像素电路及其驱动方法、显示装置与流程

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种像素电路及其驱动方法、显示装置。

背景技术：

CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互补性金属氧化物半导体)图像传感器可以将纯粹逻辑运算的功能转变为接收外界光线后转变为电能并传递出去。作为最常见的CMOS图像传感器的检测电路，有源式像素传感器(Active Pixel Sensor，简称APS)电路在感光器件光电转换过程中，由于源极跟随薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)自身工艺差异所导致的末端输出电流不均一，源极跟随薄膜晶体管的输出电流会受到其自身的阈值电压的影响，从而使得显示画面失真。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种像素电路及其驱动方法、显示装置，至少部分解决现有的源极跟随薄膜晶体管的末端输出电流不均一，导致显示画面失真的问题。

为此，本发明提供一种一种像素电路，包括感光器件、重置单元、充电单元、补偿单元、读取单元以及发光器件，所述感光器件的第一极接地，所述感光器件的第二极与所述充电单元连接，所述发光器件的第一极与所述读取单元连接，所述发光器件的第二极接地；

所述重置单元分别与第一信号端、第一电压端、第二信号端、第一节点、第二节点以及第三节点连接，用于根据所述第一信号端和所述第二信号端的输入信号控制所述第一节点、所述第二节点以及所述第三节点的电位；

所述充电单元分别与所述第二信号端和所述第二节点连接，用于根据所述第二信号端的输入信号控制所述第二节点的电位；

所述补偿单元分别与所述第二节点、所述第一节点、第二电压端、所述第三节点、第四节点、第三电压端、第三信号端、第五节点以及第六节点连接，用于根据所述第三信号端的输入信号和所述第二节点的电位控制所述第一节点和所述第三节点的电位；

所述读取单元分别与所述第一电压端、所述第四信号端、所述第四节点、所述第五节点、所述第六节点以及读取端连接，用于根据所述第四信号端的输入信号控制所述发光器件的第一极和所述读取端的输出信号。

可选的，所述重置单元包括第四晶体管、第一晶体管以及第七晶体管；

所述第四晶体管的栅极与所述第一信号端连接，所述第四晶体管的第一极与所述第一电压端连接，所述第四晶体管的第二极与所述第二节点连接；

所述第一晶体管的栅极与所述第二信号端连接，所述第一晶体管的第一极接地，所述第一晶体管的第二极与所述第一节点连接；

所述第七晶体管的栅极与所述第二信号端连接，所述第七晶体管的第一极接地，所述第七晶体管的第二极与所述第三节点连接。

可选的，所述充电单元包括第五晶体管和第二电容；

所述第五晶体管的栅极与所述第二信号端连接，所述第五晶体管的第一极与所述感光器件的第二极连接，所述第五晶体管的第二极与所述第二节点连接；

所述第二电容的第一极与所述第二节点连接，所述第二电容的第二极接地。

可选的，所述补偿单元包括第三晶体管、第二晶体管、第八晶体管、第九晶体管、第十一晶体管、第一电容以及第三电容；

所述第三晶体管的栅极与所述第一节点连接，所述第三晶体管的第一极与所述第二节点连接，所述第三晶体管的第二极与所述第六节点连接；

所述第二晶体管的栅极与所述第三信号端连接，所述第二晶体管的第一极与所述第一节点连接，所述第二晶体管的第二极与所述第六节点连接；

所述第八晶体管的栅极与所述第三信号端连接，所述第八晶体管的第一极与所述第三节点连接，所述第八晶体管的第二极与所述第五节点连接；

所述第九晶体管的栅极与所述第三节点连接，所述第九晶体管的第一极与所述第四节点连接，所述第九晶体管的第二极与所述第五节点连接；

所述第十一晶体管的栅极与所述第三信号端连接，所述第十一晶体管的第一极与所述第四节点连接，所述第十一晶体管的第二极与所述第三电压端连接；

所述第一电容的第一极与所述第一节点连接，所述第一电容的第二极与所述第二电压端连接；

所述第三电容的第一极与所述第二电压端连接，所述第三电容的第二极与所述第三节点连接。

可选的，所述读取单元包括第十晶体管、第十二晶体管以及第六晶体管；

所述第十晶体管的栅极与所述第四信号端连接，所述第十晶体管的第一极与所述第一电压端连接，所述第十晶体管的第二极与所述第四节点连接；

所述第十二晶体管的栅极与所述第四信号端连接，所述第十二晶体管的第一极与所述第五节点连接，所述第十二晶体管的第二极与所述发光器件的第一极连接；

所述第六晶体管与所述第四信号端连接，所述第六晶体管的第一极与所述第六节点连接，所述第六晶体管的第二极与所述读取端连接。

可选的，所述晶体管全部为N型晶体管或者P型晶体管。

可选的，所述感光器件包括光电二极管。

本发明还提供一种显示装置，包括任一所述的像素电路。

本发明还提供一种像素电路的驱动方法，所述像素电路包括任一所述的像素电路，所述第一电压端为高电平，所述第二电压端为公共电压，所述第三电压端为数据信号电压；

所述像素电路的驱动方法包括：

第一阶段，所述第一信号端的输入信号为低电平，所述第二信号端的输入信号为低电平，所述第三信号端的输入信号为高电平，所述第四信号端的输入信号为高电平；

第二阶段，所述第一信号端的输入信号为高电平，所述第二信号端的输入信号为低电平，所述第三信号端的输入信号为高电平，所述第四信号端的输入信号为高电平；

第三阶段，所述第一信号端的输入信号为高电平，所述第二信号端的输入信号为高电平，所述第三信号端的输入信号为低电平，所述第四信号端的输入信号为高电平；

第四阶段，所述第一信号端的输入信号为低电平，所述第二信号端的输入信号为高电平，所述第三信号端的输入信号为高电平，所述第四信号端的输入信号为低电平。

本发明具有下述有益效果：

本发明提供的像素电路及其驱动方法、显示装置之中，像素电路包括感光器件、重置单元、充电单元、补偿单元、读取单元以及发光器件，重置单元用于根据第一信号端和第二信号端的输入信号控制第一节点、第二节点以及第三节点的电位，充电单元用于根据第二信号端的输入信号控制第二节点的电位，补偿单元用于根据第三信号端的输入信号和第二节点的电位控制第一节点和第三节点的电位，读取单元用于根据第四信号端的输入信号控制发光器件的第一极和读取端的输出信号。本发明提供的技术方案通过对有源像素传感器电路的源极跟随晶体管进行补偿，解决了由于源极跟随晶体管自身差异导致的输出电流不均一的问题，使得输出电流与所述源极跟随晶体管的阈值电压无关。另外，本发明提供的技术方案将补偿电路和有源像素传感器电路整合在一起，通过信号共用的方式，实现两者的功能整合，不仅满足硅基显示功能，还具备环境监测功能。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种像素电路的结构示意图；

图2为图1所示像素电路的具体结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的一种像素电路的驱动方法的流程图；

图4为本发明实施例三提供的一种像素电路的工作时序图；

图5为实施例三中像素电路在第一阶段的电流流向示意图；

图6为实施例三中像素电路在第二阶段的电流流向示意图；

图7为实施例三中像素电路在第三阶段的电流流向示意图；

图8为实施例三中像素电路在第四阶段的电流流向示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的像素电路及其驱动方法、显示装置进行详细描述。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种像素电路的结构示意图。如图1所示，所述像素电路包括感光器件PD、重置单元101、充电单元102、补偿单元103、读取单元104以及发光器件OLED。所述感光器件PD的第一极接地，所述感光器件PD的第二极与所述充电单元102连接，所述发光器件OLED的第一极与所述读取单元104连接，所述发光器件OLED的第二极接地。本实施例中，所述感光器件PD包括光电二极管，所述发光器件OLED为有机电致发光器件。

参见图1，所述重置单元101分别与第一信号端Reset、第一电压端Vdd、第二信号端Scan1、第一节点A1、第二节点A2以及第三节点A3连接，所述重置单元101用于根据所述第一信号端Reset和所述第二信号端Scan1的输入信号控制所述第一节点A1、所述第二节点A2以及所述第三节点A3的电位。所述充电单元102分别与所述第二信号端Scan1和所述第二节点A2连接，所述充电单元102用于根据所述第二信号端Scan1的输入信号控制所述第二节点A2的电位。所述补偿单元103分别与所述第二节点A2、所述第一节点A1、第二电压端Vcom、所述第三节点A3、第四节点A4、第三电压端Vdata、第三信号端Scan2、第五节点A5以及第六节点A6连接，所述补偿单元103用于根据所述第三信号端Scan2的输入信号和所述第二节点A2的电位控制所述第一节点A1和所述第三节点A3的电位。所述读取单元104分别与所述第一电压端Vdd、所述第四信号端EM、所述第四节点A4、所述第五节点A5、所述第六节点A6以及读取端ReadLine连接，所述读取单元104用于根据所述第四信号端EM的输入信号控制所述发光器件OLED的第一极和所述读取端ReadLine的输出信号。本实施例提供的技术方案通过对有源像素传感器电路的源极跟随晶体管进行补偿，解决了由于源极跟随晶体管自身差异导致的输出电流不均一的问题，使得输出电流与所述源极跟随晶体管的阈值电压无关。另外，本实施例提供的技术方案将补偿电路和有源像素传感器电路整合在一起，通过信号共用的方式，实现两者的功能整合，不仅满足硅基显示功能，还具备环境监测功能。

图2为图1所示像素电路的具体结构示意图。如图2所示，所述重置单元101包括第四晶体管M4、第一晶体管M1以及第七晶体管N1。所述第四晶体管M4的栅极与所述第一信号端Reset连接，所述第四晶体管M4的第一极与所述第一电压端Vdd连接，所述第四晶体管M4的第二极与所述第二节点A2连接。所述第一晶体管M1的栅极与所述第二信号端Scan1连接，所述第一晶体管M1的第一极接地，所述第一晶体管M1的第二极与所述第一节点A1连接。所述第七晶体管N1的栅极与所述第二信号端Scan1连接，所述第七晶体管N1的第一极接地，所述第七晶体管N1的第二极与所述第三节点A3连接。

参见图2，所述充电单元102包括第五晶体管M5和第二电容C2。所述第五晶体管M5的栅极与所述第二信号端Scan1连接，所述第五晶体管M5的第一极与所述感光器件PD的第二极连接，所述第五晶体管M5的第二极与所述第二节点A2连接。所述第二电容C2的第一极与所述第二节点A2连接，所述第二电容C2的第二极接地。

参见图2，所述补偿单元103包括第三晶体管M3、第二晶体管M2、第八晶体管N2、第九晶体管N3、第十一晶体管N5、第一电容C1以及第三电容C3。所述第三晶体管M3的栅极与所述第一节点A1连接，所述第三晶体管M3的第一极与所述第二节点A2连接，所述第三晶体管M3的第二极与所述第六节点A6连接。所述第二晶体管M2的栅极与所述第三信号端Scan2连接，所述第二晶体管M2的第一极与所述第一节点A1连接，所述第二晶体管M2的第二极与所述第六节点A6连接。所述第八晶体管N2的栅极与所述第三信号端Scan2连接，所述第八晶体管N2的第一极与所述第三节点A3连接，所述第八晶体管N2的第二极与所述第五节点A5连接。所述第九晶体管N3的栅极与所述第三节点A3连接，所述第九晶体管N3的第一极与所述第四节点A4连接，所述第九晶体管N3的第二极与所述第五节点A5连接。所述第十一晶体管N5的栅极与所述第三信号端Scan2连接，所述第十一晶体管N5的第一极与所述第四节点A4连接，所述第十一晶体管N5的第二极与所述第三电压端Vdata连接。所述第一电容C1的第一极与所述第一节点A1连接，所述第一电容C1的第二极与所述第二电压端Vcom连接。所述第三电容C3的第一极与所述第二电压端Vcom连接，所述第三电容C3的第二极与所述第三节点A3连接。

参见图2，所述读取单元104包括第十晶体管N4、第十二晶体管N6以及第六晶体管M6。所述第十晶体管N4的栅极与所述第四信号端EM连接，所述第十晶体管N4的第一极与所述第一电压端Vdd连接，所述第十晶体管N4的第二极与所述第四节点A4连接。所述第十二晶体管N6的栅极与所述第四信号端EM连接，所述第十二晶体管N6的第一极与所述第五节点A5连接，所述第十二晶体管N6的第二极与所述发光器件OLED的第一极连接。所述第六晶体管M6与所述第四信号端EM连接，所述第六晶体管M6的第一极与所述第六节点A6连接，所述第六晶体管M6的第二极与所述读取端ReadLine连接。

本实施例提供的像素电路之中，第一晶体管M1、第二晶体管M2、第四晶体管M4、第五晶体管M5、第六晶体管M6为开关晶体管(Switching TFT)，第三晶体管M3为源极跟随晶体管。同样的，第七晶体管N1、第八晶体管N2、第十晶体管N4、第十一晶体管N5、第十二晶体管N6为开关晶体管(Switching TFT)，第九晶体管N3为驱动晶体管(Driving TFT)。本实施例提供的技术方案通过对有源像素传感器电路的源极跟随晶体管进行补偿，解决了由于源极跟随晶体管自身差异导致的输出电流不均一的问题，使得输出电流与所述源极跟随晶体管的阈值电压无关。另外，本实施例提供的技术方案将补偿电路和有源像素传感器电路整合在一起，通过信号共用的方式，实现两者的功能整合，不仅满足硅基显示功能，还具备环境监测功能。

实施例二

本实施例提供一种显示装置，包括实施例一提供的像素电路，具体内容可参照实施例一的描述，此处不再赘述。

本实施例提供的显示装置之中，像素电路包括感光器件、重置单元、充电单元、补偿单元、读取单元以及发光器件，重置单元用于根据第一信号端和第二信号端的输入信号控制第一节点、第二节点以及第三节点的电位，充电单元用于根据第二信号端的输入信号控制第二节点的电位，补偿单元用于根据第三信号端的输入信号和第二节点的电位控制第一节点和第三节点的电位，读取单元用于根据第四信号端的输入信号控制发光器件的第一极和读取端的输出信号。本实施例提供的技术方案通过对有源像素传感器电路的源极跟随晶体管进行补偿，解决了由于源极跟随晶体管自身差异导致的输出电流不均一的问题，使得输出电流与所述源极跟随晶体管的阈值电压无关。另外，本实施例提供的技术方案将补偿电路和有源像素传感器电路整合在一起，通过信号共用的方式，实现两者的功能整合，不仅满足硅基显示功能，还具备环境监测功能。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的一种像素电路的驱动方法的流程图，图4为本发明实施例三提供的一种像素电路的工作时序图。如图3和图4所示，所述像素电路包括实施例一提供的像素电路，所述第一电压端Vdd为高电平，所述第二电压端Vcom为公共电压，所述第三电压端Vdata为数据信号电压。

所述像素电路的驱动方法包括：

步骤1001、第一阶段，所述第一信号端的输入信号为低电平，所述第二信号端的输入信号为低电平，所述第三信号端的输入信号为高电平，所述第四信号端的输入信号为高电平。

图5为实施例三中像素电路在第一阶段的电流流向示意图。如图5所示，第一阶段为重置阶段，图中箭头方向代表电流流向。在第一阶段之中，所述第一信号端Reset的输入信号为低电平，所述第二信号端Scan1的输入信号为低电平，所述第三信号端Scan2的输入信号为高电平，所述第四信号端EM的输入信号为高电平。此时，第一晶体管M1、第四晶体管M4以及第五晶体管M5导通，其他晶体管断开，此时第一节点A1重置接地，电势为0V，第二节点A2的电势为Vdd，第三节点A3的电势重置为0V，同时将之前的电压信号进行重置。

步骤1002、第二阶段，所述第一信号端的输入信号为高电平，所述第二信号端的输入信号为低电平，所述第三信号端的输入信号为高电平，所述第四信号端的输入信号为高电平。

图6为实施例三中像素电路在第二阶段的电流流向示意图。如图6所示，第二阶段为光感积累阶段，感光器件PD上的箭头代表光电反应。在第二阶段之中，所述第一信号端Reset的输入信号为高电平，所述第二信号端Scan1的输入信号为低电平，所述第三信号端Scan2的输入信号为高电平，所述第四信号端EM的输入信号为高电平。此时，只有第五晶体管M5导通，其他晶体管关闭，当二极管PN结上有入射光照射时，光量子激发在PN结上产生电子空穴对，使得PN结电容上的电荷发生复合，从而将第二节点A2的电势降为Vdata。本实施例将Vdata存储在第二电容C2的两端，从而为补偿阶段做好准备。

步骤1003、第三阶段，所述第一信号端的输入信号为高电平，所述第二信号端的输入信号为高电平，所述第三信号端的输入信号为低电平，所述第四信号端的输入信号为高电平。

图7为实施例三中像素电路在第三阶段的电流流向示意图。如图7所示，第三阶段为补偿阶段，图中箭头方向代表电流流向。在第三阶段之中，所述第一信号端Reset的输入信号为高电平，所述第二信号端Scan1的输入信号为高电平，所述第三信号端Scan2的输入信号为低电平，所述第四信号端EM的输入信号为高电平。此时，第二晶体管M2、第三晶体管M3、第五晶体管M5导通，第一晶体管M1、第四晶体管M4、第六晶体管M6断开，由于之前第一节点A1接地电位为0V，因此源极跟随晶体管M3打开，电流通过第五晶体管M5和第三晶体管M3流向第二晶体管M2，开始对第一节点A1进行充电，直到将第一节点A1充电至Vdata1-Vmth为止，第三晶体管M3的栅源两极之间的电压差为Vmth。充电完成之后，第一节点A1的电位将一直维持在Vdata1-Vmth。同理，本实施例按照既定的路径对第九晶体管N3进行补偿，使得第三节点A3的电位为Vdata2-Vnth，第九晶体管N3的栅源两极之间的电压差为Vnth。

步骤1004、第四阶段，所述第一信号端的输入信号为低电平，所述第二信号端的输入信号为高电平，所述第三信号端的输入信号为高电平，所述第四信号端的输入信号为低电平。

图8为实施例三中像素电路在第四阶段的电流流向示意图。如图8所示，第四阶段为采集信号阶段，图中箭头方向代表电流流向。在第三阶段之中，所述第一信号端Reset的输入信号为低电平，所述第二信号端Scan1的输入信号为高电平，所述第三信号端Scan2的输入信号为高电平，所述第四信号端EM的输入信号为低电平。此时，第三晶体管M3的源极接入电压Vdd，第二节点A2的电位为Vdd，电流通过第四晶体管M4和第三晶体管M3流向第六晶体管M6，再由读取端Readline输出。由晶体管的饱和电流公式可以得到：

I＝K(Vgs-Vth)²＝K[Vdd-(Vdata1-Vmth)-Vmth]²＝K(Vdd-Vdata1)²

通过上述公式可以看出，此时的工作电流I已经不受源极跟随晶体管的阈值电压Vth的影响，只与Vdd和Vdata1有关，其中Vdata1直接由二极管PN结的光照产生，从而彻底解决了源极跟随晶体管由于工艺和操作造成阈值电压Vth的漂移问题，保证了信号数据的准确性。

同理可以得出发光电流I_oled＝K(Vdd-Vdata2)²，此时的发光电流I_oled已经不受驱动晶体管N3的阈值电压Vth的影响，只与Vdata2有关。从而彻底解决了驱动晶体管由于工艺和操作造成阈值电压Vth的漂移问题，消除了阈值电压Vth对发光电流I_oled的影响，保证了有机电致发光器件的正常工作。

本实施例提供的像素电路的驱动方法之中，像素电路包括感光器件、重置单元、充电单元、补偿单元、读取单元以及发光器件，重置单元用于根据第一信号端和第二信号端的输入信号控制第一节点、第二节点以及第三节点的电位，充电单元用于根据第二信号端的输入信号控制第二节点的电位，补偿单元用于根据第三信号端的输入信号和第二节点的电位控制第一节点和第三节点的电位，读取单元用于根据第四信号端的输入信号控制发光器件的第一极和读取端的输出信号。本实施例提供的技术方案通过对有源像素传感器电路的源极跟随晶体管进行补偿，解决了由于源极跟随晶体管自身差异导致的输出电流不均一的问题，使得输出电流与所述源极跟随晶体管的阈值电压无关。另外，本实施例提供的技术方案将补偿电路和有源像素传感器电路整合在一起，通过信号共用的方式，实现两者的功能整合，不仅满足硅基显示功能，还具备环境监测功能。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。