CN103280182A

CN103280182A - Amoled阈值电压的补偿方法及补偿电路

Info

Publication number: CN103280182A
Application number: CN2013102082887A
Authority: CN
Inventors: 黄成强; 章琦; 妙维; 汪宁; 汪辉; 封松林
Original assignee: Shanghai Advanced Research Institute of CAS
Current assignee: Shanghai Advanced Research Institute of CAS
Priority date: 2013-05-29
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2033-05-29
Also published as: CN103280182B

Abstract

本发明提供一种AMOLED阈值电压的补偿方法及补偿电路，该电路包括：扫描晶体管控制图像数据是否输入像素单元中，其栅极接扫描信号，漏极接图像数据；驱动晶体管根据图像数据驱动OLED发光，其栅极与扫描晶体管的源极相连；发光控制晶体管控制驱动晶体管与OLED的通断，其栅极接发光控制信号，漏极接驱动晶体管的源极，源极接OLED的阳极；初始化晶体管控制OLED的阳极的初始化电压，其漏极接初始化电压，源极接OLED的阳极，栅极接初始化控制信号；清零晶体管将驱动晶体管的栅极和源极之间的电荷清零，其漏极接驱动晶体管的栅极，源极接驱动晶体管的源极，栅极接初始化控制信号。本发明实现了驱动管阈值电压补偿，减小了寄生电容引起的反冲电压对驱动电流的不良影响。

Description

AMOLED阈值电压的补偿方法及补偿电路

技术领域

本发明属于微电子技术领域，涉及一种补偿电路及方法，特别是涉及一种AMOLED阈值电压的补偿方法及补偿电路。

背景技术

相比于传统的液晶面板，AMOLED（Active Matrix/Organic Light Emitting Diode，有源矩阵有机发光二极体面板）具有反应速度较快、对比度更高、视角较广等特点。AMOLED的驱动是OLED显示技术的关键。目前AMOLED存在一些问题，例如由于LTPS（LowTemperature Poly-silicon，低温多晶硅）TFT（Thin Film Transistor，薄膜场效应晶体管）的工艺制程的影响，不同空间位置的驱动TFT的阈值电压Vth很有可能不一样。对于a-Si，氢化非晶硅TFT（hydrogenated amorphous silicon TFTs）的阈值电压随时间变化。驱动TFT阈值电压变化或不一致会造成AMOLED显示器显示的不均匀。当OLED显示图像时，图像的亮度由OLED的电流I_OLED决定，如果该电流与驱动管的阈值电压有关，则每个像素中各驱动管的阈值电压的差异将会导致显示图像亮度不是所期望达到的亮度。事实上，由于TFT制作工艺的偏差，不可避免地，在各驱动TFT的阈值电压各不相同，存在一定的偏差。因此，需要得到与阈值电压无关的驱动电流IOLED，以消除阈值电压的偏差对OLED亮度的恶劣影响。

为了解决上述问题，很多文献和专利提出了补偿TFT阈值电压的方法。其中一种文献提出了2T1C补偿方法，该方法虽然使AMOLED的占空比AR得到提高，但是并没有考虑到OLED阳极点与驱动管栅极之间的寄生电容，该寄生电容会耦合阳极点的电压波动，在驱动管栅极点引入反冲电压。同样的，很多现有技术都没有考虑到OLED阳极点与驱动管栅极之间的寄生电容对驱动的不良影响。为了解决OLED阳极点与驱动管栅极之间的寄生电容对驱动的不良影响，专利US20100013816提出了一种消除反冲电压的方法，但在初始化期间，用Vinit直接输入到OLED的阳极点，会引起OLED的额外发光，这并不是期望出现的结果。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种AMOLED阈值电压的补偿方法及补偿电路，用于解决现有技术中无法在补偿驱动管的阈值电压的同时减小OLED阳极点与驱动管栅极之间的寄生电容引起的反冲电压对驱动电流的影响的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种AMOLED阈值电压的补偿方法及补偿电路。

一种AMOLED阈值电压的补偿方法，包括：

初始化步骤：设置扫描信号为低电平，使图像数据不会输入像素单元中；设置发光控制信号为低电平，使驱动晶体管与OLED断开连接，保证OLED不会发光；设置OLED的阴极连接高电平，使OLED反偏，保证初始化电压加到OLED的阳极；所述初始化电压为前一帧OLED阳极点电压和当前帧OLED阳极点电压的平均值；设置驱动晶体管的漏极接低电平，将驱动晶体管的栅极和源极之间的电荷清零；

补偿步骤：设置扫描信号为高电平，设置驱动晶体管的漏极接高电平，使图像数据的电平输入到驱动晶体管的栅极，从而使驱动晶体管的栅极和源极之间的电压钳位在阈值电压；

编程步骤：图像数据输入到像素单元中；

发光步骤：设置发光控制信号和图像数据为高电平，设置OLED的阴极连接低电平，使通过OLED的电流为k(V_DD-V_{data_n})²，与所述驱动晶体管的阈值电压无关；其中，k表示NMOS场效应管的电流电压公式的系数，V_DD表示高电平电压，V_{data_n}为在像素单元的第n行输入的灰度电压。

优选地，初始化步骤中，初始化电压加到OLED的阳极的具体实现方法为：将初始化电压加在一第一晶体管的漏极，将第一晶体管的源极接到所述OLED的阳极，通过控制第一晶体管的栅极为高电平使初始化电压加到OLED的阳极。

优选地，初始化步骤中，初始化电压加到OLED的阳极的具体实现方法为：利用一初始化模块将OLED的阳极赋值为初始化电压，所述初始化模块具有2个输入端，输入的电压分别为前一帧OLED阳极点电压和当前帧OLED阳极点电压，所述初始化模块输出的电压为前一帧OLED阳极点电压和当前帧OLED阳极点电压的算数平均值或几何平均值。

优选地，初始化步骤中，将驱动晶体管的栅极和源极之间的电荷清零的具体实现方法为：在所述驱动晶体管的栅极和源极之间设置一第二晶体管，所述第二晶体管的漏极接驱动晶体管的源极，第二晶体管的源极接驱动晶体管的栅极，通过控制第二晶体管的栅极为高电平使驱动晶体管的栅极和源极之间的电荷从驱动晶体管的漏极导出。

优选地，初始化步骤中，将驱动晶体管的栅极和源极之间的电荷清零的具体实现方法为：利用一软件程序将所述驱动晶体管的栅极和源极设为相同的电平，使驱动晶体管的栅极和源极短路从而释放电荷。

一种AMOLED阈值电压的补偿电路，能够实AMOLED阈值电压的补偿方法，所述补偿电路包括：扫描晶体管，控制图像数据是否输入像素单元中；所述扫描晶体管的栅极接扫描信号，漏极接图像数据；驱动晶体管，根据所述图像数据驱动OLED发光；所述驱动晶体管的栅极与所述扫描晶体管的源极相连；发光控制晶体管，控制所述驱动晶体管与OLED的通断；所述发光控制晶体管的栅极接发光控制信号，漏极接所述驱动晶体管的源极，源极接所述OLED的阳极；初始化晶体管，控制所述OLED的阳极的初始化电压；所述初始化晶体管的漏极接初始化电压，源极接所述OLED的阳极，栅极接初始化控制信号；清零晶体管，将所述驱动晶体管的栅极和源极之间的电荷清零；所述清零晶体管的漏极接所述驱动晶体管的栅极，源极接所述驱动晶体管的源极，栅极接所述初始化控制信号。

优选地，所述补偿电路还包括一提供所述初始化电压的初始化模块，所述初始化模块具有2个输入端，输入的电压分别为前一帧OLED阳极点电压和当前帧OLED阳极点电压，所述初始化模块输出的电压为前一帧OLED阳极点电压和当前帧OLED阳极点电压的平均值。

优选地，所述平均值为算数平均值或几何平均值。

如上所述，本发明所述的AMOLED阈值电压的补偿方法及补偿电路，具有以下有益效果：

本发明不但实现了驱动管阈值电压补偿，使得到的驱动电流与驱动管的阈值电压无关；还减小了寄生电容引起的反冲电压对驱动电流的不良影响。

附图说明

图1为本发明实施例一所述的AMOLED阈值电压的补偿电路的结构示意图。

图2为本发明实施例一所述的AMOLED阈值电压的补偿电路的信号时序图。

图3为本发明实施例三所述的AMOLED阈值电压的补偿电路的结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。

实施例一

本实施例提供一种AMOLED阈值电压的补偿电路，如图1所示，所述补偿电路包括：扫描晶体管T1，清零晶体管T2，驱动晶体管T3，发光控制晶体管T4，初始化晶体管T5。

其中，扫描晶体管T1控制图像数据V_{data_n}是否输入像素单元中；所述扫描晶体管T1的栅极接扫描信号scan_n，漏极接图像数据V_{data_n}。

驱动晶体管T3根据所述图像数据驱动OLED发光；所述驱动晶体管T3的栅极与所述扫描晶体管T1的源极相连。

发光控制晶体管T4控制所述驱动晶体管T3与OLED的通断；所述发光控制晶体管T4的栅极接发光控制信号EM，漏极接所述驱动晶体管T3的源极，源极接所述OLED的阳极。

初始化晶体管T5控制所述OLED的阳极的初始化电压V_{init_n}；所述初始化晶体管T5的漏极接初始化电压V_{init_n}，源极接所述OLED的阳极，栅极接初始化控制信号init_n。

清零晶体管T2将所述驱动晶体管T3的栅极和源极之间的电荷清零；所述清零晶体管T2的漏极接所述驱动晶体管T3的栅极，源极接所述驱动晶体管T3的源极，栅极接所述初始化控制信号init_n。

本实施例所述的AMOLED阈值电压的补偿电路的工作过程包括如下四个阶段，其中各个阶段的信号时序如图2所示：

1）初始化

设扫描信号scan_n=0，图像数据不会输入像素单元中。设发光控制信号EM=0，T4管关闭，OLED不会发光。设ELV_SS=V_DD，使得OLED反偏（如果正偏，V_{init_n}会通过OLED泄放掉），保证初始化电压能加到C点。设init_n=V_DD，T2和T5导通，OLED的阳极电压值被初始化为V_{init_n}。

初始化电压的取值可以有多种方式，本实施例提供2种方式：

第一种方式是，初始化电压V_{init_n}的取值为：

其中，V_{OLED_n-1}表示前一帧OLED阳极点的电压值，V_{OLED_n}表示当前帧OLED阳极点的电压值。

第二种方式是，初始化电压V_{init_n}的取值为：

其中各参数的含义与第一种方式中相同。

V_{OLED_n}和V_{OLED_n-1}存储在一个RAM中，在需要的时候从RAM中取出来做运算。本发明设置某一个像素点中VOLED的阳极的初始化电压V_{init_n}为该像素点的左右2个相邻像素点的VOLED阳极电压的算数平均值或几何平均值；无论是上述哪种方式为初始化电压赋值，多可以使其更加平滑的过度，减小前后两帧VOLED的电压波动在驱动管栅极端引起的反冲电压，而且初始化电压V_{init_n}的运算量小。

此外，T2导通，存储电容C_S上的电荷清零，即所述驱动晶体管T3的栅极和源极之间的电荷清零。

2）补偿期

设init_n=0，T2和T5断开。发光控制信号EM=0，T4管关闭，OLED不会发光。设scan_n=V_DD，V_{data_n}=V_DD/2输入到A点，T3管将B点的电位钳制在V_B=V_DD/2-Vth，此时，电容C_S两端的压差保持在V_A-V_B=Vth。其中，V_{data_n}的取值需要使驱动管T3导通。

3）编程期

init_n=0，T2和T5断开。发光控制信号EM=0，T4管关闭，OLED不会发光。scan_n=V_DD，V_{data_n}输入到A点，V_A=V_{data_n}，通过电容C_S，V_B=V_{data_n}-Vth。

4）发光期

init_n=0，T2和T5断开。设scan_n和EM为高电平，T1、T3和T4打开。设V_{data_n}=V_DD，则驱动管T3的栅极电压V_G3=V_{data_n}=V_DD，源极电压V_S3=V_{data_n}-V_th。根据驱动管电流电压关系可知流过驱动管T3的电流I_T3为：

I_T3=k(V_GS3-Vth)²=k(V_G3-V_S3-Vth)²=k[V_DD–(V_{data_n}-Vth)-Vth]²=k[V_DD–V_{data_n}]²

其中，V_GS3表示驱动管T3的栅极与源极之间的电压；k表示NMOS场效应管的电流电压公式的系数，

μ_n为NMOS晶体管的电子迁移率，C_ox为NMOS晶体管的栅氧层单位面积电容，W为驱动管T3的宽度，L为驱动管T3的长度。

可见，通过OLED的电流I_OLED=I_T3=k(V_GS3-Vth)²=k(V_DD-V_{data_n})²，与驱动管T3的阈值电压Vth无关。

实施例二

本实施例提供一种AMOLED阈值电压的补偿方法，该补偿方法可以由实施例一所述的补偿电路实现，但其实现的结构不限于实施例一所述的电路结构。该补偿方法包括以下步骤：

初始化步骤：设置扫描信号为低电平，使图像数据不会输入像素单元中；设置发光控制信号为低电平，使驱动晶体管与OLED断开连接，保证OLED不会发光；设置OLED的阴极连接高电平，使OLED反偏，保证初始化电压加到OLED的阳极；所述初始化电压为前一帧OLED阳极点电压和当前帧OLED阳极点电压的算数平均值或几何平均值；设置驱动晶体管的漏极接低电平，将驱动晶体管的栅极和源极之间的电荷清零。

其中，初始化电压加到OLED的阳极的具体实现方法可以为：将初始化电压加在一第一晶体管的漏极，将第一晶体管的源极接到所述OLED的阳极，通过控制第一晶体管的栅极为高电平使初始化电压加到OLED的阳极。

初始化电压加到OLED的阳极的具体实现方法还可以为：利用一软件程序将OLED的阳极赋值为初始化电压。

将驱动晶体管的栅极和源极之间的电荷清零的具体实现方法可以为：在所述驱动晶体管的栅极和源极之间设置一第二晶体管，所述第二晶体管的漏极接驱动晶体管的源极，第二晶体管的源极接驱动晶体管的栅极，通过控制第二晶体管的栅极为高电平使驱动晶体管的栅极和源极之间的电荷从驱动晶体管的漏极导出。

将驱动晶体管的栅极和源极之间的电荷清零的具体实现方法还可以为：利用一软件程序将所述驱动晶体管的栅极和源极设为相同的电平，使驱动晶体管的栅极和源极短路从而释放电荷。

补偿步骤：设置扫描信号为高电平，设置驱动晶体管的漏极接高电平，使图像数据的电平输入到驱动晶体管的栅极，从而使驱动晶体管的栅极和源极之间的电压钳位在阈值电压。

编程步骤：图像数据输入到像素单元中。

发光步骤：设置发光控制信号和图像数据为高电平，设置OLED的阴极连接低电平，使通过OLED的电流为I_OLED=I_T3=k(V_GS3-Vth)²=k[V_DD–V_{data_n}]²，与所述驱动晶体管的阈值电压无关；其中，k表示NMOS场效应管的电流电压公式的系数，V_DD表示高电平电压，V_{data_n}为在像素单元的第n行输入的灰度电压。其中，V_GS3表示驱动管T3的栅极与源极之间的电压；k表示NMOS场效应管的电流电压公式的系数，

μ_n为NMOS晶体管的电子迁移率，C_ox为NMOS晶体管的栅氧层单位面积电容，W为驱动管T3的宽度，L为驱动管T3的长度。是NMOS电流电压公式的系数。

实施例三

本实施例提供一种AMOLED阈值电压的补偿电路，该补偿电路在实施例一所述的电路结构基础上增加了一个提供初始化电压的初始化模块，也能够实现实施例二所述的AMOLED阈值电压的补偿方法，如图3所示，所述初始化模块具有2个输入端，输入的电压分别为前一帧OLED阳极点电压和当前帧OLED阳极点电压，所述初始化模块输出的电压为前一帧OLED阳极点电压和当前帧OLED阳极点电压的算数平均值或几何平均值。

本发明所述的AMOLED阈值电压的补偿方法及补偿电路不但实现了驱动管阈值电压补偿，使得到的驱动电流与驱动管的阈值电压无关；还减小了寄生电容引起的反冲电压对驱动电流的不良影响。

其中，实现驱动管阈值电压补偿的理由为：

初始化时，先将存储电容C_s中存储的电荷清零；在补偿期将A点电压置为V_A=V_DD/2，B点电压置为V_B=V_DD/2-Vth；在编程期写入V_data，V_A=V_data，V_B=V_data-V_th；在发光期将A点电压置为V_DD，在发光的瞬间，流过OLED的电流为I_OLED=k(V_GS3-Vth)²=k(V_DD-V_{data_n})²，从而得到与驱动管T3的阈值电压Vth无关的驱动电流。

减小了寄生电容引起的反冲电压对驱动电流的不良影响的理由为：

在驱动管T3的栅极A点与OLED的阳极C点之间存在寄生电容C_p，OLED阳极C点在前后两帧的电压波动可能很大，尤其是当前一帧显示黑色，后一帧显示白色时，C点在帧与帧之间的电压跳变很大，通过寄生电容C_p耦合到驱动管T3的栅极点，会在V_data信号上叠加干扰信号，通过T3在I_OLED中引入干扰电流，从而对OLED显示图像的质量造成不良影响。

本发明在每帧开始时，将OLED阳极点C的电压置为初始电压，该初始电压为前一帧和后一帧OLED阳极点电压的平均值

这样做的目的是减小帧与帧之间OLED阳极点电压的波动，从而减小耦合到驱动管T3的栅极A点的反冲电压，减小干扰电流。

此外，由于在初始化阶段，OLED的阴极点电压置为V_DD，使得OLED反偏，因此，OLED不会因为设置初始电压V_{init_n}而额外地发射不期望的光。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种AMOLED阈值电压的补偿方法，其特征在于，所述AMOLED阈值电压的补偿方法包括：

编程步骤：图像数据输入到像素单元中；

2.根据权利要求1所述的AMOLED阈值电压的补偿方法，其特征在于，初始化步骤中，初始化电压加到OLED的阳极的具体实现方法为：将初始化电压加在一第一晶体管的漏极，将第一晶体管的源极接到所述OLED的阳极，通过控制第一晶体管的栅极为高电平使初始化电压加到OLED的阳极。

3.根据权利要求1所述的AMOLED阈值电压的补偿方法，其特征在于，初始化步骤中，初始化电压加到OLED的阳极的具体实现方法为：利用一初始化模块将OLED的阳极赋值为初始化电压，所述初始化模块具有2个输入端，输入的电压分别为前一帧OLED阳极点电压和当前帧OLED阳极点电压，所述初始化模块输出的电压为前一帧OLED阳极点电压和当前帧OLED阳极点电压的算数平均值或几何平均值。

4.根据权利要求1所述的AMOLED阈值电压的补偿方法，其特征在于，初始化步骤中，将驱动晶体管的栅极和源极之间的电荷清零的具体实现方法为：在所述驱动晶体管的栅极和源极之间设置一第二晶体管，所述第二晶体管的漏极接驱动晶体管的源极，第二晶体管的源极接驱动晶体管的栅极，通过控制第二晶体管的栅极为高电平使驱动晶体管的栅极和源极之间的电荷从驱动晶体管的漏极导出。

5.根据权利要求1所述的AMOLED阈值电压的补偿方法，其特征在于，初始化步骤中，将驱动晶体管的栅极和源极之间的电荷清零的具体实现方法为：利用一软件程序将所述驱动晶体管的栅极和源极设为相同的电平，使驱动晶体管的栅极和源极短路从而释放电荷。

6.一种能够实现权利要求1所述的补偿方法的AMOLED阈值电压的补偿电路，其特征在于：所述补偿电路包括：

扫描晶体管，控制图像数据是否输入像素单元中；所述扫描晶体管的栅极接扫描信号，漏极接图像数据；

驱动晶体管，根据所述图像数据驱动OLED发光；所述驱动晶体管的栅极与所述扫描晶体管的源极相连；

发光控制晶体管，控制所述驱动晶体管与OLED的通断；所述发光控制晶体管的栅极接发光控制信号，漏极接所述驱动晶体管的源极，源极接所述OLED的阳极；

初始化晶体管，控制所述OLED的阳极的初始化电压；所述初始化晶体管的漏极接初始化电压，源极接所述OLED的阳极，栅极接初始化控制信号；

清零晶体管，将所述驱动晶体管的栅极和源极之间的电荷清零；所述清零晶体管的漏极接所述驱动晶体管的栅极，源极接所述驱动晶体管的源极，栅极接所述初始化控制信号。

7.根据权利要求6所述的AMOLED阈值电压的补偿电路，其特征在于：所述补偿电路还包括一提供所述初始化电压的初始化模块，所述初始化模块具有2个输入端，输入的电压分别为前一帧OLED阳极点电压和当前帧OLED阳极点电压，所述初始化模块输出的电压为前一帧OLED阳极点电压和当前帧OLED阳极点电压的平均值。

8.根据权利要求7所述的AMOLED阈值电压的补偿电路，其特征在于：所述平均值为算数平均值或几何平均值。