CN106373512A - 一种基于oled的感测电路及感测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于OLED的感测电路及感测方法。该方法包括：打开开关以使第二公共节点的电压上升，并利用检测电路检测第二公共节点在电压上升期间的第一时刻的电压；根据第一时刻的电压利用像素模块对应的等效RC电路估算第二公共节点在电压上升期间的第二时刻的电压，其中，第二时刻长于第一时刻；根据第二时刻的电压获取第二薄膜晶体管的开启电压。通过上述方式，本发明能够快速感测出驱动有机发光二极管的薄膜晶体管的开启电压，从而方便对发生偏移的开启电压进行实时补偿，进而保证OLED显示画面的质量。

Description

一种基于OLED的感测电路及感测方法

技术领域

本发明涉及液晶显示领域，特别是涉及一种基于OLED的感测电路及感测方法。

背景技术

有机发光二极管(Organic Light Emitting Display，OLED)显示器，具有更薄更轻、主动发光而不需要背光源、无视角问题、高清晰、高亮度、响应快速、能耗低、使用温度范围广、抗震能力强、可实现柔软显示等特点，从而使得OLED显示器而成为显示行业的发展重点。

但是，随着OLED的开启时间的变化，驱动有机发光二极管发光的薄膜晶体管的开启电压会发生偏移，从而导致显示画面出现不均匀的现象。

因此，如何快速感测出驱动有机发光二极管的薄膜晶体管的开启电压以方便对发生偏移的开启电压进行实时补偿是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种OLED的感测电路及感测方法，能够快速感测出驱动有机发光二极管的薄膜晶体管的开启电压以方便对发生偏移的开启电压进行实时补偿。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于OLED的感测电路，该感测电路包括像素模块和检测模块，其中，像素模块包括第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第三薄膜晶体管、第一电容、第二电容、有机发光二极管，检测模块包括开关和检测电路；其中，第一薄膜晶体管的源极与一数据线连接、栅极接收一扫描信号、漏极与第一公共节点连接；第二薄膜晶体管的栅极连接在第一公共节点上、源极与第二公共节点连接；第三晶体管的源极连接在第二公共节点上、栅极接收一感测信号、漏极与一感测线连接；有机发光二极管的阳极连接在第二公共节点上、阴极接地；第一电容的两端分别与第一公共节点和第二公共节点连接；第二电容的两端分别与有机发光二极管的阳极和阴极连接；开关的一端与固定电压源连接、另一端连接在感测线上；检测电路连接在感测线上，用于检测感测线上的电压。

其中，检测电路进一步包括放大器、相关两次取样电路和模数转换器；其中，放大器包括第一输入端、第二输入端和输出端，第一输入端连接在感测线上，第二输入端与输出端连接；相关两次取样电路连接于放大器的输出端；模数转换器连接于相关二次取样电路。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种基于上述感测电路的感测方法，该方法包括：固定第一公共节点的电压为第一电压；闭合开关以固定第二公共节点的电压为固定电压源的输出电压；打开开关以使第二公共节点的电压上升，并利用检测电路检测第二公共节点在电压上升期间的第一时刻的电压；根据第一时刻的电压利用像素模块对应的等效RC电路估算第二公共节点在电压上升期间的第二时刻的电压，其中，第二时刻长于第一时刻；根据第二时刻的电压获取第二薄膜晶体管的开启电压。

其中，当开关闭合并被重新开启后，像素模块对应的等效RC电路包括等效电阻、等效电容和等效电源，等效电阻的一端与等效电源的一端连接，等效电阻的另一端与等效电容的一端连接，等效电容的另一端与等效电源的另一端连接；其中，等效电容两端的电压等效为第二公共节点的电压。

其中，根据第一时刻电压利用RC模型估算第二公共节点在电压上升期间的第二时刻的电压的步骤具体为：第二时刻的电压根据如下公式进行计算：

$\frac{Vs\left(t1\right)}{Vs\left(t0\right)}=\frac{(1-e^{-\frac{t1}{RC}})}{(1-e^{-\frac{t0}{RC}})};$

其中，Vs(t0)为第二公共节点在电压上升期间的第一时刻t0的电压，Vs(t1)为第二公共节点在电压上升期间的第二时刻t1的电压，R、C为已知值，R为等效电阻的阻值，C为等效电容的电容值。

其中，根据第二时刻电压获取第二薄膜晶体管的开启电压的步骤具体为：第二薄膜晶体管的开启电压根据如下公式进行计算：

Vth_tft≈Vg-Vs(t1)；

其中，Vs(t1)为第二公共节点在电压上升期间的第二时刻t1的电压，Vg为第一节点的第一电压，Vth_tft为第二薄膜晶体管的开启电压。

其中，固定第一公共节点的电压为第一电压的步骤具体为：在第一薄膜晶体管和第三薄膜晶体管的栅极分别施加扫描信号和感测信号以使第一薄膜晶体管和第三薄膜晶体管处于导通状态；在数据线上施加一电压以使得第一公共节点的电压为第一电压。

其中，第一电压小于有机发光二极管的开启电压。

其中，固定电压源的电压小于有机发光二极管的开启电压。

其中，固定电压源的电压为0V。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的基于OLED的感测电路及感测方法通过打开开关以使第二公共节点的电压上升，并利用检测电路检测第二公共节点在电压上升期间的第一时刻的电压；根据第一时刻的电压利用像素模块对应的等效RC电路估算第二公共节点在电压上升期间的第二时刻的电压，其中，第二时刻长于第一时刻；根据第二时刻的电压获取第二薄膜晶体管的开启电压。通过上述方式，本发明能够快速感测出驱动有机发光二极管的薄膜晶体管的开启电压，从而方便对发生偏移的开启电压进行实时补偿，进而保证OLED显示画面的质量。

附图说明

图1本发明实施例的基于OLED的感测电路的电路原理图；

图2是图1所示的基于OLED的感测电路的感测方法的流程图；

图3是图1所示第二公共节电的电压上升过程的示意图；

图4是图1所示的像素模块对应的等效RC电路。

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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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。

图1是本发明实施例的基于OLED的感测电路的电路原理图。如图1所示，该电路包括像素模块10和检测模块20。

其中，像素模块10包括第一薄膜晶体管T1、第二薄膜晶体管T2、第三薄膜晶体管T3、第一电容C1、第二电容C2、有机发光二极管D1。检测模块20包括开关S1和检测电路21。

第一薄膜晶体管T1的源极与一数据线data line连接、栅极接收一扫描信号Scan、漏极与第一公共节点Q1连接；第二薄膜晶体管T2的栅极连接在第一公共节点Q1上、源极与第二公共节点Q2连接、漏极连接一电源；第三晶体管T3的源极连接在第二公共节点Q2上、栅极接收一感测信号Sen、漏极与一感测线Sensing line连接；有机发光二极管D1的阳极连接在第二公共节点Q2上、阴极接地GND；第一电容C1的两端分别与第一公共节点Q1和第二公共节点Q2连接；第二电容C2的两端分别与有机发光二极管D1的阳极和阴极连接；开关S1的一端与固定电压源Vcm连接、另一端连接在感测线Sensing line上；检测电路21连接在感测线Sensing line上，用于检测感测线Sensing line上的电压。

具体来说，检测电路21包括放大器U1、相关两次取样电路(CDS)U2和模数转化器(ADC)U3。其中，放大器U1包括第一输入端IN1、第二输入端IN2和输出端OUT，第一输入端IN1连接在感测线Sensingline上，第二输入端IN2与输出端OUT连接；相关两次取样电路U2连接于放大器U1的输出端OUT；模数转换器U3连接于相关二次取样电路U2。

在本实施例中，放大器U1的作用为缓冲放大器，用于对感测线Sensing line上的信号进行阻抗匹配，从而减少感测线Sensing line上的信号传输至相关两次取样电路U2时发生的失真、提高抗干扰的能力。相关两次取样电路U2用于对放大器U1的输出端OUT输出的信号进行锁存以及逻辑运算以产生一电压采用值。模数转换器U3用于对相关两次取样电路U2所产生的电压采用值进行数字量化并进行输出。

图2是图1所示的基于OLED的感测电路的感测方法的流程图。如图2所示，该感测方法包括步骤：

步骤S101：固定第一公共节点的电压为第一电压。

在步骤S101中，固定第一公共节点的电压为第一电压的步骤具体为：在第一薄膜晶体管T1和第三薄膜晶体管T3的栅极分别施加有效的扫描信号Scan和感测信号Sen以使第一薄膜晶体管T1和第三薄膜晶体管T2处于导通状态；在数据线Data Line上施加一电压以使得第一公共节点Q1的电压为第一电压Vg。在本实施例中，第一电压Vg小于有机发光二极管D1的开启电压Vth_oled，从而使得有机发光二极管D1处于截止状态。

步骤S102：闭合开关以固定第二公共节点的电压为固定电压源的输出电压。

在步骤S102中，固定电压源Vcm的输出电压小于有机发光二极管D1的开启电压Vth_oled，从而使得开关S1闭合后，第二公共节点Q2和固定电压源Vcm同电位，也即第二公共节点Q2的电压等于固定电压源Vcm的输出电压。优选地，固定电压源Vcm的输出电压为0V，换个角度来说，此时，开关S1的一端接地GND、另一端连接在感测线Sensing line上。

步骤S103：打开开关以使第二公共节点的电压上升，并利用检测电路检测第二公共节点在电压上升期间的第一时刻的电压。

在步骤S103中，当开关S1被打开后，第二公共节点Q2的电压开始上升直至达到一个稳定值，其中，该稳定值与驱动有机发光二极管D1的第二薄膜晶体管T2的开启电压Vth_tft相对应。

在实际应用中，由于第二公共节点Q2的电压达到一个稳定值需要较长的时间(如图3所示)，因此，直接利用检测电路21获取稳定后的第二公共节电Q2的电压来获取第二薄膜晶体管T2的开启电压Vth_tft是不可取的。

在本实施例中，当开关S1被打开后，利用检测电路21获取第二公共节点Q2在电压上升期间的第一时刻的电压，其中，第一时刻为一个较短的时刻。

步骤S104：根据第一时刻的电压利用像素模块的等效RC电路估算第二公共节点在电压上升期间的第二时刻的电压，其中，第二时刻长于第一时刻。

在步骤S104中，在第二公共节电Q2的电压上升期间，第二公共节电Q2的电压一直低于有机发光二极管D1的开启电压Vth_oled，因此不会有电流流经有机发光二极管D1。其中，在第二公共节点Q2的电压上升过程中，第二薄膜晶体管T2导通以对电容C2充电，该电流时连续的，从而导致第二公共节点Q2的电压上升。在经过一段时间后，第二公共节点Q2的电压上升到稳定值时，第二薄膜晶体管T2关断。

换个角度来说，在第二公共节点Q2的电压上升期间，可以将像素模块等效为RC电路。具体来说，请一并参考图4，图4是图1所示的像素模块对应的等效RC电路，如图4所示，等效RC电路包括等效电阻r、等效电容c和等效电源v，等效电阻r的一端与等效电源v的一端连接，等效电阻r的另一端与等效电容c的一端连接，等效电容c的另一端分别等效电源v的另一端和地gnd连接。其中，等效电阻r的阻值R和等效电容c的电容值C为定值，其与OLED显示器的制程、结构以及面板的走线等相关。优选地，等效电容c的电容值近似等于第二电容C2的电容值。

等效电容c两端的电压等效为第二公共节电Q2的电压，其符合如下等式：

$Vs\left(t\right)=(1-e^{-\frac{t}{RC}})*E$

E＝Vg-Vth_tft

其中，Vs(t)为第二公共节电Q2的电压，R、C为已知值，R为等效电阻的阻值，C为等效电容的电容值，E为第二公共节点Q2的电压上升后最终达到的稳定值，Vg为第一公共节点的第一电压，Vth_tft为第二薄膜晶体管的开启电压。

本领域的技术人员可以理解，当像素模块等效为RC电路时，若第一时刻t0和第二时刻t1固定，则第二公共节点Q2在第一时刻t0的电压Vs(t0)和第二时刻t1的电压Vs(t1)的比值是固定的，也即第二时刻t1的电压Vs(t1)可以根据如下公式进行计算：

$\frac{Vs\left(t1\right)}{Vs\left(t0\right)}=\frac{(1-e^{-\frac{t1}{RC}})}{(1-e^{-\frac{t0}{RC}})};$

其中，Vs(t0)为已知值，Vs(t0)第二公共节点在电压上升期间的第一时刻t0的电压，Vs(t1)为第二公共节点在电压上升期间的第二时刻t1的电压，R、C为已知值，R为等效电阻的阻值，C为等效电容的电容值。也就是说，在本实施例中，仅需知道一个较短时间的第二公共节电的电压，即可估算出较长时间的第二公共节电的电压，从而方便实际的使用。步骤S105：根据第二时刻的电压获取第二薄膜晶体管的开启电压。

在步骤S105中，当第二时刻足够长时，第二薄膜晶体管的开启电压可以根据如下公式进行计算：

Vth_tft≈Vg-Vs(t1)；

其中，Vs(t1)为第二公共节点在电压上升期间的第二时刻t1的电压，Vg为第一节点的第一电压，Vth_tft为第二薄膜晶体管的开启电压。

本领域的技术人员可以理解，在经过足够长的时间后也即第二时刻足够长时，第二薄膜晶体管T2关断，第二公共节点Q2的电压也即第二时刻的电压上升到稳定值也即Vg-Vth_tft。也就是说，当第一时刻的电压已知后，可以根据第一时刻的电压估算第二时刻的电压，进一步可以根据第二时刻的电压估算得到第二薄膜晶体管的开启电压。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的基于OLED的感测电路及感测方法通过打开开关以使第二公共节点的电压上升，并利用检测电路检测第二公共节点在电压上升期间的第一时刻的电压；根据第一时刻的电压利用像素模块对应的等效RC电路估算第二公共节点在电压上升期间的第二时刻的电压，其中，第二时刻长于第一时刻；根据第二时刻的电压获取第二薄膜晶体管的开启电压。通过上述方式，本发明能够快速感测出驱动有机发光二极管的薄膜晶体管的开启电压，从而方便对发生偏移的开启电压进行实时补偿，进而保证OLED显示画面的质量。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于OLED的感测电路，其特征在于，所述感测电路包括像素模块和检测模块，其中，所述像素模块包括第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第三薄膜晶体管、第一电容、第二电容、有机发光二极管，所述检测模块包括开关和检测电路；

其中，所述第一薄膜晶体管的源极与一数据线连接、栅极接收一扫描信号、漏极与第一公共节点连接；所述第二薄膜晶体管的栅极连接在所述第一公共节点上、源极与第二公共节点连接；所述第三晶体管的源极连接在所述第二公共节点上、栅极接收一感测信号、漏极与一感测线连接；所述有机发光二极管的阳极连接在所述第二公共节点上、阴极接地；所述第一电容的两端分别与所述第一公共节点和所述第二公共节点连接；所述第二电容的两端分别与所述有机发光二极管的阳极和阴极连接；所述开关的一端与固定电压源连接、另一端连接在所述感测线上；所述检测电路连接在所述感测线上，用于检测所述感测线上的电压。

2.根据权利要求1所述的感测电路，其特征在于，所述检测电路进一步包括放大器、相关两次取样电路和模数转换器；

其中，所述放大器包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端连接在所述感测线上，所述第二输入端与所述输出端连接；所述相关两次取样电路连接于所述放大器的所述输出端；所述模数转换器连接于所述相关二次取样电路。

3.一种根据权利要求1所述的感测电路的感测方法，其特征在于，所述方法包括：

固定所述第一公共节点的电压为第一电压；

闭合所述开关以固定所述第二公共节点的电压为所述固定电压源的输出电压；

打开所述开关以使所述第二公共节点的电压上升，并利用所述检测电路检测所述第二公共节点在电压上升期间的第一时刻的电压；

根据所述第一时刻的电压利用所述像素模块对应的等效RC电路估算所述第二公共节点在电压上升期间的第二时刻的电压，其中，所述第二时刻长于所述第一时刻；

根据所述第二时刻的电压获取所述第二薄膜晶体管的开启电压。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述开关闭合并被重新开启后，所述像素模块对应的所述等效RC电路包括等效电阻、等效电容和等效电源，所述等效电阻的一端与所述等效电源的一端连接，所述等效电阻的另一端与所述等效电容的一端连接，所述等效电容的另一端与所述等效电源的另一端连接；

其中，所述等效电容两端的电压等效为所述第二公共节点的电压。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一时刻电压利用RC模型估算所述第二公共节点在电压上升期间的第二时刻的电压的步骤具体为：

所述第二时刻的电压根据如下公式进行计算：

$\frac{Vs\left(t1\right)}{Vs\left(t0\right)}=\frac{(1-e^{-\frac{t1}{RC}})}{(1-e^{-\frac{t0}{RC}})};$

其中，Vs(t0)为第二公共节点在电压上升期间的第一时刻t0的电压，Vs(t1)为第二公共节点在电压上升期间的第二时刻t1的电压，R、C为已知值，R为等效电阻的阻值，C为等效电容的电容值。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二时刻电压获取第二薄膜晶体管的开启电压的步骤具体为：

所述第二薄膜晶体管的开启电压根据如下公式进行计算：

Vth_tft≈Vg-Vs(t1)；

其中，Vs(t1)为第二公共节点在电压上升期间的第二时刻t1的电压，Vg为第一节点的第一电压，Vth_tft为第二薄膜晶体管的开启电压。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述固定所述第一公共节点的电压为第一电压的步骤具体为：

在所述第一薄膜晶体管和所述第三薄膜晶体管的栅极分别施加所述扫描信号和所述感测信号以使第一薄膜晶体管和所述第三薄膜晶体管处于导通状态；

在所述数据线上施加一电压以使得所述第一公共节点的电压为第一电压。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一电压小于所述有机发光二极管的开启电压。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述固定电压源的电压小于所述有机发光二极管的开启电压。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述固定电压源的电压为0V。