CN1190765C - 电流分场显示驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明是一种可应用于有机发光二极管(OLED)显示屏的电流分场显示驱动电路。它包括受子场变换信号控制的参考电流单元电路部分，电流输入电路部分和能产生多路相等电流输出的电流输出电路部分。通过将显示周期分为n个时间相等的子场，每个子场输出给OLED显示屏的电流分别为1，2，4，…，2^n-1倍单位电流，利用OLED发光与电流的线性关系，实现总共达2ⁿ个灰度级的显示。本发明不需要附加电路就能达到精确而且较高的灰度级表示。本发明的电流分场显示驱动电路可以应用到信息显示领域中的各种形式和规模的无源或有源矩阵OLED显示器中，适应于产业化应用。

Description

电流分场显示驱动电路

所属技术领域

本发明涉及显示驱动电路，尤其是一种可应用于有机发光二极管(OLED)显示屏的电流分场显示驱动电路。

背景技术

有机发光二极管(OLED)显示自从1987年首次被报道(C.W.Tang and S.A.Vanslyke，<Appl.Phys.Lett.>， 51，p539，1987)以来，发展十分迅速，是近年国际信息显示学会最受关注的研究领域。OLED的宽视角、快速响应、工艺简单、主动发光等优点，使之比LCD更适用于正蓬勃发展的个人数字助手(PDA)、掌上电脑、电子书籍以及移动通讯(如手机)等中小尺寸应用领域；与非晶硅或多晶硅制造的薄膜晶体管(TFT)的结合，将有望形成可与有源矩阵LCD(AM-LCD)相当的有源矩阵OLED(AM-OLED)(Mike Hack，J.J.Brown，J.K.Mahon et al.，Performance of High Efficiency AMOLED Displays，IDMC 2000：435-439)，在中大规模尺寸上可与其一争天下。这些特点使OLED能像当前的LCD那样，有望成为下一代平板显示的主流产品。因此，Kodak、Sanyo、Dupont、Pioneer、菲利普和东芝等国际知名公司都争相进行OLED显示技术的研究和开发。

OLED可分为无源矩阵(PM-OLED)和有源矩阵(AM-OLED)两大类。单色、多色PM-OLED的器件质量性能已能满足商品化的需求，Pioneer等公司已有产业化计划。目前，PM-OLED的研究着重于全色化、产业化技术，拓展它在信息显示方面的应用。要将OLED投入到实际应用中去，就必须有相匹配的驱动和控制电路，因为OLED屏的显示质量和寿命不仅与其本身的性能有关，而且与驱动波形、模式等因素息息相关，是其能否成为下一代平板显示器(FPD)主流产品的关键问题之一。PM-OLED适用于低成本、小规模、低信息量的显示，而AM-OLED适用于高分辨率、大面积、全彩色的显示。OLED的驱动方式可分为电压信号驱动和电流信号驱动。而且使用电流信号可以有效地避免包括OLED和TFT在内的器件特性差异和起伏的影响，还可以避免因电源电压传输压降产生的串扰的影响(AComparison of Pixel Circuits for Active Matrix Polymer/Organic LED Displays，D.Fish，N.Young，M.Childs，SID 02 DIGEST，pp.968-971)。

说明书附图8所示的是典型的无源矩阵OLED，所有OLED 83是共阴极的。电压或电流信号施加到列线81上，通过在行扫描线82上施加一选通(低电平)信号，使得位于该行的OLED可以导通发光。图9是典型的电压信号驱动的有源矩阵OLED，其OLED 96是共阴极的。通过在行扫描线91上施加高电平，使选通管93导通，这时列数据线92上的电压信号通过选通管93连接到驱动管94的栅极，同时将存储电容95充电。在驱动管导通后，受其栅源电压的控制输出不同大小的电流，使OLED象素发光并显示不同的灰度级。图10是一种电流信号驱动的有源矩阵OLED，其OLED 108是共阳极的。通过在行扫描线101上施加低电平，使选通管103和开关管104导通，而开关管105截止。这时列数据线102上的电流信号通过选通管103连接到驱动管106的漏极，同时通过开关管104将存储电容107充电，在驱动管导通后，通过流过驱动管106漏极的电流和存储电容107在驱动管栅极产生的电压的自调整过程，驱动管106最终建立起与列数据线102上的电流相等的电流。当行扫描线上施加高电平时，选通管103和开关管104截止，开关管105导通，驱动管受其栅源电压的控制输出与刚才同样大小的电流，使OLED象素发光。驱动管106输出的电流大小只与列数据线102上的电流大小有关，通过调整这个电流，可以使驱动管106输出不同大小的电流，并使OLED显示不同的灰度级。

图7是OLED显示屏及其驱动电路的***图。有源/无源矩阵OLED显示屏74可以由图8、图9或图10所示的OLED矩阵组成。行扫描驱动电路71负责向显示屏上的行扫描线81、91、101输出选通信号，依次选通各行。列数据移位寄存器72在一个行周期内负责接收来自外部的一行数据信号，并将其锁存用于控制OLED的发光和灰度。列信号驱动电路73受列数据移位寄存器72的控制，向显示屏上的各条列信号线82、92、102上输出不同大小的电压或电流信号，使OLED发光并显示不同的灰度级。

无源矩阵OLED显示，要能在中小尺寸显示上具有可与STN LCD相竞争的能力，灰度显示是最重要的。现有报道是采用“脉宽调制”模式实现显示灰度，它的问题是灰度级难于提高和驱动电路较复杂(Satoshi Miyaguchi，Shinichi Ishizuka，Takeo Wakimoto，Organic LED full-color passive-matrix display，Journal of the SID 7/3，1999：221-225)。

在有源驱动技术方面，国际上起步的时间并不久远，他们借用现有TFT-LCD的已有基础以及与有机发光技术的紧密结合，发展速度相当之快。1996年才由美国Planna公司、Kodark公司、Sarnoff研究所和Princeton大学等四家提出TFT-OLED的研究尝试，2000年SID会上就见到5.5英寸多晶硅AM-OLED研制成功的示例，2001年则见13英尺LTPSTFT-OLED的报道(Tatsuya Sasaoka，Mitunobu Sekiya，Akiya Yumoto et，al.，“Late-News paper：A13.0-inch AM-OLED Display with Top Emitting Structure andAdaptive Current Mode Programmed Pixel Circuit(TAC)，”SID 01 DIGEST，p.384)，发展之快可谓神速。但是，有源矩阵OLED还存在一些关键问题需要解决，例如大面积显示中象素间发光的不一致性问题，以及高分辨率显示器驱动电路的工作频率过高等问题。利用电流驱动和分场显示(Mayumi Mizukami，Kazutaka Inukai，Hirokazu Yamagata etal.，6-Bit Digital VGA OLED，SID 00 GIGEST：912-915)的结合，可以很好的解决显示一致性的问题，而电流分场的驱动模式可以避免驱动电路工作在过高的频率下。

要发展我国自己的OLED事业，必须采取具有自我IP核的“跨越式”发展模式，为此我们提出一种电流分场模式来获得灰度级，这是一种准数字驱动方式，它所能获得的灰度级与子场数和电流比率有关。

发明内容

本发明的目的在于提出一种电流分场显示驱动电路。本发明是通过每个子场的输出电流的自调整，可以不需要附加电路就能达到精确而且较高的灰度级表示，同时可以实现数字化显示。本发明同时简化了时序和电路结构，而且能实现较高的一致性。因此，本发明可以用简化的电路和时序实现OLED显示的较好的一致性和较高灰度级显示。本发明的电流分场显示驱动电路可以应用到信息显示领域中的各种形式和规模的无源或有源矩阵OLED显示器中。

本发明主要包括一个参考电流单元电路，一个或一个以上个电流输入电路，以及一个以上个电流输出单元电路；将主显示周期分为n个相等的子场，每个子场为OLED显示屏输出的驱动电流分别为1，2，4，…，2^n-1倍单位电流，利用OLED电流与发光的线性关系，可以实现2ⁿ个灰度级的显示，所述的电流分场显示驱动电路的每个子场为OLED显示屏输出多路、精确和成比例的驱动电流。

所述的电流分场显示驱动电路主要包括有一个参考/输入电流单元和一个以上个电流输出单元，该参考/输入电流单元包括：

一参考电流晶体管，其源极接地，其栅极接一参考电压信号，其漏极电流为单位电流；一电流输入晶体管，其源极接电源，其漏极接该参考电流晶体管的漏极，其栅极与其漏极相连；

每个电流输出单元包括：

一第一电流输出晶体管，其宽长比等于该参考电流晶体管的宽长比，其源极接电源，其栅极接该电流输入电流晶体管的栅极；一第一子场控制开关晶体管，其源极接该电流输出晶体管的漏极，其栅极接第一子场控制电压信号，其漏极接该电流输出单元的输出端；一第二电流输出晶体管，其宽长比等于该参考电流晶体管的宽长比的2倍，其源极接电源，其栅极接该电流输入晶体管的栅极；一第二子场控制开关晶体管，其源极接该电流输出晶体管的漏极，其栅极接第二子场控制电压信号，其漏极接该电流输出单元的输出端；一第三电流输出晶体管，其宽长比等于参考电流晶体管的宽长比的4倍，其源极接电源，其栅极接该电流输入晶体管的栅极；一第三子场控制开关晶体管，其源极接该电流输出晶体管的漏极，其栅极接第三子场控制电压信号，其漏极接该电流输出单元的输出端；一第四电流输出晶体管，其宽长比等于该参考电流晶体管的宽长比的8倍，其源极接电源，其栅极接该电流输入晶体管的栅极；一第四子场控制开关晶体管，其源极接该电流输出晶体管的漏极，其栅极接第四子场控制电压信号，其漏极接该电流输出单元的输出端；一列开关晶体管，其源极接该电流输出单元的输出端，其栅极接列数据信号，其漏级作为该列的输出端；

所述的电流分场显示驱动电路可以在4个子场输出4个成比例的驱动电流，实现16级灰度显示；所述的参考电流晶体管为NMOS晶体管；所述的电流输入晶体管、电流输出晶体管、子场控制开关晶体管以及列开关晶体管均为PMOS晶体管。

所述的参考电流单元电路可以实现1，2，4，…，2^n-1倍于单位电流的电流输出，其主要包括n个子场电流源，每个子场电流源包括：

一子场电流源晶体管，其源极接地，其栅极接参考电压信号；

一子场开关晶体管，其源极接该子场电流源晶体管的漏级，其栅极接一子场控制信号，其漏级接该参考电流单元电路的输出端。

所述的参考电流单元电路的子场电流源晶体管和该子场开关晶体管均为NMOS晶体管；所述的参考电流单元电路的第1到第n个子场电流源晶体管的宽长比依次为单位宽长比的1，2，4，…，2^n-1倍；该第1到第n个子场开关晶体管的栅极依次接第1到第n子场控制信号。

本发明主要包括：一所述的参考电流单元电路；一电流输入晶体管，其源极接电源，其栅极与其漏极相连，其漏极接该参考电流单元电路的输出端；

一个以上个电流输出单元，每个电流输出单元包括：一电流输出晶体管，其源极接电源，其栅极接该电流输入晶体管的栅极；一列开关晶体管，其源极接该电流输出晶体管的漏极，其栅极接列数据信号，其漏极作为该列的输出端；所述的电流输入晶体管、电流输出晶体管以及列开关晶体管均为PMOS晶体管。

本发明包括所述的参考电流单元电路和一个以上个电流输入/输出单元，每个电流输入/输出单元包括：

一电流输入/输出晶体管，其源极接电源；

一存储电容，其一端接电源，其另外一端接该电流输入/输出晶体管的栅极；

一第一开关晶体管，其漏极接该电流输入/输出晶体管的栅极，其源极接该电流输入/输出晶体管的漏极，其栅极接一扫描控制信号；

一第二开关晶体管，其漏极接该电流输入/输出晶体管的漏极，其源极接该参考电流单元的输出端，其栅极接该第一开关晶体管的栅极；一电流输出开关晶体管，其源极接该电流输入/输出晶体管的漏极，其栅极接该第一开关晶体管的栅极；一列开关晶体管，其源极接该电流输入/输出晶体管的漏极，其栅极接一列数据信号，其漏极作为该列的输出端；所述的电流输入/输出晶体管、电流输出开关晶体管以及该列开关晶体管均为PMOS晶体管，所述的第一开关晶体管和所述的第二开关晶体管均为NMOS晶体管。

所述的电流分场显示驱动电路，在第一子场时，第一子场控制开关晶体管导通，第二、三、四子场控制开关晶体管截止，在列开关晶体管导通时，电流输出单元输出1倍于单位电流的电流；在第二子场时，第二子场控制开关晶体管导通，第一、三、四子场控制开关晶体管截止，在列开关晶体管导通时，电流输出单元输出2倍于单位电流的电流；在第三子场时，第三子场控制开关晶体管导通，第一、二、四子场控制开关晶体管截止，在列开关晶体管导通时，电流输出单元输出4倍于单位电流的电流；在第四子场时，第四子场控制开关晶体管导通，第一、二、三子场控制开关晶体管截止，在列开关晶体管导通时，电流输出单元输出8倍于单位电流的电流。

所述的参考电流单元电路，对应第1到第n个子场，只有第1到第n子场控制开关分别导通，其余子场控制开关截止，参考电流电路依次输出1，2，4，…，2^n-1倍于单位电流的电流。

所述的电流分场显示驱动电路，在子场控制信号的作用下，该第1到第n个子场控制开关依次导通，在该列开关导通时，该电流输出单元向该列输出1，2，4，…，2^n-1倍于单位电流的电流。

所述的电流分场显示驱动电路，当该电流输入/输出单元上的扫描信号为1，该第一开关晶体管和该第二开关晶体管均导通，同时该电流输出开关晶体管截止，该电流输入/输出晶体管接收该参考电流单元电路输出的电流，同时将相应的电压信号存储在存储电容上；当该电流输入/输出单元上的扫描信号为0时，该第一开关晶体管和该第二开关晶体管均截止，该电流输出开关晶体管导通，如果该列开关晶体管导通，该电流输入/输出晶体管在该存储电容上的电压作用下，继续输出相应的恒定电流。

本发明电流分场显示驱动电路是一种性能优良、新颖实用的无源或有源矩阵有机发光二极管显示屏驱动电路。不同的灰度级则可通过不同的电流组合来实现，对于简单的4分场显示，通过显示数据在不同子场控制参考电流的输出，就可以表示出0-15的16个灰度级。由于OLED发光与其电流呈线性关系而与电压呈非线性关系，所以采用电流代替电压驱动能实现更高的灰度一致性和精确度。而要扩展本电路以实现更高的灰度级，不用增加驱动电路的规模，而只需要简单地增加子场数目和相应的参考电流即可。

本发明的电流分场显示驱动电路为等间隔分场，避免了过高的工作频率；而使用成比率的电流在不同子场的组合来实现灰度表示，每一列只需要一个电流输出晶体管和相应的列开关晶体管驱动，省略了其他驱动模式中的数模转换电路、计数电路或比较器电路，简化了电路复杂性，因此成本大大降低。

本发明可以用简化的电路和时序实现OLED显示的较好的一致性和较高灰度级显示，从而优于现有的其他驱动电路，而且可以实现数字化显示。对比现有的各种驱动电路，本发明同时简化了时序和电路结构，并能实现比较高的一致性。

本发明无论目的、手段和功效均与现有的驱动技术不同，是有机发光二极管显示驱动电路的一项突破，并且确实具有适用于信息显示产业工业化应用价值的一项发明。此外，本发明极具有改进和提高的功能。本发明可以应用到包括PDA、掌上电脑、电子书籍以及移动通讯(如手机)和笔记本电脑显示器以及高清晰度电视等各种形式的有机发光二极管显示器中。

附图说明

图1是包括一个电流输出单元的电流分场显示驱动电路。

图2是本发明的电流分场显示驱动电路的一种参考电流单元电路。

图3是包括一个电流输出单元的电流分场显示驱动电路。

图4是包括一个电流输出单元的电流分场显示驱动电路。

图5是本发明的电流分场显示驱动电路的电流时间关系示意图。

图6是本发明的电流分场显示驱动电路用于无源矩阵和有源矩阵OLED显示屏的时序和电流分配示意图。

图7是作为参考的有机发光二极管显示屏及其驱动电路的***构造示意图。

图8是作为参考的无源矩阵OLED显示屏的示意图。

图9是作为参考的一种电压信号驱动的有源矩阵OLED显示屏的示意图。

图10是作为参考的一种电流信号驱动的有源矩阵OLED显示屏的示意图。

具体实施方式

本发明结合附图详细描述如下：

图1是显示可以实现16级灰度的本发明的一个特例。其主要包括有一个参考/输入电流单元11和复数个电流输出单元12。该参考/输入电流单元11包括，一NMOS参考电流晶体管M1和一PMOS电流输入晶体管M2，该晶体管M1源极接地，其栅极接参考电压信号Vref，其漏极电流为单位电流；该晶体管M2源极接电源Vdd，其漏极接参考电流晶体管M1的漏极，其栅极与其漏极相连。每个电流输出单元12包括，一第一电流输出PMOS晶体管MO1，其宽长比等于参考电流晶体管M1的宽长比，其源极接电源Vdd，其栅极接该电流输入晶体管M2的栅极，一第一子场控制开关PMOS晶体管MS1，其源极接该电流输出晶体管MO1的漏极，其栅极接第一子场控制电压信号VSF1，其漏极接电流输出单元的输出端Iout；一第二电流输出PMOS晶体管MO2，其宽长比等于晶体管M1的宽长比的2倍，其源极接电源Vdd，其栅极接晶体管M2的栅极，一第二子场控制开关PMOS晶体管MS2，其源极接晶体管MO2的漏极，其栅极接第二子场控制电压信号VSF2，其漏极接电流输出单元的输出端Iout；一第三电流输出PMOS晶体管MO3，其宽长比等于晶体管M1的宽长比的4倍，其源极接电源Vdd，其栅极接晶体管M2的栅极，一第三子场控制开关PMOS晶体管MS3，其源极接晶体管MO3的漏极，其栅极接第三子场控制电压信号VSF3，其漏极接电流输出单元的输出端Iout；一第四电流输出PMOS晶体管MO4，其宽长比等于晶体管M1的宽长比的8倍，其源极接电源Vdd，其栅极接晶体管M2的栅极，一第四子场控制开关PMOS晶体管MS4，其源极接晶体管MO4的漏极，其栅极接第四子场控制电压信号VSF4，其漏极接电流输出单元的输出端Iout；一列开关晶体管M3，其源极接电流输出单元的输出端Iout，其栅极接列数据信号Vdata，其漏极作为该列的输出端Icolumn。

根据图1所示电流分场显示驱动电路，在第一子场时，晶体管MS1导通，晶体管MS2、MS3、MS4截止，在列开关晶体管M3导通时，电流输出单元12输出1倍于单位电流的电流。在第二子场时，晶体管MS2导通，晶体管MS1、MS3、MS4截止，在晶体管M3导通时，电流输出单元12输出2倍于单位电流的电流。在第三子场时，晶体管MS3导通，晶体管MS1、MS2、MS4截止，晶体管M3导通时，电流输出单元12输出4倍于单位电流的电流。在第四子场时，晶体管MS4导通，晶体管MS1、MS2、MS3截止，在晶体管导M3通时，电流输出单元12输出8倍于单位电流的电流。

图2是显示本发明的电流分场显示驱动电路的一种参考电流单元电路21，可以实现1，2，4，…，2^n-1倍于单位电流的电流输出。该参考电流单元21包括n个子场电流源，每个子场电流源包括，一子场电流源NMOS晶体管MI1-MIn，其源极接地，其栅极接参考电压信号Vref；一子场开关NMOS晶体管Msw1-Mswn，其源极接该子场电流源晶体管MI1-MIn的漏极，其栅极接一子场控制信号VSF1-VSFn，其漏极接参考电流单元电路的输出端Irefout。该第1到第n个子场电流源晶体管MI1-MIn的宽长比依次为单位宽长比的1，2，4，…，2^n-1倍。

图2所示的参考电流单元电路21，对应第1到第n个子场，只有第1到第n子场控制开关晶体管Msw1-Mswn分别导通，其余子场控制开关晶体管均截止，参考电流电路21依次输出1，2，4，…，2^n-1倍于单位电流的电流。

有关本发明的第二个实例的电流分场显示驱动电路示于图3，该电流分场显示驱动电路包括一图2所述的参考电流单元电路21；一电流输入PMOS晶体管32，其源极接电源Vdd，其栅极与其漏极相连，其漏极接该参考电流单元电路的输出端：复数个电流输出单元31，每个电流输出单元31包括，一电流输出PMOS晶体管33，其源极接电源Vdd，栅极接电流输入晶体管32的栅极，一列开关PMOS晶体管34，其源极接该电流输出晶体管33的漏极，其栅极接列数据信号Vdata，其漏极作为该列的输出端Icolumn。

图3所示的电流分场显示驱动电路，在子场控制信号的作用下，该第1到第n个子场控制开关依次导通，在该列开关晶体管34导通时，该电流输出单元31向该列输出1，2，4，…，2^n-1倍于单位电流的电流。

图4是显示可以用于TFT有源矩阵OLED显示屏的本发明的第三个特例的电流分场显示驱动电路。该电路主要是由动态电流镜电路41构成的电流输入/输出单元构成。其特点是可以克服各区域间TFT特性的差异，为OLED显示屏提供精确的驱动电流。该电流分场显示驱动电路包括一根据图2所示的参考电流单元电路21和复数个电流输入/输出单元41。每个电流输入/输出单元41包括：一电流输入/输出PMOS晶体管M42，其源极接电源Vdd；一存储电容Cs，其一端接电源Vdd，其另外一端接该电流输入/输出晶体管M42的栅极；一第一开关NMOS晶体管M43，其漏极接该电流输入/输出晶体管M42的栅极，其源极接该电流输入/输出晶体管M42的漏极，其栅极接一扫描控制信号VS；一第二开关NMOS晶体管M44，其漏极接该电流输入/输出晶体管M42的漏极，其源极接该该参考电流单元21的输出端，其栅极接该第一开关晶体管M43的栅极；一电流输出开关PMOS晶体管M45，其源极接该电流输入/输出晶体管M42的漏极，其栅极接该扫描控制信号VS；一列开关PMOS晶体管M46，其源极接该电流输出开关晶体管M45的漏极，其栅极接一列数据信号Vdata，其漏极作为该列的输出端Icolumn。

根据图4所示的电流输入/输出单元41，当该电流输入/输出单元上的扫描信号VS为1，该第一开关晶体管M43和该第二开关晶体管M44均导通，同时该电流输出开关晶体管M45截止，该电流输入/输出晶体管M42接收该参考电流单元电路21输出的电流，同时将相应的电压信号存储在存储电容Cs上。当该电流输入/输出单元41上的扫描信号VS为0时，该第一开关晶体管M43和该第二开关晶体管M44均截止，该电流输出开关晶体管M45导通，如果该列开关晶体管M46导通，该电流输入/输出晶体管M42在该存储电容Cs上的电压作用下，继续为该列输出与刚才一致的恒定电流。

有关本发明的电流分场显示驱动电路的电流时间关系可以参考图5。图5显示了4分场16级灰度时应用本发明的第一、第二、第三特例的电流分场显示驱动电路的电流输出和时间的关系示意图。一个显示周期被分成4个相等的子场，在第一到第四子场，该电流分场显示驱动电路依次输出1、2、4、8倍于单位电流的电流。

图6显示了本发明的电流分场显示驱动电路用于无源矩阵和有源矩阵OLED显示屏的时序和电流分配示意图。对于图8所示无源矩阵PMOLED，各行平均分配一个显示周期。对于图10所示的有源矩阵AMOLED，每个子场的写时间相同，每一行的OLED在信号写入后开始点亮，通过行扫描电路的控制，每一行依次写入数据然后点亮；而下一子场的行扫描信号依次控制每一行的信号的再次写入，可以作为对前一子场的刷新。整个显示过程避免信号写入时间对显示占空比的影响，充分利用了显示时间。这样不仅可以有效的避免大电流，而且可以达到较高的灰度级。用成比例的驱动电流代替了时钟计数或模拟信号电流输出来表示灰度级，它通过每个子场的数据的自调整，可以不需要附加电路就能达到精确而且较高的灰度级表示。

应用实施例

以图3为例，通过计算机模拟(软件PSPICE 8.0，MicroSim公司)，我们用CMOS电路实现了电流分场显示驱动电路。

模拟是假设显示的帧周期为32mS，分为4个子场，则每一子场的宽度为8mS。对于64×64的PMOLED显示屏，每一子场中每一行的点亮时间为8/64＝0.125mS。对于目前的OLED材料，要达到100nits的亮度，其电流密度约为1mA/cm²，对于一个0.1乘0.1mm²的OLED来说，流过它的电流将达到0.8到1uA。对于我们讨论的PMOLED，由于每一行的显示时间仅为子场周期的1/64，所以，要使OLED在一个子场内达到所需的亮度，其驱动电流应该扩大64倍，即大于50-60uA，我们模拟时选择50uA。需要指出的是，本电路的电流输出是可以调整的，而其最大输出可高达毫安量级。另外，因为OLED有极间电容，对于以上的OLED单元，对于电容面密度约为25nF的OLED材料，其电容可达到3Pf左右。因此，在小电流驱动的情况下，OLED上的电容的充放电时间将比较明显。而模拟结果说明，在最高50uA最低50/8＝6.25uA的情况下，OLED的充放电时间是可以接受的。

电路中4个参考电流晶体管的宽长比分别为3/48，3/24，3/12和3/6。它们的输出电流比为1∶2∶4∶8。电流输入和电流输出晶体管的宽长比均为3/12，开关晶体管的宽长比为24/3。不同的灰度级则可通过不同的电流组合来实现，通过显示数据在不同子场控制参考电流的输出，可以表示出0-15的16个灰度级；而由于OLED发光与其电流呈线性关系而与电压呈非线性关系，所以采用电流代替电压驱动能实现更高的灰度一致性和精确度。而要扩展本发明以实现更高的灰度级，不需要增加列驱动电路的规模，只仅仅简单地增加子场数目和相应的参考电流即可。

可以看出，本发明的电流分场显示驱动电路为等间隔分场，避免了过高的工作频率；而使用成比率的电流在不同子场的组合来实现灰度表示，每一列只需要2个晶体管驱动，省略了其他驱动模式中的数模转换电路、计数电路或比较器电路，简化了电路复杂性，因此成本大大降低。

Claims (9)

1、一种电流分场显示驱动电路，其特征在于它主要包括一个参考电流单元或输入电流单元和一个以上个电流输出单元；将主显示周期分为n个相等的子场，每个子场对有机发光二极管(OLED)显示屏输出的驱动电流分别为1，2，4，…，2^n-1倍单位电流，利用OLED电流与发光的线性关系，可以实现2ⁿ个灰度级的显示，所述的电流分场显示驱动电路是指按每个子场为OLED显示屏输出驱动电流；

该参考电流单元或输入电流单元包括：

一参考电流晶体管，其源极接地，其栅极接一参考电压信号，其漏极电流为单位电流；一电流输入晶体管，其源极接电源，其漏极接该参考电流晶体管的漏极，其栅极与其漏极相连；

每个电流输出单元包括：

第一电流输出晶体管，其宽长比等于该参考电流晶体管的宽长比，其源极接电源，其栅极接该电流输入电流晶体管的栅极；

第一子场控制开关晶体管，其源极接该电流输出晶体管的漏极，其栅极接第一子场控制电压信号，其漏极接该电流输出单元的输出端；

第二电流输出晶体管，其宽长比等于该参考电流晶体管的宽长比的2倍，其源极接电源，其栅极接该电流输入晶体管的栅极；

第二子场控制开关晶体管，其源极接该电流输出晶体管的漏极，其栅极接第二子场控制电压信号，其漏极接该电流输出单元的输出端；

第三电流输出晶体管，其宽长比等于参考电流晶体管的宽长比的4倍，其源极接电源，其栅极接该电流输入晶体管的栅极；

第三子场控制开关晶体管，其源极接该电流输出晶体管的漏极，其栅极接第三子场控制电压信号，其漏极接该电流输出单元的输出端；

第四电流输出晶体管，其宽长比等于该参考电流晶体管的宽长比的8倍，其源极接电源，其栅极接该电流输入晶体管的栅极；

第四子场控制开关晶体管，其源极接该电流输出晶体管的漏极，其栅极接第四子场控制电压信号，其漏极接该电流输出单元的输出端；

列开关晶体管，其源极接该电流输出单元的输出端，其栅极接列数据信号，其漏级作为该列的输出端。

2、根据权利要求1所述的电流分场显示驱动电路，其特征在于所述的参考电流晶体管为NMOS晶体管；所述的电流输入晶体管、电流输出晶体管、子场控制开关晶体管以及列开关晶体管均为PMOS晶体管。

3、根据权利要求1所述的电流分场显示驱动电路，其特征在于所述的参考电流单元电路可以实现1，2，4，…，2^n-1倍于单位电流的电流输出，其主要包括n个子场电流源，每个子场电流源包括：

子场电流源晶体管，其源极接地，其栅极接参考电压信号；

子场开关晶体管，其源极接该子场电流源晶体管的漏级，其栅极接子场控制信号，其漏级接该参考电流单元电路的输出端。

4、根据权利要求3所述的电流分场显示驱动电路，其特征在于所述的参考电流单元电路的子场电流源晶体管和该子场开关晶体管均为NMOS晶体管。

5、根据权利要求3所述的电流分场显示驱动电路，其特征在于所述的参考电流单元电路的第1到第n个子场电流源晶体管的宽长比依次为单位宽长比的1，2，4，…，2^n-1倍；该第1到第n个子场开关晶体管的栅极依次接第1到第n子场控制信号。

6、根据权利要求1所述的电流分场显示驱动电路，其特征在于它主要包括：

根据权利要求3所述的参考电流单元电路；

电流输入晶体管，其源极接电源，其栅极与其漏极相连，其漏极接该参考电流单元电路的输出端；

一个以上个电流输出单元，每个电流输出单元包括：

电流输出晶体管，其源极接电源，其栅极接该电流输入晶体管的栅极；列开关晶体管，其源极接该电流输出晶体管的漏极，其栅极接列数据信号，其漏极作为该列的输出端。

7、根据权利要求6所述的电流分场显示驱动电路，其特征在于所述的电流输入晶体管、电流输出晶体管以及列开关晶体管均为PMOS晶体管。

8、一种根据权利要求1所述的电流分场显示驱动电路，其特征在于，其主要包括根据权利要求3所述的参考电流单元电路和一个以上个电流输入或输出单元，每个电流输入或输出单元包括：

电流输入或输出晶体管，其源极接电源；

存储电容，其一端接电源，其另外一端接该电流输入或输出晶体管的栅极；

第一开关晶体管，其漏极接该电流输入或输出晶体管的栅极，其源极接该电流输入或输出晶体管的漏极，其栅极接一扫描控制信号；

第二开关晶体管，其漏极接该电流输入或输出晶体管的漏极，其源极接该参考电流单元的输出端，其栅极接该第一开关晶体管的栅极；

电流输出开关晶体管，其源极接该电流输入或输出晶体管的漏极，其栅极接该第一开关晶体管的栅极；

列开关晶体管，其源极接该电流输入或输出晶体管的漏极，其栅极接一列数据信号，其漏极作为该列的输出端。

9、根据权利要求8所述的电流分场显示驱动电路，其特征在于所述的电流输入或输出晶体管、电流输出开关晶体管以及该列开关晶体管均为PMOS晶体管，所述的第一开关晶体管和所述的第二开关晶体管均为NMOS晶体管。

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