像素电路和显示装置

摘要

本发明提供了一种像素电路和显示装置，该像素电路包括：像素补偿模块、发光模块和触控检测模块。本发明提供的像素电路和显示装置，在像素电路中集成像素补偿模块和触控检测模块，并使像素补偿模块和触控检测模块共用数据电压线和扫描信号线。这样就能减少信号线路的数目，从而大幅缩减像素间距大小并降低IC成本，从而获得更高的像素密度。

权利要求

1.一种像素电路，其特征在于，包括：像素补偿模块、发光模块和触控检测模块；

所述像素补偿模块，分别连接第一至第四扫描信号线、第一工作电压线、数据电压线和发光模块，用于根据扫描信号线的输入控制所述发光模块进行发光显示；

所述触控检测模块，包括检测子模块和输出子模块；其中，所述检测子模块，分别连接第二扫描信号线、第二工作电压线、数据电压线，用于检测触控信号；输出子模块，分别连接第三扫描信号线、触控信号读取线以及所述检测子模块，用于根据第三扫描信号线的输入向所述触控信号读取线输出检测触控信号；

所述第二工作电压线用于提供驱动脉冲。

2.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述发光模块包括电致发光元件，所述电致发光元件与所述像素补偿模块相连。

3.如权利要求2所述的像素电路，其特征在于，所述像素补偿模块，包括第一至第六开关单元、像素驱动单元和储能单元；其中，第一开关单元连接在第一工作电压线与像素驱动单元的输入端之间，控制端接入第四扫描信号线；

第二开关单元与储能单元、第五开关单元依次级联，级联电路的一端接入到像素驱动单元的输出端，另一端接地；第二开关单元和第五开关单元的控制端均连接第三扫描信号线；

第三开关单元连接储能单元的第一端与数据电压线之间；第六开关单元连接在像素驱动单元与电致发光元件之间；第三开关单元和第六开关单元的控制端均连接到第一扫描信号线；

第四开关单元的一端连接在储能单元的第二端，另一端接地，控制端连接第二扫描信号线；

像素驱动单元的控制端还与储能单元的第二端相连，输出端还与电致发光元件相连。

4.如权利要求3所述的像素电路，其特征在于，所述储能单元为电容。

5.如权利要求3所述的像素电路，其特征在于，所述输出子模块包括第七开关单元，所述第七开关单元的一端连接所述触控信号读取线，另一端连接所述检测子模块，控制端连接第三扫描信号线。

6.如权利要求5所述的像素电路，其特征在于，所述检测子模块包括第八开关单元、触控信号驱动单元、感测电容以及触控电极，所述第八开关单元连接在所述触控信号驱动单元的控制端与所述数据电压线之间，控制端连接第二扫描信号线；触控信号驱动单元的输入端连接第二工作电压线，输出端连接第七开关单元；所述感测电容连接在所述触控信号驱动单元的输入端与控制端之间；所述触控电极与所述触控信号驱动单元的控制端相连。

7.如权利要求6所述的像素电路，其特征在于，所述输出子模块所连接的第三扫描信号线替换为第一扫描信号线，第七开关单元的控制端连接的第三扫描信号线替换为第一扫描信号线。

8.如权利要求7所述的像素电路，其特征在于，所述检测子模块的控制端所连接的第二扫描信号线替换为第三扫描信号线，所述第八开关单元的控制端所连接的第二扫描信号线替换为第三扫描信号线。

9.如权利要求3-8任一项所述的像素电路，其特征在于，各个开关单元和驱动单元为薄膜场效应晶体管。

10.如权利要求9所述的像素电路，其特征在于，各个薄膜场效应晶体管均为P沟道型；

驱动单元的控制端为薄膜场效应晶体管的栅极，输入端为源极，输出端为漏极；各个开关单元的控制端为薄膜场效应晶体管的栅极，其他两端对应于源极和漏极。

11.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的像素电路。

说明书

像素电路和显示装置

技术领域

[0001] 本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种像素电路和显示装置。

背景技术

[0002] 随着显示技术的急速进步，具有触控功能的显示装置由于其所具有的可视化操作等优点而逐渐得到越来越多人们的欢迎。根据触控面板与显示面板相对位置的不同，一般可以将现有的具有触控功能的显示装置分为表面式(on cell)触控面板与内嵌式(in cell)触控面板两种。与表面式触控面板相比，内嵌式触控面板具有更薄的厚度与更高的光透过率。

[0003] 而对于现有的显示装置而言，有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)作为一种电流型发光器件，因其所具有的自发光、快速响应、宽视角和可制作在柔性衬底上等特点而越来越多地被应用于高性能显示领域当中。OLED显示装置按照驱动方式的不同可分为PMOLED(Passive Matrix Driving OLED，无源矩阵驱动有机发光二极管)和AMOLED(Active Matrix Driving OLED，有源矩阵驱动有机发光二极管)两种，由于AMOLED显示器具有低制造成本、高应答速度、省电、可用于便携式设备的直流驱动、工作温度范围大等等优点而可望成为取代LCD(liquid crystal display，液晶显示器)的下一代新型平面显示器。因此，具有内嵌式触控功能的AMOLED显示面板已得到越来越多人们的青睐。

[0004] 在现有的AMOLED显示面板中，每个OLED均依靠阵列基板上一个像素单元内的多个TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)开关所组成的驱动电路驱动发光实现显示。

[0005] 而内嵌式触控面板(Touch Screen Panel，简称TSP)是将用于触摸的传感器及驱动电路，同样利用阵列工艺制作在阵列基板上的每个像素单元内。如果将TSP的传感器及驱动电路叠加在AMOLED像素中，则需要加入一定数量的驱动电路TFT，从而需要额外占用一定像素单元的空间，而像素单元中空余空间有限，这极大地限制了内嵌式触控面板电路与AMOLED驱动电路的同时制作。

发明内容

[0006] 本发明的目的是提供一种素电路及显示装置，可以提高内嵌式触控电路与像素驱动电路的集成度。

[0007] 为了达到上述目的，本发明提供了一种像素电路，包括：像素补偿模块、发光模块和触控检测模块；

[0008] 所述像素补偿模块，分别连接第一至第四扫描信号线、第一工作电压线、数据电压线和发光模块，用于根据扫描信号线的输入控制所述发光模块进行发光显示；

[0009] 所述触控检测模块，包括检测子模块和输出子模块；其中，所述检测子模块，分别连接第二扫描信号线、第二工作电压线、数据电压线，用于检测触控信号；输出子模块，分别连接第三扫描信号线、触控信号读取线以及所述检测子模块，用于根据第三扫描信号线的输入向所述触控信号读取线输出检测触控信号。

[0010] 优选的，所述发光模块包括电致发光元件，所述电致发光元件与所述像素补偿模块相连。

[0011] 优选的，所述像素补偿模块，包括第一至第六开关单元，像素驱动单元和储能单元；其中，

[0012] 第一开关单元连接在第一工作电压线与像素驱动单元的输入端之间，控制端接入第四扫描信号线；

[0013] 第二开关单元与储能单元、第五开关单元依次级联，级联电路的一端接入到像素驱动单元的输出端，另一端接地；第二开关单元和第五开关单元的控制端均连接第三扫描信号线；

[0014] 第三开关单元连接储能单元的第一端与数据电压线之间；第六开关单元连接在像素驱动单元与电致发光元件之间；第三开关单元和第六开关单元的控制端均连接到第一扫描信号线；

[0015] 第四开关单元的一端连接在储能单元的第二端，另一端接地，控制端连接第二扫描信号线；

[0016] 像素驱动单元的控制端还与储能单元的第二端相连，输出端还与电致发光元件相连。

[0017] 优选的，所述储能单元为电容。

[0018] 优选的，所述输出子模块包括第七开关单元，所述第七开关单元的一端连接所述触控信号读取线，另一端连接所述检测子模块，控制端连接第三扫描信号线。

[0019] 优选的，所述检测子模块包括第八开关单元、触控信号驱动单元、感测电容以及触控电极，所述第八开关单元连接在所述触控信号驱动单元的控制端与所述数据电压线之间，控制端连接第二扫描信号线；触控信号驱动单元的输入端连接第二工作电压线，输出端连接第七开关单元；所述感测电容连接在所述触控信号驱动单元的输入端与控制端之间；所述触控电极与所述触控信号驱动单元的控制端相连。

[0020] 优选的，所述输出子模块所连接的第三扫描信号线替换为第一扫描信号线，第七开关单元的控制端连接的第三扫描信号线替换为第一扫描信号线。

[0021] 优选的，所述检测子模块的控制端所连接的第二扫描信号线替换为第三扫描信号线，所述第八开关单元的控制端所连接的第二扫描信号线替换为第三扫描信号线。

[0022] 优选的，各个开关单元和驱动单元为薄膜场效应晶体管。

[0023] 优选的，各个薄膜场效应晶体管均为P沟道型；驱动单元的控制端为薄膜场效应晶体管的栅极，输入端为源极，输出端为漏极；各个开关单元的控制端为薄膜场效应晶体管的栅极，其他两端对应于源极和漏极。

[0024] 本发明还提供了一种显示装置，其特征在于，包括上述任一项所述的像素电路。

[0025] 本发明提供的像素电路和显示装置，在像素电路中集成像素补偿模块和触控检测模块，并使像素补偿模块和触控检测模块共用数据电压线和扫描信号线。这样就能减少信号线路的数目，从而大幅缩减像素间距大小并降低IC成本，从而获得更高的像素密度。

附图说明

[0026] 图1为本发明实施例提供的像素电路的结构示意图；

[0027] 图2为本发明实施例提供的像素电路的电路结构示意图；

[0028] 图3为本发明实施例提供的像素电路的驱动方法中关键信号的时序图；

[0029] 图4为本发明实施例中的像素电路在不同时序下的电流流向和电压值的示意图；

[0030] 图5为本发明实施例提供的显示装置中像素电路与像素的一种位置关系的示意图。

具体实施方式

[0031] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

[0032] 本发明实施例提供了一种像素电路，如图1、2所示，包括：

[0033] 像素补偿模块100、发光模块200和触控检测模块300；

[0034] 其中，像素补偿模块100，分别连接第一至第四扫描信号线(依次为图中所示的Scan[1]，Scan[2]，Scan[3]，Em)、第一工作电压线Vdd、数据电压线Vdata和发光模块200，用于根据扫描信号线的输入控制发光模块200进行发光显示；

[0035] 触控检测模块300，包括检测子模块和输出子模块；其中，检测子模块，分别连接第二扫描信号线Scan[2]、第二工作电压线Vint、数据电压线Vdata，用于检测触控信号；输出子模块，分别连接第三扫描信号线Scan[3]、触控信号读取线Y-read Line以及检测子模块310，用于根据第三扫描信号线Scan[3]的输入向Y-read Line输出检测触控信号。

[0036] 本发明提供的像素电路，在像素电路中集成像素补偿模块和触控检测模块，并使像素补偿模块和触控检测模块共用数据线和扫描信号线。这样就能减少信号线路的数目，从而大幅缩减像素间距大小并降低IC成本，从而获得更高的像素密度。

[0037] 这里的第二工作电压线Vint用于提供驱动脉冲。

[0038] 具体的，如图2所示，发光模块200可以包括电致发光元件L，L与像素补偿模块100相连。

[0039] 本发明实施例中，发光器件L可以是现有技术中包括LED(Light Emitting Diode，发光二极管)或OLED(Organic Light Emitting Diode，有机发光二极管)在内的多种电流驱动发光器件。在本发明实施例中，是以OLED为例进行的说明。

[0040] 进一步的，如图2所示，像素补偿模块100具体包括：

[0041] 第一至第六开关单元(依次为图2中所示的T1、T2……T6)，像素驱动单元DT1和储能单元C1，其中第一开关单元T1连接在Vdd与像素驱动单元DT1的输入端之间，控制端接入第四扫描信号线Em；

[0042] 第二开关单元T2与储能单元C1、第五开关单元T5依次级联，级联电路的一端接入到像素驱动单元DT1的输出端，另一端接地；第二开关单元T2和第五开关单元T5的控制端均连接第三扫描信号线Scan[3]；

[0043] 第三开关单元T3连接在数据电压线Vdata与储能单元C1的第一端a1与第一工作电压线Vdd之间；第六开关单元T6连接在像素驱动单元DT1与电致发光元件L之间；第三开关单元T3和第六开关单元T6的控制端均连接到第一扫描信号线Scan[1]；

[0044] 第四开关单元T4的一端连接在储能单元C1的第二端b，另一端接地，控制端连接第二扫描信号线Scan[2]；

[0045] 像素驱动单元DT1的控制端还与储能单元C1的第二端b相连，输出端还与电致发光元件L相连。

[0046] 本发明优选的实施例中，流经电致发光单元的工作电流不受对应的驱动晶体管的阈值电压的影响，彻底解决了由于驱动晶体管的阈值电压漂移导致显示亮度不均的问题。

[0047] 进一步的，储能单元C1为电容。当然实际应用中，根据设计需要也可以采用其他具有储能功能的元件。

[0048] 进一步的，如图2所示，输出子模块包括：第七开关单元T7，第七开关单元T7的一端连接触控信号读取线Y-read Line，另一端连接检测子模块320，控制端连接第三扫描信号线Scan[3](参见图2a)。

[0049] 进一步的，检测子模块包括第八开关单元T8、触控信号驱动单元DT2、感测电容C2以及触控电极d，第八开关单元T8连接在触控信号驱动单元DT2的控制端与数据电压线Vdata之间，控制端连接第二扫描信号线Scan[2]；触控信号驱动单元DT2的输入端连接第二工作电压线Vint，输出端连接第七开关单元T7；感测电容C2连接在触控信号驱动单元DT2的输入端与控制端之间；触控电极d与DT2的控制端相连，同时由于DT2的控制端还与C2的其中一端相连，则触控电极d也与电容C2相连，电容C2起到位置触控电极d的电压的作用。

[0050] 采用这样一种结构的检测子模块，当用户进行触控操作时，用户的手指或其他触控装置会与连接感测电容的感应电极之间形成感应电容值，通过测量该感应电容的位置可以精确的实现触控位置的检测。

[0051] 进一步的，各个开关单元和驱动单元为薄膜场效应晶体管TFT。

[0052] 进一步的，如图2所示，各个薄膜场效应晶体管均为P沟道型；驱动单元的控制端为薄膜场效应晶体管的栅极，输入端为源极，输出端为漏极；各个开关单元的控制端为薄膜场效应晶体管的栅极，其他两端对应于源极和漏极。

[0053] 使用同一类型的晶体管，能够实现工艺流程的统一，从而提高产品的良品率。本领域技术人员可以理解的是，在实际应用中，各个晶体管的类型也可以不完全相同，比如T2和T5可以为N沟道型晶体管，而T3和T6可以为P沟道型晶体管，只要能够使控制端连接到同一扫描信号线的两个开关单元的导通/关断状态相同，即可实现本申请提供的技术方案，本发明优选的实施方式不应理解为对本发明保护范围的限定。

[0054] 进一步的，参见图2b，输出子模块320所连接的第三扫描信号线Scan[3]可以替换为第一扫描信号线Scan[1]，相应的，第七开关单元T7的控制端连接的第三扫描信号线Scan[3]替换为第一扫描信号线Scan[1]。

[0055] 进一步的，参见图2c，在图2b提供的像素电路的基础上，检测子模块320的控制端所连接的第二扫描信号线Scan[2]替换为第三扫描信号线Scan[3]，相应的，第八开关单元T8的控制端所连接的第二扫描信号线Scan[2]替换为第三扫描信号线Scan[3]。

[0056] 下面结合图3和图4对图2a中的像素电路的工作原理进行说明，为了方便说明，假设各个开关单元和驱动单元为P沟道型TFT，储能单元为电容。图3为本发明提供的像素电路工作时一种可能的各个扫描信号线的扫描信号在一帧内的时序图，可分为四个阶段，在图3中分别表示为第一阶段W1、第二阶段W2、第三阶段W3，第四阶段W4，在各个阶段，像素电路的电流流向和电压值分别如图4a、图4b、图4c、图4d所示。

[0057] 在第一阶段W1，参见图3，此时Scan[2]为低电平，其他扫描信号线为高电平，参见图4a，在像素补偿模块100中，仅T4导通，此时b点重置接地，电势为0V，将电容C1中上一帧的电压信号重置。在触控检测模块300中，T8导通，T9和DT2关闭，实现对触控检测模块的重置，重置以后d点的电势与Vdata处电势相等。可见，Scan[2]相当于像素补偿模块100和触控检测模块300的重置扫描信号线Reset line。

[0058] 在第二阶段W2，参见图3，此时Em、Scan[3]为低电平，其他扫描信号线为高电平。参见图4b，在像素补偿模块100中，T1、T2、T5导通，T3、T4、T6断开，由于之前b点接地，所以驱动DT1打开，Vdd信号通过T1→DT1→T5开始对b点进行充电，一直将b点充电到Vdd–Vth为止(满足DT1栅源两极之间的压差为Vth)，该过程中，由于a点接地电位始终为0，所以当充电完毕以后，b点的电位会一直维持在Vdd–Vth，另外由于T6的关闭使得电流不会通过OLED，间接降低了OLED的寿命损耗。

[0059] 在触控检测模块300中，参见图4b中，T8关闭，T7和DT2打开，此时此阶段耦合脉冲信号(Vint)一方面提供C2一端的电势，形成耦合电容，另一方面充当DT2(此时DT2相当于放大TFT)的源极，手指的触控直接导致DT2栅极电势降低(假设降低Vf)，当DT2的栅源电压满足MOS管导通条件，这样才会有信号通过DT2，此时为触控单元缓冲阶段，即“等待”着DT2栅极电势降低，而降低的主要诱因就是手指的触控。

[0060] 此时如果有手指的触摸，会直接导致d点的电势降低，达到了DT2导通的条件，此时I&V特性曲线在放大区的时候，DT2作为放大TFT会将耦合脉冲的信号导通并放大，由Y-Read Line采集Y方向的信号。而Scan[3]作为横向(X方向)扫描信号就有采集功能(因为仅在Scan[3]为低电平的时刻能够采集到Y方向的信号，且在特定的时刻特定的像素中的Scan[3]为低电平信号，这样就能够根据采集到的Y方向信号的时刻确定X坐标)。这样就确定了手指触摸位置的X、Y坐标。此过程只要手指参与触控，坐标位置随时都可以采集到。

[0061] 可见，在本发明实施例中，Scan[3]起到了X方向(X方向对应于扫描方向)触控信号读取线X-read line的作用。

[0062] 在第三阶段W3，如图3所示，仅Scan[1]为低电平，其他扫描信号线为高电平，如图4c所示，在像素补偿模块100中，此时T3、T6导通，其他TFT断开。此时a点电势由原来的0V→Vdata，而b点为浮接状态，因此要维持a、b两点原来的压差(Vdd-Vth)，DT1的栅极b点电势会发生等压跳变，b点电势跳变变为Vdd–Vth+Vdata固定不变，并为下一阶段作准备。

[0063] 在触控检测模块300中，所有TFT关断，触控检测模块300处于停滞状态。这样能够减少对显示过程的影响。

[0064] 在第四阶段W4，如图3所示，仅Scan[1]和Em为低电平，其他扫描信号线为高电平，如图4c所示，在像素补偿模块100中，此时T1、T3、T6导通，其他开关TFT断开。Vdd沿T1→DT1→T6使得OLED开始发光。

[0065] 在触控检测模块300中，所有TFT仍关断，触控检测模块300处于停滞状态。这样能够减少对显示过程的影响。

[0066] 由TFT饱和电流公式可以得到：

[0067] IOLED＝K(VGS–Vth)2＝K[Vdd–(Vdd–Vth+Vdata)–Vth]2＝K(Vdata)2[0068] 由上式中可以看到此时工作电流IOLED已经不受Vth的影响，只与Vdata有关。彻底解决了驱动TFT由于工艺制程及长时间的操作造成阈值电压(Vth)漂移的问题，消除其对IOLED的影响，保证OLED的正常工作。

[0069] 图2b和图2c中提供的像素电路，其工作原理与图2a中的像素电路的工作原理一致，不同之处在于，在如图2b或图2c的像素电路中，触控信号仅能在Scan[1]为低电平的时候(即第三阶段W3和第四阶段W4)被检测到，此时Scan[1]相当于X-read line；另外在如图2c的像素电路中，仅能在Scan[3]为低电平的时候实现对触控检测模块300的重置，此时Scan[3]替代Scan[2]作为Reset line。

[0070] 本发明还提供了一种显示装置，其特征在于，包括上述任一项所述的像素电路。

[0071] 这里的显示装置可以为：电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

[0072] 优选的，所述的像素电路在所述显示装置中呈周期性分布。实际应用中，并不需要在每个像素对应的位置都采用本发明实施例提供的像素电路(比如三个像素中设置一个本发明实施例提供的像素电路，在其他像素中设置普通的像素电路)，同样能够实现对触控信号的检测。如图5所示，为每三个像素设置一个本发明实施例提供的像素电路(PU)的情形。

[0073] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。