像素驅動電路、顯示裝置及其顯示方法與流程
2023-04-23 03:59:51
本發明屬於顯示技術領域，具體涉及一種像素驅動電路、顯示裝置及其顯示方法。
背景技術：
有機發光顯示器(Organic Light Emitting Diode，OLED)相比現在的主流顯示技術薄膜電晶體液晶顯示器(Thin Film Transisitor Liquid Crystal Display,TFT-LCD)，具有廣視角、高亮度、高對比度、低能耗、體積更輕薄等優點，是目前平板顯示技術關注的焦點。
有機發光顯示器的驅動方法分為被動矩陣式(PM,Passive Matrix)和主動矩陣式(AM,Active Matrix)兩種。而相比被動矩陣式驅動，主動矩陣式驅動具有顯示信息量大、功耗低、器件壽命長、畫面對比度高等優點。現有技術的一種主動矩陣式有機發光顯示器的像素驅動電路的等效電路，如圖1所示，包括：第一開關電晶體M1、驅動電晶體M2、存儲電容C1以及發光器件D1。其中，第一開關電晶體M1的漏極與驅動電晶體M2的柵極連接；驅動電晶體M2的柵極同時連接存儲電容C1的一端，其源極與存儲電容C1另一端連接，其漏極與發光器件D1連接。第一開關電晶體M1在柵極被掃描信號Vscan(n)選通時打開，從源極引入數據信號Vdata。驅動電晶體M2一般工作在飽和區，其柵源電壓Vgs決定了流過其電流的大小，進而為發光器件D1提供了穩定的電流。其中Vgs＝Vdata-VD1，VD1為發光器件D1的開啟電壓，VDD為穩壓或者穩流電源，連接驅動電晶體M2，用於提供發光器件D1發光所需要的能源。而存儲電容C1的作用是在一幀的時間內維持驅動電晶體M2柵極電壓的穩定。
當掃描信號Vscan(n)的第一個高電平開始時，第n行像素單元被選通，將該行像素單元中的第一開關電晶體M1打開，引入數據信號驅動Vdata，發光器件D1開始發光。通過驅動數據信號Vdata的高電平使發光器件D1發光將該行像素單元中的存儲電容C1充電完成，之後，通過掃描信號Vscan(n)的第一個低電平關閉該行像素單元的第一開關電晶體M1。此時，存儲電容C1維持充電時的電壓，維持該行像素單元的驅動電晶體M2輸出穩定的電流，使得該行像素單元的有機發光二級管D1持續發光直到一幀時間結束。一幀時間通常為同一行像素單元連續兩次被掃描信號選通的時間間隔。
在第n行像素單元的充電完成後，掃描信號選通第n+1行像素單元，將第n+1行像素單元的第一開關電晶體M1打開，引入驅動數據信號進行同樣的充電過程，充電完成後通過像素單元中的存儲電容C1維持充電時的電壓，維持驅動管輸出穩定電流，使得n+1行像素單元的發光器件D1持續發光直到一幀時間結束。如此依序下去，當對最後一行像素單元充電完成後，便又從第一行像素單元開始重新掃描充電。
儘管現有技術像素單元電路被廣泛使用，但是其仍然必不可免的存在以下問題：驅動電晶體M2的閾值電壓Vth會隨著使用時間的增加而出現漂移，從而導致針對同樣的數據驅動信號Vdata的Vgs出現變化，即發光器件D1的電流(也就是亮度)不同，從而將會影響整個有機發光顯示器的畫面均勻性及其發光質量。
技術實現要素：
本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提供一種解決顯示屏均一性問題的像素驅動電路、顯示裝置及其顯示方法。
解決本發明技術問題所採用的技術方案是一種像素驅動電路，包括：使能單元、儲能單元、驅動單元、放電單元、發光單元；其中，
所述使能單元，連接第一控制線、第二控制線、儲能單元，以及驅動單元，用於在所述第一控制線所入的行控制信號和所述第二控制線所輸入的列控制信號的控制下，為所述儲能單元充電，並輸出使能信號給所述驅動單元；
所述驅動單元，連接所述使能單元、所述發光單元和灰階電壓輸入端，用於在所述使能單元所輸出的使能信號的控制下，將所述灰階電壓輸入端所輸入的灰階電壓輸出給發光單元；
所述發光單元，連接所述驅動單元和公共電壓端，用於在所述驅動單元的控制下發光；
所述儲能單元，連接灰階電壓輸入端和驅動單元，用於在使能單元關斷時，維持所述驅動單元開啟；
所述放電單元，連接所述驅動單元、所述儲能單元、復位信號輸入端和公共電壓端，用於在所述復位信號輸入端所輸入的復位信號的控制下，對所述驅動單元和所述儲能單元進行放電。
優選的是，所述使能單元包括第一電晶體和第二電晶體；其中，
所述第一電晶體的第一極連接第一控制線，第二極連接第二電晶體的第一極，控制極連接所述第二控制線；
所述第二電晶體的第一極連接所述第一電晶體的第二極，第二極連接所述儲能模塊和所述驅動模塊，控制極連接所述第一控制線。
優選的是，所述驅動單元包括第三電晶體；其中，
所述第三電晶體的第一極連接所述灰階電壓輸入端，第二極連接所述發光單元，控制極連接所述儲能單元和所述放電單元。
優選的是，所述放電單元包括第四電晶體；其中，
所述第四電晶體的第一極連接所述驅動單元和所述儲能模塊，第二極連接所述公共電壓端，控制極連接所述復位信號輸入端。
優選的是，所述發光單元包括有機電致發光二極體；其中，
所述有機電致發光二極體的第一端連接所述驅動單元，第二端連接所述公共電壓端。
優選的是，所述儲能單元包括存儲電容；其中，
所述存儲電容的第一端連接所述使能單元和所述放電單元，第二端連接所述驅動單元和所述灰階電壓輸入端。
解決本發明技術問題所採用的技術方案是一種顯示裝置，其包括上述的像素驅動電路。
優選的是，多個所述像素驅動電路呈陣列排布，且位於同一行所述像素驅動電路中的使能單元連接同一條所述第一控制線；位於同一列的所述像素驅動電路中的使能單元連接同一條所述第二控制線。
優選的是，該顯示裝置還包括時序控制單元，用於根據待顯示圖像的灰階值控制產生所述第一控制信號和所述第二控制信號。
解決本發明技術問題所採用的技術方案是一種顯示裝置的顯示方法，包括：
根據待顯示圖像的灰階值控制產生所第一控制信號和第二控制信號；
逐行為第一控制線輸入第一控制信號，並根據顯示圖像的灰階值為第二控制線輸入第二控制信號，選擇性的開啟相應的像素驅動電路中的使能單元，並同時為該像素驅動電路中的儲能模塊充電；
給灰階電壓輸入端輸入工作電平信號，以使發光單元發光；
當待顯示圖像的灰階值均顯示完成後，給復位信號輸入端輸入復位信號，對各個像素驅動電路中的驅動單元和儲能單元進行放電。
本發明具有如下有益效果：
本發明的像素驅動電路，根據人眼的「時間積分效應」，發光時間的長短可以形成亮暗的視覺差異，通過控制發光單元的發光時間來實現不同的灰階等級，即發光時間越長，對應的灰度等級越高。同時，該像素驅動電路採用恆定電流驅動發光單元，調節電流驅動時間得到相應的灰階，以解決顯示屏亮度均勻性的問題。
附圖說明
圖1為現有的像素驅動電路的電路圖；
圖2為本發明的實施例1的像素驅動電路的結構示意圖；
圖3為本發明的實施例1的像素驅動電路的電路圖；
圖4為本發明的實施例2的顯示裝置的結構示意圖；
圖5為本發明實施例2中待顯示圖像各個像素單元的灰階值；
圖6為本發明的實施例2的顯示裝置的顯示方法顯示圖5的圖像的時第一控制信號線的時序圖；
圖7為本發明的實施例2的顯示裝置的顯示方法顯示圖5的圖像的時第二控制信號線的時序圖。
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作進一步詳細描述。
本發明實施例中的所採用的電晶體可以為薄膜電晶體或場效應管或其他特性的相同器件，由於採用的電晶體的源極和漏極是對稱的，所以其源極、漏極是沒有區別的。在本發明實施例中，為區分電晶體的源極和漏極，將其中一極稱為第一極，另一極稱為第二極，柵極稱為控制極。此外按照電晶體的特性區分可以將電晶體分為N型和P型，以下實施例中是以N型電晶體進行說明的，當採用N型電晶體時，第一極為N型電晶體的源極，第二極為N型電晶體的漏極，柵極輸入高電平時，源漏極導通，P型相反。可以想到的是採用P型電晶體實現是本領域技術人員可以在沒有付出創造性勞動前提下輕易想到的，因此也是在本發明實施例的保護範圍內的。
實施例1：
結合圖2所示，本實施例提供一種像素驅動電路，其包括：使能單元、儲能單元、驅動單元、放電單元、發光單元；其中，使能單元，連接第一控制線Control1、第二控制線Control2、儲能單元，以及驅動單元，用於在第一控制線Control1所入的行控制信號和第二控制線Control2所輸入的列控制信號的控制下，為儲能單元充電，並輸出使能信號給驅動單元；驅動單元，連接使能單元、發光單元和灰階電壓輸入端Von，用於在使能單元所輸出的使能信號的控制下，將灰階電壓輸入端Von所輸入的灰階電壓輸出給發光單元；發光單元，連接驅動單元和公共電壓端Vcom，用於在驅動單元的控制下發光；儲能單元，連接灰階電壓輸入端Von和驅動單元，用於在使能單元關斷時，維持驅動單元開啟；放電單元，連接驅動單元、儲能單元、復位信號輸入端Voff和公共電壓端Vcom，用於在復位信號輸入端Voff所輸入的復位信號的控制下，對驅動單元和儲能單元進行放電。
具體的，本實施例中所提供的像素驅動電路可以應用至顯示面板，此時每個像素單元中則設置一個像素驅動電路，同時為了減少布線，可以將位於同一行的像素驅動電路中的使能單元連接同一條第一控制線Control1，位於同一列的像素驅動電路中的使能單元連接同一條第二控制線Control2。根據人眼的「時間積分效應」，發光時間的長短可以形成亮暗的視覺差異，通過控制發光單元的發光時間來實現不同的灰階等級，即發光時間越長，對應的灰度等級越高。假若待顯示圖像的最高灰階為L255，則需要對該幅圖像從L255掃描到L1，共掃描255幀。具體的，在每一幀開始時刻給第一控制線Control1快速逐行掃描，第二控制線Control2號將第一控制線Control1當前掃描行需要顯示L255灰階的像素驅動電路中的使能單元打開，同時儲能單元被充電，發光單元也被打開，並通過灰階電壓輸入端Von所輸入的電壓所產生的電流的驅動下發光進行顯示，並將發光顯示保持到該幀結束。時序控制單元等待t時間後，通過第一控制線Control1和第二控制線Control2線所輸入的信號的控制下將所有需要顯示L254灰階的像素驅動電路中的使能單元打開，發光單元通過電流發光進行顯示，並將發光顯示保持到該幀結束。以此按灰階遞減方式逐個打開各像素驅動電路中的使能單元，使對應的發光單元通過電流發光進行顯示，並將發光顯示保持到該幀結束。當所有L1灰階像素驅動電路中的使能單元打開完成後，等待2t時間後，給復位信號輸入端Voff輸入工作電平將所有放電單元打開，關閉所有像素驅動電路中的驅動單元，並將儲能單元中的電放出去再進行下一幀顯示。
由此可看出的是，本實施例中的像素驅動電路採用恆定電流驅動發光單元，調節電流驅動時間得到相應的灰階，以解決顯示屏亮度均勻性的問題。
如圖3所示，其中，使能單元包括第一電晶體T1和第二電晶體T2；該第一電晶體T1的第一極連接第一控制線Control1，第二極連接第二電晶體T2的第一極，控制極連接所述第二控制線Control2；第二電晶體T2的第一極連接所述第一電晶體T1的第二極，第二極連接所述儲能模塊和所述驅動模塊，控制極連接所述第一控制線Control1。
也就是說，只有第一控制線Control1和第二控制線Control2所輸入的信號均為工作電平，也即高電平信號時第一電晶體T1和第二電晶體T2均被打開時，該使能單元才能夠被打開，之後才能夠為儲能單元充電，並將驅動單元打開。
其中，驅動單元包括第三電晶體T3；該第三電晶體T3的第一極連接所述灰階電壓輸入端Von，第二極連接所述發光單元，控制極連接所述儲能單元和所述放電單元。
具體的，當像素驅動電路中的使能單元被打開後，第三電晶體T3的控制極則接收到工作電平信號，同時第三電晶體T3也被打開，此時則可以通過灰階電壓輸入端Von輸入的灰階電壓產生相應的電流，以驅動發光單元進行發光顯示。
其中，放電單元包括第四電晶體T4；該第四電晶體T4的第一極連接所述驅動單元和儲能模塊，第二極連接公共電壓端Vcom，控制極連接所述復位信號輸入端Voff。
具體的，當第四電晶體T4的控制極所連接的復位信號輸入端Voff被寫入工作電平信號(高電平信號)後，則第四電晶體T4被打開，同時由於第四電晶體T4的第二極連接公共電壓端Vcom，此時則將驅動單元關斷，並將儲能單元中的電放掉。
其中，發光單元包括有機電致發光二極體OLED；該有機電致發光二極體OLED的第一端連接驅動單元，第二端連接所述公共電壓端Vcom。當然，發光單元不局限於採用有機電致發光二極體OLED，也可以是其他顯示器件，例如無機電致發光二極體等。
其中，本實施例中的儲能單元包括存儲電容C1，當然，儲能單元也不局限於存儲電容C1，也可以是其他具有儲能功能的器件。
實施例2：
如圖4所示，本實施例提供一種顯示裝置，其包括多個實施例1中的像素驅動的電路、多條第一控制線(Control1-1至Control1-n)，多條第二控制線(Control2-1至Control2-m)，且多個像素驅動電路呈陣列排布，且位於同一行所述像素驅動電路中的使能單元連接同一條所述第一控制線Control1；位於同一列的所述像素驅動電路中的使能單元連接同一條所述第二控制線。當然，本實施例中的顯示裝置還包括時序控制單元，用於根據待顯示圖像的灰階值控制產生所述第一控制信號和所述第二控制信號。
對於該顯示裝置，本實施例還提供了一種顯示裝置的顯示方法，其包括如下步驟：
根據待顯示圖像的灰階值控制產生所第一控制信號和第二控制信號。
逐行為第一控制線Control1輸入第一控制信號，並根據顯示圖像的灰階值為第二控制線Control2輸入第二控制信號，選擇性的開啟相應的像素驅動電路中的使能單元，並同時為該像素驅動電路中的儲能模塊充電。
給灰階電壓輸入端Von輸入工作電平信號，以使發光單元發光；
當待顯示圖像的灰階值均顯示完成後，給復位信號輸入端Voff輸入復位信號，對各個像素驅動電路中的驅動單元和儲能單元進行放電。
為了更清楚本實施例中顯示裝置的顯示方法，以像素驅動電路中的使能單元包括第一電晶體T1和第二電晶體T2；驅動單元包括第三電晶體T3；放電單元包括第四電晶體T4；發光單元包括有機電致發光二極體OLED；儲能單元包括存儲電容C1為例，並結合附圖3-6，對本實施例顯示裝置的顯示方法進行詳細說明。
具體的，根據待顯示圖像的灰階值控制產生所第一控制信號和第二控制信號；假若所要顯示圖像的最高灰階為L255，例如圖5所示。
顯示過程：顯示L255灰階像素單元：第一控制線Control1輸入行掃描信號從第一行開始至最末行逐行掃描，第一控制線Control1開始掃描的時刻記為ts；掃描當前行對應的像素單元若需要顯示L255，則該列對應的第二控制線Control2輸入高電平信號，此時第一電晶體T1和第二電晶體T2打開，存儲電容C1被充電，以及第三電晶體T3的控制極被置高，第三電晶體T3被打開，灰階電壓輸入端Von輸入灰階電壓，有機電致反光二極體流過電流而發光，因存儲電容C1到該幀結束才被放電，所以第三電晶體T3一直被打開到該幀結束，即該像素驅動電路中的有機電致反光二極體則一直發光至該幀結束。
例如：如圖5-7，位於第一行第一列的像素單元要顯示L255，此時則在在給位於第一行控制信號線輸入高電平時，同時給位於第一列的第二控制線Control2號輸入高電平，以使該像素單元能夠顯示L255。
顯示L254灰階像素單元：顯示裝置中上所有需要顯示L255灰階的像素點流過電流發光後，時序控制單元等待時間tw，第一控制線Control1行掃描信號開始下一次全屏掃描，從第一行開始至最末行逐行掃描，掃描當前行對應的像素單元若需要顯示L254灰階，則該列對應的第二控制線Control2則被輸入工作電平，也即被輸入高電平信號，此時第一電晶體T1和第二電晶體T2打開，存儲電容C1被充電，以及第三電晶體T3的控制極被置高，第三電晶體T3被打開，灰階電壓輸入端Von輸入灰階電壓，有機電致反光二極體流過電流而發光，因存儲電容C1到該幀結束才被放電，所以第三電晶體T3一直被打開到該幀結束，即該像素驅動電路中的有機電致反光二極體則一直發光至該幀結束。
例如：如圖5-7，位於第二行第一列的像素單元要顯示L254，此時則在在給位於第二行控制信號線輸入高電平時，同時給位於第一列的第二控制線Control2號輸入高電平，以使該像素單元能夠顯示L254。
以此類推，所有需要顯示L(N+1)(N＞1)灰階的像素點流過電流發光後，時序控制單元等待時間tw後Scan進行下一次全屏掃描，使需要顯示L(N)灰階的像素點流過電流發光。
顯示L0灰階像素點：顯示裝置上所有需要顯示L1灰階的像素單元流過電流發光後，時序控制單元等待時間tw，第一控制線Control1行掃描信號開始下一次全屏掃描，從第一行開始至最末行逐行掃描，此時第二控制線Control2保持低電平，使需要顯示L0灰階的像素驅動電路中的第三電晶體T3無法打開，有機電致發光二極體OLED不發光。或者可以顯示裝置上所有需要顯示L1灰階的像素單元流過電流發光後時序控制單元等待時間tw+tt後為L0顯示完成(tt為Scan從第一行掃描到最末行所需時間)。
放電階段，也即復位階段，所有灰階顯示完成後，時序控制單元等待時間tw後將復位信號輸入端Voff輸入工作電平信號，也即高電平信號，將所有像素驅動電路中的第四電晶體T4打開，所有像素驅動電路中的存儲電容C1被放電以及第三電晶體T3被關閉，下一幀顯示開始。
本實施例中所提供的顯示裝置的顯示方法根據人眼的「時間積分效應」，發光時間的長短可以形成亮暗的視覺差異，通過控制發光單元的發光時間來實現不同的灰階等級，即發光時間越長，對應的灰度等級越高。同時，採用恆定電流驅動發光單元，調節電流驅動時間得到相應的灰階，以解決顯示屏亮度均勻性的問題。
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。