CN112669774A - 一种补偿材料异常的amoled像素驱动电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种补偿材料异常的AMOLED像素驱动电路及方法，包括一个驱动晶体管，四个开关晶体管，一个存储电容和一个OLED。第一晶体管漏极接第二晶体管和第四晶体管的源极，栅极接第四晶体管的漏极和存储电容的A端，源极接第三晶体管的源极，并通过发光二极管与地相连，第二晶体管的漏极接电源线，栅极接第二扫描控制线，源极接第一晶体管的漏极和第四晶体管的源极，第三晶体管的漏极接第五晶体管的源极和存储电容的B端，栅极接第二扫描控制线，源极接第一晶体管的源极，并通过发光二极管与地相连，第四晶体管漏极接第一晶体管的栅极和存储电容的A端，栅极接第一扫描控制线，源极接第一晶体管的漏极和第二晶体管的源极，第五晶体管漏极接数据线，栅极接第一扫描控制线，源极接第三晶体管的漏极和存储电容的B端，本发明电路可以有效补偿晶体管阀值电压不均匀和OLED开启电压的退化，使得OLED显示画面亮度均匀，实现高对比度。

Description

一种补偿材料异常的AMOLED像素驱动电路及方法

技术领域

一种补偿材料异常的AMOLED像素驱动电路及方法。

背景技术

在众多种类的平面显示器中，有机发光二极管显示技术是极具潜力的新兴平面显示技术，OLED是1987年由美国柯达(Eastman Kodak Co.)公司所发表。它拥有像是厚度薄、重量轻、自发光、低驱动电压、高效率、高对比度、高色彩饱和度、反应速度快、可弯曲等特色。因此被视为继TFT-LCD之后，相当被看好的显示技术。近年来移动通讯、数码产品与数字电视对高画质全彩平面显示器的需求急速增加。OLED显示器不但具有LCD的轻薄、省电与全彩显示的优点，更具有比LCD更好的广视角、主动发光、反应速度快的特性。

OLED依驱动方式可分为被动式矩阵驱动(Passive Matrix OLED, PMOLED)与主动式矩阵驱动(Active Matrix OLED, AMOLED)两种。PMOLED是当资料未写入时并不发光，只在资料写入期间发光。这种驱动方式结构简单、成本较低、较容易设计，早期的业者皆朝此技术发展。但是因为驱动方式的原因，当发展大尺寸显示器时耗电量大、寿命短的问题相当严重。主要应用于中小尺寸之显示器。AMOLED与PMOLED最大的差异在于每一像素皆有一电容储存资料，让每一像素皆维持在发光状态。所以AMOLED耗电量明显小于PMOLED，加上其驱动方式适合发展大尺寸与高分辨率的显示器，使得AMOLED成为未来发展的主要方向。

AMOLED虽然可以将像素电压储存在电容里面，使其持续的发光，但是若以P型晶体管作为驱动组件，会有严重的 I-R Drop现像；相对的，若以N型晶体管作为驱动组件，则会受到OLED开启电压的影响。此外，受到制程的影响各个像素间晶体管的阀值电压会变异，造成输入相同的像素电压却产生不同的电流，而导致亮度不均匀的现像。

为了解决像素驱动晶体管阀值电压异变和OLED画面显示亮度不均匀的问题，本发明提供了补偿材料异常的AMOLED像素驱动电路及方法，该驱动电路可以有效解决AMOLED像素驱动晶体管的阈值电压的不均匀性和OLED开启电压的退化，从而使得OLED显示器发光亮度均匀。

发明内容

一种补偿材料异常的AMOLED像素驱动电路及方法，由以下技术方案实现：

一种补偿材料异常的AMOLED像素驱动电路及方法，所述驱动电路包括：

第一晶体管，第二晶体管，第三晶体管，第四晶体管，第五晶体管，存储电容，OLED。

所述第一晶体管漏极接第二晶体管和第四晶体管的源极，栅极接第四晶体管的漏极和存储电容的A端，源极接第三晶体管的源极，并通过发光二极管与地相连，所述第一晶体管用于驱动OLED发光。

所述第二晶体管的漏极接电源线，栅极接第二扫描控制线，源极接第一晶体管的漏极和第四晶体管的源极，所述第二晶体管起到开关作用，用于在补偿阶段切断电源线与像素数据间的连接，是的补偿操作能正确进行。

所述第三晶体管的漏极接第五晶体管的源极和存储电容的B端，栅极接第二扫描控制线，源极接第一晶体管的源极，并通过发光二极管与地相连，所述第三晶体管起到开关作用，用于检测OLED开启电压，然后再做补偿操作。

所述第四晶体管漏极接第一晶体管的栅极和存储电容的A端，栅极接第一扫描控制线，源极接第一晶体管的漏极和第二晶体管的源极，所述第四晶体管在开通情况下，使得第一晶体管形成二极管接法，让电路在补偿阶段，能够产生第一晶体管本身的阀值电压，并记录下来。

所述第五晶体管漏极接数据线，栅极接第一扫描控制线，源极接第三晶体管的漏极和存储电容的B端，所述第五晶体管用于开关控制数据输入的时间。

上述一种补偿材料异常的AMOLED像素驱动方法，其包括下列步骤：

（1）重置阶段：第一扫描控制线，第二扫描控制线处于高电平，作为开关的第二晶体管，第三晶体管，第四晶体管，第五晶体管均导通，此时B点电压为数据线预编程电压，A点则往电源线充电。

（2）补偿阶段：第一扫描控制线处于高电平，第二扫描控制线处于低电平，第二晶体管和第三晶体管关闭，第四晶体管和第五晶体管导通，此时第一晶体管由于第四晶体管导通而形成二极管连接，A点通过第四晶体管放电直到第一晶体管截止。

（3）缓冲阶段：第一扫描控制线和第二扫描控制线处于低电平，作为开关的第二晶体管，第三晶体管，第四晶体管，第五晶体管均关闭，该阶段是为了让电路不会因为开关切换而产生不必要的噪声。

（4）发光阶段：第一扫描控制线处于低电平，第二扫描控制线处于高电平，第二晶体管和第三晶体管导通，第四晶体管和第五晶体管关闭，第一晶体管驱动OLED发光，发光阶段第一晶体管的栅源电压保持不变。

上述步骤（2）第一晶体管阀值电压的存储是通过对OLED放电知道第一晶体管截止，存储电容A点电压为OLED阀值电压和第一晶体管阀值电压之和。

附图说明

在本专利申请的权利要求书中，具体地指出了本发明的主题，并清楚地对其提出了专利保护。然而参照下面的详细说明和附图，可以更好的理解本发明的有关结构和实现方法以及其目的、特征和优势。

图1是补偿材料异常的AMOLED像素驱动电路。

图2是图1的信号时序图。

具体实施方式

在以下的详细说明中，描述了特定的细节以便提供对本发明全面的理解。然而本专业的技术人员会认识到，本发明也可以用其它相类似的细节实施。

实施例

如图1所示，本发明一种补偿材料异常的AMOLED像素驱动电路，包括第一晶体管T1，第二晶体管T2，第三晶体管T3，第四晶体管T4，第五晶体管T5，存储电容C0，发光二极管OLED，第一扫描控制线S1，第二扫描控制线S2，电源线VDD，地线VSS，数据线V_DATA。

所述第一晶体管T1漏极接第二晶体管T2和第四晶体管T4的源极，栅极接第四晶体管T4的漏极和存储电容C0的A端，源极接第三晶体管T33的源极，并通过发光二极管OLED与地VSS相连，所述第一晶体管用于驱动OLED发光。

所述第二晶体管T2的漏极接电源线，栅极接第二扫描控制线S2，源极接第一晶体管T1的漏极和第四晶体管T4的源极，所述第二晶体管T2起到开关作用，用于在补偿阶段切断电源线VDD与像素数据V_DATA间的连接，是的补偿操作能正确进行。

所述第三晶体管T3的漏极接第五晶体管T4的源极和存储电容C0的B端，栅极接第二扫描控制线S2，源极接第一晶体管T1的源极，并通过发光二极管OLED与地VSS相连，所述第三晶体管T3起到开关作用，用于检测OLED开启电压，然后再做补偿操作。

所述第四晶体管T4漏极接第一晶体管T1的栅极和存储电容C0的A端，栅极接第一扫描控制线S1，源极接第一晶体管T1的漏极和第二晶体管T2的源极，所述第四晶体管T4在开通情况下，使得第一晶体管T1形成二极管接法，让电路在补偿阶段，能够产生第一晶体管T1本身的阀值电压，并记录下来。

所述第五晶体管T5漏极接数据线V_DATA，栅极接第一扫描控制线S1，源极接第三晶体管T3的漏极和存储电容的B端，所述第五晶体管T5用于开关控制数据输入的时间。

像素驱动电路工作时，第一晶体管T1起驱动作用，工作在饱和区，第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4和第五晶体管T5均工作于线性区。各信号线的输入时序如图2所示，两组控制线信号格式相同，但互为反相且两组信号间有一相位差，用于让电路在补偿之前能有一小段时间作为电路重置时间，让每次的补偿动作都能正确进行。该像素驱动电路通过以下方法步骤实现：

（1）在重置阶段，第一扫描控制线S1，第二扫描控制线S2处于高电平，作为开关的第二晶体管T2，第三晶体管T3，第四晶体管T4，第五晶体管T5均导通，此时B点电压为数据线预编程电压V_DATA，A点则往电源线VDD充电，这是为了将电容内所存储的上一画面的电压值重置，才不会因此而影响到接下来补偿动作的正确性。

（2）在补偿阶段，第一扫描控制线S1处于高电平，第二扫描控制线S2处于低电平，第二晶体管T2和第三晶体T3管关闭，第四晶体管T4和第五晶体管T5导通，此时第一晶体管T1由于第四晶体管T4导通而形成二极管连接，由于上一阶段将A点充电至一高电压，加上第二晶体管T2关闭，此时A点通过第四晶体管T4放电，当放电至无电流时，由电路上可知A点电压倍锁定在V_{TH_OLED}+V_{TH_TFT}，且此时B点电压位置在V_DATA，其中V_{TH_OLED}与V_{TH_TFT}分别为OLED和第一晶体管的阀值电压。

（3）在缓冲阶段，第一扫描控制线S1和第二扫描控制线S2处于低电平，作为开关的第二晶体管T2，第三晶体管T3，第四晶体管T4，第五晶体管T5均关闭，该阶段是为了让电路不会因为开关切换而产生不必要的噪声，在这个阶段，电路没有任何动作，此时存储电容C0内所存储电压维持不变，V_AB =V_{TH_OLED}+V_{TH_TFT}-V_DATA。

（4）在发光阶段，第一扫描控制线S1处于低电平，第二扫描控制线S2处于高电平，第二晶体管T2和第三晶体管T3导通，第四晶体管T4和第五晶体管T5关闭，此时B点电压变成V_{OLED_IN}，由于A点为浮接状态，电容存储电压为V_{TH_OLED}+V_{TH_TFT}-V_DATA，所以A点电压将变为V_{TH_OLED}+V_{TH_TFT}-V_DATA+V_{OLED_IN}，其中V_{OLED_IN}为OLED发光时的开启电压。因此可以发现，此时第一晶体管T1的栅源电压V_GS=V_{TH_OLED}+V_{TH_TFT}-V_DATA，而第一晶体管T1的电流公式为I_d=K(V_GS-V_TH)²，其中K为固定工艺参数，此时把V_GS带入电流公式，可以得到I_d=K(V_{TH_OLED}-V_DATA)²，从电流公式可知，流过发光二极管OLED的电流和第一晶体管T1的阀值电压V_{TH_TFT}无关，并且在电流公式中出现了V_{TH_OLED}项，这是的OLED因长时间发光而造成材料衰减而出现开启电压上升发光效率下降的现像时，补偿电路会藉由开启电压上升来产生一额外的电流以补偿发光效率下降的现像。

虽然此处说明描述了本发明的某此特征及一种实现方法，但是对于本专业的技术人员来说，将会出现许多修改、替换、变化和等效代换。因此，本发明的保护范围由所附的权利要求的范围为准。

Claims (4)

1.一种补偿材料异常的AMOLED像素驱动电路及方法，其特征在于，所述驱动电路包括：

第一晶体管，第二晶体管，第三晶体管，第四晶体管，第五晶体管，存储电容，OLED；

所述第一晶体管漏极接第二晶体管和第四晶体管的源极，栅极接第四晶体管的漏极和存储电容的A端，源极接第三晶体管的源极，并通过发光二极管与地相连，所述第一晶体管用于驱动OLED发光；

所述第二晶体管的漏极接电源线，栅极接第二扫描控制线，源极接第一晶体管的漏极和第四晶体管的源极，所述第二晶体管起到开关作用，用于在补偿阶段切断电源线与像素数据间的连接，是的补偿操作能正确进行；

所述第三晶体管的漏极接第五晶体管的源极和存储电容的B端，栅极接第二扫描控制线，源极接第一晶体管的源极，并通过发光二极管与地相连，所述第三晶体管起到开关作用，用于检测OLED开启电压，然后再做补偿操作；

所述第四晶体管漏极接第一晶体管的栅极和存储电容的A端，栅极接第一扫描控制线，源极接第一晶体管的漏极和第二晶体管的源极，所述第四晶体管在开通情况下，使得第一晶体管形成二极管接法，让电路在补偿阶段，能够产生第一晶体管本身的阀值电压，并记录下来；

所述第五晶体管漏极接数据线，栅极接第一扫描控制线，源极接第三晶体管的漏极和存储电容的B端，所述第五晶体管用于开关控制数据输入的时间。

2.权利要求书1所述的一种补偿材料异常的AMOLED像素驱动电路，其特征在于，上述晶体管为低温多晶硅薄膜晶体管和非晶硅薄膜晶体管中的一种。

3.权利要求书1所述的一种补偿材料异常的AMOLED像素驱动方法，其特征在于包括下列步骤：

（1）重置阶段：第一扫描控制线，第二扫描控制线处于高电平，作为开关的第二晶体管，第三晶体管，第四晶体管，第五晶体管均导通，此时B点电压为数据线预编程电压，A点则往电源线充电；

（2）补偿阶段：第一扫描控制线处于高电平，第二扫描控制线处于低电平，第二晶体管和第三晶体管关闭，第四晶体管和第五晶体管导通，此时第一晶体管由于第四晶体管导通而形成二极管连接，A点通过第四晶体管放电直到第一晶体管截止；

（3）缓冲阶段：第一扫描控制线和第二扫描控制线处于低电平，作为开关的第二晶体管，第三晶体管，第四晶体管，第五晶体管均关闭，该阶段是为了让电路不会因为开关切换而产生不必要的噪声；

（4）发光阶段：第一扫描控制线处于低电平，第二扫描控制线处于高电平，第二晶体管和第三晶体管导通，第四晶体管和第五晶体管关闭，第一晶体管驱动OLED发光，发光阶段第一晶体管的栅源电压保持不变。

4.权利要求书3所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）第一晶体管阀值电压的存储是通过对OLED放电知道第一晶体管截止，存储电容A点电压为OLED阀值电压和第一晶体管阀值电压之和。

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