CN103280183B - 一种amoled像素电路及驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了显示技术领域中的一种AMOLED像素电路及驱动方法。本发明包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第一电容、第二电容、电流源和发光器件。本发明使得AMOLED像素电路在低灰阶状态时进行快速充电；根据高低灰阶信息给出不同的电流，适应能力强；在发光阶段输出的电流为发光器件的正常工作电流，既加快了充电过程，又保证了发光器件的正常工作。

Description

一种AMOLED像素电路及驱动方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种AMOLED像素电路及驱动方法。

背景技术

主动式矩阵有机发光二极管(Active Matrix Organic LightEmitting Diode，AMOLED)使用薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)驱动有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)发光。

OLED像素电路驱动方式可分为电流驱动和电压驱动，在电压驱动电路中，流过OLED的电流I_OLED通过下述公式计算：

$I_{\mathrm{OLED}}=\frac{1}{2}{\mathrm{\μ}}_n\·\mathrm{Cox}\·\frac{W}{L}\·{(V_{\mathrm{data}}-V_{\mathrm{OLED}}-V_{\mathrm{th}})}^2$

其中：μ_n为载流子迁移率，Cox为栅氧化层电容，为晶体管宽长比，V_data为数据电压，V_OLED为OLED工作电压，为所有像素单元共享，V_th为晶体管的阈值电压，对于增强型TFT，V_th为正值，对于耗尽型TFT，V_th为负值。

由上式可知，如果不同像素单元之间的V_th不同，则电流存在差异。如果像素的V_th随时间发生漂移，则可能造成先后电流不同，导致残影。且由于OLED器件非均匀性引起OLED工作电压不同，也会导致电流差异。

电流驱动相比电压驱动的优点是：电流I_OLED＝I_data，如果像素的阈值电压随着时间发生漂移，电流驱动电路具有自主调整当前电流水平的作用，与TFT器件本身的V_th无关，可以自然实现空间上均匀和时间上的稳定显示。但由于驱动时间较长，电流型驱动电路一般用于小尺寸的屏幕。

图1是现有的电流驱动方式的电路结构图，此电路分为两个阶段预充和发光阶段，第一阶段，像素电路的电源ARVDD为低电平，晶体管T4关断，扫描信号SCAN为高电平，晶体管T1和T2导通，对电容Cs充电，第二阶段，像素电路的电源ARVDD为高电平，扫描信号SCAN为低电平，晶体管T1和T2关断，OLED发光。此类电流型驱动像素电路有个很大的缺陷便是充电时间过长，所以一直抑制着电流型驱动像素电路的应用范围。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种AMOLED像素电路及驱动方法，以解决现有AMOLED像素电路充电慢的不足。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种AMOLED像素电路，该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、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第一电容、第二电容、电流源和发光器件；第一晶体管的栅极分别与第八晶体管的栅极、第五晶体管的栅极和充电信号扫描控制单元连接；第一晶体管的漏极分别与第二晶体管的漏极、第三晶体管的漏极、第二电容的第一端和电源连接；第一晶体管的源极分别与第三晶体管的栅极和第一电容的第一端连接；第八晶体管的栅极和第八晶体管的漏极连接；第八晶体管的源极分别与第二电容的第二端、第二晶体管的栅极和第六晶体管的漏极连接；第三晶体管的栅极和第四晶体管的栅极连接；第三晶体管的源极分别与第一电容的第二端、第五晶体管的漏极和第四晶体管的源极连接；第二晶体管的源极和第四晶体管的漏极连接；第四晶体管的源极和第七晶体管的漏极连接；第七晶体管的栅极和触发信号控制单元连接；第七晶体管的源极和发光器件的正极连接；发光器件的负极接地；第六晶体管的栅极和放电信号扫描控制单元连接；第五晶体管的源极分别于第六晶体管的源极和电流源的第一端连接；电流源的第二端接地。

进一步地，所述充电信号扫描控制单元包括第一扫描线，所述第一扫描线用于控制对所述第一电容和第二电容进行充电；所述放电信号扫描控制单元包括第二扫描线，所述第二扫描线用于控制对所述第二电容进行放电；所述触发信号控制单元包括发光控制线，所述发光控制线用于控制发光器件发光。

进一步地，所述第三晶体管的宽长比和所述第四晶体管的宽长比的比值为一设定值。

进一步地，所述电流源是具有识别高低灰阶状态的半数字式恒流源。

进一步地，所述发光器件为有机电致发光二极管器件。

一种根据上述任一所述的AMOLED像素电路的驱动方法，该方法包括：

对所述第一电容和第二电容进行充电；

对所述第二电容进行放电；

控制所述发光器件发光。

进一步地，对所述第一电容和第二电容进行充电具体包括：

充电信号扫描控制单元输出高电位；

导通第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管和第八晶体管；关断第六晶体管和第七晶体管。

进一步地，对所述第二电容进行放电具体包括：

放电信号扫描控制单元输出高电位；

导通第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管和第六晶体管；关断第一晶体管、第五晶体管、第七晶体管和第八晶体管。

进一步地，控制所述发光器件发光具体包括：

触发信号控制单元输出高电位；

导通第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管和第七晶体管；关断第一晶体管、第五晶体管、第六晶体管和第八晶体管。

(三)有益效果

1.半数字式恒流源能够根据高低灰阶信息给出不同的电流，适应能力强；

2.通过对第三晶体管T3和第四晶体管T4的宽长比进行选择，使得第三晶体管T3的宽长比和第四晶体管T4的宽长比的比值为设定值，进而控制AMOLED像素电路在低灰阶状态时进行快速充电；

3.快速充电完成后，通过半数字式恒流源控制相应的晶体管关断，为发光器件提供正常的工作电流；既加快了充电过程，又保证了发光器件的正常工作。

附图说明

图1是现有的电流驱动方式的电路结构图；

图2是本发明的AMOLED像素电路；

图3是本发明的AMOLED像素电路的时序图；

图4是本发明的AMOLED像素电路的预充阶段的电路图；

图5是本发明的AMOLED像素电路的放电阶段的电路图；

图6是本发明的AMOLED像素电路的控制发光器件发光阶段的电路图；

图7是本发明的实施例的仿真图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

为了解决现有AMOLED像素电路充电慢的不足，本发明提供了一种AMOLED像素电路及驱动方法。

本发明的AMOLED像素电路如图2所示，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、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第一电容、第二电容、电流源和发光器件；第一晶体管的栅极分别与第八晶体管的栅极、第五晶体管的栅极和充电信号扫描控制单元连接；第一晶体管的漏极分别与第二晶体管的漏极、第三晶体管的漏极、第二电容的第一端和电源连接；第一晶体管的源极分别与第三晶体管的栅极和第一电容的第一端连接；第八晶体管的栅极和第八晶体管的漏极连接；第八晶体管的源极分别与第二电容的第二端、第二晶体管的栅极和第六晶体管的漏极连接；第三晶体管的栅极和第四晶体管的栅极连接；第三晶体管的源极分别与第一电容的第二端、第五晶体管的漏极和第四晶体管的源极连接；第二晶体管的源极和第四晶体管的漏极连接；第四晶体管的源极和第七晶体管的漏极连接；第七晶体管的栅极和触发信号控制单元连接；第七晶体管的源极和发光器件的正极连接；发光器件的负极接地；第六晶体管的栅极和放电信号扫描控制单元连接；第五晶体管的源极分别于第六晶体管的源极和电流源的第一端连接；电流源的第二端接地。

所述充电信号扫描控制单元包括第一扫描线，所述第一扫描线用于控制对所述第一电容和第二电容进行充电；所述放电信号扫描控制单元包括第二扫描线，所述第二扫描线用于控制对所述第二电容进行放电；所述触发信号控制单元包括发光控制线，所述发光控制线用于控制发光器件发光。

所述第三晶体管的宽长比和所述第四晶体管的宽长比的比值为一设定值。所述电流源是具有识别高低灰阶状态的半数字式恒流源。所述半数字式恒流源是在现有恒流源的基础上，通过控制信号形成抽取电流和灌入电流这两种互为正负的数字电流，以识别和区分高灰阶和低灰阶；本实施例中所述的抽取电流为负值用于对应识别低灰阶，所述灌入电流为正值用于对应识别高灰阶。所述半数字式恒流源能够根据高低灰阶信息给出不同的电流，适应能力强。所述半数字式恒流源还能提供传统的模拟电流。所述发光器件为有机电致发光二极管器件OLED。

以图2为例，本发明的AMOLED像素电路是由第一晶体管T1～第八晶体管T8、本发明的所有晶体管都为n型晶体管。存储电容由第一电容C1和第二电容C2组成，第一扫描线Scan1、第二扫描线Scan2和发光控制线EM为控制信号，发光器件为OLED，像素电路的电源是ARVDD，I_data是半数字式恒流源给的电流，其会识别高低灰阶状态，从而会给不同的电流。I_data其实是行驱动器“Source Driver”的输出，根据高低灰阶的不同提供不同的充电“编程”电流，在高灰阶、大电流时，它提供的充电“编程”电流为原值；而在低灰阶、小电流时，它提供的充电“编程”电流为原值的N+1倍。图3是本发明的AMOLED像素电路的时序图，图中，V_Scan1是第一扫描线Scan1上的电压、V_Scan2是第二扫描线Scan2上的电压、V_EM是发光控制线EM上的电压。S1、S2和S3分别代表第一阶段、第二阶段和第三阶段。

为了实现在低灰阶情况下充入大电流，第三晶体管T3和第四晶体管T4宽长比之比为1:N，N的取值视情况而定，例如N＝9。本发明对应的驱动方法包括：

S1阶段：对所述第一电容和第二电容进行充电；

充电信号扫描控制单元输出高电位；

导通第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管和第五晶体管和第八晶体管；关断第六晶体管和第七晶体管。

该阶段为预充阶段，对所述第一电容和第二电容进行充电；

如图4所示，第一扫描线Scan1为高电平，第二扫描线Scan2为低电平，发光控制线EM为低电平，晶体管T1～T5和T8打开，其余晶体管关断，此过程完成了对电容C1、C2充电的过程(低灰阶时最后实际的发光电流只有T3的电流，而充电电流为第三晶体管T3和第四晶体管T4之和。如果第四晶体管T4的宽长比是第三晶体管T3的宽长比的N倍大，那么充电电流是普通的充电电流的N+1倍。充电时，第三晶体管T3、第四晶体管T4为相同工作状态的TFT，类似模拟电路中的“电流镜”)，由于EM为低电平，这时OLED为暗态。在S1阶段半数字式恒流源的作用是提供一个模拟电流，这个模拟电流的大小与OLED显示的亮度值有关，并将这个模拟电流对应的电压信号存储在电容C1上。

S2阶段：对所述第二电容进行放电；

放电信号扫描控制单元输出高电位；

导通第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管和第六晶体管；关断第一晶体管、第五晶体管、第七晶体管和第八晶体管；发光器件处于低灰阶状态，实现对所述第二电容进行放电。

该阶段为第二电容进行放电阶段，如图5所示，第一扫描线Scan1为低电平，第二扫描线Scan2为高电平，发光控制线EM为低电平，第二晶体管T2～第四晶体管T4和第六晶体管T6，其余晶体管关断。如果为低灰阶状态下，此过程对第二电容C2进行了放电的过程(充电之后的发光阶段，低灰阶会通过关断第二晶体管T2和第四晶体管T4，把发光电流减小到实际需要值)；如果为高灰阶状态，第二电容C2充电。由于发光控制线EM为低电平，这时OLED也为暗态。在S2阶段半数字式恒流源的作用根据低灰阶状态和高灰阶状态有所不同，低灰阶状态，半数字式恒流源提供一个抽取电流(正的数字电流)，抽取第二电容C2的电荷(即第二晶体管T2栅极的电荷)；高灰阶状态，半数字式恒流源提供一个灌入电流(负的数字电流)，对第二电容C2进行充电。

S3阶段：控制所述发光器件发光。

触发信号控制单元输出高电位；

导通第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管和第七晶体管；关断第一晶体管、第五晶体管、第六晶体管和第八晶体管；发光器件处于发光状态。

该阶段为控制发光器件发光阶段，如图6所示，第一扫描线Scan1和第二扫描线Scan2为低电平，发光控制线EM为高电平，第二晶体管T2～第四晶体管T4和第七晶体管T7打开，其余晶体管关断。由于EM为高电平，这一阶段OLED发光。若为低灰阶状态下，在第二阶段时，电容C2的电被完全放空，致使第二晶体管T2、第四晶体管T4关断，实际的发光电流只有T3的电流；若为高灰阶状态下，在第二阶段时，电容C2充电，第二晶体管T2、第四晶体管T4导通，实际的发光电流是T3的电流和T4的电流之和。

由以上三个阶段可知，第三晶体管T3的宽长比和第四晶体管T4的宽长比的比值成一定比例在此像素电路中起到了重要作用，数字式恒流源识别图像的高低灰阶状态，当为低灰阶状态下，在第二阶段实现了对第二电容C2的放电，使第四晶体管T4进行了关断，在第三阶段，OLED的发光电流只是第三晶体管T3的电流，而在第一阶段，对电容C1的充电电流是T3和T4的电流之和，若第三晶体管T3的宽长比和第四晶体管T4的宽长比的比值为N，则充电电流是T3电流的(N+1)倍，从而减少了电流驱动的充电时间，解决了电流驱动像素电路充电时间过长的问题。

以下通过具体的实施例对本发明进行说明：

仿真显示的是单个子像素工作的两个周期。第一个周期图，把10nA的电流写入像素，第二个周期把2μA的电流写入像素。图7是利用hspice软件对此像素电路进行模拟仿真后的波形图。

图7中，Vscan1是扫描信号线Scan1上的电压波形；Vscan2是扫描信号线Scan2上的电压波形；Vem是发光控制线上的电压波形；idata是电流源的电流；iT3是流过第三晶体管T3的电流；iT4是流过第四晶体管T4的电流；

为了得到10nA的OLED输出电流，本实施例的仿真选择第三晶体管T3和第四晶体管T4的宽长比的比值为1：9。所以能够输入10倍的10nA的电流，即100nA，从波形图可看到像素电路工作的三个阶段。当为低灰阶状态时，第三晶体管T3有10nA电流流过，第四晶体管T4的电流值近似为0，可判定为第四晶体管T4关断。在第二个周期，第三晶体管T3和第四晶体管T4同时工作。把2μA的电流输出给OLED，从图中可以看出第三晶体管T3和第四晶体管T4的电流之和近似为2μA。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种AMOLED像素电路，其特征是，该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、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第一电容、第二电容、电流源和发光器件；

第一晶体管的栅极分别与第八晶体管的栅极、第五晶体管的栅极和充电信号扫描控制单元连接；第一晶体管的漏极分别与第二晶体管的漏极、第三晶体管的漏极、第二电容的第一端和电源连接；第一晶体管的源极分别与第三晶体管的栅极和第一电容的第一端连接；第八晶体管的栅极和第八晶体管的漏极连接；第八晶体管的源极分别与第二电容的第二端、第二晶体管的栅极和第六晶体管的漏极连接；第三晶体管的栅极和第四晶体管的栅极连接；第三晶体管的源极分别与第一电容的第二端、第五晶体管的漏极和第四晶体管的源极连接；第二晶体管的源极和第四晶体管的漏极连接；第四晶体管的源极和第七晶体管的漏极连接；第七晶体管的栅极和触发信号控制单元连接；第七晶体管的源极和发光器件的正极连接；发光器件的负极接地；第六晶体管的栅极和放电信号扫描控制单元连接；第五晶体管的源极分别于第六晶体管的源极和电流源的第一端连接；电流源的第二端接地。

2.如权利要求1所述的AMOLED像素电路，其特征是，所述充电信号扫描控制单元包括第一扫描线，所述第一扫描线用于控制对所述第一电容和第二电容进行充电；所述放电信号扫描控制单元包括第二扫描线，所述第二扫描线用于控制对所述第二电容进行放电；所述触发信号控制单元包括发光控制线，所述发光控制线用于控制发光器件发光。

3.如权利要求1所述的AMOLED像素电路，其特征是，所述第三晶体管的宽长比和所述第四晶体管的宽长比的比值为一设定值。

4.如权利要求3所述的AMOLED像素电路，其特征是，所述电流源是具有识别高低灰阶状态的半数字式恒流源。

5.如权利要求1所述的AMOLED像素电路，其特征是，所述发光器件为有机电致发光二极管器件。

6.一种根据权利要求1-5任一所述的AMOLED像素电路的驱动方法，其特征是，该方法包括：

对所述第一电容和第二电容进行充电；

对所述第二电容进行放电；

控制所述发光器件发光。

7.根据权利要求6所述的AMOLED像素电路的驱动方法，其特征是，对所述第一电容和第二电容进行充电具体包括：

充电信号扫描控制单元输出高电位；

导通第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管和第八晶体管；关断第六晶体管和第七晶体管。

8.根据权利要求7所述的AMOLED像素电路的驱动方法，其特征是，对所述第二电容进行放电具体包括：

放电信号扫描控制单元输出高电位；

导通第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管和第六晶体管；关断第一晶体管、第五晶体管、第七晶体管和第八晶体管。

9.根据权利要求7所述的AMOLED像素电路的驱动方法，其特征是，控制所述发光器件发光具体包括：

触发信号控制单元输出高电位；

导通第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管和第七晶体管；关断第一晶体管、第五晶体管、第六晶体管和第八晶体管。