补偿的效果。可见，本发明具有前瞻性，相较于现有技术，其优势十分明显。
附图说明
图1为现有技术中的像素驱动电路示意图。
图2为现有技术中的像素驱动电路时序图。
图3为本发明实施例的像素驱动电路示意图。
图4为本发明实施例的像素驱动电路时序图。
图5为本发明实施例的多行扫描线在执行扫描时的像素驱动电路时序图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并对本发明作进一步地详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，本发明说明书所使用的词语“实施例”意指用作实例、示例或例证，并不用于限定本发明。
请参照图3，图3为本发明实施例的像素驱动电路示意图。本发明的像素驱动电路包括有七个开关(即T1至T7)以及二个存储电容(即C1与C2)，其中每个开关都包括有一第一端、一第二端、以及一第三端。在本实施例中，所述七个开关示例性地为P型薄膜晶体管，因此每个开关各别具有源极端、栅极端以及漏极端，其分别对应到第一端、第二端以及第三端，并且当一P型薄膜晶体管的栅极端受到低电平信号的控制时，所述P型薄膜晶体管为开启状态，反之受到高电平信号的控制时则为断开状态。于一实施例中，所述七个开关也可以为N型薄膜晶体管，其操作方式与P型薄膜晶体管相似但极性相反，在此不加以赘述。
在本实施例中，第一开关T1的第一端通过第一节点电A电连接至第二开关T2的第三端、第七开关T7的第三端、第一存储电容C1的第二端、以及第二存储电容C2的第二端，第二端通过第二节点Q电连接至第三开关T3的第三端、第四开关T4的第三端、以及所述第一存储电容C1的第一端，第三端电性连接至第六开关T6的第三端。
在本实施例中，所述第二开关T2的第一端电连接至第一输入电压VDD，第二端受到第一使能信号EM1的控制，第三端通过所述第一节点A电连接至所述第一开关T1的第一端、所述第七开关T7的第三端、所述第一存储电容C1的第二端、以及所述第二存储电容C2的第二端，其中所述第一使能信号EM1用以控制所述第二开关T2的开与关。
在本实施例中，所述第三开关T3的第一端电连接至具有数据信号DATA的数据电压Vdata，第二端受扫描信号SCAN控制，第三端通过所述第二节点Q电连接至所述第一开关T1的第二端、所述第四开关T4的第三端、以及所述第一存储电容C1的第一端，其中所述扫描信号SCAN为来自扫描线(未图式)的电平信号，用以控制所述第三开关T3的开与关。
在本实施例中，所述第四开关T4的第一端电连接至参考电压Vref，第二端受补偿信号Comp控制，第三端通过所述第二节点Q电连接至所述第一开关T1的第二端、所述第三开关T3的第三端、以及所述第一存储电容C1的第一端，其中所述补偿信号Comp用以控制所述第四开关T4的开与关。
在本实施例中，第五开关T5的第一端电连接至初始电压Vinit，第二端受所述补偿信号Comp控制，第三端电连接至第六开关T6的第三端以及有机发光二极管OLED的阳极端，其中所述补偿信号Comp亦用以控制所述第五开关T5的开与关。
在本实施例中，所述第六开关T6的第一端电连接至所述第一开关T1的第三端，第二端受第二使能信号EM2控制，第三端电连接至所述第五开关T5的第三端以及所述有机发光二极管OLED的阳极端，其中所述第二使能信号EM2用以控制所述第六开关T6的开与关。
在本实施例中，所述第七开关T7的第一端电连接至第二输入电压VDD2，第二端受复位信号Rst控制，第三端电连接至所述第二存储电容C2的第二端，并且通过所述第一节点A电连接至所述第一开关T1的第一端、所述第二开关T2的第三端、以及所述第一存储电容C1的第二端，其中所述复位信号Rst用以控制所述第七开关T7的开与关。
在本实施例中，所述第一存储电容C1的第一端通过所述第二节点Q电连接至所述第一开关T1的第二端、所述第三开关T3的第三端、以及所述第四开关T4的第三端，第二端通过所述第一节点A电连接至所述第一开关T1的第一端、所述第二开关T2的第三端、所述第七开关T7的第三端、以及所述第二存储电容C2的第二端。
在本实施例中，所述第二存储电容C2的第一端电连接至所述第一输入电压VDD，第二端电连接至所述第七开关T7的第三端，并且通过所述第一节点A电连接至所述第一开关T1的第一端、所述第二开关T2的第三端、以及所述第一存储电容C1的第二端。
在本实施例中，所述有机发光二极管OLED具有阳极端以及阴极端，其阳即端电连接至所述第五开关T5的第三端以及所述第六开关T6的第三端，阴极端电连接至公共电压VSS。
结合图4所示，图4为本发明实施例的像素驱动电路时序图。本发明藉由上述的7T2C(即七个开关以及二个存储电容)的结构，将对阈值电压Vth的补偿阶段与写入阶段分开，使得补偿阶段可以不受因高频驱动显示而压缩补偿时间的影响，进而保持补偿的效果。
在本实施例中，每个信号源的电平信号都会经历四个阶段，依序分别是复位阶段、补偿阶段、写入阶段、以及发光阶段。可以理解的是，本发明的像素驱动电路的运作可以进行若干个循环周期，并且每一循环周期会依序执行复位阶段、补偿阶段、写入阶段、以及发光阶段，在此以一个循环周期来作说明。
在复位阶段中，补偿信号Comp以及复位信号Rst为低电平(第一电平)，第一使能信号EM1、第二使能信号EM2、以及扫描信号SCAN为高电平(第二电平)，表示与补偿信号Comp连接的第四开关T4与第五开关T5以及与复位信号Rst连接的第七开关T7为开启状态，而第一开关T1至第三开关T3以及第六开关T6为断开状态。此时，第二输入电压VDD2会通过第七开关T7向第一节点A初始化一个电压值，参考电压Vref会通过第四开关T4向第二节点Q初始化一个电压值，初始电压Vinit会通过第五开关T5向有机发光二极管的阳极端初始化一个电压值，也就是说在复位阶段中，第一节点A的电压VA＝VDD2，第二节点Q的电压VQ＝Vref，有机发光二极管OLED的阳极端的电压为Vinit。可以理解的是，由于第一开关T1为断开状态，代表第一开关T1的阈值电压|Vth|>|Vref-VDD2|。
在补偿阶段中，第二使能信号EM2以及补偿信号Comp为低电平，第一使能信号EM1、复位信号Rst、以及扫描信号SCAN为高电平，表示与第二使能信号EM2连接的第六开关T6以及与补偿信号Comp连接的第四开关T4和第五开关T5为开启状态，而第二开关T2、第三开关T3、以及第七开关T7为断开状态。基于第四开关T4为开启状态，第二节点Q得以通过第四开关T4被初始化参考电压Vref(即VQ＝Vref)。由于第七开关T7为断开状态(第二输入电压VDD2无法写入至第一节点A)，使得第一开关T1满足|Vref-VA|≥|Vth|(即第一开关T1为开启状态)，并且由于第一存储电容C1的自举，第一节点A会持续放电直到与第二节点Q的电压差为阈值电压Vth，此时第一节点A的电压VA＝Vref+|Vth|。可以理解的是，由于本实施例是以P型薄膜晶体管来作说明，阈值电压Vth为负数值，因此|Vth|＝-Vth，即第一节点A的电压VA压也可以表示为VA＝Vref-Vth。另外，还可以藉由改变第二输入电压VDD2来调整在补偿阶段中的第一节点A的电压VA的变化范围。
在写入阶段中，扫描信号SCAN为低电平，而第一使能信号EM1、第二使能信号EM2、补偿信号Comp、以及复位信号Rst为高电平，表示与扫描信号SCAN连接的第三开关T3为开启状态，而第二开关T2以及第四开关T4至第七开关T7为断开状态。基于第三开关T3为开启状态，第二节点Q得以通过第三开关T3被初始化数据电压Vdata(即VQ＝Vdata)。由于第一存储电容C1对第一开关T1充电，因此第一开关T1也为开启状态。此时，第一节点A的电压为原本的电压值(即在补偿阶段中的第一节点A的电压)与第一节点A的电压变化值的和，即第一节点A的电压VA＝Vref+|Vth|+△VA，其中第一节点A的电压变化值△VA可以根据“每个存储电容所带的电量相等，并等于串联后的等效电容上的电量，总电压等于横跨每个存储电容两端的电压之和”的原理计算出
Figure BDA0002494267390000101
也就是说在写入阶段中，第一节点A的电压
Figure BDA0002494267390000102
由于参考电压Vref大于数据电压Vdata，因此在此阶段的第一节点A的电压VA小于其在补偿阶段的电压值(即小于Vref+|Vth|)。
在发光阶段中，由于由第一输入电压VDD所输入的电流必须经过第一开关T1、第二开关T2、以及第六开关T6方可使有机发光二极管OLED发光，因此在此阶段中，第一使能信号EM1以及第二使能信号EM2被设定为低电平，补偿信号Comp、复位信号Rst、以及扫描信号SCAN为高电平，表示与第一使能信号EM1连接的第二开关T2以及与第二使能信号EM2连接的第六开关T6为开启状态，而第三开关T3至第五开关T5以及第七开关T7为断开状态。基于第一存储电容C1持续对第一开关T1充电，因此第一开关T1也为开启状态。
综合上述，当第一输入电压VDD输入一启始电压与一启使电流后，本发明实施例中的像素驱动电路会根据7T2C的结构以及搭配信号源的高低电平，使得在发光阶段流经有机发光二极管OLED的电流的数学关系式为：
Figure BDA0002494267390000103
Figure BDA0002494267390000104
Figure BDA0002494267390000105
其中μ为载子迁移率，Cox为栅极氧化层的单位电容大小，W是薄膜晶体管的栅极宽度，L是薄膜晶体管的栅极长度。由此可知本发明提供的像素驱动电路的发光电流与阈值电压Vth无关，因此得以解决像素间电流不稳定的问题。
进一步地，结合图5所示，图5为本发明实施例的多行扫描线在执行扫描时的像素驱动电路时序图。由于补偿阶段与写入阶段为相互独立的过程，因此不同行扫描线之间可以各别同步进行补偿阶段与写入阶段(如图5虚线)，并且完整地对阈值电压Vth进行补偿，而不会因为执行高频驱动显示而压缩的扫描时间，造成补偿效果不佳的问题。另外，由于写入阶段仅对第一存储电容进行充电，其充电时间较短，可见本发明可以适用于高频驱动显示的显示面板。
本发明除了可以解决因为阈值电压而造成的电流不稳定的问题，进一步地通过将对阈值电压的补偿阶段与写入阶段分开，使得补偿阶段可以不受因高频驱动显示而压缩补偿时间的影响，进而保持补偿的效果。
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：
一第一开关；
一第二开关，其第一端电连接至第一输入电压，第二端受第一使能信号控制，第三端通过第一节点电连接至所述第一开关的第一端；
一第三开关，其第一端电连接至具有数据信号的数据电压，第二端受扫描信号控制，第三端通过第二节点电连接至所述第一开关的第二端；
一第四开关，其第一端电连接至参考电压，第二端受补偿信号控制，第三端通过所述第二节点电连接至所述第一开关的第二端与所述第三开关的第三端；
一第五开关，其第一端电连接至初始电压，第二端受所述补偿电压控制；
一第六开关，其第一端电连接至所述第一开关的第三端，第二端受第二使能信号控制，第三端电连接至所述第五开关的第三端；
一第七开关，其第一端电连接至第二输入电压，第二端受复位信号控制，第三端通过所述第一节点与所述第一开关的第一端以及所述第二开关的第三端连接；
有机发光二极管，其阳极端电连接至所述第五开关的第三端以及所述第六开关的第三端，阴极端电连接至公共电压；
一第一存储电容，其第一端通过所述第二节点与所述第一开关的第二端、所述第三开关的第三端、以及所述第四开关的第三端电连接，第二端通过所述第一节点与所述第一开关的第一端、所述第二开关的第三端、以及所述第七开关的第三端电连接；以及
一第二存储电容，其第一端电连接至所述第一输入电压，第二端电连接至所述第七开关的第三端，并且通过所述第一节点电连接至所述第一开关的第一端、所述第二开关的第三端、以及所述第一存储电容的第二端。
2.根据权利要求1所述的像素驱动电路，其特征在于，所述第一使能信号、所述第二使能信号、所述补偿信号、所述复位信号、以及所述扫描信号的时序依次可以分为复位阶段、补偿阶段、写入阶段、以及发光阶段。
3.根据权利要求2所述的像素驱动电路，其特征在于，于所述复位阶段中，所述补偿信号以及所述复位信号为第一电平，所述第一使能信号、所述第二使能信号、以及所述扫描信号为第二电平。
4.根据权利要求3所述的像素驱动电路，其特征在于，于所述补偿阶段，所述第二使能信号以及所述补偿信号为第一电平，所述第一使能信号、所述复位信号、以及所述扫描信号源为第二电平。
5.根据权利要求4所述的像素驱动电路，其特征在于，于所述写入阶段，所述扫描信号为第一电平，所述第一使能信号、所述第二使能信号、所述补偿信号、以及所述复位信号为第二电平。
6.根据权利要求5所述的像素驱动电路，其特征在于，于所述发光阶段，所述第一使能信号以及所述第二使能信号为第一电平，所述补偿信号、所述复位信号、以及所述扫描信号为第二电平。
7.根据权利要求3所述的像素驱动电路，其特征在于，于所述复位阶段中，所述第一节点的电压VA满足关系式：VA＝VDD2，所述第二节点的电压VQ满足关系式：VQ＝Vref，其中VDD2为所述第二输入电压，Vref为所述参考电压。
8.根据权利要求7所述的像素驱动电路，其特征在于，于所述补偿阶段，所述第一节点的电压VA满足关系式：VA＝Vref+|Vth|，所述第二节点的电压VQ满足关系式：VQ＝Vref，其中Vth为阈值电压。
9.根据权利要求8所述的像素驱动电路，其特征在于，于所述写入阶段，所述第一节点的电压VA满足关系式：
Figure FDA0002494267380000031
Figure FDA0002494267380000032
所述第二节点的电压VQ满足关系式：VQ＝Vdata，其中Vdata为所述数据电压，C1为所述第一存储电容的电容值，C2为所述第二存储电容的电容值。
10.根据权利要求9所述的像素驱动电路，其特征在于，流经所述有机发光二极管的电流IOLED满足关系式：
Figure FDA0002494267380000041
其中μ为载子迁移率，Cox为栅极氧化层的单位电容大小，W是薄膜晶体管的栅极宽度，L是薄膜晶体管的栅极长度。
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