CN105976754A - 硅基有机发光微显示器像素驱动电路 - Google Patents

硅基有机发光微显示器像素驱动电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种硅基有机发光微显示器像素驱动电路。它包括数据存储电路、开关电路和泄放电路。数据存储电路与行驱动信号ROW、列驱动DATA、电源VDD和地GND相连接；在行选通信号ROW有效的情况下，将列驱动信号DATA写进数据存储电路进行保存；输出信号接至第一开关管T1，控制第一开关管T1的开关状态；在数据存储电路输出信号有效时，第一开关晶体管T1导通，使硅基有机发光二极管OLED在VDD和Vcom电压驱动下发光；第二开关晶体管T2：栅极连接偏置信号BIAS，源极连接地GND，漏极连接有机发光二极管的阳极和第一开关晶体管T2的漏极；在OLED不工作时，偏置信号BIAS信号有效时，第二开关晶体管T2导通，使硅基有机发光二极管OLED进入放电状态。

Description

硅基有机发光微显示器像素驱动电路
技术领域
本发明涉及到一种硅基有机发光微显示器像素驱动电路。
背景技术
硅基有机发光二极管（OLED-on-Silicon， Organic Light Emitting Diode on Silicon）是将有机发光二极管与单晶硅集成电路结合，使硅基有机发光二极管成为备受瞩目的新型显示技术。CMOS工艺具有成本低、体积小、技术成熟等特点；OLED显示器具有视角大、响应速度快、功耗低、固态显示等优点。
微显示器一般指屏幕对角线小于3.3cm的显示器。微显示器体积小、易携带、功耗低、温度适应性好等优点，可制作成近眼显示或投影仪产品以小体积实现大视场，具有良好的发展前景。可应用于医学、军事、航空航天、工业控制以及消费电子等领域，特别是穿戴器件、虚拟现实、增强现实等新型应用。
有机发光二极管微显示技术已成为国内外显示技术研究的新热点。目前，针对OLED像素衰退的问题，越来越多研究者对OLED衰退补偿展开研究，已提出一些OLED像素驱动补偿电路。OLED显示器进行长时间高对比度、高亮度显示之后， OLED像素会聚集一定的电荷；当显示画面刷新后会观察到模糊的鬼影现象，使得发光一致性好变差。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种硅基有机发光微显示器像素驱动电路，有效的解决硅基有机发光二极管微显示器长时间显示后产生的鬼影现象，提高硅基有机发光二极管微显示的发光一致性。
为达到上述目的，本发明的构思是：硅基有机发光二极管（OLED-on-Silicon， Organic Light Emitting Diode on Silicon）的鬼影现象是由于长时间显示之后，OLED像素聚集大量的电荷，当电荷量增大到一定程度就会产生模糊的鬼影现象。依据OLED像素的容性特性，增加泄放电路；OLED不发光时，利用晶体管对OLED像素放电，达到保持微显示器的发光一致性的目的。
根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：
一种硅基有机发光微显示器像素驱动电路，包括一个数据存储电路连接一个开关电路和一个泄放电路，如图1所示，其特征在于：
所述数据存储电路电路（1）与行驱动信号ROW、列驱动信号、电源VDD和地GND相连接；在行选通信号ROW有效的情况下，将列驱动信号DATA写进数据存储电路进行保存；输出信号接至开关电路，控制开关电路的开关状态；
所述开关电路包含一个第一开关晶体管T1；所述第一开关晶体管T1：栅极连接数据存储电路输出信号，源极连接电源VDD，漏极连接泄放电路并经一个硅基有机发光二极管OLED连接负电源Vcom；在数据存储电路输出信号有效时，第一开关晶体管T1导通，使硅基有机发光二极管OLED工作在点亮状态；
所述泄放电路包含一个第二开关晶体管T2；所述第二开关晶体管T2：栅极连接偏置信号BIAS，源极连接地GND，漏极连接有机发光二极管的阳极和第一开关晶体管T2的漏极；在OLED不工作时，偏置信号BIAS信号有效时，第二开关晶体管T2导通，使硅基有机发光二极管OLED进入放电状态；
所述的硅基有机发光微显示器像素驱动电路，其特征在于：所述第一开关晶体管T1、第二开关晶体管T2采用金属-氧化层-半导体-场效晶体管(PMOS或NMOS)、多晶硅薄膜晶体管、氧化锌基薄膜晶体管、非晶硅薄膜晶体管和有机薄膜晶体管中的任意一种。
所述的硅基有机发光微显示器像素驱动电路，其特征在于：所述数据存储电路（1）可以采用随机存储器（RAM，Random Access Memory），可为的静态随机存储器（SRAM，Static Random Access Memory）或动态随机存储器（DRAM，Dynamic Random Access Memory）中的一种，如图2、图3所示。
所述的硅基有机发光微显示器像素驱动电路，其特征在于：所述的SRAM
采用双稳态锁存结构，不存在电容，无需外部刷新电路，输出数据稳定不变；可为传统的6管结构或任意其他的4管、5管结构；图2中的SRAM输入反相器是可选的，一般在列驱动电路中，不在像素电路内部。
所述的硅基有机发光微显示器像素驱动电路，其特征在于：所述的DRAM采用电容充电存储保持数据，而电容存在漏电现象，需要对DRAM单元进行不断的刷新以保持数据的不变。
所述的硅基有机发光微显示器像素驱动电路，其特征在于：所述的 DRAM存储电路中的电容Cs用多晶-绝缘体-多晶PIP电容、金属-绝缘体-金属MIM电容、金属-氧化物-金属MOM电容或深沟道电容中的任一种；存储电容Cs的取值范围需小于120ff，Cs可以用其他任何等效电容替代，如晶体管栅电容等。
所述的硅基有机发光微显示器像素驱动电路，其特征在于：所述第一开关晶体管T1采用P型或N型晶体管结构，晶体管的长W和宽L可采用晶体管工艺尺寸最小值。
所述的硅基有机发光微显示器像素驱动电路，其特征在于：所述第二开关晶体管T2采用P型或N型晶体管结构，晶体管的长W和宽L可采用晶体管工艺尺寸最小值；Vcom的值取决于第二开关晶体管T2的耐压，根据第二开关晶体管T2的工艺，Vcom的范围为-10V到0V，VDD的取值范围为1.8V到10V。
根据权利要求1所述的硅基有机发光微显示器像素驱动电路，其特征在于：如图4所示，所述第一开关晶体管T1的源极也可接至VOLED，同样可以对OLED像素进行有效驱动。
所述的硅基有机发光微显示器像素驱动电路，其特征在于：所述第二开关晶体管T2的源极也可接到Vcom，同样可以对OLED像素进行放电，如图5所示。
所述的硅基有机发光微显示器像素驱动电路，其特征在于：所述第二开关晶体管T2是可以去除的，驱动电路不存在放电回路，形成更简单的电路结构，同样可以达到驱动能力, 如图6所示。
所述的硅基有机发光微显示器像素驱动电路，其特征在于：所述数据存储结构电路输出信号与第一开关管之间可以增加Level Shift,提高输出电平，降低负电源Vcom的绝对取值, 如图7所示。
本发明与现有技术相比较，具有如下突出实质特性特点和显著优点：
第一，本发明可以通过数字驱动产生电流脉冲宽度调制波。
第二，本发明的驱动补偿电路对OLED像素进行放电，改善显示鬼影现象。
第三，本发明的像素单元电路的晶体管可以都采用P型晶体管，有利于版图的布局设计。
第四，本发明的像素电路可以结合电流镜结构，能有效地对OLED像素电流衰退进行补偿。
附图说明
图1为硅基有机发光微显示器像素驱动电路原理图。
图2为静态随存储器SRAM结构的硅基有机发光显微器像素驱动电路图。
图3为动态随机存储器DRAM结构的硅基有机发光显微显示器像素驱动电路图。
图4为T1的源极接VOLED的硅基有机发光显微显示器像素驱动电路图。
图5为T2的源极接Vcom的硅基有机发光显微显示器像素驱动电路图。
图6为去掉T2开关管的硅基有机发光显微显示器像素驱动电路图。
图7为增加Level Shift结构的硅基有机发光显微显示器像素驱动电路图。
图8为结合参考电流产生电路的硅基有机发光显微显示器像素驱动电路图。
具体实施方式
本发明的优选实施例结合附图说明如下，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一：
参见图1，一种硅基有机发光微显示器像素驱动电路，包括一个数据存储电路（1）连接一个开关电路（2）和一个泄放电路（3）。
所述数据存储电路（1）与行驱动信号ROW、列驱动信号、电源VDD和地GND相连接；在行选通信号ROW有效的情况下，将列驱动信号DATA写进数据存储电路进行保存；输出信号接至开关电路（2），控制开关电路（2）的开关状态；
所述开关电路（2）包含一个第一开关晶体管T1；所述第一开关晶体管T1：栅极连接数据存储电路输出信号，源极连接电源VDD，漏极连接泄放电路（3）并经一个硅基有机发光二极管OLED连接负电源Vcom；在数据存储电路输出信号有效时，第一开关晶体管T1导通，使硅基有机发光二极管OLED在VDD和Vcom电压驱动下发光；
所述泄放电路（3）包含一个第二开关晶体管T2；所述第二开关晶体管T2：栅极连接偏置信号BIAS，源极连接地GND，漏极连接硅基有机发光二极管OLED的阳极和第一开关晶体管T2的漏极；在硅基有机发光二极管OLED不工作时，偏置信号BIAS信号有效时，第二开关晶体管T2导通，使硅基有机发光二极管OLED进入放电状态；
实施例二：
本实施例同样与实施例一基本相同，参见图7，其与实施例一最大的区别在于在数据存储电路与第一开关管之间增加了Level Shift，使得输出电平提高，这样就可以降低Vcom的电压值；当没有Level Shift时，需要较大的负电压Vcom。
实施例三：
参见图8，本文所述的硅基OLED像素驱动电路可结合电流源结构，产生恒定的发光驱动电流，结合像素单元电路产生的脉宽调制波形，采用数字驱动方式对像素单元电路进行控制；硅基有机发光二极管的工作电流范围为1nA~1uA，根据不同的OLED的单元尺寸，通过调节Iref的值，同时OLED二端的电压不断变化，保证OLED能够工作在合适的亮度下。Vref可以通过固定电压源、有源电流镜、自偏置低压共源共栅电流镜得到。
所述的硅基有机发光微显示器像素驱动电路，其特征在于：所述第一开关晶体管T1、第二开关晶体管T2采用金属-氧化层-半导体-场效晶体管、多晶硅薄膜晶体管、氧化锌基薄膜晶体管和有机薄膜晶体管中的任意一种。
所述的硅基有机发光微显示器像素驱动电路，其特征在于：所述数据存储电路（1）采用随机存储器电路结构（RAM，Random Access Memory），可为静态随机存储器（SRAM，Static Random Access Memory）或动态随机存储器（DRAM，Dynamic Random Access Memory）中的一种。静态随机存储器可为传统的6管结构或任意其他的4管、5管结构；动态随机存储器的结构中存在电容结构，利用电容充电存储保持数据。
所述的硅基有机发光微显示器像素驱动电路，其特征在于：所述的DRAM存储电路中的电容Cs用多晶-绝缘体-多晶PIP电容、金属-绝缘体-金属MIM电容、金属-氧化物-金属MOM电容或深沟道电容中的任一种；存储电容Cs的取值范围需小于120ff，Cs可以用其他任何等效电容替代，如晶体管栅电容等。
所述的硅基有机发光微显示器像素驱动电路，其特征在于：所述第一开关晶体管T1采用P型或N型晶体管结构，晶体管的长W和宽L可采用晶体管工艺尺寸最小值。
所述的硅基有机发光微显示器像素驱动电路，其特征在于：所述第二开关晶体管T2采用P型或N型晶体管结构，晶体管的长W和宽L可采用晶体管工艺尺寸最小值；Vcom的值取决于第二开关晶体管T2的耐压，根据第二开关晶体管T2的工艺，Vcom的范围为-10V到0V，VDD的取值范围为1.8V到10V。
所述的硅基有机发光微显示器像素驱动电路，其特征在于：所述第一开关晶体管T1的源极也可接至VOLED，同样可以对OLED像素进行有效驱动。
所述的硅基有机发光微显示器像素驱动电路，其特征在于：所述第二开关晶体管T2的源极也可接到Vcom，同样可以达到对OLED像素进行放电的目的。

Claims (9)

1.一种硅基有机发光微显示器像素驱动电路，包括一个数据存储电路（1）一个开关电路（2）和一个泄放电路（3）其特征在于：
所述数据存储电路电路（1）与行驱动信号ROW、列驱动DATA、电源VDD和地GND相连接；在行选通信号ROW有效的情况下，将列驱动信号DATA写进数据存储电路进行保存；输出信号Q接至开关电路（2），控制开关电路（2）的开关状态；
所述开关电路（2）包含一个第一开关晶体管T1；所述第一开关晶体管T1：栅极连接数据存储电路（1）输出信号，源极连接电源VDD，漏极连接泄放电路（3）并经一个硅基有机发光二极管OLED连接负电源Vcom；在数据存储电路（1）输出信号有效时，第一开关晶体管T1导通，使硅基有机发光二极管OLED在VDD和Vcom电压驱动下发光；
所述泄放电路（3）包含一个第二开关晶体管T2；所述第二开关晶体管T2：栅极连接偏置信号BIAS，源极连接地GND，漏极连接硅基有机发光二极管OLED的阳极和第一开关晶体管T2的漏极；在硅基有机发光二极管OLED不工作时，偏置信号BIAS信号有效时，第二开关晶体管T2导通，使硅基有机发光二极管OLED进入放电状态。
2.根据权利要求1所述的硅基有机发光微显示器像素驱动电路，其特征在于：所述第一开关晶体管T1、第二开关晶体管T2采用金属-氧化层-半导体-场效晶体管、多晶硅薄膜晶体管、氧化锌基薄膜晶体管、非晶硅薄膜晶体管和有机薄膜晶体管中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的硅基有机发光微显示器像素驱动电路，其特征在于：所述数据存储电路（1）采用随机存储器电路结构，为静态随机存储器或动态随机存储器中的一种；静态随机存储器为传统的6管结构或任意其他的4管、5管结构；动态随机存储器的结构中存在电容，利用电容充电存储保持数据。
4.根据权利要求3所述的硅基有机发光微显示器像素驱动电路，其特征在于：所述动态随机存储器的结构中的电容采用多晶-绝缘体-多晶PIP电容、金属-绝缘体-金属MIM电容、金属-氧化物-金属MOM电容或深沟道电容中的任一种；或者用等效电容替代。
5.根据权利要求1所述的硅基有机发光微显示器像素驱动电路，其特征在于：所述第一开关晶体管T1采用P型或N型晶体管，晶体管的长W和宽L为晶体管工艺尺寸最小值。
6.根据权利要求1所述的硅基有机发光微显示器像素驱动电路，其特征在于：所述第二开关晶体管T2采用P型或N型晶体管，晶体管的长W和宽L为晶体管工艺尺寸最小值；Vcom的值取决于第二开关晶体管T2的耐压，根据第二开关晶体管T2的工艺，Vcom的范围为-10V到0V，VDD的取值范围为1.8V到10V。
7.根据权利要求1所述的硅基有机发光微显示器像素驱动电路，其特征在于：所述第一开关晶体管T1的源极接至VOLED，同样可对OLED像素进行有效驱动。
8.根据权利要求1所述的硅基有机发光微显示器像素驱动电路，其特征在于：所述第二开关晶体管T2的源极接到Vcom，同样可以对OLED像素进行放电。
9.根据权利要求1所述的硅基有机发光微显示器像素驱动电路，其特征在于：所述数据存储电路（1）输出信号与第一开关管之间增加Level Shift,提高输出电平，降低负电源Vcom的绝对取值。
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