CN107610648A - 一种补偿amoled像素差异的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种补偿AMOLED像素差异的方法，包括:对参考像素的驱动电压值和驱动电流值进行拟合，根据拟合结果得到参考像素对应的驱动薄膜晶体管的阈值电压、系数以及驱动电流计算公式中的幂次值；获取其他像素对应的驱动薄膜晶体管的阈值电压相对于参考像素对应的驱动薄膜晶体管阈值电压的阈值变化量及其他像素对应的驱动薄膜晶体管的系数相对于参考像素对应的驱动薄膜晶体管系数的系数比值；根据阈值变化量、系数比值及驱动电流计算公式中的幂次值对其他像素的差异进行补偿。本发使得在相同驱动电压下的驱动电流一致，提高了AMOLED发光亮度的均匀性，提升了AMOLED显示装置的显示质量。

Description

一种补偿AMOLED像素差异的方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种补偿AMOLED像素差异的方法。
背景技术
OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管，简称OLED)显示屏由于具有薄、轻、宽视角、主动发光、发光颜色连续可调、成本低、响应速度快、能耗小、驱动电压低、工作温度范围宽、生产工艺简单、发光效率高及可柔性显示等优点，已被列为极具发展前景的下一代显示技术。OLED显示器件通常采用ITO像素电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极，在一定电压驱动下，电子和空穴传输层迁移到发光层，并在发光层中相遇而发出可见光。
OLED显示装置按照驱动方式分为无源矩阵型(PMOLED)和有源矩阵型(AMOLED)。AMOLED是电流驱动器件，当有电流流过有机发光二极管时，有机发光二极管的发光亮度由流过其自身的电流决定，其计算公式为：Ids＝K(Vgs-Vth)x。其中，Vth为阈值电压，k为系数，x为驱动电流计算公式中的幂次值。大部分集成电路都只传输电压信号，故AMOLED的像素驱动电路需要完成将电压信号转变为电流信号的任务，传统的AMOLED像素驱动电路为2T1C架构，即两个薄膜晶体管加一个存储电容。
但AMOLED各像素间驱动薄膜晶体管的阈值电压和系数存在差异，使得在相同驱动电压下的驱动电流不一致，从而导致AMOLED的发光亮度不均匀，影响AMOLED显示装置的显示质量。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种补偿AMOLED像素差异的方法，能够实现对像素电路中像素差异进行补偿。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：对参考像素的驱动电压值和驱动电流值进行拟合，根据拟合结果得到参考像素对应的驱动薄膜晶体管的阈值电压、系数以及驱动电流计算公式中的幂次值；获取其他像素对应的驱动薄膜晶体管的阈值电压相对于参考像素对应的驱动薄膜晶体管阈值电压的阈值变化量及其他像素对应的驱动薄膜晶体管的系数相对于参考像素对应的驱动薄膜晶体管系数的系数比值；根据阈值变化量、系数比值及驱动电流计算公式中的幂次值对其他像素的差异进行补偿；
进一步地，阈值电压、系数以及驱动电流计算公式中的幂次值是一个参考像素的阈值电压、系数以及驱动电流计算公式中的幂次值；
进一步地，阈值电压、系数以及驱动电流计算公式中的幂次值是多个参考像素的阈值电压的平均值、系数的平均值以及驱动电流计算公式中的幂次值的平均值；
进一步地，对参考像素的驱动电压值和驱动电流值进行拟合，根据拟合结果得到参考像素点对应的驱动薄膜晶体管的阈值电压、系数以及驱动电流计算公式中的幂次值包括如下具体步骤：对参考像素驱动薄膜晶体管的栅极和源极分别输入固定电位；切断栅极和源极的电位输入，得到一组驱动电压值和驱动电流值；改变栅极的输入电位值，重复上述步骤，得到多组驱动电压值与驱动电流值；对多组驱动电压值和驱动电流值进行曲线拟合，根据拟合结果得到参考像素对应的驱动薄膜晶体管的阈值电压、系数以及驱动电流计算公式中的幂次值；
进一步地，获取其他像素对应的驱动薄膜晶体管的阈值电压相对于参考像素对应的驱动薄膜晶体管阈值电压的阈值变化量包括如下具体步骤：对每一像素驱动薄膜晶体管的栅极和源极分别进行相同电位值的电位输入，断开源极的电位输入，经相同时间后，获得每一像素的源极电位值；将参考像素的源极电位值与其他像素的源极电位值相减后得到源极电位值的差值，即为阈值变化量；
更进一步地，获取其他像素对应的驱动薄膜晶体管的系数相对于参考像素对应的驱动薄膜晶体管系数的系数比值包括如下具体步骤：对每一像素驱动薄膜晶体管的栅极和源极分别进行电位输入，其中，每一像素栅极输入的电位值为数据电压值与阈值变化量之和，每一像素源级电位值相同；切断栅极和源极的电位输入，经相同时间后，获得每一像素点的源极电位值，通过公式Kref/K＝(Vsampref-Vcm)/(Vsamp-Vcm)计算得到系数比值，其中，Kref/K代表系数比值，Vcm代表输入的源极电位值，Vsampref和Vsamp分别代表参考像素和其他像素切断电位输入且经相同时间后获得的源极电位值；
更进一步地，根据阈值变化量、系数比值及驱动电流计算公式中的幂次值对其他像素的差异进行补偿包括如下具体步骤：对其他像素对应的驱动薄膜晶体管系数的差异进行补偿，补偿公式为：其中，x为驱动电流计算公式中的幂次值，Vgs为补偿前的驱动电压值；对其他像素对应的驱动薄膜晶体管阈值电压的差异进行补偿，补偿公式为：Vgs″＝Vgs′+Vthref+ΔVth，其中，ΔVth为阈值变化量，Vthref为参考像素的阈值电压，Vgs’为进行系数差异补偿后的驱动电压值。
进一步地，还包括：将侦测装置与像素驱动电路的输出端电连接，获取每一像素驱动电路输出端的电位值；
进一步地，侦测装置包括多路转换器和模数转换器，多路转换器接受转换信号的控制，在公共电压端和模数转换器的输入端之间进行电连接切换；
进一步地，公共电压端接地。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过对参考像素的驱动电压值和驱动电流值进行曲线拟合，得到参考像素对应的驱动薄膜晶体管的阈值电压、系数以及驱动电流计算公式中的幂次值，并根据阈值变化量、系数比值及驱动电流计算公式中的幂次值对每个像素的差异进行补偿，提高了AMOLED发光亮度的均匀性，进而提高了AMOLED显示装置的显示质量。
附图说明
图1是本发明提供的一种AMOLED像素驱动电路及其侦测装置实施例的结构示意图。
图2是本发明补偿AMOLED像素差异方法的实施例流程示意图。
图3是本发明补偿AMOLED像素差异方法的实施例过程中Vgs-Ids曲线拟合阶段的电路时序示意图。
图4是本发明补偿AMOLED像素差异方法的实施例过程中ΔVth侦测阶段的电路时序示意图。
图5是本发明补偿AMOLED像素差异方法实施例过程中Kref/K侦测阶段的电路时序示意图。
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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，均属于本发明保护的范围。
图1是本发明实施例提供的一种AMOLED像素驱动电路及其侦测装置的结构示意图。其中，像素驱动电路包括：第一薄膜晶体管T1、驱动薄膜晶体管T2、第三薄膜晶体管T3、第一电容C1、第二电容C2及有机发光二极管OLED。第一薄膜晶体管T1的栅极连接扫描信号Scan，第一薄膜晶体管T1的源极和漏极分别连接数据信号Vdata和驱动薄膜晶体管T2的栅极，第一薄膜晶体管T1在扫描信号Scan的控制下将数据电压Vdata传输到驱动薄膜晶体管T2的栅极。驱动薄膜晶体管T2的源极和漏极分别连接有机发光二极管OLED的阳极和电源正极OVDD，第一电容C1的两极板分别连接驱动薄膜晶体管T2的栅极和源极，有机发光二极管OLED的阴极与电源负极OVSS连接。第三薄膜晶体管T3的源极和栅极分别连接驱动薄膜晶体管T2的源极和侦测信号Sen，第三薄膜晶体管T3在侦测信号Sen的控制下将侦测装置SD与像素驱动电路的输出端电连接，获取每一像素驱动电路输出端的电位值，第二电容C2的一极板及第三薄膜晶体管T3的漏极与侦测装置SD连接，第二电容C2的另一端接地。侦测装置SD包括多路转换器MUX和模数转换器ADC，多路转换器MUX接受转换信号Vcm_en的控制，在公共电压端Vcm和模数转换器ADC的输入端之间进行电连接切换。本实施例中，当转换信号Vcm_en控制多路转换器MUX的A端与B端接通时，像素驱动电路的输出端与模数转换器ADC电连接；当转换信号Vcm_en控制多路转换器MUX的A端与C端接通时，像素驱动电路的输出端与公共电压端Vcm电连接。其中，公共电压端Vcm的电位低于有机发光二极管OLED的阈值电压，本实施例中，公共电压端Vcm接地。
图2是本发明补偿AMOLED像素差异方法的实施例流程示意图，其中，步骤201主要是实现驱动电压值(Vgs)和驱动电流值(Ids)的曲线拟合，图3是本发明补偿AMOLED像素差异方法的实施例过程中Vgs-Ids曲线拟合阶段的电路时序示意图。步骤202主要是实现阈值变化量(ΔVth)的侦测，图4是本发明补偿AMOLED像素差异方法的实施例过程中ΔVth侦测阶段的电路时序示意图。步骤203主要是实现系数比值(Kref/K)的侦测，图5是本发明补偿AMOLED像素差异方法实施例过程中Kref/K侦测阶段的电路时序示意图。其中，Vg和Vs分别为驱动薄膜晶体管T2的栅极电位和源极电位。
以下，结合附图2-5详细说明本发明补偿AMOLED像素差异方法的工作过程。
步骤201：对参考像素的驱动电压值和驱动电流值进行拟合，根据拟合结果得到参考像素对应的驱动薄膜晶体管的阈值电压、系数以及驱动电流计算公式中的幂次值。
本实施例中，先通过控制扫描信号Scan、侦测信号Sen和转换信号Vcm_en使参考像素中的第一薄膜晶体管T1和第三薄膜晶体管T3处于导通状态，且参考像素驱动电路的输出端与公共电压端Vcm电连接，从而对参考像素驱动薄膜晶体管T2的栅极和源极分别输入固定电位，其中，第一薄膜晶体管T1在扫描信号Scan的控制下将数据电压Vdata传输到驱动薄膜晶体管T2的栅极，第三薄膜晶体管T3和多路转换器MUX在侦测信号Sen和转换信号Vcm_en的控制下将公共电压端Vcm的电位传输到驱动薄膜晶体管T2的源极；经过时间Tin，切断栅极和源极的电位输入，同时，多路转换器MUX在转换信号Vcm_en的控制下，其A端与B端电连接，使像素驱动电路的输出端与模数转换器ADC电连接；经时间Tsen时，模数转换器ADC采集参考像素驱动薄膜晶体管T2的源极电位值Vsamp。本实施例中，将参考像素的阈值电压和源极电位分别记为Vthref和Vsampref。
由于驱动薄膜晶体管T2的栅极和源极之间的驱动电压值在此阶段为固定值，即：Vgs＝Vdata-Vcm，式中的Vdata和Vcm分别为数据电压值和公共电位端的电位值，所以驱动电流值也为固定值，驱动电流值的计算公式为：Ids＝(C1+C2)*(Vsamp-Vcm)/Tsen，其中，C1和C2分别为第一电容和第二电容的电容值，Vsamp为模数转换器ADC经Tsen时间采集到的源极电位值。从而得到了一组驱动电压值和驱动电流值。再通过改变驱动薄膜晶体管T2栅极的输入电位值，重复上述步骤，得到多组驱动电压值与驱动电流值，根据得到的多组驱动电压值和驱动电流值进行Vgs-Ids曲线拟合，进而获取该参考像素驱动薄膜晶体管T2的阈值电压、系数以及驱动电流计算公式中的幂次值x。本实施例中，选取的参考像素为一个像素，拟合得到的阈值电压、系数以及驱动电流计算公式中的幂次值是该一个像素的阈值电压、系数以及驱动电流计算公式中的幂次值。在其他实施例中，选取的参考像素可以为多个像素，对这多个像素分别进行Vgs-Ids曲线拟合，得到多个阈值电压、系数以及驱动电流计算公式中的幂次值，再对这得到的多个值分别取平均值，则该多个参考像素的阈值电压的平均值、系数的平均值以及驱动电流计算公式中的幂次值的平均值分别为参考像素的阈值电压、系数以及驱动电流计算公式中的幂次值。
步骤202：获取其他像素对应的驱动薄膜晶体管的阈值电压相对于参考像素对应的驱动薄膜晶体管阈值电压的阈值变化量。
本实施例中，先对每一像素驱动薄膜晶体管T2的栅极和源极分别进行相同电位值的电位输入，其中，第一薄膜晶体管T1在扫描信号Scan的控制下将数据电压Vdata传输到驱动薄膜晶体管T2的栅极，第三薄膜晶体管T3和多路转换器MUX在侦测信号Sen和转换信号Vcm_en的控制下将公共电压端Vcm的电位传输到驱动薄膜晶体管T2的源极；经过时间Tin后，切断驱动薄膜晶体管T2源极的电位输入，同时，多路转换器MUX在转换信号Vcm_en的控制下，其A端与B端电连接，使像素驱动电路的输出端与模数转换器ADC电连接；经时间Tsen时，模数转换器ADC采集每一像素驱动薄膜晶体管T2的源极电位值Vsamp。
在时间段Tsen，由于(Vdata-Vcm)大于Vth，所以驱动电流对Vs充电，直到Vs达到(Vdata-Vth)时充电结束，即经时间Tsen时，模数转换器ADC采集每一像素驱动薄膜晶体管T2的源极电位值Vsamp为(Vdata-Vth)。由于每一像素中驱动薄膜晶体管T2的阈值电压Vth不同，所以获得的(Vdata-Vth)也不同，将参考像素的源极电位值与其他像素的源极电位值相减后得到源极电位值的差值，即为阈值变化量，阈值变化量为：ΔVth＝(Vsampref-Vsamp)，其中Vsamppref为参考像素经时间Tsen的源极电位值，Vsamp为其他任一像素的源极电位值。
步骤203：获取其他像素对应的驱动薄膜晶体管的系数相对于参考像素对应的驱动薄膜晶体管系数的系数比值。
此阶段，先对每一像素驱动薄膜晶体管T2的栅极和源极分别进行电位输入，其中，每一像素栅极输入的电位值为数据电压值与阈值变化量之和，每一像素源级电位值相同。第一薄膜晶体管T1在扫描信号Scan的控制下将(Vdata+ΔVth)电位传输到驱动薄膜晶体管T2的栅极，第三薄膜晶体管T3和多路转换器MUX在侦测信号Sen和转换信号Vcm_en的控制下将公共电压端Vcm的电位传输到驱动薄膜晶体管T2的源极；经时间Tin，切断驱动薄膜晶体管T2栅极和源极的电位输入，同时，多路转换器MUX在转换信号Vcm_en的控制下，其A端与B端电连接，使像素驱动电路的输出端与模数转换器ADC电连接；经时间Tsen时，模数转换器ADC采集每一像素驱动薄膜晶体管T2的源极电位值Vsamp。
由于驱动薄膜晶体管T2的栅极和源极之间的驱动电压值在此阶段为固定值(Vdata+ΔVth-Vcm)，所以驱动电流Ids为固定值，驱动电流的计算公式为：Ids＝(C1+C2)*(Vsamp-Vcm)/Tsen。对于每一像素驱动电路有Ids＝K(Vgs-Vth)x＝K(Vdata+ΔVth-Vcm-(Vthref+ΔVth))x＝K(Vdata-Vcm-Vthref)x，式子Ids＝K(Vdata-Vcm-Vthref)x中只有K值一个变量，K为其他像素驱动薄膜晶体管T2的系数，从而得到关系式：Kref/K＝Idsref/Ids，而且，Idsref/Ids＝(Vsampref-Vcm)/(Vsamp-Vcm)。由此即可通过关系式Kref/K＝(Vsampref-Vcm)/(Vsamp-Vcm)计算得到系数比值，其中，Kref/K代表系数比值，Vcm代表输入的源极电位值，Vsampref和Vsamp分别代表参考像素和其他像素切断电位输入且经相同时间后获得的源极电位值，Idsref和Ids分别为参考像素和其他像素的驱动电流。
步骤204：根据阈值变化量、系数比值及驱动电流计算公式中的幂次值对其他像素的差异进行补偿。
设像素驱动薄膜晶体管T2的栅极和源极间的驱动电压值为Vgs，则对其他像素对应的驱动薄膜晶体管T2系数的差异进行补偿，补偿结果为：再对其他像素对应的驱动薄膜晶体管T2阈值电压的差异进行补偿，补偿结果为：Vgs″＝Vgs′+Vthref+ΔVth，其中，ΔVth为阈值变化量，Vthref为参考像素的阈值电压，Vgs’为进行系数差异补偿后的驱动电压值；对所有其他像素，以Vgs″进行显示，Vgs″为进行系数和阈值电压差异补偿后的驱动电压值，则补偿后的驱动电流为：Ids″＝K(Vgs″-(Vthref+ΔVth))x＝KrefVgsx。
由补偿后的驱动电流公式可以看出，驱动电流的大小与像素间驱动薄膜晶体管T2的阈值电压及系数差异无关，即保证了驱动电流一致。
从以上内容可知，本发明通过对参考像素的驱动电压值和驱动电流值进行曲线拟合，得到参考像素对应的驱动薄膜晶体管的阈值电压、系数以及驱动电流计算公式中的幂次值，并根据阈值变化量、系数比值及驱动电流计算公式中的幂次值对其他像素的差异进行补偿，使得驱动电流一致，提高了AMOLED发光亮度的均匀性，进而提高了AMOLED显示装置的显示质量。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种补偿AMOLED像素差异的方法，其特征在于，包括如下步骤：
对参考像素的驱动电压值和驱动电流值进行拟合，根据拟合结果得到所述参考像素对应的驱动薄膜晶体管的阈值电压、系数以及驱动电流计算公式中的幂次值；
获取其他像素对应的驱动薄膜晶体管的阈值电压相对于参考像素对应的驱动薄膜晶体管阈值电压的阈值变化量及其他像素对应的驱动薄膜晶体管的系数相对于参考像素对应的驱动薄膜晶体管系数的系数比值；
根据所述阈值变化量、系数比值及驱动电流计算公式中的幂次值对其他像素的差异进行补偿。
2.根据权利要求1所述的一种补偿AMOLED像素差异的方法，其特征在于，所述阈值电压、系数以及驱动电流计算公式中的幂次值是一个参考像素的阈值电压、系数以及驱动电流计算公式中的幂次值。
3.根据权利要求1所述的一种补偿AMOLED像素差异的方法，其特征在于，所述阈值电压、系数以及驱动电流计算公式中的幂次值是所述多个参考像素的阈值电压的平均值、系数的平均值以及驱动电流计算公式中的幂次值的平均值。
4.根据权利要求1所述的一种补偿AMOLED像素差异的方法，其特征在于，所述对参考像素的驱动电压值和驱动电流值进行拟合，根据拟合结果得到所述参考像素点对应的驱动薄膜晶体管的阈值电压、系数以及驱动电流计算公式中的幂次值包括如下具体步骤：
对参考像素驱动薄膜晶体管的栅极和源极分别输入固定电位；
切断栅极和源极的电位输入，得到一组驱动电压值和驱动电流值；
改变栅极的输入电位值，重复上述步骤，得到多组驱动电压值与驱动电流值；
对所述多组驱动电压值和驱动电流值进行曲线拟合，根据拟合结果得到所述参考像素对应的驱动薄膜晶体管的阈值电压、系数以及驱动电流计算公式中的幂次值。
5.根据权利要求1所述的一种补偿AMOLED像素差异的方法，其特征在于，所述获取其他像素对应的驱动薄膜晶体管的阈值电压相对于参考像素对应的驱动薄膜晶体管阈值电压的阈值变化量包括如下具体步骤：
对每一像素驱动薄膜晶体管的栅极和源极分别进行相同电位值的电位输入；
断开源极的电位输入，经相同时间后，获得每一像素的源极电位值；
将参考像素的源极电位值与其他像素的源极电位值相减后得到源极电位值的差值，即为所述阈值变化量。
6.根据权利要求5所述的一种补偿AMOLED像素差异的方法，其特征在于，所述获取其他像素对应的驱动薄膜晶体管的系数相对于参考像素对应的驱动薄膜晶体管系数的系数比值包括如下具体步骤：
对每一像素驱动薄膜晶体管的栅极和源极分别进行电位输入，其中，每一像素栅极输入的电位值为数据电压值与所述阈值变化量之和，每一像素源级电位值相同；
切断栅极和源极的电位输入，经相同时间后，获得每一像素点的源极电位值，通过公式Kref/K＝(Vsampref-Vcm)/(Vsamp-Vcm)计算得到所述系数比值，其中，Kref/K代表所述系数比值，Vcm代表输入的源极电位值，Vsampref和Vsamp分别代表参考像素和其他像素切断电位输入且经相同时间后获得的源极电位值。
7.根据权利要求6所述的一种补偿AMOLED像素差异的方法，其特征在于，所述根据所述阈值变化量、系数比值及驱动电流计算公式中的幂次值对其他像素的差异进行补偿包括如下具体步骤：
对其他像素对应的驱动薄膜晶体管系数的差异进行补偿，补偿公式为：其中，x为驱动电流计算公式中的幂次值，Vgs为补偿前的驱动电压值；
对其他像素对应的驱动薄膜晶体管阈值电压的差异进行补偿，补偿公式为：Vgs″＝Vgs′+Vthref+ΔVth，其中，ΔVth为所述阈值变化量，Vthref为参考像素的阈值电压，Vgs’为进行系数差异补偿后的驱动电压值。
8.根据权利要求1所述的一种补偿AMOLED像素差异的方法，其特征在于，还包括：将侦测装置与像素驱动电路的输出端电连接，获取每一像素驱动电路输出端的电位值。
9.根据权利要求8所述的一种补偿AMOLED像素差异的方法，其特征在于，所述侦测装置包括多路转换器和模数转换器，所述多路转换器接受转换信号的控制，在公共电压端和模数转换器的输入端之间进行电连接切换。
10.根据权利要求9所述的一种补偿AMOLED像素差异的方法，其特征在于，所述公共电压端接地。
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