CN105047131A - 一种amoled像素电路的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了AMOLED像素电路的控制方法，包括：打开第一TFT开关管和第二TFT开关管，分别使第一电源和第二电源处于低电平和高电平，使数据输入端处于高电平；关闭第一TFT开关管和打开第二TFT开关管，第一电源和第二电源分别跳跃至高电平和低电平，使数据输入端处于高电平；关闭第一TFT开关管和打开第二TFT开关管，使第一电源和第二电源都处于高电平，数据输入端输入数据电平；打开第一TFT开关管和关闭第二TFT开关管，使第一电源和第二电源处于高电平，数据输入端输入数据电压；关闭第一TFT开关管和第二TFT开关管，使第一电源和第二电源分别处于高电平和低电平。本电路具有更高的补偿精度。

Description

一种AMOLED像素电路的控制方法

【技术领域】

本发明涉及一种AMOLED像素电路的控制方法。

【背景技术】

与液晶显示(LCD)相比，有机发光(AMOLED)显示器在近些年正受到广泛的关注。图1显示了一个简单AMOLED的2-TFT像素电路。从图中可以看出，数据线V_data提供了驱动TFT所需要的信号电压，扫描线scan决定TFT开关管S₁的开关状态，存储在电容Cs上的电压被TFT驱动管T1转化为通过OLED的电流。因为T1管阈值电压存在漂移，这个简单的电路不能被用做像素电路来驱动OLED，因为OLED的电流和亮度在某一特定的电压范围内随着时间的延长而衰减。由于在栅源电压作用下，不能准确预测TFT的阈值电压的漂移过程，有必要对T1管的阈值电压漂移进行补偿，以稳定OLED亮度。

在多种阈值电压补偿方法中，基于电压编程的像素电路由于稳定时间快而吸引了众多人的注意。在这种电压编程电路中，存储电容器Cs被预先充入一定的电压Vc，在补偿期间，电压通过一个二极管连接的驱动管T1放电，直到电压达到阈值电压值，然后Cs停止充电，如图2所示。此时，T1关闭，Cs停止放电。然后，数据电压加到Cs上，形成T1的栅极电压Vdata+Vth。如果T1在饱和范围，通过T1的电流不受Vth的影响。

然而，这种方法有两个缺陷：其一，电路的时间常数由驱动管T1的跨导g_m决定。当电容电压下降时，g_m也随着下降，这样电流非常低，达到理想的阈值电压V_th时间很长。其二，即便Vc达到Vth值，由于阈值电流的影响，Vc会继续下降，这样就不可能准确地测量阈值电压。

【发明内容】

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种补偿效果更好、精度更高的AMOLED像素电路的控制方法及装置。

一种AMOLED像素电路的控制方法，所述AMOLED像素电路包括第一TFT开关管、第二TFT开关管、TFT驱动管、电容和OLED，所述OLED的阳极和阴极分别与第一电源和所述TFT驱动管的漏极连接，所述TFT驱动管的源极与第二电源连接，所述TFT驱动管的栅极通过第二TFT开关管与数据输入端连接，所述第一TFT开关管连接在所述OLED的阴极和所述TFT驱动管的栅极之间，所述TFT驱动管的栅极通过所述电容接地，所述控制方法包括如下步骤：

在第一阶段，打开所述第一TFT开关管和第二TFT开关管，分别使所述第一电源和第二电源处于低电平和高电平，所述TFT驱动管被关闭，使所述数据输入端处于高电平；

在第二阶段，关闭所述第一TFT开关管和打开第二TFT开关管，所述第一电源和第二电源分别跳跃至高电平和低电平，使所述数据输入端处于高电平，所述TFT驱动管被打开，所述OLED的阴极处的电压通过所述TFT驱动管放电；

在第三阶段，关闭所述第一TFT开关管和打开第二TFT开关管，使所述第一电源和第二电源都处于高电平，所述数据输入端输入数据电平，所述TFT驱动管被关闭；

在第四阶段，打开所述第一TFT开关管和关闭第二TFT开关管，使所述第一电源和第二电源处于高电平，所述数据输入端输入数据电压；

在第五阶段，关闭所述第一TFT开关管和第二TFT开关管，使所述第一电源和第二电源分别处于高电平和低电平。

优选地，

所述第一电源在所述第四阶段的高电平比在第三阶段的高电平要低。

优选地，

所述第二阶段的放电时长 $t_{comp}=\frac{C_S+C_{OLED}}{K\[V_{data}-V_{th0}-(\sqrt{2}-1){\mathrm{\ΔV}}_{th,max}\]},K={\mathrm{\μ}}_{FET}{C}_i\frac{W}{L};$ 其中，C_S为所述电容的容量，C_OLED为所述OLED反偏时等效的电容容量，μ_FET是所述TFT驱动管的场效应迁移率，Ci是所述TFT驱动管绝缘层电容，W/L是所述TFT驱动管的沟道宽长比，ΔV_th,max所述TFT驱动管的最大阈值电压漂移量。

优选地，

所述第一TFT开关管的控制端与第一扫描信号端连接，所述第二TFT开关管的控制端与第二信号扫描端连接。

本发明还提供了一种AMOLED像素电路的控制方法，所述AMOLED像素电路包括第一TFT开关管、第二TFT开关管、TFT驱动管、电容和OLED，所述OLED的阳极和阴极分别与第一电源和所述TFT驱动管的漏极连接，所述TFT驱动管的源极与第二电源连接，所述TFT驱动管的栅极通过第二TFT开关管与数据输入端连接，所述第一TFT开关管连接在所述OLED的阴极和所述TFT驱动管的栅极之间，所述TFT驱动管的栅极通过所述电容接地，所述控制方法包括如下步骤：

在第一阶段，打开所述第一TFT开关管和第二TFT开关管，分别使所述第一电源和第二电源处于低电平和高电平，所述TFT驱动管被关闭，使所述数据输入端处于高电平；

在第二阶段，关闭所述第一TFT开关管和打开第二TFT开关管，所述第一电源和第二电源分别跳跃至高电平和低电平，使所述数据输入端处于高电平，所述TFT驱动管被打开，所述OLED的阴极处的电压通过所述TFT驱动管放电；

在第三阶段，关闭所述第一TFT开关管和打开第二TFT开关管，使所述第一电源和第二电源都处于高电平，所述数据输入端输入数据电平，所述TFT驱动管被关闭；

在第四阶段，打开所述第一TFT开关管和关闭第二TFT开关管，使所述第一电源和第二电源处于低电平，所述数据输入端输入数据电压；

在第五阶段，关闭所述第一TFT开关管和第二TFT开关管，使所述第一电源和第二电源分别处于高电平和低电平。

优选地，

所述第二阶段的放电时长 $t_{comp}=\frac{C_S+C_{OLED}}{K\[V_{data}-V_{th0}-(\sqrt{2}-1){\mathrm{\ΔV}}_{th,max}\]},K={\mathrm{\μ}}_{FET}{C}_i\frac{W}{L};$ 其中，C_S为所述电容的容量，C_OLED为所述OLED反偏时等效的电容容量，μ_FET是所述TFT驱动管的场效应迁移率，Ci是所述TFT驱动管绝缘层电容，W/L是所述TFT驱动管的沟道宽长比，ΔV_th,max所述TFT驱动管的最大阈值电压漂移量。

优选地，

所述第一TFT开关管的控制端与第一扫描信号端连接，所述第二TFT开关管的控制端与第二信号扫描端连接。

通过上述方案，可以有效对驱动管的阈值电压漂移进行补偿，从而减小电压误差。

【附图说明】

图1是现有技术中一种简单AMOLED的2-TFT像素电路；

图2是图1的OLED和T1的等效电路；

图3是本发明一种实施例的AMOLED像素电路；

图4是图3所示的AMOLED像素电路的一种实施例的控制时序示意图；

图5是图3所示的AMOLED像素电路的另一种实施例的控制时序示意图；

图6是一种实施例的AMOLED像素电路的ΔVth与放电时长t_comp的关系图；

图7是图1的AMOLED像素电路的ΔVth与放电时长t_comp的关系图。

【具体实施方式】

以下对发明的较佳实施例作进一步详细说明。

如图3所示，本发明一种实施例的AMOLED像素电路，包括第一TFT开关管S1、第二TFT开关管S2S2、TFT驱动管T1、电容C_S和OLED，所述OLED的阳极和阴极分别与第一电源V_DD和所述TFT驱动管T1的漏极连接，所述TFT驱动管T1的源极与第二电源V_SS连接，所述TFT驱动管T1的栅极通过第二TFT开关管S2与数据输入端V_data连接，所述第一TFT开关管S1连接在所述OLED的阴极和所述TFT驱动管T1的栅极之间，所述TFT驱动管T1的栅极通过所述电容C_s接地，所述第一TFT开关管S1的控制端(栅极)和第二TFT开关管S2的控制端分别与第一扫描信号端scan1和第二信号扫描端scan2连接。本实施例中，TFT是采用a-SiTFT。

如图4所示，一种实施例的AMOLED像素电路的控制方法，包括如下步骤：

在第一阶段(phase)，电容C_OLED充电阶段，第一扫描信号端scan1和第二信号扫描端scan2处于高电平，第一TFT开关管S1和第二TFT开关管S2被打开；数据输入端V_data输入数据高电平V_data，第二电源V_SS和第一电源V_DD分别处于高电平和低电平的情况下，第一电源V_DD要足够低，使OLED反偏充当一个电容C_OLED，第二电源V_SS要足够高，可以关闭TFT驱动管T1。

这样，数据高电平V_data通过第一TFT开关管S1对电容C_S充电，直至电容C_S的电压为V_data1，第一数据高电平V_data1依次通过一TFT开关管S1和第二TFT开关管S2对电容C_OLED充电，直至电容C_OLED的电压(即V_d点的电压)为V_data1。

在第二阶段，电容C_OLED放电阶段，第一扫描信号端scan1和第二信号扫描端scan2分别处于低电平和高电平，关闭第一TFT开关管S1和打开第二TFT开关管S2；数据输入端V_data保持在数据高电平V_data1；所述第一电源V_DD和第二电源V_SS分别跳跃到高电平V_DD1和低电平，由于第一电源V_DD的跳变，电容C_OLED的电压(即V_d点的电压)跳变到更高的一个电压V_C0，而由于第二TFT开关管S2打开，TFT驱动管T1打开，因此，C_OLED开始通过TFT驱动管T1以一个恒定的速率放电，假设放电时间为t_comp。

在第三阶段，编程期，数据输入端V_data输入数据电平V_data，第一扫描信号端scan1和第二信号扫描端scan2分别继续保持低电平和高电平，第一电源V_DD继续保持高电平，第二电源V_SS上升到高电平，TFT驱动管T1被关闭，C_OLED停止放电，最终电容C_OLED的电压(即V_d点的电压)V_d为：

$V_d=V_{ind}+\frac{{\mathrm{Kt}}_{comp}}{2C_{OLED}}\[2(V_{data2}-V_{th0}){\mathrm{\ΔV}}_{th}-{\mathrm{\ΔV}}_{th}^2\];$

其中， $V_{ind}=V_{C0}-\frac{K}{2C_{OLED}}{(V_{data2}-V_{th0})}^2{t}_{comp};$

其中，V_ind代表不受ΔV_th影响的部分，V_th0是TFT驱动管T1的初始阈值电压，V_data2表示第二阶段数据输入端V_data的ΔV_th是TFT驱动管T1的阈值电压漂移量，μ_FET是TFT的场效应迁移率，Ci是TFT绝缘层电容，W/L是TFT的沟道宽长比。

在第四阶段，第一扫描信号端scan1和第二信号扫描端scan2分别跳跃至高电平和低电平，这样，第一TFT开关管S1和第二TFT开关管S2分别被打开和关闭，由于电荷分享的影响，C_S和C_OLED上的压降将会发生变化，假定C_S/C_OLED＝a，在两个电容上的最后的电压为：

$V_g=\frac{\mathrm{\α}}{\mathrm{\α}+1}{V}_{data}+\frac{1}{\mathrm{\α}+1}\left(r_{ind}+\frac{{\mathrm{Kt}}_{comp}}{2C_{OLED}}\[2{(V_{data2}-V_{th0})}_{th}\mathrm{\Δ}r-{\mathrm{\Δr}}_{th}^2\]\right)$

另外，V_DD下降至高电平V_DD2(V_DD2比V_DD1略低)，V_SS继续保持高电平，以保证OLED仍然能够反偏形成一个C_OLED，否则，由于V_d电压下降，OLED可能无法形成一个C_OLED。

在第五阶段，驱动OLED期。第一扫描信号端scan1下降至低电平而将第一TFT开关管S1关闭，第二信号扫描端scan2维持低电平，第二TFT开关管S2维持关闭状态，驱动管T1被打开，第一电源V_DD上升至高电平V_DD1，第二电源V_SS下降至低电平，OLED被点亮，流过OLED的电流I_OLED：

$\begin{array}{c}{I}_{OLED}=\frac{1}{2}K{\left(V_g-V_{th}\right)}^2\\ =\frac{1}{2}K{\left(\frac{\mathrm{\α}}{\mathrm{\α}+1}{V}_{data}+\frac{1}{\mathrm{\α}+1}\left(V_{ind}+\frac{{\mathrm{Kt}}_{comp}}{2C_{OLED}}\[2\left(V_{data2}-V_{th0}\right){\mathrm{\ΔV}}_{th}-{\mathrm{\ΔV}}_{th}^2\]\right)-{\mathrm{\ΔV}}_{th}-{\mathrm{\Δ}}_{th0}\right)}^2\end{array}$

其中，OLED的驱动电压即为

$\begin{array}{c}{V}_g-V_{th}=\\ \frac{\mathrm{\α}}{\mathrm{\α}+1}{V}_{data}+\frac{1}{\mathrm{\α}+1}\left(V_{ind}+\frac{{\mathrm{Kt}}_{comp}}{2C_{OLED}}\[2\left(V_{data2}-V_{th0}\right){\mathrm{\ΔV}}_{th}-{\mathrm{\ΔV}}_{th}^2\]\right)-{\mathrm{\ΔV}}_{th}-{\mathrm{\Δ}}_{th0}\end{array}$

其中，与ΔV_th有关的电压误差V_error：

$V_{error}=\frac{1}{\mathrm{\α}+1}(\frac{{\mathrm{Kt}}_{comp}}{2C_{OLED}}\[2(V_{data2}-V_{th0}){\mathrm{\ΔV}}_{th}-{\mathrm{\ΔV}}_{th}^2\])-{\mathrm{\ΔV}}_{th}$

图6是一种实施例的AMOLED像素电路中TFT驱动管的电压误差V_error一定的情况下(如图6中曲线中的0、-1、1、-2、2、3、4)，ΔVth与放电时长t_comp之间的关系，可以看到，在t_comp在3至4μs之间能够达到电压误差V_error能够到达0。如图7所示，是图1的AMOLED像素电路中TFT驱动管的电压误差V_error一定的情况下(如图6中曲线中的10、15、20、25、30、35)，ΔVth与放电时长t_comp之间的关系，可以看出，在10μs之内电压误差V_error仍无法达到0。

电压误差V_error是一个关于ΔV_th的抛物线，假定0≤ΔV_th≤ΔV_th,max，电压误差V_error的最大值发生要么在抛物线的最高点，要么定义范围0≤ΔV_th≤ΔV_th,max的边缘。为了得到最佳的补偿结果，驱动电压的最大电压误差V_error应该最小化。可以求得补偿时间的最佳值：

$t_{comp}=\frac{C_S+C_{OLED}}{K\[V_{data2}-V_{th0}-(\sqrt{2}-1){\mathrm{\ΔV}}_{th,max}\]};$

最大的电压误差V_error,max为：

$V_{error,max}=\frac{(3-2\sqrt{2}){\mathrm{\ΔV}}_{th,\max }^2}{2\[V_{data2}-V_{th0}-(\sqrt{2}-1){\mathrm{\ΔV}}_{th,max}\]};$

因此，电压误差V_error取决于V_data2、V_th0和ΔV_th,max。

在另一实施例中，AMOLED像素电路中的TFT采用a-SiTFT，其与上一个实施例的区别在于第四阶段：

第一电源VDD下降至低电平，第二电源VSS也下降至低电平。这样，OLED仍然反偏能够维持作为一个C_OLED，而第一电源VDD和第二电源VSS同时下降到低电平，保证了驱动管T1不会导通，且C_S和C_OLED上的电压仍为V_g，并不会受到影响。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种AMOLED像素电路的控制方法，所述AMOLED像素电路包括第一TFT开关管、第二TFT开关管、TFT驱动管、电容和OLED，所述OLED的阳极和阴极分别与第一电源和所述TFT驱动管的漏极连接，所述TFT驱动管的源极与第二电源连接，所述TFT驱动管的栅极通过第二TFT开关管与数据输入端连接，所述第一TFT开关管连接在所述OLED的阴极和所述TFT驱动管的栅极之间，所述TFT驱动管的栅极通过所述电容接地，其特征是，所述控制方法包括如下步骤：

在第一阶段，打开所述第一TFT开关管和第二TFT开关管，分别使所述第一电源和第二电源处于低电平和高电平，所述TFT驱动管被关闭，使所述数据输入端处于高电平；

在第二阶段，关闭所述第一TFT开关管和打开第二TFT开关管，所述第一电源和第二电源分别跳跃至高电平和低电平，使所述数据输入端处于高电平，所述TFT驱动管被打开，所述OLED的阴极处的电压通过所述TFT驱动管放电；

在第三阶段，关闭所述第一TFT开关管和打开第二TFT开关管，使所述第一电源和第二电源都处于高电平，所述数据输入端输入数据电平，所述TFT驱动管被关闭；

在第四阶段，打开所述第一TFT开关管和关闭第二TFT开关管，使所述第一电源和第二电源处于高电平，所述数据输入端输入数据电压；

在第五阶段，关闭所述第一TFT开关管和第二TFT开关管，使所述第一电源和第二电源分别处于高电平和低电平。

2.如权利要求1所述的AMOLED像素电路的控制方法，其特征是，

所述第一电源在所述第四阶段的高电平比在第三阶段的高电平要低。

3.如权利要求1所述的AMOLED像素电路的控制方法，其特征是，

所述第二阶段的放电时长 其中，C_S为所述电容的容量，C_OLED为所述OLED反偏时等效的电容容量，μ_FET是所述TFT驱动管的场效应迁移率，Ci是所述TFT驱动管绝缘层电容，W/L是所述TFT驱动管的沟道宽长比，ΔV_th,max所述TFT驱动管的最大阈值电压漂移量。

4.如权利要求1所述的AMOLED像素电路的控制方法，其特征是，所述第一TFT开关管的控制端与第一扫描信号端连接，所述第二TFT开关管的控制端与第二信号扫描端连接。

5.一种AMOLED像素电路的控制方法，所述AMOLED像素电路包括第一TFT开关管、第二TFT开关管、TFT驱动管、电容和OLED，所述OLED的阳极和阴极分别与第一电源和所述TFT驱动管的漏极连接，所述TFT驱动管的源极与第二电源连接，所述TFT驱动管的栅极通过第二TFT开关管与数据输入端连接，所述第一TFT开关管连接在所述OLED的阴极和所述TFT驱动管的栅极之间，所述TFT驱动管的栅极通过所述电容接地，其特征是，所述控制方法包括如下步骤：

在第一阶段，打开所述第一TFT开关管和第二TFT开关管，分别使所述第一电源和第二电源处于低电平和高电平，所述TFT驱动管被关闭，使所述数据输入端处于高电平；

在第二阶段，关闭所述第一TFT开关管和打开第二TFT开关管，所述第一电源和第二电源分别跳跃至高电平和低电平，使所述数据输入端处于高电平，所述TFT驱动管被打开，所述OLED的阴极处的电压通过所述TFT驱动管放电；

在第三阶段，关闭所述第一TFT开关管和打开第二TFT开关管，使所述第一电源和第二电源都处于高电平，所述数据输入端输入数据电平，所述TFT驱动管被关闭；

在第四阶段，打开所述第一TFT开关管和关闭第二TFT开关管，使所述第一电源和第二电源处于低电平，所述数据输入端输入数据电压；

在第五阶段，关闭所述第一TFT开关管和第二TFT开关管，使所述第一电源和第二电源分别处于高电平和低电平。

6.如权利要求5所述的AMOLED像素电路的控制方法，其特征是，

所述第二阶段的放电时长 其中，C_S为所述电容的容量，C_OLED为所述OLED反偏时等效的电容容量，μ_FET是所述TFT驱动管的场效应迁移率，Ci是所述TFT驱动管绝缘层电容，W/L是所述TFT驱动管的沟道宽长比，ΔV_th,max所述TFT驱动管的最大阈值电压漂移量。

7.如权利要求5所述的AMOLED像素电路的控制方法，其特征是，所述第一TFT开关管的控制端与第一扫描信号端连接，所述第二TFT开关管的控制端与第二信号扫描端连接。