CN103956138A - Amoled像素驱动电路、方法和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种AMOLED像素驱动电路、方法和显示装置。所述AMOLED像素驱动电路，用于驱动有机发光二极管OLED，包括：电荷存储单元，用于在数据写入阶段被充电并在像素点亮阶段放电以点亮所述OLED；用于在数据写入阶段写入数据电流的数据写入单元；发光控制单元，用于在像素点亮阶段控制导通所述电荷存储单元和所述OLED的连接；所述AMOLED像素驱动电路还包括电流放大单元，其用于在数据写入阶段放大数据电流，并通过放大后的数据电流对所述电荷存储单元充电。本发明可以通过很小的数据电流就可以驱动OLED，并且可以通过调节在像素点亮阶段流过OLED的电流的大小来调节灰阶。

Description

AMOLED像素驱动电路、方法和显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种AMOLED（Active Matrix/OrganicLight Emitting Diode，是有源矩阵有机发光二极管）像素驱动电路、方法和显示装置。
背景技术
电流型AMOLED像素驱动电路直接采用电流型信号进行像素电路的驱动，OLED的亮度和驱动电流的大小成正比，可以实现多级灰阶的显示。
如图1所示，现有的电流型AMOLED像素驱动电路包括驱动晶体管TP1、数据写入晶体管TP2和存储单元，TP1和TP2为PMOS管，所述存储单元包括相互并联的存储电容C和电阻R，在数据写入阶段，接入TP2的栅极的数据写入控制信号Gate为低电平，TP2导通，Idata通过TP2对存储电容C进行充电；在像素点亮阶段，接入TP1的栅极的发光控制信号EM为低电平，TP1导通，C放电以点亮OLED，OLED的阴极与驱动电源的低电平输出端ELVSS连接。现有的电流型AMOLED像素驱动电路需要一定大小的驱动电流才能够驱动OLED，并且由于在数据写入阶段对存储电容充电的量固定，在此过程中无法对该充电量进行调节，因此无法调节灰阶。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种AMOLED像素驱动电路、方法和显示装置，以通过很小的数据电流就可以驱动OLED，并且可以通过调节在像素点亮阶段流过OLED的电流的大小来调节灰阶。
为了达到上述目的，本发明提供了一种AMOLED像素驱动电路，用于驱动有机发光二极管OLED，包括：电荷存储单元，用于在数据写入阶段被充电并在像素点亮阶段放电以点亮所述OLED；用于在数据写入阶段写入数据电流的数据写入单元；发光控制单元，用于在像素点亮阶段控制导通所述电荷存储单元和所述OLED的连接；所述AMOLED像素驱动电路还包括电流放大单元，其用于在数据写入阶段放大数据电流，并通过放大后的数据电流对所述电荷存储单元充电。
实施时，所述数据写入阶段包括电流放大阶段和直接充电阶段；
当所述电流放大单元在电流放大阶段放大数据电流时，所述数据写入单元还用于在直接充电阶段通过所述数据电流直接对所述电荷存储单元充电。
实施时，所述数据写入单元和所述电荷存储单元的连接点为写入节点；
所述电流放大单元包括电流放大控制模块和比例电流镜，其中，
所述电流放大控制模块，用于在数据写入阶段的全部时间或部分时间导通所述写入节点与所述比例电流镜的电流输入端之间的连接；
所述比例电流镜的电流输出端与所述写入节点连接;
所述比例电流镜，用于对所述数据电流进行放大。
实施时，所述数据写入单元包括：数据写入晶体管，栅极接入数据写入控制信号，第一极接入所述数据电流，第二极与所述写入节点连接；
所述电流放大控制模块包括：
放大控制三极管，基极与所述写入节点连接，第一极接入电流放大控制信号；
写入控制晶体管，栅极接入所述数据写入控制信号，第一极与所述比例电流镜的电流输入端连接，第二极与所述放大控制三极管的第二极连接。
实施时，所述比例电流镜包括输入支路和输出支路；
所述输入支路包括：
第一PMOS管，第一极与驱动电源的高电平输出端连接；
以及，第一NMOS管，栅极与所述第一NMOS管的第一极连接，第一极与驱动电源的低电平输出端连接，第二极与所述第一PMOS管的第二极连接；
所述第一NMOS管的第二极为所述比例电流镜的电流输入端；
所述输出支路包括：
第二PMOS管，栅极与所述第一PMOS管的栅极连接，第一极与所述驱动电源的高电平输出端连接，第二极与所述第二PMOS管的栅极连接；
以及，第二NMOS管，栅极与所述第一NMOS管的栅极连接，第一极为所述电流输出端，第二极与所述第二PMOS管的第二极连接。
实施时，所述第二PMOS管的宽长比与所述第二NMOS管的宽长比相等；所述第一PMOS管的宽长比与所述第一NMOS管的宽长比相等；
所述第二PMOS管的宽长比为所述第一PMOS管的宽长比的K倍，K大于1。
实施时，所述电荷存储单元包括相互并联的存储电容和电阻；
所述存储电容，一端与所述写入节点连接，另一端与所述驱动电源的低电平输出端连接。
本发明还提供了一种AMOLED像素驱动方法，应用于上述的AMOLED像素驱动电路，包括：
在数据写入阶段，数据写入单元写入数据电流；
在数据写入阶段的全部时间或部分时间，电流放大单元放大所述数据电流，并通过放大后的数据电流对电荷存储单元充电；
在像素点亮阶段，发光控制单元控制导通电荷存储单元与OLED的连接，电荷存储单元放电以点亮所述OLED。
实施时，所述数据写入阶段包括电流放大阶段和直接充电阶段；
在电流放大阶段，所述电流放大单元放大数据电流；
在直接充电阶段，所述数据写入单元通过所述数据电流直接对所述电荷存储单元充电。
本发明还提供了一种显示装置，包括OLED和上述的AMOLED像素驱动电路，所述AMOLED像素驱动电路用于驱动所述OLED。
与现有技术相比，本发明所述的AMOLED像素驱动电路、方法和显示装置，采用电流放大单元在数据写入阶段放大数据写入单元写入的数据电流，通过放大后的数据电流对电荷存储单元充电，在像素点亮阶段电荷存储单元放电以点亮OLED，从而通过很小的数据电流就可以驱动OLED，并且通过控制电流放大单元对数据电流进行放大的时间，可以调节在像素点亮阶段流过OLED的电流的大小，从而可以调节灰阶。
附图说明
图1是现有的电流型AMOLED像素驱动电路的电路图；
图2是本发明实施例所述的AMOLED像素驱动电路的结构框图；
图3是本发明另一实施例所述的AMOLED像素驱动电路的结构框图；
图4是本发明又一实施例所述的AMOLED像素驱动电路的结构图；
图5是本发明再一实施例所述的AMOLED像素驱动电路的电路图；
图6是如图5所示的AMOLED像素驱动电路的实施例的工作信号时序图。具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所有实施例中采用的晶体管均可以为薄膜晶体管或场效应管或其他特性相同的器件。在本发明实施例中，为区分晶体管除栅极之外的两极，将其中一极称为源极，另一极称为漏极。
如图2所示，本发明实施例所述的AMOLED像素驱动电路，用于驱动OLED（Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管），包括：
电荷存储单元21，用于在数据写入阶段被充电并在像素点亮阶段放电以点亮所述OLED；
用于在数据写入阶段写入数据电流Idata的数据写入单元22；
发光控制单元23，用于在像素点亮阶段控制导通所述电荷存储单元21和所述OLED的连接；
以及，电流放大单元24，其用于在数据写入阶段放大数据电流Idata，并通过放大后的数据电流Idata对所述电荷存储单元21充电。
本发明实施例所述的AMOLED像素驱动电路，是一种电流型AMOLED像素驱动电路，采用电流放大单元在数据写入阶段放大数据写入单元写入的数据电流，通过放大后的数据电流对电荷存储单元充电，在像素点亮阶段电荷存储单元放电以点亮OLED，从而通过很小的数据电流就可以驱动OLED，并且通过控制电流放大单元对数据电流进行放大的时间，可以调节在像素点亮阶段流过OLED的电流的大小，从而可以调节灰阶。
在以上实施例中，电流放大单元可以在数据写入阶段的全部时间放大数据电流，并通过放大后的数据电流对电荷存储单元充电；也可以根据灰阶的要求选择在数据写入阶段的部分时间通过放大后的数据电流对电荷存储单元充电。
具体的，当电流放大单元在数据写入阶段的部分时间放大数据电流时，可以将所述数据写入阶段划分为电流放大阶段和直接充电阶段；
所述电流放大单元在电流放大阶段放大数据电流，所述数据写入单元还用于在直接充电阶段通过所述数据电流直接对所述电荷存储单元充电。
具体的，如图3所示，所述数据写入单元22和所述电荷存储单元21的连接点为写入节点N1；
所述电流放大单元包括电流放大控制模块241和比例电流镜242，其中，
所述电流放大控制模块241，用于在数据写入阶段的全部时间或部分时间导通所述写入节点N1与所述比例电流镜242的电流输入端IN之间的连接；
所述比例电流镜242的电流输出端与所述写入节点N1连接；
所述比例电流镜242，用于放大数据电流Idata；
在如图3所示的实施例中，采用了比例电流镜来放大数据电流Idata，由于比例电流镜能够放大电流而且不受工艺和温度的影响，进一步保证了显示画面的稳定性。
具体的，如图4所示，所述数据写入单元包括：数据写入晶体管TI，栅极接入数据写入控制信号Gate，第一极接入所述数据电流Idata，第二极与所述写入节点N1连接；
所述电流放大控制模块包括：
放大控制三极管TC，基极与所述写入节点N1连接，第一极接入电流放大控制信号Gate1；
写入控制晶体管TIC，栅极接入所述数据写入控制信号Gate，第一极与所述比例电流镜242的电流输入端IN连接，第二极与所述放大控制三极管TC的第二极连接。
在如图4所示的实施例中，TI和TIC为PMOS管（p沟道金属氧化物半导体场效应晶体管），在实际操作时，TI和TIC也可以全部或择一选用NMOS管，只需相应调整管脚连接及控制信号即可。
在如图4所示的实施例中，Gate1的时序可以和Gate的时序相同，此时，电流放大控制模块在数据写入阶段的全部时间导通所述写入节点N1与所述比例电流镜242的电流输入端IN之间的连接；
Gate1的时序也可以和Gate的时序不同，即当Gate控制TI和TIC导通时，在部分时间内Gate1控制TC导通，在其余的时间内Gate1控制TC关闭，电流放大控制模块在数据写入阶段的部分时间导通所述写入节点N1与所述比例电流镜242的电流输入端IN之间的连接。
具体的，如图5所示，所述比例电流镜包括输入支路和输出支路；
所述输入支路包括：
第一PMOS管TP1，第一极与驱动电源的高电平输出端ELVDD连接；
以及，第一NMOS管TN1，栅极与所述第一NMOS管TN1的第一极连接，第一极与驱动电源的低电平输出端ELVSS连接，第二极与所述第一PMOS管TP1的第二极连接；
所述第一NMOS管TN1的第二极为所述比例电流镜的电流输入端IN；
所述输出支路包括：
第二PMOS管TP2，栅极与所述第一PMOS管TP1的栅极连接，第一极与所述驱动电源的高电平输出端ELVDD连接，第二极与所述第二PMOS管TP2的栅极连接；
以及，第二NMOS管TN2，栅极与所述第一NMOS管TN1的栅极连接，第一极为所述比例电流镜的电流输出端，第二极与所述第二PMOS管TP2的第二极连接;
所述电荷存储单元包括相互并联的存储电容C和电阻R；
所述存储电容C的一端与所述写入节点N1连接，所述存储电容C的另一端与驱动电源的低电平输出端ELVSS连接；
所述发光控制单元包括驱动晶体管DTFT；
所述驱动晶体管DTFT，栅极接入发光控制信号EM，第一极与所述写入节点N1连接，第二极与OLED的阳极连接；
OLED的阴极与驱动电源的低电平输出端ELVSS连接。
在如图5所示的实施例中，DTFT为PMOS管，在实际操作时，DTFT也可以选用NMOS管；
N2点是与TP1的栅极连接的节点，N3点是与TN1的栅极连接的节点。
在如图5所示的实施例中，所述第二PMOS管TP2的宽长比与所述第二NMOS管TN2的宽长比相等；所述第一PMOS管TP1的宽长比与所述第一NMOS管TN1的宽长比相等；
所述第二PMOS管TP2的宽长比为所述第一PMOS管TP1的宽长比的K倍，K大于1，则由Iout=KIref，其中，Iout为比例电流镜的输出电流，Iref为比例电流镜的输入电流。
如图6所示，Gate的时序和Gate1的时序相同，即在数据写入阶段电流放大单元放大数据电流，并通过放大后的数据电流对电荷存储单元进行充电。如图5所示的AMOLED像素驱动电路在工作时，
在数据写入阶段T1，Gate和Gate1为低电平信号，EM为高电平信号，TI、TIC和TC开启，DTFT关闭，首先Idata通过TI输入TC的基极，TC对Idata进行第一步的放大，比例电流镜的输入电流Iref为N×Idata，比例电流镜的输出电流Iout为K×N×Idata，Iout对存储电容C充电；
在数据写入阶段T1，在N2点和N3点加合适的偏置电压使得TP1、TP2、TN1和TN2全部工作在饱和区，此时Iref和Iout几乎与ELVDD无关，能避免由于电源电压波动引起的电流不稳定引起的闪烁，保证了显示画面的稳定性；
在像素点亮阶段T2，Gate和Gate1为高电平信号，EM为低电平信号，TI、TIC和TC关闭，DTFT开启，存储电容放电以点亮OLED。
在实际操作时，可以通过调节Gate1的时序来控制TC的导通时间，进而控制Iout，能够调节灰阶。
如图5所述的AMOLED像素驱动电路的实施例中管子数目较多，较适用于顶发射，但是由于比例电流镜的输出电流只与MOS管的宽长比的比例有关，因此MOS管的尺寸可以做的很小，不会占用很多空间，可以应用于单晶硅衬底OLED-on-silicon（硅基有机发光二极管）微型显示技术。
本发明还提供了一种AMOLED像素驱动方法，应用于上述的AMOLED像素驱动电路，包括：
在数据写入阶段，数据写入单元写入数据电流；
在数据写入阶段，电流放大单元放大所述数据电流，并通过放大后的数据电流对电荷存储单元充电；
在像素点亮阶段，发光控制单元控制导通电荷存储单元与OLED的连接，电荷存储单元放电以点亮所述OLED。
具体的，当电流放大单元在数据写入阶段的部分时间放大数据电流时，所述数据写入阶段包括电流放大阶段和直接充电阶段；
在电流放大阶段，所述电流放大单元放大数据电流；
在直接充电阶段，所述数据写入单元通过所述数据电流直接对所述电荷存储单元充电。
本发明还提供了一种显示装置，包括OLED和上述的AMOLED像素驱动电路，所述AMOLED像素驱动电路用于驱动所述OLED。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种AMOLED像素驱动电路，用于驱动有机发光二极管OLED，包括：电荷存储单元，用于在数据写入阶段被充电并在像素点亮阶段放电以点亮所述OLED；用于在数据写入阶段写入数据电流的数据写入单元；发光控制单元，用于在像素点亮阶段控制导通所述电荷存储单元和所述OLED的连接；其特征在于，所述AMOLED像素驱动电路还包括电流放大单元，其用于在数据写入阶段放大数据电流，并通过放大后的数据电流对所述电荷存储单元充电。
2.如权利要求1所述的AMOLED像素驱动电路，其特征在于，所述数据写入阶段包括电流放大阶段和直接充电阶段；
当所述电流放大单元在电流放大阶段放大数据电流时，所述数据写入单元还用于在直接充电阶段通过所述数据电流直接对所述电荷存储单元充电。
3.如权利要求1或2所述的AMOLED像素驱动电路，其特征在于，
所述数据写入单元和所述电荷存储单元的连接点为写入节点；
所述电流放大单元包括电流放大控制模块和比例电流镜，其中，
所述电流放大控制模块，用于在数据写入阶段的全部时间或部分时间导通所述写入节点与所述比例电流镜的电流输入端之间的连接；
所述比例电流镜的电流输出端与所述写入节点连接;
所述比例电流镜，用于对所述数据电流进行放大。
4.如权利要求3所述的AMOLED像素驱动电路，其特征在于，所述数据写入单元包括：数据写入晶体管，栅极接入数据写入控制信号，第一极接入所述数据电流，第二极与所述写入节点连接；
所述电流放大控制模块包括：
放大控制三极管，基极与所述写入节点连接，第一极接入电流放大控制信号；
写入控制晶体管，栅极接入所述数据写入控制信号，第一极与所述比例电流镜的电流输入端连接，第二极与所述放大控制三极管的第二极连接。
5.如权利要求4所述的AMOLED像素驱动电路，其特征在于，所述比例电流镜包括输入支路和输出支路；
所述输入支路包括：
第一PMOS管，第一极与驱动电源的高电平输出端连接；
以及，第一NMOS管，栅极与所述第一NMOS管的第一极连接，第一极与驱动电源的低电平输出端连接，第二极与所述第一PMOS管的第二极连接；
所述第一NMOS管的第二极为所述比例电流镜的电流输入端；
所述输出支路包括：
第二PMOS管，栅极与所述第一PMOS管的栅极连接，第一极与所述驱动电源的高电平输出端连接，第二极与所述第二PMOS管的栅极连接；
以及，第二NMOS管，栅极与所述第一NMOS管的栅极连接，第一极为所述电流输出端，第二极与所述第二PMOS管的第二极连接。
6.如权利要求5所述的AMOLED像素驱动电路，其特征在于，所述第二PMOS管的宽长比与所述第二NMOS管的宽长比相等；所述第一PMOS管的宽长比与所述第一NMOS管的宽长比相等；
所述第二PMOS管的宽长比为所述第一PMOS管的宽长比的K倍，K大于1。
7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的AMOLED像素驱动电路，其特征在于，所述电荷存储单元包括相互并联的存储电容和电阻；
所述存储电容，一端与所述写入节点连接，另一端与所述驱动电源的低电平输出端连接。
8.一种AMOLED像素驱动方法，应用于如权利要求1至7中任一权利要求所述的AMOLED像素驱动电路，其特征在于，包括：
在数据写入阶段，数据写入单元写入数据电流；
在数据写入阶段，电流放大单元放大所述数据电流，并通过放大后的数据电流对电荷存储单元充电；
在像素点亮阶段，发光控制单元控制导通电荷存储单元与OLED的连接，电荷存储单元放电以点亮所述OLED。
9.如权利要求8所述的AMOLED像素驱动方法，其特征在于，
所述数据写入阶段包括电流放大阶段和直接充电阶段；
在电流放大阶段，所述电流放大单元放大数据电流；
在直接充电阶段，所述数据写入单元通过所述数据电流直接对所述电荷存储单元充电。
10.一种显示装置，其特征在于，包括OLED和如权利要求1至7所述的AMOLED像素驱动电路，所述AMOLED像素驱动电路用于驱动所述OLED。
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