具有电压补偿功能的像素电路及其驱动方法、显示面板与流程

本发明涉及显示控制技术领域，具体涉及一种具有电压补偿功能的像素电路及其驱动方法、显示面板。

背景技术：

在amoled(active-matrixorganiclight-emittingdiode，有源矩阵有机发光二极体)显示领域，基于tft(thinfilmtransistor，薄膜晶体管)的背板技术越来越关键。ltps(lowtemperaturepoly-silicon，低温多晶硅)tft由于其具有高迁移率和较高稳定性等优势，已经成为制作中小尺寸amoled显示装置的首选材料。

在基于p型ltpstft的像素电路中，驱动晶体管为oled(organiclight-emittingdiode，有机发光二极管)提供驱动电流，驱动电流的大小决定了像素点的发光亮度。由于多晶工艺的原因，在整个显示面板中，驱动晶体管的阈值电压存在不均匀的问题，影响驱动电流的稳定性。另外，在基于p型ltpstft的像素电路中，电源电压输入驱动晶体管的源极，其直接决定了驱动电流的大小，但由于电源线电阻的存在，整个显示面板靠近驱动芯片一端的电源电压会高于远离驱动芯片一端的电源电压，这会严重影响整个显示面板电流的均一性。

图1是现有的一种具有电压补偿功能的像素电路的电路图，图2是所述像素电路中的控制信号scan1～scan3、数据信号vdata以及电源电压vdd的时序图。所述像素电路能够对驱动晶体管的阈值电压和irdrop进行补偿，并且能够应用于同时发光驱动模式，但是其控制信号较多且复杂。控制信号多导致单位像素面积较大，对实现高分辨率造成了限制；控制信号复杂不易实现阵列基板行驱动技术，从而难以实现实际应用中的窄边框效果。

技术实现要素：

本发明所要解决的是现有的能够应用于同时发光驱动模式且具有电压补偿功能的像素电路控制信号较多且复杂的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种具有电压补偿功能的像素电路，包括驱动晶体管、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、储能单元、耦合单元以及发光二极管；

所述驱动晶体管的一端用于接收电源电压，所述驱动晶体管的控制端连接所述储能单元、所述第五开关管的另一端以及所述第三开关管的一端，所述驱动晶体管的另一端连接所述第三开关管的另一端和所述第四开关管的一端；

所述第二开关管的一端用于接收数据信号，所述第二开关管的另一端连接所述耦合单元的一端和所述第一开关管的一端；

所述耦合单元的另一端连接所述第五开关管的一端；

所述第四开关管的另一端连接所述发光二极管的阳极；

所述发光二极管的阴极和所述第一开关管的另一端接地；

所述第一开关管的控制端和所述第三开关管的控制端用于接收第一控制信号，所述第二开关管的控制端用于接收第二控制信号，所述第五开关管的控制端用于接收第三控制信号，所述第四开关管的控制端用于接收第四控制信号。

可选的，所述发光二极管为mini-led、micro-led或者oled。

可选的，所述储能单元包括第一电容；

所述第一电容的一端连接所述驱动晶体管的控制端、所述第五开关管的另一端以及所述第三开关管的一端，所述第一电容的另一端用于接收所述电源电压。

可选的，所述储能单元包括第一电容；

所述第一电容的一端连接所述驱动晶体管的控制端、所述第五开关管的另一端以及所述第三开关管的一端，所述第一电容的另一端接地。

可选的，所述耦合单元包括第二电容；

所述第二电容的一端作为所述耦合单元的一端，所述第二电容的另一端作为所述耦合单元的另一端。

可选的，所述驱动晶体管、所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管以及所述第五开关管为p型薄膜晶体管；

所述驱动晶体管的一端、所述第一开关管的一端、所述第二开关管的一端、所述第三开关管的一端、所述第四开关管的一端以及所述第五开关管的一端为p型薄膜晶体管的源极，所述驱动晶体管的另一端、所述第一开关管的另一端、所述第二开关管的另一端、所述第三开关管的另一端、所述第四开关管的另一端以及所述第五开关管的另一端为p型薄膜晶体管的漏极，所述驱动晶体管的控制端、所述第一开关管的控制端、所述第二开关管的控制端、所述第三开关管的控制端、所述第四开关管的控制端以及所述第五开关管的控制端为p型薄膜晶体管的栅极。

基于同样的发明构思，本发明还提供一种上述像素电路的驱动方法，包括：

在电压补偿阶段，由所述第一控制信号控制所述第一开关管和所述第三开关管导通，由所述第二控制信号控制所述第二开关管截止，由所述第三控制信号控制所述第五开关管导通，由所述第四控制信号控制所述第四开关管截止；

在所述电压补偿阶段之后的数据输入阶段，由所述第一控制信号控制所述第一开关管和所述第三开关管截止，由所述第二控制信号控制所述第二开关管导通，由所述第三控制信号控制所述第五开关管导通，由所述第四控制信号控制所述第四开关管截止；

在所述数据输入阶段之后的数据保持阶段，由所述第一控制信号控制所述第一开关管和所述第三开关管截止，由所述第二控制信号控制所述第二开关管截止，由所述第三控制信号控制所述第五开关管截止，由所述第四控制信号控制所述第四开关管截止；

在所述数据保持阶段之后的发光阶段，由所述第一控制信号控制所述第一开关管和所述第三开关管截止，由所述第二控制信号控制所述第二开关管截止，由所述第三控制信号控制所述第五开关管截止，由所述第四控制信号控制所述第四开关管导通。

可选的，所述第一控制信号和所述第二控制信号为行扫描信号。

基于同样的发明构思，本发明还提供另一种上述像素电路的驱动方法，包括：

在电压补偿阶段，由所述第一控制信号控制所述第一开关管和所述第三开关管导通，由所述第二控制信号控制所述第二开关管截止，由所述第三控制信号控制所述第五开关管导通，由所述第四控制信号控制所述第四开关管截止；

在所述电压补偿阶段之后的数据输入阶段，由所述第一控制信号控制所述第一开关管和所述第三开关管截止，由所述第二控制信号控制所述第二开关管导通，由所述第三控制信号控制所述第五开关管导通，由所述第四控制信号控制所述第四开关管截止；

在所述数据输入阶段之后的发光阶段，由所述第一控制信号控制所述第一开关管和所述第三开关管截止，由所述第二控制信号控制所述第二开关管截止，由所述第三控制信号控制所述第五开关管截止，由所述第四控制信号控制所述第四开关管导通。

基于同样的发明构思，本发明还提供一种显示面板，包括像素阵列，所述像素阵列包括若干个成阵列排布的像素电路，所述像素电路为上述像素电路。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明提供的具有电压补偿功能的像素电路，包括驱动晶体管、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、储能单元、耦合单元以及发光二极管，其中，所述驱动晶体管和所述第三开关管的连接方式构成了二极管结构，这种二极管结构能够在电压补偿阶段固定所述驱动晶体管接收的电源电压。通过电源电压对所述驱动晶体管的控制端进行充电，可以检测到所述驱动晶体管的阈值电压，从而使得最终得到的驱动电流与电源电压和所述驱动晶体管的阈值电压无关，即驱动晶体管的阈值电压的漂移以及电源电压的降低不会影响驱动电流，因而本发明提供的像素电路能够对驱动晶体管的阈值电压和电源电压进行补偿，提高显示面板发光的稳定性和均一性。

本发明提供的像素电路，由于数据信号输入后是被存储在所述储能单元中，大大降低了漏电的可能性，使得数据信号可长时间保持至全部像素数据输入完成，因而本发明提供的像素电路不仅可应用于传统的逐行发光驱动模式，还可兼容同时发光驱动模式。并且，本发明提供的像素电路的控制信号简单，单位像素面积较小，满足兼容性强、高分辨率窄边框要求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1是现有的一种具有补偿功能的像素电路的电路图；

图2是图1所示的像素电路的控制信号的时序图；

图3是本发明实施例的具有电压补偿功能的像素电路的电路图；

图4是本发明实施例的像素电路应用于同时发光驱动模式的控制信号的时序图；

图5是本发明实施例的像素电路工作于电压补偿阶段的示意图；

图6是本发明实施例的像素电路工作于数据输入阶段的示意图；

图7是本发明实施例的像素电路工作于数据保持阶段的示意图；

图8是本发明实施例的像素电路工作于发光阶段的示意图；

图9是本发明实施例的像素电路应用于逐行发光驱动模式的控制信号的时序图。

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明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

本发明实施例提供一种具有电压补偿功能的像素电路，图3是所述像素电路的电路图，所述像素电路包括驱动晶体管t0、第一开关管t1、第二开关管t2、第三开关管t3、第四开关管t4、第五开关管t5、储能单元31、耦合单元32以及发光二极管led。

所述驱动晶体管t0的一端用于接收电源电压vdd，所述驱动晶体管t0的控制端连接所述储能单元31、所述第五开关管t5的另一端以及所述第三开关管t3的一端，所述驱动晶体管t0的另一端连接所述第三开关管t3的另一端和所述第四开关管t4的一端。

所述第二开关管t2的一端用于接收数据信号vdata，所述第二开关管t2的另一端连接所述耦合单元32的一端和所述第一开关管t1的一端。所述耦合单元32的另一端连接所述第五开关管t5的一端。所述第四开关管t4的另一端连接所述发光二极管led的阳极。所述发光二极管led的阴极和所述第一开关管t1的另一端接地。

所述第一开关管t1的控制端和所述第三开关管t3的控制端用于接收第一控制信号s1，所述第二开关管t2的控制端用于接收第二控制信号s2，所述第五开关管t5的控制端用于接收第三控制信号s3，所述第四开关管t4的控制端用于接收第四控制信号s4。

所述发光二极管led用于在所述驱动晶体管t0的驱动下进行发光。在本发明实施例中，所述发光二极管led可以为mini-led、micro-led或者oled等能够发光的二极管。

所述储能单元31用于在输入所述数据信号vdata后，对所述数据信号vdata进行存储。作为一种可选实现方式，所述储能单元31包括第一电容c1。所述第一电容c1的一端连接所述驱动晶体管t0的控制端、所述第五开关管t5的另一端以及所述第三开关管t3的一端，所述第一电容c1的另一端用于接收所述电源电压vdd，即所述第一电容c1的另一端连接所述驱动晶体管t0的一端。作为另一种可选实现方式，所述第一电容c1的另一端也可以接地。需要说明的是，所述第一电容c1可以为单个电容，也可以为两个以上的电容并联。

所述耦合单元32用于对其接收的信号进行耦合。在本发明实施例中，所述耦合单元32包括第二电容c2。所述第二电容c2的一端作为所述耦合单元32的一端，所述第二电容c2的另一端作为所述耦合单元32的另一端。需要说明的是，所述耦合单元32也可以为其他具有耦合功能的电路，本发明实施例对此不进行限定。

在本发明实施例中，所述驱动晶体管t0、所述第一开关管t1、所述第二开关管t2、所述第三开关管t3、所述第四开关管t4以及所述第五开关管t5均为p型薄膜晶体管。所述驱动晶体管t0的一端、所述第一开关管t1的一端、所述第二开关管t2的一端、所述第三开关管t3的一端、所述第四开关管t4的一端以及所述第五开关管t5的一端为p型薄膜晶体管的源极，所述驱动晶体管t0的另一端、所述第一开关管t1的另一端、所述第二开关管t2的另一端、所述第三开关管t3的另一端、所述第四开关管t4的另一端以及所述第五开关管t5的另一端为p型薄膜晶体管的漏极，所述驱动晶体管t0的控制端、所述第一开关管t1的控制端、所述第二开关管t2的控制端、所述第三开关管t3的控制端、所述第四开关管t4的控制端以及所述第五开关管t5的控制端为p型薄膜晶体管的栅极。需要说明的是，所述驱动晶体管t0、所述第一开关管t1、所述第二开关管t2、所述第三开关管t3、所述第四开关管t4以及所述第五开关管t5也可以为其他类型的晶体管，例如为pmos晶体管或者nmos晶体管等，本发明实施例对此不进行限定。

图4是本发明实施例的像素电路应用于同时发光驱动模式的控制信号的时序图，以下结合图3至图8对本发明实施例的像素电路应用于同时发光驱动模式的工作原理进行说明：

参考图5，在电压补偿阶段t1，由所述第一控制信号s1控制所述第一开关管t1和所述第三开关管t3导通，由所述第二控制信号s2控制所述第二开关管t2截止，由所述第三控制信号s3控制所述第五开关管t5导通，由所述第四控制信号s4控制所述第四开关管t4截止。所述第三开关管t3导通，使得所述驱动晶体管t0形成二极管连接。a点的电压，即所述驱动晶体管t0的控制端的电压，由所述电源电压vdd通过所述驱动晶体管t0充电直至所述驱动晶体管t0关闭，最终稳定在vdd-|vth1|，其中，vth1为所述驱动晶体管t0的阈值电压；b点的电压，即所述驱动晶体管t0的另一端的电压与所述驱动晶体管t0的控制端的电压相等；c点的电压被初始化至地电压。

参考图6，在所述电压补偿阶段t1之后的数据输入阶段t2，由所述第一控制信号s1控制所述第一开关管t1和所述第三开关管t3截止，由所述第二控制信号s2控制所述第二开关管t2导通，由所述第三控制信号s3控制所述第五开关管t5导通，由所述第四控制信号s4控制所述第四开关管t4截止。所述第二开关管t2导通，让所述数据信号vdata输入，使得c点的电压由地电压变为所述数据信号vdata。由于电荷守恒，a点的电压通过所述耦合单元32的作用变为

参考图7，在所述数据输入阶段t2之后的数据保持阶段t3，由所述第一控制信号s1控制所述第一开关管t1和所述第三开关管t3截止，由所述第二控制信号s2控制所述第二开关管t2截止，由所述第三控制信号s3控制所述第五开关管t5截止，由所述第四控制信号s4控制所述第四开关管t4截止。在所述数据保持阶段t2，所述数据信号vdata存储在a点，等待所有行扫描完成。

参考图8，在所述数据保持阶段t3之后的发光阶段t4，由所述第一控制信号s1控制所述第一开关管t1和所述第三开关管t3截止，由所述第二控制信号s2控制所述第二开关管t2截止，由所述第三控制信号s3控制所述第五开关管t5截止，由所述第四控制信号s4控制所述第四开关管t4导通。a点的电压保持不变，所述驱动晶体管t0处于饱和状态，所述驱动晶体管t0的一端的电压为所述电源电压vdd。所述发光二极管led被点亮，其驱动电流流经所述驱动晶体管t0和所述第四开关管t4。根据晶体管饱和电流计算公式：

得到所述驱动电流为：

其中，μ为所述驱动晶体管t0的迁移率，cox为所述驱动晶体管t0的单位面积栅介质电容，为所述驱动晶体管t0的沟道宽长比。

从所述驱动电流的表达式可以看出，所述驱动电流与所述电源电压vdd和所述驱动晶体管t0的阈值电压vth1无关，即所述驱动晶体管t0的阈值电压的漂移以及所述电源电压vdd的降低不会影响所述驱动电流。因此，本发明实施例提供的像素电路能够对驱动晶体管的阈值电压和所述电源电压vdd进行补偿，提高显示面板发光的稳定性和均一性。

需要说明的是，当本发明实施例的像素电路应用于同时发光驱动模式时，所述第一控制信号s1和所述第二控制信号s2可以为两个相互独立的信号，也可以为复用的行扫描信号。

当所述第一控制信号s1和所述第二控制信号s2为两个相互独立的信号时，所述第二控制信号s2为行扫描信号，所述第一控制信号s1、所述第三控制信号s3以及所述第四控制信号s4为额外增加的信号，所述第一控制信号s1同时输入各行像素电路，对所有像素电路进行集中补偿。所述第四控制信号s4同时输入各行像素电路，控制所有像素电路同时发光。

当所述第一控制信号s1和所述第二控制信号s2为复用的行扫描信号时，所述第一控制信号s1逐行输入各行像素电路，对各行像素电路进行逐行补偿，则只需要额外增加所述第三控制信号s3和所述第四控制信号s4。所述第三控制信号s3可由简单的goa电路实现，所述第四控制信号s4为全局控制信号，即所述第四控制信号s4同时输入各行像素电路，其可以由ic直接给给出，所以整个面板仅需要两个goa，行扫描goa与产生所述第三控制信号s3的goa，因而易于实现高分辨率窄边框应用。

本发明实施例提供的像素电路，由于所述数据信号vdata输入后是被存储在所述储能单元31中，大大降低了漏电的可能性，使得所述数据信号vdata可长时间保持至全部像素数据输入完成，因而本发明实施例提供的像素电路可应用于同时发光驱动模式。并且，本发明实施例提供的像素电路的控制信号简单，单位像素面积较小，满足兼容性强、高分辨率窄边框要求。

本发明实施例的像素电路不仅可以应用于同时发光驱动模式，也可以应用于传统的逐行发光驱动模式。图9是本发明实施例的像素电路应用于逐行发光驱动模式的控制信号的时序图，以下结合图3和图9对本发明实施例的像素电路应用于逐行发光驱动模式的工作原理进行说明：

在电压补偿阶段t5，由所述第一控制信号s1控制所述第一开关管t1和所述第三开关管t3导通，由所述第二控制信号s2控制所述第二开关管t2截止，由所述第三控制信号s3控制所述第五开关管t5导通，由所述第四控制信号s4控制所述第四开关管t4截止。

在所述电压补偿阶段t5之后的数据输入阶段t6，由所述第一控制信号s1控制所述第一开关管t1和所述第三开关管t3截止，由所述第二控制信号s2控制所述第二开关管t2导通，由所述第三控制信号s3控制所述第五开关管t5导通，由所述第四控制信号s4控制所述第四开关管t4截止。

在所述数据输入阶段t6之后的发光阶段t7，由所述第一控制信号s1控制所述第一开关管t1和所述第三开关管t3截止，由所述第二控制信号s2控制所述第二开关管t2截止，由所述第三控制信号s3控制所述第五开关管t5截止，由所述第四控制信号s4控制所述第四开关管t4导通。

当本发明实施例的像素电路应用于逐行发光驱动模式时，所述第一控制信号s1和所述第二控制信号s2为复用的行扫描信号。所述第四控制信号s4为逐行发光控制信号，逐行输入各行像素电路，控制各行像素电路逐行发光。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供一种像素电路的驱动方法。所述像素电路为前述实施例所描述的具有电压补偿功能的像素电路，所述像素电路的驱动方法包括：

在电压补偿阶段，由所述第一控制信号控制所述第一开关管和所述第三开关管导通，由所述第二控制信号控制所述第二开关管截止，由所述第三控制信号控制所述第五开关管导通，由所述第四控制信号控制所述第四开关管截止；

在所述电压补偿阶段之后的数据输入阶段，由所述第一控制信号控制所述第一开关管和所述第三开关管截止，由所述第二控制信号控制所述第二开关管导通，由所述第三控制信号控制所述第五开关管导通，由所述第四控制信号控制所述第四开关管截止；

在所述数据输入阶段之后的数据保持阶段，由所述第一控制信号控制所述第一开关管和所述第三开关管截止，由所述第二控制信号控制所述第二开关管截止，由所述第三控制信号控制所述第五开关管截止，由所述第四控制信号控制所述第四开关管截止；

在所述数据保持阶段之后的发光阶段，由所述第一控制信号控制所述第一开关管和所述第三开关管截止，由所述第二控制信号控制所述第二开关管截止，由所述第三控制信号控制所述第五开关管截止，由所述第四控制信号控制所述第四开关管导通。

所述驱动方法的具体原理可以参考前述对所述像素电路应用于同时发光驱动模式的工作原理的描述，在此不再赘述。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供另一种像素电路的驱动方法。所述像素电路为前述实施例所描述的具有电压补偿功能的像素电路，所述像素电路的驱动方法包括：

在电压补偿阶段，由所述第一控制信号控制所述第一开关管和所述第三开关管导通，由所述第二控制信号控制所述第二开关管截止，由所述第三控制信号控制所述第五开关管导通，由所述第四控制信号控制所述第四开关管截止；

在所述电压补偿阶段之后的数据输入阶段，由所述第一控制信号控制所述第一开关管和所述第三开关管截止，由所述第二控制信号控制所述第二开关管导通，由所述第三控制信号控制所述第五开关管导通，由所述第四控制信号控制所述第四开关管截止；

在所述数据输入阶段之后的发光阶段，由所述第一控制信号控制所述第一开关管和所述第三开关管截止，由所述第二控制信号控制所述第二开关管截止，由所述第三控制信号控制所述第五开关管截止，由所述第四控制信号控制所述第四开关管导通。

所述驱动方法的具体原理可以参考前述对所述像素电路应用于逐行发光驱动模式的工作原理的描述，在此不再赘述。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供一种显示面板。所述显示面板包括像素阵列，所述像素阵列包括若干个成阵列排布的像素电路，所述像素电路为前述实施例所描述的具有电压补偿功能的像素电路。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。