CN111402816A - 一种像素电路和具有该像素电路的amoled显示面板 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种像素电路，其包括发光单元；驱动单元；开关单元，与所述驱动单元的第一控制端连接；电压维持单元；电位重置单元，与所述驱动单元的第二控制端连接；以及电位维持单元。本申请提供的像素电路，在显示黑画面时，通过电位重置单元对驱动单元的阈值电压进行重置，避免了驱动单元的阈值电压发生漂移。

Description

一种像素电路和具有该像素电路的AMOLED显示面板
技术领域
本申请涉及显示技术领域，尤其涉及AMOLED显示技术领域，具体涉及一种像素电路和具有该像素电路的AMOLED显示面板。
背景技术
在面板显示行业，AMOLED(Active-matrix organic light-emitting diode，有源矩阵有机发光二极体)显示屏相比于LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示)显示屏具有更高的色彩饱和度及更低的能耗，受各大屏幕生产厂商的青睐。其中，OLED(organiclight-emitting diode，有机发光二极体)器件在制备工艺上可以大致分为蒸镀方法和喷墨打印(IJP，Inkjet Print)方法，蒸镀方法是目前主流的量产方案，而考虑到OLED材料利用率、光罩(mask)数量等因素，各大屏幕生产厂商开始对喷墨打印技术进行开发，IJP OLED器件制备不需要制作mask，且打印方式的材料利用率远高于蒸镀方法。
IJP OLED器件性能相比于蒸镀OLED器件，器件叠层更少，开启电压(Vth)更低。若OLED屏幕背板由以IGZO(indium gallium zinc oxide，铟镓锌氧化物)材料为沟道的TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)构成，一般采用的是3T1C的像素单元电路，如图1所示。其中，当WR/RD给高电平信号时，Data信号和Sense信号分别重置薄膜晶体管T1的栅极和源极信号；当WR/RD变成低电平信号后，薄膜晶体管T1的栅极-源极间电压(Vgs)则间接决定着OLED发光亮度。由于IJP OLED跨压小，约为1.8V，在欲显示黑画面时，驱动TFT的Vth负漂容易导致Vgs大于Vth，且S点电压大于1.8V，此时，OLED器件导通发光，屏幕无法显示全黑画面，进而导致屏幕对比度大幅降低。
发明内容
本申请提供一种像素电路，解决的在显示黑画面时，像素电路中阈值电压发生漂移，降低了显示对比度的问题。
第一方面，本申请提供一种像素电路，其包括发光单元、驱动单元、开关单元、电压维持单元、电位重置单元以及电位维持单元；发光单元，与负电源信号连接；驱动单元，与正电源信号和所述发光单元的输入端连接，用于驱动所述发光单元；开关单元，与所述驱动单元的第一控制端连接，用于根据第一扫描信号输出数据信号，以控制所述驱动单元；电压维持单元，与所述驱动单元的第一控制端和所述驱动单元的输出端连接，用于维持所述驱动单元的第一控制端与所述驱动单元的输出端之间的电压差；电位重置单元，与所述驱动单元的第二控制端连接，用于根据第二扫描信号输出电位重置信号，以重置所述驱动单元的阈值电压；以及电位维持单元，与所述驱动单元的第二控制端和所述驱动单元的输出端连接，用于维持所述驱动单元的第二控制端与所述驱动单元的输出端之间的电位差。
基于第一方面，在第一方面的第一种实施方式中，所述像素电路还包括补偿单元；所述补偿单元的输入端与补偿信号连接；所述补偿单元的控制端与所述第二扫描信号连接；所述补偿单元的输出端与所述电压维持单元、所述驱动单元的输出端、所述发光单元的输入端以及所述电位维持单元连接，用于根据所述第二扫描信号输出所述补偿信号，以补偿所述驱动单元输出的电压。
基于第一方面的第一种实施方式，在第一方面的第二种实施方式中，所述开关单元包括第一薄膜晶体管；所述第一薄膜晶体管的漏极与所述数据信号连接；所述第一薄膜晶体管的栅极与所述第一扫描信号连接。
基于第一方面的第二种实施方式，在第一方面的第三种实施方式中，所述驱动单元包括双栅型第二薄膜晶体管；所述第一薄膜晶体管的源极与所述第二薄膜晶体管的顶栅连接；所述正电源信号与所述第二薄膜晶体管的漏极连接。
基于第一方面的第三种实施方式，在第一方面的第四种实施方式中，所述发光单元包括OLED器件；所述第二薄膜晶体管的源极与所述OLED器件的输入端连接；所述OLED器件的输出端与所述负电源信号连接。
基于第一方面的第四种实施方式，在第一方面的第五种实施方式中，所述电平维持单元包括存储电容；所述存储电容的第一端与所述第二薄膜晶体管的顶栅连接；所述存储电容的第二端与所述第二薄膜晶体管的源极连接。
基于第一方面的第五种实施方式，在第一方面的第六种实施方式中，所述电位重置单元包括第三薄膜晶体管；所述第三薄膜晶体管的漏极与所述电位重置信号连接；所述第三薄膜晶体管的栅极与所述第二扫描信号连接；所述第三薄膜晶体管的源极与所述第二薄膜晶体管的底栅连接。
基于第一方面的第六种实施方式，在第一方面的第七种实施方式中，所述电位维持单元包括维持电容；所述维持电容的第一端与所述第三薄膜晶体管的源极和所述第二薄膜晶体管的底栅连接；所述维持电容的第二端与所述存储电容的第二端、所述第二薄膜晶体管的源极以及所述OLED器件的输入端连接。
基于第一方面的第七种实施方式，在第一方面的第八种实施方式中，所述补偿单元包括第四薄膜晶体管；所述第四薄膜晶体管的漏极与所述补偿信号连接；所述第四薄膜晶体管的栅极与所述第二扫描信号连接；所述第四薄膜晶体管的源极与所述维持电容的第二端连接。
第二方面，本申请提供了一种AMOLED显示面板，其包括上述任一实施方式中的像素电路。
本申请提供的像素电路，在显示黑画面时，通过电位重置单元对驱动单元的阈值电压进行重置，避免了驱动单元的阈值电压发生漂移；且电位维持单元能够进一步驱动单元的第二控制端与其输出端之间的电位差，以较长时间维持驱动单元的阈值电压不发生漂移，进而提高了显示的对比度。
附图说明
下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为传统技术方案中像素电路的电路原理图。
图2为图1中所示的薄膜晶体管T1的横截面结构图。
图3为本申请实施例提供的像素电路的第一种结构示意图。
图4为本申请实施例提供的像素电路的第二种结构示意图。
图5为图4中像素电路的电路原理图。
图6为图5中第二薄膜晶体管的横截面结构图。
图7为图6中第二薄膜晶体管的阈值电压随其底栅电压变化的示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为了更好地理解本发明的发明点，现对传统技术方案中的3T1C像素电路作进一步介绍，如图1所示，一般在3T1C电路显示黑画面时，Data的电压为0.2V，Sense的电压为1.2V，则S点的电压为2V，此时S点电压大于OLED的阈值电压Vth(约为1.8V)。Data信号写入完成后，WR/RD信号切换为低电平，若薄膜晶体管T1的阈值电压负漂，为-2V，小于薄膜晶体管T1的栅极与源极的电压差Vgs，即Data的电压减去S点的电压，为-1.8V，此时薄膜晶体管T1和OLED同时导通，OLED发光使屏幕无法正常显示纯黑画面。
基于上述问题，本实施例提供了一种像素电路，如图3所示，其包括发光单元300、驱动单元200、开关单元100、电压维持单元400、电位重置单元500以及电位维持单元600；发光单元300，与负电源信号VSS连接；驱动单元200，与正电源信号VDD和所述发光单元300的输入端连接，用于驱动所述发光单元300；开关单元100，与所述驱动单元200的第一控制端连接，用于根据第一扫描信号WR输出数据信号DATA，以控制所述驱动单元200；电压维持单元400，与所述驱动单元200的第一控制端和所述驱动单元200的输出端连接，用于维持所述驱动单元200的第一控制端与所述驱动单元200的输出端之间的电压差；电位重置单元500，与所述驱动单元200的第二控制端连接，用于根据第二扫描信号RD输出电位重置信号LS，以重置所述驱动单元200的阈值电压；以及电位维持单元600，与所述驱动单元200的第二控制端和所述驱动单元200的输出端连接，用于维持所述驱动单元200的第二控制端与所述驱动单元200的输出端之间的电位差。
具体地，第一扫描信号WR为高电平时，控制开关单元100导通，将开关单元100接入的数据信号DATA同时输出值驱动单元200和电压维持单元400，以控制驱动单元200的第一控制端使驱动单元200处于导通，并对电压维持单元400进行充电，驱动单元200导通后，驱动单元200的输入端接入的正电源信号VDD将从驱动单元200的输出端输出，以驱动发光单元300进行发光，即画面显示；第一扫描信号WR为低电平时，则开关单元100断开，同时电压维持单元400中存储的电荷将维持驱动单元200处于导通状态一段时间，之后驱动单元200将断开。当需要进行黑画面显示时，第二扫描信号RD为高电平，第二扫描信号RD控制电位重置单元500处于导通状态，以将电位重置单元500接入的电位重置信号LS输出至驱动单元200的第二控制端，进而重置驱动单元200的开启电压，即阈值电压，能够避免驱动单元200的阈值电压发生漂移；同时，电位重置单元500输出的电位重置信号LS对电位维持单元600进行充电，当第二扫描信号RD为低电平时，电位维持单元600将继续维持驱动单元200的第二控制端与其输出端之间的电位差，以使驱动单元200的阈值电压能够保持较长时间不发生漂移，有利于进一步提高显示的对比度。其中，驱动单元200的阈值电压可以但不限于为驱动单元200的第一控制端与其输出端之间的电压差。
如图4所示，在其中一个实施例中，所述像素电路还包括补偿单元700；所述补偿单元700的输入端与补偿信号SENSE连接；所述补偿单元700的控制端与所述第二扫描信号RD连接；所述补偿单元700的输出端与所述电压维持单元400、所述驱动单元200的输出端、所述发光单元300的输入端以及所述电位维持单元600连接，用于根据所述第二扫描信号RD输出所述补偿信号SENSE，以补偿所述驱动单元200输出的电压。
具体地，当第二扫描信号RD为高电平时，第二扫描信号RD控制补偿单元700处于导通状态，补偿单元700的输入端接入的补充信号输出至驱动单元200的输出端，以对驱动单元200输出的正电源信号VDD的电位进行补偿。
如图5所示，在其中一个实施例中，所述开关单元100包括第一薄膜晶体管T1；所述第一薄膜晶体管T1的漏极与所述数据信号DATA连接；所述第一薄膜晶体管T1的栅极与所述第一扫描信号WR连接。
如图5所示，在其中一个实施例中，所述驱动单元200包括双栅型第二薄膜晶体管T2；所述第一薄膜晶体管T1的源极与所述第二薄膜晶体管T2的顶栅连接；所述正电源信号VDD与所述第二薄膜晶体管T2的漏极连接。
具体地，在本实施例中，驱动单元200采用双栅型薄膜晶体管，该双栅型薄膜晶体管的结构如图6所示，包括在玻璃衬底1上依次生长的底栅金属层2、缓冲层3、IGZO沟道层4、栅极绝缘层5、栅极金属层6、层间介质层7以及源漏金属层8。其中，IGZO沟道层4的长度为8μm，宽度可以但不限于为20μm，或者600μm，或者2560μm；IGZO沟道层4的长度为8μm和宽度为20μm，即W20L8型时，该双栅型薄膜晶体管的阈值电压随施加至底栅金属层2的电位重置信号LS的电压变化而变化，其两者间的关系式为：
Vth＝1.29564-0.4376*VLS (公式一)
IGZO沟道层4的长度为8μm和宽度为600μm，即W600L8型时，该双栅型薄膜晶体管的阈值电压随施加至底栅金属层2的电位重置信号LS的电压变化而变化，其两者间的关系式为：
Vth＝1.3688-0.4419*VLS (公式二)
IGZO沟道层4的长度为8μm和宽度为2560μm，即W2560L8型时，该双栅型薄膜晶体管的阈值电压随施加至底栅金属层2的电位重置信号LS的电压变化而变化，其两者间的关系式为：
Vth＝3.37416-0.4393*VLS (公式三)
其中，Vth为双栅型薄膜晶体管的阈值电压，VLS为双栅型薄膜晶体管的底栅(BG)电压或者电位重置信号LS的电压。
如图6所示，本实施例中采用的双栅型薄膜晶体管与如图2所示的顶栅型铟镓锌氧化物三端子薄膜晶体管相比，在玻璃衬底1上增加了底栅金属层2，从而形成的双栅型薄膜晶体管，即四端子器件；该四端子器件工作时，顶栅(TG，Top Gate)和源漏极施加合适的电压即可正常工作，而底栅(BG，Bottom Gate)主要起了调节其阈值电压以及增加或减小导通/夹断电流的作用。
结合上述三个公式和图7所示可以看出，当电位重置信号LS(或者其底栅BG)的电压为正时，双栅型薄膜晶体管的阈值电压Vth会负漂，而当电位重置信号LS(或者其底栅BG)的电压为负压时，双栅型薄膜晶体管的阈值电压Vth会正漂。
如图5所示，在其中一个实施例中，所述发光单元300包括OLED器件；所述第二薄膜晶体管T2的源极与所述OLED器件的输入端连接；所述OLED器件的输出端与所述负电源信号VSS连接。
如图5所示，在其中一个实施例中，所述电平维持单元包括存储电容Cst；所述存储电容Cst的第一端与所述第二薄膜晶体管T2的顶栅连接；所述存储电容Cst的第二端与所述第二薄膜晶体管T2的源极连接。
如图5所示，在其中一个实施例中，所述电位重置单元500包括第三薄膜晶体管T3；所述第三薄膜晶体管T3的漏极与所述电位重置信号LS连接；所述第三薄膜晶体管T3的栅极与所述第二扫描信号RD连接；所述第三薄膜晶体管T3的源极与所述第二薄膜晶体管T2的底栅连接。
如图5所示，在其中一个实施例中，所述电位维持单元600包括维持电容C1；所述维持电容C1的第一端与所述第三薄膜晶体管T3的源极和所述第二薄膜晶体管T2的底栅连接；所述维持电容C1的第二端与所述存储电容Cst的第二端、所述第二薄膜晶体管T2的源极以及所述OLED器件的输入端连接。
如图5所示，在其中一个实施例中，所述补偿单元700包括第四薄膜晶体管T4；所述第四薄膜晶体管T4的漏极与所述补偿信号SENSE连接；所述第四薄膜晶体管T4的栅极与所述第二扫描信号RD连接；所述第四薄膜晶体管T4的源极与所述维持电容C1的第二端连接。
图5中像素电路的工作原理：
在信号写入阶段，即第一扫描信号WR和/或第二扫描信号RD均为高电平时，数据信号DATA通过第一薄膜晶体管T1写入到第二薄膜晶体管T2的顶栅，补偿信号SENSE通过第四薄膜晶体管T4写入到第二薄膜晶体管T2的源极，电位重置信号LS通过第三薄膜晶体管T3写入到第二薄膜晶体管T2的底栅，此过程中，由于第二薄膜晶体管T2和第四薄膜晶体管T4存在一定的分压现象，所以第二薄膜晶体管T2的源极，即S点电压会稍大于补偿信号SENSE的电压。
在信号写入时为第二薄膜晶体管T2的底栅写入负偏压，以使第二薄膜晶体管T2的阈值电压Vth正漂，使得在第一扫描信号WR和/或第二扫描信号RD切换为低电平信号后，第二薄膜晶体管T2的阈值电压Vth大于-1.8V，从而夹断第二薄膜晶体管T2，使OLED器件无电流通过，从而无法电致发光，进而实现屏幕的纯黑画面显示。
其中，维持电容C1的作用是在电位重置信号LS写入完成后维持第二薄膜晶体管T2的底栅与源极之间的电压差，以避免第二薄膜晶体管T2的阈值电压Vth发生漂移。第三薄膜晶体管T3的作用是在信号写入阶段重置第二薄膜晶体管T2的底栅电压。
在其中一个实施例中，本申请提供了一种AMOLED显示面板，其包括上述任一实施例中的像素电路。该像素电路可以但不限于在AMOLED显示面板内阵列式排布。AMOLED显示面板可以但不限于包括至少一个本实施例中提供的该像素电路。由于AMOLED显示面板包括该像素电路，因此，该像素电路具有的技术效果，该AMOLED显示面板同样具有与该像素电路一致的技术效果。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上对本申请实施例所提供的像素电路进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种像素电路，其特征在于，包括：
发光单元，与负电源信号连接；
驱动单元，与正电源信号和所述发光单元的输入端连接，用于驱动所述发光单元；
开关单元，与所述驱动单元的第一控制端连接，用于根据第一扫描信号输出数据信号，以控制所述驱动单元；
电压维持单元，与所述驱动单元的第一控制端和所述驱动单元的输出端连接，用于维持所述驱动单元的第一控制端与所述驱动单元的输出端之间的电压差；
电位重置单元，与所述驱动单元的第二控制端连接，用于根据第二扫描信号输出电位重置信号，以重置所述驱动单元的阈值电压；以及
电位维持单元，与所述驱动单元的第二控制端和所述驱动单元的输出端连接，用于维持所述驱动单元的第二控制端与所述驱动单元的输出端之间的电位差。
2.根据权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述像素电路还包括补偿单元；
所述补偿单元的输入端与补偿信号连接；所述补偿单元的控制端与所述第二扫描信号连接；所述补偿单元的输出端与所述电压维持单元、所述驱动单元的输出端、所述发光单元的输入端以及所述电位维持单元连接，用于根据所述第二扫描信号输出所述补偿信号，以补偿所述驱动单元输出的电压。
3.根据权利要求2所述的像素电路，其特征在于，所述开关单元包括第一薄膜晶体管；
所述第一薄膜晶体管的漏极与所述数据信号连接；所述第一薄膜晶体管的栅极与所述第一扫描信号连接。
4.根据权利要求3所述的像素电路，其特征在于，所述驱动单元包括双栅型第二薄膜晶体管；
所述第一薄膜晶体管的源极与所述第二薄膜晶体管的顶栅连接；所述正电源信号与所述第二薄膜晶体管的漏极连接。
5.根据权利要求4所述的像素电路，其特征在于，所述发光单元包括OLED器件；
所述第二薄膜晶体管的源极与所述OLED器件的输入端连接；所述OLED器件的输出端与所述负电源信号连接。
6.根据权利要求5所述的像素电路，其特征在于，所述电平维持单元包括存储电容；
所述存储电容的第一端与所述第二薄膜晶体管的顶栅连接；所述存储电容的第二端与所述第二薄膜晶体管的源极连接。
7.根据权利要求6所述的像素电路，其特征在于，所述电位重置单元包括第三薄膜晶体管；
所述第三薄膜晶体管的漏极与所述电位重置信号连接；所述第三薄膜晶体管的栅极与所述第二扫描信号连接；所述第三薄膜晶体管的源极与所述第二薄膜晶体管的底栅连接。
8.根据权利要求7所述的像素电路，其特征在于，所述电位维持单元包括维持电容；
所述维持电容的第一端与所述第三薄膜晶体管的源极和所述第二薄膜晶体管的底栅连接；所述维持电容的第二端与所述存储电容的第二端、所述第二薄膜晶体管的源极以及所述OLED器件的输入端连接。
9.根据权利要求8所述的像素电路，其特征在于，所述补偿单元包括第四薄膜晶体管；
所述第四薄膜晶体管的漏极与所述补偿信号连接；所述第四薄膜晶体管的栅极与所述第二扫描信号连接；所述第四薄膜晶体管的源极与所述维持电容的第二端连接。
10.一种AMOLED显示面板，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的像素电路。
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