像素电路和显示装置
本发明属于发光显示技术领域，具体涉及一种像素电路和显示装置。
相比较传统的液晶面板，AMOLED(Active-matrix organic light emitting diode，有源矩阵有机发光二极体面板)面板具有反应速度更快、对比度高、视角更广等特点，因此，AMOLED得到了显示技术开发商的广泛关注。有源矩阵有机发光二极管由像素电路驱动发光，传统的像素驱动电路包括驱动薄膜晶体管、信号控制薄膜晶体管和储存电容，但传统的像素驱动电路会对驱动薄膜晶体管的阈值电压、沟道迁移率、电源线的压降等因素很敏感，从而引起发光不均匀，严重影响显示效果。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种线路少且能达到补偿效果的像素补偿电路，具体技术方案如下所述。
一种像素电路，所述像素电路包括像素驱动电路、像素补偿电路及发光元件，所述像素驱动电路及所述像素补偿电路连接同一根数据线，所述数据线用于通过所述像素补偿电路为所述发光元件提供初始化电压，以使所述发光元件的驱动电流完成初始化；
所述像素驱动电路包括驱动薄膜晶体管，所述像素补偿电路与所述驱动薄膜晶体管连接，完成初始化之后，所述像素补偿电路对所述驱动薄膜晶体管进行补偿，完成补偿之后，所述像素驱动电路提供驱动电流，所述驱动电流被提 供给所述发光元件，以驱动所述发光元件发光。
优选的，所述像素驱动电路还包括第一电容和第一薄膜晶体管，所述驱动薄膜晶体管及所述第一薄膜晶体管均包括栅极、第一极及第二极；
所述第一薄膜晶体管的栅极电连接第一扫描线，以接收第一扫描信号，所述第一薄膜晶体管的第一极连接所述数据线，所述第一薄膜晶体管的第二极通过所述第一电容连接所述驱动薄膜晶体管的第二极，所述驱动薄膜晶体管的栅极连接所述第一薄膜晶体管的第二极，所述驱动薄膜晶体管的第一极连接所述像素补偿电路。
优选的，所述像素补偿电路包括第二薄膜晶体管、第三薄膜晶体管，所述第二薄膜晶体管和第三薄膜晶体管均包括栅极、第一极和第二极；
所述第二薄膜晶体管的栅极电连接使能信号线，以接收使能信号，所述第二薄膜晶体管的第一极用于接收第一电平，所述第二薄膜晶体管的第二极与所述驱动薄膜晶体管连接；
所述第三薄膜晶体管的栅极电连接第二扫描线，以接收第二扫描信号，所述第三薄膜晶体管的第一极与所述数据线电连接，所述第三薄膜晶体管的第二极与所述驱动薄膜晶体管连接；
所述发光元件包括第一端和第二端，所述发光元件的第一端连接所述驱动薄膜晶体管，所述发光元件的第二端用于连接第二电平，其中所述第一电平大于所述第二电平。
优选的，所述像素补偿电路还包括第二电容，所述第二电容一端连接所述第三薄膜晶体管的栅极，另一端连接所述第三薄膜晶体管的第二极。
优选的，在第一时间段内：所述数据线加载初始化电压，所述第一扫描信号控制所述第一薄膜晶体管导通，所述驱动薄膜晶体管的栅极电压通过所述第一薄膜晶体管复位到所述初始化电压；所述第二扫描信号控制所述第三薄膜晶 体管导通，所述使能信号控制所述第二薄膜晶体管截止，所述驱动薄膜晶体管的第二极通过所述第三薄膜晶体管复位到所述初始化电压，以使所述发光元件的驱动电流完成初始化。
优选的，在第二时间段内：所述数据线加载参考电压，所述第一扫描信号控制所述第一薄膜晶体管导通，所述驱动薄膜晶体管的栅极电压通过所述第一薄膜晶体管跳变到所述参考电压；所述第二扫描信号控制所述第三薄膜晶体管截止，所述使能信号控制所述第二薄膜晶体管导通，所述第一电平通过所述第二薄膜晶体管对所述驱动薄膜晶体管的第二极加载电压，直到所述驱动薄膜晶体管的第二极的电压等于所述参考电压与所述驱动薄膜晶体管的阈值电压的差值时停止加载，使所述驱动薄膜晶体管完成补偿；
在第三时间段内：所述数据线加载数据电压，所述第一扫描信号控制所述第一薄膜晶体管导通，所述驱动薄膜晶体管的栅极电压通过所述第一薄膜晶体管跳变到所述数据电压；所述第二扫描信号控制所述第三薄膜晶体管截止，所述使能信号控制所述第二薄膜晶体管截止；其中，所述第一时间段、所述第二时间段及所述第三时间段为依次连续的时间段。
优选的，在第四时间段内：所述第一扫描信号控制所述第一薄膜晶体管截止，所述第二扫描信号控制所述第三薄膜晶体管截止，所述使能信号控制所述第二薄膜晶体管导通，以产生所述驱动电流驱动所述发光元件发光。
优选的，所述第一薄膜晶体管为N型晶体管；当所述第一扫描信号为高电平时，所述高电平控制所述第一薄膜晶体管导通；当所述第一扫描信号为低电平时，所述高电平控制所述第一薄膜晶体管截止。
优选的，所述第一薄膜晶体管为P型晶体管；当所述第一扫描信号为低电平时，所述低电平控制所述第一薄膜晶体管导通；当所述第一扫描信号为高电平时，所述高电平控制所述第一薄膜晶体管截止。
优选的，所述第三薄膜晶体管为N型晶体管；当所述第二扫描信号为高电平时，所述高电平控制所述第三薄膜晶体管导通；当所述第二扫描信号为低电平时，所述高电平控制所述第三薄膜晶体管截止。
优选的，所述第三薄膜晶体管为P型晶体管；当所述第二扫描信号为低电平时，所述低电平控制所述第三薄膜晶体管导通；当所述第二扫描信号为高电平时，所述高电平控制所述第三薄膜晶体管截止。
优选的，所述第二薄膜晶体管为N型晶体管；当所述使能信号为高电平时，所述高电平控制所述第二薄膜晶体管导通；当所述使能信号为低电平时，所述高电平控制所述第二薄膜晶体管截止。
优选的，所述第二薄膜晶体管为P型晶体管；当所述使能信号为低电平时，所述低电平控制所述第二薄膜晶体管导通；当所述使能信号为高电平时，所述高电平控制所述第二薄膜晶体管截止。
优选的，所述第一极为漏极，所述第二极为源极；或者所述第一极为源极，所述第二极为漏极。
优选的，所述第一电平为高电平，所述第二电平为低电平。
本发明还提供一种显示装置，所述显示装置包括上述任一项所述的像素电路。
本发明将采用数据线提供初始化电压，未额外采用一条初始化线来提供初始化电压，减少了像素电路的线路，还能保持初始化效果和补偿效果，降低了制程难度，提升良率。因像素电路中的线路减少，更易于缩小像素，提升精细度。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要 使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明第一实施例提供的像素电路的示意图。
图2为图1所示的像素电路的各个信号的时序图。
图3为本发明第二实施例提供的像素电路的示意图。
图4为本发明提供的显示装置的示意图。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本发明第一实施例提供的一种像素电路，所述像素电路包括像素驱动电路、像素补偿电路及发光元件，所述像素驱动电路及所述像素补偿电路连接同一根数据线，所述数据线用于通过所述像素补偿电路为所述发光元件提供初始化电压，以使所述发光元件的驱动电流完成初始化。其中所述初始化的目的是消除上一帧的数据，减少对下一帧的数据影响。
所述像素驱动电路包括驱动薄膜晶体管，所述像素补偿电路与所述驱动薄膜晶体管连接，完成初始化之后，所述像素补偿电路对所述驱动薄膜晶体管进行补偿，完成补偿之后，所述像素驱动电路驱动电流给所述发光元件，以驱动所述发光元件发光。
本发明将采用数据线提供初始化电压，未额外采用一条初始化线来提供初始化电压，减少了像素电路的线路，还能保持初始化效果和补偿效果，降低了制程难度，提升良率。因像素电路中的线路减少，更易于缩小像素，提升精细度。
请参阅图1，图1为本发明第一实施例提供的一种像素电路的示意图，所述像素电路10包括像素驱动电路100、像素补偿电路200及发光元件300，所述像素驱动电路100及所述像素补偿电路200连接同一根数据线Data。在该实施例中，所述发光元件300为有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)，在下述中用OLED表述。
所述像素驱动电路100还包括第一电容C1、驱动薄膜晶体管Td和第一薄膜晶体管T1，所述驱动薄膜晶体管Td及所述第一薄膜晶体管T1均包括栅极、第一极及第二极。
所述第一薄膜晶体管T1的栅极电连接第一扫描线Scan1，以接收第一扫描信号，所述第一薄膜晶体管T1的第一极连接所述数据线Data，所述第一薄膜晶体管T1的第二极通过所述第一电容C1连接所述驱动薄膜晶体管Td的第 二极，所述驱动薄膜晶体管Td的栅极连接所述第一薄膜晶体管T1的第二极，所述驱动薄膜晶体管Td的第一极连接所述像素补偿电路200。
在进一步的实施例中，所述像素补偿电路200包括第二薄膜晶体管T2、第三薄膜晶体管T3，所述第二薄膜晶体管T2和第三薄膜晶体管T3均包括栅极、第一极和第二极。
所述第二薄膜晶体管T2的栅极电连接使能信号线EM，以接收使能信号，所述第二薄膜晶体管T2的第一极用于接收第一电平，所述第二薄膜晶体管T2的第二极与所述驱动薄膜晶体管Td连接。具体的，所述第二薄膜晶体管T2的第二极与所述驱动薄膜晶体管Td的第一极连接。其中所述第一电平为高电平，在本实施例中优选为电源电压，记为VDD。
所述第三薄膜晶体管T3的栅极电连接第二扫描线Scan2，以接收第二扫描信号，所述第三薄膜晶体管T3的第一极与所述数据线Data电连接，所述第三薄膜晶体管T3的第二极与所述驱动薄膜晶体管Td连接。具体的，所述第三薄膜晶体管T3的第二极与所述驱动薄膜晶体管Td的第二极连接。
所述发光元件OLED包括第一端和第二端，所述发光元件OLED的第一端连接所述驱动薄膜晶体管Td，所述发光元件OLED的第二端用于连接第二电平，其中所述第一电平VDD大于所述第二电平。所述第二电平为低电平，在该实施例中为接地端，记为VSS。
请参阅图2，图2为本发明像素电路工作的时序图，下面结合图1和图2对本发明第一实施例像素电路的工作原理进行介绍。在第一实施例中，所述第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第三薄膜晶体管和驱动薄膜晶体管均为N型晶体管，当N型薄膜晶体管的栅极加载高电平时，所述N型晶体管导通；当N型薄膜晶体管的栅极加载低电平时，所述N型晶体管截止。可以理解地，当P型薄膜晶体管的栅极加载低电平时，所述P型薄膜晶体管导通；当P型薄膜 晶体管的栅极加载高电平的时候，P型薄膜晶体管截止。
在第一时间段t1内，所述第一时间段t1也称为初始化阶段。所述数据线Data加载初始化电压Vinit，所述第一扫描信号为高电平VGH，所述高电平VGH控制所述第一薄膜晶体管T1导通，所述驱动薄膜晶体管Td的栅极电压通过所述第一薄膜晶体管T1复位到所述初始化电压Vinit。所述第二扫描信号为高电平VGH，所述高电平VGH控制所述第三薄膜晶体管T3导通，所述使能信号为低电平VGL，所述低电平VGL控制所述第二薄膜晶体管T2截止，所述驱动薄膜晶体管Td的第二极通过所述第三薄膜晶体管T3复位到所述初始化电压Vinit，以使所述发光元件OLED的驱动电流完成初始化。在初始化阶段之后，所述驱动薄膜晶体管Td的栅极电压为初始化电压Vinit，所述驱动薄膜晶体管Td的第二极的电压为初始化电压Vinit。
在第二时间段t2内，所述第二时间段t2也称为补偿阶段。所述数据线Data加载参考电压Vera，所述第一扫描信号为高电平VGH，所述高电平VGH控制所述第一薄膜晶体管T1导通，所述驱动薄膜晶体管Td的栅极电压通过所述第一薄膜晶体管T1跳变到所述参考电压Vera。所述第二扫描信号为低电平VGL，所述低电平VGL控制所述第三薄膜晶体管T3截止，所述使能信号为高电平VGH，所述高电平VGH控制所述第二薄膜晶体管T2导通，所述第一电平VDD通过所述第二薄膜晶体管T2对所述驱动薄膜晶体管Td的第二极加载电压，直到所述驱动薄膜晶体管Td的第二极的电压等于所述参考电压Vera与所述驱动薄膜晶体管Td的阈值电压Vth的差值时停止加载，使所述驱动薄膜晶体管Td完成补偿。当所述驱动薄膜晶体管Td的第二极的电压为Vera-Vth时，第一电平VDD将不再对所述驱动薄膜晶体管Td进行加载电压。其中阈值电压Vth是驱动薄膜晶体管Td本身存在的特性。在补偿阶段之后，所述驱动薄膜晶体管Td的栅极电压为参考电压Vera，所述驱动薄膜晶体管Td的第二极的电压为 Vera-Vth。
在第三时间段t3内，所述第三时间段t3也称为数据写入阶段。所述数据线Data加载数据电压VData，所述第一扫描信号为高电平VGH，所述高电平VGH控制所述第一薄膜晶体管T1导通，所述驱动薄膜晶体管Td的栅极电压通过所述第一薄膜晶体管T1跳变到所述数据电压VData。所述第二扫描信号为低电平VGL，所述低电平VGL控制控制所述第三薄膜晶体管T3截止，所述使能信号为低电平VGL，所述低电平VGL控制控制所述第二薄膜晶体管T2截止。在数据写入阶段之后，所述驱动薄膜晶体管Td的栅极电压为VData，其中，所述发光元件OLED本身自带有电容COLED(如图1中虚线部分所示)，因此COLED和第一电容C1之间产生耦合作用，所述驱动薄膜晶体管Td的第二极的电压为Vera-Vth+(Vdata-Vera)·C1/(C1+COLED)。其中，所述第一时间段t1、所述第二时间段t2及所述第三时间段t3为依次连续的时间段。
在第四时间段t4内，所述第四时间段t4也称为发光阶段。所述第一扫描信号为低电平VGL，所述低电平VGL控制控制所述第一薄膜晶体管T1截止，所述第二扫描信号为低电平VGL，所述低电平VGL控制控制所述第三薄膜晶体管T3截止，所述使能信号为高电平VGH，所述高电平VGH控制所述第二薄膜晶体管T2导通，以产生所述驱动电流驱动所述发光元件发光。其中所述第一极为漏极，所述第二极为源极。流经驱动薄膜晶体管Td的电流Ids的计算公式为：
Ids＝1/2*K*(Vgs-Vth)
其中Vgs表示驱动薄膜晶体管Td的栅极g和源极s之间的电压差，Vth表示驱动薄膜晶体管Td的阈值电压，K是常量，代表驱动薄膜晶体管Td的开关特性。其中电流Ids即为驱动发光元件OLED发光的电流。
在发光阶段，所述驱动薄膜晶体管Td的栅极电压为VData，所述驱动薄 膜晶体管Td的第二极的电压为Vera-Vth+(Vdata-Vera)*C1/(C1+C OLED)。由此可知，Vgs＝VData-[Vera-Vth+(Vdata-Vera)*C1/(C1+COLED)]。将Vgs的式子代入电流Ids的计算公式中，换算后得到下述式子。
Ids＝1/2*K[Vdata-Vera-(Vdata-Vera)*C1/(C1+COLED)]2
由此可知，本发明像素电路中，所述电流Ids与驱动薄膜晶体管Td的阈值电压Vth无关，同时也与第一电平VDD无关，从而发光器件的电流不会受到阈值电压Vth不均或VDD压降的影响，进而避免了因为阈值电压Vth不均或VDD压降造成的显示不均匀的现象。
请参阅图3，图3为本发明第二实施例提供一种像素电路10，所述像素补偿电路200还包括第二电容C2，所述第二电容C2一端连接所述第三薄膜晶体管T3的栅极，另一端连接所述第三薄膜晶体管T3的第二极。第二实施例的工作原理也包括四个时间段，分别为时间段依次连续的第一时间段t1(初始化阶段)、第二时间段t2(补偿阶段)、第三时间段t3(数据写入阶段)和第四时间段t4(发光阶段)。其中该实施例中的驱动时序图与第一实施例相同(参见图2)。
下面结合图1和图3对本发明第二实施例像素电路10的工作原理进行介绍。在第二实施例中，所述第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第三薄膜晶体管和驱动薄膜晶体管均为N型晶体管，当所述扫描信号为高电平时，所述高电平控制N型晶体管导通，当所述扫描信号为低电平时，所述高电平控制所述N型晶体管截止。
在第一时间段t1(初始化阶段)内，同上述第一实施例。
在第二时间段t2(补偿阶段)内，同上述第一实施例。
在第三时间段t3(数据写入阶段)内，所述数据线Data加载数据电压VData，所述第一扫描信号为高电平VGH，所述高电平VGH控制所述第一薄膜晶体管T1 导通，所述驱动薄膜晶体管Td的栅极电压通过所述第一薄膜晶体管T1跳变到所述数据电压VData。所述第二扫描信号为低电平VGL，所述低电平VGL控制控制所述第三薄膜晶体管T3截止，所述使能信号为低电平VGL，所述低电平VGL控制控制所述第二薄膜晶体管T2截止。在数据写入阶段之后，所述驱动薄膜晶体管Td的栅极电压为VData，其中，所述发光元件OLED本身自带有电容C OLED(如图3中虚线部分所示)，因此COLED、第一电容C1和第二电容C2之间产生耦合作用，所述驱动薄膜晶体管Td的第二极的电压为Vera-Vth+(Vdata-Vera)*C1/(C1+C2+COLED)。
在第四时间段t4(发光阶段)内，所述第一扫描信号为低电平VGL，所述低电平VGL控制控制所述第一薄膜晶体管T1截止，所述第二扫描信号为低电平VGL，所述低电平VGL控制控制所述第三薄膜晶体管T3截止，所述使能信号为高电平VGH，所述高电平VGH控制所述第二薄膜晶体管T2导通，以产生所述驱动电流驱动所述发光元件发光。其中所述第一极为漏极，所述第二极为源极。流经驱动薄膜晶体管Td的电流Ids的计算公式为：
Ids＝1/2*K*(Vgs-Vth)
其中Vgs表示驱动薄膜晶体管Td的栅极g和源极s之间的电压差，Vth表示驱动薄膜晶体管Td的阈值电压，K是常量，代表驱动薄膜晶体管Td的开关特性。其中电流Ids即为驱动发光元件OLED发光的电流。
在发光阶段，所述驱动薄膜晶体管Td的栅极电压为VData，所述驱动薄膜晶体管Td的第二极的电压为Vera-Vth+(Vdata-Vera)*C1/(C1+C2+COLED)。由此可知，Vgs＝VData-[Vera-Vth+(Vdata-Vera)*C1/(C1+C2+COLED)]。将Vgs的式子代入电流Ids的计算公式中，换算后得到下述式子。
Ids＝1/2*K[Vdata-Vera-(Vdata-Vera)*C1/(C1+C2+COLED)]2
由此可知，所述电流Ids与驱动薄膜晶体管Td的阈值电压Vth无关，同 时也与第一电平VDD无关，从而可以补偿阈值电压Vth不均或VDD压降造成的显示不均匀的影响。
在进一步的实施例中，所述第一薄膜晶体管为P型晶体管；当所述第一扫描信号为低电平时，所述低电平控制所述第一薄膜晶体管导通；当所述第一扫描信号为高电平时，所述高电平控制所述第一薄膜晶体管截止。
在进一步的实施例中，所述第三薄膜晶体管为P型晶体管；当所述第二扫描信号为低电平时，所述低电平控制所述第三薄膜晶体管导通；当所述第二扫描信号为高电平时，所述高电平控制所述第三薄膜晶体管截止。
在进一步的实施例中，所述第二薄膜晶体管为P型晶体管；当所述使能信号为低电平时，所述低电平控制所述第二薄膜晶体管导通；当所述使能信号为高电平时，所述高电平控制所述第二薄膜晶体管截止。
可以理解的是，所述第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第三薄膜晶体管和驱动薄膜晶体管可同时为N型晶体管或者P型晶体管，也可以是部分为N型晶体管或者P型晶体管。所述第一扫描线的扫描信号根据晶体管的不同类型输出相应的高电平或者低电平来实现信号的导通或者截止功能。
在进一步的实施例中，所述第一极为源极，所述第二极为漏极。
本发明还提供一种显示装置20，所述显示装置包括上述任一项所述的像素电路10。所述显示装置20可以为但不仅限于为电子书、智能手机(如Android手机、iOS手机、Windows Phone手机等)、平板电脑、柔性掌上电脑、柔性笔记本电脑、移动互联网设备(MID，Mobile Internet Devices)或穿戴式设备等，或者可以为有机电致发光二极管(Organic light-emitting diodes，OLED)显示装置、有源矩阵有机发光二极管(Active Matrix Organic Light Emitting Diode，AMOLED)显示装置。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详 细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
