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CN110728946A - 像素电路及其驱动方法、显示面板 - Google Patents

像素电路及其驱动方法、显示面板 Download PDF

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CN110728946A
CN110728946A CN201810701133.XA CN201810701133A CN110728946A CN 110728946 A CN110728946 A CN 110728946A CN 201810701133 A CN201810701133 A CN 201810701133A CN 110728946 A CN110728946 A CN 110728946A
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CN
China
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circuit
transistor
terminal
driving
voltage
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English (en)
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岳晗
玄明花
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BOE Technology Group Co Ltd
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Abstract

一种像素电路及其驱动方法、显示面板。该像素电路包括：驱动电路、数据写入电路、存储电路、发光电路和灰阶调控电路。驱动电路包括控制端、第一端和第二端，且配置为控制驱动发光电路发光的驱动电流；数据写入电路与驱动电路的控制端连接，且配置将数据信号写入驱动电路的控制端；存储电路与驱动电路的控制端连接，且配置为存储数据写入电路写入的数据信号；发光电路，包括第一端和第二端，发光电路的第二端配置为从第二电压端接收第二电压；灰阶调控电路与驱动电路的第二端以及发光电路的第一端连接，且配置为响应于开关驱动信号根据数据信号调节发光电路的第一端的电压。该像素电路可以扩大发光电路的亮度调节范围。

Description

像素电路及其驱动方法、显示面板
技术领域
本公开的实施例涉及一种像素电路及其驱动方法、显示面板。
背景技术
微发光二极管(Micro-LED)显示装置由于可以将发光二极管(LED)的长度微缩至原来的1％例如缩小至100微米(μm)以下，以及相比于有机发光二极管(Organic LightEmitting Diode，OLED)显示器件具有更高的发光亮度和发光效率以及更低的运行功耗等优势，从而逐渐受到人们的广泛关注。由于上述特点，Micro-LED可以适用于手机、显示器、笔记本电脑、数码相机、仪器仪表等具有显示功能的装置。
Micro-LED技术，即LED微缩化和矩阵化技术，可以将显示微米等级的红、绿、蓝三色的Micro-LED制备到阵列基板上，例如硅衬底上。同时，阵列基板上的每一个Micro-LED可以被视为一个单独的像素，即能够被单独地驱动点亮，从而使得显示装置呈现出细腻度更高、对比度更强的画面。
发明内容
本公开至少一实施例提供一种像素电路，包括驱动电路、数据写入电路、存储电路、发光电路和灰阶调控电路。所述驱动电路包括控制端、第一端和第二端，且配置为控制驱动所述发光电路发光的驱动电流，所述驱动电路的第一端配置为从第一电压端接收第一电压；所述数据写入电路与所述驱动电路的控制端连接，且配置将数据信号写入所述驱动电路的控制端；所述存储电路与所述驱动电路的控制端连接，且配置为存储所述数据写入电路写入的所述数据信号；所述发光电路，包括第一端和第二端，所述发光电路的第二端配置为从第二电压端接收第二电压；所述灰阶调控电路与所述驱动电路的第二端以及所述发光电路的第一端连接，且配置为响应于开关驱动信号根据所述数据信号调节所述发光电路的第一端的电压。
例如，在本公开一实施例提供的像素电路中，所述发光电路包括串联连接的多个发光元件。
例如，在本公开一实施例提供的像素电路中，所述驱动电路包括第一晶体管；所述第一晶体管的栅极作为所述驱动电路的控制端，所述第一晶体管的第一极作为所述驱动电路的第一端且配置为和所述第一电压端连接以接收第一电压，所述第一晶体管的第二极作为所述驱动电路的第二端。
例如，在本公开一实施例提供的像素电路中，所述数据写入电路包括第二晶体管和/或第三晶体管；所述第二晶体管的栅极和第一扫描线连接以接收第一扫描信号，所述第二晶体管的第一极和数据线连接以接收所述数据信号，所述第二晶体管的第二极和所述驱动电路的控制端连接；所述第三晶体管的栅极和第二扫描线连接以接收第二扫描信号，所述第三晶体管的第一极和数据线连接以接收所述数据信号，所述第三晶体管的第二极和所述驱动电路的控制端连接。
例如，在本公开一实施例提供的像素电路中，所述存储电路包括存储电容；所述存储电容的第一极和所述驱动电路的控制端连接，所述存储电容的第二极和第三电压端连接。
例如，在本公开一实施例提供的像素电路中，所述灰阶调控电路包括第四晶体管；所述第四晶体管的栅极和开关驱动信号线连接以接收所述开关驱动信号，所述第四晶体管的第一极和所述驱动电路的第二端连接，所述第四晶体管的第二极和所述发光电路的第一端连接。
例如，本公开一实施例提供的像素电路，还包括复位电路，所述复位电路与复位电压端以及所述发光电路的第一端连接，且配置为将复位电压施加至所述发光电路的第一端。
例如，在本公开一实施例提供的像素电路中，所述复位电路包括第五晶体管；所述第五晶体管的栅极和复位控制线连接以接收复位信号，所述第五晶体管的第一极和所述复位电压端连接以接收所述复位电压，所述第五晶体管的第二极和所述发光电路的第一端连接。
本公开至少一实施例还提供一种显示面板，包括阵列布置的多个像素单元，所述像素单元每个包括本公开任一实施例提供的像素电路。
本公开至少一实施例还提供一种像素电路的驱动方法，所述驱动方法包括发光阶段；在所述发光阶段，输入所述开关驱动信号以开启所述灰阶调控电路，使得所述灰阶调控电路在所述发光电路显示第一灰阶时具有第一跨压，在所述发光电路显示第二灰阶时具有第二跨压，从而根据所述数据信号控制流经所述发光电路的驱动电流并将所述驱动电流施加至所述发光电路；所述第一灰阶小于所述第二灰阶，所述第一跨压大于所述第二跨压。
例如，在本公开一实施例提供像素电路的驱动方法中，所述灰阶调控电路包括晶体管，在所述发光电路显示第一灰阶时所述晶体管工作在饱和区域，在所述发光电路显示第二灰阶时所述晶体管工作在线性区域。
例如，本公开一实施例提供像素电路的驱动方法，还包括：在所述发光阶段，输入所述数据信号、第一扫描信号以及第二扫描信号以开启所述数据写入电路和所述驱动电路，所述数据写入电路将所述数据信号写入所述驱动电路，所述存储电路存储所述数据信号。
例如，本公开一实施例提供像素电路的驱动方法，在包括复位电路的情况下，还包括初始化阶段；在所述初始化阶段，输入复位信号以开启所述复位电路，将复位电压施加至所述发光电路的第一端。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
图1A为一种2T1C像素电路的示意图；
图1B为另一种2T1C像素电路的示意图；
图2为本公开一实施例提供的一种像素电路的示意框图；
图3为本公开一实施例提供的另一种像素电路的示意框图；
图4为图3中所示的像素电路的一种具体实现示例的电路图；
图5为本公开一实施例提供的一种像素电路的驱动方法的时序图；
图6至图8分别为图4中所示的像素电路对应于图5中两个阶段的电路示意图；以及
图9为本公开一实施例提供的一种显示面板的示意图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
下面，将参照附图详细描述根据本公开的各个实施例。需要注意的是，在附图中，将相同的附图标记赋予基本上具有相同或类似结构和功能的组成部分，并且将省略关于它们的重复描述。
Micro-LED显示装置或OLED显示装置中使用的基础像素电路通常为2T1C像素电路，即利用两个薄膜晶体管(Thin-Film Transistor，TFT)和一个存储电容Cs来实现驱动发光元件LED发光的基本功能。图1A和图1B分别为示出了两种2T1C像素电路的示意图。
如图1A所示，一种2T1C像素电路包括开关晶体管T0、驱动晶体管N0以及存储电容Cs。例如，该开关晶体管T0的栅极连接扫描线以接收扫描信号Scan1，例如源极连接到数据线以接收数据信号Vdata，漏极连接到驱动晶体管N0的栅极；驱动晶体管N0的源极连接到第一电压端以接收第一电压Vdd(高电压)，漏极连接到LED的正极端；存储电容Cs的一端连接到开关晶体管T0的漏极以及驱动晶体管N0的栅极，另一端连接到驱动晶体管N0的源极以及第一电压端；LED的负极端连接到第二电压端以接收第二电压Vss(低电压，例如接地电压)。该2T1C像素电路的驱动方式是将像素的明暗(灰阶)经由两个TFT和存储电容Cs来控制。当通过扫描线施加扫描信号Scan1以开启开关晶体管T0时，数据驱动电路通过数据线送入的数据信号Vdata将经由开关晶体管T0对存储电容Cs充电，由此将数据信号Vdata存储在存储电容Cs中，且此存储的数据信号Vdata控制驱动晶体管N0的导通程度，由此控制流过驱动晶体管以驱动LED发光的电流大小，即此电流决定该像素发光的灰阶。在图1A所示的2T1C像素电路中，开关晶体管T0为N型晶体管而驱动晶体管N0为P型晶体管。
如图1B所示，另一种2T1C像素电路也包括开关晶体管T0、驱动晶体管N0以及存储电容Cs，但是其连接方式略有改变，且驱动晶体管N0为N型晶体管。图1B的像素电路相对于图1A的变化之处包括：LED的正极端连接到第一电压端以接收第一电压Vdd(高电压)，而负极端连接到驱动晶体管N0的漏极，驱动晶体管N0的源极连接到第二电压端以接收第二电压Vss(低电压，例如接地电压)。存储电容Cs的一端连接到开关晶体管T0的漏极以及驱动晶体管N0的栅极，另一端连接到驱动晶体管N0的源极以及第二电压端。该2T1C像素电路的工作方式基本上与图1A所示的像素电路基本相同，这里不再赘述。
此外，对于图1A和图1B所示的像素电路，开关晶体管T0不限于N型晶体管，也可以为P型晶体管，由此控制其导通或截止的扫描信号Scan1的极性进行相应地改变即可。
由于Micro-LED本身的制作过程和材料选择等原因，红色Micro-LED的发光效率通常较低，因此，在一个像素电路中需要串联三个、四个或更多个Micro-LED以实现更好的发光效果。然而，对于硅基Micro-LED(即制备于硅衬底上的Micro-LED)，由于其制作过程、工艺的限制，使得传递给像素电路的数据范围受到一定的限制，该有限的数据范围限制了硅基Micro-LED的亮度调节范围，从而限制了该硅基Micro-LED应用范围。
本公开至少一实施例提供一种像素电路，包括驱动电路、数据写入电路、存储电路、发光电路和灰阶调控电路。驱动电路包括控制端、第一端和第二端，且配置为控制驱动发光电路发光的驱动电流，驱动电路的第一端配置为从第一电压端接收第一电压；数据写入电路与驱动电路的控制端连接，且配置将数据信号写入驱动电路的控制端；存储电路与驱动电路的控制端连接，且配置为存储数据写入电路写入的数据信号；发光电路，包括第一端和第二端，发光电路的第二端配置为从第二电压端接收第二电压；灰阶调控电路与驱动电路的第二端以及发光电路的第一端连接，且配置为响应于开关驱动信号根据数据信号调节发光电路的第一端的电压。
本公开至少一实施例还提供了一种对应于上述像素电路的驱动方法和显示面板。
本公开上述实施例提供的像素电路，可以使得发光电路在显示高灰阶时的显示亮度不受影响或者变得更高，在显示低灰阶时的显示亮度可以更低，从而扩大了发光电路的亮度范围，同时还扩大了该像素电路的应用场景，增加了基于该像素电路的显示装置的对比度以及显示效果。
下面结合附图对本公开的实施例进行详细说明。应当注意的是，不同的附图中相同的附图标记将用于指代已描述的相同的元件。
本公开实施例的一个示例提供一种像素电路10，该像素电路10例如用于Micro-LED显示面板的子像素或者用于OLED显示面板的子像素。在本公开的至少一个实施例中，Micro-LED显示面板例如通过硅衬底(例如单晶硅衬底或绝缘体上硅衬底)制备，OLED显示面板例如通过玻璃衬底制备，具体结构与制备工艺可以采用本领域中的常规方法，这里不再详述，且本公开的实施例对此不作限制。
如图2所示，该像素电路10包括驱动电路100、数据写入电路200、存储电路300、发光电路400和灰阶调控电路500。
例如，驱动电路100包括第一端110、第二端120和控制端130，且配置为控制驱动发光电路400发光的驱动电流，且驱动电路100的控制端130和第一节点N1连接，驱动电路的第一端110配置为从第一电压端VDD接收第一电压。例如，在发光阶段，驱动电路100可以向发光电路400提供驱动电流以驱动发光电路400进行发光，且可以根据需要的“灰度”发光。例如，发光电路400包括串联连接的多个发光元件，发光元件可以采用Micro-LED或OLED，且配置为和灰阶调控电路500以及第二电压端VSS(例如，提供低电平，例如接地)连接，本公开的实施例包括但不限于此情形。
例如，数据写入电路200与驱动电路100的控制端130(第一节点N1)连接，且配置为将数据信号写入驱动电路100的控制端130。例如，数据写入电路200分别和数据线(数据信号端Vdata)、第一节点N1以及扫描线(扫描信号端G)连接。例如，数据写入电路200可以响应于扫描信号端G提供的扫描信号而开启，从而可以将数据信号Vdata写入驱动电路100的控制端130(第一节点N1)，然后可将数据信号Vdata存储在下面将要描述的存储电路300中，以根据该数据信号Vdata生成驱动发光电路400发光的驱动电流。例如，该数据信号Vdata的大小决定了该像素单元显示的灰度。
例如，存储电路300与驱动电路100的控制端130(第一节点N1)连接，配置为存储数据写入电路200写入的数据信号Vdata。例如，如图2所示，该存储电路300还和第三电压端Vcom连接，或在另一个示例中，该存储电路300还可以和驱动电路100的第一端110(第一电压端VDD)连接，本公开的实施例对此不作限制。例如，存储电路300可以存储该数据信号Vdata并利用存储的数据信号Vdata对驱动电路100进行控制。例如，在存储电路300包括存储电容的情形下，存储电路300可以将数据写入电路200写入的数据信号Vdata存储在存储电容中，从而在例如发光阶段时可以利用存储的包含数据信号Vdata的电压对驱动电路100进行控制。
例如，发光电路400包括第一端410和第二端420，发光电路400的第一端410配置为从驱动电路100的第二端120接收驱动电流，例如，如图2所示，发光电路400的第一端410通过灰阶调控电路500与驱动电路100的第二端120连接以接收通过灰阶调控电路500调节后的驱动电流。发光电路400的第二端420配置为与第二电压端VSS连接。
例如，灰阶调控电路500与驱动电路100的第二端120以及发光电路400的第一端410连接，且配置为响应于开关驱动信号根据数据信号调节发光电路400的第一端410的电压，并将该调节后的电压施加至发光电路400以控制发光电路400中的发光元件发出相应亮度的光。例如，该灰阶调控电路500在发光电路400显示第一灰阶(例如，低灰阶)时具有第一跨压，在发光电路400显示第二灰阶(例如，高灰阶，即第一灰阶小于第二灰阶，)时具有第二跨压，从而根据数据信号控制流经发光电路400的驱动电流并将驱动电流施加至发光电路400。例如，在该灰阶调控电路500实现为晶体管时，该第一跨压和第二跨压表示该晶体管的源极和漏极之间的电压，且该第一跨压大于第二跨压。例如，在发光电路400显示第二灰阶(例如，高灰阶)时，该灰阶调控电路500可作为开关晶体管，其源漏极之间的跨压基本为0，从而使得发光电路400在显示高灰阶时其显示亮度不受影响或者变得更高；在发光电路400显示第一灰阶(例如，低灰阶)时，该灰阶调控电路500可作为驱动晶体管，其源漏极之间的跨压较大，使得施加至发光电路400两端的分压减小，从而使得流经发光电路400的电流减小，由此发光电路400在显示低灰阶时其亮度更低，这样扩大了发光电路的亮度范围，同时扩大了硅基Micro-LED的应用场景。
本公开上述实施例提供的像素电路，可以使得发光电路在显示高灰阶时的显示亮度不受影响或者变得更高，在显示低灰阶时的显示亮度可以更低，从而扩大了该发光电路的亮度范围，同时扩大了硅基Micro-LED的应用场景，增加了基于该像素电路的显示装置的对比度以及显示效果。
例如，如图3所示，在图2所示的示例的基础上，像素电路10还包括复位电路600。
例如，在该示例中，该扫描信号线(扫描信号端G)包括第一扫描信号线(第一扫描信号端G1)和/或第二扫描信号线(第二扫描信号端G2)，来自第一扫描线(第一扫描信号端G1)的第一扫描信号和/或来自第二扫描线(第二扫描信号端G2)的第二扫描信号被施加至数据写入电路200以控制数据写入电路200开启与否。例如，数据写入电路200可以响应于第一扫描信号和/或第二扫描信号而开启，从而可以将数据信号Vdata写入驱动电路100的控制端130(第一节点N1)。在本公开实施例中，该数据写入电路200可以采用混合N型和P型的晶体管，例如可以同时包括第一扫描信号端G1和第二扫描信号端G2，从而扩大数据信号的传输范围。需要注意的是，该数据写入电路200还可以只包括N型晶体管或P型晶体管，从而该数据写入电路200可以只包括第一扫描信号端G1，或者只包括第二扫描信号端G2，本公开的实施例对此不作限制。
例如，复位电路600与复位电压端Vinit以及发光电路400的第一端410连接，且配置为响应于例如复位信号将复位电压施加至发光电路400的第一端410。例如，该复位信号和第一扫描信号同步。例如，如图3所示，该复位电路600分别和复位电压端Vinit、发光电路400的第一端410(第二节点N2)以及复位控制端RST(复位控制线)连接。例如，在初始化阶段，复位电路600可以响应于复位控制端RST提供的复位信号而开启，从而可以将复位电压施加至发光电路400的第一端410(第二节点N2)，从而可以对发光电路400进行复位操作，消除之前的(例如显示装置的上一帧画面)发光阶段的影响。
例如，在驱动电路100实现为驱动晶体管的情形时，例如驱动晶体管的栅极可以作为驱动电路100的控制端130(连接到第一节点N1)，第一极(例如源极)可以作为驱动电路100的第一端110，第二极(例如漏极)可以作为驱动电路100的第二端120。
需要说明的是，本公开的实施例中的第一电压端VDD例如保持输入直流高电平信号，将该直流高电平称为第一电压；第二电压端VSS例如保持输入直流低电平信号，将该直流低电平称为第二电压，低于第一电压，第三电压端Vcom例如保持输入直流低电平信号，将该直流低电平称为第三电压。以下各实施例与此相同，不再赘述。
需要注意的是，在本公开实施例的说明中，第一节点N1以及第二节点N2并非表示实际存在的部件，而是表示电路图中相关电路连接的汇合点。
需要说明的是，在本公开的实施例的描述中，符号Vdata既可以表示数据信号端又可以表示数据信号的电平，同样地，符号Vinit既可以表示复位电压端又可以表示复位电压，符号VDD既可以表示第一电压端又可以表示第一电压，符号VSS既可以表示第二电压端又可以表示第二电压，Vcom既可以表示第三电压端又可以表示第三电压。以下各实施例与此相同，不再赘述。
例如，图3中所示的像素电路10可以具体实现为图4所示的像素电路结构。如图4所示，该像素电路10包括：第一至第五晶体管T1、T2、T3、T4、T5以及包括存储电容C和一个或多个串联连接的发光元件L1，……，Ln(n为大于等于1的整数)。例如，第一晶体管T1被用作驱动晶体管，其他的第二、第三、第五晶体管被用作开关晶体管，第四晶体管T4在发光元件显示第一灰阶(例如，低灰阶)时用作驱动晶体管，在发光元件显示第二灰阶(例如，高灰阶)时，用作开关晶体管。例如，发光元件LED可以为各种类型，例如顶发射、底发射、双侧发射等，可以发红光、绿光或蓝光等，本公开的实施例对此不作限制
例如，如图4所示，更详细地，驱动电路100可以实现为第一晶体管T1。第一晶体管T1的栅极作为驱动电路100的控制端130，和第一节点N1连接；第一晶体管T1的第一极作为驱动电路100的第一端110，和第一电压端VDD连接；第一晶体管T1的第二极作为驱动电路100的第二端120，和灰阶调控电路500连接。例如，该第一晶体管T1为N型晶体管。例如，N型晶体管响应于高电平信号而开启，响应于低电平信号而截止，以下实施例与此相同，不再赘述。需要注意的是，不限于此，驱动电路100也可以包括由其他器件形成的电路。
数据写入电路200可以实现为第二晶体管T2和/或第三晶体管T3。第二晶体管T2的栅极和第一扫描线(第一扫描信号端G1)连接以接收第一扫描信号，第二晶体管T2的第一极和数据线(数据信号端Vdata)连接以接收数据信号，第二晶体管T2的第二极和驱动电路100的控制端130(即第一节点N1)连接。第三晶体管T3的栅极和第二扫描线(第二扫描信号端G2)连接以接收第二扫描信号，第三晶体管T3的第一极和数据线(数据信号端Vdata)连接以接收数据信号，第三晶体管T3的第二极和驱动电路100的控制端130(即第一节点N1)连接。例如，该第二晶体管T2为P型晶体管，例如有源层为低温掺杂多晶硅的薄膜晶体管；该第三晶体管T3为N型晶体管，例如有源层为低温掺杂多晶硅的薄膜晶体管，或者也可以采用有源层为氢化非晶硅、氧化铟镓锌(IGZO)等的薄膜晶体管，采用IGZO作为有源层有助于减小驱动晶体管的尺寸以及防止漏电流，以下实施例与此相同，不再赘述。例如，P型晶体管响应于低电平信号开启，响应于高电平信号截止，以下实施例与此相同，不再赘述。在本公开实施例中，该数据写入电路200可以采用混合N型和P型的晶体管，例如可以同时包括第二晶体管T2和第三晶体管T3，从而扩大数据信号的传输范围，下面以此为例进行说明。需要注意的是，该数据写入电路200还可以只包括第二晶体管T2，或者只包括第三晶体管T3，本公开的实施例对此不作限制。需要注意的是，不限于此，数据写入电路200也可以包括由其他器件形成的电路。
存储电路300可以实现为存储电容C。存储电容C的第一极和驱动电路100的控制端130(即第一节点N1)连接，存储电容C的第二极和第三电压端Vcom连接以接收第三电压。需要注意的是，存储电容C的第二极还可以和第一晶体管T1的第一极(第一电压端VDD)连接，本公开的实施例对此不作限制。另需要注意的是，不限于此，存储电路300也可以包括由其他器件形成的电路，以实现相应的功能。
发光电路400的第一端410(这里为阳极)和第二节点N2连接，且配置为通过灰阶调控电路500从驱动电路100的第二端120接收驱动电流，发光电路400的第二端420(这里为阴极)配置为和第二电压端VSS连接以接收第二电压。例如第二电压端可以接地，即VSS可以为0V。例如，该发光电路400包括一个或多个串联连接红色发光元件L1-Ln，以解决红色Micro-LED的发光效率低下的问题。本公开实施例以4个串联的发光元件为例进行说明，以下实施例与此相同，不再赘述。
灰阶调控电路500可以实现为第四晶体管T4。第四晶体管T4的栅极和开关驱动信号线(开关驱动信号端P)连接以接收开关驱动信号，第四晶体管T4的第一极和驱动电路100的第二端120连接，第四晶体管T4的第二极和发光电路400的第一端410(即第二节点N2)连接。例如，该第四晶体管T4为P型晶体管。需要注意的是，不限于此，灰阶调控电路500也可以包括由其他器件形成的电路。
复位电路600可以实现为第五晶体管T5。第五晶体管T5的栅极和复位控制线(复位控制端RST)连接以接收复位信号，第五晶体管T5的第一极和复位电压端Vinit连接以接收复位电压，第五晶体管T5的第二极和发光电路400的第一端410连接。例如，该第五晶体管T5为N型晶体管。需要注意的是，不限于此，复位电路600也可以包括由其他器件形成的电路。
图5为本公开一实施例提供的一种像素电路的信号时序图。下面结合图5所示的信号时序图，对图4所示的像素电路10的工作原理进行说明。
如图5所示，每一帧图像的显示过程包括两个阶段，分别为初始化阶段1和发光阶段2。例如，该发光阶段2包括数据写入子阶段21和稳定发光子阶段22。图5中示出了每个阶段中各个信号的时序波形。
需要说明的是，图6为图4中所示的像素电路处于初始化阶段1时的示意图，图7为图4中所示的像素电路处于发光阶段2中的数据写入子阶段21时的示意图，图8为图4中所示的像素电路处于发光阶段2中的稳定发光子阶段22时的示意图。另外图6至图8中用虚线标识的晶体管均表示在对应阶段内处于截止状态，图6至图8中带箭头的虚线表示像素电路在对应阶段内的电流方向。图6至图8中所示的晶体管均以第二晶体管T2和第四晶体管T4为P型晶体管，其他晶体管为N型晶体管为例进行说明，即各个N型晶体管的栅极在接收高电平时导通，而在接收低电平时截止，各个P型晶体管的栅极在接收低电平时导通，而在接收高电平时截止。以下实施例与此相同，不再赘述。
在初始化阶段1，输入复位信号以开启复位电路600，将复位电压施加至发光电路400的第一端410。
如图5和图6示，在初始化阶段1，由于第五晶体管T5是N型晶体管，第五晶体管T5被复位信号的高电平导通；同时，第二晶体管T2被第一扫描信号的高电平截止，第三晶体管T3被第二扫描信号的低电平截止，第四晶体管T4被开关驱动信号的高电平截止。
如图6所示，在初始化阶段1，形成一条复位路径(如图6中带箭头的虚线所示)。所以在此阶段，发光电路400中的发光元件L1-Ln通过第五晶体管T5放电，从而将发光电路400的第一端410(第二节点N2)复位。所以，经过初始化阶段1后第二节点N2的电位为复位电压Vinit(低电平信号，例如可以接地或为其他低电平信号)。
经过初始化阶段1后，发光电路400的第一端410(第二节点N2)被复位，从而可以使发光元件L1-Ln在发光阶段2之前为黑态不发光，改善采用上述像素电路的显示装置的对比度，改善显示效果。
在发光阶段2的数据写入子阶段21，输入第一扫描信号、第二扫描信号和数据信号以开启数据写入电路200和驱动电路100，数据写入电路200将数据信号写入驱动电路100，存储电路300存储数据信号；输入开关驱动信号以开启灰阶调控电路500，使得灰阶调控电路500在发光电路400显示第一灰阶(例如，低灰阶)时具有第一跨压，在发光电路400显示第二灰阶(例如，高灰阶，即第一灰阶小于第二灰阶)时具有第二跨压，从而根据数据信号控制流经发光电路400的驱动电流并将驱动电流施加至发光电路400。例如，第一跨压大于第二跨压。
如图5和图7所示，在数据写入子阶段21，第二晶体管T2被第一扫描信号的低电平导通，第三晶体管T3被第二扫描信号的高电平导通，第四晶体管T4被开关驱动信号的低电平导通；同时，第五晶体管T5被复位信号的低电平截止。
如图7所示，在数据写入子阶段21，形成一条数据写入路径(如图7中带箭头的虚线1所示)，数据信号经过第二晶体管T2和/或第三晶体管T3对存储电容C进行充电，从而将数据信号Vdata写入存储电容C中，同时，第一节点N1的电平变为数据信号Vdata的电平。如图7所示，该数据信号Vdata的电平的范围可以上下波动，从而根据数据信号Vdata的电平的变化控制第一晶体管T1(驱动晶体管)的导通程度，从而控制流经第一晶体管T1的电流的大小，例如该数据信号Vdata的电平上下波动的范围都能够满足使得第一晶体管T1导通。例如，该数据信号Vdata＝[11,17]V(伏)，即数据信号Vdata的电平在11V至17V之间波动，而数据信号Vdata可以是由控制器(例如时序控制器)对数字信号进行伽马转换所得到的。例如，当数据信号为11V-12V之间的数值时，发光电路400显示低灰阶，在数据信号为12V-17V之间(包括12V)的数值时，发光电路400显示高灰阶，需要注意的是，发光电路显示的灰阶的高低对应的数据信号的大小视具体情况而定，本公开的实施例对此不作限制。
当第一节点N1与驱动电路100的第二端120之间的电压差大于第一晶体管T1的阈值电压Vth1时，第一晶体管T1导通，驱动电流通过灰阶调控电路500施加至发光电路400的第一端410，从而驱动发光元件L1-Ln发光。需要说明的是，Vth1表示第一晶体管T1的阈值电压，由于在本实施例中，第一晶体管T1是以N型晶体管为例进行说明的，所以此处阈值电压Vth1可以是个正值。在其他实施例中，若第一晶体管T1是P型晶体管，则阈值电压Vth1可以是个负值。
如图7所示，在此阶段，同时形成一条驱动发光路径(如图7中带箭头的虚线2所示)，由于第一晶体管T1和第四晶体管T4导通，可以通过第一晶体管T1和第四晶体管T4向发光电路400提供驱动电流，发光电路400在驱动电流的作用下发光。例如，在发光电路400显示第一灰阶(例如，低灰阶)时第四晶体管T4工作在饱和区，在发光电路400显示第二灰阶(例如，高灰阶)时第四晶体管T4工作在线性区。
如图7所示，在数据写入阶段21，第一晶体管T1为N型晶体管，为源跟随架构，因此驱动电路100的第二端120(即第三节点N3)的电压可以表示为VN3＝VN1-Vth1，其中，Vth1表示第一晶体管T1的阈值电压，例如，Vth1＝1V，下面以此为例进行说明，但是本领域技术人员可以知道，第一晶体管T1的阈值电压可以根据其制备工艺、材料等而调整，从而不限于这些具体的数值。例如，第一节点N1的电压(即数据信号Vdata)VN1＝[11,17]V，则第三节点N3的电压VN3＝[10,16]V。如果第四晶体管T4始终工作在线性区，即开关驱动端P提供的开关驱动信号的电压(即第四晶体管的栅压)设置为超低电压，例如低于9V，此时第四晶体管T4为完全打开状态，其跨压可低至0.1V，可忽略不计，此时发光电路400第一端410(第二节点N2)的电压VN2≈[10,16]V。
例如，每个发光元件Micro-LED的全灰阶范围为2-4V，例如，该发光电路400在包括4个串联的发光元件Micro-LED的情况下，其全灰阶范围为8-16V。在上述情况(未加入灰阶调控电路500情形)下，发光电路400在显示最低灰阶的亮度时，其阳极电压(第一端410)只能达到10V，不能降低至8V，因此这种情况下发光电路400的亮度就不会达到其理论上能实现的最低亮度。例如，为了使得发光电路400在显示低灰阶时亮度最低，设置第一节点N1的电压VN1＝[9,15]V，那么第三节点N3的电压VN3＝[8,14]V，可以达到最低显示亮度的灰阶电压8V，但是在这种情况(未加入灰阶调控电路500情形)下，发光电路400在显示高灰阶时，其阳极电压(第一端410)却又只能达到14V的电压，不能增加至16V，因此该发光电路400在显示高灰阶时的最高亮度受限，不能达到其理论上能实现的最高亮度。由以上分析可得到，该有限的电压编程使得仅通过第一晶体管T1驱动的发光元件Micro-LED的跨压范围受限，因此其显示亮度范围也受到限制。
在本公开实施例中，加入灰阶调控电路500以辅助驱动电路实现对于发光元件的驱动控制。该灰阶调控电路500例如实现为第四晶体管T4，其为P型晶体管。对于P型晶体管，其工作状态包括如下的三种状态，其中Vth2为该P型晶体管的阈值电压，其通常为负值，因此下面的表述采用绝对值的形式，Vgs为该P型晶体管的栅源电压(栅极电压与源极电压之差)，Vds为该P型晶体管的漏源电压(漏极电压与源极电压之差)。
(1)当|Vgs|<|Vth2|时，则该P型晶体管处于截止区；
(2)当|Vds|<|Vgs|-|Vth2|时，该P型晶体管处于线性区，此时该P型晶体管相当于一个小电阻，同时对于给定栅极电压的情况下，流经漏极与源极之间的电流Ids与漏源电压Vds成正比；
(3)当|Vds|>|Vgs|-|Vth2|时，该P型晶体管处于饱和区，此时流经漏极与源极之间的电流Ids与漏源电压Vds无关，而与栅源电压Vgs相关，且Ids＝K(Vgs-Vth2)2。
由此可见，对于第四晶体管T4，当给定栅极电压的值或范围时，则可以通过选择施加至第四晶体管T4的栅极的电压来使得第四晶体管T4处于需要的状态，进而调整其跨压的大小(即Vds的大小)。
例如，在本公开实施例的一个示例中，将开关驱动端P提供的开关驱动信号的电压设置为可以使得第四晶体管T4在显示高灰阶时处于线性区域，在显示低灰阶时处于饱和区域的电压，从而调控流经发光电路400的驱动电流的大小。例如，开关驱动信号端P提供的开关驱动信号的电压设置为9V，即第四晶体管T4的栅极电压为9V，而第四晶体管T4的阈值电压Vth2设置为-1V，以下以此为例进行说明，但是本领域技术人员可以知道，第四晶体管T4的阈值电压Vth2可以根据其制备工艺、材料等而调整，从而不限于该具体的数值。例如，施加至第一节点N1的数据电压VN1＝[11,17]V，那么相应地第三节点N3的电压VN3＝[10,16]V。
在发光电路400显示高灰阶时，例如，此时第一节点N1的电压VN1＝[12,17]V，第三节点N3的电压VN3＝[11,16]V，那么第四晶体管T4的栅极(即开关驱动信号端P)和源极(即第三节点N3)的电压Vgs＝[-2,-7]V，使得第四晶体管T4处于线性区，第四晶体管T4跨压为0.1V或更小，此时第四晶体管T4作为开关晶体管使用，因此发光电路400的第一端410的电压与第三节点N3的电压基本相同，即第二节点N2的电压VN2≈[11,16]V，由此可以看出，在发光电路400显示高灰阶时，该发光电路400第一端410的电压可以达到最高亮度需要的电压，例如16V。
在发光电路400显示低灰阶时，例如此时第一节点N1的电压VN1＝[11,12]V，第三节点N3的电压VN3＝[10,11]V，那么第四晶体管T4的栅极(即开关驱动信号端P)和源极(即第三节点N3)的电压Vgs＝[-1,-2]V，使得第四晶体管T4处于饱和区，其漏源电压较大，由此导致发光电路400的分压减小，此时流经第四晶体管T4的电流较小，例如，流经第四晶体管T4的电流为第四晶体管T4的漏极(第三节点N3)和源极(第二节点N2)之间的电流，可以表示为：
Ids＝K(Vgs-Vth2)2
其中，K＝W*COX*U/L。
在上述公式中，Vth2表示第四晶体管T4的阈值电压，Vgs表示第四晶体管T4的栅源电压，K为与第四晶体管本身相关的一常数值。
例如，发光电路400显示低灰阶时，第四晶体管T4作为驱动晶体管使用，流经发光电路400的电流不再只取决于第一晶体管T1的开启程度，还取决于第四晶体管T4的开启程度，且由于第四晶体管T4的栅源电压Vgs较小(与第一晶体管T1比较而言)，因此流经发光点400的驱动电流可以较小，从而降低了发光电路400在显示低灰阶时的亮度。也可如此理解，在发光电路400显示低灰阶时，第四晶体管T4的跨压可至1V或者更大，从而使得发光电路400的第一端410(第二节点N2)的电压降低，从而使得发光电路400两端的分压降低，这使得在显示低灰阶时其亮度降低，从而扩大了发光电路的显示亮度的范围。
在发光阶段2的稳定发光子阶段22，输入开关驱动信号以开启灰阶调控电路500，使得灰阶调控电路500在发光电路400显示第一灰阶(例如，低灰阶)时具有第一跨压，在发光电路400显示第二灰阶(例如，高灰阶，即第一灰阶小于第二灰阶)时具有第二跨压，从而根据数据信号控制流经发光电路400的驱动电流并将驱动电流施加至发光电路400。例如，第一跨压大于第二跨压。
如图5和图8所示，在稳定发光子阶段22，第四晶体管T4被开关驱动信号的低电平导通；同时，第二晶体管T2被第一扫描信号的高电平截止，第三晶体管T3被第二扫描信号的低电平截止，第五晶体管T5被复位信号的低电平截止。
如图8所示，在此阶段，同时形成一条驱动发光路径(如图8中带箭头的虚线所示)，其工作原理与数据写入子阶段21中的发光驱动的工作原理类似，在此不再赘述。
需要说明的是，本公开的实施例中采用的晶体管均可以为薄膜晶体管或场效应晶体管或其他特性相同的开关器件，本公开的实施例中均以薄膜晶体管为例进行说明。这里采用的晶体管的源极、漏极在结构上可以是对称的，所以其源极、漏极在结构上可以是没有区别的。在本公开的实施例中，为了区分晶体管除栅极之外的两极，直接描述了其中一极为第一极，另一极为第二极。
另外，需要说明的是，图4中所示的像素电路10中的晶体管是以第二晶体管T2和第四晶体管T4为P型晶体管，其它晶体管为N型晶体管为例进行说明的，此时，第一极可以是漏极，第二极可以是源极。如图2和图3所示，该像素电路10中的发光电路400的第二端420和第二电压端VSS连接以接收第二电压。例如，在一个显示面板中，当图4中所示的像素电路10呈阵列排布时，发光元件Ln(发光电路400的第二端420)的阴极可以电连接到同一个电压端，即采用共阴极连接方式。
本公开至少一个实施例还提供一种显示面板，包括阵列布置的多个像素单元，该多个像素单元每个包括本公开任一实施例提供的像素电路。
图9为本公开一实施例提供的一种显示面板的示意框图。如图9所示显示面板11设置在显示装置1中，并与栅极驱动器12、定时控制器13和数据驱动器14电连接。该显示面板11包括根据多条扫描线GL和多条数据线DL交叉限定的像素单元P；栅极驱动器12用于驱动多条扫描线GL；数据驱动器14用于驱动多条数据线DL；定时控制器13用于处理从显示装置1外部输入的图像数据RGB、向数据驱动器14提供处理的图像数据RGB以及向栅极驱动器12和数据驱动器14输出扫描控制信号GCS和数据控制信号DCS，以对栅极驱动器12和数据驱动器14进行控制。
例如，该显示面板11包括多个像素单元P，该像素单元P包括上述实施例中提供的任一像素电路10。例如，包括图4所示像素电路10。如图9所示，显示面板11还包括多条扫描线GL和多条数据线DL。例如，该多条扫描线对应连接到每行像素单元的像素电路10中的数据写入电路200以提供第一扫描信号和第二扫描信号，并且该多条扫描线还对应连接到每行像素单元的像素电路10的复位电路600以提供复位信号。例如，该复位信号与第一扫描信号同步，且当前行像素电路的复位信号还可以由扫描过程中的下一行像素电路的第一扫描线提供，从而可以简化显示面板周围的布局空间，从而可以实现高分辨率显示面板的开发。
例如，像素单元P设置在扫描线GL和数据线DL的交叉区域。例如，如图9所示，每个像素单元P连接到三条扫描线GL(分别提供第一扫描信号、第二扫描信号、复位信号)、一条数据线DL、用于提供第一电压的第一电压线、用于提供第二电压的第二电压线、用于提供第三电压的第三电压线以及用于提供复位电压的复位电压线。例如，第一电压线或第二电压线可以用相应的公共电极(例如公共阳极或公共阴极)替代。需要说明的是，在图9中仅示出了部分的像素单元P、扫描线GL、数据线DL。需要注意的是，以下实施例与此相同，不再赘述。
例如，该多个像素单元P排列为多行，每一行像素单元P的像素电路的复位电路600连接到同一条扫描线GL，每一行像素单元P的像素电路的数据写入电路200分别连接到另两条扫描线GL以接收第一扫描信号和第二扫描信号。例如，每一列的数据线DL和本列像素电路10中的数据写入电路200连接以提供数据信号。
例如，栅极驱动器12根据源自定时控制器13的多个扫描控制信号GCS向多个扫描线GL提供多个选通信号。多个选通信号包括第一扫描信号、第二扫描信号以及复位信号。这些信号通过多个扫描线GL提供给每个像素单元P。
例如，数据驱动器14使用参考伽玛电压根据源自定时控制器13的多个数据控制信号DCS将从定时控制器13输入的数字图像数据RGB转换成数据信号。数据驱动器14向多条数据线DL提供转换的数据信号。
例如，定时控制器13对外部输入的图像数据RGB进行处理以匹配显示面板11的大小和分辨率，然后向数据驱动器14提供处理的图像数据。定时控制器13使用从显示装置外部输入的同步信号(例如点时钟DCLK、数据使能信号DE、水平同步信号Hsync以及垂直同步信号Vsync)产生多条扫描控制信号GCS和多条数据控制信号DCS。定时控制器13分别向栅极驱动器12和数据驱动器14提供产生的扫描控制信号GCS和数据控制信号DCS，以用于栅极驱动器12和数据驱动器14的控制。
例如，数据驱动电器14可以与多条数据线DL连接，以提供数据信号Vdata；同时还可以与多条第一电压线、多条第二电压线、多条第三电压线和多条复位电压线连接以分别提供第一电压、第二电压、第三电压和复位电压。
例如，栅极驱动器12和数据驱动器14可以实现为半导体芯片。该显示装置1还可以包括其他部件，例如信号解码电路、电压转换电路等，这些部件例如可以采用已有的常规部件，这里不再详述。
例如，本实施例提供的显示面板11可以应用于电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪、虚拟现实显示装置等任何具有显示功能的产品或部件中。
关于显示面板11的技术效果可以参考本公开的实施例中提供的像素电路10的技术效果，这里不再赘述。
本公开的实施例还提供一种驱动方法，可以用于驱动本公开的实施例提供的像素电路10。例如，对于图2所示的像素电路的示例，该驱动方法包括如下操作：
在发光阶段，输入开关驱动信号以开启灰阶调控电路500，使得灰阶调控电路500在发光电路400显示第一灰阶时具有第一跨压，在发光电路400显示第二灰阶时具有第二跨压，从而根据数据信号控制流经发光电路400的驱动电流并将驱动电流施加至发光电路400。
例如，第一灰阶小于第二灰阶，第一跨压大于第二跨压。
例如，在灰阶调控电路500包括晶体管时，在发光电路400显示第一灰阶时晶体管工作在饱和区，在发光电路400显示第二灰阶时晶体管工作在线性区。
例如，该发光阶段还包括：输入数据信号、第一扫描信号以及第二扫描信号以开启数据写入电路200和驱动电路100，数据写入电路200将数据信号写入驱动电路100，存储电路300存储数据信号。
例如，对于图3所示的像素电路的示例，在包括复位电路600的情况下，还包括初始化阶段；在初始化阶段，输入复位信号以开启复位电路600，将复位电压施加至发光电路400的第一端410。
需要说明的是，关于该驱动方法的详细描述可以参考本公开的实施例中对于像素电路10的工作原理的描述，这里不再赘述。
有以下几点需要说明：
(1)本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
(2)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (13)

1.一种像素电路，包括驱动电路、数据写入电路、存储电路、发光电路和灰阶调控电路；其中，
所述驱动电路包括控制端、第一端和第二端，且配置为控制驱动所述发光电路发光的驱动电流，所述驱动电路的第一端配置为从第一电压端接收第一电压；
所述数据写入电路与所述驱动电路的控制端连接，且配置将数据信号写入所述驱动电路的控制端；
所述存储电路与所述驱动电路的控制端连接，且配置为存储所述数据写入电路写入的所述数据信号；
所述发光电路，包括第一端和第二端，所述发光电路的第二端配置为从第二电压端接收第二电压；
所述灰阶调控电路与所述驱动电路的第二端以及所述发光电路的第一端连接，且配置为响应于开关驱动信号根据所述数据信号调节所述发光电路的第一端的电压。
2.根据权利要求1所述的像素电路，其中，所述发光电路包括串联连接的多个发光元件。
3.根据权利要求1或2所述的像素电路，其中，所述驱动电路包括第一晶体管；
所述第一晶体管的栅极作为所述驱动电路的控制端，所述第一晶体管的第一极作为所述驱动电路的第一端且配置为和所述第一电压端连接以接收所述第一电压，所述第一晶体管的第二极作为所述驱动电路的第二端。
4.根据权利要求1或2所述的像素电路，其中，所述数据写入电路包括第二晶体管和/或第三晶体管；
所述第二晶体管的栅极和第一扫描线连接以接收第一扫描信号，所述第二晶体管的第一极和数据线连接以接收所述数据信号，所述第二晶体管的第二极和所述驱动电路的控制端连接；
所述第三晶体管的栅极和第二扫描线连接以接收第二扫描信号，所述第三晶体管的第一极和所述数据线连接以接收所述数据信号，所述第三晶体管的第二极和所述驱动电路的控制端连接。
5.根据权利要求1或2所述的像素电路，其中，所述存储电路包括存储电容；
所述存储电容的第一极和所述驱动电路的控制端连接，所述存储电容的第二极和第三电压端连接。
6.根据权利要求1或2所述的像素电路，其中，所述灰阶调控电路包括第四晶体管；
所述第四晶体管的栅极和开关驱动信号线连接以接收所述开关驱动信号，所述第四晶体管的第一极和所述驱动电路的第二端连接，所述第四晶体管的第二极和所述发光电路的第一端连接。
7.根据权利要求1或2所述的像素电路，还包括复位电路；其中，
所述复位电路与复位电压端以及所述发光电路的第一端连接，且配置为将复位电压施加至所述发光电路的第一端。
8.根据权利要求7所述的像素电路，其中，所述复位电路包括第五晶体管；
所述第五晶体管的栅极和复位控制线连接以接收复位信号，所述第五晶体管的第一极和所述复位电压端连接以接收所述复位电压，所述第五晶体管的第二极和所述发光电路的第一端连接。
9.一种显示面板，包括阵列布置的多个像素单元，其中，所述像素单元每个包括权利要求1-8任一所述的像素电路。
10.一种如权利要求1所述的像素电路的驱动方法，所述驱动方法包括发光阶段；
在所述发光阶段，输入所述开关驱动信号以开启所述灰阶调控电路，使得所述灰阶调控电路在所述发光电路显示第一灰阶时具有第一跨压，在所述发光电路显示第二灰阶时具有第二跨压，从而根据所述数据信号控制流经所述发光电路的驱动电流并将所述驱动电流施加至所述发光电路；
其中，所述第一灰阶小于所述第二灰阶，所述第一跨压大于所述第二跨压。
11.根据权利要求10所述的像素电路的驱动方法，其中，所述灰阶调控电路包括晶体管，在所述发光电路显示所述第一灰阶时所述晶体管工作在饱和区域，在所述发光电路显示所述第二灰阶时所述晶体管工作在线性区域。
12.根据权利要求10或11所述的像素电路的驱动方法，还包括：
在所述发光阶段，输入所述数据信号、第一扫描信号以及第二扫描信号以开启所述数据写入电路和所述驱动电路，所述数据写入电路将所述数据信号写入所述驱动电路，所述存储电路存储所述数据信号。
13.根据权利要求10或11所述的像素电路的驱动方法，在包括复位电路的情况下，还包括初始化阶段；
在所述初始化阶段，输入复位信号以开启所述复位电路，将复位电压施加至所述发光电路的第一端。
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