像素電路、像素電路的驅動方法和顯示面板與流程
2023-06-10 15:35:46 1
本發明屬於顯示技術領域，具體涉及一種像素電路、像素電路的驅動方法和顯示面板。
背景技術：
隨著顯示技術的發展，OLED(Organic Light-Emitting Diode，有機發光二極體)作為新型顯示器件，得到了越來越廣泛的應用。
在OLED器件微顯示結構中，包括陰極、陽極以及位於陰極和陽極之間的利於空穴傳輸、電子傳輸等的功能結構膜層，由於陰極與陽極之間的各膜層較薄，容易發生陰極與陽極短路；尤其是，其在製作過程中工藝複雜，一旦膜層有異物或挖孔、爬坡等其他工藝沒有控制好，會造成此處發光膜層較薄，導致OLED器件陰極與陽極之間電阻較小，以致於發生短路。如果一個像素電路中OLED器件的陰極與陽極發生短路，不僅這個像素不會發光，在此處相應出現黑點；同時，由於會有一個大電流流過該像素，還會影響周邊的像素髮光。因此，OLED器件的陰極與陽極短路會嚴重影響顯示質量。
為保證顯示質量，需要將這一壞像素去掉，以抑制OLED器件的陰極與陽極短路產生的大電流。目前的像素電路中，因OLED器件的陰極與陽極引起的短路處理方法為，先通過查詢方式將壞點像素找到，然後採用雷射燒蝕將此像素破壞掉，不僅過程複雜，而且一旦有新的壞點難以補救。
可見，設計一種新型的像素電路，使其能夠自動檢測並消除因OLED器件的陰極與陽極短路產生的影響，成為目前技術人員研發的重點。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供一種像素電路、像素電路的驅動方法和顯示面板，能至少實現自動檢測並消除因OLED器件的陰極與陽極短路產生的影響。
解決本發明技術問題所採用的技術方案是該像素電路，包括開關單元、驅動單元和發光單元，還包括短路保護單元，所述短路保護單元串聯設置於所述驅動單元與所述發光單元之間，用於獲取所述發光單元的輸入端信號、並根據得到的所述發光單元的輸入端信號切斷或導通所述發光單元的輸入信號支路，以防止所述發光單元內部的陽極與陰極之間的短路對所述發光單元的發光狀態造成的影響。
優選的是，所述短路保護單元包括第三電晶體和信號控制單元，其中：
所述信號控制單元，其輸入端與所述發光單元的輸入端連接，其輸出端與所述第三電晶體的控制極相連，用於獲取所述發光單元的輸入端信號，並輸出短路控制信號；
所述第三電晶體，其第一極與所述驅動單元的輸出端連接，第二極與所述發光單元的輸入端連接，用於根據信號控制單元輸出的短路控制信號，切斷或導通所述發光單元的輸入信號支路。
優選地是，所述信號控制單元包括判斷控制單元，其輸入端與所述發光單元的輸入端連接，其輸出端與所述第三電晶體的控制極連接，用於在所述發光單元工作階段，獲取發光單元的輸入端信號，並輸出短路控制信號。
優選地是，所述信號控制單元還包括預充單元，所述預充單元串聯在判斷控制單元和第三電晶體的控制極之間，用於在發光單元非工作階段導通第三電晶體，並在發光單元工作階段，將短路控制信號傳遞至第三電晶體的控制極。
進一步地，所述判斷控制單元包括第四電晶體和第五電晶體，其中：
所述第四電晶體，其控制極與所述發光單元的輸入端連接，第一極與第一電平信號連接，第二極與所述第五電晶體的第二極連接；
所述第五電晶體，其控制極還與所述發光單元的輸入端連接，第一極與第二電平信號連接，其第二極與所述第三電晶體的控制極連接；
其中：所述第四電晶體和所述第五電晶體的類型相反。
進一步地，所述預充電單元包括第六電晶體、第七電晶體、第八電晶體和第二電容，其中：
所述第六電晶體，其控制極與第一控制信號連接，第一極與第三電平信號連接，第二極與第三電晶體的控制極連接；
所述第七電晶體，其控制極與第二控制信號連接，第一極與第四電平信號連接，第二極與第八電晶體的第二極連接；
所述第八電晶體，其控制極與第三控制信號連接，第一極與判斷控制單元的輸出端連接；
所述第二電容，其第一端與第三電晶體的控制極連接，第二端與第八電晶體的第二極連接。優選的是，所述發光單元為有機電致發光器件，其陽極與所述短路保護單元連接，陰極與接地端連接。
一種像素電路的驅動方法，包括步驟：在工作階段：開關信號使得所述開關單元打開，數據信號輸入所述驅動單元，所述驅動單元接收數據信號，向所述發光單元輸出發光信號；其特徵在於，所述工作階段還包括：
短路檢測階段：所述短路保護單元獲取所述發光單元的輸入端信號、並根據所述發光單元的輸入端信號切斷或導通所述發光單元的輸入信號支路。
優選的是，短路保護單元還包括信號控制單元和第三電晶體，所述信號控制單元，其輸入端與所述發光單元的輸入端連接，其輸出端與所述第三電晶體的控制極相連；
所述第三電晶體，其第一極與所述驅動單元的輸出端連接，第二極與所述發光單元的輸入端連接；
驅動方法還包括：在短路檢測階段，信號控制單元獲取發光單元的輸入端信號，並輸出短路控制信號，第三電晶體根據信號控制單元輸出的短路控制信號，切斷或導通所述發光單元的輸入信號支路。
優選的是，所述信號控制單元還包括判斷控制單元和預充單元，所述判斷控制單元，其輸入端與所述發光單元的輸入端連接，其輸出端與所述第三電晶體的控制極連接；所述預充單元串聯在判斷控制單元和第三電晶體的控制極之間；所述驅動方法還包括：
非工作階段，預充單元輸出信號導通第三電晶體；
在短路檢測階段，判斷控制單元獲取發光單元的輸入端信號，並輸出短路控制信號，預充單元將短路控制信號傳遞至第三電晶體的控制極，從而切斷或導通發光單元的輸入信號支路。
一種顯示面板，包括上述的像素電路。
本發明的有益效果是：該像素電路及其相應的驅動方法，通過短路保護單元控制驅動OLED器件發光的閉合迴路斷開，避免OLED器件因陰極與陽極短路導致的像素異常問題。相比現有技術採用雷射燒蝕方法對OLED器件短路進行修復的處理方法，這種像素電路防止短路的結構更可靠穩定、方法簡單易行，而且無需再增加雷射燒蝕設備。
附圖說明
圖1為本發明一實施例的像素電路的結構示意圖；
圖2為本發明另一實施例的像素電路的結構示意圖；
圖3為本發明又一實施例的像素電路的結構示意圖；
圖4為本發明一種實施例的像素電路的結構示意圖；
圖5為本發明圖4的像素電路的時序圖；
具體實施方式
為使本領域技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和具體實施方式對本發明像素電路、像素電路的驅動方法和顯示面板作進一步詳細描述。
實施例1：
本實施例提供一種像素電路，該像素電路可進行自動短路保護，一旦出現OLED器件的陰極與陽極引起短路的情況，則將控制驅動OLED器件發光的閉合迴路斷開，起到短路保護作用。相比現有技術中為防止短路採用的查詢壞點和雷射燒蝕的處理方法，這種像素電路簡單穩定，而且保護方法簡單易行。
如圖1所示，該像素電路包括開關單元1、驅動單元2和發光單元3，還包括短路保護單元4，短路保護單元4串聯設置於驅動單元2與發光單元3之間，用於獲取發光單元3的輸入端信號、並根據得到的發光單元3的輸入端信號使得其自身斷開或導通，從而切斷或導通發光單元3的輸入信號支路，以防止發光單元3內部的陽極與陰極之間的短路對發光單元3的發光狀態造成的影響。
如圖2所示，該像素電路中，短路保護單元4包括第三電晶體Q3和信號控制單元41，其中：
信號控制單元41，其輸入端與所述發光單元3的輸入端連接，其輸出端與所述第三電晶體Q3的控制極相連，用於獲取所述發光單元的輸入端信號，並輸出短路控制信號；
所述第三電晶體Q3，其第一極與所述驅動單元2的輸出端連接，第二極與所述發光單元3的輸入端連接，用於根據信號控制單元41輸出的短路控制信號，切斷或導通所述發光單元的輸入信號支路，從而起到短路保護作用。
進一步地，如圖3所示，信號控制單元41包括判斷控制單元411，其輸入端與發光單元3的輸入端連接，其輸出端與所述第三電晶體Q3的控制極連接，用於在所述發光單元工作階段，獲取發光單元的輸入端信號，並根據發光單元輸入端的信號，判斷發光單元工作階段是否發生短路現象，輸出短路控制信號。當判斷發生了短路現象，並輸出短路控制信號以切斷髮光單元的輸入信號支路，當判斷未發生短路現象，則輸出短路控制信號使得發光單元的輸入信號支路保持在導通狀態。
信號控制單元還包括預充單元412，預充單元412串聯在判斷控制單元和第三電晶體之間，用於在發光單元非工作階段導通第三電晶體Q3，並在發光單元工作階段，將短路控制信號傳遞至第三電晶體的控制極。
預充電單元通過在發光單元非工作階段導通第三電晶體Q3，保證在發光單元初始工作階段，其輸入信號支路是導通的，使得發光信號能順利傳輸至發光單元，防止判斷控制單元的誤判。
具體的，如圖4所示，發光單元3為有機電致發光器件(即OLED器件)，其陽極與短路保護單元4連接，陰極與接地端VSS連接。發光單元3的陽極接收發光信號，並根據接收到的電流量發光。
開關單元1包括第一電晶體Q1，其控制極與開關信號端(開關信號端即掃描信號輸入端Gate)連接，第一極與數據信號端(數據信號端即數據信號輸入端Data)連接，第二極與驅動單元2的輸入端連接。開關單元1用於掃描像素並接收像素數據，作為打開OLED器件的控制像素電路。
驅動單元2包括第二電晶體Q2和存儲電容C1，其中：
存儲電容C1，其第一端與第二電晶體Q2的控制極連接，第二端與第二電晶體Q2的第一極連接；
第二電晶體Q2，其控制極還與開關單元1的輸出端連接，第一極還與工作電壓VDD連接，第二極與短路保護單元4的輸入端連接。驅動單元2用於驅動發光單元3，向OLED器件輸入與發光量大小相關的數據。
判斷控制單元包括第四電晶體Q4和第五電晶體Q5，其中：
第四電晶體Q4，其控制極與所述發光單元3的輸入端連接，第一極與第一電平信號V1連接，第二極與所述第五電晶體Q5的第二極連接；
第五電晶體Q5，其控制極還與所述發光單元3的輸入端連接，第一極與第二電平信號V2連接，其第二極與所述第三電晶體Q3的控制極連接；
其中：所述第四電晶體和所述第五電晶體的類型相反，即所述第四電晶體為N型，所述第五電晶體為P型或所述第四電晶體為P型，所述第五電晶體為N型。
預充單元412包括第六電晶體Q6、第七電晶體Q7、第八電晶體Q8和第二電容C2，其中：
所述第六電晶體Q6，其控制極與第一控制信號S1連接，第一極與第三電平信號V3連接，第二極與第三電晶體Q3的控制極連接；
所述第七電晶體Q7，其控制極與第二控制信號S2連接，第一極與第四電平信號V4連接，第二極與第八電晶體Q8的第二極連接連接；
所述第八電晶體Q8，其控制極與第三控制信號S3連接，第一極與判斷控制單元的輸出端連接；所述第二電容C2，其第一端與第三電晶體Q3的控制極連接，第二端與第八電晶體Q8的第二極連接。
這裡應該理解的是，其中的電晶體的控制極對應為薄膜電晶體(Thin Film Transistor，簡稱TFT)的柵極，第一極和第二極分別為源極/漏極和漏極/源極，即第一極和第二極是可以互易的，也就是說，第一極可以是源極也可以是漏極，對應地，第二極可以是漏極也可以是源極。
在本實施例像素電路中，第一電晶體Q1、第二電晶體Q2、第四電晶體Q4、第六電晶體Q6、第七電晶體Q7為P型電晶體，第五電晶體Q5和第三電晶體Q3為N型薄膜電晶體。同樣應該理解的是，在具體應用中，像素電路中薄膜電晶體Q1—Q5可混合選用N型薄膜電晶體和P型薄膜電晶體，只需同時將選定類型的薄膜電晶體Q1—Q5的埠極性按本實施例電晶體Q1—Q5的埠極性在連接上做相應的改變即可。同時應該理解的是，本實施例像素電路中的Q1—Q5也並不限於薄膜電晶體，任何採用與像素電路中具有相同製程的具有電壓控制能力的電晶體以使得本發明按照上述工作方式工作的像素電路均應包含在本發明的保護範圍內，例如，可以為場效應電晶體(Field Effect Transistor，簡稱FET)，更具體的可以為金屬氧化物半導體場效應電晶體(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，簡稱MOS FET)，本領域技術人員能夠根據實際需要進行改變，此處不再附圖贅述。
在本實施例的像素電路中，Q1、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7均為開關型電晶體，Q2為驅動型電晶體。
圖5為圖4所示的像素電路的時序圖。
將一幀分為A和B兩個階段，A階段為發光單元的非工作階段，B為發光單元的工作階段。
當發光單元處於非工作階段A時，開關信號端GATE有效信號到來之前，第一控制信號S1和第二控制信號S2輸入一有效電平信號，使得Q6和Q7導通，第三控制信號S3輸入一無效電平信號，使得Q8截止，第三電平信號V3和第四電平信號V4傳輸至電容兩端，V3的電平值將Q3導通，電容兩端的電壓差為V3-V4。
當發光單元處於工作階段B時，GATE有效信號到來，發光信號經過Q3傳輸至發光單元，發光單元進行工作，同時，S1和S2輸入一無效電平信號，使得Q6和Q7截止，S3輸入一有效電平信號，使得Q8導通。
此時，當發光單元OLED器件處於正常狀態下：OLED的陽極信號為一高電平信號，Q4截止，Q5導通，第二電平信號V2傳輸至電容的第二端，通過電容自舉作用，電容第一端的電平信號值為V3-V4+V2，該電平信號作為Q3的輸入端保證Q3導通，使得發光單元在正常狀態下，Q3導通，發光單元的輸入信號支路導通。
此時，當發光單元OLED器件處於短路狀態下：OLED的陽極信號為一低電平信號，Q4導通，Q5截止，第一電平信號V1傳輸至電容的第二端，通過電容自舉作用，電容第一端的電平信號值為V3-V4+V1，該電平信號作為Q3的輸入端使得Q3截止，從而使得發光單元在短路狀態下，發光單元的輸入信號支路切斷。
本實施例中，為保證Q3按預設條件導通和截至，第一電平信號V1、第二電平信號V2、第三電平信號V3、第4電平信號V4取值滿足V3-Vanode1>Vth3；V3-V4+V2-Vanode2>Vth3；V3-V4+V1-Vanode3<Vth3；
其中Vth3為Q3的閾值電壓，Vanode1為發光單元非工作階段的輸入端信號即陽極信號，約為接近VSS的電壓值，Vanode2為發光單元工作階段處於正常工作狀態的輸入端信號即陽極信號為一高電平信號，Vanode3為發光單元工作階段處於短路狀態的輸入端信號即陽極信號為Vss。
第一控制信號S1的有效信號滿足使Q6導通，第二控制信號S2的有效信號滿足使Q7導通，第三控制信號S3的有效信號滿足使Q8導通。
可見，在該像素電路中，加入短路保護單元4對OLED器件進行自動短路保護。正常工作時，OLED器件的陽極電壓為高電平，OLED器件若發生陰極與陽極短路，其陽極電壓下降為低電平。在像素電路中，OLED器件作為一個兆歐級的像素電路串聯在發光支路(VData-Vss支路)中，如果發生陰極與陽極短路的情況，OLED器件的電阻降低甚至至0，則發生短路的OLED器件與未發生短路的OLED器件相比，其陽極電壓會大幅降低。通過短路保護單元4中的開關電晶體對OLED器件的陽極電壓的監測，獲取陽極電壓，一旦陽極電壓為低，則控制驅動OLED器件發光的閉合迴路斷開，起到自動短路保護作用。
該像素電路，通過短路保護單元控制驅動OLED器件發光的閉合迴路斷開，避免OLED器件因陰極與陽極短路導致的像素異常問題。相比現有技術採用雷射燒蝕方法對OLED器件短路進行修復的處理方法，這種像素電路防止短路的結構更可靠穩定、方法簡單易行，而且無需再增加雷射燒蝕設備。
相應的，本實施例還提供一種像素電路的驅動方法，通過開關單元1和驅動單元2驅動發光單元3發光，該驅動方法包括通過短路保護單元4獲取發光單元3的陽極信號、並根據得到的發光單元3的陽極信號使得其自身斷開或導通，從而切斷或導通發光單元3的輸入信號支路的步驟，以防止發光單元3內部的陽極與陰極之間的短路對發光單元3的發光狀態造成的影響。通過短路保護單元4控制驅動OLED器件發光的閉合迴路斷開，起到自動短路保護作用。
具體的，該像素電路的驅動方法包括步驟：
在工作階段：開關信號使得開關單元1打開，數據信號輸入驅動單元2，驅動單元2接收數據信號，向發光單元3輸出發光信號；
所述工作階段還包括短路檢測階段：短路保護單元4獲取發光單元3的輸入端信號、並根據得到的發光單元3的輸入端信號切斷或導通發光單元3的輸入信號支路；
其中，若發光單元3中OLED器件發生陰極與陽極短路的情況，在短路檢測階段：在向發光單元3的陽極輸入的電壓為高電平的狀態時，發光單元3的陽極電壓下降為低電平，則短路保護單元4使得驅動單元2與發光單元3斷開，以防止發光單元3內部的陽極與陰極之間的短路對發光單元3的發光狀態造成的影響。
進一步，該像素電路的短路保護單元還包括信號控制單元和第三電晶體，驅動方法還包括：
在短路檢測階段，信號控制單元獲取發光單元的輸入端信號，並輸出短路控制信號，第三電晶體根據信號控制單元輸出的短路控制信號，切斷或導通所述發光單元的輸入信號支路。
進一步地，該像素電路的信號控制單元還包括判斷控制單元和預充單元，驅動方法還包括：
非工作階段，預充單元輸出信號導通第三電晶體；
在短路檢測階段，判斷控制單元獲取發光單元的輸入端信號，並輸出短路控制信號，預充單元將短路控制信號傳遞至第三電晶體的控制極，從而切斷或導通發光單元的輸入信號支路。
可見，基於該像素電路，相應的驅動方法通過短路保護單元控制驅動OLED器件發光的閉合迴路斷開，起到短路保護作用。
實施例2：
本實施例提供一種顯示面板，該顯示面板具有較佳的顯示性能和顯示品質。
該顯示面板包括多個呈陣列排列的像素電路，該像素電路為實施例1中的像素電路。該顯示面板可以為：電子紙、OLED面板、手機、平板電腦、電視機、顯示器、筆記本電腦、數碼相框、導航儀等任何具有顯示功能的產品或部件。
該顯示面板由於採用了一種可進行自動短路保護的OLED像素電路，因此該顯示面板具有更好的顯示品質。
可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而採用的示例性實施方式，然而本發明並不局限於此。對於本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護範圍。