像素电路及其驱动方法、阵列基板以及显示装置与流程

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种像素电路及其驱动方法、阵列基板以及显示装置。

背景技术：

目前，显示器主要包括薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，TFT-LCD)和有机发光二极管(Organic Light-emitting Diode，简称OLED)显示器两大类。

与TFT-LCD利用电压来控制显示的亮度不同，OLED显示器属于电流驱动，需要稳定的电流来控制OLED的亮度。实现时，OLED显示器通过像素电路来进行OLED的亮度控制。

例如，一种已知的2T1C(2个晶体管和1个电容)像素电路包括开关晶体管T1、驱动晶体管T2、和存储电容Cs，其中，T1的控制极连接栅线，其第一极连接数据线，其第二极连接T2的控制极；T2的第一极连接电源电压Vdd，第二极连接OLED的阳极；OLED的阴极接地；存储电容Cs并联在T2的栅源之间。当开始本像素的扫描时，栅线提供的电压Vgate为低电平时，T1开启，将数据线上提供的数据电压Vdata写入存储电容Cs，当该扫描结束后，Vgate变高，T1关断。通过存储在Cs上的数据电压开启T2，从而驱动OLED发光。其中，T2的驱动电流，即OLED的工作电流可以表示为I_OLED＝K(Vgs-Vth)²，其中Vgs为T2的栅源电压，Vth为T2的阈值电压，K为系数，具体K＝μCoxW/(2L)，μ为载流子迁移率，Cox为栅电位面积电容，W、L分别为T2的沟道宽度和长度。

由于工艺制程和器件老化等原因，各像素点的驱动TFT的阈值电压Vth会存在差异，并且随着使用会产生漂移，这样就导致了即便相同的栅源电压Vgs施加在驱动晶体管上，产生的电流I_OLED也会因Vth的变化而变化，从而影响显示的均匀性。

技术实现要素：

为了消除Vth对OLED显示的影响，本发明实施例提供了一种像素电路及其驱动方法、阵列基板以及显示装置。所述技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种像素电路，所述像素电路包括：

驱动晶体管；

预充电模块，用于在预充电阶段，在扫描信号和发光控制信号的控制下，将电源电压写入第一节点，所述第一节点与所述驱动晶体管的控制极连接；

复位模块，用于在复位阶段，在参考信号的控制下降低所述第一节点的电位；

数据写入模块，用于在数据写入阶段，在扫描信号的控制下将数据电压写入所述第一节点，使所述第一节点的电位等于所述数据电压与所述驱动晶体管的阈值电压之和；

发光控制模块，用于在发光阶段，在发光控制信号的控制下，将电源与发光单元通过所述驱动晶体管导通。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述预充电模块包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管的控制极与发光控制线连接，所述第一晶体管的第一极与电源线连接，所述第一晶体管的第二极与所述驱动晶体管的第一极连接，所述第二晶体管的控制极与栅线连接，所述第二晶体管的第一极与所述驱动晶体管的第一极连接，所述第二晶体管的第二极与所述驱动晶体管的控制极连接，所述发光控制线用于输出所述发光控制信号，所述电源线用于输出所述电源的电源电压，所述栅线用于输出所述扫描信号。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述复位模块包括电容，所述电容的一端与所述驱动晶体管的控制极连接，所述电容的另一端与参考信号线连接，所述参考信号线用于输出所述参考信号。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述数据写入模块包括第三晶体管和第四晶体管，所述第三晶体管的控制极与所述栅线连接，所述第三晶体管的第一极与数据线连接，所述第三晶体管的第二极与所述驱动晶体管的第二极连接，所述第四晶体管的控制极与所述参考信号线连接，所述第四晶体管的第一极与所述驱动晶体管的第二极连接，所述第四晶体管的第二极与所述发光单元连接，所述数据线用于输出所述数据电压。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述发光控制模块包括第五晶体管，所述第五晶体管的控制极与所述发光控制线连接，所述第五晶体管的第一极与所述第四晶体管的第二极连接，所述第五晶体管的第二极与所述发光单元连接。

在本发明实施例的一种实现方式中，第N行像素电路的发光控制线与第N+1行像素电路的参考信号线相连，N为正整数。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管、所述第四晶体管、所述第五晶体管和所述驱动晶体管为薄膜晶体管。

在本发明实施例的一种实现方式中，在每个周期内，所述扫描信号包括两个脉冲，所述两个脉冲中的前一个脉冲用于控制所述预充电模块将电源电压写入第一节点，所述两个脉冲中的后一个脉冲用于控制所述数据写入模块将数据电压写入所述第一节点，所述每个周期包括所述预充电阶段、复位阶段、数据写入阶段和发光阶段。

第二方面，本发明实施例还提供了一种阵列基板，所述阵列基板包括第一方面任一项所述的像素电路。

第二方面，本发明实施例还提供了一种显示装置，所述显示装置包括权利要求8所述的阵列基板。

第四方面，本发明实施例还提供了一种像素电路驱动方法，用于驱动第一方面所述的像素电路，所述方法包括：

在预充电阶段，在扫描信号和发光控制信号的控制下，将电源电压写入第一节点，所述第一节点与驱动晶体管的控制极连接；

在复位阶段，在参考信号的控制下降低所述第一节点的电位；

在数据写入阶段，在扫描信号的控制下将数据电压写入所述第一节点，使所述第一节点的电位等于所述数据电压与所述驱动晶体管的阈值电压之和；

在发光阶段，在发光控制信号的控制下，将电源与发光单元通过所述驱动晶体管导通。

在本发明实施例的一种实现方式中，第N行像素电路的发光控制信号与第N+1行像素电路的参考信号为同一信号，N为正整数。

在本发明实施例的一种实现方式中，在每个周期内，所述扫描信号包括两个脉冲，所述两个脉冲中的前一个脉冲用于将电源电压写入第一节点，所述两个脉冲中的后一个脉冲用于将数据电压写入所述第一节点，所述每个周期包括所述预充电阶段、复位阶段、数据写入阶段和发光阶段。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过预充电模块将电源电压写入第一节点，然后通过复位模块降低第一节点的电位，再通过数据写入模块将数据电压写入第一节点，使第一节点的电位等于数据电压与驱动晶体管的阈值电压之和，最后将电源与发光单元通过驱动晶体管导通，从而驱动发光单元发光，由于导通前第一节点的电位等于数据电压Vdata和阈值电压Vth之和Vdata+Vth，当通过电源电压驱动显示器件发光时，驱动晶体管第一极和第二极间的电流(也即流过OLED电流)：Ids＝K(Vgs-Vth)²＝K(Vdata+Vth-Vdd-Vth)²＝K(Vdata-Vdd)²，根据该公式可以看出流过OLED的电流不受阈值电压Vth影响，实现了对阈值电压Vth的补偿。此外，在该像素电路工作过程中，通过预充电模块和复位模块写入和降低第一节点的电位，可以实现像素电路的复位，无需采用单独的复位电路产生复位信号来实现复位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种像素电路的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的像素电路的一种具体实现电路的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种像素驱动方法的流程图；

图4是本发明实施例提供的像素电路的一种控制信号的时序图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种像素电路，用于驱动有机发光二极管发光，参见图1，该像素电路包括：驱动晶体管100、预充电模块101、复位模块102、数据写入模块103和发光控制模块104。

其中，预充电模块101在预充电阶段，在扫描信号和发光控制信号的控制下，将电源电压写入第一节点，第一节点与驱动晶体管100的控制极连接；复位模块102在复位阶段，在参考信号的控制下降低第一节点的电位；数据写入模块103在数据写入阶段，在扫描信号的控制下将数据电压写入第一节点，使第一节点的电位等于数据电压与驱动晶体管100的阈值电压之和；发光控制模块104在发光阶段，在发光控制信号的控制下，将电源与发光单元通过驱动晶体管100导通，实现发光单元发光。

如图1所示，扫描信号由栅线gate提供，发光控制信号由发光控制线em提供，电源电压由电源线Vdd提供，电源线Vdd与电源连接，数据电压由数据线data提供，参考信号由参考信号线ref提供。

本发明通过预充电模块将电源电压写入第一节点，然后通过复位模块降低第一节点的电位，再通过数据写入模块将数据电压写入第一节点，使第一节点的电位等于数据电压与驱动晶体管的阈值电压之和，最后将电源与发光单元通过驱动晶体管导通，从而驱动发光单元发光，由于导通前第一节点的电位等于数据电压Vdata和阈值电压Vth之和Vdata+Vth，当通过电源电压驱动显示器件发光时，驱动晶体管第一极和第二极间的电流(也即流过OLED电流)：Ids＝K(Vgs-Vth)²＝K(Vdata+Vth-Vdd-Vth)²＝K(Vdata-Vdd)²，根据该公式可以看出流过OLED的电流不受阈值电压Vth影响，实现了对阈值电压Vth的补偿。此外，在该像素电路工作过程中，通过预充电模块和复位模块写入和降低第一节点的电位，可以实现像素电路的复位，无需采用单独的复位电路产生复位信号来实现复位。

具体地，参见图2，预充电模块101可以包括第一晶体管T1和第二晶体管T2，第一晶体管T1的控制极与发光控制线em连接，第一晶体管T1的第一极与电源线Vdd连接，第一晶体管T1的第二极与驱动晶体管100的第一极连接，第二晶体管T2的控制极与栅线gate连接，第二晶体管T2的第一极与驱动晶体管100的第一极连接，第二晶体管T2的第二极与驱动晶体管100的控制极连接。预充电模块101通过发光控制线em输出的发光控制信号控制T1，通过栅线gate输出的扫描信号控制T2，T1、T2导通实现电源电压输入，第一节点N1电位为Vdd。

参见图2，复位模块102可以包括电容C1，电容C1的一端与驱动晶体管100的控制极连接，电容C1的另一端与参考信号线ref连接。复位模块102通过参考信号降低C1另一端的电位(由VGH降低至V1)，从而实现C1一端电位的降低(由Vdd降低至Vdd+V1-VGH)，进而实现第一节点N1电位的降低。

参见图2，数据写入模块103可以包括第三晶体管T3和第四晶体管T4，第三晶体管T3的控制极与栅线gate连接，第三晶体管T3的第一极与数据线data连接，第三晶体管T3的第二极与驱动晶体管100的第二极连接，第四晶体管T4的控制极与参考信号线ref连接，第四晶体管T4的第一极与驱动晶体管100的第二极连接，第四晶体管T4的第二极与发光单元连接。数据写入模块103通过栅线gate输出扫描信号控制第三晶体管T4打开，通过发光控制线em输出发光控制信号控制第四晶体管T6关闭，从而保证充电。充电时，T2和T3连接形成二极管，此时，第一节点N1电位为低电平Vdd+V1-VGH，数据信号通过T4到达T3第二极时，由于数据信号的电压Vdata为高电位，T3反向导通，Vdata通过T2充电到第一节点N1，直到第一节点N1的电位达到Vdata+Vth时，T3关断，完成充电。

参见图2，发光控制模块104包括第五晶体管T5，第五晶体管T5的控制极与发光控制线em连接，第五晶体管T5的第一极与第四晶体管T4的第二极连接，第五晶体管T5的第二极与发光单元连接。发光控制模块104通过发光控制线em输出发光控制信号控制第一晶体管T1和第五晶体管T5打开，T3第一极电位大于控制极，T3导通，导通后T6第一极电位大于控制极，T6导通，此时T1、T3、T6、T5全部导通，从而实现电源和发光单元导通。

参见图2，发光单元OLED一端连接高电压Vdd，另一端连接低电压Vss，发光单元OLED在Vdd和Vss的作用下发光。

在本发明实施例的一种实现方式中，第N行像素电路的发光控制线em与第N+1行像素电路的参考信号线ref相连，连接到基板上扫描驱动单元的同一输出信号线上，N为正整数。发光控制信号与参考信号相差一个相位，因此第N行像素电路的发光控制线em与第N+1行像素电路的参考信号线ref刚好可以满足上述要求，通过共用信号，避免单独制作参考信号的产生电路，减小电路面积。其中，扫描驱动单元可以是栅极驱动(Gate On Array，简称GOA)单元。

在本发明实施例的一种实现方式中，第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4、第五晶体管T5和驱动晶体管100为薄膜晶体管，薄膜晶体管体积小、功耗低、控制方便准确。

可选地，驱动晶体管100可以为P沟道增强型金属氧化物半导体场效应晶体(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，简称MOSFET)管，也可以为P型双极结型晶体(Bipolar Junction Transistor，简称BJT)管。

可选地，第一至第五晶体管T1-T5可以分别为结型场效应晶体(Junction Field Effect Transistor，简称JFET)管、增强型MOSFET管、耗尽型MOSFET管和BJT管中的一种或多种。

本实施例前文对各个信号的大小的描述均在P型晶体管的基础上作出的，即第一至第五晶体管T1-T5和驱动晶体管均为P型晶体管。当然，本发明实施例并不限制如此，第一至第五晶体管T1-T5和驱动晶体管也可以为N型晶体管。当上述晶体管(第一至第五晶体管T1-T5和驱动晶体管)为P型晶体管时，上述晶体管的控制极电压小于第二极电压时，上述晶体管导通；当上述第五晶体管为N型晶体管时，上述晶体管的控制极电压大于第二极电压时，上述晶体管导通。

在每个周期内，发光控制信号包括一个脉冲，该脉冲用于控制发光控制模块104将电源与发光单元通过驱动晶体管导通。

在每个周期内，扫描信号包括两个脉冲，两个脉冲中的前一个脉冲用于控制预充电模块101将电源电压写入第一节点，两个脉冲中的后一个脉冲用于控制数据写入模块103将数据电压写入第一节点，每个周期包括预充电阶段、复位阶段、数据写入阶段和发光阶段。

相应地，上述晶体管为P型晶体管时，扫描信号包括两个低电平脉冲，发光控制信号包括一个高电平脉冲。上述晶体管为N型晶体管时，扫描信号包括两个高电平脉冲，发光控制信号包括一个高电平脉冲。

当扫描信号包括两个低电平脉冲，发光控制信号包括一个高电平脉冲时，扫描信号和发光控制信号可以同时采用扫描驱动单元产生，从而减少驱动信号产生电路。扫描驱动单元主要包括栅极移位寄存器，栅极移位寄存器可以产生VGH和VGL两种电平信号。在本发明实施例中，发光控制信号可以采用高电平VGH实现，扫描信号可以采用低电平VGL实现(例如通过时序信号控制每个周期输出两个低电平VGL脉冲)。

本发明实施例提供了一种阵列基板，该阵列基板包括图1或图2提供的像素电路。

由于本发明实施例提供的阵列基板与上述像素电路具有相同的技术特征，所以也能解决同样的技术问题，产生相同的技术效果。

本发明实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括上述任一种阵列基板。该显示装置可以为：电子纸、OLED面板、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

由于本发明实施例提供的显示装置与上述任一种阵列基板具有相同的技术特征，所以也能解决同样的技术问题，产生相同的技术效果。

图3是本发明实施例提供的一种像素电路驱动方法的流程图，用于图1所示的像素电路，参见图3，该方法包括：

步骤S11：在预充电阶段，在扫描信号和发光控制信号的控制下，将电源电压写入第一节点，第一节点与驱动晶体管的控制极连接。

步骤S12：在复位阶段，在参考信号的控制下降低第一节点的电位。

步骤S13：在数据写入阶段，在扫描信号的控制下将数据电压写入第一节点，使第一节点的电位等于数据电压与驱动晶体管的阈值电压之和。

步骤S14：在发光阶段，在发光控制信号的控制下，将电源与发光单元通过驱动晶体管导通。

在本发明实施例中，第N行像素电路的发光控制信号与第N+1行像素电路的参考信号为同一信号，N为正整数。发光控制信号与参考信号相差一个相位，因此第N行像素电路的发光控制信号与第N+1行像素电路的参考信号刚好可以采用同一信号实现，通过共用信号，避免单独制作参考信号的产生电路，减小电路面积。

图4是本发明实施例提供的像素电路的控制信号的时序图。需要说明的是，图4所示的时序图以各晶体管均为P型晶体管为例，本发明并不限制于此。

如图4所示，该像素电路的控制信号的时序包括预充电阶段t1-t2、复位阶段t3、数据写入阶段t4、发光阶段t5三个阶段。

在预充电阶段t1时间内，参考信号为高电平VGH，扫描信号为低电平VGL，发光控制信号为低电平VGL，数据电压为低电平V1。此时第一晶体管T1和第二晶体管T2开启，电源电压Vdd被写入第一节点N1，驱动晶体管100关闭。另外，第四晶体管T4关闭，数据电压不会写入到电容C1的另一端(接参考信号的一端)。

在预充电阶段t2时间内，扫描信号跳变为高电平VGH，此时，第二晶体管T2关闭，第一节点N1的在电容C1的作用下，电位保持在高电位Vdd。

在复位阶段t3时间内，参考信号跳变为低电平V1，此时电容C1另一端电位由VGH下降到V1，相应地，电容C1的一端的电位也相应下降，由Vdd下降至Vdd+V1-VGH。发光控制信号跳变为高电位VGH，因此第一晶体管T1、第三晶体管T3关闭，数据电压由V1跳变至高电位Vdata。

在数据写入阶段t4时间内，扫描信号由VGH跳变至VGL，此时，第二晶体管T2、第三晶体管T3和驱动晶体管100开启，第二晶体管T2和驱动晶体管100形成二极管连接，由于此时，驱动晶体管100第二极电压大于第一极电压，驱动晶体管100反向导通，数据电压被写入N1节点，直到第一节点N1电位达到Vdata+Vth时驱动晶体管100截断。

在发光阶段t5时间内，扫描信号由VGL跳变至VGH，发光控制信号由VGH跳变为VGL，第一晶体管T1、驱动晶体管100、第四晶体管T4和第五晶体管T5开启，第二晶体管T2和第三晶体管T3关闭，第一节点N1电位不变，电源与发光单元OLED通过驱动晶体管100导通。此时，驱动晶体管100的电流Ids＝K(Vgs-Vth)²＝K(Vdata+Vth-Vdd-Vth)²＝K(Vdata-Vdd)²，根据该公式可以看出流过OLED的电流不受阈值电压Vth影响。

如图4所示，在每个周期内，扫描信号包括两个脉冲，两个脉冲中的前一个脉冲用于控制预充电模块将电源电压写入第一节点，两个脉冲中的后一个脉冲用于控制数据写入模块将数据电压写入第一节点，每个周期包括预充电阶段、复位阶段、数据写入阶段和发光阶段。

如图4所示，扫描信号可以包括两个低电平脉冲。

由于本发明实施例提供的像素驱动方法与上述任一种像素电路具有相应的技术特征，所以也能解决同样的技术问题，产生相同的技术效果。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。