CN111462700B - 主动发光型显示像素电路、显示方法及主动型发光显示器 - Google Patents

主动发光型显示像素电路、显示方法及主动型发光显示器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种主动发光型显示像素电路，包括数据输入模块、电容模块、补偿模块、驱动模块、发光控制模块和发光元件；数据输入模块将数据线数据上传电容模块；电容模块存储数据信号并输出驱动电压给驱动模块；补偿模块提取驱动模块阈值电压信息并存储到电容模块；发光控制模块控制发光元件的导通和关闭；发光元件根据发光控制模块输出的驱动信号进行发光。本发明还公开了所述主动发光型显示像素电路的显示方法，以及包括了所述主动发光型显示像素电路和显示方法的主动型发光显示器。本发明消除了静态电源线和像素发光控制线，有效地简化显示面板的周边驱动电路，抑制像素电路在初始化阶段的泄漏电流，而且简单实用且可靠性高。

Description

主动发光型显示像素电路、显示方法及主动型发光显示器
技术领域
本发明属于光电显示技术领域，具体涉及一种主动发光型显示像素电路、显示方法及其主动型发光显示器。
背景技术
有源矩阵的主动发光型显示被认为是下一代的主流显示技术，这主要是因为主动发光型显示器的对比度高、响应速度快以及与柔性电子***的兼容性良好。有机发光二极管(AMOLED)以及有源矩阵的微型LED(AM-μLED)显示是两种最具代表性的有源矩阵型主动发光型显示器。近年来的研究及生产实践均表明，对于AMOLED等主动型发光显示器，低温多硅薄膜晶体管(LTPS TFT)表现出了良好的电学基本性能及长时间工作稳定性。与其他类型的TFT相比，LTPS TFT的迁移率更高、迁移率及阈值电压等参数的漂移量更少。然而，LTPSTFT的缺点在于阈值电压(VTH)和迁移率(μ)的不均匀。正是由于电学参数在空间上分布不均匀，LTPS TFT的背板技术被认为难于实现较大尺寸的主动型发光显示器。因此，对于显示驱动电路的设计，检测和补偿TFT特性中的不均匀是至关重要的。对于大尺寸的主动型发光显示器来说，由于金属线电阻的存在，电源线上的电压降(IR drop)带来了额外的像素电流变化。此外，随着目前显示面板对窄边框的要求，还需要考虑到TFT栅极驱动电路的实现，达到协同设计、实现窄边框高分辨率显示的效果。
对于AMOLED等主动型发光显示器来说，显示驱动的补偿方法可以分为三种：电压编程方法、电流编程方法和外部补偿方法。在这些方法中，电流编程方法在小电流编程的情况下需要较长的弛豫时间(settling time)；而外部补偿方法的电路结构显得过于复杂，需要较大的硬件开销；因此，电压编程方法是目前主流的补偿技术。电压编程方法主要采用二极管连接方式通过充电或放电来提取驱动晶体管的阈值电压从而进行补偿。图1示意了一种典型的主动发光型显示器显示补偿电路结构。通过开关晶体管在补偿阶段短接驱动晶体管的控制极和第二极，使得电源对驱动晶体管控制级进行充电直到驱动管控制级与第一级电压差接近驱动晶体管的阈值电压。为了在初始化阶段抑制电流流过发光元件以及在补偿阶段提取出阈值电压信息，需要使用额外的TFT和控制信号来控制发光支路。因此，像素电路阵列一般需要多个不同类型的扫描信号，这些都使得像素电路和外部栅极驱动电路都变得复杂，不利于集成。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种能够抑制像素电路在初始化阶段的泄漏电流、简单实用且可靠性高的主动发光型显示像素电路。
本发明的目的之二在于提供一种所述主动发光型显示像素电路的显示电路。
本发明的目的之三在于提供一种包括了所述主动发光型显示像素电路和显示方法的主动型发光显示器。
本发明提供的这种主动发光型显示像素电路，包括数据输入模块、电容模块、补偿模块、驱动模块、发光控制模块和发光元件；数据输入模块的输入端连接数据线并获取显示数据信号，数据输入模块的控制端连接到第n级行扫描控制信号线和第n+2级行扫描控制信号线，数据输入模块的输出端连接电容模块的输入端；电容模块的输出端同时连接驱动模块的控制端和补偿模块的输出端；驱动模块的输入端连接第n-1级行扫描控制信号线，驱动模块的输出端连接发光控制模块的输入端；补偿模块的控制端连接第n级行扫描控制信号线，补偿模块的输入端连接发光控制模块的输入端；发光控制模块的控制端同时连接第n-1级行扫描控制信号线、第n级行扫描控制信号线和第n+2级行扫描控制信号线，发光控制模块的输出端连接发光元件；数据输入模块用于将数据线上的数据上传电容模块；电容模块用于存储数据信号并输出驱动电压给驱动模块；补偿模块用于提取驱动模块的阈值电压信息并存储到电容模块；发光控制模块用于控制发光元件的导通和关闭；发光元件用于根据发光控制模块输出的驱动信号进行发光。
所述的数据输入模块包括第三晶体管和第四晶体管；所述的电容模块包括第一电容、所述的补偿模块包括第二晶体管；所述的驱动模块包括第一晶体管；所述的发光控制模块包括第五晶体管、第六晶体管和第七晶体管；第三晶体管的第一极和第四晶体管的第一极均为数据输入端，且均连接数据线并获取显示数据信号；第三晶体管的第二极和第四晶体管的第二极均为数据输出端，且连接第一电容的一端；第三晶体管的控制端连接第n级行扫描控制信号线；第四晶体管的控制端连接第n+2级行扫描控制信号线；第一电容的一端为数据输入端，第一电容的另一端为数据输出端且连接第一晶体管的控制端；第一晶体管的第一极为数据输入端且连接第n-1级行扫描控制信号线；第一晶体管的第二极为数据输出端且连接第五晶体管的第一极；第二晶体管的第一极为数据输入端且连接第一晶体管的控制端，第二晶体管的第二极为数据输出端且连接第一晶体管的第二极，第二晶体管的控制端连接第n级行扫描控制信号线；第五晶体管的第一极为数据输入端，第五晶体管的第二极为数据输出端且连接发光元件，第五晶体管的控制端连接第七晶体管的第二极；第七晶体管的第一极连接第n-1级行扫描控制信号线，第七晶体管的控制端连接第n级行扫描控制信号线；第六晶体管的第一极连接第n+2级行扫描控制信号线，第六晶体管的第二极连接第五晶体管的控制端，第六晶体管的控制端连接第n+2级行扫描控制信号线。
所述的主动发光型显示像素电路还包括基准电压模块；数据输入模块的控制端连接第n+2级行扫描控制信号线；基准电压模块的控制端连接第n级行扫描控制信号线，基准电压模块的输入端连接参考电压信号，基准电压模块的输出端连接电容模块的输入端。
所述的数据输入模块包括第四晶体管；所述的基准电压模块包括第三晶体管；所述的电容模块包括第一电容和第二电容；所述的补偿模块包括第二晶体管；所述的驱动模块包括第一晶体管；所述的发光控制模块包括第五晶体管、第六晶体管和第七晶体管；第四晶体管的第一极为数据输入端且均连接数据线并获取显示数据信号；第四晶体管的第二极为数据输出端且连接第一电容的一端；第四晶体管的控制端连接第n+2级行扫描控制信号线；第三晶体管的第一极连接参考电压信号，第三晶体管的第二极连接第四晶体管的第二极，第三晶体管的控制端连接第n级行扫描控制信号线；第二电容并接在第三晶体管的活动端两端；第一电容的一端为数据输入端，第一电容的另一端为数据输出端且连接第一晶体管的控制端；第一晶体管的第一极为数据输入端且连接第n-1级行扫描控制信号线；第一晶体管的第二极为数据输出端且连接第五晶体管的第一极；第二晶体管的第一极为数据输入端且连接第一晶体管的控制端，第二晶体管的第二极为数据输出端且连接第一晶体管的第二极，第二晶体管的控制端连接第n级行扫描控制信号线；第五晶体管的第一极为数据输入端，第五晶体管的第二极为数据输出端且连接发光元件，第五晶体管的控制端连接第七晶体管的第二极；第七晶体管的第一极连接第n-1级行扫描控制信号线，第七晶体管的控制端连接第n级行扫描控制信号线；第六晶体管的第一极连接第n+2级行扫描控制信号线，第六晶体管的第二极连接第五晶体管的控制端，第六晶体管的控制端连接第n+2级行扫描控制信号线。
所述的数据输入模块包括第四晶体管；所述的基准电压模块包括第三晶体管；所述的电容模块包括第一电容和第二电容；所述的补偿模块包括第二晶体管；所述的驱动模块包括第一晶体管；所述的发光控制模块包括第五晶体管、第六晶体管和第七晶体管；第四晶体管的第一极为数据输入端且均连接数据线并获取显示数据信号；第四晶体管的第二极为数据输出端且连接第一电容的一端；第四晶体管的控制端连接第n级行扫描控制信号线；第三晶体管的第一极连接参考电压信号，第三晶体管的第二极连接第四晶体管的第二极，第三晶体管的控制端连接第n+2级行扫描控制信号线；第二电容并接在第三晶体管的活动端两端；第一电容的一端为数据输入端，第一电容的另一端为数据输出端且连接第一晶体管的控制端；第一晶体管的第一极为数据输入端且连接第n-1级行扫描控制信号线；第一晶体管的第二极为数据输出端且连接第五晶体管的第一极；第二晶体管的第一极为数据输入端且连接第一晶体管的控制端，第二晶体管的第二极为数据输出端且连接第一晶体管的第二极，第二晶体管的控制端连接第n级行扫描控制信号线；第五晶体管的第一极为数据输入端，第五晶体管的第二极为数据输出端且连接发光元件，第五晶体管的控制端连接第七晶体管的第二极；第七晶体管的第一极连接第n-1级行扫描控制信号线，第七晶体管的控制端连接第n级行扫描控制信号线；第六晶体管的第一极连接第n+2级行扫描控制信号线，第六晶体管的第二极连接第五晶体管的控制端，第六晶体管的控制端连接第n+2级行扫描控制信号线。
一种上述主动发光型显示像素电路的显示方法，包括如下步骤：
S1.初始化阶段：对所述的主动发光型显示阵列电路进行初始化；
S2.补偿阶段：对所述主动发光型显示阵列电路的电信号进行补偿；
S3.数据写入阶段：读取数据线上的数据信息并存储在所述主动发光型显示阵列电路中；
S4.发光阶段：驱动发光元件发光，从而完成所述主动发光型显示阵列电路的显示。
本发明行公开了一种主动型发光显示器，其包括了上述的主动发光型显示像素电路和显示方法；且所述主动型发光显示器主要为大尺寸显示屏幕的显示器，比如AM-OLED、AM-μLED或者AM-QLED的大尺寸显示器。
本发明提供的这种主动发光型显示像素电路、显示方法及其主动型发光显示器从显示阵列来说，不再需要全局电源线VDD和逐行扫描或者全局像素发光控制线，因此像素阵列内的线路数量及连接关系更为简单；从周边驱动电路来说，简化了产生发光控制线的那些电路模块或者结构，可有效地简化显示阵列的像素及其周边驱动电路结构；通过多路扫描控制信号的联合控制，抑制像素电路在初始化阶段的泄漏电流，所以本发明电路的对比度较高；最后，本发明简单实用且可靠性高，补偿效果好，即使器件的特性存在一定量的漂移或者分散性，电路的性能仍然保持较高的水平；这有利于提升显示器的生产良率。
附图说明
图1为现有技术的主动发光型显示器像素电路的电路示意图。
图2为本发明的主动发光型显示像素电路的实施例一的功能模块图。
图3为本发明的主动发光型显示像素电路的实施例一的电路原理示意图。
图4为本发明的主动发光型显示像素电路的实施例一的工作时序示意图。
图5为本发明的主动发光型显示像素电路的实施例二的功能模块图。
图6为本发明的主动发光型显示像素电路的实施例二的电路原理示意图。
图7为本发明的主动发光型显示像素电路的实施例二的工作时序示意图。
图8为本发明的主动发光型显示像素电路的实施例二在不同阈值电压下控制极电压的瞬态相应图。
图9为本发明的主动发光型显示像素电路的实施例三的电路原理示意图。
图10为本发明的主动发光型显示像素电路的实施例三的工作时序示意图。
图11为本发明的显示方法的方法流程示意图。
图12为本发明的主动型发光显示器的电路模块示意图。
图13为本发明的主动型发光显示器的工作时序示意图。
具体实施方式
如图2所示为本发明的主动发光型显示像素电路的实施例一的功能模块图：本发明提供的这种主动发光型显示像素电路，包括数据输入模块、电容模块、补偿模块、驱动模块、发光控制模块和发光元件；数据输入模块的输入端连接数据线并获取显示数据信号，数据输入模块的控制端连接第n级行扫描控制信号线和第n+2级行扫描控制信号线，数据输入模块的输出端连接电容模块的输入端；电容模块的输出端同时连接驱动模块的的控制端和补偿模块的输出端；驱动模块的输入端连接第n-1级行扫描控制信号线，驱动模块的输出端连接发光控制模块的输入端；补偿模块的控制端连接第n级行扫描控制信号线，补偿模块的输入端连接发光控制模块的输入端；发光控制模块的控制端同时连接第n-1级行扫描控制信号线、第n级行扫描控制信号线和第n+2级行扫描控制信号线，发光控制模块的输出端连接发光元件；数据输入模块用于将数据线上的数据上传电容模块；电容模块用于存储数据信号并输出驱动电压给驱动模块；补偿模块用于提取驱动模块的阈值电压信息并存储到电容模块；发光控制模块用于控制发光元件的导通和关闭；发光元件用于根据发光控制模块输出的驱动信号进行发光。本发明中所述发光元件可以为有机发光二极管(OLED)、微型LED(μLED)、钙钛矿发光二极管等。
如图3所示为本发明的主动发光型显示像素电路的实施例一的电路原理示意图：数据输入模块包括第三晶体管P3和第四晶体管P4；所述的电容模块包括第一电容C1；所述的补偿模块包括第二晶体管P2；所述的驱动模块P1包括第一晶体管；所述的发光控制模块包括第五晶体管P5、第六晶体管P6和第七晶体管P7；第三晶体管的第一极和第四晶体管的第一极均为数据输入端，且均连接数据线并获取显示数据信号；第三晶体管的第二极和第四晶体管的第二极均为数据输出端，且连接第一电容的一端；第三晶体管的控制端连接第n级行扫描控制信号线(VSCAN[n])；第四晶体管的控制端连接第n+2级行扫描控制信号线(VSCAN[n+2])；第一电容的一端为数据输入端，第一电容的另一端为数据输出端且连接第一晶体管的控制端；第一晶体管的第一极为数据输入端且连接第n-1级行扫描控制信号线(VSCAN[n-1])；第一晶体管的第二极为数据输出端且连接第五晶体管的第一极；第二晶体管的第一极为数据输入端且连接第一晶体管的控制端，第二晶体管的第二极为数据输出端且连接第一晶体管的第二极，第二晶体管的控制端连接第n级行扫描控制信号线；第五晶体管的第一极为数据输入端，第五晶体管的第二极为数据输出端且连接发光元件，第五晶体管的控制端连接第七晶体管的第二极；第七晶体管的第一极连接第n-1级行扫描控制信号线，第七晶体管的控制端连接第n级行扫描控制信号线；第六晶体管的第一极连接第n+2级行扫描控制信号线，第六晶体管的第二极连接第五晶体管的控制端，第六晶体管的控制端连接第n+2级行扫描控制信号线。
其中，晶体管(包括所有晶体管)均包括三极，分别为控制端、第一极和第二极：通过控制控制端的电压水平(电平高低)，从而控制晶体管的第一极与第二极之间的导通和关断；
如图4所示为本发明的主动发光型显示像素电路的实施例一的工作时序示意图：工作过程可划分为四个阶段，即：初始化、检测、数据写入和发光；
初始化阶段，行扫描控制信号VSCAN[n-1]和VSCAN[n]均处于低电平，因此第二晶体管P2，第三晶体管P3和第七晶体管P7被打开，第五晶体管P5的控制极电压被下拉为低电平，从而第五晶体管P5导通将第一晶体管P1的第二极复位为相对较低的电平，即低于发光元件的导通电压；另外，第一晶体管P1的控制极和第二极通过第二晶体管P2连接，因此第一晶体管P1的控制极电压也通过第五晶体管P5放电，而第一电容C1的第一电极通过第三晶体管P3被固定在参考电压VREF。该初始化过程使得在每一个像素电路在实际写入数据信号之前，像素电路中第一晶体管P1的控制极电压回归到较低电位VL+|VTH|，这可以有效地抑制第一晶体管P1的电回滞效应。所谓电回滞效应，又称为电记忆效应，即输出电流IDS和输入栅源电压VGS的对应关系由于VGS的扫描顺序有关系：当VGS从较小值逐步增加时，函数关系为IDS＝f1(VGS)；而当VGS从较大值逐步减少时，函数关系改变为IDS＝f2(VGS)。
检测阶段，随着第n-1级行扫描控制信号VSCAN[n-1]切换到高电平，第五晶体管P5关闭，第一晶体管P1的控制极和第二极逐渐充电，直到第一晶体管P1的控制极和第一极之间的电压差为第一晶体管P1的阈值电压VTH；在检测阶段结束时，第一晶体管P1的控制极电压接近第一极电压减去|VTH|，此时第一极电压为行扫描信号的高电平VH；由于第一晶体管P1工作在饱和区，因此第一晶体管P1控制极电压的瞬态响应可以表示为：
Figure GDA0002525457210000101
式中CP1_GS为第一晶体管P1控制极与第一极之间的电容；CP2_GD为第一晶体管P1控制极与第二极之间的电容；μ为有效场效应迁移率；COX为单位面积栅介质层电容；
Figure GDA0002525457210000102
为第一晶体管P1的沟道宽长比；假设第二晶体管第二极初始电压为V0，可以得到VG：
Figure GDA0002525457210000103
其中t0和t分别是充电过程的开始时间和结束时间；理想的补偿机制可能会受到第一晶体管P1阈值电压VTH和作为电源线的信号线高电平VH的检测精度的影响；从上式可以看出VTH和VH的检测精度与充电时间有关；随着检测时间变长，误差项变小，因此，为了提高检测精度，可以延长检测时间。
数据写入阶段：行扫描控制信号VSCAN[n-1]和VSCAN[n]为高电平，VSCAN[n+2]为低电平，因此第四晶体管P4和第六晶体管P6打开，而第二晶体管P2，第三晶体管P3和第七晶体管P7关闭；数据电压VDATA通过第四晶体管P4传输到第一电容C1的第一电极；由于自举效应，并且由于第二晶体管P2关闭而重新接入了第一晶体管P1控制极与第二极的电容CP1_GD，因此在此阶段，第一晶体管控制极电压可以表示为：
Figure GDA0002525457210000111
由于CP1_GD，CP1_GS和CP2_GD比电容CTH小得多，因此，上式可以简化为：
VG'＝VG+VDATA-VREF
发光阶段：最后，在发光阶段，驱动模块向发光元件提供电流，其可以表示为：
Figure GDA0002525457210000112
因此，IOLED的数值由参考电压VREF和数据电压VDATA决定，几乎与阈值电压和电源电压无关；此外，由于在上述算式中，括号中的第三项随着迁移率变大而变小，因此电路可以补偿发射阶段中晶体管场效应迁移率不均匀带来的显示像素阵列中电流分散性问题。
本实施例基于电压编程的方法，由于像素电路的输出电流的值独立于驱动晶体管的阈值电压或者电源线的电压VDD的值，故该像素电路能同时补偿驱动晶体管的阈值电压和较长的电源线上的IR drop效应。在初始化阶段，由于此时作为电源线的第n-1级行扫描控制信号为低电平，因此抑制了漏电流流过发光元件，这可以提高显示面板的对比度。
如图5所示为本发明的主动发光型显示像素电路的实施例二的功能模块图：本发明提供的这种主动发光型显示像素电路，包括数据输入模块、基准电压模块、电容模块、补偿模块、驱动模块、发光控制模块和发光元件；数据输入模块的输入端连接数据线并获取显示数据信号，数据输入模块的控制端连接第n级行扫描控制信号线和第n+2级行扫描控制信号线，数据输入模块的输出端连接电容模块的输入端；电容模块的输出端同时连接驱动模块的控制端和补偿模块的输出端；驱动模块的输入端连接第n-1级行扫描控制信号线，驱动模块的输出端连接发光控制模块的输入端；补偿模块的控制端连接第n级行扫描控制信号线，补偿模块的输入端连接发光控制模块的输入端；发光控制模块的控制端同时连接第n-1级行扫描控制信号线、第n级行扫描控制信号线和第n+2级行扫描控制信号线，发光控制模块的输出端连接发光元件；数据输入模块用于将数据线上的数据上传电容模块；电容模块用于存储数据信号并输出驱动电压给驱动模块；补偿模块用于提取驱动模块的阈值电压信息并存储到电容模块；发光控制模块用于控制发光元件的导通和关闭；发光元件用于根据发光控制模块输出的驱动信号进行发光；数据输入模块的控制端连接第n+2级行扫描控制信号线；基准电压模块的控制端连接第n级行扫描控制信号线，基准电压模块的输入端连接参考电压信号，基准电压模块的输出端连接电容模块的输入端。
如图6所示为本发明的主动发光型显示像素电路的实施例二的电路原理示意图：
所述的数据输入模块包括第四晶体管P4；所述的基准电压模块包括第三晶体管P3；所述的电容模块包括第一电容C1和第二电容C2；所述的补偿模块包括第二晶体管P2；所述的驱动模块包括第一晶体管P1；所述的发光控制模块包括第五晶体管P5、第六晶体管P6和第七晶体管P7；第四晶体管的第一极为数据输入端且均连接数据线并获取显示数据信号；第四晶体管的第二极为数据输出端且连接第一电容的一端；第四晶体管的控制端连接第n+2级行扫描控制信号线(VSCAN[n+2])；第三晶体管的第一极连接参考电压信号，第三晶体管的第二极连接第四晶体管的第二极，第三晶体管的控制端连接第n级行扫描控制信号线(VSCAN[n])；第二电容并接在第三晶体管的活动端两端；第一电容的一端为数据输入端，第一电容的另一端为数据输出端且连接第一晶体管的控制端；第一晶体管的第一极为数据输入端且连接第n-1级行扫描控制信号线；第一晶体管的第二极为数据输出端且连接第五晶体管的第一极；第二晶体管的第一极为数据输入端且连接第一晶体管的控制端，第二晶体管的第二极为数据输出端且连接第一晶体管的第二极，第二晶体管的控制端连接第n级行扫描控制信号线；第五晶体管的第一极为数据输入端，第五晶体管的第二极为数据输出端且连接发光元件，第五晶体管的控制端连接第七晶体管的第二极；第七晶体管的第一极连接第n-1级行扫描控制信号线(VSCAN[n-1])，第七晶体管的控制端连接第n级行扫描控制信号线；第六晶体管的第一极连接第n+2级行扫描控制信号线，第六晶体管的第二极连接第五晶体管的控制端，第六晶体管的控制端连接第n+2级行扫描控制信号线。
如图7所示为本发明的主动发光型显示像素电路的实施例二的工作时序示意图，且与图4的时序相同：
初始化阶段，行扫描控制信号VSCAN[n-1]和VSCAN[n]均处于低电平，因此第二晶体管P2，第三晶体管P3和第七晶体管P7被打开，第五晶体管P5的控制极电压被下拉为低电平，从而第五晶体管P5导通将第一晶体管P1的第二极复位为相对较低的电平，即低于发光元件的导通电压；另外，第一晶体管P1的控制极和第二极通过第二晶体管P2连接，因此第一晶体管P1的控制极电压也通过第五晶体管P5放电，而第一电容C1的第一电极通过第三晶体管P3被固定在参考电压VREF；通过初始化第一晶体管P1的控制极电压，在数据信号写入之前，可以有效地抑制电回滞效应。
检测阶段，随着第n-1级行扫描控制信号VSCAN[n-1]切换到高电平，第五晶体管P5关闭，第一晶体管P1的控制极和第二极逐渐充电，直到第一晶体管P1的控制极和第一极之间的电压差为第一晶体管P1的阈值电压VTH；在检测阶段结束时，第一晶体管P1的控制极电压接近第一极电压减去|VTH|，此时第一极电压为行扫描信号的高电平VH；由于第一晶体管P1工作在饱和区，因此第一晶体管P1控制极电压的瞬态响应可以表示为：
Figure GDA0002525457210000141
式中CP1_GS为第一晶体管P1控制极与第一极之间的电容；CP2_GD为第一晶体管P1控制极与第二极之间的电容；μ为有效场效应迁移率；COX为单位面积栅介质层电容；
Figure GDA0002525457210000142
为第一晶体管P1的沟道宽长比；假设第二晶体管第二极初始电压为V0，可以得到VG：
Figure GDA0002525457210000143
其中t0和t分别是充电过程的开始时间和结束时间；理想的补偿机制可能会受到第一晶体管P1阈值电压VTH和作为电源线的信号线高电平VH的检测精度的影响；从上式可以看出VTH和VH的检测精度与充电时间有关；随着检测时间变长，误差项变小，因此，为了提高检测精度，可以延长检测时间；图8表示了在不同阈值电压下控制极电压的瞬态相应图，当阈值电压变化时，控制极电压在检测阶段结束后也随着阈值电压变化，说明像素电路能够成功提取阈值电压信息进行补偿。
数据写入阶段：行扫描控制信号VSCAN[n-1]和VSCAN[n]为高电平，VSCAN[n+2]为低电平，因此第四晶体管P4和第六晶体管P6打开，而第二晶体管P2，第三晶体管P3和第七晶体管P7关闭；数据电压VDATA通过第四晶体管P4传输到第一电容C1的第一电极；由于自举效应，并且由于第二晶体管P2关闭而重新接入了第一晶体管P1控制极与第二极的电容CP1_GD，因此在此阶段，第一晶体管控制极电压可以表示为：
Figure GDA0002525457210000151
由于CP1_GD，CP1_GS和CP2_GD比电容器CTH小得多，因此，上式可以简化为：
VG'＝VG+VDATA-VREF
发光阶段：最后，在发光阶段，驱动模块向发光元件提供电流，其可以表示为：
Figure GDA0002525457210000152
因此，IOLED由VREF和VDATA决定，几乎与阈值电压和电源电压无关；此外，由于在上述算式中，括号中的第三项随着迁移率变大而变小，因此电路可以补偿发射阶段的迁移率不均匀。
如图9所示为本发明的主动发光型显示像素电路的实施例三的电路原理示意图：所述的数据输入模块包括第四晶体管P4；所述的基准电压模块包括第三晶体管P3；所述的电容模块包括第一电容C1和第二电容C2；所述的补偿模块包括第二晶体管P2；所述的驱动模块包括第一晶体管P1；所述的发光控制模块包括第五晶体管P5、第六晶体管P6和第七晶体管P7；第四晶体管的第一极为数据输入端且均连接数据线并获取显示数据信号；第四晶体管的第二极为数据输出端且连接第一电容的一端；第四晶体管的控制端连接第n级行扫描控制信号线；第三晶体管的第一极连接参考电压信号，第三晶体管的第二极连接第四晶体管的第二极，第三晶体管的控制端连接第n+2级行扫描控制信号线；第二电容并接在第三晶体管的活动端两端；第一电容的一端为数据输入端，第一电容的另一端为数据输出端且连接第一晶体管的控制端；第一晶体管的第一极为数据输入端且连接第n-1级行扫描控制信号线；第一晶体管的第二极为数据输出端且连接第五晶体管的第一极；第二晶体管的第一极为数据输入端且连接第一晶体管的控制端，第二晶体管的第二极为数据输出端且连接第一晶体管的第二极，第二晶体管的控制端连接第n级行扫描控制信号线；第五晶体管的第一极为数据输入端，第五晶体管的第二极为数据输出端且连接发光元件，第五晶体管的控制端连接第七晶体管的第二极；第七晶体管的第一极连接第n-1级行扫描控制信号线，第七晶体管的控制端连接第n级行扫描控制信号线；第六晶体管的第一极连接第n+2级行扫描控制信号线，第六晶体管的第二极连接第五晶体管的控制端，第六晶体管的控制端连接第n+2级行扫描控制信号线。
如图10所示为本发明的主动发光型显示像素电路的实施例三的工作时序示意图：具体包括初始化、检测、发光阶段：
初始化阶段：行扫描控制信号VSCAN[n-1]和VSCAN[n]均处于低电平，因此第二晶体管P2，第四晶体管P4和第七晶体管P7被打开；然后，第五晶体管P5的控制极电压被下拉，因此第五晶体管P5导通将第一晶体管P1的第二极以及控制极复位为相对较低的电压电平，即低于发光元件的导通电压；此外，数据电压VDATA通过第四晶体管P4传输到第一电容C1的第一极。
检测阶段：随着行扫描控制信号VSCAN[n-1]切换到高电平，第五晶体管P5关闭，第一晶体管P1的控制极和第二极逐渐充电，直到第一晶体管P1的控制极和第一极之间的电压差为第一晶体管P1的阈值电压VTH；在检测阶段结束时，第一晶体管P1的控制极电压为VH-|VTH|，VH为第n-1级行扫描控制信号VSCAN[n-1]的高电平；
发光阶段：行扫描控制信号VSCAN[n-1]和VSCAN[n]为高电平，VSCAN[n+2]为低电平，因此第四晶体管P4和第六晶体管P6打开，而第二晶体管P2，第三晶体管P3和第七晶体管P7关闭；参考电压VDATA通过第四晶体管P4传输到第一电容的第一电极；由于自举效应，第一晶体管控制极电压可以表示为：VG＝VREF-VDATA+VH-|VTH|；
最后，在发光阶段，驱动模块向发光元件提供电流，其可以表示为：
Figure GDA0002525457210000171
因此，IOLED由VREF和VDATA决定，与其他因素无关。
在本实施例中，第一节点A被耦合到参考电位VREF，于是第四晶体管P4存在的电荷泄漏被抑制，第一晶体管P1的控制端电位在发光阶段能够保持稳定，相应的流过发光元件的电流能够保持稳定，提高了整个面板的均匀性；需要说明的是，第二电容C2的主要作用是维持节点A的电压，从而提高补偿精度，于是第二电容C1的第二极可以接在参考电压VREF，也可以接地，同时，第二电容C2的第一极可以接在第一节点A也可以接在第二节点B。
如图11所示为本发明的显示方法的方法流程示意图：主动发光型显示像素电路的显示方法，包括如下步骤：
S1.初始化阶段：对所述的主动发光型显示阵列电路进行初始化；
S2.补偿阶段：对所述主动发光型显示阵列电路的电信号进行补偿；
S3.数据写入阶段：读取数据线上的数据信息并存储在所述主动发光型显示阵列电路中；
S4.发光阶段：驱动发光元件发光，从而完成所述主动发光型显示阵列电路的显示。
如图12所示为本发明的主动型发光显示器的电路模块示意图：该显示器包括了面板、栅极驱动电路和数据驱动电路。
面板，包括N行M列OLED、μLED或QLED的像素点，以及与多个像素点电路相连的沿第一方向的多条行扫描线及沿第二方向的多条数据线，N和M为大于1的整数；上述像素矩阵中的像素单元均通过行扫描控制信号线与栅极驱动电路相连，上述像素矩阵中的像素单元均通过数据信号线与数据驱动电路相连；像素矩阵中的所有像素皆共用一条公用电极线VSS；图中的Pixel即为上述任一所述的主动发光型显示像素电路；
栅极驱动电路，产生沿第一方向的行扫描控制信号，并通过不同的行扫描控制信号线控制相应的像素单元实现逐行扫描；图13即为对应的工作时序示意图
数据驱动电路，用于产生代表不同灰阶的数据电压信号，并通过不同列的数据线传输至相应的像素单元中实现不同的图像灰度等级。

Claims (7)

1.一种主动发光型显示像素电路，其特征在于包括数据输入模块、电容模块、补偿模块、驱动模块、发光控制模块和发光元件；数据输入模块的输入端连接数据线并获取显示数据信号，数据输入模块的控制端连接第n级行扫描控制信号线和第n+2级行扫描控制信号线，数据输入模块的输出端连接电容模块的输入端；电容模块的输出端同时连接驱动模块的的控制端和补偿模块的输出端；驱动模块的输入端连接第n-1级行扫描控制信号线，驱动模块的输出端连接发光控制模块的输入端；补偿模块的控制端连接第n级行扫描控制信号线，补偿模块的输入端连接发光控制模块的输入端；所述的发光控制模块包括第五晶体管、第六晶体管和第七晶体管；第五晶体管的第一极为数据输入端，第五晶体管的第二极为数据输出端且连接发光元件，第五晶体管的控制端连接第七晶体管的第二极；第七晶体管的第一极连接第n-1级行扫描控制信号线，第七晶体管的控制端连接第n级行扫描控制信号线；第六晶体管的第一极连接第n+2级行扫描控制信号线，第六晶体管的第二极连接第五晶体管的控制端，第六晶体管的控制端连接第n+2级行扫描控制信号线；数据输入模块用于将数据线上的数据上传电容模块；电容模块用于存储数据信号并输出驱动电压给驱动模块；补偿模块用于提取驱动模块的阈值电压信息并存储到电容模块；发光控制模块用于控制发光元件的导通和关闭；发光元件用于根据发光控制模块输出的驱动信号进行发光。
2.根据权利要求1所述的主动发光型显示像素电路，其特征在于所述的数据输入模块包括第三晶体管和第四晶体管；所述的电容模块包括第一电容、所述的补偿模块包括第二晶体管；所述的驱动模块包括第一晶体管；第三晶体管的第一极和第四晶体管的第一极均为数据输入端，且均连接数据线并获取显示数据信号；第三晶体管的第二极和第四晶体管的第二极均为数据输出端，且连接第一电容的一端；第三晶体管的控制端连接第n级行扫描控制信号线；第四晶体管的控制端连接第n+2级行扫描控制信号线；第一电容的一端为数据输入端，第一电容的另一端为数据输出端且连接第一晶体管的控制端；第一晶体管的第一极为数据输入端且连接第n-1级行扫描控制信号线；第一晶体管的第二极为数据输出端且连接第五晶体管的第一极；第二晶体管的第一极为数据输入端且连接第一晶体管的控制端，第二晶体管的第二极为数据输出端且连接第一晶体管的第二极，第二晶体管的控制端连接第n级行扫描控制信号线。
3.根据权利要求1所述的主动发光型显示像素电路，其特征在于所述的主动发光型显示像素电路还包括基准电压模块；数据输入模块的控制端连接第n+2级行扫描控制信号线；基准电压模块的控制端连接第n级行扫描控制信号线，基准电压模块的输入端连接参考电压信号，基准电压模块的输出端连接电容模块的输入端。
4.根据权利要求3所述的主动发光型显示像素电路，其特征在于所述的数据输入模块包括第四晶体管；所述的基准电压模块包括第三晶体管；所述的电容模块包括第一电容和第二电容；所述的补偿模块包括第二晶体管；所述的驱动模块包括第一晶体管；第四晶体管的第一极为数据输入端且均连接数据线并获取显示数据信号；第四晶体管的第二极为数据输出端且连接第一电容的一端；第四晶体管的控制端连接第n+2级行扫描控制信号线；第三晶体管的第一极连接参考电压信号，第三晶体管的第二极连接第四晶体管的第二极，第三晶体管的控制端连接第n级行扫描控制信号线；第二电容并接在第三晶体管的活动端两端；第一电容的一端为数据输入端，第一电容的另一端为数据输出端且连接第一晶体管的控制端；第一晶体管的第一极为数据输入端且连接第n-1级行扫描控制信号线；第一晶体管的第二极为数据输出端且连接第五晶体管的第一极；第二晶体管的第一极为数据输入端且连接第一晶体管的控制端，第二晶体管的第二极为数据输出端且连接第一晶体管的第二极，第二晶体管的控制端连接第n级行扫描控制信号线。
5.根据权利要求3所述的主动发光型显示像素电路，其特征在于所述的数据输入模块包括第四晶体管；所述的基准电压模块包括第三晶体管；所述的电容模块包括第一电容和第二电容；所述的补偿模块包括第二晶体管；所述的驱动模块包括第一晶体管；第四晶体管的第一极为数据输入端且均连接数据线并获取显示数据信号；第四晶体管的第二极为数据输出端且连接第一电容的一端；第四晶体管的控制端连接第n级行扫描控制信号线；第三晶体管的第一极连接参考电压信号，第三晶体管的第二极连接第四晶体管的第二极，第三晶体管的控制端连接第n+2级行扫描控制信号线；第二电容并接在第三晶体管的活动端两端；第一电容的一端为数据输入端，第一电容的另一端为数据输出端且连接第一晶体管的控制端；第一晶体管的第一极为数据输入端且连接第n-1级行扫描控制信号线；第一晶体管的第二极为数据输出端且连接第五晶体管的第一极；第二晶体管的第一极为数据输入端且连接第一晶体管的控制端，第二晶体管的第二极为数据输出端且连接第一晶体管的第二极，第二晶体管的控制端连接第n级行扫描控制信号线。
6.一种权利要求1~5之一所述的主动发光型显示像素电路的显示方法，其特征在于包括如下步骤：
S1. 初始化阶段：对所述的主动发光型显示阵列电路进行初始化；
S2. 补偿阶段：对所述主动发光型显示阵列电路的电信号进行补偿；
S3. 数据写入阶段：读取数据线上的数据信息并存储在所述主动发光型显示阵列电路中；
S4. 发光阶段：驱动发光元件发光，从而完成所述主动发光型显示阵列电路的显示。
7.一种主动型发光显示器，包括权利要求1~5之一所述的主动发光型显示像素电路；所述主动发光型显示像素电路的显示方法包括如下步骤：
S1. 初始化阶段：对所述的主动发光型显示阵列电路进行初始化；
S2. 补偿阶段：对所述主动发光型显示阵列电路的电信号进行补偿；
S3. 数据写入阶段：读取数据线上的数据信息并存储在所述主动发光型显示阵列电路中；
S4. 发光阶段：驱动发光元件发光，从而完成所述主动发光型显示阵列电路的显示。
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