应用于自发光的电流型像素单元电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种应用于自发光的电流型像素单元电路，其特征在于它包括：第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4、采样保持电容C1、数据信号线IDATA、开关控制信号线SMP_HLD、第一输入电压信号线V1和第二输入电压信号线V2、电源线VDD、发光器件的共阴极电源线VCOM、发光器件。本专利提出的新型电流型像素单元驱动电路，能有效解决像素阵列驱动管由于工艺偏差导致的性能差异，进而提高整个显示器的显示一致性。另外，本像素电路自带过压保护功能，能有效避免采样阶段晶体管的栅氧击穿问题。

【技术实现步骤摘要】
应用于自发光的电流型像素单元电路
本技术涉及自发光显示的像素单元电路，尤其涉及OLED/LED微显示驱动的像素单元电路。
技术介绍
近些年随着AR(AugmentedReality，增强现实)/VR((VirtualReality，虚拟现实)技术的发展，与之紧密相关的微显示技术也得到了广泛的关注。微显示(Microdisplay)技术是显示
的一个分支，一般将显示器对角线尺寸小于1英寸(2.54cm)或者指那些小到需要光学放大的显示器称为微显示器。目前常见的微显示技术有OLEDoS(OrganicLight-EmittingDiodeonSilicon，硅基有机发光)、LEDoS(LightEmittingDiodeonSilicon，硅基二极管发光)、LCoS(LiquidCrystalonSilicon，硅基液晶)和DMD(DigitalMicromirrorDevice，数字微镜器件)四种，其中OLEDoS和LEDoS都属于主动发光，而LCoS和DMD则属于被动发光；同时，OLEDoS和LEDoS还具有低功耗、高对比度以及快速响应的优点，因此它们更适合应用于AR和VR技术中。OLEDoS和LEDoS微显示器与常规的利用非晶硅、微晶硅或者低温多晶硅工艺不同，其是以单晶硅芯片为基板，也就是说其可以采用现有成熟的集成电路CMOS(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体)工艺，因此其不但可以实现显示屏像素的有源寻址矩阵也可以实现扫描链电路、数字模拟转换电路、带隙基准等各种功能的驱动控制电路，从而大大减少了器件的外部连线，增加了可靠性，实现了轻量化。OLEDoS和LEDoS的像素单元电路是微显示器显示阵列中实现每个像素点电流大小控制的电路，每个像素电流控制的精确程度直接影响整个微显示器的显示一致性；而目前传统的电压型像素单元电路由于制造工艺的偏差，会导致像素与像素之间驱动管参数的不一致，进而导致各个像素单元之间的电流存在一定的差异。同时，由于OLED器件的开启电压一般都在2V或者3V以上，而正常CMOS工艺的电源电压最高为3.3V左右，从而不可避免的会用到负电压，因此，像素单元电路的设计也需要考虑过压保护的问题。另外，不同结构的像素单元电路会影响整体驱动方案的设计，由此像素单元电路设计的合理性就显得至关重要。现有的像素单元电容如图1所示，其属于电压型的像素单元电路，由最基本的2T1C(2个晶体管1个电容)构成。其基本的工作原理是：(1)数据写入阶段：当WR为高电平的时候，M2管导通，输入的电压信号VDATA写入到M1管的栅极和电容C1上；(2)发光阶段：WR变为低电平，M2管关断，存储到C1上的数据电压驱动M1管产生对应的驱动电流，驱动电流流过OLED或者LED器件并发光，发光的亮度大小与写入数据电压相对应。现有技术方案存在的问题：由于微显示器的分辨率一般在800×600或者以上(1280×1024甚至更高)，因此像素单元电路的数量达到了几十万甚至百万级别。而现有的CMOS工艺由于在制造过程中会存在一定的工艺偏差，不同的像素单元电路中的M1管的阈值电压、栅氧厚度或者其他参数会存在一定的不同。因此，像素阵列中各个驱动管(M1)在将输入电压转换为输出电流时存在一定的差异，进而会影响显示的一致性。
技术实现思路
针对现有自发光显示器采用的电压型像素单元电路存在的显示一致性问题，提供一种新型的电流型像素单元电路结构。本技术首先公开了一种应用于自发光的电流型像素单元电路，它包括：第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4、采样保持电容C1、数据信号线IDATA、开关控制信号线SMP_HLD、第一输入电压信号线V1和第二输入电压信号线V2、电源线VDD、发光器件的共阴极电源线VCOM、发光器件，所述电源线VDD连接第一晶体管M1的源极；所述电源线VDD、第一输入电压信号线V1或第二输入电压信号线V2在采样保持电容C1的上极板切换，采样保持电容C1的下极板分别连接第一晶体管M1的栅极、第二晶体管M2的源极、第三晶体管M3的漏极；所述开关控制信号线SMP_HLD分别连接第二晶体管M2的栅极、第三晶体管M3的栅极、第四晶体管M4的栅极；所述数据信号线IDATA连接第二晶体管M2的漏极；所述第四晶体管M4的漏极分别连接第一晶体管M1的漏极、第三晶体管M3的源极；所述第四晶体管M4的源极连接发光器件的阳极；所述发光器件的阴极与共阴极电源线VCOM相连；第二输入电压信号线V2电压值＞第一输入电压信号线V1电压值。优选的，所述发光器件为OLED或LED。优选的，第一晶体管M1、第二晶体管M2和第三晶体管M3均为PMOS管，第四晶体管M4为NMOS管。本技术还公开了一种驱动电流的产生方法，基于所述的应用于自发光的电流型像素单元电路，包括两个工作模式：大电流工作模式和小电流工作模式，大电流工作模式下，采样保持电容C1的上极板直接与电源线VDD连接；小电流工作模式下，采样保持电容C1的上极板在不同的工作阶段分别与第一输入电压信号线V1或第二输入电压信号线V2连接。具体的，所述大电流工作模式包括：(1)数据采样阶段，开关控制信号线SMP_HLD处于低电平，第二晶体管M2和第三晶体管M3导通，第四晶体管M4截止，发光器件处于不发光状态；此时第一晶体管M1的栅极和第三晶体管M3的漏极短接在一起，第一晶体管M1构成一个二极管的连接形式；与此同时，第一晶体管M1的电流流过第二晶体管M2和第三晶体管M3，该电流与数据信号线IDATA的输入电流一致；最终数据信号线IDATA的电流转化为电压信号VDATA保存在采样保持电容C1的下极板即第一晶体管M1的栅极；采样保持电容C1的上极板与电源线VDD连接；(2)发光阶段，开关控制信号线SMP_HLD处于高电平，第二晶体管M2和第三晶体管M3截止，第四晶体管M4导通，保持在采样保持电容C1的下极板的电压VDATA驱动第一晶体管M1生成驱动电流并顺次流过第四晶体管M4、发光器件，发光器件发光；采样保持电容C1的上极板保持与电源线VDD连接。具体的，所述小电流工作模式包括：(1)数据采样阶段，开关控制信号线SMP_HLD处于低电平，第二晶体管M2和第三晶体管M3导通，第四晶体管M4截止，发光器件处于不发光状态；此时第一晶体管M1的栅极和第三晶体管M3的漏极短接在一起，第一晶体管M1构成一个二极管的连接形式；与此同时，第一晶体管M1的电流流过第二晶体管M2和第三晶体管M3，该电流与数据信号线IDATA的输入电流一致；最终数据信号线IDATA的电流转化为电压信号VDATA保存在采样保持电容C1的下极板即第一晶体管M1的栅极；采样保持电容C1的上极板保持与第一输入电压信号线V1连接；(2)发光阶段，开关控制信号线SMP_HLD处于高电平，第二晶体管M2和第三晶体管M3截止，第四晶体管M4导通，将采样保持电容C1的上极板的连接信号线由第一输入电压信号线V1切换到第二输入电压信号线V2；此时采样保持电容C1处于悬空状态，故采样保持电容C1的下极板的电压信号VDATA变化为VDATA+(V2-V1)，该电压信号驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于自发光的电流型像素单元电路，其特征在于它包括：第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4、采样保持电容C1、数据信号线IDATA、开关控制信号线SMP_HLD、第一输入电压信号线V1和第二输入电压信号线V2、电源线VDD、发光器件的共阴极电源线VCOM、发光器件，所述电源线VDD连接第一晶体管M1的源极；所述电源线VDD、第一输入电压信号线V1或第二输入电压信号线V2在采样保持电容C1的上极板切换，采样保持电容C1的下极板分别连接第一晶体管M1的栅极、第二晶体管M2的源极、第三晶体管M3的漏极；所述开关控制信号线SMP_HLD分别连接第二晶体管M2的栅极、第三晶体管M3的栅极、第四晶体管M4的栅极；所述数据信号线IDATA连接第二晶体管M2的漏极；所述第四晶体管M4的漏极分别连接第一晶体管M1的漏极、第三晶体管M3的源极；所述第四晶体管M4的源极连接发光器件的阳极；所述发光器件的阴极与共阴极电源线VCOM相连；第二输入电压信号线V2电压值＞第一输入电压信号线V1电压值。

【技术特征摘要】
1.一种应用于自发光的电流型像素单元电路，其特征在于它包括：第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4、采样保持电容C1、数据信号线IDATA、开关控制信号线SMP_HLD、第一输入电压信号线V1和第二输入电压信号线V2、电源线VDD、发光器件的共阴极电源线VCOM、发光器件，所述电源线VDD连接第一晶体管M1的源极；所述电源线VDD、第一输入电压信号线V1或第二输入电压信号线V2在采样保持电容C1的上极板切换，采样保持电容C1的下极板分别连接第一晶体管M1的栅极、第二晶体管M2的源极、第三晶体管M3的漏极；所述开关控制信号线SMP...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵博华，
申请(专利权)人：南京微芯华谱信息科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32