CN103400547A - Amoled直接电信号混合反馈电路及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

一种AMOLED直接电信号混合反馈电路，包括包含于AMOLED每一像素点中的像素电路、为驱动该像素电路提供电信号的外围驱动电路和连接该外围驱动电路与像素电路的数据线，所述的外围驱动电路包括流控电压源和函数模块，所述的数据线包括第一数据线和第二数据线，所述的像素电路包括有机发光二极管、压控电流源、储存电容、第一开关和第二开关。本发明利用反馈通过外围驱动电路直接精确校准有机发光二极管电压，有效补偿了像素电路中压控电流源因晶体管制造工艺不足而引起的电学特性不均一以及连接线路中的IRDrop对有机发光二极管电流精度的影响，简化了电路结构，提高了系统精度，能够用于有机发光二极管的驱动。

Description

AMOLED直接电信号混合反馈电路及其驱动方法

技术领域

本发明涉及的是一种用于AMOLED的驱动装置及方法，具体涉及一种AMOLED直接电信号混合反馈电路及其驱动方法，属于电子显示技术领域。

背景技术

有机发光二极管显示器具有体积小、自主发光、可视角度大、响应时间短和制作成本低等特性，目前已经越来越多地被运用于各类显示电路当中。但是对于有机发光二极管的驱动来说，一直缺少一种不同工艺通用的高速而精准的方法。

有机发光二极管的驱动方法目前主要分为两种：被动式驱动和主动式驱动。被动式驱动无法用于高分辨率的大屏幕，所以目前高分辨率大屏幕中主要采用主动式驱动方法。

有机发光二极管主动式驱动方法大致可分为电压驱动、电流驱动和反馈驱动三种方法。其中电压驱动速度快，但是由于薄膜晶体管阈值电压飘移，线路中的IR Drop等问题，最终会导致OLED电流不精确，为了解决这个问题，像素电路不得不变得更复杂，因而带来了许多生产上的问题。相比之下，电流驱动更精准，但是在低灰度时，数据线中的寄生电容电阻使其速度过慢。

经检索发现：申请号为200580022052.8的中国专利申请《用于电流驱动AMOLED显示器的电压编程方案》，其主要是通过外围电路检测内部驱动电路中驱动薄膜晶体管的阈值电压飘移，即检测本系统像素电路中压控电流源（VCCS）的非理想特征，并由此建立查询表来校正该薄膜晶体管，从而使之输出电流更精确。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通用的AMOLED直接电信号混合反馈电路及其驱动方法，利用反馈通过外围驱动电路直接校准有机发光二极管（OLED）一端的电压，使其输出电流满足要求，从而达到简化像素电路结构、提高系统精度的效果。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种AMOLED直接电信号混合反馈电路，包括包含于AMOLED每一像素点中的像素电路、为驱动该像素电路提供电信号的外围驱动电路和连接该外围驱动电路与像素电路的数据线，其特征在于：

所述的外围驱动电路包括流控电压源和函数模块，其中，流控电压源的输入端连接数据电压输入端并接收外部的输入数据电压V_IN，该流控电压源的第一输出端输出流控电压源输出电压V_IN′，并且该流控电压源输出电压V_IN′与输入数据电压V_IN的电压差在流控电压源的第一输出端上形成流控电压源输出电流I_ERROR，该流控电压源的第二输出端输出与流控电压源输出电流I_ERROR关联的流控电压源输出电信号S_OUT，函数模块的输入端连接流控电压源的第二输出端并接收该流控电压源输出电信号S_OUT，该函数模块的输出端输出函数模块输出电压V_OUT，该函数模块输出电压V_OUT的增加或减小与流控电压源输出电信号S_OUT的正或负相对应，函数模块输出电压V_OUT的变化量与流控电压源输出电信号S_OUT的绝对值成正比；

所述的数据线包括第一数据线和第二数据线，其中，第一数据线连接函数模块的输出端以传递函数模块输出电压V_OUT，第二数据线连接流控电压源的第一输出端以传递流控电压源输出电压V_IN′和流控电压源输出电流I_ERROR；

所述的像素电路包括有机发光二极管、压控电流源、储存电容、第一开关和第二开关，其中，第一开关的第一输入端连接第一数据线并接收该第一数据线传递的函数模块输出电压V_OUT，该第一开关的第二输入端连接开关控制信号输入端并接收控制信号V_SCAN，该第一开关的输出端输出第一开关输出电压V_OUT′，第二开关的第一输入端连接第二数据线并接收该第二数据线传递的流控电压源输出电压V_IN′和流控电压源输出电流I_ERROR，该第二开关的第二输入端连接开关控制信号输入端并接收控制信号V_SCAN，该第二开关的输出端输出第二开关输出电压V_IN〞，压控电流源的第一输入端连接第一开关的输出端并接收第一开关输出电压V_OUT′，该压控电流源的第二输入端连接像素电路第一供电电极，该压控电流源的输出端连接有机发光二极管的输入端，并且为有机发光二极管提供与第一开关输出电压V_OUT′关联的压控电流源输出电流I_D，储存电容的输入端连接压控电流源的第一输入端以储存输入的第一开关输出电压V_OUT′，该储存电容的输出端连接像素电路第一供电电极，有机发光二极管的输入端同时连接第二开关的输出端，该有机发光二极管的输出端连接像素电路第二供电电极。

所述的流控电压源可以替换为流控电流源。

所述的流控电压源或流控电流源由硅金属氧化物半导体场效应晶体管或者薄膜晶体管实现。

所述的压控电流源、第一开关和第二开关均由N型或P型的薄膜晶体管实现，所述的函数模块由硅金属氧化物半导体场效应晶体管或者薄膜晶体管实现。

所述的第一数据线传递的函数模块输出电压V_OUT和第二数据线传递的流控电压源输出电压V_IN′均为电压信号。

本发明另一技术方案为：

一种上述的AMOLED直接电信号混合反馈电路的驱动方法，其包括下列步骤：

数据写入阶段：所述开关控制信号输入端给出对应打开开关的控制信号V_SCAN，所述第一开关和第二开关打开，通过负反馈将所述有机发光二极管的输入端上的第二开关输出电压V_IN〞校准为输入数据电压V_IN，使由所述数据电压输入端到该有机发光二极管的输入端的流控电压源输出电流I_ERROR稳定为零，此时所述压控电流源提供有机发光二极管工作所需的全部工作电流，同时所述储存电容储存输入的第一开关输出电压V_OUT′；

保持阶段：开关控制信号输入端给出对应关闭开关的控制信号V_SCAN，所述第一开关和第二开关闭合以隔离所述像素电路与外围驱动电路，所述压控电流源的输入电压由所述储存电容提供且其值等于储存电容储存的第一开关输出电压V_OUT′，该储存电容两端的电压保持不变，所述有机发光二极管的工作电流全部由该压控电流源提供并保持恒定。

所述的数据写入阶段中，所述输入数据电压V_IN为电压信号；所述的第二数据线起到了反馈信号的作用，该反馈信号为电流信号。

所述的输入数据电压V_IN是，在考虑了共电极压降以及其他可预测或可测量误差之后经过调整的数据电压V_IN，其中共电极是指像素电路第一供电电极或像素电路第二供电电极。

与现有技术相比，本发明采用了反馈系统，从而达到了以下有益效果：

1、减小了像素电路的复杂程度。

像素电路最少可以做到只使用三个薄膜晶体管和一个储存电容，很大程度上减少了实际生产中像素电路过于复杂带来的困难。

2、同时保证了驱动速度和有机发光二极管电流的准确性，提高了系统的精度。

本发明通过反馈系统直接准确校准了有机发光二极管的Anode端或Cathode端的电压，此端记为校准端，有机发光二极管另外一端为面板的Common电极，即像素电路第二供电电极。Common端电极的IR Drop可以通过工艺或提前计算来进行补偿，因此，像素电路第二供电电极的IR Drop以及压控电流源中薄膜晶体管因制造工艺不足而引起的阈值电压飘移都不影响有机发光二极管校准端的电压，这使有机发光二极管电流大小与薄膜晶体管的特性没有关系，从而提高了有机发光二极管电流的精度。本发明同时保存了电压驱动的快速编程能力。

3、本发明可以在很大的范围内容忍数据线中的寄生电容电阻。

数据线中的寄生电容电阻对有机发光二极管的电压没有影响，仅影响有机发光二极管校准端的建立时间，而外围驱动电路多是用传统的CMOS工艺制备的ASIC，完全可以解决建立时间的问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明实施例的示意图。

图3为实施例的驱动信号时序图。

具体实施方式

本发明不考虑像素电路中的压控电流源（VCCS）的不理想性，直接校准OLED一端的电压，由反馈系统校改压控电流源（VCCS）输入电压,使其输出电流满足要求。

下面结合附图对本发明作详细说明。

请参阅图1本发明结构图，图示AMOLED直接电信号混合反馈电路包括像素电路、外围驱动电路和数据线。所述的像素电路是指包含于AMOLED每一像素点中的电路，其主要作用是为像素电路中的有机发光二极管（OLED）提供一个稳定的电流；所述的外围驱动电路是指在像素电路之外的电路，其主要作用是为驱动该像素电路提供合适的电信号；所述的数据线连接该外围驱动电路与像素电路。

所述的外围驱动电路包括流控电压源（CCVS）和函数模块。

所述流控电压源（CCVS）的输入端连接数据电压输入端并接收外部的输入数据电压V_IN；该流控电压源的第一输出端输出流控电压源输出电压V_IN′，并且该流控电压源输出电压V_IN′与输入数据电压V_IN的电压差在流控电压源的第一输出端上形成流控电压源输出电流I_ERROR；该流控电压源的第二输出端连接函数模块，并且输出与流控电压源输出电流I_ERROR关联的流控电压源输出电信号S_OUT。

上述的流控电压源（CCVS）可以替换为流控电流源（CCCS）。

所述的流控电压源（CCVS）或流控电流源（CCCS）由硅金属氧化物半导体场效应晶体管或者薄膜晶体管实现。

所述函数模块的输入端连接所述流控电压源的第二输出端并接收该流控电压源输出电信号S_OUT，该函数模块的输出端输出函数模块输出电压V_OUT；该函数模块通过判断流控电压源输出电信号S_OUT的正负，来确定函数模块输出电压V_OUT应该增加还是减小，即，函数模块输出电压V_OUT的增加或减小与流控电压源输出电信号S_OUT的正或负相对应，具体地说，函数模块输出电压V_OUT的增加与正的流控电压源输出电信号S_OUT相对应，反之，函数模块输出电压V_OUT的减小与负的流控电压源输出电信号S_OUT相对应，函数模块输出电压V_OUT的变化量与流控电压源输出电信号S_OUT的绝对值成正比。

所述的函数模块由硅金属氧化物半导体场效应晶体管或者薄膜晶体管实现。

所述的数据线包括第一数据线和第二数据线。

所述第一数据线连接函数模块的输出端以传递函数模块输出电压V_OUT，所述第二数据线连接流控电压源的第一输出端以传递流控电压源输出电压V_IN′和输出流控电压源输出电流I_ERROR。

所述的第一数据线传递的函数模块输出电压V_OUT和第二数据线传递的流控电压源输出电压V_IN′均为电压信号。

所述的像素电路包括有机发光二极管（OLED）、压控电流源（VCCS）、储存电容（Cs）、第一开关和第二开关。

所述第一开关的第一输入端连接第一数据线并接收该第一数据线传递的函数模块输出电压V_OUT，该第一开关的第二输入端连接开关控制信号输入端并接收控制信号V_SCAN，该第一开关的输出端连接压控电流源的第一输入端并输出第一开关输出电压V_OUT′。所述第一开关用于在保持阶段隔离像素电路和外围驱动电路；在数据写入阶段时，第一开关输出电压V_OUT′与函数模块输出电压V_OUT大小近似相等，在数据保持阶段时，该第一开关输出电压V_OUT′与函数模块输出电压V_OUT无关。

所述第二开关的第一输入端连接第二数据线并接收该第二数据线传递的流控电压源输出电压V_IN′和流控电压源输出电流I_ERROR，该第二开关的第二输入端连接开关控制信号输入端并接收控制信号V_SCAN，该第二开关的输出端连接有机发光二极管的输入端并输出第二开关输出电压V_IN〞。所述开关用于在保持阶段隔离像素电路和外围驱动电路；在数据写入阶段时，第二开关输出电压V_IN〞与流控电压源输出电压V_IN′大小近似相等，在数据保持阶段时，第二开关输出电压V_IN〞与流控电压源输出电压V_IN′无关。

所述压控电流源（VCCS）的第一输入端连接第一开关的输出端并接收第一开关输出电压V_OUT′，该压控电流源的第二输入端连接像素电路第一供电电极VDD，该压控电流源的输出端连接有机发光二极管的输入端，并且为有机发光二极管提供与第一开关输出电压V_OUT′关联的压控电流源输出电流I_D。

上述压控电流源、第一开关和第二开关均由N型或P型的薄膜晶体管实现。

所述的储存电容（Cs）的输入端连接压控电流源的第一输入端以储存输入的第一开关输出电压V_OUT′，该储存电容的输出端连接像素电路第一供电电极VDD。

所述的有机发光二极管（OLED）的输入端同时连接连接压控电流源的输入端和第二开关的输出端，该有机发光二极管的输出端连接像素电路第二供电电极VSS。

上述的AMOLED直接电信号混合反馈电路的驱动方法包括下列步骤：

数据写入阶段：所述开关控制信号输入端给出对应打开开关的控制信号V_SCAN，所述第一开关和第二开关打开，外围驱动电路把输入数据电压V_IN加到流控电压源（或流控电流源）的输入端；经有机发光二极管反馈，在流控电压源的第一输出端上形成流控电压源输出电压V_IN′，如果流控电压源输出电压V_IN′与输入数据电压V_IN存在电压差，则会在流控电压源的第一输出端上形成相应的流控电压源输出电流I_ERROR；该流控电压源输出电流I_ERROR作为反馈信号通过函数模块转换成负反馈的函数模块输出电压V_OUT，并经过第一数据线和第一开关的传递加到压控电流源（VCCS）的第一输入端；通过上述负反馈将所述有机发光二极管的输入端上的第二开关输出电压V_IN〞校准为输入数据电压V_IN，使由所述数据电压输入端到该有机发光二极管的输入端的流控电压源输出电流I_ERROR稳定为零，此时所述压控电流源（VCCS）提供有机发光二极管（OLED）工作所需的全部工作电流I_OLED，同时所述储存电容（Cs）储存输入的第一开关输出电压V_OUT′。在数据写入阶段中，所述输入数据电压V_IN为电压信号；所述的第二数据线起到了反馈信号的作用，该反馈信号为电流信号。

保持阶段：开关控制信号输入端给出对应关闭开关的控制信号V_SCAN，所述第一开关和第二开关闭合以隔离所述像素电路与外围驱动电路，所述压控电流源的输入电压由所述储存电容提供，并且其数值等于储存电容储存的第一开关输出电压V_OUT′，该储存电容两端的电压保持不变，所述有机发光二极管的工作电流I_OLED全部由该压控电流源提供并保持恒定。所述的输入数据电压V_IN是，在考虑了共电极压降以及其他可预测或可测量误差之后经过调整的数据电压V_IN，其中共电极是指像素电路第一供电电极VDD或像素电路第二供电电极VSS。

由于有机发光二极管的亮度与流过它的电流成正比，所以只要有固定的电流即可保证OLED发光正常。而OLED流过的电流I_OLED由其两端的压差决定，即

I_OLED=f(V_Anode-V_Cathode)=f(V_IN″-VSS)。

下面为本发明的实施例。

本实施例设定的部分结构条件如下：所述AMOLED直接电信号混合反馈电路包括像素电路、外围驱动电路和数据线。像素电路内部采用P型薄膜晶体管，外围驱动电路由CMOS集成电路实现。

如图2所示，外围驱动电路中的流控电压源（CCVS）由电阻Rfb实现。函数模块由一个运放器和一个积分器实现，其中运放器的作用是提取出电阻Rfb两端的电压，然后此电压放大后送入积分器。最终函数模块实现的函数为：

$\mathrm{Vout}\left(t\right)=\mathrm{Vout}\left(t_0\right)-{\∫}_{t_0}^{t}A\·\mathrm{Vin}\left(\mathrm{\τ}\right)\mathrm{d\τ}$

其中，A为运放器的增益。

像素电路中的压控电流源（VCCS）由薄膜晶体管MD实现，其源极接像素电路第一供电电极VDD正电压，漏极接OLED的阳极，栅极接第一开关MS1的一端。储存电容Cs在像素电路第一供电电极VDD与薄膜晶体管MD的栅极之间。OLED的阴极接作为Common电极的像素电路第二供电电极VSS，该Common电极为地。

像素电路中的第一开关和第二开关分别由P型薄膜晶体管MS1和MS2实现。两个开关管的栅极接扫描线（SCAN线）接收控制信号V_SCAN，电压为低时两开关管打开。第二开关MS2的源极和漏极分别接OLED和外围驱动电路中的电阻Rfb。第一开关MS1的源极和漏极分别接薄膜晶体管MD的栅极和外围驱动电路的积分器输出端。

当第一开关MS1和第二开关MS2闭合时，扫描线（SCAN线）的输入控制信号V_SCAN为低电压，同时输入数据电压V_IN，如图3中阶段1（数据写入阶段）所示。

若输入数据电压V_IN开始时大于OLED输入端电压则会在电阻Rfb上产生一个对应的流控电压源输出电流I_ERROR，该电流在电阻Rfb上产生的压降就是两者的电压差。这个电压通过运放器放大之后输入到积分器当中，积分后薄膜晶体管MD的栅极电压下降使OLED输入端电压升高，当输入数据电压V_IN与OLED输入端电压大小相等时系统稳定。同理可知输入数据电压V_IN小于OLED输入端电压时，系统也可以通过该反馈系统使OLED输入端电压下降。

本系统稳定之后，输入数据电压V_IN与OLED输入端电压大小相等。OLED中所有电流在稳定后由薄膜晶体管MD提供。通过自动调整薄膜晶体管MD栅极电压，使薄膜晶体管MD提供OLED所需的全部电流。此时OLED中流过的电流I_OLED直接由其两端电压大小决定，薄膜晶体管MD自身的阈值电压飘移以及VDD上IR Drop对薄膜晶体管MD中电流的影响已经由负反馈自动调整薄膜晶体管MD的栅极电压修正。

在系统稳定后，第一开关和第二开关打开，使像素电路与外围驱动隔离。此时扫描线（SCAN线）控制信号V_SCAN为高电平，输入数据电压V_IN停止输入，如图3中阶段2（保持阶段）所示。在这个阶段中，像素电路稳定保持不变。

由此可以看出，所述AMOLED直接电信号混合反馈电路同时保证了驱动速度和OLED电流的准确性。

根据本发明的实施例，解决了目前AMOLED驱动电路中的阈值电压飘移以及IR Drop对OLED电流的影响。本发明同时保存了电压驱动的快速编程能力。

上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，但本发明并不受上述实施例的限制，其他未偏离本发明精神实质与原理下做出的改变、修饰、替代、组合或简化，均为等效的替代方式，都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种AMOLED直接电信号混合反馈电路，包括包含于AMOLED每一像素点中的像素电路、为驱动该像素电路提供电信号的外围驱动电路和连接该外围驱动电路与像素电路的数据线，其特征在于：

所述的外围驱动电路包括流控电压源和函数模块，其中，流控电压源的输入端连接数据电压输入端并接收外部的输入数据电压V_IN，该流控电压源的第一输出端输出流控电压源输出电压V_IN′，并且该流控电压源输出电压V_IN′与输入数据电压V_IN的电压差在流控电压源的第一输出端上形成流控电压源输出电流I_ERROR，该流控电压源的第二输出端输出与流控电压源输出电流I_ERROR关联的流控电压源输出电信号S_OUT，函数模块的输入端连接流控电压源的第二输出端并接收该流控电压源输出电信号S_OUT，该函数模块的输出端输出函数模块输出电压V_OUT，该函数模块输出电压V_OUT的增加或减小与流控电压源输出电信号S_OUT的正或负相对应，函数模块输出电压V_OUT的变化量与流控电压源输出电信号S_OUT的绝对值成正比；

所述的数据线包括第一数据线和第二数据线，其中，第一数据线连接函数模块的输出端以传递函数模块输出电压V_OUT，第二数据线连接流控电压源的第一输出端以传递流控电压源输出电压V_IN′和流控电压源输出电流I_ERROR；

所述的像素电路包括有机发光二极管、压控电流源、储存电容、第一开关和第二开关，其中，第一开关的第一输入端连接第一数据线并接收该第一数据线传递的函数模块输出电压V_OUT，该第一开关的第二输入端连接开关控制信号输入端并接收控制信号V_SCAN，该第一开关的输出端输出第一开关输出电压V_OUT′，第二开关的第一输入端连接第二数据线并接收该第二数据线传递的流控电压源输出电压V_IN′和流控电压源输出电流I_ERROR，该第二开关的第二输入端连接开关控制信号输入端并接收控制信号V_SCAN，该第二开关的输出端输出第二开关输出电压V_IN〞，压控电流源的第一输入端连接第一开关的输出端并接收第一开关输出电压V_OUT′，该压控电流源的第二输入端连接像素电路第一供电电极，该压控电流源的输出端连接有机发光二极管的输入端，并且为有机发光二极管提供与第一开关输出电压V_OUT′关联的压控电流源输出电流I_D，储存电容的输入端连接压控电流源的第一输入端以储存输入的第一开关输出电压V_OUT′，该储存电容的输出端连接像素电路第一供电电极，有机发光二极管的输入端同时连接第二开关的输出端，该有机发光二极管的输出端连接像素电路第二供电电极。

2.根据权利要求1所述的AMOLED直接电信号混合反馈电路，其特征在于：所述的流控电压源由硅金属氧化物半导体场效应晶体管或者薄膜晶体管实现。

3.根据权利要求1所述的AMOLED直接电信号混合反馈电路，其特征在于：所述的流控电压源替换为流控电流源。

4.根据权利要求3所述的AMOLED直接电信号混合反馈电路，其特征在于：所述的流控电流源由硅金属氧化物半导体场效应晶体管或者薄膜晶体管实现。

5.根据权利要求1或3所述的AMOLED直接电信号混合反馈电路，其特征在于：所述的压控电流源、第一开关和第二开关均由N型或P型的薄膜晶体管实现，所述的函数模块由硅金属氧化物半导体场效应晶体管或者薄膜晶体管实现。

6.根据权利要求1所述的AMOLED直接电信号混合反馈电路，其特征在于：所述的第一数据线传递的函数模块输出电压V_OUT和第二数据线传递的流控电压源输出电压V_IN′均为电压信号。

7.一种权利要求1所述的AMOLED直接电信号混合反馈电路的驱动方法，其特征在于：包括下列步骤：

数据写入阶段：所述开关控制信号输入端给出对应打开开关的控制信号V_SCAN，所述第一开关和第二开关打开，通过负反馈将所述有机发光二极管的输入端上的第二开关输出电压V_IN〞校准为输入数据电压V_IN，使由所述数据电压输入端到该有机发光二极管的输入端的流控电压源输出电流I_ERROR稳定为零，此时所述压控电流源提供有机发光二极管工作所需的全部工作电流，同时所述储存电容储存输入的第一开关输出电压V_OUT′；

保持阶段：开关控制信号输入端给出对应关闭开关的控制信号V_SCAN，所述第一开关和第二开关闭合以隔离所述像素电路与外围驱动电路，所述压控电流源的输入电压由所述储存电容提供且其值等于储存电容储存的第一开关输出电压V_OUT′，该储存电容两端的电压保持不变，所述有机发光二极管的工作电流全部由该压控电流源提供并保持恒定。

8.根据权利要求7所述的AMOLED直接电信号混合反馈电路的驱动方法，其特征在于：所述的数据写入阶段中，所述输入数据电压V_IN为电压信号；所述的第二数据线起到了反馈信号的作用，该反馈信号为电流信号。

9.根据权利要求7所述的AMOLED直接电信号混合反馈电路的驱动方法，其特征在于：所述的输入数据电压V_IN是，在考虑了共电极压降以及其他可预测或可测量误差之后经过调整的数据电压V_IN，其中共电极是指像素电路第一供电电极或像素电路第二供电电极。

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