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CN111128069A - 一种自发光显示装置以及像素内外补偿兼容电路 - Google Patents

一种自发光显示装置以及像素内外补偿兼容电路 Download PDF

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CN111128069A
CN111128069A CN201911164601.5A CN201911164601A CN111128069A CN 111128069 A CN111128069 A CN 111128069A CN 201911164601 A CN201911164601 A CN 201911164601A CN 111128069 A CN111128069 A CN 111128069A
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CN
China
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tft
driving
switch
light
time period
Prior art date
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CN201911164601.5A
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黄洪涛
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Nanjing CEC Panda LCD Technology Co Ltd
Original Assignee
Nanjing CEC Panda LCD Technology Co Ltd
Nanjing CEC Panda FPD Technology Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种像素内外补偿兼容电路，其与发光元件连接；所述发光元件位于第一电源和第二电源之间，其特征在于，所述兼容电路通过信号复用线与驱动芯片连接，所述驱动芯片设有开关以及可与开关连接的数模转换器和模数转换器；所述兼容电路还包括位于第一电源和发光元件之间的第一驱动TFT；位于第一驱动TFT和信号复用线之间的第一开关TFT；位于第一驱动TFT和第一电源之间的第二开关TFT；位于第一驱动TFT和第二电源之间的存储电容；位于第一驱动TFT和存储电容之间的第三开关TFT以及位于第一驱动TFT和发光单元之间的第四开关TFT。本发明具备内补偿和外补偿的能力，提高像素补偿的灵活性和补偿范围。

Description

一种自发光显示装置以及像素内外补偿兼容电路
技术领域
本发明涉及显示面板的技术领域，尤其涉及一种自发光显示装置以及像素内外补偿兼容电路。
背景技术
近年来，显示器件不断在向着薄型化、轻型化和柔性化方向发展，自发光型包括有机电致发光OLED、量子点电致发光QLED、微型电致发光Micro-LED，自发光型的显示器在这些方面具有天然的优势。
对于自发光型显示的发光元件，其发光亮度与施加的电压、电流均成正相关关系。发光亮度与电压的关系会受到环境温度、使用时间等因素的影响而发生变化。因此，采用电压驱动发光元件的方式，很难控制自发光显示器的亮度均一性、稳定型。与之相反，发光元件的亮度与其施加的电流大致上成正比例关系，并且不易受其他因素的干扰。因此，自发光显示器通常采用电流驱动型设计。
驱动发光元件的电流由TFT背板提供，包括LTPS TFT、氧化物半导体TFT。但是TFT的特性(包括阈值电压Vth、迁移率mobility)容易产生偏差或漂移，造成驱动电流偏差或漂移，影响显示均一性和寿命。因此自发光显示的像素电路中通常会设置补偿TFT特性偏差或漂移电路，来改善显示均一性和寿命问题。
像素补偿电路通常由电流控制模式和电压控制模式。电流控制模式可以对TFT的阈值电压和迁移率同时进行补偿；电压控制模式一般只能对TFT的阈值电压进行补偿。但是电流控制模式有以下两个问题：(1)控制电流都是微弱电流，对驱动IC的设计要求很高；(2)由于寄生电容影响，电流控制模式的像素补偿电路需要比较长的设定时间，才能达到补偿效果。因此目前像素补偿电路多采用电压控制模式。
图1所示是现有无补偿像素驱动电路，其包括开关TFT 1、驱动TFT 2和存储电容3,开关TFT 1受扫描信号Scan控制将数据信号Vdata输入到驱动TFT 2的栅极通路端，驱动TFT2受栅极通路端的电压控制在电源ELVDD作用下，输出驱动电流，电流流经发光元件5发光。存储电容3连接驱动TFT 2的栅极通路端和电源ELVDD，用于维持驱动TFT 2的栅极通路端的电压，防止其在一个刷新周期内因漏电而发生变化。
无补偿像素电路未对TFT的特性进行补偿，流经发光元件的电流会受到驱动TFT的特性偏差和漂移而发生变化，导致显示均一性和寿命问题。
如图2所示是现有电压控制型像素补偿电路，其包含5颗TFT和2颗电容。其中110TFT为驱动TFT，给发光元件提供电流，电流大小通过其栅极电压来控制；111TFT为数据电压输入的开关TFT，用来对数据电压的输入进行开关控制；112TFT为另一开关TFT，用于对参考电压的输入进行开关控制；113TFT为另一开关TFT，用来控制驱动TFT的栅极和漏极进行短接，以使110TFT形成diode连接方式，用于提取110TFT的阈值电压Vth；114TFT为另一开关TFT，用于开关发光元件的发光，同时配合113TFT进行Vth提取操作。
该像素补偿电路，可以通过113TFT和114TFT的配合，在t0～t1时间给110TFT的栅极充电，而在t1～t2时间通过110TFT的放电，提取出110TFT的阈值电压Vth。在t3～t4时间，将数据电压输入到A点，并通过121电容的耦合，将数据电压耦合到110TFT的栅极上。以此实现110TFT的Vth补偿过程。
但是该像素补偿电路同时需要2颗电容，其中121电容用来耦合数据电压，122电容用来保存像素电压，以防止漏电。为了达到较好的耦合和电压保持效果，2颗电容的尺寸都需要设计到足够的大小，而在较高像素密度的设计下，电容将占用较大的版图空间，限制了像素密度的提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具备内补偿和外补偿能力且提高像素补充的灵活性和补偿范围的像素内外补偿兼容电路。
本发明提供一种像素内外补偿兼容电路，其与发光元件连接；所述发光元件位于第一电源和第二电源之间，所述兼容电路通过信号复用线与驱动芯片连接，所述驱动芯片设有开关以及可与开关连接的数模转换器和模数转换器；所述兼容电路还包括位于第一电源和发光元件之间的第一驱动TFT；位于第一驱动TFT和信号复用线之间的第一开关TFT；位于第一驱动TFT和第一电源之间的第二开关TFT；位于第一驱动TFT和第二电源之间的存储电容；位于第一驱动TFT和存储电容之间的第三开关TFT以及位于第一驱动TFT和发光单元之间的第四开关TFT；
当驱动芯片通过开关连接至所述数模转换器时，驱动芯片通过信号复用线提供数据电压或者参考电压对所述兼容电路进行内补偿，在内补偿模式下，所述兼容电路采用二极管连接方式来提取第一驱动TFT的阈值电压并从兼容电路内部对第一驱动TFT的阈值电压进行补偿；
当驱动芯片通过开关在多个状态之间切换时，驱动芯片通过信号复用线对所述兼容电路进行外补偿，在外补偿模式下，从所述兼容电路的外部对第一驱动TFT的阈值电压进行侦测，驱动芯片根据侦测的阈值电压对所述兼容电路的数据电压进行补偿。
优选地，第一驱动TFT的通路端与存储电容的第一极和第三开关TFT的第一通路端连接，第一驱动TFT的第一通路端与第四开关TFT的第一通路端和第一开关TFT的第一通路端连接，第一驱动TFT的第二通路端与第三开关TFT的第二通路端和第二开关TFT的第一通路端连接；第一开关TFT的通路端与扫描线连接，第一开关TFT的第二通路端与信号复用线连接；第二开关TFT的通路端连接第二发光控制信号，第二开关TFT的第二通路端连接第一电源；第三开关TFT的通路端连接由扫描线发出的扫描控制信号；第四开关TFT的通路端连接第一发光控制信号，第四开关TFT的第二通路端连接发光单元的正极；存储电容的第二极连接恒定电源，其中恒压电源为第一电源或第二电源或参考电压。
优选地，第一驱动TFT的通路端与存储电容的第一极和第三开关TFT的第一通路端连接，第一驱动TFT的第一通路端与第四开关TFT的第一通路端和第一开关TFT的第一通路端连接，第一驱动TFT的第二通路端与第三开关TFT的第二通路端和第二开关TFT的第一通路端连接；第一开关TFT的通路端与第二扫描信号连接，第一开关TFT的第二通路端与信号复用线连接；第二开关TFT的通路端连接发光控制信号，第二开关TFT的第二通路端连接第一电源；第三开关TFT的通路端与第一扫描信号连接；第四开关TFT的通路端与发光控制信号连接，第四开关TFT的第二通路端连接发光单元的正极；存储电容的第二极连接恒定电源，其中恒压电源为第一电源。
优选地，第一驱动TFT的通路端与存储电容的第一极和第三开关TFT的第一通路端连接，第一驱动TFT的第一通路端与第四开关TFT的第一通路端和第一开关TFT的第一通路端连接，第一驱动TFT的第二通路端与第三开关TFT的第二通路端和第二开关TFT的第一通路端连接；第一开关TFT的通路端与第二扫描信号连接，第一开关TFT的第二通路端与信号复用线连接；第二开关TFT的通路端连接第一发光控制信号，第二开关TFT的第二通路端连接第一电源；第三开关TFT的通路端与第一扫描信号连接；第四开关TFT的通路端与第二发光控制信号连接，第四开关TFT的第二通路端连接发光单元的正极；存储电容的第二极连接恒定电源，其中恒压电源为第一电源。
优选地，在内补偿模式下具有连续的第一时间段、第二时间段、第三时间段和第四时间段；第一时间段为重置阶段，经过第一时间段第一驱动TFT的通路端输入第一电源电压；第二时间段为第一驱动TFT的阈值电压提取阶段；第三时间段为第一驱动TFT的通路端的电压被锁定阶段；第四时间段为发光元件发光阶段。
优选地，在内补偿模式下具有连续的第一时间段、第二时间段、第三时间段和第四时间段；
其中，在第一时间段内扫描线的扫描信号和第二发光控制信号输入高电平，第一发光控制信号输入低电平，第一开关TFT打开，第四开关TFT关闭，数据电压输入第一驱动TFT的第一通路端；与此同时，第三开关TFT和第二开关TFT也处于打开状态，第一驱动TFT的通路端输入第一电源电压；
在第二时间段内扫描线的扫描信号输入高电平，第一发光控制信号和第二发光控制信号输入低电平，第二开关TFT关闭，此时，第一驱动TFT处于打开状态，第一驱动TFT的通路端和第二通路端连接在一起且形成二极管的连接方式，第一驱动TFT的通路端的电压通过第一驱动TFT向第一开关TFT放电，直至第一驱动TFT的栅极和漏极之间的电压降至阈值电压时第一驱动TFT关闭，放电停止，第一驱动TFT的阈值电压成功提取到第一驱动TFT的通路端上，并由存储电容保存下来；
在第三时间段内第一发光控制信号输入高电平，扫描线的扫描信号和第二发光控制信号输入低电平，此时，第三开关TFT关闭，第一驱动TFT的通路端的电压被锁定，存储电容两端压差同时也被锁定；
在第四时间段内第一发光控制信号和第二发光控制信号输入高电平，扫描线的扫描信号输入低电平，此时，第二开关TFT打开，第一电源和第二电源之间形成导电通路，电流流经发光元件而发光。
优选地，在内补偿模式下具有连续的第一时间段、第二时间段、第三时间段和第四时间段；
其中，在第一时间段内扫描线的第一扫描信号和发光控制信号输入高电平，扫描线的第二扫描信号输入低电平，此时，第一开关TFT关闭，第二开关TFT、第三开关TFT和第四开关TFT打开，第一电源电压输入第一驱动TFT的通路端，给第一驱动TFT进行充电；
在第二时间段扫描线的第一扫描信号、第二扫描信号输入高电平，发光控制信号输入低电平，此时，第二开关TFT和第四开关TFT关闭，第一驱动TFT处于打开状态，第一驱动TFT的通路端和第二通路端连接在一起且形成二极管的连接方式，第一驱动TFT的通路端的电压通过第一驱动TFT向第一开关TFT放电，直至第一驱动TFT的栅极和漏极之间的电压降至阈值电压时第一驱动TFT关闭，放电停止，第一驱动TFT的阈值电压成功提取到第一驱动TFT的通路端上，并由存储电容保存下来；
第三时间段扫描线的第一扫描信号和发光控制信号输入低电平，此时，第三开关TFT和第四开关TFT关闭，第一驱动TFT的通路端的电压被锁定，存储电容两端压差同时也被锁定；
在第四时间段发光控制信号输入高电平，此时，第一开关TFT和第三开关TFT关闭，第二开关TFT打开，第一驱动TFT的第二通路端的电压为发光元件的电压，第一电源和第二电源之间形成导电通路，电流流经发光元件而发光。
优选地，在内补偿模式下具有连续的第一时间段、第二时间段、第三时间段和第四时间段；
其中，在第一时间段内扫描线的第一扫描信号和第二发光控制信号输入高电平，扫描线的第二扫描信号和第一发光控制信号输入低电平，第一开关TFT和第四开关TFT关闭，第二开关TFT和第三开关TFT打开，第一电源电压输入第一驱动TFT的通路端，给第一驱动TFT进行充电；
在第二时间段内扫描线的第一扫描信号、第二扫描信号输入高电平，第一发光控制信号和第二发光控制信号输入低电平，此时，第二开关TFT和第四开关TFT关闭，第三开关TFT、第一开关TFT和第一驱动TFT处于打开状态，第一驱动TFT的通路端和第二通路端连接在一起且形成二极管的连接方式，第一驱动TFT的通路端的电压通过第一驱动TFT向第一开关TFT放电，直至第一驱动TFT的栅极和漏极之间的电压降至阈值电压时第一驱动TFT关闭，放电停止，第一驱动TFT的阈值电压成功提取到第一驱动TFT的通路端上并由存储电容保存下来；
第三时间段内扫描线的第二扫描信号和第一发光控制信号输入高电平，扫描线的第一扫描信号和第二发光控制信号输入低电平，此时，第二开关TFT和第三开关TFT关闭，第一驱动TFT的通路端的电压被锁定，存储电容两端压差同时也被锁定；
在第四时间段内第一发光控制信号和第二发光控制信号输入高电平，第一开关TFT和第三开关TFT关闭，第二开关TFT打开，第一驱动TFT的第二通路端的电压为发光元件的电压，第一电源和第二电源之间形成导电通路，电流流经发光元件而发光。
优选地，在外补偿模式下具有连续的第一时间段、第二时间段和第三时间段；
其中，在第一时间段内数据电压输入低电平，且像素内外补偿兼容电路的开关将信号复用线连接至数模转换器，驱动芯片提供参考电压至将信号复用线上；
在第二时间段内驱动芯片的开关将信号复用线与数模转换器断开，驱动芯片对信号复用线进行充电并使其电压逐渐升高；
第三时间段为阈值电压的侦测阶段，驱动芯片的开关将信号复用线连接至模数转换器，驱动芯片通过模数转换器将信号复用线的电压侦测出来；
在第一时间段、第二时间段和第三时间段内，扫描线的扫描信号和第二发光控制信号输入高电平，第一发光控制信号输入低电平。
优选地，第一时间段为重置阶段；第二时间段为阈值电压提取阶段；第三时间段为侦测阶段。
本发明像素内外补偿兼容电路，可以减少像素驱动电路元件的数量，提高PPI；驱动信号简单，只需要一组栅极扫描信号和一组发光控制性信号，并将数据数据线Data或感测复用线合并为一个信号线；本发明具备内补偿和外补偿的能力，提高像素补偿的灵活性和补偿范围。
附图说明
图1所示是现有无补偿像素驱动电路；
图2所示是现有电压控制型像素补偿电路；
图3为本发明像素内外补偿兼容电路的第一实施例的结构示意图；
图4所示为本发明像素内外补偿兼容电路在内补偿模式下的示意图；
图5为图4所示内补偿模式下的驱动信号波形图；
图6为图5所示在第一时间段内的驱动示意图；
图7为图5所示在第二时间段内的驱动示意图；
图8为图5所示在第三时间段内的驱动示意图；
图9为图5所示在第四时间段内的驱动示意图；
图10所示为本发明像素内外补偿兼容电路在外补偿模式下的示意图；
图11为图10所示外补偿模式下的驱动信号波形图；
图12为图11所示波形图下对第一驱动TFT的阈值电压Vth进行侦测的示意图；
图13为图11所示在第一时间段内的驱动示意图；
图14为图11所示在第二时间段内的驱动示意图；
图15为图11所示在第三时间段内的驱动示意图；
图16为本发明像素内外补偿兼容电路的第二实施例的结构示意图；
图17为图16所示内补偿模式下的驱动信号波形图；
图18为图16所示在第一时间段内的驱动示意图；
图19为图16所示在第二时间段内的驱动示意图；
图20为图16所示在第三时间段内的驱动示意图；
图21为图16所示在第四时间段内的驱动示意图；
图22为本发明像素内外补偿兼容电路的第三实施例的结构示意图；
图23为图22所示内补偿模式下的驱动信号波形图；
图24为图22所示在第一时间段内的驱动示意图；
图25为图22所示在第二时间段内的驱动示意图；
图26为图22所示在第三时间段内的驱动示意图；
图27为图22所示在第四时间段内的驱动示意图；
图28为图4所示像素内外补偿兼容电路在内补偿模式不同数据电压Vdata下的驱动电流变化的仿真结果图；
图29为图4所示像素内外补偿兼容电路在内补偿模式第一驱动TFT的阈值电压Vth发生变化时的仿真结果图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
本发明像素内外补偿兼容电路的结构示意图，图3所示为本发明第一实施例，本发明既可以进行像素内补偿，也可以进行像素外补偿，通过将数据线Data和感测复用线Sense合并为信号复用线50，信号复用线50连接至驱动芯片IC 40，驱动芯片IC 40设有开关41以及可与开关41连接的数模转换器DAC 42和模数转换器ADC 43，当开关41连接至数模转换器DAC 42时，第一开关TFT 12与数模转换器DAC 42连接；当开关41连接至模数转换器ADC 43时，第一开关TFT 12与模数转换器ADC 43连接。
本发明像素内外补偿兼容电路用于对自发光显示装置进行补偿，像素内外补偿兼容电路与发光元件30连接，其中发光元件30位于第一电源ELVDD和第二电源ELVSS之间，发光元件30由第一发光控制信号EM1和第二发光控制信号EM2进行控制。
其中，第一电源ELVDD为电源正极端，第二电源ELVSS为电源负极端。
像素内外补偿兼容电路包括：位于第一电源和发光元件30之间的第一驱动TFT11，第一驱动TFT 11串联连接在第一电源和发光元件30之间；位于第一驱动TFT 11和驱动芯片IC 40之间的第一开关TFT 12；位于第一驱动TFT 11和第一电源之间的第二开关TFT13；位于第一驱动TFT 11和第二电源之间的存储电容20；位于第一驱动TFT 11和存储电容20之间的第三开关TFT 14以及位于第一驱动TFT 11和发光单元30之间的第四开关TFT 15。
需要说明的是，以下实施例所涉及的每个TFT均包括控制端、第一通路端和第二通路端，控制端为栅极，其中一个通路端为源极、另一个通路端为漏极。当控制端、第一通路端和第二通路端接收的电压满足TFT的打开条件时，源极和漏极通过半导体层连接，此时TFT处于打开状态，否则处于关闭状态。
第一驱动TFT 11的控制端作为G点，第一驱动TFT 11的控制端与存储电容20的第一极和第三开关TFT 14的第一通路端连接；第一驱动TFT 11的第一通路端作为B点，第一驱动TFT 11的第一通路端与第四开关TFT 15的第一通路端和第一开关TFT 12的第一通路端连接；第一驱动TFT 11的第二通路端作为A点，第一驱动TFT 11的第二通路端与第三开关TFT 14的第二通路端和第二开关TFT 13的第一通路端连接。
第一开关TFT 12的控制端与扫描线连接，第一开关TFT 12的第二通路端与信号复用线50连接，再通过信号复用线50连接驱动芯片IC 40的开关41；第二开关TFT 13的控制端连接第二发光控制信号EM2，第二开关TFT 13的第二通路端连接第一电源ELVDD；第三开关TFT 14的控制端连接由扫描线发出的扫描控制信号；第四开关TFT 15的控制端连接第一发光控制信号EM1，第四开关TFT15的第二通路端连接发光单元30的正极；存储电容20的第二极连接恒定电源，恒压电源为第一电源ELVDD或第二电源ELVSS或参考电压Vref。
当驱动芯片IC 40通过开关41连接至数模转换器DAC 42时，驱动芯片IC 40通过信号复用线50提供数据电压Vdata或者参考电压Vref到所述兼容电路进行内补偿，在内补偿模式下，像素内外补偿兼容电路采用二极管连接方式来提取第一驱动TFT 11的阈值电压Vth并从像素内外补偿兼容电路的内部对第一驱动TFT 11的驱动电压进行补偿，通过对第一驱动TFT 11的阈值电压Vth进行提取和补偿，使得发光阶段T4的电流不受第一驱动TFT11的阈值电压Vth影响，实现了阈值电压Vth的补偿效果。
当驱动芯片IC 40通过开关41在多个状态之间切换时，驱动芯片IC 40通过信号复用线50对所述兼容电路进行外补偿，在外补偿模式下，从像素内外补偿兼容电路的外部对第一驱动TFT 11的阈值电压Vth进行侦测，驱动芯片IC 40根据侦测的阈值电压Vth对像素内外补偿兼容电路的数据电压Vdata进行补偿，从而以外补偿的方式避免阈值电压Vth不均和漂移对显示画面质量和寿命造成影响。
图4所示为本发明像素内外补偿兼容电路在内补偿模式下的示意图，图5为图4所示内补偿模式下的驱动信号波形图。内补偿模式下具有连续的第一时间段(具体为T1期间)、第二时间段(具体为T2期间)、第三时间段(具体为T3期间)和第四时间段(具体为T4期间)，第一时间段(具体为T1期间)、第二时间段(具体为T2期间)和第三时间段(具体为T3期间)的时间相同，第四时间段(具体为T4期间)为发光单元30持续发光时间。
其中，在第一时间段(具体为T1期间)内扫描线的扫描信号Scan和第二发光控制信号EM2输入高电平，第一发光控制信号EM1和输入低电平；在第二时间段(具体为T2期间)内扫描线的扫描信号Scan输入高电平，第一发光控制信号EM1和第二发光控制信号EM2输入低电平；在第三时间段(具体为T3期间)内第一发光控制信号EM1输入高电平，扫描线的扫描信号Scan和第二发光控制信号EM2输入低电平；在第四时间段(具体为T4期间)内第一发光控制信号EM1和第二发光控制信号EM2输入高电平，扫描线的扫描信号Scan输入低电平；
在内补偿模式下，驱动芯片IC 40的开关41将信号复用线50连接至数模转换器DAC42，驱动芯片IC 40提供数据电压Vdata。
具体的，在第一时间段(具体为T1期间)为重置阶段，经过第一时间段(具体为T1期间)第一驱动TFT 11的控制端G点输入第一电源电压ELVDD。如图6所示，扫描线的扫描信号Scan输入高电平，第一发光控制信号EM1输入低电平，此时，第一开关TFT 12打开，第四开关TFT 15关闭，数据电压Vdata输入B点；与此同时，第三开关TFT 14和第二开关TFT 13也处于打开状态，第一驱动TFT 11的控制端G点输入第一电源电压ELVDD。
在第二时间段(具体为T2期间)为第一驱动TFT 11的阈值电压Vth提取阶段。如图7所示，第二发光控制信号EM2输入低电平，此时第二开关TFT 13关闭，第一驱动TFT 11处于打开状态，第一驱动TFT 11的控制端G点和第二通路端A点连接在一起，形成二极管的连接方式，第一驱动TFT 11的控制端G点的电压通过第一驱动TFT 11向第一开关TFT 12放电，直至第一驱动TFT 11的栅极和漏极之间的电压Vgs降至阈值电压Vth时第一驱动TFT 11关闭，放电停止，此时G点的电压为(Vdata+Vth)。至此，第一驱动TFT 11的阈值电压Vth成功提取到G点上，并由存储电容20保存下来。
第三时间段(具体为T3期间)为第一驱动TFT 11的控制端G点的电压Vg被锁定阶段。如图8所示，扫描线的扫描信号Scan输入低电平，第一发光控制信号EM1输入高电平，此时第三开关TFT 14关闭，G点电压Vg被锁定，存储电容20两端压差同时也被锁定。
在第四时间段(具体为T4期间)为发光元件30发光阶段。如图9所示，第二发光控制信号EM2输入高电平，第二开关TFT 13打开，第一电源和第二电源之间形成导电通路，电流流经发光元件30而发光。
在发光阶段，流经发光元件30的电流受第一驱动TFT 11来控制。由于第一驱动TFT11的第二通路端的电压为ELVDD，第一驱动TFT 11工作在饱和区，其工作电流为1/2K(Vgs-Vth)2，即1/2K(Vdata+Vth-ELVSS-Voled-Vth)2＝1/2K(Vdata-ELVSS-Voled)2。通过该电流公式，可以发现流经发光元件30的驱动电流仅仅只与数据电压Vdata、第一电源电压ELVSS以及发光元件30的工作电压Voled有关，而与TFT的阈值电压Vth没有关系。由于第二时间段(具体为T2期间)内对第一驱动TFT 11的阈值电压Vth进行了提取，发光阶段T4的电流不受第一驱动TFT 11的阈值电压Vth影响，实现了阈值电压Vth的补偿效果。
在阈值电压Vth补偿之后，发光亮度不受工艺制程均一性造成的阈值电压Vth偏差影响，使显示区的发光亮度更加均匀，实现更好的画质表现。同时由于阈值电压Vth得到补偿，在长时间T4工作后，即使第一驱动TFT 11的阈值电压Vth发生漂移，其亮度也不会受到明显影响，提高了自发光显示器件的工作寿命和信赖性。
图10所示为本发明像素内外补偿兼容电路在外补偿模式下的示意图，图11为图10所示外补偿模式下的驱动信号波形图。
在外补偿模式下，如图12所示，对第一驱动TFT 11的阈值电压Vth进行侦测的驱动波形和电路动作。
在外补偿模式下，连接信号复用线50的驱动芯片IC 40的开关41将在多个状态之间进行切换，即可以连接至数模转换器DAC 42，也可以连接至模数转换器ADC 43。
外补偿模式下具有连续的第一时间段(具体为T1期间)、第二时间段(具体为T2期间)和第三时间段(具体为T3期间)，第一时间段(具体为T1期间)和第三时间段(具体为T3期间)的时间相同，第二时间段(具体为T2期间)均大于第一时间段(具体为T1期间)和第三时间段(具体为T3期间)。
其中，在第一时间段(具体为T1期间)内信号复用线50输入参考电压Vref进行重置；从第二时间段(具体为T2期间)至第三时间段(具体为T2期间)，信号复用先50被像素补偿电路缓慢输入至高电平。
在第一时间段(具体为T1期间)、第二时间段(具体为T2期间)和第三时间段(具体为T3期间)内，扫描线的扫描信号Scan和第二发光控制信号EM2输入高电平，第一发光控制信号EM1输入低电平。
即，Vth侦测期间，第一发光控制信号EM1处于关闭状态，第二发光控制信号EM1和扫描控制信号Scan处于打开状态。此实第四开关TFT 15关闭，其他TFT打开。
第一时间段(具体为T1期间)为重置阶段，如图13所示，驱动芯片IC 40的开关41将信号复用线50连接至数模转换器DAC 42，驱动芯片IC 40提供参考电压Vref至将信号复用线50上，将信号复用线50和B点的电压均为参考电压Vref。
第二时间段(具体为T2期间)为阈值电压Vth提取阶段，如图14所示，驱动芯片IC40的开关41将信号复用线50与数模转换器DAC 42断开，像素补偿电路对B点和信号复用线50进行充电并使其电压逐渐升高；当第一驱动TFT 11的栅极和漏极之间的电压Vgs等于阈值电压Vth时，第一驱动TFT 11将关闭，不再对节点B和信号复用线50继续充电，此时第二开关TFT 13和第三开关TFT14均处于打开状态，因此VG＝ELVDD，从而有Vgs＝VG–VB＝ELVDD–VB＝Vth，由此可知VB＝ELVDD–Vth。在第二时间段(具体为T2期间)阶段结束时，B点和信号复用线50的电压均上升到(ELVDD–Vth)电压。
第三时间段(具体为T3期间)为Vth侦测阶段，如图15所示，驱动芯片IC 40的开关41将信号复用线50连接至模数转换器ADC 43，驱动芯片IC 40通过模数转换器ADC 43将信号复用线50的电压(ELVDD–Vth)侦测出来，由于ELVDD为第一电源的电压，且为已知恒定电压，第一驱动TFT 11的阈值电压Vth也由此被侦测出来。
阈值电压Vth被侦测出来之后，在进行正常显示驱动时，驱动芯片IC 40根据侦测的Vth结果，对每个像素的数据电压Vdata进行补偿，从而以外补偿的方式避免阈值电压Vth不均和漂移对显示画面质量和寿命造成影响。
图16所示为本发明第二实施例，与上述第一实施例不同的是：仅设置一个发光控制信号EM，发光元件30由发光控制信号EM进行控制，第二开关TFT 13的控制端和第四开关TFT 15的控制端均连接发光控制信号EM；扫描线的扫描信号具有第一扫描信号Scan1和第二扫描信号San2，第三开关TFT 14的控制端连接第一扫描信号Scan1，第一开关TFT 12连接第二扫描信号Scan2；第四开关TFT 15的第二通路端连接发光单元30的正极；存储电容20的第二极连接恒定电源，恒压电源为第一电源ELVDD。
图17为图16所示内补偿模式下的驱动信号波形图。在内补偿模式下，驱动芯片IC40的开关41将信号复用线50连接至数模转换器DAC 42，驱动芯片IC 40提供数据电压Vdata。
内补偿模式下具有连续的第一时间段(具体为T1期间)、第二时间段(具体为T2期间)、第三时间段(具体为T3期间)和第四时间段(具体为T4期间)，第一时间段(具体为T1期间)、第二时间段(具体为T2期间)和第三时间段(具体为T3期间)的时间相同，第四时间段(具体为T4期间)为发光单元30持续发光时间。
其中，在第一时间段(具体为T1期间)内扫描线的第一扫描信号Scan1和发光控制信号EM输入高电平，扫描线的第二扫描信号Scan2输入低电平；在第二时间段(具体为T2期间)内扫描线的第一扫描信号Scan1、第二扫描信号Scan2输入高电平，发光控制信号EM输入低电平；在第三时间段(具体为T3期间)内扫描线的第二扫描信号Scan2输入高电平，扫描线的第一扫描信号Scan1、发光控制信号EM输入低电平；在第四时间段(具体为T4期间)内发光控制信号EM输入高电平，扫描线的第一扫描信号Scan1、第二扫描信号Scan2输入低电平。
具体的，在第一时间段(具体为T1期间)为重置阶段，经过第一时间段(具体为T1期间)第一驱动TFT 11的控制端G点输入第一电源电压ELVDD。如图18所示，扫描线的第一扫描信号Scan1和发光控制信号EM输入高电平，扫描线的第二扫描信号Scan2输入低电平，此时，第一开关TFT 12关闭，第三开关TFT 14和第四开关TFT 15打开，第一电源电压ELVDD输入G点(即第一驱动TFT 11的控制端)，实现给第一驱动TFT 11进行充电。
在第二时间段(具体为T2期间)为第一驱动TFT 11的阈值电压Vth提取阶段。如图19所示，扫描线的第一扫描信号Scan1、第二扫描信号Scan2输入高电平，发光控制信号EM输入低电平，此时第二开关TFT 13和第四开关TFT 15关闭，第一驱动TFT 11处于打开状态，第一驱动TFT 11的控制端G点和第二通路端A点连接在一起，形成二极管的连接方式，第一驱动TFT 11的控制端G点的电压通过第一驱动TFT 11向第一开关TFT 12放电，直至第一驱动TFT 11的栅极和漏极之间的电压Vgs降至阈值电压Vth时第一驱动TFT 11关闭，放电停止，此时G点的电压为(Vdata+Vth)。至此，第一驱动TFT 11的阈值电压Vth成功提取到G点上，并由存储电容20保存下来。
第三时间段(具体为T3期间)为第一驱动TFT 11的控制端G点的电压Vg被锁定阶段。如图20所示，扫描线的第一扫描信号Scan1和发光控制信号EM输入低电平，此时第三开关TFT 14和第四开关TFT 15关闭，G点电压Vg被锁定且为(Vdata+Vth)，存储电容20两端压差同时也被锁定。
在第四时间段(具体为T4期间)为发光元件30发光阶段。如图21所示，发光控制信号EM输入高电平，第一开关TFT 12和第三开关TFT 14关闭，第二开关TFT 13打开，第一驱动TFT 11的控制端G点的电压Vg为Vdata+Vth，第一驱动TFT 11的第二通路端B点的电压Vb为发光元件30的电压Voled+ELVSS，第一驱动TFT 11的栅极和漏极之间的电压Vgs为Vdata+Vth-Voled-ELVSS；第一电源和第二电源之间形成导电通路，电流流经发光元件30而发光。
图22所示为本发明第三实施例，与上述第一实施例不同的是：扫描线的扫描信号具有第一扫描信号Scan1和第二扫描信号San2，第三开关TFT 14的控制端连接第一扫描信号Scan1，第一开关TFT 12连接第二扫描信号Scan2。
图23为图22所示内补偿模式下的驱动信号波形图。在内补偿模式下，驱动芯片IC40的开关41将信号复用线50连接至数模转换器DAC 42，驱动芯片IC 40提供数据电压Vdata。
内补偿模式下具有连续的第一时间段(具体为T1期间)、第二时间段(具体为T2期间)、第三时间段(具体为T3期间)和第四时间段(具体为T4期间)，第一时间段(具体为T1期间)、第二时间段(具体为T2期间)和第三时间段(具体为T3期间)的时间相同，第四时间段(具体为T4期间)为发光单元30持续发光时间。
其中，在第一时间段(具体为T1期间)内扫描线的第一扫描信号Scan1和第二发光控制信号EM2输入高电平，扫描线的第二扫描信号Scan2和第一发光控制信号EM1输入低电平；在第二时间段(具体为T2期间)内扫描线的第一扫描信号Scan1、第二扫描信号Scan2输入高电平，第一发光控制信号EM1和第二发光控制信号EM2输入低电平；在第三时间段(具体为T3期间)内扫描线的第一扫描信号Scan1和第二发光控制信号EM2输入低电平，扫描线的第二扫描信号Scan2和第一发光控制信号EM1输入高电平；在第四时间段(具体为T4期间)内第一发光控制信号EM1和第二发光控制信号EM2输入高电平，扫描线的第一扫描信号Scan1、第二扫描信号Scan2输入低电平。
具体的，在第一时间段(具体为T1期间)为重置阶段，经过第一时间段(具体为T1期间)第一驱动TFT 11的控制端G点输入第一电源电压ELVDD。如图24所示，扫描线的第一扫描信号Scan1和第二发光控制信号EM2输入高电平，扫描线的第二扫描信号Scan2输入低电平，此时，第一开关TFT 12和第四开关TFT 15关闭，第二开关TFT 13和第三开关TFT 14打开，第一电源电压ELVDD输入G点(即第一驱动TFT 11的控制端)，实现给第一驱动TFT 11进行充电。
在第二时间段(具体为T2期间)为第一驱动TFT 11的阈值电压Vth提取阶段。如图25所示，扫描线的第一扫描信号Scan1、第二扫描信号Scan2输入高电平，第一发光控制信号EM1和第二发光控制信号EM2输入低电平，此时第二开关TFT 13和第四开关TFT 15关闭，第三开关TFT 14、第一开关TFT 12和第一驱动TFT 11处于打开状态，第一驱动TFT 11的控制端G点和第二通路端A点连接在一起，形成二极管的连接方式，第一驱动TFT 11的控制端G点的电压通过第一驱动TFT 11向第一开关TFT 12放电，直至第一驱动TFT 11的栅极和漏极之间的电压Vgs降至阈值电压Vth时第一驱动TFT 11关闭，放电停止，此时B点的电压为Vdata，G点的电压为(Vdata+Vth)。至此，第一驱动TFT 11的阈值电压Vth成功提取到G点上，并由存储电容20保存下来。
第三时间段(具体为T3期间)为第一驱动TFT 11的控制端G点的电压Vg被锁定阶段。如图26所示，扫描线的第二扫描信号Scan2和第一发光控制信号EM1输入高电平，扫描线的第一扫描信号Scan1和第二发光控制信号EM2输入低电平，此时第二开关TFT 13和第三开关TFT 14关闭，G点电压Vg被锁定且为(Vdata+Vth)，存储电容20两端压差同时也被锁定。
在第四时间段(具体为T4期间)为发光元件30发光阶段。如图27所示，第一发光控制信号EM1和第二发光控制信号EM2输入高电平，第一开关TFT 12和第三开关TFT 14关闭，第二开关TFT 13打开，第一驱动TFT 11的控制端G点的电压Vg为Vdata+Vth，第一驱动TFT11的第二通路端B点的电压Vb为发光元件30的电压Voled+ELVSS，第一驱动TFT 11的栅极和漏极之间的电压Vgs为Vdata+Vth-Voled-ELVSS；第一电源和第二电源之间形成导电通路，电流流经发光元件30而发光。
第二实施例、第三实施例和第四实施例的外补偿模式与第一实施例的外补偿模式相同，再次就不重复叙述了。
如图28和图29为第一实施例的基础上，在内补偿模式下的电路仿真结果。在采用本发明像素内外补偿兼容电路之后，图28是不同数据电压Vdata下的驱动电流变化，仿真结果显示数据电压Vdata可以正常控制像素电路的驱动电流。图29是当第一驱动TFT 11的阈值电压Vth发生变化时，不同阈值电压Vth下的驱动电流变化，可以看到，在较大的阈值电压Vth电压变化范围内，各个灰阶的驱动电流均保持了比较好的稳定性，而没有发生明显的电流衰减。只有在较高灰阶和较大阈值电压Vth漂移同时出现时，驱动电流才会出现明显下降。
本发明像素内外补偿兼容电路，可以减少像素驱动电路元件的数量，提高PPI；驱动信号简单，只需要一组栅极扫描信号和一组发光控制性信号，并将数据数据线Data或感测复用线合并为一个信号线；本发明具备内补偿和外补偿的能力，提高像素补偿的灵活性和补偿范围。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换(如数量、形状、位置等)，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种像素内外补偿兼容电路，其与发光元件连接；所述发光元件位于第一电源和第二电源之间，其特征在于，所述兼容电路通过信号复用线与驱动芯片连接，所述驱动芯片设有开关以及可与开关连接的数模转换器和模数转换器；所述兼容电路还包括位于第一电源和发光元件之间的第一驱动TFT；位于第一驱动TFT和信号复用线之间的第一开关TFT；位于第一驱动TFT和第一电源之间的第二开关TFT；位于第一驱动TFT和第二电源之间的存储电容；位于第一驱动TFT和存储电容之间的第三开关TFT以及位于第一驱动TFT和发光单元之间的第四开关TFT；
当驱动芯片通过开关连接至所述数模转换器时，驱动芯片通过信号复用线提供数据电压或者参考电压对所述兼容电路进行内补偿，在内补偿模式下，所述兼容电路采用二极管连接方式来提取第一驱动TFT的阈值电压并从兼容电路内部对第一驱动TFT的阈值电压进行补偿；
当驱动芯片通过开关在多个状态之间切换时，驱动芯片通过信号复用线对所述兼容电路进行外补偿，在外补偿模式下，从所述兼容电路的外部对第一驱动TFT的阈值电压进行侦测，驱动芯片根据侦测的阈值电压对所述兼容电路的数据电压进行补偿。
2.根据权利要求1所述的像素内外补偿兼容电路，其特征在于：第一驱动TFT的通路端与存储电容的第一极和第三开关TFT的第一通路端连接，第一驱动TFT的第一通路端与第四开关TFT的第一通路端和第一开关TFT的第一通路端连接，第一驱动TFT的第二通路端与第三开关TFT的第二通路端和第二开关TFT的第一通路端连接；第一开关TFT的通路端与扫描线连接，第一开关TFT的第二通路端与信号复用线连接；第二开关TFT的通路端连接第二发光控制信号，第二开关TFT的第二通路端连接第一电源；第三开关TFT的通路端连接由扫描线发出的扫描控制信号；第四开关TFT的通路端连接第一发光控制信号，第四开关TFT的第二通路端连接发光单元的正极；存储电容的第二极连接恒定电源，其中恒压电源为第一电源或第二电源或参考电压。
3.根据权利要求1所述的像素内外补偿兼容电路，其特征在于：第一驱动TFT的通路端与存储电容的第一极和第三开关TFT的第一通路端连接，第一驱动TFT的第一通路端与第四开关TFT的第一通路端和第一开关TFT的第一通路端连接，第一驱动TFT的第二通路端与第三开关TFT的第二通路端和第二开关TFT的第一通路端连接；第一开关TFT的通路端与第二扫描信号连接，第一开关TFT的第二通路端与信号复用线连接；第二开关TFT的通路端连接发光控制信号，第二开关TFT的第二通路端连接第一电源；第三开关TFT的通路端与第一扫描信号连接；第四开关TFT的通路端与发光控制信号连接，第四开关TFT的第二通路端连接发光单元的正极；存储电容的第二极连接恒定电源，其中恒压电源为第一电源。
4.根据权利要求1所述的像素内外补偿兼容电路，其特征在于：第一驱动TFT的通路端与存储电容的第一极和第三开关TFT的第一通路端连接，第一驱动TFT的第一通路端与第四开关TFT的第一通路端和第一开关TFT的第一通路端连接，第一驱动TFT的第二通路端与第三开关TFT的第二通路端和第二开关TFT的第一通路端连接；第一开关TFT的通路端与第二扫描信号连接，第一开关TFT的第二通路端与信号复用线连接；第二开关TFT的通路端连接第一发光控制信号，第二开关TFT的第二通路端连接第一电源；第三开关TFT的通路端与第一扫描信号连接；第四开关TFT的通路端与第二发光控制信号连接，第四开关TFT的第二通路端连接发光单元的正极；存储电容的第二极连接恒定电源，其中恒压电源为第一电源。
5.根据权利要求2或3或4所述的像素内外补偿兼容电路，其特征在于：在内补偿模式下具有连续的第一时间段、第二时间段、第三时间段和第四时间段；第一时间段为重置阶段，经过第一时间段第一驱动TFT的通路端输入第一电源电压；第二时间段为第一驱动TFT的阈值电压提取阶段；第三时间段为第一驱动TFT的通路端的电压被锁定阶段；第四时间段为发光元件发光阶段。
6.根据权利要求2所述的像素内外补偿兼容电路，其特征在于：在内补偿模式下具有连续的第一时间段、第二时间段、第三时间段和第四时间段；
其中，在第一时间段内扫描线的扫描信号和第二发光控制信号输入高电平，第一发光控制信号输入低电平，第一开关TFT打开，第四开关TFT关闭，数据电压输入第一驱动TFT的第一通路端；与此同时，第三开关TFT和第二开关TFT也处于打开状态，第一驱动TFT的通路端输入第一电源电压；
在第二时间段内扫描线的扫描信号输入高电平，第一发光控制信号和第二发光控制信号输入低电平，第二开关TFT关闭，此时，第一驱动TFT处于打开状态，第一驱动TFT的通路端和第二通路端连接在一起且形成二极管的连接方式，第一驱动TFT的通路端的电压通过第一驱动TFT向第一开关TFT放电，直至第一驱动TFT的栅极和漏极之间的电压降至阈值电压时第一驱动TFT关闭，放电停止，第一驱动TFT的阈值电压成功提取到第一驱动TFT的通路端上，并由存储电容保存下来；
在第三时间段内第一发光控制信号输入高电平，扫描线的扫描信号和第二发光控制信号输入低电平，此时，第三开关TFT关闭，第一驱动TFT的通路端的电压被锁定，存储电容两端压差同时也被锁定；
在第四时间段内第一发光控制信号和第二发光控制信号输入高电平，扫描线的扫描信号输入低电平，此时，第二开关TFT打开，第一电源和第二电源之间形成导电通路，电流流经发光元件而发光。
7.根据权利要求3所述的像素内外补偿兼容电路，其特征在于：在内补偿模式下具有连续的第一时间段、第二时间段、第三时间段和第四时间段；
其中，在第一时间段内扫描线的第一扫描信号和发光控制信号输入高电平，扫描线的第二扫描信号输入低电平，此时，第一开关TFT关闭，第二开关TFT、第三开关TFT和第四开关TFT打开，第一电源电压输入第一驱动TFT的通路端，给第一驱动TFT进行充电；
在第二时间段扫描线的第一扫描信号、第二扫描信号输入高电平，发光控制信号输入低电平，此时，第二开关TFT和第四开关TFT关闭，第一驱动TFT处于打开状态，第一驱动TFT的通路端和第二通路端连接在一起且形成二极管的连接方式，第一驱动TFT的通路端的电压通过第一驱动TFT向第一开关TFT放电，直至第一驱动TFT的栅极和漏极之间的电压降至阈值电压时第一驱动TFT关闭，放电停止，第一驱动TFT的阈值电压成功提取到第一驱动TFT的通路端上，并由存储电容保存下来；
第三时间段扫描线的第一扫描信号和发光控制信号输入低电平，此时，第三开关TFT和第四开关TFT关闭，第一驱动TFT的通路端的电压被锁定，存储电容两端压差同时也被锁定；
在第四时间段发光控制信号输入高电平，此时，第一开关TFT和第三开关TFT关闭，第二开关TFT打开，第一驱动TFT的第二通路端的电压为发光元件的电压，第一电源和第二电源之间形成导电通路，电流流经发光元件而发光。
8.根据权利要求4所述的像素内外补偿兼容电路，其特征在于：在内补偿模式下具有连续的第一时间段、第二时间段、第三时间段和第四时间段；
其中，在第一时间段内扫描线的第一扫描信号和第二发光控制信号输入高电平，扫描线的第二扫描信号和第一发光控制信号输入低电平，第一开关TFT和第四开关TFT关闭，第二开关TFT和第三开关TFT打开，第一电源电压输入第一驱动TFT的通路端，给第一驱动TFT进行充电；
在第二时间段内扫描线的第一扫描信号、第二扫描信号输入高电平，第一发光控制信号和第二发光控制信号输入低电平，此时，第二开关TFT和第四开关TFT关闭，第三开关TFT、第一开关TFT和第一驱动TFT处于打开状态，第一驱动TFT的通路端和第二通路端连接在一起且形成二极管的连接方式，第一驱动TFT的通路端的电压通过第一驱动TFT向第一开关TFT放电，直至第一驱动TFT的栅极和漏极之间的电压降至阈值电压时第一驱动TFT关闭，放电停止，第一驱动TFT的阈值电压成功提取到第一驱动TFT的通路端上并由存储电容保存下来；
第三时间段内扫描线的第二扫描信号和第一发光控制信号输入高电平，扫描线的第一扫描信号和第二发光控制信号输入低电平，此时，第二开关TFT和第三开关TFT关闭，第一驱动TFT的通路端的电压被锁定，存储电容两端压差同时也被锁定；
在第四时间段内第一发光控制信号和第二发光控制信号输入高电平，第一开关TFT和第三开关TFT关闭，第二开关TFT打开，第一驱动TFT的第二通路端的电压为发光元件的电压，第一电源和第二电源之间形成导电通路，电流流经发光元件而发光。
9.根据权利要求2或3或4所述的像素内外补偿兼容电路，其特征在于：在外补偿模式下具有连续的第一时间段、第二时间段和第三时间段；
其中，在第一时间段内数据电压输入低电平，且像素内外补偿兼容电路的开关将信号复用线连接至数模转换器，驱动芯片提供参考电压至将信号复用线上；
在第二时间段内驱动芯片的开关将信号复用线与数模转换器断开，驱动芯片对信号复用线进行充电并使其电压逐渐升高；
第三时间段为阈值电压的侦测阶段，驱动芯片的开关将信号复用线连接至模数转换器，驱动芯片通过模数转换器将信号复用线的电压侦测出来；
在第一时间段、第二时间段和第三时间段内，扫描线的扫描信号和第二发光控制信号输入高电平，第一发光控制信号输入低电平。
10.根据权利要求9所述的像素内外补偿兼容电路，其特征在于：第一时间段为重置阶段；第二时间段为阈值电压提取阶段；第三时间段为侦测阶段。
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