CN111724726B - 一种提高数据写入速度的电流型像素单元电路及方法 - Google Patents

一种提高数据写入速度的电流型像素单元电路及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种提高数据写入速度的电流型像素单元电路及方法，该电路包括：一像素驱动电路，用于对发光器件进行驱动；一写入电流调整电路，连接于所述像素驱动电路，对像素驱动电路的写入电流进行调整；以及一调整控制电路；连接于写入电流调整电路，对写入电流调整电路的开启以及关闭进行控制。本发明在像素驱动电路上增加一写入电流调整电路，通过该写入电流调整电路对像素驱动电路的写入电流进行调整，调高写入速度；同时设置有一调整控制电路，对写入电流调整电路的开启以及关闭进行控制，使得本发明的电路在提高像素驱动电路的写入电流的同时，不影响其驱动电流。

Description

一种提高数据写入速度的电流型像素单元电路及方法
技术领域
本发明涉及自发光显示技术领域，具体涉及一种提高数据写入速度的电流型像素单元电路及方法。
背景技术
近些年随着AR(Augmented Reality，增强现实)/VR((Virtual Reality，虚拟现实)技术的发展，与之紧密相关的微显示技术也得到了广泛的关注。微显示(Microdisplay)技术是显示技术领域的一个分支，一般将显示器对角线尺寸小于1英寸(2.54cm)或者指那些小到需要光学放大的显示器称为微显示器。目前常见的微显示技术有OLEDoS(OrganicLight-Emitting Diode on Silicon，硅基有机发光)、LEDoS(Light Emitting Diode onSilicon，硅基二极管发光)、LCoS(Liquid Crystal on Silicon，硅基液晶)和DMD(DigitalMicro mirror Device，数字微镜器件)四种，其中OLEDoS和LEDoS都属于主动发光，而LCoS和DMD则属于被动发光；同时，OLEDoS和LEDoS还具有低功耗、高对比度以及快速响应的优点，因此它们更适合应用于AR和VR技术中。
OLEDoS和LEDoS微显示器与常规的利用非晶硅、微晶硅或者低温多晶硅工艺不同，其是以单晶硅芯片为基板，也就是说其可以采用现有成熟的集成电路CMOS(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体)工艺，因此其不但可以实现显示屏像素的有源寻址矩阵也可以实现扫描链电路、数字模拟转换电路、带隙基准等各种功能的驱动控制电路，从而大大减少了器件的外部连线，增加了可靠性，实现了轻量化。
目前，OLED/LED显示器中的像素单元电路结构往往采用的是模拟驱动方法，它通常包括数据电压输入和数据电流输入。两种驱动方法各自存在优缺点，比如电压输入法存在的主要问题是由于驱动管参数偏差带来的显示一致性问题，而电流输入法则存在工作速度较慢的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种提高数据写入速度的电流型像素单元电路及方法，通过增加一写入电流调整电路，通过该写入电流调整电路对像素驱动电路的写入电流进行调整，调高写入速度。
本发明提供一种提高数据写入速度的电流型像素单元电路，该电路包括：
一像素驱动电路，用于对发光器件进行驱动；
一写入电流调整电路，连接于所述像素驱动电路，对像素驱动电路的写入电流进行调整；以及
一调整控制电路；连接于写入电流调整电路，对写入电流调整电路的开启以及关闭进行控制。
优选地，写入电流调整电路为第五晶体管，第五晶体管的栅极以及漏极均连接于所述像素驱动电路，第五晶体管的源极连接调整控制电路。
优选地，调整控制电路为第六晶体管，第六晶体管的栅极连接一开关控制信号线SMP，源极连接于像素驱动电路的电源控制线，漏极连接写入电流调整电路。
优选地，所述像素驱动电路、写入电流调整电路以及调整控制电路共电源线。
优选地，所述像素驱动电路包括第二晶体管、第三晶体管、第一晶体管、采样保持电容以及第四晶体管，其中第二晶体管和第三晶体管实现信号的写入，采样保持电容对信号进行保持，第一晶体管为驱动管，第四晶体管为开关管。
优选地，第五晶体管栅极的宽长比大于第一晶体管栅极的宽长比。
本发明的第二方面提供一种如上述任意一项所述的提高数据写入速度的电流型像素单元电路的方法，通过设置第五晶体管宽长比来调整像素驱动电路的写入电流的大小。
优选地，调整控制电路控制写入电流调整电路的开启以及关闭。
优选地，调整控制电路由开关控制信号线SMP进行控制。
优选地，在数据电流写入阶段，开关控制信号线SMP控制写入电流调整电路开启；在显示器件发光阶段，开关控制信号线SMP控制写入电流调整电路关闭。
本发明具有的优点和积极效果是：本发明在像素驱动电路上增加一写入电流调整电路，通过该写入电流调整电路对像素驱动电路的写入电流进行调整，调高写入速度；同时设置有一调整控制电路，对写入电流调整电路的开启以及关闭进行控制，使得本发明的电路在提高像素驱动电路的写入电流的同时，不影响其驱动电流。
附图说明
图1是本发明的提高数据写入速度的电流型像素单元电路的结构示意图；
图2是本发明在数据电流写入阶段的工作状态示意图；
图3是本发明在显示器件发光阶段的工作状态示意图；
图4是本发明的提高数据写入速度的电流型像素单元电路的工作时序图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例和附图对本发明进行进一步的描述。
如图1所示，本发明提供一种提高数据写入速度的电流型像素单元电路，该电路包括：一像素驱动电路10，用于对发光器件OLED/LED进行驱动；一连接于所述像素驱动电路10的写入电流调整电路20，所述写入电流调整电路20用于对像素驱动电路10的写入电流进行调整，从而提高其数据写入速度；以及一调整控制电路30，所述调整控制电路30连接于写入电流调整电路20，对写入电流调整电路20的开启以及关闭进行控制。
像素驱动电路10连接一发光器件OLED/LED并对发光器件OLED/LED进行驱动，在一般情况下，发光器件OLED/LED的驱动电流大小为～10nA(纳安)到～1uA(微安)的范围，在现有技术中，对应的写入电流也是这个范围。而在高分辨率的显示器中，其寄生参数较大，如此小的电流往往无法在较短的时间内完成写入操作。
本发明在像素驱动电路10上增加一写入电流调整电路20，通过该写入电流调整电路20对像素驱动电路10的写入电流进行调整，调高写入速度；同时设置有一调整控制电路30，对写入电流调整电路20的开启以及关闭进行控制。
具体地，在本发明的一个具体的实施例中，所述像素驱动电路10包括第二晶体管M2、第三晶体管M3、第一晶体管M1、采样保持电容C1以及第四晶体管M4，其中第二晶体管M2和第三晶体管M3实现信号的写入，采样保持电容C1对信号进行保持，第一晶体管M1为驱动管，第四晶体管M4为开关管。
其中，第二晶体管M2的漏极连接一数据信号线IDATA，栅极连接一开关控制信号线SMP，源极连接所述采样保持电容C1的下极板；
第一晶体管M1的源极连接一电源线VDD，漏极连接第四晶体管M4的源极；栅极分别连接所述第二晶体管M2的源极以及采样保持电容C1的下极板；
所述采样保持电容C1的上极板连接所述电源线VDD；
第三晶体管M3的的漏极连接数据信号线IDATA，栅极连接开关控制信号线SMP，漏极连接所述第四晶体管M4的源极；
第四晶体管M4的栅极连接连接一开关控制信号线HLD，漏极连接连接发光器件OLED/LED的阳极；
其基本的工作原理是：
数据电流写入阶段：当SMP为低电平的时候，HLD为高电平时，第二晶体管M2、第三晶体管M3导通，第一晶体管M1形成一个二极管连接的结构，同时其流过的电流等于IDATA，而对应的驱动电压信号则存储在采样保持电容C1上；
显示器件发光阶段：SMP为高电平，HLD为低电平时，第二晶体管M2、第三晶体管M3关断，第四晶体管M4开启；存储在采样保持电容C1上的电压驱动第一晶体管M1产生对应的电流，并流过发光器件OLED/LED并发光，发光的亮度大小与写入数据电压相对应。
发光器件OLED/LED的驱动电流大小I1为～10nA(纳安)到～1uA(微安)的范围，对应的写入电流IDATA＝I1，也是这个范围。
进一步地，所述写入电流调整电路20为第五晶体管M5，调整控制电路30为第六晶体管M6；其中第五晶体管M5的栅极连接于所述第一晶体管M1的栅极，第五晶体管M5的源极连接第六晶体管的漏极，漏极连接于第一晶体管M1的漏极，第六晶体管M6的栅极连接于开关控制信号线SMP，源极连接于像素驱动电路10的电源控制线VDD。
其具体的工作过程为：
数据电流写入阶段：如图2所示，此时SMP信号为低，HLD信号为高，第二晶体管M2、第二晶体管M3、第一晶体管M1管、第六晶体管M6、第五晶体管M5开启，第四晶体管M4关闭；此时第一晶体管M1管和第五晶体管M5管构成二极管形式，并且第一晶体管M1流过的电流I1和第五晶体管M5流过的电流I5之和等于写入的数据电流IDATA；数据写入完成后，数据电流转换为电压信号存储在采样保持电容C1上；
显示器件发光阶段：如图3所示，此时SMP信号为高，HLD信号为低，第四晶体管M4开启，第二晶体管M2、第三晶体管M3、第六晶体管M6关闭，因此第五晶体管M5将会保持在断开的状态，因此，与数据写入阶段相比，此时只存在从第一晶体管M1、第四晶体管M4到发光器件OLED/LED一条电流通道，并且此电流的大小为I1。
在数据电流写入阶段中IDATA＝I1+I2，也即在数据写入阶段的电流IDATA大于器件发光时的电流大小I1。另外，I1和I2的大小取决于第一晶体管M1和第五晶体管M5的宽长比(W/L，栅宽与栅长之比)之比，比如如果满足第五晶体管M5的宽长比是第一晶体管M1的4倍，也即：
那么I2的电流值将会是I1的4倍，也即IDATA将会是I1的5倍；如果发光器件工作的驱动电流大小为～10nA(纳安)到～1uA(微安)，那么数据写入阶段的驱动电流大小为～50nA(纳安)到～5uA(微安)。
本发明通过增加一写入电流调整电路，通过该写入电流调整电路对像素驱动电路的写入电流进行调整，从而提高其数据写入速度，并且通过调整第五晶体管M5栅极的宽长比来调整像素驱动电路的写入电流的大小。因此，新型的像素电路实现了写入电流大于像素实际工作电流，从而避免了小电流带来的工作速度不够的问题；另一方面通过第六晶体管M6对第五晶体管M5的开启以及关闭进行控制。
具体地，在数据电流写入阶段，开关控制信号线SMP为低电平，第六晶体管M6导通，第五晶体管M5与第一晶体管M1构成二极管形式，第一晶体管M1流过的电流I1和第五晶体管M5流过的电流I5之和等于写入的数据电流IDATA；在显示器件发光阶段，开关控制信号线SMP信号为高，第六晶体管M6关闭，此时第五晶体管M5也关闭，只存在从第一晶体管M1、第四晶体管M4到发光器件OLED/LED一条电流通道，并且此电流的大小为I1。
像素单元电路工作时序图如图4所示。
本发明另一方面提供一种提高数据写入速度的电流型像素单元电路的方法，该方法通过设置第五晶体M5管宽长比来调整像素驱动电路的写入电流的大小。
进一步地，调整控制电路30控制写入电流调整电路20的开启以及关闭。
进一步地，调整控制电路由开关控制信号线SMP进行控制；在数据电流写入阶段，开关控制信号线SMP控制写入电流调整电路开启，在该阶段第一晶体管M1流过的电流I1和第五晶体管M5流过的电流I5之和等于写入的数据电流IDATA；在显示器件发光阶段，开关控制信号线SMP控制写入电流调整电路关闭，在该阶段，只存在从第一晶体管M1、第四晶体管M4到发光器件OLED/LED一条电流通道，并且此电流的大小为I1；使得本发明的电路在提高像素驱动电路10的写入电流的同时，不影响其驱动电流。
需要说明的是，该驱动方法除了能应用于OLED和LED以外，也适用于任何电流型发光器件的驱动。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种提高数据写入速度的电流型像素单元电路，其特征在于：该电路包括：
一像素驱动电路，用于对发光器件进行驱动；
一写入电流调整电路，连接于所述像素驱动电路，对像素驱动电路的写入电流进行调整；以及
一调整控制电路；连接于写入电流调整电路，对写入电流调整电路的开启以及关闭进行控制；
写入电流调整电路为第五晶体管，所述像素驱动电路包括第一晶体管，第五晶体管栅极的宽长比大于第一晶体管栅极的宽长比，通过设置第五晶体管宽长比来调整像素驱动电路的写入电流的大小。
2.根据权利要求1所述的提高数据写入速度的电流型像素单元电路，其特征在于：第五晶体管的栅极以及漏极均连接于所述像素驱动电路，第五晶体管的源极连接调整控制电路。
3.根据权利要求1所述的提高数据写入速度的电流型像素单元电路，其特征在于：调整控制电路为第六晶体管，第六晶体管的栅极连接一开关控制信号线SMP，源极连接于像素驱动电路的电源控制线，漏极连接写入电流调整电路。
4.根据权利要求3所述的提高数据写入速度的电流型像素单元电路，其特征在于：所述像素驱动电路、写入电流调整电路以及调整控制电路共电源线。
5.根据权利要求4所述的提高数据写入速度的电流型像素单元电路，其特征在于：所述像素驱动电路包括第二晶体管、第三晶体管、采样保持电容以及第四晶体管，其中第二晶体管和第三晶体管实现信号的写入，采样保持电容对信号进行保持，第一晶体管为驱动管，第四晶体管为开关管。
6.一种如权利要求1至5中任意一项所述的提高数据写入速度的电流型像素单元电路的方法，其特征在于：通过设置第五晶体管宽长比来调整像素驱动电路的写入电流的大小。
7.根据权利要求6所述的提高数据写入速度的电流型像素单元电路的方法，其特征在于：调整控制电路控制写入电流调整电路的开启以及关闭。
8.根据权利要求7所述的提高数据写入速度的电流型像素单元电路组合，其特征在于：调整控制电路由开关控制信号线SMP进行控制。
9.根据权利要求8所述的提高数据写入速度的电流型像素单元电路组合，其特征在于：在数据电流写入阶段，开关控制信号线SMP控制写入电流调整电路开启；在显示器件发光阶段，开关控制信号线SMP控制写入电流调整电路关闭。
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