CN102708785B - 像素单元电路及其工作方法、oled显示装置 - Google Patents

像素单元电路及其工作方法、oled显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种像素单元电路，由第一子电路模块、第二子电路模块、电容和有机发光显示二极管(OLED)构成，其主要工作过程分为补偿和求值两个阶段。相比于传统的像素单元电路，本发明可以有效地补偿OLED器件的退化，以及TFT驱动管的阈值电压非均匀性和背板电源的IR drop，提升显示效果，且由于本发明提出的像素单元电路基于电压反馈技术设计，所以适合大尺寸面板的应用，另外，本发明还相应地公开了像素单元电路的工作方法以及包括串联的多个像素单元电路的OLED显示装置。

Description

像素单元电路及其工作方法、OLED显示装置
技术领域
本发明涉及像素电路设计技术，尤其涉及一种像素单元电路及其工作方法、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示装置。
背景技术
OLED作为一种电流型发光器件已越来越多地被应用于高性能显示中。随着显示尺寸的增大，传统的无源矩阵有机发光二极管(Passive Matrix OLED，PMOLED)显示需要更短的单个像素驱动时间，因而需要增大瞬态电流，增加功耗，同时，大电流的应用会造成氧化铟锡(ITO)线上压降过大，并使OLED工作电压过高，进而降低OLED效率，而有源矩阵有机发光二极管(Active MatrixOLED，AMOLED)显示通过开关管逐行扫描输入OLED电流，可以很好地解决这些问题。
在AMOLED背板设计中，主要需要解决的问题是像素和像素之间的亮度非均匀性，具体的：
首先，AMOLED多采用低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS TFT)构建像素电路为OLED器件提供相应的电流，与一般的非晶硅薄膜晶体管(amorphous-SiTFT)相比，LTPS TFT具有更高的迁移率和更稳定的特性，更适合应用于AMOLED显示中，但是，由于晶化工艺的局限性，在大面积玻璃基板上制作的LTPS TFT，常常在诸如阈值电压、迁移率等电学参数上具有非均匀性，这种非均匀性会转化为OLED的电流差异和亮度差异，并被人眼所感知，即穆拉(mura)现象；
第二，在大尺寸显示应用中，由于背板电源线存在一定电阻，且所有像素的驱动电流都由背板正电源(ARVDD)提供，因此，在背板中靠近ARVDD电源供电位置区域的电源电压比离供电位置较远区域的电源电压要高，这种现象被称为IR Drop。由于ARVDD的电压与电流相关，IR Drop也会造成不同区域的电流差异，进而在显示时产生mura现象；
第三，OLED器件在蒸镀时由于膜厚不均也会造成电学性能的非均匀性。图1为OLED亮度、OLED阈值电压与OLED工作时间的关系示意图，图1中表示亮度，表示OLED阈值电压，如图1所示，在长时间工作后，OLED内部电学性能的退化会造成阈值电压Vth升高，从而发光效率降低、亮度下降。
如何补偿OLED器件的退化目前已成为一个重要课题，OLED退化会造成在长时间显示固定画面的区域出现图像残影(Image Sticking)，影响显示效果。
图2为OLED亮度损失与驱动电压的关系示意图，图3为OLED亮度与电流密度的关系示意图，图3中，表示红光OLED亮度与电流密度的关系，表示绿光OLED亮度与电流密度的关系，表示蓝光OLED与电流密度的关系，如图2和图3所示，OLED阈值电压的升高与亮度损失基本呈线性关系，而OLED电流与亮度的关系也是线性关系，因此，在补偿OLED退化时，可以通过使驱动电流随着OLED阈值电压增大而线性增加，来补偿亮度损失。
AMOLED按照驱动类型可以划分为三大类：数字式、电流式和电压式，其中，数字式驱动方法通过将TFT作为开关控制驱动时间的方式实现灰阶，无需补偿非均匀性，但是其工作频率随显示尺寸增大而成倍上升，导致很大的功耗，并在一定范围内达到设计的物理极限，因此不适合大尺寸显示应用；电流式驱动法通过直接提供大小不同的电流给驱动管的方式实现灰阶，它可以较好地补偿TFT非均匀性及IR Drop，但是在写入低灰阶信号时，小电流对数据线上较大的寄生电容充电会造成写入时间过长，这一问题在大尺寸显示中尤其严重并且难以克服；电压式驱动方法与传统AMLCD驱动方法类似，由驱动IC提供一个表示灰阶的电压信号，该电压信号会在像素电路内部被转化为驱动管的电流信号，从而驱动OLED实现亮度灰阶，这种方法具有驱动速度快，实现简单的优点，适合驱动大尺寸面板，被业界广泛采用，但是需要设计额外的TFT和电容器件来补偿TFT非均匀性及IR Drop。
图4为现有技术中最传统的由2个TFT晶体管、1个电容和一个OLED组成的电压驱动型像素单元电路结构(2T1C)示意图，其中，开关管T2将数据线上的数据电压传输到驱动管T1的栅极，驱动管T1将这个数据电压转化为相应的电流供给OLED，在正常工作时，驱动管T1应处于饱和区，在一行的扫描时间内提供恒定电流。其电流可表示为：
I OLED = 1 2 μ P · C ox · W L · ( V Data - ARVDD - V th ) 2
其中，μP为载流子迁移率，COX为栅氧化层电容，W/L为晶体管宽长比，VData为数据电压，ARVDD为AMOLED背板电源，为所有像素单元共享，Vth为晶体管的阈值电压。由上式可知，如果不同像素单元之间的Vth不同，则电流存在差异。且随着OLED器件的退化，即使提供恒定的电流，OLED的发光亮度也会降低。
目前，补偿Vth均匀性和IR drop的像素单元结构有很多种，但是，有的像素单元结构虽然可以补偿驱动管的Vth非均匀性，但不能补偿IR Drop和OLED退化带来的亮度损失；有的像素单元电路虽然可以补偿驱动管的Vth非均匀性和IR Drop，但不能补偿OLED退化带来的亮度损失；有的像素单元电路虽然可以补偿Vth非均匀性、IR drop及OLED退化的影响，但是由于该结构是电流型驱动，不适合大尺寸面板的应用；有的像素单元电路虽然可以补偿OLED退化的影响，但是不能补偿Vth非均匀性和IR Drop。所以，现有技术提出的像素电路无法在既有效补偿TFT驱动管的阈值电压Vth非均匀性、背板电源的IRdrop及OLED退化的影响的同时，又适合大尺寸面板的应用。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种像素单元电路及其工作方法、OLED显示装置，能够有效地补偿TFT驱动管的阈值电压非均匀性、背板电源的IR drop及OLED退化的影响，且适合大尺寸面板的应用。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种像素单元电路，包括：第一子电路模块、第二子电路模块、电容和有机发光显示二极管OLED；其中，
第一子电路模块的一个输入端与数据线连接；
第一子电路模块的另一个输入端与第二子电路模块的输出端和OLED连接；
第一子电路模块的输出端和第二子电路模块的输入输出端通过电容连接；
第二子电路模块的输出端连接OLED，并且在二者两端施加背板正负电源的电压差。
所述第一子电路模块用于选择输入电压输出给电容；
所述第二子电路模块用于将输入电压转化为电流提供给OLED。
该像素单元电路包括：子电路模块(1)、子电路模块(2)、电容(3)和有机发光显示二极管OLED(4)；其中，
子电路模块(1)的两个输入端分别连接数据线和OLED(4)的阳极，输出端ND点连接至电容(3)的一端；
子电路模块(2)的输入端连接背板正电源ARVDD，输入输出端NG点连接电容(3)的另一端，输出端连接至OLED(4)的阳极；
OLED(4)的阴极连接背板负电源ARVSS。
所述子电路模块(1)包括晶体管(11)和晶体管(12)，所述晶体管(11)和晶体管(12)为P型TFT晶体管；其中，
所述晶体管(11)的栅极输入控制信号SCAN、源极连接数据线、漏极对应ND点；
晶体管(12)的栅极输入控制信号EMB、漏极对应ND点、源极连接OLED(4)的阳极。
所述子电路模块(2)包括晶体管(21)、晶体管(22)、晶体管(23)和电容(24)，所述晶体管(21)、晶体管(22)、晶体管(23)为P型TFT晶体管；其中，
晶体管(21)的栅极对应NG点、漏极输入ARVDD；
晶体管(22)的栅极输入控制信号EMB、漏极对应NG点、源极与晶体管(21)的源极相连；
晶体管(23)的栅极输入控制信号EM、漏极与晶体管(21)的源极相连、源极连接OLED(4)的阳极；
电容(24)的一端对应NG点，另一端连接ARVDD。
该像素单元电路包括：子电路模块(1’)、子电路模块(2’)、电容(3’)和OLED(4’)；其中，
子电路模块(1’)的两个输入端分别连接数据线和OLED(4’)阴极，输出端ND’点连接至电容(3’)的一端；
子电路模块(2’)的输入端连接ARVSS，输入输出端NG’点连接电容(3’)的另一端，输出端连接至OLED(4’)阴极；
OLED(4’)的阳极连接ARVDD。
所述子电路模块(1’)包括晶体管(11’)和晶体管(12’)，所述晶体管(11’)和晶体管(12’)为N型TFT晶体管；其中，
晶体管(11’)的栅极输入控制信号SCAN’、源极连接数据线、漏极对应ND’点；
晶体管(12’)的栅极输入控制信号EMB’、漏极对应ND’点、源极连接OLED(4’)的阴极。
所述子电路模块(2’)包括晶体管(21’)、晶体管(22’)、晶体管(23’)和电容(24’)，所述晶体管(21’)、晶体管(22’)、晶体管(23’)为N型TFT晶体管；其中，
晶体管(21’)的栅极对应NG’点、漏极连接ARVSS；
晶体管(22’)的栅极输入控制信号EMB’、漏极对应NG’点、源极与晶体管(21’)的源极相连；
晶体管(23’)的栅极输入控制信号EM’、漏极与晶体管(21’)的源极相连、源极连接OLED(4’)的阴极；
电容(24’)的一端对应NG’点，另一端连接ARVSS。
一种像素单元电路工作方法，用于包括晶体管(11)、晶体管(12)、晶体管(21)、晶体管(22)、晶体管(23)、电容(24)、电容(3)和OLED(4)的像素单元电路，包括：
SCAN为高电平，EM和EMB为低电平，则晶体管(21)、晶体管(22)、晶体管(12)、晶体管(23)导通，晶体管(11)关断，电容(3)被放电；
SCAN为高电平，EMB为低电平，EM为高电平，则EM变高瞬间，晶体管(21)、晶体管(22)、晶体管(12)导通，晶体管(11)、晶体管(23)关断，晶体管(21)形成二极管连接，NG点电压被ARVDD充电，逐渐上升使晶体管(21)关断，同时ND点被OLED(4)放电；
SCAN为低电平，EM、EMB为高电平，则晶体管(21)、晶体管(11)导通，晶体管(22)、晶体管(12)、晶体管(23)关断；
SCAN为高电平，EM为低电平，EMB为高电平，则晶体管(21)、晶体管(23)导通，晶体管(22)、晶体管(11)、晶体管(12)关断，OLED(4)发光，
所述晶体管(11)、晶体管(12)、晶体管(21)、晶体管(22)、晶体管(23)为P型TFT晶体管。
一种像素单元电路工作方法，用于包括晶体管(11’)、晶体管(12’)、晶体管(21’)、晶体管(22’)、晶体管(23’)、电容(24’)、电容(3’)和OLED(4’)的像素单元电路，包括：
SCAN’为低电平，EM’和EMB’为高电平，则晶体管(21’)、晶体管(22’)、晶体管(12’)、晶体管(23’)导通，晶体管(11’)关断，电容(3’)被放电；
SCAN’为低电平，EMB’为高电平，EM’为低电平，晶体管(21’)、晶体管(22’)、晶体管(12’)导通，晶体管(11’)、晶体管(23’)关断，晶体管(21’)形成二极管连接，NG’点电压通过晶体管(21’)向ARVSS放电，逐渐下降使晶体管(21’)关断，同时ND’点被ARVDD充电；
SCAN’为高电平，EM’、EMB’为低电平，则晶体管(21’)、晶体管(11’)导通，晶体管(22’)、晶体管(12’)、晶体管(23’)关断；
SCAN’为低电平，EM’为高电平，EMB’为低电平，则晶体管(21’)、晶体管(23’)导通，晶体管(22’)、晶体管(11’)、晶体管(12’)关断，OLED(4’)发光，
所述晶体管(11’)、晶体管(12’)、晶体管(21’)、晶体管(22’)、晶体管(23’)为N型TFT晶体管。
一种OLED显示装置，该OLED显示装置包括串联的多个如权利要求1-8中任一项所述的像素单元电路。
本发明提出的像素单元电路，由第一子电路模块、第二子电路模块、电容和OLED构成，其主要工作过程分为补偿和求值两个阶段。相比于传统的像素单元电路，本发明可以有效地补偿OLED器件的退化，以及TFT驱动管的阈值电压非均匀性和背板电源的IR drop，提升显示效果，且由于本发明提出的像素单元电路基于电压反馈技术设计，所以适合大尺寸面板的应用。
附图说明
图1为OLED亮度、OLED阈值电压与OLED工作时间的关系示意图；
图2为OLED亮度损失与驱动电压的关系示意图；
图3为OLED亮度与电流密度的关系示意图；
图4为现有技术电压驱动型像素单元电路结构示意图；
图5为现有技术提出的一种像素单元电路结构示意图；
图6为现有技术对应图5所示电路结构的控制信号波形示意图。
图7为现有技术提出的另一种像素单元电路结构示意图；
图8为现有技术对应图7所示电路结构的控制信号波形示意图；
图9为现有技术提出的又一种像素单元电路结构示意图；
图10为现有技术对应图9所示电路结构的控制信号波形示意图；
图11为现有技术提出的再一种像素单元电路结构示意图；
图12为现有技术对应图11所示电路结构的控制信号波形示意图；
图13为本发明提出的一种像素单元电路结构示意图；
图14为本发明实施例一种像素单元电路的详细结构示意图；
图15为本发明实施例SCAN、EM和EMB的控制信号波形示意图；
图16为本发明实施例第1阶段的工作情况示意图；
图17为本发明实施例第2阶段的工作情况示意图；
图18为本发明实施例第3阶段的工作情况示意图；
图19为本发明实施例第4阶段的工作情况示意图；
图20为本发明实施例像素单元电路补偿阈值电压非均匀性的模拟结果示意图；
图21为本发明实施例像素单元电路补偿IR Drop的模拟结果示意图；
图22为本发明实施例像素单元电路补偿OLED退化的模拟结果示意图；
图23为本发明实施例采用高电平导通的N型晶体管实现像素单元电路的整体结构示意图；
图24为本发明实施例采用高电平导通的N型晶体管实现像素单元电路的具体结构示意图；
图25为本发明实施例中SCAN’、EM’和EMB’的控制信号波形示意图。
具体实施方式
概括来说，本发明提出的像素单元电路包括：第一子电路模块、第二子电路模块、电容和有机发光显示二极管OLED；其中，
第一子电路模块的一个输入端与数据线连接；
第一子电路模块的另一个输入端与第二子电路模块的输出端和OLED连接；
第一子电路模块的输出端和第二子电路模块的输入输出端通过电容连接；
第二子电路模块的输出端连接OLED，并且在二者两端施加背板正负电源的电压差。
其中，所述第一子电路模块用于选择输入电压输出给电容；所述第二子电路模块用于将输入电压转化为电流提供给OLED。
图13为本发明提出的一种像素单元电路结构示意图，如图13所示，该像素单元电路包括：子电路模块1、子电路模块2、电容3和OLED 4，其中，子电路模块1有两个输入端和一个输出端，具体的，两个输入端分别连接数据线和OLED 4阳极，输出端连接至电容3的一端，子电路模块2有一个输入端、一个输入输出端和一个输出端，其中，输入端连接ARVDD，输入输出端连接电容3的另一端，输出端连接至OLED 4的阳极，本发明中，子电路模块1的输出端也称为ND点，子电路模块2的输入输出端也称为NG点。换言之，本发明像素单元电路中，子电路模块1的输入为数据电压VData和OLED阳极，输出为ND点；子电路模块2有一个输入信号为ARVDD，一个电压输入输出端口NG点，一个电流输出端口OLED 4阳极，电容3连接在ND和NG之间，OLED 4的阴极连接背板负电源(ARVSS)。
如图13所示的像素单元电路中，子电路模块1的作用是选择输入电压(VData或VOLED)输出到ND，子电路模块2的作用是将输入电压转化为电流供给OLED，其输出表达式为f(VNG，ARVDD，Vth)＝IOLED，其工作方式可分为两个阶段，第一阶段是补偿阶段，在该阶段，ND点电压为VOLED_0(VOLED_0为OLED阈值电压)，此时，子电路模块2的NG点为输出端口，电压为ARVDD+Vth，Vth为像素单元电路中所使用晶体管的阈值电压；第二阶段为求值阶段，在该阶段，子电路模块1输出ND点电压为VData，此时，子电路模块2的NG点为输入端口，这时由于电容的自举效应，使NG点电压变为k·(VData-VOLED_0)+ARVDD+Vth，子电路模块2将这个输入电压转化为电流，在转化过程中消除上述NG点电压表达式中的ARVDD和Vth项，使输出电流与ARVDD、Vth无关，相当于补偿阈值电压非均匀性和IR Drop，同时，子电路模块2使输出电流与VOLED_0成正比，即VOLED_0越大，输出电流越大，二者关系通过比例系数k来调节，使之补偿OLED衰减带来的电流下降、发光效率降低的影响。相比较传统的像素结构，该像素单元电路可以有效地补偿OLED器件的退化以及TFT驱动管的阈值电压非均匀性、背板电源的IR drop。
图14为本发明实施例一种像素单元电路的详细结构示意图，如图14所示，该像素单元电路由五个P型TFT晶体管、一个OLED和两个电容组成，ARVDD为高电平电源信号，ARVSS为低电平电源信号，整个电路由三个控制信号SCAN、EM和EMB控制，SCAN、EM和EMB的控制信号波形如图15所示。
结合图13和图14来说，子电路模块1包括晶体管11和晶体管12，子电路模块2包括晶体管21、晶体管22、晶体管23和电容24；其中，
晶体管11的栅极输入控制信号SCAN、源极连接数据线、漏极对应ND点；
晶体管12的栅极输入控制信号EMB、漏极对应ND点(即晶体管12的漏极与晶体管11的漏极相连)、源极连接OLED 4的阳极；
晶体管21的栅极对应NG点、漏极输入ARVDD；
晶体管22的栅极输入控制信号EMB、漏极对应NG点、源极与晶体管21的源极相连；
晶体管23的栅极输入控制信号EM、漏极与晶体管21的源极相连、源极连接OLED 4的阳极；
电容24的一端对应NG点，另一端连接ARVDD。
可以看出，子电路模块1的两个输入端分别对应晶体管11和晶体管12的源极，输出端对应晶体管11或晶体管12的漏极；子电路模块2的输入端对应晶体管21的漏极，输入输出端对应晶体管21的栅极，输出端对应晶体管23的源极。
图14所示像素单元电路基于图15所示控制信号波形的工作过程分为4个阶段：
第1阶段为预冲阶段，如图16所示，在这个阶段，SCAN为高电平，EM和EMB为低电平。此时晶体管21、晶体管22、晶体管12、晶体管23导通，晶体管11关断，电容3被放电，NG点电位小于ARVDD+Vthp，Vthp为P型TFT晶体管1的阈值电压(Vthp＜0)；
第2阶段为补偿阶段，如图17所示，在这个阶段，SCAN为高电平，EMB为低电平，EM为高电平。EM变高瞬间，晶体管21、晶体管22、晶体管12导通，晶体管11、晶体管23关断。晶体管21形成二极管连接，NG点电压被ARVDD充电，逐渐上升直至ARVDD+Vthp，使晶体管21关断，同时ND点被OLED 4放电，直至OLED 4关断无电流通过，此时ND电压为VOLED_0，即OLED 6的阈值电压。
第3阶段为求值阶段，如图18所示，在这个阶段，SCAN为低电平，EM、EMB为高电平。晶体管21、晶体管11导通，晶体管22、晶体管12、晶体管23关断。此时数据线上的电压被加到电容3的ND点，由于NG点无直流通路，因此该点的电荷总量相较于阶段2应保持不变，如下式：
(ARVDD+Vthp-VOLED_0)·C3+(ARVDD+Vthp-ARVDD)·C24
＝(VNG-VData)·C3+(VNG-ARVDD)·C24
计算得VNG＝[C3/(C3+C24)]·VData-VOLED_0)+ARVDD+Vthp。
第4阶段为保持发光阶段，如图19所示，在这个阶段，SCAN为高电平，EM为低电平、EMB为高电平。晶体管21、晶体管23导通，晶体管22、晶体管11、晶体管12关断。此时NG点的电压被电容24保存，晶体管23打开后，电流可供给OLED 4使之发光。此时流过晶体管21的电流为：
I OLED = 1 2 · μ p · C ox · W L · ( [ C 3 / ( C 24 + C 3 ) ] · ( V Data - V OLED _ 0 ) + ARVDD + V thp - ARVDD - V thp ) 2
= 1 2 · μ p · C ox · W L · [ C 3 C 24 + C 3 · ( V Data - V OLED _ 0 ) ] 2
由上式可知，流过晶体管21的电流与阈值电压和ARVDD无关，因此，本发明基本消除了阈值电压非均匀性以及IR Drop的影响。
图20为本发明实施例像素单元电路补偿阈值电压非均匀性的模拟结果示意图，图中表示2T1C传统结构下阈值电压与IOLED的关系，表示本发明5T2C结构下阈值电压与IOLED的关系，如图20所示，基于现有2T1C的传统结构，当阈值电压漂移±0.6V时，其电流最大漂移可能达到1.8倍以上，而基于本发明中5T2C的结构，当阈值电压漂移±0.6V时，其电流波动小于2.5％。
图21为本发明实施例像素单元电路补偿IR Drop的模拟结果示意图，图中表示2T1C传统结构下ARVDD压降与IOLED的关系，表示本发明5T2C结构下ARVDD压降与IOLED的关系，如图21所示，基于现有2T1C的传统结构，当ARVDD压降漂移±0.5V，其电流做大漂移81％，而基于本发明中5T2C的结构，当ARVDD压降漂移±0.5V，其电流波动小于3.5％。
同时，电流IOLED与OLED阈值电压VOLED_0相关，可以补偿OLED退化带来的亮度损失。当OLED器件退化时，VOLED_0会逐渐增大，发光效率会降低，需要驱动管21提供更大的电流保持相同的亮度。而应用中如果使VData＜0且VData＜VOLED_0，则随着VOLED_0的增大，|VData＜VOLED_0|会随之增大，使IOLED增加，以补偿OLED的亮度损失。
由Taylor级数展开可知，如果阈值电压发生漂移，则漂移后的阈值电压可表示为V’OLED_0＝VOLED_0+ΔVOLED_0，则IOLED相对于ΔVOLED_0的一阶近似展开式为：
I OLED = 1 2 · μ p · C ox · W L · [ C 3 C 24 + C 3 · ( V Data - V OLED _ 0 ) ] 2 + μ p · C ox · W L · [ C 3 C 24 + C 3 · ( V Data - V OLED _ 0 ) ] · ΔV OLED _ 0
由于IOLED与ΔVOLED_0呈线性关系，设计时可根据OLED退化测量结果，通过调节电容24和电容3的电容比例来调节其斜率，使之与亮度-ΔVOLED_0曲线互补，恰好补偿OLED退化带来的亮度损失。
图22为本发明实施例像素单元电路补偿OLED退化的模拟结果示意图，图中表示2T1C传统结构下OLED阈值电压与IOLED的关系，表示本发明5T2C结构下OLED阈值电压与IOLED的关系，如图22所示，基于现有2T1C的传统结构，当OLED阈值电压漂移0～0.8V时，其电流有缓慢减小的趋势，这会加剧显示亮度的下降，而基于本发明5T2C的结构，电流随着OLED阈值电压增大同步线性增加，可有效补偿OLED亮度损失。调节电容24和电容3的电容比例可以控制增加电流的速度和范围。
经过仿真比较，采用本发明设计的像素电路可有效补偿阈值电压非均匀性、IR drop，可以分别将电流漂移控制在2.5％和3.5％左右，适用于大尺寸面板显示。特别是该发明可以补偿OLED退化的亮度损失，可以有效提高产品寿命。
需要说明的是，本发明像素单元电路不但可以采用低电平导通的P型晶体管实现(如图14所示)，也可以采用高电平导通的N型晶体管实现，采用高电平导通的N型晶体管实现本发明像素单元电路的整体结构如图23所示，具体结构如图24所示，相应的SCAN’、EM’和EMB’的控制信号波形如图25所示。
如图23所示，该像素单元电路包括：子电路模块1’、子电路模块2’、电容3’和OLED 4’，其中，子电路模块1’有两个输入端和一个输出端，具体的，两个输入端分别连接数据线和OLED阴极，输出端连接至电容3’的一端，对应ND’点；子电路模块2’有一个输入端、一个输入输出端和一个输出端，其中，输入端连接ARVSS，输入输出端连接电容3’的另一端，对应NG’点，输出端连接至OLED 4’阴极，OLED 4’的阳极连接ARVDD。
如图24所示，子电路模块1’可以包括晶体管11’和晶体管12’，所述晶体管11’和晶体管12’为N型TFT晶体管；其中，晶体管11’的栅极输入控制信号SCAN’、源极连接数据线、漏极对应ND’点；晶体管12’的栅极输入控制信号EMB’、漏极对应ND’点、源极连接OLED 4’的阴极。
子电路模块2’可以包括晶体管21’、晶体管22’、晶体管23’和电容24’，所述晶体管21’、晶体管22’、晶体管23’为N型TFT晶体管；其中，晶体管21’的栅极对应NG’点、漏极连接ARVSS；晶体管22’的栅极输入控制信号EMB’、漏极对应NG’点、源极与晶体管21’的源极相连；晶体管23’的栅极输入控制信号EM’、漏极与晶体管21’的源极相连、源极连接OLED 4’的阴极；电容24’的一端对应NG’点，另一端连接ARVSS。
如图23所示的像素单元电路的工作方式可分为两个阶段，第一阶段是补偿阶段，在该阶段，ND点电压为ARVDD-VOLED_0，此时，子电路模块2的NG点为输出端口，电压为Vth，Vth为像素单元电路中所使用晶体管的阈值电压；第二阶段为求值阶段，在该阶段，子电路模块1输出ND点电压为VData，此时，子电路模块2的NG点为输入端口，这时由于电容的自举效应，使NG点电压变为k·(VData-ARVDD-VOLED_0)+Vth。
图24所示像素单元电路基于图25所示控制信号波形的工作过程分为4个阶段：
SCAN’为低电平，EM’和EMB’为高电平，则晶体管(21’)、晶体管(22’)、晶体管(12’)、晶体管(23’)导通，晶体管(11’)关断，电容(3’)被放电；
SCAN’为低电平，EMB’为高电平，EM’为低电平，晶体管(21’)、晶体管(22’)、晶体管(12’)导通，晶体管(11’)、晶体管(23’)关断，晶体管(21’)形成二极管连接，NG’点电压通过晶体管(21’)向ARVSS放电，逐渐下降使晶体管(21’)关断，同时ND’点被ARVDD充电；
SCAN’为高电平，EM’、EMB’为低电平，则晶体管(21’)、晶体管(11’)导通，晶体管(22’)、晶体管(12’)、晶体管(23’)关断；
SCAN’为低电平，EM’为高电平，EMB’为低电平，则晶体管(21’)、晶体管(23’)导通，晶体管(22’)、晶体管(11’)、晶体管(12’)关断，OLED(4’)发光，
所述晶体管(11’)、晶体管(12’)、晶体管(21’)、晶体管(22’)、晶体管(23’)为N型TFT晶体管。
本发明还相应地提出一种OLED显示装置，该OLED显示装置可以包括串联的多个图13、图14、图23或图24所示的像素单元电路。
可以看出，本发明通过电压反馈技术设计的AMOLED像素结构，可以有效地补偿OLED器件的退化以及TFT驱动管的阈值电压非均匀性、背板电源的IR drop，提升显示效果。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种像素单元电路，其特征在于，该像素单元电路包括：第一子电路模块、第二子电路模块、电容和有机发光显示二极管OLED；其中，
第一子电路模块的一个输入端与数据线连接；
第一子电路模块的另一个输入端与第二子电路模块的输出端和OLED连接；
第一子电路模块的输出端和第二子电路模块的输入输出端通过电容连接；
第二子电路模块的输出端连接OLED，并且在二者两端施加背板正负电源的电压差，
具体的，该像素单元电路包括：子电路模块(1)、子电路模块(2)、电容(3)和有机发光显示二极管OLED(4)；其中，子电路模块(1)的两个输入端分别连接数据线和OLED(4)的阳极，输出端ND点连接至电容(3)的一端；子电路模块(2)的输入端连接背板正电源ARVDD，输入输出端NG点连接电容(3)的另一端，输出端连接至OLED(4)的阳极；OLED(4)的阴极连接背板负电源ARVSS，
或者，该像素单元电路包括：子电路模块(1’)、子电路模块(2’)、电容(3’)和OLED(4’)；其中，子电路模块(1’)的两个输入端分别连接数据线和OLED(4’)阴极，输出端ND’点连接至电容(3’)的一端；子电路模块(2’)的输入端连接ARVSS，输入输出端NG’点连接电容(3’)的另一端，输出端连接至OLED(4’)阴极；OLED(4’)的阳极连接ARVDD,
所述子电路模块(1)包括晶体管(11)和晶体管(12)，所述晶体管(11)和晶体管(12)为P型TFT晶体管；其中，
所述晶体管(11)的栅极输入控制信号SCAN、源极连接数据线、漏极对应ND点；
晶体管(12)的栅极输入控制信号EMB、漏极对应ND点、源极连接OLED(4)的阳极，
所述子电路模块(2)包括晶体管(21)、晶体管(22)、晶体管(23)和电容(24)，所述晶体管(21)、晶体管(22)、晶体管(23)为P型TFT晶体管；其中，
晶体管(21)的栅极对应NG点、漏极输入ARVDD；
晶体管(22)的栅极输入控制信号EMB、漏极对应NG点、源极与晶体管(21)的源极相连；
晶体管(23)的栅极输入控制信号EM、漏极与晶体管(21)的源极相连、源极连接OLED(4)的阳极；
电容(24)的一端对应NG点，另一端连接ARVDD，
所述子电路模块(1’)包括晶体管(11’)和晶体管(12’)，所述晶体管(11’)和晶体管(12’)为N型TFT晶体管；其中，
晶体管(11’)的栅极输入控制信号SCAN’、源极连接数据线、漏极对应ND’点；
晶体管(12’)的栅极输入控制信号EMB’、漏极对应ND’点、源极连接OLED(4’)的阴极，
所述子电路模块(2’)包括晶体管(21’)、晶体管(22’)、晶体管(23’)和电容(24’)，所述晶体管(21’)、晶体管(22’)、晶体管(23’)为N型TFT晶体管；其中，
晶体管(21’)的栅极对应NG’点、漏极连接ARVSS；
晶体管(22’)的栅极输入控制信号EMB’、漏极对应NG’点、源极与晶体管(21’)的源极相连；
晶体管(23’)的栅极输入控制信号EM’、漏极与晶体管(21’)的源极相连、源极连接OLED(4’)的阴极；
电容(24’)的一端对应NG’点，另一端连接ARVSS。
2.根据权利要求1所述的像素单元电路，其特征在于，
所述第一子电路模块用于选择输入电压输出给电容；
所述第二子电路模块用于将输入电压转化为电流提供给OLED。
3.一种像素单元电路工作方法，其特征在于，该方法用于包括晶体管(11)、晶体管(12)、晶体管(21)、晶体管(22)、晶体管(23)、电容(24)、电容(3)和OLED(4)的像素单元电路，包括：
SCAN为高电平，EM和EMB为低电平，则晶体管(21)、晶体管(22)、晶体管(12)、晶体管(23)导通，晶体管(11)关断，电容(3)被放电；
SCAN为高电平，EMB为低电平，EM为高电平，则EM变高瞬间，晶体管(21)、晶体管(22)、晶体管(12)导通，晶体管(11)、晶体管(23)关断，晶体管(21)形成二极管连接，NG点电压被ARVDD充电，逐渐上升使晶体管(21)关断，同时ND点被OLED(4)放电；
SCAN为低电平，EM、EMB为高电平，则晶体管(21)、晶体管(11)导通，晶体管(22)、晶体管(12)、晶体管(23)关断；
SCAN为高电平，EM为低电平，EMB为高电平，则晶体管(21)、晶体管(23)导通，晶体管(22)、晶体管(11)、晶体管(12)关断，OLED(4)发光，
所述晶体管(11)、晶体管(12)、晶体管(21)、晶体管(22)、晶体管(23)为P型TFT晶体管，
其中，晶体管(11)的栅极输入控制信号SCAN、源极连接数据线、漏极对应ND点；
晶体管(12)的栅极输入控制信号EMB、晶体管(12)的漏极与晶体管(11)的漏极相连、源极连接OLED(4)的阳极；
晶体管(21)的栅极对应NG点、漏极输入ARVDD；
晶体管(22)的栅极输入控制信号EMB、漏极对应NG点、源极与晶体管(21)的源极相连；
晶体管(23)的栅极输入控制信号EM、漏极与晶体管(21)的源极相连、源极连接OLED(4)的阳极；
电容(24)的一端对应NG点，另一端连接ARVDD。
4.一种像素单元电路工作方法，其特征在于，该方法用于包括晶体管(11’)、晶体管(12’)、晶体管(21’)、晶体管(22’)、晶体管(23’)、电容(24’)、电容(3’)和OLED(4’)的像素单元电路，包括：
SCAN’为低电平，EM’和EMB’为高电平，则晶体管(21’)、晶体管(22’)、晶体管(12’)、晶体管(23’)导通，晶体管(11’)关断，电容(3’)被放电；
SCAN’为低电平，EMB’为高电平，EM’为低电平，晶体管(21’)、晶体管(22’)、晶体管(12’)导通，晶体管(11’)、晶体管(23’)关断，晶体管(21’)形成二极管连接，NG’点电压通过晶体管(21’)向ARVSS放电，逐渐下降使晶体管(21’)关断，同时ND’点被ARVDD充电；
SCAN’为高电平，EM’、EMB’为低电平，则晶体管(21’)、晶体管(11’)导通，晶体管(22’)、晶体管(12’)、晶体管(23’)关断；
SCAN’为低电平，EM’为高电平，EMB’为低电平，则晶体管(21’)、晶体管(23’)导通，晶体管(22’)、晶体管(11’)、晶体管(12’)关断，OLED(4’)发光，
所述晶体管(11’)、晶体管(12’)、晶体管(21’)、晶体管(22’)、晶体管(23’)为N型TFT晶体管，
其中，晶体管(11’)的栅极输入控制信号SCAN’、源极连接数据线、漏极对应ND’点；晶体管(12’)的栅极输入控制信号EMB’、漏极对应ND’点、源极连接OLED(4’)的阴极，晶体管(21’)的栅极对应NG’点、漏极连接ARVSS；晶体管(22’)的栅极输入控制信号EMB’、漏极对应NG’点、源极与晶体管(21’)的源极相连；晶体管(23’)的栅极输入控制信号EM’、漏极与晶体管(21’)的源极相连、源极连接OLED(4’)的阴极；电容(24’)的一端对应NG’点，另一端连接ARVSS。
5.一种OLED显示装置，其特征在于，该OLED显示装置包括串联的多个如权利要求1或2所述的像素单元电路。
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