CN104680978A - 一种用于高分辨率amoled的像素补偿电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于高分辨率AMOLED的像素补偿电路，包括：第一开关，其控制端接收第一扫描信号；第二开关，其控制端接收第二扫描信号；第三开关，其控制端接收第二扫描信号；第四开关，其控制端接收第三扫描信号；第五开关，其控制端接收第三扫描信号，其第二端耦接第一电压；第六开关；第一电容，耦接第六开关的控制端与第一端；第二电容，耦接第一电容的第二端与参考电压；以及有机发光二极管。相比于现有技术，本发明在补偿时间不受面板分辨率限制的前提下，可补偿开关管的阈值电压变异造成的电流不均匀性，还可补偿因第一电压的直流阻抗降低而产生的图像老化及串扰情形，并且防止画面有闪烁的现象，进而提高整个画面的对比度。

Description

一种用于高分辨率AMOLED的像素补偿电路

技术领域

本发明涉及一种有机发光二极管显示器，尤其涉及一种用于高分辨率主动矩阵有机发光二极管显示器(Active Matrix Organic Light EmittingDiode，AMOLED)的像素补偿电路。

背景技术

近年来，常规的显示器已逐渐被便携式薄平板显示器所取代。由于有机或无机发光显示器可提供宽视角和良好的对比度，且具有快速的响应速度，因而有机或无机发光显示器这些自发光型的显示器比其它平板显示器具有更多的优势。这样，有机或无机发光显示器作为下一代显示器已引起人们的广泛关注，特别是包括由有机材料形成了发光层的有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)显示器在提供彩色图像的同时，相比无机发光显示器具有更高的亮度、更低的驱动电压及更快的响应时间。

一般来说，OLED显示器依驱动方式可分为被动矩阵驱动(PassiveMatrix OLED，PMOLED)和主动矩阵驱动(Active Matrix OLED，AMOLED)两种。其中，PMOLED显示器是当数据未写入时并不发光，只在数据写入期间发光。这种驱动方式结构简单、成本较低、较容易设计，主要适用于中小尺寸的显示器。对于AMOLED显示器，该像素阵列的每一像素都有一电容存储数据，让每一像素皆维持在发光状态。由于AMOLED显示器的耗电量明显小于PMOLED显示器，加上驱动方式更适合发展大尺寸与高解析度的显示器，使得AMOLED显示器成为未来发展的主要方向。

在现有技术中，对于具有低温多晶硅薄膜晶体管(Low TemperaturePolycrystalline Silicon Thin Film Transistor，LTPS-TFT)的AMOLED来说，其在屏幕的封装过程中，利用准分子激光源产生能量均匀分布的激光束，投射于非晶硅结构的玻璃基板上，使其转变为多晶硅结构。相对于非晶硅薄膜晶体管技术，采用LTPS-TFT技术的AMOLED分辨率更高、响应速度更快、亮度更高、对比度更高、可视角度更广、色彩饱和度更高、功耗更低。然而，LTPS-TFT的开关阈值电压(threshold voltage)及载子迁移率(mobility)在不同像素间的变异会导致流经有机发光二极管的发光电流不均匀。此外，随着有机发光二极管的老化，其导通电压会随着操作时间的延长而增加，并且发光效率出现下降等不良情形。

有鉴于此，如何设计一种用于高分辨率AMOLED的像素补偿电路，以消除现有技术中的上述诸多缺陷，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。

发明内容

针对现有技术中的用于高分辨率AMOLED的像素补偿电路所存在的上述缺陷，本发明提供了一种新颖的、可在补偿时间不受面板解析度限制的前提下进而补偿LTPS-TFT的开关阈值电压变异所造成的电流不均匀现象的像素补偿电路。

依据本发明的一个方面，提供了一种用于高分辨率主动矩阵有机发光二极管显示器的像素补偿电路，包括：

一第一开关，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第一开关的控制端用以接收一第一扫描信号，所述第一开关的第二端电性耦接至一数据电压；

一第二开关，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第二开关的控制端用以接收一第二扫描信号，所述第二开关的第二端电性耦接至一参考电压，所述第二开关的第一端电性耦接至所述第一开关的第一端；

一第三开关，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第三开关的控制端用以接收所述第二扫描信号，所述第三开关的第二端电性耦接至所述参考电压；

一第四开关，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第四开关的控制端用以接收一第三扫描信号，所述第四开关的第二端电性耦接至所述第三开关的第一端；

一第五开关，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第五开关的控制端用以接收所述第三扫描信号，所述第五开关的第二端电性耦接至一第一电压；

一第六开关，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第六开关的控制端电性耦接至所述第一开关的第一端，所述第六开关的第一端电性耦接至所述第五开关的第一端，所述第六开关的第二端电性耦接至所述第三开关的第一端；

一第一电容，具有一第一端和一第二端，所述第一电容的第一端电性耦接至所述第六开关的控制端，所述第一电容的第二端电性耦接至所述第六开关的第一端；

一第二电容，具有一第一端和一第二端，所述第二电容的第一端电性耦接至所述第一电容的第二端及所述第六开关的第一端，所述第二电容的第二端电性耦接至所述参考电压；以及

一有机发光二极管，其阳极电性耦接至所述第四开关的第一端，其阴极电性耦接至一第二电压，该第二电压小于该第一电压。

在其中的一实施例，所述第一开关至所述第六开关均为P型薄膜晶体管。

在其中的一实施例，所述第一扫描信号、所述第二扫描信号以及所述第三扫描信号的时序组合依次对应于一补偿期间、一数据写入期间以及一点亮期间。

在其中的一实施例，于所述补偿期间，所述第一扫描信号和所述第三扫描信号均为一高电平信号，所述第二扫描信号为一低电平信号。

在其中的一实施例，所述第一开关、所述第四开关和所述第五开关均处于关断状态，所述第二开关、所述第三开关和所述第六开关均处于开通状态。

在其中的一实施例，于所述数据写入期间，所述第一扫描信号为一低电平信号，所述第二扫描信号和所述第三扫描信号均为一高电平信号。

在其中的一实施例，所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关均处于关断状态，所述第一开关和所述第六开关均处于开通状态。

在其中的一实施例，于所述点亮期间，所述第一扫描信号和所述第二扫描信号均为一高电平信号，所述第三扫描信号为一低电平信号。

在其中的一实施例，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关均处于关断状态，所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关均处于开通状态。

在其中的一实施例，流经所述有机发光二极管的电流I_OLED满足如下关系式：

I_OLED＝K[(C2/C1+C2)(Vref-Vdata)]²

其中K为常数，C1为所述第一电容数值，C2为所述第二电容数值，Vref为所述参考电压值，Vdata为所述数据电压值。

采用本发明的用于高分辨率主动矩阵有机发光二极管显示器的像素补偿电路，其第一开关的控制端接收一第一扫描信号且第二端电性耦接至一数据电压，第二开关的控制端接收一第二扫描信号，第三开关的控制端接收第二扫描信号，第四开关的控制端接收一第三扫描信号，第五开关的控制端接收第三扫描信号且第二端电性耦接至一第一电压，第六开关的控制端电性耦接至第一开关的第一端，第一电容的第一端电性耦接至第六开关的控制端且第二端电性耦接至第六开关的第一端，第二电容的第一端电性耦接至第一电容的第二端。相比于现有技术，本发明提供了一种“6T2C”(即，包括六个开关和两个电容)的像素补偿电路，在补偿时间不受面板分辨率限制的前提下，可补偿开关管的阈值电压变异造成的电流不均匀性，还可补偿因第一电压的直流阻抗降低而产生的图像老化及串扰(crosstalk)情形，并且防止画面有闪烁的现象，进而提高整个画面的对比度。

附图说明

读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中，

图1示出现有技术中的一种主动矩阵有机发光二极管显示器的像素补偿电路的结构示意图；

图2示出依据本发明一实施方式，用于高分辨率主动矩阵有机发光二极管显示器的像素补偿电路的结构示意图；

图3A示出图2的像素补偿电路工作于补偿期间的状态示意图；

图3B示出图2的像素补偿电路的关键信号在补偿期间的时序波形图；

图4A示出图2的像素补偿电路工作于数据写入期间的状态示意图；

图4B示出图2的像素补偿电路的关键信号在数据写入期间的时序波形图；

图5A示出图2的像素补偿电路工作于点亮期间的状态示意图；

图5B示出图2的像素补偿电路的关键信号在点亮期间的时序波形图；

图6示出采用图2的像素补偿电路，当开关管的阈值电压变化+0.5V及-0.5V时，在所有数据电压范围内的相对电流误差率(relative current errorrate)的数据示意图；以及

图7示出采用图2的像素补偿电路，当第一电压Vdd下降0.5V时，在所有数据电压范围内的相对电流误差率的数据示意图。

具体实施方式

为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本发明的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。

图1示出现有技术中的一种主动矩阵有机发光二极管显示器的像素补偿电路的结构示意图。

参照图1，该像素补偿电路为一“2T1C”架构，这里的2T即薄膜晶体管T11和薄膜晶体管T12，1C即为薄膜晶体管T12的栅极与漏极之间所跨接的存储电容C11。亦即，术语“mTnC”表示薄膜晶体管的数目为m，存储电容的数目为n，m、n均为自然数。

其中，薄膜晶体管T11的栅极电性连接至一扫描信号Scan，源极用于接收一数据电压信号Data，漏极与薄膜晶体管T12的栅极相连接。薄膜晶体管T12的漏极电性连接至一公共电压VDD，源极经由有机发光二极管OLED连接至一接地电压。当驱动发光时，VDD上面会有电流流过，由于面板上的VDD连接至每一像素，且传输VDD的金属传输线本身具有阻抗，因而该VDD对于不同的像素会存在差异。如前所述，由于不同像素间存在电流差异，即使接收相同的数据电压信号Data，流经OLED的电流也会不同，进而使面板显示不均匀。

图2示出依据本发明一实施方式，用于高分辨率主动矩阵有机发光二极管显示器的像素补偿电路的结构示意图。

参照图2，本发明的像素补偿电路采用6T2C架构，其包括第一开关T1、第二开关T2、第三开关T3、第四开关T4、第五开关T5、第六开关T6、第一电容C1以及第二电容C2。例如，第一开关T1至第六开关T6均为一P型薄膜晶体管，当栅极施加低电平电压时，开关导通；当栅极施加高电平电压时，开关关断。

详细而言，第一开关T1的栅极用以接收一第一扫描信号Scan1，第一开关T1的漏极(或源极，下同)电性耦接至第二开关T2的漏极，第一开关T1的源极(或漏极，下同)电性耦接至一数据电压Vdata。第二开关T2的栅极用以接收一第二扫描信号Scan2，第二开关T2的源极电性耦接至一参考电压Vref，第二开关T2的漏极与第一开关T1的漏极电性耦接并相交于节点A。

第三开关T3的栅极用以接收第二扫描信号Scan2，第三开关T3的源极电性耦接至参考电压Vref，第三开关T3的漏极电性耦接至第四开关T4的源极以及第六开关T6的源极。第四开关T4的栅极用以接收一第三扫描信号Scan3，第四开关T4的源极、第三开关T3的漏极以及第六开关T6的源极电性耦接且相交于节点B。

第五开关T5的栅极用以接收第三扫描信号Scan3，第五开关T5的源极电性耦接至第一电压Vdd，第五开关T5的漏极与第六开关T6的漏极、第一电容C1和第二电容C2电性耦接并相交于节点C。第六开关T6的栅极电性耦接至第一开关T1的漏极、第二开关T2的漏极、第一电容C1，第六开关T6的漏极电性耦接至第五开关T5的漏极，第六开关T6的源极电性耦接至第三开关T3的漏极以及第四开关T4的源极以形成节点B。

第一电容C1具有第一端和第二端，且第一电容C1的第一端电性耦接至第六开关T6的栅极，第一电容C1的第二端电性耦接至第六开关T6的漏极。第二电容C2亦具有第一端和第二端，第二电容C2的第一端电性耦接至第一电容C1的第二端及第六开关T6的漏极，第二电容C2的第二端电性耦接至参考电压Vref。有机发光二极管OLED的阳极电性耦接至第四开关T4的漏极，阴极电性耦接至第二电压Vss，该第二电压Vss小于该第一电压Vdd。

由图2的像素补偿电路可知，本发明利用第六开关T6形成了源极跟随器来侦测开关管的阈值电压变化，并利用第一电容C1一端浮接的方式使节点A的电压可随第一电压Vdd的变化而变化。此外，在点亮期间之外的其他时间期间内，本发明可利用关断第四开关T4来防止电流流过有机发光二极管OLED从而确保黑画面品质。

图3A示出图2的像素补偿电路工作于补偿期间的状态示意图，以及图3B示出图2的像素补偿电路的关键信号在补偿期间的时序波形图。

参照图3A和图3B，当该电路工作在补偿期间(compensation period)t_a时，第一扫描信号Scan1为高电平信号，第二扫描信号Scan2为低电平信号，第三扫描信号Scan3为高电平信号。对应地，第一开关T1、第四开关T4和第五开关T5均处于关断状态，第二开关T2、第三开关T3和第六开关T6均处于开通状态。此时，节点A的电压为参考电压Vref，节点C的电压为Vref与开关管的阈值电压Vth之和。在此补偿期间，连接至一行共用数据线(传送数据电压Vdata)的第一开关T1持续处于关断状态，因而补偿时间不受面板解析度所限制。

图4A示出图2的像素补偿电路工作于数据写入期间的状态示意图，以及图4B示出图2的像素补偿电路的关键信号在数据写入期间的时序波形图。

参照图4A和图4B，当该电路工作在数据写入期间(data input period)t_b时，第一扫描信号Scan1为低电平信号，第二扫描信号Scan2为高电平信号，第三扫描信号Scan3仍然为高电平信号。对应地，第二开关T2、第三开关T3、第四开关T4和第五开关T5均处于关断状态，第一开关T1和第六开关T6均处于开通状态。此时，节点A的电压为数据电压Vdata，节点C的电压可表示为：

Vref+|Vth|+[C1/(C1+C2)](Vdata-Vref)

由于第四开关T4关闭，并无任何电流流经有机发光二极管OLED，因而可确保黑画面品质。

图5A示出图2的像素补偿电路工作于点亮期间的状态示意图，以及图5B示出图2的像素补偿电路的关键信号在点亮期间的时序波形图。

参照图5A和图5B，当该电路工作在点亮期间(emission period)t_c时，第一扫描信号Scan1为高电平信号，第二扫描信号Scan2为高电平信号，第三扫描信号Scan3为低电平信号。对应地，第一开关T1、第二开关T2和第三开关T3均处于关断状态，第四开关T4、第五开关T5和第六开关T6均处于开通状态。此时，流经该有机发光二极管OLED的电流I_OLED满足如下关系式：

I_OLED＝K[(C2/C1+C2)(Vref-Vdata)]²

其中K为常数，C1表示第一电容的容值，C2表示第二电容的容值，Vref表示参考电压的数值，Vdata表示数据电压的数值。

在图5A中，由于第四开关T4、第五开关T5和第六开关T6均开通，则第一电压Vdd、第五开关T5、第六开关T6、第四开关T4、有机发光二极管OLED和第二电压Vss形成电流回路，此时有机发光二极管OLED有电流流过而点亮。

图6示出采用图2的像素补偿电路，当开关管的阈值电压变化+0.5V及-0.5V时，在所有数据电压范围内的相对电流误差率(relative current errorrate)的数据示意图。

从图6可以看出，在所有数据电压范围(诸如-4V～0V)内，当开关管(如：第六开关T6)的阈值电压变化+0.5V或-0.5V时，其相对电流误差率均不超过3％，因而可有效地补偿开关管的阈值电压漂移。

图7示出采用图2的像素补偿电路，当第一电压Vdd下降0.5V时，在所有数据电压范围内的相对电流误差率的数据示意图。

从图7可以看出，在所有数据电压范围(诸如-4V～0V)内，当第一电压Vdd下降0.5V时，其相对电流误差率均不超过2％，因而流经该有机发光二极管的电流受第一电压变化的影响也较小。

采用本发明的用于高分辨率主动矩阵有机发光二极管显示器的像素补偿电路，其第一开关的控制端接收一第一扫描信号且第二端电性耦接至一数据电压，第二开关的控制端接收一第二扫描信号，第三开关的控制端接收第二扫描信号，第四开关的控制端接收一第三扫描信号，第五开关的控制端接收第三扫描信号且第二端电性耦接至一第一电压，第六开关的控制端电性耦接至第一开关的第一端，第一电容的第一端电性耦接至第六开关的控制端且第二端电性耦接至第六开关的第一端，第二电容的第一端电性耦接至第一电容的第二端。相比于现有技术，本发明提供了一种“6T2C”(即，包括六个开关和两个电容)的像素补偿电路，在补偿时间不受面板分辨率限制的前提下，可补偿开关管的阈值电压变异造成的电流不均匀性，还可补偿因第一电压的直流阻抗降低而产生的图像老化及串扰(crosstalk)情形，并且防止画面有闪烁的现象，进而提高整个画面的对比度。

上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种用于高分辨率主动矩阵有机发光二极管显示器(Active MatrixOrganic Light Emitting Diode，AMOLED)的像素补偿电路，其特征在于，所述像素补偿电路包括：

一第一开关，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第一开关的控制端用以接收一第一扫描信号，所述第一开关的第二端电性耦接至一数据电压；

一第二开关，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第二开关的控制端用以接收一第二扫描信号，所述第二开关的第二端电性耦接至一参考电压，所述第二开关的第一端电性耦接至所述第一开关的第一端；

一第三开关，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第三开关的控制端用以接收所述第二扫描信号，所述第三开关的第二端电性耦接至所述参考电压；

一第四开关，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第四开关的控制端用以接收一第三扫描信号，所述第四开关的第二端电性耦接至所述第三开关的第一端；

一第五开关，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第五开关的控制端用以接收所述第三扫描信号，所述第五开关的第二端电性耦接至一第一电压；

一第六开关，具有一第一端、一第二端和一控制端，所述第六开关的控制端电性耦接至所述第一开关的第一端，所述第六开关的第一端电性耦接至所述第五开关的第一端，所述第六开关的第二端电性耦接至所述第三开关的第一端；

一第一电容，具有一第一端和一第二端，所述第一电容的第一端电性耦接至所述第六开关的控制端，所述第一电容的第二端电性耦接至所述第六开关的第一端；

一第二电容，具有一第一端和一第二端，所述第二电容的第一端电性耦接至所述第一电容的第二端及所述第六开关的第一端，所述第二电容的第二端电性耦接至所述参考电压；以及

一有机发光二极管，其阳极电性耦接至所述第四开关的第一端，其阴极电性耦接至一第二电压，该第二电压小于该第一电压。

2.根据权利要求1所述的像素补偿电路，其特征在于，所述第一开关至所述第六开关均为一P型薄膜晶体管。

3.根据权利要求1所述的像素补偿电路，其特征在于，所述第一扫描信号、所述第二扫描信号以及所述第三扫描信号的时序组合依次对应于一补偿期间、一数据写入期间以及一点亮期间。

4.根据权利要求3所述的像素补偿电路，其特征在于，在所述补偿期间，所述第一扫描信号和所述第三扫描信号均为一高电平信号，所述第二扫描信号为一低电平信号。

5.根据权利要求4所述的像素补偿电路，其特征在于，所述第一开关、所述第四开关和所述第五开关均处于关断状态，所述第二开关、所述第三开关和所述第六开关均处于开通状态。

6.根据权利要求3所述的像素补偿电路，其特征在于，在所述数据写入期间，所述第一扫描信号为一低电平信号，所述第二扫描信号和所述第三扫描信号均为一高电平信号。

7.根据权利要求6所述的像素补偿电路，其特征在于，所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关均处于关断状态，所述第一开关和所述第六开关均处于开通状态。

8.根据权利要求3所述的像素补偿电路，其特征在于，在所述点亮期间，所述第一扫描信号和所述第二扫描信号均为一高电平信号，所述第三扫描信号为一低电平信号。

9.根据权利要求8所述的像素补偿电路，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关均处于关断状态，所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关均处于开通状态。

10.根据权利要求3所述的像素补偿电路，其特征在于，流经所述有机发光二极管的电流I_OLED满足如下关系式：

I_OLED＝K[(C2/C1+C2)(Vref-Vdata)]²

其中K为常数，C1为所述第一电容数值，C2为所述第二电容数值，Vref为所述参考电压值，Vdata为所述数据电压值。