CN103544917A - 发光二极管像素单元电路、其驱动方法及显示面板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有源矩阵有机发光二极管AMOLED像素单元电路、其驱动方法以及显示面板，用于实现阈值电压补偿。所述AMOLED像素单元电路包括发光模块；用于驱动发光模块的驱动模块；用于控制发光模块发光的发光控制模块；用于对驱动模块进行阈值电压补偿的阈值补偿模块；用于给驱动模块输入数据电压的数据电压写入模块以及用于将阈值补偿模块初始化的初始化模块。

Description

发光二极管像素单元电路、其驱动方法及显示面板
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种发光二极管像素单元电路、其驱动方法及显示面板。 
背景技术
在显示技术领域，有源矩阵有机发光二极管（Active Matrix Organic Light Emitting Diode，AMOLED）显示装置以其超薄、抗震性能好、可视角度大、响应时间短、低温性好、发光效率高、可制成柔性显示器等多种优点，逐渐受到人们的关注。图1(a)是现有技术中的N型薄膜晶体管（Thin Film Transistor，TFT）驱动有源矩阵有机发光二极管（Active Matrix Organic Light Emitting Diode，AMOLED）基本像素电路结构，图1(b)是现有技术中的P型TFT驱动AMOLED基本像素电路结构。图1(a)和图1(b)中的VDATA为数据电平信号，VSCAN为扫描信号，VDD为高电压电平信号，VSS为低电压电平信号，T1、T2为薄膜晶体管，C1为电容，D1为发光二极管，图1(a)和图1(b)中的电路适用于所有类型晶体管，包括耗尽型TFT，但该像素电路不具有阈值电压补偿功能，不能解决由于工艺均匀性导致的阈值电压均一性问题和有机发光二极管（Organic Light Emitting Diode，OLED）驱动发光均一性问题。 
氧化物TFT是大尺寸AMOLED的发展方向，氧化物TFT的器件特性大都具有耗尽型的特点，即N型阈值电压为负。图2为现有技术中N型耗尽TFT的Ids-Vgs特性曲线，其中，Ids为TFT漏极与源极之间的电流，Vgs为TFT栅极与源极之间的电压。由图2可以看出N型耗尽TFT的最大特点是阈值电压小于0。 
图3（a）为现有技术中常见具有阈值电压补偿功能的AMOLED像素驱动电路，驱动薄膜晶体管T1的栅极为g，源极为s，漏极为d，C为存储电容，D1为发光二极管，VINI为初始电平信号，VDD为高电压电平信号，VSS为低电压电平信号，DATA为数据电平信号，Gn分别为薄膜晶体管T2和T4的栅极控制信号，Gn-1为薄膜晶体管T5的栅极控制信号，EM分别为薄膜晶体管T3和T6的栅极控制信号，在电压编程阶段，如图3（b）所示，首先切断T1与高电压电平信号VDD和低电压电平信号VSS的联系，将存储电容接T1栅极g的一端充电至初始电平电压VINI，存储电容接T1源极s的一端充电至数据电平电压VDATA，然后将驱动薄膜晶体管T1的栅极g与漏极d连接（即，使图3（a）中的晶体管T4导通）组成二极管连接方式进行放电，即将存储电容两端电压由VINI-VDATA放电至驱动薄膜晶体管T1亚阈导通状态VTH。其中，VTH表示T1的阈值电压。当驱动薄膜晶体管为一般增强型特性时，阈值电压为正，如图4（a）所示，存储电容两端电压可以正常放电至VTH，实现阈值电压补偿。但是，当驱动薄膜晶体管为耗尽型特性时，阈值电压为负，如图4（b）所示，存储电容两端电压通过二极管连接的驱动薄膜晶体管放电时，驱动薄膜晶体管的源漏电压变为零截止时，依然未放电达到亚阈导通状态，即存储电容两端电压为0，而不是VTH（VTH<0），因此，像素驱动阈值电压补偿失效，其中图4（a）和图4（b）中的Vds表示TFT漏极与源极之间的电压。 
综上所述，耗尽型TFT若采用传统N型TFT的AMOLED像素驱动电路设计，在采用二极管连接方式补偿阈值电压时，由于阈值电压为负值，TFT进入亚阈饱和截止之前，源漏电压为零而提前截止，从而失去阈值电压补偿功能。 
发明内容
本发明实施例提供了一种有源矩阵有机发光二极管AMOLED像素单元电路、其驱动方法，以及显示面板，用于实现阈值电压补偿功能。 
本发明实施例提供的一种有源矩阵有机发光二极管AMOLED像素单元电路，包括发光模块、驱动模块、发光控制模块、阈值补偿模块、数据电压写入模块和初始化模块；其中， 
驱动模块，用于驱动发光模块； 
发光控制模块，用于选通发光模块以使所述发光模块发光； 
阈值补偿模块，用于对驱动模块进行阈值电压补偿； 
数据电压写入模块，用于给驱动模块输入数据电压； 
初始化模块，用于将阈值补偿模块初始化。 
本发明实施例提供的一种显示面板，包括所述AMOLED像素单元电路。 
本发明实施例提供的一种像素单元电路的驱动方法，所述像素单元电路包括所述的有源矩阵发光二极管像素单元电路，所述方法包括下述步骤： 
初始化步骤，对阈值补偿模块进行初始化； 
数据写入和阈值补偿步骤，给驱动模块输入数据电压并对驱动模块进行阈值电压补偿； 
显示步骤，发光模块在驱动管漏电流驱动下显示发光。 
综上所述，本发明实施例提供的一种有源矩阵有机发光二极管AMOLED像素单元电路、其驱动方法以及显示面板中，所述AMOLED像素单元电路包括发光模块；用于驱动发光模块的驱动模块；用于控制发光模块发光的发光控制模块；用于对驱动模块进行阈值电压补偿的阈值补偿模块；用于给驱动模块输入数据电压的数据电压写入模块以及用于将阈值补偿模块初始化的初始化模块，通过改进预充电方式，使驱动TFT栅极固定设置为低于高电平的数据电平，从而在补偿阶段，源漏电压为零之前就进入亚阈饱和截止状态，实现阈值电压补偿。 
附图说明
图1(a)、图1(b)是现有技术中的AMOLED基本像素电路结构示意图； 
图2是现有技术中耗尽型TFT电流-电压特性曲线图； 
图3（a）、图3（b）是现有技术中常见具有阈值电压补偿功能的AMOLED像素驱动电路示意图； 
图4（a）是现有技术中电路增强型TFT阈值电压补偿示意图；图4（b）是现有技术中电路耗尽型TFT阈值电压补偿失效示意图； 
图5是本发明实施例提供的一种耗尽型TFT阈值电压补偿的AMOLED像素单元电路示意图； 
图6是本发明实施例提供的耗尽型TFT阈值电压补偿的AMOLED像素单元电路的控制信号的时序图； 
图7（a）、图7（b）、图7（c）是本发明实施例提供的一种耗尽型TFT阈值电压补偿的AMOLED像素单元电路的工作原理示意图； 
图8是本发明实施例提供的耗尽型TFT阈值电压补偿实现的示意图； 
图9是本发明另一实施例提供的一种耗尽型TFT阈值电压补偿的AMOLED像素单元电路示意图。 
具体实施方式
本发明实施例提供了一种有源矩阵有机发光二极管AMOLED像素单元电路、其驱动方法，以及显示面板，用于实现阈值电压补偿功能。 
下面给出本发明实施例提供的技术方案的详细介绍。 
实施例一： 
参见图5，本发明实施例提供的一种有源矩阵有机发光二极管AMOLED像素单元电路，包括：发光模块50、驱动模块51、发光控制模块52、阈值补偿模块53、数据电压写入模块54和初始化模块55；其中， 
驱动模块51，用于驱动发光模块50； 
发光控制模块52，用于控制发光模块50是否发光； 
阈值补偿模块53，用于对驱动模块51进行阈值电压补偿； 
数据电压写入模块54，用于给驱动模块51输入数据电压； 
初始化模块55，用于将阈值补偿模块53初始化。 
较佳地，所述驱动模块51包括第一晶体管T1，其栅极与所述电路的第一节点N1连接，另外两极分别与所述电路的第二节点N2和高电压电平信号线（对应高电压电平信号VDD）连接；其中，所述第一节点N1为所述驱动模块51与所述发光控制模块52和所述数据电压写入模块54的共同连接点，所述第二节点N2为所述驱动模块51、所述发光控制模块52、所述阈值补偿模块53和所述初始化模块55的共同连接点。 
较佳地，所述发光控制模块52包括第二晶体管T2和第六晶体管T6，其中，第二晶体管T2的栅极与第二控制信号线（对应AMOLED像素单元电路第二控制信号S2）连接，另外两极分别与第一节点N1和第三节点N3连接；第六晶体管T6的栅极与第二控制信号线（对应AMOLED像素单元电路第二控制信号S2）连接，另外两极分别与第二节点N2和发光模块50连接；其中，所述第三节点N3为所述初始化模块55与所述发光控制模块52和所述阈值补偿模块53的共同连接点。 
较佳地，所述发光模块50包括发光二极管D1，其阳极与所述发光控制模块52连接，阴极与低电压电平信号线（对应低电压电平信号VSS）连接。 
较佳地，所述发光二极管D1为有机发光二极管。 
较佳地，所述阈值补偿模块53包括存储电容C1，其一端与所述第二节点N2连接，另一端与所述第三节点N3连接。 
较佳地，所述数据电压写入模块54包括第三晶体管T3，其中，第三晶体管T3的栅极与第一控制信号线（对应AMOLED像素单元电路第一控制信号S1）连接，另外两极分别与所述第一节点N1和数据信号线（对应数据电平信 号VDATA）连接； 
较佳地，所述初始化模块55包括第四晶体管T4和第五晶体管T5，其中第四晶体管T4的栅极与第一控制信号线（对应AMOLED像素单元电路第一控制信号S1）连接，另外两极分别与高电压电平信号线（对应高电压电平信号VDD）和所述第三节点N3连接；第五晶体管T5的栅极与第三控制信号线（对应AMOLED像素单元电路第三控制信号S3）连接，另外两极分别与所述第二节点N2和数据信号线（对应数据电平信号VDATA）连接。 
较佳地，所述晶体管T1、T2、T3、T4、T5和T6均为N型薄膜晶体管。 
下面结合图6、图7（a）、图7（b）和图7（c）说明本发明实施例一提供的AMOLED像素单元电路的工作原理。 
如图6所示为本发明实施例提供的AMOLED像素单元电路的控制信号的时序图，其中，S1和S2为极性相反的控制信号，S3为初始化控制信号。该AMOLED像素单元电路的工作包括三个阶段：初始化阶段a、数据写入和阈值补偿阶段b和OLED发光显示阶段c。 
初始化阶段a：如图6和图7（a）所示，第一控制信号S1和第三控制信号，即初始化控制信号S3为高电平，第二控制信号S2为低电平，DATA为数据电平信号VDATA，其电压称为灰阶电压VDATA（VSS<VDATA<VDD），其中VSS为低电压电平信号VSS的电压，VDD为高电压电平信号VDD的电压，晶体管T3、T4和T5导通，晶体管T2和T6截止。晶体管T1的栅极充电至VDATA，存储电容C1接晶体管T1源极端充电至VDATA，另一端充电为VDD，则存储电容C1两端电压为VDD-VDATA。 
数据写入和阈值补偿阶段b：如图6和图7（b）所示，S1为高电平，S2和S3为低电平，晶体管T3和T4导通，晶体管T2、T5和T6截止。晶体管T1栅极保持为VDATA，由于VTH<0，存储电容C1两端电压依然通过晶体管T1充电直至T1亚阈饱和截止，即T1的源极电平为VDATA-VTH，其中，VTH表示 T1的阈值电压。而存储电容C1另一端仍然保持为VDD，则存储电容C1两端电压为VDD-（VDATA-VTH）=VDD-VDATA+VTH。 
OLED发光显示阶段c：如图6和图7（c）所示，S2为高电平，S1和S3为低电平，晶体管T3、T4和T5截止，晶体管T2和T6导通，晶体管T1栅源电压为VDD-VDATA+VTH，因此，晶体管T1漏电流为  I DS = 1 2 k &CenterDot; ( V DD - V DATA + V TH - V TH ) 2 = 1 2 k &CenterDot; ( V DD - V DATA ) 2 , 其中，k为预设常数，发光二极管D1在晶体管T1漏电流驱动下发光显示，同时晶体管T1漏电流与阈值电压无关，实现了对T1阈值电压的补偿。 
由于上述T1漏电流与阈值电压无关，可见本发明实施例提供的耗尽型TFT能够实现阈值电压补偿，如图8所示，图8中的Vds表示TFT漏极与源极之间的电压。 
实施例二： 
参见图9，本发明实施例提供的另外一种有源矩阵有机发光二极管AMOLED像素单元电路，包括：发光模块80、驱动模块81、发光控制模块82、阈值补偿模块83、数据电压写入模块84和初始化模块85；其中， 
驱动模块81，用于驱动发光模块80； 
发光控制模块82，用于控制发光模块80是否发光； 
阈值补偿模块83，用于对驱动模块81进行阈值电压补偿； 
数据电压写入模块84，用于给驱动模块81输入数据电压； 
初始化模块85，用于将阈值补偿模块83初始化。 
较佳地，所述驱动模块81包括第一晶体管T1，其栅极与所述电路的第一节点N1连接，另外两极分别与所述电路的第二节点N2和高电压电平信号线（对应高电压电平信号VDD）连接；其中，所述第一节点N1为所述驱动模块81与所述发光控制模块82和所述数据电压写入模块84的共同连接点，所述第二节点N2为所述驱动模块81、所述发光控制模块82、所述阈值补偿模块83 和所述数据初始化模块85的共同连接点。 
较佳地，所述发光控制模块82包括第二晶体管T2和第六晶体管T6，其中，第二晶体管T2的栅极与第二控制信号线（对应AMOLED像素单元电路第二控制信号S2）连接，另外两极分别与第一节点N1和第三节点N3连接；第六晶体管T6的栅极与第二控制信号线（对应AMOLED像素单元电路第二控制信号S2）连接，另外两极分别与第二节点N2和发光模块80连接；其中，所述第三节点N3为所述初始化模块55与所述发光控制模块82和所述阈值补偿模块83的共同连接点。 
较佳地，所述发光模块80包括发光二极管D1，其一端与所述发光控制模块82连接，另一端与低电压电平信号线（对应低电压电平信号VSS）连接。 
较佳地，所述阈值补偿模块83包括存储电容C1，其一端与所述第二节点N2连接，另一端与所述第三节点N3连接。 
较佳地，所述数据电压写入模块84包括第三晶体管T3，其中，第三晶体管T3的栅极与第一控制信号线（对应AMOLED像素单元电路第一控制信号S1）连接，另外两极分别与所述第一节点N1和数据信号线（对应数据电平信号VDATA）连接； 
较佳地，所述初始化模块85包括第四晶体管T4和第五晶体管T5，其中第四晶体管T4的栅极与第一控制信号线（对应AMOLED像素单元电路第一控制信号S1）连接，另外两极分别与高电压电平信号线（对应高电压电平信号VDD）和所述第三节点N3连接；第五晶体管T5的栅极与第三控制信号线（对应AMOLED像素单元电路第三控制信号S3）连接，另外两极分别与所述第二节点N2和低电压电平信号线（对应低电压电平信号VSS）连接。 
较佳地，所述发光二极管D1的阳极与所述第六晶体管T6连接，阴极与低电压电平信号线（对应低电压电平信号VSS）连接。 
较佳地，所述晶体管T1、T2、T3、T4、T5和T6均为N型薄膜晶体管。 
本发明实施例二提供的电路的工作原理与本发明实施例一提供的电路的工作原理相同，区别仅在于初始化时将电容C1接晶体管T1源极的一端充电至不同的电压，故在此不予赘述。 
本发明实施例还提供了一种显示面板，包括所述AMOLED像素单元电路。 
本发明实施例提供的一种像素单元电路的驱动方法，所述像素单元电路包括所述的有源矩阵发光二极管像素单元电路，所述方法包括下述步骤： 
初始化步骤，对阈值补偿模块进行初始化； 
数据写入和阈值补偿步骤，给驱动模块输入数据电压并对驱动模块进行阈值电压补偿； 
显示步骤，发光模块在驱动管漏电流驱动下显示发光。 
综上所述，本发明实施例提供的一种有源矩阵有机发光二极管AMOLED像素单元电路、其驱动方法以及显示面板中，所述AMOLED像素单元电路包括发光模块；用于驱动发光模块的驱动模块；用于控制发光模块发光的发光控制模块；用于对驱动模块进行阈值电压补偿的阈值补偿模块；用于为阈值补偿模块充电的充电模块以及用于给驱动模块输入数据电压的数据电压写入模块，通过改进预充电方式，使驱动TFT栅极固定设置为低于高电平的数据电平，从而在补偿阶段，源漏电压为零之前就进入亚阈饱和截止状态，实现阈值电压补偿。 
尽管上述实施例中，以有机发光二极管为例进行了说明，然而本领域的技术人员应当明白，上述像素电路可以应用于其他发光二极管（例如无机发光二极管）的驱动，而不仅限于有机发光二极管。 
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。 

Claims (12)

1.一种有源矩阵发光二极管像素单元电路，其特征在于，包括：发光模块、驱动模块、发光控制模块、阈值补偿模块、数据电压写入模块和初始化模块；其中，
驱动模块，用于驱动发光模块；
发光控制模块，用于选通发光模块以使所述发光模块发光；
阈值补偿模块，用于对驱动模块进行阈值电压补偿；
数据电压写入模块，用于给驱动模块输入数据电压；
初始化模块，用于将阈值补偿模块初始化。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述驱动模块包括第一晶体管，其栅极与所述电路的第一节点连接，另外两极分别与所述电路的第二节点和高电压电平信号线连接；其中，所述第一节点为所述驱动模块与所述发光控制模块和所述数据电压写入模块的共同连接点，所述第二节点为所述驱动模块、所述发光控制模块、所述阈值补偿模块和所述初始化模块的共同连接点。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述发光控制模块包括第二晶体管和第六晶体管，其中，第二晶体管的栅极与第二控制信号线连接，另外两极分别与第一节点和第三节点连接；第六晶体管的栅极与第二控制信号线连接，另外两极分别与第二节点和发光模块连接；其中，所述第三节点为所述初始化模块与所述发光控制模块和所述阈值补偿模块的共同连接点。
4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述发光模块包括发光二极管，其阳极与所述发光控制模块连接，阴极与低电压电平信号线连接。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述发光二极管为有机发光二极管。
6.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述阈值补偿模块包括存储电容，其一端与所述第二节点连接，另一端与所述第三节点连接。
7.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述数据电压写入模块包括第三晶体管，其中，第三晶体管的栅极与第一控制信号线连接，另外两极分别与所述第一节点和数据信号线连接。
8.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述初始化模块包括第四晶体管和第五晶体管，所述第四晶体管的栅极与第一控制信号线连接，另外两极分别与高电压电平信号线和所述第三节点连接；第五晶体管的栅极与第三控制信号线连接，另外两极分别与所述第二节点和数据信号线连接。
9.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述初始化模块包括第四晶体管和第五晶体管，所述第四晶体管的栅极与第一控制信号线连接，另外两极分别与高电压电平信号线和所述第三节点连接；所述第五晶体管的栅极与第三控制信号线连接，另外两极分别与所述第二节点和低电压电平信号线连接。
10.根据权利要求2-9任一权项所述的电路，其特征在于，所述晶体管均为N型薄膜晶体管TFT。
11.一种显示面板，其特征在于，包括权利要求1-10任一权项所述的有源矩阵发光二极管像素单元电路。
12.一种像素单元电路的驱动方法，其特征在于，所述像素单元电路为如权利要求1-10任一权项所述的有源矩阵发光二极管像素单元电路，所述方法包括下述步骤：
初始化步骤，对阈值补偿模块进行初始化；
数据写入和阈值补偿步骤，给驱动模块输入数据电压并对驱动模块进行阈值电压补偿；
显示步骤，发光模块在驱动管漏电流驱动下显示发光。
CN201310284757.3A 2013-07-08 2013-07-08 发光二极管像素单元电路、其驱动方法及显示面板 Active CN103544917B (zh)

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