CN104392689A - 用于硅基amoled驱动芯片的像素电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于硅基AMOLED驱动芯片的像素电路，包括驱动管MN2、开关管MP2、压控电阻和存储电容C2；压控电阻随着像素数据电压Vdata减小而阻值增大，使暗态时OLED阳极电压减小，像素输出电流变小，从而使最小亮度更低；压控电阻随着像素数据电压Vdata增大而阻值减小到可以忽略，像素数据电压增大使OLED阳极电压增大，最大亮度不变。本发明新型的像素电路与现有像素电路相比，可以显著增加OLED发光的对比度。尤其是为了获得高亮度，需要调节公共阴极电压Vcom获得高电流输出时，该电路不会明显增加像素输出的最小电流，从而可以实现OLED高亮状态下的高对比度。

Description

用于硅基AMOLED驱动芯片的像素电路

技术领域

本发明属于微电子及显示技术领域，具体涉及一种应用于硅基AMOLED微显示驱动芯片的高对比度像素电路。

背景技术

硅基有源有机发光二极管（AMOLED）微显示是显示技术领域的一个分支，它实现了OLED技术与硅基集成电路技术的结合。硅基AMOLED微显示具有薄而轻、主动发光、视角宽、没有闪烁抖动、低压驱动、发光效率高、响应速度快、功耗低、集成度高等特点，可用于各种显示领域。因为其体积小从而在便携式显示应用方面具有巨大的优势。目前主要应用在头盔显示器、眼镜式显示器等，也可用在其他移动终端显示器，涉及科研、娱乐、通信、军事、医疗等各个行业和领域，其潜力非常巨大。

硅基AMOLED微显示技术是将OLED器件直接做在经过半导体加工工艺制成的单晶硅集成电路芯片上，从而实现其周边驱动电路和显示像素矩阵电路的集成化。其中专用的硅基AMOLED驱动芯片的研究，正处于高速发展的阶段。其中像素电路直接驱动OLED发光， 所以像素电路结构决定了OLED发光的亮度、对比度等。对比度指的是一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的测量，差异范围越大代表对比越大，所以可以通过改善像素电路结构可以改善OLED发光的对比度。如今现有的像素电路对实现高对比度调节效果不佳，可调范围小，结构复杂，高亮度和高对比度同时实现较难。

发明内容

本发明的目的是为硅基AMOLED驱动电路提供一种新型像素电路结构，可以改善AMOLED发光的对比度。从而能够实现AMOLED更好的显示效果。

本发明采用以下技术方案是：一种用于硅基AMOLED驱动芯片的像素电路，包括驱动管MN2、开关管MP2、压控电阻和存储电容C2；所述开关管MP2为P型MOS管，开关管MP2的漏极与输入电压源Vdata正向端相连，开关管MP2的源极与所述电容C2的一端、驱动管MN2的栅极相连，开关管MP2的栅极与行选控制信号SEL2相连；所述输入电压源Vdata负向端和电容C2的另一端与地GND相连；所述驱动管MN2为N型MOS管，驱动管MN2的漏极与电压VDD相连，驱动管MN2的源极与所述压控电阻的一端相连，压控电阻的另一端与OLED阳极相连，OLED的阴极连接Vcom电压。

上述方案中，所述压控电阻随着输入电压源Vdata电压减小而阻值增大，使暗态时OLED阳极电压减小，最小亮度更低；压控电阻随着输入电压源Vdata电压增大而阻值减小到可以忽略，使OLED阳极电压增大，最大亮度不变，增加了OLED发光的对比度。

上述方案中，所述压控电阻采用P型MOS管MP3。所述P型MOS管MP3的源极与所述驱动管MN2的源极相连，P型MOS管MP3的漏极与所述OLED的阳极相连，P型MOS管MP3的栅极与地GND相连。当所述输入电压源Vdata信号较小时，C点电压较低，P型MOS管MP3工作在亚阈值区，阻值较大；随着输入电压源Vdata信号增大使E点电压增大，C点电压随之增大，MP3进入线性区而阻值减小到可以忽略。

本发明的优点及显著效果：

（1）本发明新型像素电路采用压控电阻根据输入数据来控制AMOLED阳极电压，实现了高对比度调节。

（2）本发明采用晶体管实现随输入数据变化的可调电阻，结构简单，能够节省面积、可调范围大。

（3）本发明在采取调节AMOLED公共阴极Vcom的电压获得高亮度的同时，也会获得高的对比度，可以同时兼顾高对比度和高亮度的性能要求。

本发明与现有像素电路相比，可以显著增加OLED发光的对比度，尤其是为了获得高亮度，需要调节公共阴极电压Vcom获得高电流输出时，该电路不会明显增加像素输出的最小电流，从而可以实现OLED高亮状态下的高对比度。

附图说明

图1是一种现有的像素电路图。

图2是本发明像素电路结构框图。

图3是本发明具体像素电路图。

图4是压控电阻阻值随输入电压变化曲线。

图5是图1和图3的电压-电流特性对比曲线。

图6是图3电路中不同Vcom时的电压-电流特性对比曲线。

图7是图1电路中不同Vcom时的电压-电流特性对比曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1所示是一种现有的像素电路图，由虚线框内具体像素电路1、外接输入电压源Vdata、外接OLED构成。P型MOS管MP1的漏极与输入电压源Vdata正向端相连，P型MOS管MP1的源极与电容C1的一端、N型MOS管MN1的栅极相连。P型MOS管MP1的栅极与行选控制信号SEL1相连。电压源Vdata负向端、电容C1的另一端与地GND相连。N型MOS管MN1的漏极与电压VDD相连，N型MOS管MN1的源极与OLED阳极相连。OLED的阴极与Vcom电压相连。

图2所示是本发明像素电路结构框图，由虚线框内具体像素电路2、外接电压源Vdata、外接OLED构成。P型MOS管MP2的漏极与输入电压源Vdata正向端相连，P型MOS管MP2的源极与电容C2的一端、N型MOS管MN2的栅极相连。P型MOS管MP2的栅极与行选控制信号SEL2相连。输入电压源Vdata负向端、电容C2的另一端与地GND相连。N型MOS管MN2的漏极与电压VDD相连，N型MOS管MN2的源极与压控电阻的一端相连，压控电阻的另一端与OLED阳极相连，OLED的阴极与Vcom电压相连。

图3所示是本发明具体像素电路图，由虚线框内具体像素电路2、外接电压源Vdata、外接OLED构成。P型MOS管MP2的漏极与输入电压源Vdata正向端相连，P型MOS管MP2的源极与电容C2的一端、N型MOS管MN2的栅极相连。P型MOS管MP2的栅极与行选控制信号SEL2相连。输入电压源Vdata负向端、电容C2的另一端与地GND相连。N型MOS管MN2的漏极与电压VDD相连，N型MOS管MN2的源极与P型MOS管MP3的源极相连，P型MOS管MP3的漏极与OLED阳极相连，P型MOS管MP3的栅极与地GND相连。OLED的阴极与Vcom电压相连。

图1所示电路的工作过程如下：

行选控制信号SEL1为低电平时，P型MOS管MP1（开关管）导通，输入电压源Vdata（像素数据电压）的驱动信号数据写入存储电容C1中， N型MOS管MN1（驱动管）导通，驱动OLED发光，驱动电流与Vdata对应，对像素进行亮度调节。在驱动信号Vdata变大时，A点电压上升，B点电压随之上升，使OLED阳极电压增大，流过OLED电流变大，亮度增大。SEL1为高电平时，开关管MP1关断，Vdata已经存储在C1中，MN1仍处于导通阶段，驱动电流保持不变。

图2所示电路的工作过程如下：

行选控制信号SEL2为低电平时，P型MOS管MP2（开关管）导通，输入电压源Vdata（像素数据电压）的驱动信号数据写入存储电容C2中，N型MOS管MN2（驱动管）导通，驱动OLED发光。其中压控电阻随着驱动信号数据Vdata增大而阻值减小。在驱动信号Vdata变小时，E点电压变小，C点电压随之变小，这时压控电阻增大，使压控电阻上压降增大，相应使D点电压变低。使暗态时OLED阳极电压减小，最小亮度更低。在驱动信号Vdata变大时，压控电阻阻值变的可以忽略，使C、D点电压几乎相等，随E点电压增大而增大，使OLED阳极电压增大，达到最大亮度。所发明电路使OLED最大亮度不变，暗态时由于压控电阻阻值增大而使最小电流变小，增加了OLED发光的对比度。

图3所示电路的工作过程如下：

与图2类似，行选控制信号SEL2为低电平时，P型MOS管MP2（开关管）导通，输入电压源Vdata（像素数据电压）的驱动信号数据写入存储电容C2中，N型MOS管MN2（驱动管）导通，驱动OLED发光。驱动信号数据Vdata较小时，C点电压较低，MP3工作在亚阈值区，阻值很大。随着驱动信号数据Vdata增大使E点电压增大，C点电压随之增大，MP3进入线性区而阻值减小到可以忽略。MP3的阻值Ron随Vdata变化曲线如图4所示。

在驱动信号数据Vdata变小时，E点电压变小，C点电压随之变小，这时MP3电阻增大，使MP3上压降增大，相应使D点电压变低。使暗态时OLED阳极电压减小，最小亮度更低。在驱动信号Vdata变大时，MP3阻值变的可以忽略，使C、D点电压几乎相等，随E点电压增大而增大，使OLED阳极电压增大，达到最大亮度。

图5是图1和图3的Vdata电压—Ioled电流特性对比曲线。图5中1是图1电路中Ioled随Vdata电压变化曲线，2是图3电路中Ioled随Vdata电压变化曲线。由于图3中MP3在Vdata较小时阻值较大，使Ioled最小值较小，MP3随Vdata增大而阻值减小到可以忽略，使Ioled最大值不受影响，从而图3与图1相比明显增加了OLED对比度。

同时，在Vdata变化范围相同的条件下，调节OLED公共阴极Vcom的电压，使其变得更低，可以得到高的输出电流，从而达到高的亮度。如果采用图1传统的像素结构，这种调节OLED公共阴极Vcom的电压获得高亮度的同时，也会增加像素单元输出的最小电流值，会明显牺牲对比度。而本发明将会在获得高亮度的同时，也会获得高的对比度。图6是图3本发明像素电路在不同Vcom时的Vdata电压-Ioled电流特性对比曲线。图6中曲线3是Vcom=-3V时的电压-电流特性曲线，曲线4是Vcom=-2V时的电压-电流特性曲线。图7是图1电路在不同Vcom时的电压-电流特性对比曲线，曲线5是Vcom=-3V时的电压-电流特性曲线，曲线6是Vcom=-2V时的电压-电流特性曲线。图6和图7可以看出调节公共阴极Vcom的电压从-2V到-3V时，现有像素电路获得高亮度的同时，也会增加像素单元输出的最小电流值，会明显牺牲对比度。而本发明电路在获得高亮度的同时，最小电流没有增加，也会获得高的对比度。

本发明不局限于上述实施方式，不论压控电阻其实现形式作任何变化，凡是在具有公共阴极的AMOLED驱动电路中，采用压控电阻来控制OLED阳极电压，实现了高对比度调节的结构，均应落在本发明保护范围之内。本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种用于硅基AMOLED驱动芯片的像素电路，其特征在于：包括驱动管MN2、开关管MP2、压控电阻和存储电容C2；所述开关管MP2为P型MOS管，开关管MP2的漏极与输入电压源Vdata正向端相连，开关管MP2的源极与所述电容C2的一端、驱动管MN2的栅极相连，开关管MP2的栅极与行选控制信号SEL2相连；所述输入电压源Vdata负向端和电容C2的另一端与地GND相连；所述驱动管MN2为N型MOS管，驱动管MN2的漏极与电压VDD相连，驱动管MN2的源极与所述压控电阻的一端相连，压控电阻的另一端与OLED阳极相连，OLED的阴极连接Vcom电压。

2.根据权利要求1所述的用于硅基AMOLED驱动芯片的像素电路，其特征在于：所述压控电阻随着输入电压源Vdata电压减小而阻值增大，使暗态时OLED阳极电压减小，最小亮度更低；压控电阻随着输入电压源Vdata电压增大而阻值减小到可以忽略，使OLED阳极电压增大，最大亮度不变，增加了OLED发光的对比度。

3.根据权利要求1或2所述的用于硅基AMOLED驱动芯片的像素电路，其特征在于：所述压控电阻采用P型MOS管MP3。

4.根据权利要求3所述的用于硅基AMOLED驱动芯片的像素电路，其特征在于：所述P型MOS管MP3的源极与所述驱动管MN2的源极相连，P型MOS管MP3的漏极与所述OLED的阳极相连，P型MOS管MP3的栅极与地GND相连。

5.根据权利要求3所述的用于硅基AMOLED驱动芯片的像素电路，其特征在于：所述输入电压源Vdata信号较小时，C点电压较低，P型MOS管MP3工作在亚阈值区，阻值较大；随着输入电压源Vdata信号增大使E点电压增大，C点电压随之增大，MP3进入线性区而阻值减小到可以忽略。