CN111710289B - 一种主动发光器件的像素驱动电路及驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种主动发光器件的像素驱动电路即方法，该电路包括：一驱动单元，所述驱动单元的驱动端连接发光器件；一驱动信号写入单元；一信号维持单元，所述信号维持单元连接于所述驱动信号写入单元与所述驱动单元的控制端之间；以及一反馈单元，所述反馈单元连接于所述驱动单元的驱动端与所述信号维持单元的输入端。本发明用信号维持单元以及反馈单元代替现有技术中的存储模块，整个像素驱动电路中只有五个晶体管，有效减小了像素单元的实现面积，有利于显示器分辨率的提高，且能够在发光阶段维持稳定的驱动电流。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路与显示技术领域，具体涉及一种主动发光器件的像素驱动电路及驱动方法。
背景技术
在众多电子产品中，显示器具有重要作用，随着科技的发展，对于高分辨率、高刷新率、高亮度、低功耗的显示器具有极大需求。主动发光显示器，如AMOLED显示器，因其低能耗、自发光、宽视角、工艺简单、成本低、温度适应性好、响应速度快等优点，目前正取代LCD技术而逐渐成为下一代显示技术领域有力的竞争者。显示器显示性能的好坏，不仅取决于显示器的制作材料，显示器驱动电路的性能好坏也至关重要，驱动电路是保证显示器能正常工作必不可少的部分，否则会导致显示器在显示亮度、色纯度、以及显示的灰度、响应时间和功耗等性能的差异。因此，设计高性能的符合显示器特性的ASIC，成为集成电路设计领域的一大热点。
主动发光器件的灰度调制方式通常有幅值调制和时间调制两种，幅值灰度调制通过控制不同电流实现灰阶，时间灰度调制采用恒定驱动电流，通过控制时间单元内发光时间长短实现灰阶，这样驱动电路的控制只需采用数字信号。对应时间灰度调制方式，现有经典的6T结构的像素驱动电路。但该结构因包含6个晶体管，消耗一定实现面积，在0.18umCMOS工艺下，SRAM的面积约为2um*4um，随着显示器分辨率的提高，甚至分辨率到达2K，像素单元驱动电路的实现面积也要求尽量减小。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种主动发光器件的像素驱动电路及驱动方法，用信号维持单元以及反馈单元代替现有技术中的存储模块，整个像素驱动电路中只有五个晶体管，有效减小了像素单元的实现面积，有利于显示器分辨率的提高，且能够在发光阶段维持稳定的驱动电流。
本发明的第一方面提供一种主动发光器件的像素驱动电路，该电路包括：
一驱动单元，所述驱动单元的驱动端连接发光器件；
一驱动信号写入单元；
一信号维持单元，所述信号维持单元连接于所述驱动信号写入单元与所述驱动单元的控制端之间；以及
一反馈单元，所述反馈单元连接于所述驱动单元的驱动端与所述信号维持单元的输入端。
优选地，所述反馈单元为一反馈晶体管。
优选地，所述反馈晶体管的栅极连接一行驱动信号，源极与驱动单元的控制端连接，漏极与信号维持单元的输入端连接。
优选地，驱动信号写入单元为一写入晶体管，该写入晶体管的漏极连接信号维持单元的输入端；栅极连接一行驱动信号，源极连接一列驱动信号。
优选地，写入晶体管与反馈晶体管为互补型晶体管。
优选地，信号维持单元为一反相器，所述反相器由第二晶体管和第三晶体管构成。
优选地，驱动单元为一驱动晶体管。
优选地，所述驱动晶体管的栅极连接信号维持单元的输出端，源极连接一电源，漏极连接发光器件。
本发明的第二方面提供一种上述的主动发光器件的像素驱动电路的驱动方法，该驱动方法包括：
反馈单元将发光器件的驱动电压反馈至驱动信号写入单元的输出端，以实现稳定驱动电流的作用。
优选地，当发光器件导通时，发光器件的驱动电压为高电平，反馈单元将该高电平反馈至驱动信号写入单元的输出端，驱动信号写入单元输出端维持高电平；当发光器件不导通时，发光器件的驱动电压为低电平，反馈单元将该低电平反馈至驱动信号写入单元的输出端，驱动信号写入单元输出端维持低电平。
本发明具有的优点和积极效果是：本发明用信号维持单元以及反馈单元代替现有技术中的存储模块，整个像素驱动电路中只有五个晶体管，有效减小了像素单元的实现面积，有利于显示器分辨率的提高，且能够在发光阶段维持稳定的驱动电流。
附图说明
图1是本发明的主动发光器件的像素驱动电路的结构示意图；
图2是本发明的主动发光器件的像素驱动电路工作波形图；
图3是现有技术中的主动发光器件的像素驱动电路的结构示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例和附图对本发明进行进一步的描述。
本发明提供一种主动发光器件的像素驱动电路，该像素驱动电路可用于驱动微发光二极管(Micro Light Emitting Diode，micro-LED/μLED)或有机发光二极管(OrganicLight-Emitting Diode，OLED)等发光器件。且该像素驱动电路可采用数字驱动的驱动方法对发光器件进行亮度控制。
本发明所有实施例中采用的开关晶体管和驱动管均可以为薄膜晶体管或场效应管或其他特性相同的器件。优选地，本发明实施例中使用的薄膜晶体管可以是氧化物半导体晶体管。由于这里采用的开关晶体管的源极、漏极是对称的，所以其源极、漏极可以互换。在本发明实施例中，为区分晶体管除栅极之外的两极，将其中一个电极称为源极，另一电极称为漏极。
具体地，该电路包括：一驱动单元10，所述驱动单元10的驱动端连接发光器件60；一驱动信号写入单元20；一信号维持单元30，所述信号维持单元30连接于所述驱动信号写入单元20与所述驱动单元10的控制端之间；以及一反馈单元50，所述反馈单元50连接于所述驱动单元10的驱动端与所述信号维持单元30的输入端。
在具体的工作过程中，驱动信号写入单元20接收驱动信号，并将其写入与其连接的信号维持单元30，信号维持单元30用于维持驱动单元10的控制端的电位，反馈单元50采集驱动单元10驱动端的电位并将其反馈至驱动信号写入单元20的输出端；具体，当发光器件60导通时，发光器件60的驱动电压为高电平，反馈单元50将该高电平反馈至驱动信号写入单元20的输出端，驱动信号写入单元20输出端维持高电平；当发光器件60无法导通时，发光器件60的驱动电压为低电平，反馈单元50将该低电平反馈至驱动信号写入单元20的输出端，驱动信号写入单元20输出端维持低电平。本发明通过设置一信号维持单元30以及反馈单元50，将驱动单元10驱动端的电位反馈至驱动信号写入单元20的输出端，实现稳定驱动电流的作用。
进一步地，如图1所示，在本发明的一个具体的实施例中，所述反馈单元50为一反馈晶体管T5；该反馈晶体管T5的栅极与一航驱动信号ROW连接，接收行驱动数据ROW；源极与驱动单元10的控制端连接，漏极与信号维持单元30的输入端连接；信号维持单元10为一反相器，所述反相器由第二晶体管T2和第三晶体管T3构成；驱动信号写入单元20为一写入晶体管T1，该写入晶体管T1的漏极连接信号维持单元30的输入端；栅极连接行驱动信号ROW，源极连接列驱动信号DATA；驱动单元10为一驱动晶体管T4，所述驱动晶体管T4的栅极连接信号维持单元30的输出端，源极连接一电源VDD，漏极连接发光器件60且写入晶体管T1与反馈晶体管T5为互补型晶体管。
在本发明的一个具体的实施例中，第二晶体管T2采用P型晶体管，第三晶体管T3采用N型晶体管，写入晶体管T1采用P型晶体管，反馈晶体管T5采用N型晶体管，发光器件60为有机发光二极管OLED，以该实施例为例，并具体结合图2所示波形，对本发明的像素驱动电路的工作过程进行说明，其中写入晶体管T1的输出端同时也是反相器的输入端为A，反相器的输出端同时也是驱动晶体管T4的输入端为B，发光器件的输入端同时也是驱动晶体管T4的输出端为C。
具体地，当列驱动信号DATA为“1”，行驱动信号ROW为“0”时有效，则将写入晶体管T1打开，高电平传输到反相器输入端A点，反相器输出端B点即驱动晶体管T4的栅极电压为“0”，那么驱动晶体管T4工作于放大区为OLED提供驱动电流，OLED发光，电流大小由驱动晶体管T4的尺寸决定，OLED导通将C点电压抬至高电平。此时反馈晶体管T5关闭，不影响电路状态。行驱动信号ROW为“1”时，写入晶体管T1关闭，反馈晶体管T5打开，将C点电压传输到A点，A点的高电平被维持。
当列驱动信号DATA为“0”，行驱动信号ROW为“0”时有效，写入晶体管T1打开，因为第二晶体管T2在传输低电平时存在阈值损失，则此时反相器输入端A点电压被放电至第二晶体管T2的阈值电压|VTHP|，反相器输出端B点电压接近VDD，那么驱动晶体管T4处于截止区无驱动电流，OLED不发光，且C点电压为低电平。当行驱动信号ROW为“1”时，写入晶体管T1关闭，此时若无反馈晶体管T5的存在，A点电压为0～VDD间一不确定值，则导致驱动晶体管T4的栅极电压不稳定；若反馈晶体管T5存在被打开后，将C点的低电平传输至A点，则A点的低电平被维持。
反相器和反馈晶体管T5相当于利用OLED在发光时阳极的高电平，在不发光时阳极的低电平，对写入晶体管T1的输出端的电压提供反馈，代替6T电路中首尾环形相连的两级反相器构成的双稳态电路对数据进行锁存，达到稳定驱动电流的效果。
采用发光二极管LED作为发光器件的实施例，电路工作过程类似，故不作赘述。
现有技术中，像素驱动电路使用SRAM结构，即采用首尾环形相连的两级反相器构成的双稳态电路来保持像素数据。现有像素驱动电路包括一驱动模块10a，所述驱动模块10a用于驱动发光器件60a发光；数据写入模块20a，所述数据写入模块20a用于将数据信号写入所述驱动模块10a的控制端；存储模块30a，所述存储模块30a用于维持所述驱动模块10a的控制端的电位。具体如图1所示，所述驱动模块10a采用第六晶体管T6a，数据写入模块20a采用第一晶体管T1a，存储模块30a采用首尾环形相连的两级反相器，具体由第二晶体管T2a、第三晶体管T3a、第四晶体管T4a以及第五晶体管T5a构成；在行驱动信号ROW有效时，第一晶体管T1a打开，将列驱动数据DATA传递到第六晶体管T6的栅极，进而为发光器件60a提供驱动电流；而在ROW无效时上述双稳态电路将数据进行锁存，提供稳定的驱动电流。但是该结构因包含6个晶体管，消耗一定实现面积，在0.18um CMOS工艺下，SRAM的面积约为2um*4um，随着显示器分辨率的提高，甚至分辨率到达2K，像素单元驱动电路的实现面积也要求尽量减小。
本发明中，用信号维持单元30以及反馈单元50代替现有技术中的存储模块30a，整个像素驱动电路中只有五个晶体管，有效减小了像素单元的实现面积，有利于显示器分辨率的提高，且能够在发光阶段维持稳定的驱动电流。
本发明的第二方面提供一种主动发光器件的像素电路的方法：反馈单元50将发光器件的驱动电压反馈至驱动信号写入单元的输出端，以实现稳定驱动电流的作用。
具体地，当发光器件导通时，发光器件的驱动电压为高电平，反馈单元将该高电平反馈至驱动信号写入单元的输出端，驱动信号写入单元输出端维持高电平；当发光器件不导通时，发光器件的驱动电压为低电平，反馈单元将该低电平反馈至驱动信号写入单元的输出端，驱动信号写入单元输出端维持低电平。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。
Claims (8)
1.一种主动发光器件的像素驱动电路的驱动方法，其特征在于：所述的主动发光器件的像素驱动电路包括：
一驱动单元，所述驱动单元的驱动端连接发光器件；
一驱动信号写入单元；
一信号维持单元，所述信号维持单元连接于所述驱动信号写入单元与所述驱动单元的控制端之间；以及
一反馈单元，所述反馈单元连接于所述驱动单元的驱动端与所述信号维持单元的输入端；
该驱动方法包括：
反馈单元将发光器件的驱动电压反馈至驱动信号写入单元的输出端，以实现稳定驱动电流的作用；
当发光器件导通时，发光器件的驱动电压为高电平，反馈单元将该高电平反馈至驱动信号写入单元的输出端，驱动信号写入单元输出端维持高电平；当发光器件不导通时，发光器件的驱动电压为低电平，反馈单元将该低电平反馈至驱动信号写入单元的输出端，驱动信号写入单元输出端维持低电平。
2.根据权利要求1所述的主动发光器件的像素驱动电路的驱动方法，其特征在于：所述反馈单元为一反馈晶体管。
3.根据权利要求2所述的主动发光器件的像素驱动电路的驱动方法，其特征在于：所述反馈晶体管的栅极连接一行驱动信号，源极与驱动单元的漏极连接，漏极与信号维持单元的输入端连接。
4.根据权利要求2或3所述的主动发光器件的像素驱动电路的驱动方法，其特征在于：驱动信号写入单元为一写入晶体管，该写入晶体管的漏极连接信号维持单元的输入端；栅极连接一行驱动信号，源极连接一列驱动信号。
5.根据权利要求4所述的主动发光器件的像素驱动电路的驱动方法，其特征在于：写入晶体管与反馈晶体管为互补型晶体管。
6.根据权利要求1所述的主动发光器件的像素驱动电路的驱动方法，其特征在于：信号维持单元为一反相器，所述反相器由第二晶体管和第三晶体管构成。
7.根据权利要求1所述的主动发光器件的像素驱动电路的驱动方法，其特征在于：驱动单元为一驱动晶体管。
8.根据权利要求7所述的主动发光器件的像素驱动电路的驱动方法，其特征在于：所述驱动晶体管的栅极连接信号维持单元的输出端，源极连接一电源，漏极连接发光器件。
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