一种像素驱动电路及显示面板的制作方法与工艺

本发明涉及一种显示面板驱动技术，尤其涉及一种像素驱动电路及显示面板。

背景技术：
传统的AM-OLED(主动矩阵有机发光二极体面板)通常由一个开关晶体管，一个驱动晶体管和一个储存电容组成，即采用2T1C的像素驱动方式。开关晶体管在扫描线有效时导通，并将输入的数据信号储存到储存电容；储存电容通过储存的电压信号控制驱动晶体管的导通，从而可以将输入的数据电压信号转换成OLED发光需要的电流信号来显示不同的灰阶。如图1所示，即为现有技术中LTPS(低温多晶硅)AM-OLED所采用的2T1C像素电路。由于目前在LTPS制程中采用的镭射退火技术(ELA)，因此制作的晶体管的阈值电压(VTH)在空间上存在不均匀的特性，造成各个驱动晶体管阈值电压(VTH)存在较大的差异。而在低灰阶画面下，使用2T1C结构的LTPSAM-OLED在同一方向上小范围的不均匀性会达到30％～40％，而即使是相邻的晶体管之间的差异也可以达到20％。同时，当LTPS晶体管的像素电源线较长时，像素电路的电源会产生较大的IRdrop(电压下降)，造成AM-OLED显示上产生严重的灰度不均。在低灰阶画面下，相同结构的2T1C电路在1.0V时的IRDrop可以使亮度不均达到70％以上。由于上述的原因，就形成了AM-OLED显示短程和长程不均的问题。而如图1所示出的像素电路则无法有效解决以上所述的技术问题，即不能补偿晶体管阈值电压(VTH)不均匀和消除电源IRdrop对AM-OLED显示不均的影响。

技术实现要素：
针对以上所述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种像素驱动电路及显示面板，在最大程度上消除因为阀值电压(VTH)不均和电压下降(IRdrop)造成的AM-OLED显示短程和长程不均的问题。具体的技术方案如下所示：一种像素驱动电路，包括发光工作单元、驱动单元、数据信号输入、参考电平输入、驱动电源输入和若干控制电平输入，所述发光工作单元包括输入端和接地的输出端，所述驱动单元包括输入端和输出端，其中，所述驱动单元包括一电压储存部件和一驱动部件，所述驱动部件包括第一电极、第二电极以及控制端，并根据所述控制端加载的电压变化控制所述驱动部件的第一电极和所述驱动部件的第二电极之间流过的电流大小，所述电压储存部件的一端与所述驱动部件的控制端连接，所述驱动部件的第一电极形成所述驱动单元的输入端中的第一输入端，所述电压储存部件不与所述驱动部件的控制端连接的一端形成所述驱动单元的输入端中的第二输入端，所述驱动部件的第二电极形成所述驱动单元的输出端；所述驱动单元还包括耦接于所述电压储存部件的补偿部件；所述补偿部件连接于所述电压储存部件的第一端，和/或所述电压储存部件的第二端；所述补偿部件，所述电压储存部件以及所述驱动部件形成闭合回路；所述补偿部件包括多个由电平高低变化控制通断的开关形成的开关组，多个所述开关与若干所述控制电平输入以预定组合形式连接，所述开关组通过多个所述开关不同的通断组合使所述驱动单元处于数据输入补偿电路结构或者显示电路结构；所述驱动单元处于所述数据输入补偿电路结构时，所述驱动单元的第一输入端与数据信号输入连接，所述驱动单元的第二输入端与所述参考电平输入连接，所述驱动单元的输出端与所述驱动部件的控制端以及所述发光工作单元的输入端分别连接；所述驱动单元处于所述显示电路结构时，所述驱动单元第一输入端及第二输入端并联后与所述驱动电源输入连接，所述驱动单元的输出端与所述发光工作单元的输入端连接。上述的像素驱动电路，其中，所述开关组中包括：连接于所述数据信号输入与所述驱动单元的第一输入端之间的第一开关、连接于所述驱动单元的输出端和所述驱动部件的控制端之间的第二开关以及连接于所述驱动单元的第二输入端与所述参考电平输入之间的第三开关；所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端以及所述第三开关的控制端输入相同的控制电平时，所述第一开关、所述第二开关以及所述第三开关的通断状态相同；所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端以及所述第三开关的控制端与若干所述控制电平输入中的同一控制电平输入连接。上述的像素驱动电路，其中，所述开关组中包括：连接于所述驱动单元的第一输入端和所述驱动单元的第二输入端之间的第四开关以及连接于所述驱动电源输入与所述驱动单元的第一输入端之间或者连接于所述驱动电源输入与所述驱动单元的第二输入端之间的第五开关；所述第四开关的控制端以及所述第五开关的控制端输入相同的控制电平时，所述第四开关以及所述第五开关的通断状态相同；所述第四开关的控制端以及所述第五开关的控制端与若干所述控制电平输入中的同一控制电平输入连接。上述的像素驱动电路，其中，所述发光工作单元主要由一有机发光元件和一第二电容形成，所述有机发光元件的阳极与所述第二电容的一端并联形成所述发光工作单元的输入端，所述有机发光元件的阴极与所述第二电容的另一端并联形成所述发光工作单元的输出端。上述的像素驱动电路，其中，所述驱动部件主要由一驱动管形成。上述的像素驱动电路，其中，所述电压储存部件主要由一平板电容形成。上述的像素驱动电路，其中，所述开关组中包括：连接于所述驱动单元的第一输入端和所述驱动单元的第二输入端之间的第四开关以及连接于所述驱动电源输入与所述驱动单元的第一输入端之间或者连接于所述驱动电源输入与所述驱动单元的第二输入端之间的第五开关；所述第四开关的控制端以及所述第五开关的控制端输入相同的控制电平时，所述第四开关以及所述第五开关的通断状态相同；所述第四开关的控制端以及所述第五开关的控制端与若干所述控制电平输入中的同一控制电平输入连接。上述的像素驱动电路，其中，所述第一开关、所述第二开关以及所述第三开关均为开关管。上述的像素驱动电路，其中，所述驱动部件的控制端与所述第一开关的控制端之间或者与第二开关的控制端之间或者与第三开关的控制端之间通过一第一电容连接。上述的像素驱动电路，其中，所述驱动管为PMOS型驱动管。上述的像素驱动电路，其中，所述第四开关以及所述第五开关均为开关管。上述的像素驱动电路，其中，所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端、所述第三开关的控制端、所述第四开关的控制端以及所述第五开关的控制端输入相同的控制电平时，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关以及所述第五开关的通断状态相同；若干所述控制电平输入中包括第一控制电平输入，所述第一控制电平输入分别与所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端以及所述第三开关的控制端连接；若干所述控制电平输入中包括第二控制电平输入，所述第二控制电平输入分别与所述第四开关的控制端以及所述第五开关的控制端连接；所述第一控制电平输入与所述第二控制电平输入互为反向信号。上述的像素驱动电路，其中，所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端、所述第三开关的控制端、所述第四开关的控制端以及所述第五开关的控制端输入相同的控制电平时，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关以及所述第五开关的通断状态相同；若干所述控制电平输入中包括第一控制电平输入，所述第一控制电平输入分别与所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端以及所述第三开关的控制端连接；所述第一控制电平输入通过一个电平反向装置分别与所述第四开关的控制端以及所述第五开关的控制端连接；或者通过一个电平反向装置与所述第四开关的控制端连接，通过另一个电平反向装置与所述第五开关的控制端连接。上述的像素驱动电路，其中，所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端、所述第三开关的控制端、所述第四开关的控制端以及所述第五开关的控制端输入相同的控制电平时，所述第一开关、所述第二开关以及所述第三开关的通断状态与所述第四开关以及所述第五开关的通断状态相反；若干所述控制电平输入中包括第一控制电平输入，所述第一控制电平输入分别与所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端、第三开关的控制端、第四开关的控制端以及所述第五开关的控制端连接。上述的像素驱动电路，其中，形成所述第三开关的开关管为双栅结构。一种显示面板，其中，采用上述的像素驱动电路。本发明的有益效果是：本发明所提供的一种像素驱动电路及显示面板，不仅可以补偿阈值电压(VTH)不均匀的问题，而且可以消除电源IRdrop对AM-OLED显示均匀性影响，从而在最大限度上改善了AM-OLED的显示效果；通过选择合适的参考电压VINIT，可以在数据输入补偿阶段对OLED做适当的反向退火，因此可以改善AM-OLED的显示寿命。附图说明图1为现有技术中LTPSAM-OLED常用的像素驱动方式电路结构示意图；图2为本发明一种像素驱动电路实施例的驱动单元的逻辑结构示意图；图3为本发明一种像素驱动电路实施例的另一种驱动单元的结构示意图；图4为本发明一种像素驱动电路实施例的驱动单元处于数据输入补偿电路结构时的等效电路示意图；图5为本发明一种像素驱动电路实施例的驱动单元处于显示电路结构时的等效电路示意图；图6为本发明一种像素驱动电路实施例的电路结构示意图；图7为图6所示电路结构示意图的驱动时序图；图8为本发明一种像素驱动电路的另一种实施方式的电路结构示意图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。本发明一种像素驱动电路的实施例，电路中包括有发光工作单元、驱动单元、数据信号输入、参考电平输入、驱动电源输入和若干控制电平输入，发光工作单元包括输入端和接地的输出端，驱动单元包括输入端和输出端等组成单元。如图2所示，驱动单元100中，包括电压储存部件120和一驱动部件110。其中的驱动部件110包括第一电极111、第二电极112以及控制端113。驱动部件110可根据加载在控制端113上的电压变化控制驱动部件110的第一电极111和驱动部件110的第二电极112之间流过的电流大小。电压储存部件120的一端121与驱动部件110的控制端113连接，驱动部件110的第一电极111形成驱动单元100的输入端中的第一输入端101。电压储存部件120不与驱动部件110的控制端113连接的一端122形成驱动单元100的输入端中的第二输入端102。驱动部件110的第二电极112形成驱动单元100的输出端103，用于向发光工作单元(图中未示出)输出电流。在一种较优的实施方式中，驱动部件110可以主要由一驱动管形成。进一步的，由于本发明的技术方案的应用领域主要为显示面板上的像素驱动电路，因此可由薄膜晶体管(TFTThin-filmtransistor)实现。更具体地来说，该TFT晶体管可以是一种PMOS型驱动管。在另一种较优的实施方式中，电压储存部件120可主要由一不区分极性的电容形成。驱动单元100中还包括耦接于电压储存部件120的补偿部件(图2中未示出)；补偿部件连接于电压储存部件的第一端，和/或电压储存部件的第二端；补偿部件，电压储存部件以及驱动部件形成闭合回路。补偿部件包括多个由电平高低变化控制通断的开关形成的开关组。如图3所示，在一种具体实施方式中，驱动单元包括驱动部件110，电压储存部件120以及补偿部件。其中的补偿部件包括第一补偿部件130和第二补偿部件131，第一补偿部件130分别与驱动部件110的第一电极111、电压储存部件120的一端122连接以及驱动电源输入ELVDD连接；第二补偿部件131分别与驱动部件110的控制端113、电压储存部件120的一端121、驱动部件110的第二电极112以及参考电平输入VINIT连接。第一补偿部件130以及第二补偿部件131中分别设置有由电平高低变化控制通断的开关，共同形成开关组。多个开关与若干控制电平输入通过预设的形式组合连接，并且根据多个开关之间不同的通断组合使驱动单元100可以在数据输入补偿电路结构或者显示电路结构之间切换，从而实现像素电路的数据输入补偿和驱动。像素驱动电路首先进入数据输入补偿阶段进行数据输入补偿，然后进入显示阶段，之后根据电路时序在两个状态之间循环工作。图4为本发明一种像素驱动电路实施例的驱动单元处于输入补偿电路结构时的等效电路示意图，需要说明的是：附图中给出的具体器件仅是为了对本发明的技术方案进行说明，并非对本发明的技术方案进行限制。当驱动单元处于数据输入补偿电路结构时，驱动单元的第一输入端I1与数据信号输入DATA连接；驱动单元的第二输入端I2与参考电平输入VINIT连接；驱动单元的输出端O1与作为驱动部件的驱动管T0的控制端以及发光工作单元的输入端分别连接。作为电压储存部件的电容C1负责储存数据信号输入DATA的电压VDATA和驱动管T0的阈值电压VTH。数据信号输入DATA的电压VDATA加载到N点，使得N点电压变化为VDATA-VTH。参考电平输入VINIT的电压VINIT加载到A点。所以此时电容C1的电压为：VC1＝(VDATA-VTH)-VINIT。图5为本发明一种像素驱动电路实施例的驱动单元处于显示电路结构时的等效电路示意图，需要说明的是：附图中给出的具体器件仅是为了对本发明的技术方案进行说明，并非对本发明的技术方案进行限制。当驱动单元处于显示电路结构时，驱动单元第一输入端I1及第二输入端I2并联后与驱动电源输入ELVDD连接，驱动单元的输出端O1与发光工作单元的输入端连接。A点的电压由数据输入补偿阶段的VINIT变为VELVDD，由于作为电压储存部件的电容C1在数据输入补偿阶段的电压为VC1＝(VDATA-VTH)-VINIT，因此N点电压变为：VELVDD+(VDATA-VTH)-VINIT。驱动管T0的栅极开启电压VGS为：VGS＝VINIT–(VDATA-VTH)。由于流过驱动管T0的电流I的计算公式为：所以最终由驱动单元的输出端O1输出至发光工作单元的电流IOLED为：其中Cox是驱动管T0单位面积的沟道电容；μ是沟道迁移率；W是沟道宽度；L是沟道长度。从以上公式可以得出，IOLED的大小由VINIT和VDATA控制。由于参考电平输入VINIT并不提供发光工作单元发光的驱动电流，所以参考电平输入VINIT的电压VINIT不会受到IRDROP的影响，因此通过上述技术方案，能够有效补偿驱动管T0的阈值电压(VTH)不均匀，应用于AM-OLED的场合时可消除电源压降(IRdrop)对AM-OLED显示不均的影响。在本发明一种较优的实施方式中，发光工作单元可以是一有机发光元件D1，更进一步的，发光工作单元也可以由一有机发光元件D1和一第二电容形成，有机发光元件D1的阳极与电容的一端并联形成发光工作单元的输入端，有机发光元件的阴极与第二电容的另一端并联形成发光工作单元的输出端。通过设置第二电容可对有机发光元件D1的工作起到稳定作用。图6为本发明一种像素驱动电路实施例的电路结构示意图，需要注意的是：附图中给出的具体器件及器件间的连接方式仅是本发明的一个具体的实施例，因而不能理解为其涵盖了本发明全部的技术方案。其中，电路中的开关组可包括连接于数据信号输入DATA与驱动单元的第一输入端I1之间的第一开关T1，用于控制数据信号输入DATA与驱动单元的第一输入端I1之间的通断；连接于驱动单元的输出端O1和驱动部件T0的控制端之间的第二开关T2，用于控制驱动单元的输出端O1和驱动部件T0的控制端之间的通断以及连接于驱动单元的第二输入端I2与参考电平输入VINIT之间的第三开关T3，用于控制驱动单元的第二输入端I2与参考电平输入VINIT之间的第三开关T3之间的通断。第一开关T1的控制端、第二开关T2的控制端以及第三开关T3的控制端输入相同的控制电平时，第一开关T1、第二开关T2以及第三开关T3的通断状态相同。第一开关T1的控制端、第二开关T2的控制端以及第三开关T3的控制端可与若干控制电平输入中的同一控制电平输入连接，即第一开关T1、第二开关T2和第三开关T3在同一控制电平输入的控制下同时接通或者同时断开。如图6所示，本发明在一个较优的实施例中采用了三个开关管来实现第一开关T1、第二开关T2和第三开关T3。由于本发明的技术方案的应用领域主要为显示面板上的像素驱动电路，因此可具体由TFT实现第一开关T1、第二开关T2和第三开关T3。此外，由于在发光阶段第三开关管T3两端会有较大的电压差，出于有效控制功耗的考虑，第三开关管T3可采用双栅结构。开关组还可包括：连接于驱动单元的第一输入端I1和驱动单元的第二输入端I2之间的第四开关T4，用以控制驱动单元的第一输入端I1和驱动单元的第二输入端I2之间的通断，以及连接于驱动电源输入ELVDD与驱动单元的第一输入端I1之间或者连接于驱动电源输入ELVDD与驱动单元的第二输入端I2之间的第五开关T5。其中，当第四开关T4接通时，驱动单元的第一输入端I1和驱动单元的第二输入端I2之间短接，因此驱动电源输入ELVDD无论是连接至驱动单元的第一输入端I1或者连接至驱动单元的第二输入端I2都可实现显示电路结构中驱动电源输入ELVDD与驱动单元之间的连接。第四开关T4的控制端以及第五开关T5的控制端输入相同的控制电平时，第四开关T4以及第五开关T5的通断状态相同。第四开关T4的控制端以及第五开关T5的控制端可与若干控制电平输入中的同一控制电平输入连接，即使第四开关T4和第五开关T5在同一控制电平输入的控制下同时接通或者同时断开。如图6所示，本发明在一个较优的实施例中采用了两个开关管来实现第四开关T4和第五开关T5。由于本发明的技术方案的应用领域主要为显示面板上的像素驱动电路，因此同样可采用TFT实现第四开关T4和第五开关T5。现以第一控制电平输入GT和第二控制电平输入EM为例进行说明，参照图6，第一控制电平输入GT连接第一开关T1的控制端、第二开关T2的控制端和第三开关T3的控制端，第二控制电平输入EM连接第四开关T4的控制端和第五开关T5的控制端。当第一控制电平输入GT给出一个电平信号使第一开关T1、第二开关T2和第三开关T3接通，同时第二控制电平输入EM给出一个电平信号使第四开关T4和第五开关T5断开时，图6中给出的电路结构即变化为如图2所示的数据输入补偿电路结构。同样的，当第一控制电平输入GT给出一个电平信号使第一开关T1、第二开关T2和第三开关T3断开，同时第二控制电平输入EM给出一个电平信号使第四开关T4和第五开关T5接通时，图6中给出的电路结构即变化为如图4所示的显示电路结构。通过上述例子，可得出，当第一开关T1、第二开关T2和第三开关T3与第四开关T4和第五开关T5的通断特性相同时，即第一开关T1的控制端、第二开关T2的控制端、第三开关T3的控制端、第四开关T4的控制端以及第五开关T5的控制端输入相同的控制电平时，第一开关T1、第二开关T2、第三开关T3、第四开关T4以及第五开关T5的通断状态均相同，可通过一对互为反相信号的控制电平输入进行控制，即第一控制电平输入GT和第二控制电平输入EM互为反向信号，第一控制电平输入GT使第一开关T1、第二开关T2和第三开关T3接通时，与第一控制电平输入GT反向的第二控制电平输入EM使第四开关T4和第五开关T5断开，同样的第一控制电平输入GT使第一开关T1、第二开关T2和第三开关T3断开时，与第一控制电平输入GT反向的第二控制电平输入EM使第四开关T4和第五开关T5接通。图7给出的时序控制图，即采用上述实施方式的一种控制方案。进一步的，当第一开关T1、第二开关T2和第三开关T3与第四开关T4和第五开关T5的通断特性相反时，即第一开关T1的控制端、第二开关T2的控制端、第三开关T3的控制端、第四开关T4的控制端以及第五开关T5的控制端输入相同的控制电平时，第一开关T1、第二开关T2以及第三开关T3的通断状态与第四开关T4以及第五开关T5的通断状态相反；在此情形下，只需通过一控制电平输入即可实现使第一开关T1、第二开关T2和第三开关T3接通时，使第四开关T4和第五开关T5断开，同样的使第一开关T1、第二开关T2和第三开关T3断开时，使第四开关T4和第五开关T5接通，由于此实施方式可减少一控制电平输入，有利于简化布图。同时，当第一开关T1、第二开关T2和第三开关T3与第四开关T4和第五开关T5的通断特性相同，也可以通过一控制电平输入实现使第一开关T1、第二开关T2和第三开关T3接通时，使第四开关T4和第五开关T5断开；使第一开关T1、第二开关T2和第三开关T3断开时，使第四开关T4和第五开关T5接通。即控制电平输入连接第一开关T1的控制端、第二开关T2的控制端、第三开关T3的控制端，并通过电平反向装置连接第四开关T4的控制端以及第五开关T5的控制端；或者控制电平输入连接第四开关T4的控制端以及第五开关T5的控制端，并通过电平反向装置连接第一开关T1的控制端、第二开关T2的控制端、第三开关T3的控制端。其中电平反向装置可只设置一个，也可对应需要连接的开关数量设置多个。一种较优的实施方式是，电平反向装置可采用非门器件实现。理想电容充电电路中，电容两端电压到达目标电压63.2％所需的时间是常数τ，τ＝R*C。充电电压VC＝V(1-e-t/τ/)。因此要达到目标电压V则需要付出更多的时间。如下表所示：时间τ2τ3τ4τ5τVc/V63.2％86.5％95％98.2％99％因此可以看到，电容要达到目标充电电压需要一定时间，这就会对显示产生影响。针对电容对目标电压充电所需时间过长的问题，在本发明的实施例中还可以通过增加一个电容的方式来加快充电速度。如图8所示，作为驱动部件的驱动管T0的控制端与第一开关T1的控制端之间，或者与第二开关T2的控制端之间，或者与第三开关T3的控制端之间通过一第一电容C3连接。通过在驱动管T0的控制端和第一开关T1的控制端之间增加一个第一电容C3(根据图8所示的电路图，也就是驱动管T0的控制端与第二开关T2的控制端之间，或者驱动管T0的控制端与第三开关T3的控制端之间)，可以利用第一控制电平输入GT信号来改善显示数据电压的充电速度。此时在发光阶段由驱动单元的输出端输出至发光工作单元的电流IOLED变为：从上式可以看出，IOLED同样没有受到VELVDD或VTH的影响，因此也同样可以消除VTH和电源线IRDrop对OLED显示的不良影响，并且起到了改善显示数据电压充电速度的效果。本发明的实施例中还包括一种显示面板，其中，采用了如上所述的像素驱动电路。本发明提供了一种新的6T1C的补偿电路和驱动该电路的电路时序，能够补偿由于LTPS晶体管的阈值电压(VTH)和沟道迁移率(μ)在空间分布上的不均匀和像素电路的电源线上产生的IRdrop对OLED显示的影响，改善了现有技术中AM-OLED传统的2T1C像素驱动电路在OLED显示上显示不均的问题，使VTH和电源线IRDrop对IOLED的影响可以显著减少。减少程度可以达到1.6％和3％左右。因此本发明所采用的一种新的像素电路结构的技术方案，有效解决了现有的像素驱动电路中存在的阈值电压(VTH)不均匀以及由于存在电源压降IRdrop而影响AM-OLED显示均匀性的问题，从而在最大程度上改善了AM-OLED的显示效果，具有广泛的应用前景。同时本发明的像素驱动电路通过选择合适的参考电平VINIT的VINIT电压，可以在数据输入补偿阶段，通过输入的数据对OLED器件产生方向偏压，对OLED做适当的反向退火，从而提高AM-OLED的显示寿命。以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。