CN107316614A - Amoled像素驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种AMOLED像素驱动电路。该驱动电路包括：第一薄膜晶体管(T1)，顶栅极连接第一节点(G)，底栅极连接第二节点(B)，源极和漏极分别连接电源高电位(VDD)和第三节点(S)；第二薄膜晶体管(T2)，其栅极连接扫描线(Scan)，源极和漏极分别连接第一节点(G)和第一数据线(Data1)；第三薄膜晶体管(T3)，其栅极连接扫描线(Scan)，源极和漏极分别连接侦测信号线(Sense)和第三节点(S)；第四薄膜晶体管(T4)，其栅极连接扫描线(Scan)，源极和漏极分别连接第二节点(B)和第二数据线(Data2)；第一电容(C)，连接第二节点(B)和电源高电位(VDD)；第二电容(Cst)，连接第一节点(G)和第三节点(S)；有机发光二极管(D1)，其阳极连接第三节点(S)。本发明对驱动TFT的电性漂移进行了有效的补偿。

Description

AMOLED像素驱动电路
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种AMOLED像素驱动电路。
背景技术
有机发光二极管(OLED)显示装置具有自发光、驱动电压低、发光效率高、响应时间短、清晰度与对比度高、近180°视角、使用温度范围宽，可实现柔性显示与大面积全色显示等诸多优点，被业界公认为是最有发展潜力的显示装置。OLED显示装置按照驱动方式可以分为无源矩阵型OLED(Passive Matrix OLED，PMOLED)和有源矩阵型OLED(Active MatrixOLED，AMOLED)两大类。其中，AMOLED具有呈阵列式排布的像素，属于主动显示类型，发光效能高，通常用作高清晰度的大尺寸显示装置。
AMOLED是电流驱动器件，亮度由流过OLED自身的电流决定，大部分已有芯片(IC)都只传输电压信号，故AMOLED像素驱动电路要完成将电压信号转变为电流信号的任务，通常为2T1C电压/电流(V/I)变换电路。
参见图1，其为传统2T1C的像素驱动电路示意图，主要包括两个薄膜晶体管(TFT)和一个电容(C)，将电压转换为电流以驱动OLED，其中一个薄膜晶体管为开关TFT，由扫描信号(Scan)控制，用于控制数据信号(Data)的进入，另一个薄膜晶体管为驱动TFT，用于控制通过有机发光二极管的电流，扫描信号可以来自于栅极驱动器，数据信号可以来自于源极驱动器。因此驱动TFT的阈值电压Vth的重要性便十分明显，阈值电压的正向或负向漂移都有会使得在相同数据信号下有不同的电流通过有机发光二极管，影响整个面板亮度的均匀。然而，目前由低温多晶硅或氧化物半导体制作的薄膜晶体管因各种因素在使用过程中均会发生阈值电压漂移现象。
图1这种设计简单的像素驱动电路对TFT的阈值电压和沟道迁移率、OLED启动电压和量子效率以及供电电源的瞬变过程都很敏感。使用这种不带补偿的2T1C像素电路，AMOLED亮度的不均匀性约为50％，或者更大。
解决不均匀性的一个方法是对每一个像素加补偿电路，补偿意味着必须对每一个像素中的驱动TFT的参数(例如阈值电压和迁移率)进行补偿，使输出电流变得与这些参数无关。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种AMOLED像素驱动电路，能够补偿驱动TFT的电性漂移。
为实现上述目的，本发明提供了一种AMOLED像素驱动电路，包括：
作为驱动晶体管的第一薄膜晶体管，其为双栅极薄膜晶体管，顶栅极连接第一节点，底栅极连接第二节点，源极和漏极分别连接电源高电位和第三节点；
第二薄膜晶体管，其栅极连接扫描线，源极和漏极分别连接第一节点和第一数据线；
第三薄膜晶体管，其栅极连接扫描线，源极和漏极分别连接侦测信号线和第三节点；
第四薄膜晶体管，其栅极连接扫描线，源极和漏极分别连接第二节点和第二数据线；
第一电容，其两端分别连接第二节点和电源高电位；
第二电容，其两端分别连接第一节点和第三节点；
有机发光二极管，其阳极连接第三节点，阴极连接电源低电位。
其中，所述第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第三薄膜晶体管、及第四薄膜晶体管为低温多晶硅薄膜晶体管或者为氧化物半导体薄膜晶体管。
其中，所述AMOLED像素驱动电路工作于第一薄膜晶体管阈值电压侦测状态时，所述扫描线设置为输入高电位；所述第一数据线设置为输入第一参考电压；将第一薄膜晶体管阈值电压侦测状态按时间划分为初始化阶段和阈值电压生成阶段，所述侦测信号线在初始化阶段设置为输入第二参考电压，在阈值电压生成阶段设置为悬空，所述第二参考电压小于第一参考电压且小于有机发光二极管的开启电压；所述第二数据线设置为第三参考电压。
其中，所述第三参考电压为0伏特。
其中，在阈值电压生成阶段，所述第三节点的电位上升至第一参考电压与第一薄膜晶体管阈值电压之差，通过第三节点的电位得到第一薄膜晶体管阈值电压，此时第二节点的电位为第三参考电压。
其中，对于面板中所有像素，分别得到面板中每个像素的第一薄膜晶体管阈值电压并存储于存储器中。
其中，通过所述第一薄膜晶体管阈值电压与第二节点的电位之间的对应关系，得到欲将第一薄膜晶体管阈值电压调整至面板所有像素统一设定值时所需的第二节点的电位，根据所得到的第二节点的电位形成补偿数据，以进而根据补偿数据形成补偿信号。
其中，对于面板中所有像素，分别得到面板中每个像素对应的补偿信号。
其中，所述AMOLED像素驱动电路工作于第一薄膜晶体管阈值电压补偿及发光状态时，将第一薄膜晶体管阈值电压补偿及发光状态按时间划分为补偿阶段和发光阶段，所述扫描线在补偿阶段设置为输入高电位，在发光状阶段设置为输入低电位；所述第一数据线设置为输入数据信号；所述第二数据线设置为输入补偿信号；所述侦测信号线设置为输入第四参考电压，所述第四参考电压小于有机发光二极管的开启电压。
综上，本发明的AMOLED像素驱动电路对驱动TFT的电性漂移进行了有效的补偿。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。
附图中，
图1为传统2T1C的像素驱动电路示意图；
图2为本发明AMOLED像素驱动电路一较佳实施例的示意图；
图3为本发明AMOLED像素驱动电路一较佳实施例工作于阈值电压侦测状态的时序示意图；
图4为本发明AMOLED像素驱动电路一较佳实施例在阈值电压生成阶段的电路示意图；
图5为本发明AMOLED像素驱动电路一较佳实施例中得到的Vth-节点B电位对应示意图；
图6为本发明AMOLED像素驱动电路一较佳实施例工作于阈值电压补偿及发光状态示意图。
具体实施方式
参见图2，为实现对单像素的补偿及驱动，本发明引入双栅结构调控驱动TFT的阈值电压，本发明AMOLED像素驱动电路一较佳实施例主要包括：作为驱动晶体管的双栅极薄膜晶体管T1、由扫描线Scan的信号控制将数据线Data1的信号提供至T1顶栅极的薄膜晶体管T2、由扫描线Scan的信号控制将侦测信号线Sense的信号提供至T1源极的薄膜晶体管T3、由扫描线Scan的信号控制将数据线Data2的信号提供至T1底栅极的薄膜晶体管T4、电容C、电容Cst以及有机发光二极管D1。
驱动晶体管T1顶栅极连接节点G，底栅极连接节点B，源极和漏极分别连接电源高电位VDD和节点S；T2栅极连接扫描线Scan，源极和漏极分别连接节点G和数据线Data1；T3栅极连接扫描线Scan，源极和漏极分别连接侦测信号线Sense和节点S；T4栅极连接扫描线Scan，源极和漏极分别连接节点B和数据线Data2；电容C两端分别连接节点B和电源高电位VDD；电容Cst两端分别连接节点G和节点S；有机发光二极管D1阳极连接节点S，阴极连接电源低电位VSS。
参见图3，其为该较佳实施例工作于阈值电压侦测状态的时序示意图。此时，所述扫描线Scan设置为输入高电位；数据线Data1设置为输入第一参考电压Ref1；将T1阈值电压侦测状态按时间划分为初始化阶段和阈值电压生成阶段，侦测信号线Sense在初始化阶段设置为输入第二参考电压Ref2，在阈值电压生成阶段设置为悬空，第二参考电压Ref2小于第一参考电压Ref1且小于D1的开启电压；第二数据线Data2设置为第三参考电压Ref3，为后续方便，可以为0伏特。
在初始化(Initial)阶段，扫描线Scan给高电位，则T2，T3，T4打开；节点G写入Ref1；节点S写入Ref2；节点B写入Ref3。
参见图4，其为该较佳实施例在阈值电压生成阶段的电路示意图，此时侦测信号线Sense设置为悬空。在阈值电压生成(Vth Generation)阶段，扫描线Scan持续高电位，T2，T3，T4仍然打开；将外围的侦测电路或芯片所提供得侦测信号线Sense的信号设置为悬空(floating)，由于受到VDD充电影响，节点S的电位上升至第一参考电压Ref1与T1阈值电压Vth之差，可表示为Ref1－Vth_T1，T1的阈值电压Vth被抓取到S点，侦测电路等通过节点S的电位和已知的Ref1可得到T1阈值电压Vth，此时节点B的电位为第三参考电压Ref3。
对于面板中所有像素，可以分别得到面板中每个像素的第一薄膜晶体管(T1)阈值电压并存储于存储器中。按照单个像素的驱动TFT T1的阈值电压侦测过程，可以通过对面板中所有像素进行逐行扫描，直到面板中所有像素的T1的Vth被侦测完毕，存储到存储器中。
参见图5，其为该较佳实施例中得到的Vth-B电位对应示意图。根据现有研究表明，对于图2中的双栅极薄膜晶体管T1形式，可以通过底栅极电位来控制TFT的阈值电压Vth值，对于该较佳实施例来说，也就是节点B电位可以控制T1的Vth值，可以根据实际量测条件确定Vth和节点B电位的对应关系。
通过从存储器中读取上一阶段(阈值电压生成阶段)侦测的面板中所有像素T1的Vth值，根据Vth-节点B关系计算每个像素T1的Vth对应的节点B电位矫正值，得到图5所示的Vth-节点B电位对应示意图，相应的节点B电位可以将面板中所有像素的T1的Vth拉到同一值，此同一值可以通过面板所有像素预先统一设定实现。在补偿及发光阶段可以将节点B电位作为补偿数据回写至数据线Data2。根据相应的节点B的电位可以形成补偿数据，以进而根据补偿数据形成补偿信号，用于后续发光时提供给T1。对于面板中所有像素，可以分别得到面板中每个像素的T1所对应的补偿信号，以备后续使用。
参见图6，其为该较佳实施例工作于阈值电压补偿及发光状态示意图。此时，将T1阈值电压补偿及发光状态按时间划分为补偿阶段和发光阶段，扫描线Scan在补偿阶段设置为输入高电位，在发光状阶段设置为输入低电位；数据线Data1设置为输入数据信号；所述数据线Data2设置为输入补偿信号；侦测信号线Sense设置为输入第四参考电压Ref，第四参考电压Ref小于D1的开启电压。
在补偿阶段，也可以称为编程(Programming)阶段，扫描线Scan给高电位，T2，T3，T4打开；节点G写入当前行列的数据信号；节点B写入补偿信号(可以来自于前述阈值电压侦测状态)并存储在电容C上；节点S写入第四参考电压Ref(＜D1开启电压)；此时存储电容Cst两端电压Vgs＝数据信号－Ref。
在发光(Emitting)阶段，扫描线Scan给低电位，T2，T3，T4关闭；节点G和S受到耦合作用电位升高，此时电容Cst两端电压Vgs不变，仍为数据信号－Ref；D1开始发光，由于每个像素的T1的Vth被节点B电位矫正为同一基准值，所以发光亮度均一，很好的补偿了T1的Vth变异。
本发明提出的4T2C像素驱动电路包含但不局限于低温多晶硅制程、氧化物半导体制程，任何可能的制程涉及的类似像素设计方法均属于本发明保护范畴；本发明提出的4T2C像素驱动电路TFT尺寸、电容值以及时序图允许一定的可变灵活度，任何在此基础上的变化均属于本发明的保护范畴。
综上，本发明的AMOLED像素驱动电路对驱动TFT的电性漂移进行了有效的补偿。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种AMOLED像素驱动电路，其特征在于，包括：
作为驱动晶体管的第一薄膜晶体管(T1)，其为双栅极薄膜晶体管，顶栅极连接第一节点(G)，底栅极连接第二节点(B)，源极和漏极分别连接电源高电位(VDD)和第三节点(S)；
第二薄膜晶体管(T2)，其栅极连接扫描线(Scan)，源极和漏极分别连接第一节点(G)和第一数据线(Data1)；
第三薄膜晶体管(T3)，其栅极连接扫描线(Scan)，源极和漏极分别连接侦测信号线(Sense)和第三节点(S)；
第四薄膜晶体管(T4)，其栅极连接扫描线(Scan)，源极和漏极分别连接第二节点(B)和第二数据线(Data2)；
第一电容(C)，其两端分别连接第二节点(B)和电源高电位(VDD)；
第二电容(Cst)，其两端分别连接第一节点(G)和第三节点(S)；
有机发光二极管(D1)，其阳极连接第三节点(S)，阴极连接电源低电位(VSS)。
2.如权利要求1所述的AMOLED像素驱动电路，其特征在于，所述第一薄膜晶体管(T1)、第二薄膜晶体管(T2)、第三薄膜晶体管(T3)、及第四薄膜晶体管(T4)为低温多晶硅薄膜晶体管或者为氧化物半导体薄膜晶体管。
3.如权利要求1所述的AMOLED像素驱动电路，其特征在于，所述AMOLED像素驱动电路工作于第一薄膜晶体管(T1)阈值电压侦测状态时，所述扫描线(Scan)设置为输入高电位；所述第一数据线(Data1)设置为输入第一参考电压；将第一薄膜晶体管(T1)阈值电压侦测状态按时间划分为初始化阶段和阈值电压生成阶段，所述侦测信号线(Sense)在初始化阶段设置为输入第二参考电压，在阈值电压生成阶段设置为悬空，所述第二参考电压小于第一参考电压且小于有机发光二极管(D1)的开启电压；所述第二数据线(Data2)设置为第三参考电压。
4.如权利要求3所述的AMOLED像素驱动电路，其特征在于，所述第三参考电压为0伏特。
5.如权利要求3所述的AMOLED像素驱动电路，其特征在于，在阈值电压生成阶段，所述第三节点(S)的电位上升至第一参考电压与第一薄膜晶体管(T1)阈值电压之差，通过第三节点(S)的电位得到第一薄膜晶体管(T1)阈值电压，此时第二节点(B)的电位为第三参考电压。
6.如权利要求5所述的AMOLED像素驱动电路，其特征在于，对于面板中所有像素，分别得到面板中每个像素的第一薄膜晶体管(T1)阈值电压并存储于存储器中。
7.如权利要求5所述的AMOLED像素驱动电路，其特征在于，通过所述第一薄膜晶体管(T1)阈值电压与第二节点(B)的电位之间的对应关系，得到欲将第一薄膜晶体管(T1)阈值电压调整至面板所有像素统一设定值时所需的第二节点(B)的电位，根据所得到的第二节点(B)的电位形成补偿数据，以进而根据补偿数据形成补偿信号。
8.如权利要求7所述的AMOLED像素驱动电路，其特征在于，对于面板中所有像素，分别得到面板中每个像素对应的补偿信号。
9.如权利要求1或7所述的AMOLED像素驱动电路，其特征在于，所述AMOLED像素驱动电路工作于第一薄膜晶体管(T1)阈值电压补偿及发光状态时，将第一薄膜晶体管(T1)阈值电压补偿及发光状态按时间划分为补偿阶段和发光阶段，所述扫描线(Scan)在补偿阶段设置为输入高电位，在发光状阶段设置为输入低电位；所述第一数据线(Data1)设置为输入数据信号；所述第二数据线(Data2)设置为输入补偿信号；所述侦测信号线(Sense)设置为输入第四参考电压，所述第四参考电压小于有机发光二极管(D1)的开启电压。
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