CN113380182A - 一种栅控类mos发光led像素驱动电路 - Google Patents

一种栅控类mos发光led像素驱动电路 Download PDF

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Abstract

本发明属于显示技术领域，具体为一种栅控类MOS发光LED像素驱动电路。本发明采用恒流控制发光单元的方式，提升了显示稳定。在本发明的电路中，由于负反馈回路的设置，对共源共栅电流源的电流起到了调节作用，使得发光显示的灰度调节可以由其栅控电压或片外电阻实现。通过在像素单元中插入一个反相器，并将该反相器与驱动晶体管连接，使其集成后的整个驱动电路中行线和每个像素都构成一个独立的扫描缓冲器，增强了像素驱动能力，提升了集成后器件显示的可靠性。本发明适用于各类发光显示设备，尤其是对于微显示设备。

Description

一种栅控类MOS发光LED像素驱动电路
技术领域
本发明属于显示技术领域，尤其是涉及一种栅控类MOS发光LED像素驱动电路。
背景技术
采用标准CMOS工艺将硅LED像素阵列和驱动电路集成在同一硅片上，从而以非常低的成本设计开发出超高分辨率的全硅单片集成光电微显示芯片，在未来增强现实和虚拟现实等领域具有一定的应用空间。
栅控类MOS发光LED的结构示意图和简化符号如图1所示，栅控类MOS发光LED为三端器件，因为受器件掺杂和结构等的影响，类MOS中P+源漏区4与N衬底阱2形成的表面处的横向二极管耗尽区宽度实际要小于深处的纵向二极管，同时靠近栅极表面的电场强度也更高，导致反向雪崩击穿电压也要更低。所以栅控类MOS发光LED发光原理为：当类MOS源漏区4与衬底阱2形成的P+N结反偏电压VN-VP足够高时，会首先在硅表面处的横向二极管处发生击穿，从而将发光点限制在硅表面。同时类MOS发光LED发光特性与器件内部的载流子分布和电场分布存在着强烈的依赖关系，因此可以通过改变类MOS的栅压VG来改变内部电场分布，从而控制LED的亮度。即VG的值增大时LED的亮度增加；当VG的值减小时，LED的亮度减小。因为器件仅仅使用了硅材料，所以可以与CMOS工艺兼容，从而容易实现大规模的集成，其集成示意图如图2所示。
雪崩硅LED的光输出功率强烈依赖于其反向电流，比较适合采用电流驱动的模式。电流驱动型发光器件的驱动方式一般分为两种，即无源选址驱动Passive Matrix，简称PM和有源选址驱动Active Matrix，简称AM。两种驱动方式各有优缺点，其中PM驱动方式结构简单，较为容易实现，不足之处是连线复杂，寄生电阻和电容较大导致画面刷新率较低，像素之间容易串扰；AM驱动电路的驱动能力强，可以实现更大面积的驱动，并且具有很高的独立可控性，可以解决PM驱动模式中存在的串扰问题，但是电路结构也稍微复杂，尤其是针对需要较大驱动电流的硅LED来说，额外增加的晶体管和电容会占据宝贵的芯片面积。
因此，有必要提供一种栅控类MOS发光LED像素驱动电路，以提高硅LED显示品质。
发明内容
鉴于上文所述，本发明的目的在于提供一种栅控类MOS发光LED像素驱动电路，用以增加像素的驱动能力和密度，提高硅LED显示稳定性和均匀性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种栅控类MOS发光LED像素驱动电路，包括：偏置电路、负反馈回路、共源共栅电流源、列数据开关、扫描反相器和像素单元PXL；
所述偏置电路的输入接电源VDD，输出连接共源共栅电流源的第一输入端；偏置电路用于提供第二偏置电压vref2给共源共栅电流源；其内设自启电路，通过该程序确保整个电路的正常开启。
所述负反馈回路的输入连接参考电压VREF，输出连接共源共栅电流源的第二输入端；通过运算放大器的电压串联负反馈产生参考电流IREF提供给共源共栅电流源的第二输入端。
所述共源共栅电流源的输出连接列数据开关的第一输入端，用于输出电流IOUT；通过其内部共源共栅电流源结构的输入输出短接生成第一偏置电压vref1，并根据第一偏置电压vref1、偏置电路提供的第二偏置电压vref2、以及负反馈回路提供的参考电流IREF生成电流IOUT输出。
所述列数据开关的第二输入接外部提供的数据信号VDATA；列数据开关根据接收的数据信号VDATA电平高低控制电流IOUT输出至像素单元PXL的第一输入端。
所述扫描反相器的输入端连接外部扫描信号VSCAN，输出端连接像素单元PXL的第二输入端，为像素单元PXL提供扫描信号VSCAN；
所述像素单元PXL包括：一个反相器、一个驱动晶体管T1以及发光单元。其中反相器由第五晶体管T5和第六晶体管T6构成，第五晶体管T5与第六晶体管T6的栅极共接后作为像素单元PXL的第二输入端接扫描反相器输出的扫描信号VSCAN，第五晶体管T5与第六晶体管T6 的漏极共接后连接驱动晶体管T1的栅极，第五晶体管T5的源极接电源VDD，第六晶体管T6 的源极接地。驱动晶体管T1的源极作为像素单元PXL的第一输入端，漏极连接发光单元的输入，驱动晶体管T1根据接收的扫描信号VSCAN电平高低控制电流IOUT向发光单元输出至发光单元的第一输入端。所述发光单元为栅控类MOS发光LEDM0；发光单元的第二输入端作为像素单元的第三输入端接外部输入栅控信号VG，用于响应驱动电流IOUT而发光显示；输出接地；当数据信号VDATA、扫描信号VSCAN同为低电平时，发光单元发光、且处于灰度可调状态，此时发光单元根据接收的栅控信号VG实现显示灰度调节；当数据信号VDATA和扫描信号VSCAN任一个为高电平时，发光单元熄灭；像素单元PXL有m×n个，其中m和n均≥1，m×n个像素单元PXL 通过集成形成发光显示单元；集成时，每一行的扫描反相器的输出端与该行的m个像素单元 PXL的第二输入端相连，为这一行的像素单元PXL提供扫描信号Vscan；每一列的列数据开关的输出端与该列的n个像素单元PXL的第一输入端相连，为这一列的像素单元PXL提供输出电流IOUT。
进一步的，所述偏置电路包括：第十二晶体管T12、第十三晶体管T13、第十四晶体管 T14、第十五晶体管T15、第十六晶体管T16、第十七晶体管T17、第十八晶体管T18、开启电阻Ron和反相器INV1；
所述第十二晶体管T12与第十三晶体管T13的栅极共接后连接第十四晶体管T14的漏极，第十二晶体管T12的漏极连接第十三晶体管T13的源极，第十三晶体管T13的漏极与第十四晶体管T14的漏极共接后作为偏置电路的输出端；第十四晶体管T14与第十五晶体管T15的栅极共接后连接第十六晶体管T16的漏极，第十五晶体管T15的漏极连接第十六晶体管T16 的漏极，第十六晶体管T16与第十七晶体管T17的栅极共接后分别连接共源共栅电源流提供的第一偏置电压Vref1和第十八晶体管T18的漏极；第十七晶体管T17漏极连接反相器INV1 的输入端和开启电阻Ron的一端；第十八晶体管T18的栅极连接反相器INV1的输出端；开启电阻Ron的另一端接地；第十二晶体管T12源极、第十六晶体管T16的源极、第十七晶体管 T17的源极接电源VDD；第十四晶体管T14的源极、第十五晶体管T15的源极、第十八晶体管 T18的源极共同接公共接地端GND。
进一步的，所述共源共栅电流源包括：第九晶体管T9、第十晶体管T10、第四晶体管T4 和第三晶体管T3；
第九晶体管T9的源极连接第十晶体管T10的漏极，第九晶体管T9与第三晶体管T3的栅极共接后连接偏置电路提供的第二偏置电压vref2，第九晶体管T9的漏极连接负反馈回路提供的参考电流IREF；第九晶体管T9的漏极连接第十晶体管T10与第四晶体管T4的栅极；
第十晶体管T10与第四晶体管T4的栅极共接后连接第一偏置电压Vref1，第十晶体管T10、第四晶体管T4的源极连接电源VDD，第十晶体管T10的漏极连接第九晶体管T9的源极；
第四晶体管T4的漏极连接第三晶体管T3的源极，第三晶体管T3的漏极作为共源共栅电流源的输出端连接列数据开关管。
进一步的，所述负反馈回路包括：共源共栅放大器A1、片外可调电阻RREF和第十一晶体管T11；
共源共栅放大器A1的同相输入端连接参考电源VREF，反相输入端连接第十一晶体管T11 的源极和第三节点N3，输出端连接第十一晶体管T11的栅极；
片外可调电阻RREF连接在第三节点N3和公共接地端GND之间，用于响应第三节点N3电压产生基准电流IREF
第十一晶体管T11的漏极作为负反馈回路输出端为共源共栅电源流提供基准电流IREF。
进一步的，所述列数据开关采用单个晶体管构成，该晶体管的源极作为列数据开关的第一输入端，连接共源共栅电流源的输出端，栅极作为第二输入端连接外部数据信号VDATA，漏极作为列数据开关的输出端连接像素单元PXL的第一输入端。
进一步的，所述第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4、第五晶体管T5、第七晶体管T7、第九晶体管T9、第十晶体管T10、第十二晶体管T12、第十三晶体管T13、第十六晶体管T16和第十七晶体管T17、均为PMOS晶体管；所述第六晶体管T6、第八晶体管T8、第十一晶体管T11、第十四晶体管T14、第十五晶体管T15和第十八晶体管 T18均为NMOS晶体管。
进一步的，所述扫描反相器包括：第七晶体管T7和第八晶体管T8；所述第七晶体管T7 与第八晶体管T8的栅极共接后连接外部扫描信号VSCAN，第七晶体管T7的源极接电源VDD，第八晶体管T8的源极接地，第七晶体管T7与第八晶体管T8的漏极共接后连接像素单元PXL的第二输入端。
本发明的有益效果为：本发明所提供的栅控类MOS发光LED像素驱动电路，在像素单元中插入一个反相器，并将该反相器与驱动晶体管T1连接，使其集成后的整个驱动电路中行线和每个像素都构成一个独立的扫描缓冲器，增强了像素驱动能力，提升了集成后器件显示的可靠性。在本电路中，驱动晶体管T1和列数据开关均采用单个晶体管控制，且无电容，因此所占的芯片面积可以大大减小，从而进一步提高像素密度。在工艺上，本发明的整个电路与 CMOS工艺完全兼容，可以实现大规模集成形成微显示发光阵列。相较于现有的AM驱动电路，本发明电路结构更简单，无需额外增加晶体管和电容；相较于现有的PM驱动模式，本发明驱动能力更强，且效避免了PM驱动模式中的串扰问题，电路稳定性更好。
附图说明
图1是栅控类MOS发光LED的结构示意图和简化符号；
图2是栅控类MOS发光LED集成示意图；
图3是本发明实施例的栅控类MOS发光LED的像素驱动电路；
图4是本发明实施例的栅控类MOS发光LED像素驱动电路时序图；
图5是本发明实施例的栅控类MOS发光LED像素单元PXL；
图6是本发明实施例的栅控类MOS发光LED像素单元PXL集成示意图；
图7是根据本发明实施例的发光显示设备图；
图中：1、P型单晶硅衬底；2、N型阱掺杂；3、N+有源区；4、P+源漏区；5、隔离环；6、金属电极；7、多晶硅栅；8、SiO2；9、三端发光器件；10、像素单元PXL；11、扫描反相器；12、列数据开关；13、共源共栅电流源；14、负反馈回路；15、偏置电路；100、多个像素单元PLX组成的像素阵列；200、扫描驱动器；300、数据控制器；400、栅压控制器；500、时序控制器；600、电流源阵列；700、列数据开关；800、发光显示设备片内系统。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
图3是本发明实施例的栅控类MOS发光LED的像素驱动电路。如图3所示，本发明提供的一种栅控类MOS发光LED像素驱动电路，包括：偏置电路15、负反馈回路14、共源共栅电流源13、列数据开关12、扫描反相器11以及像素单元PXL10共6个组成部分，详细的实施结构如下所述：
所述偏置电路15包括：第十二晶体管T12、第十三晶体管T13、第十四晶体管T14、第十五晶体管T15、第十六晶体管T16、第十七晶体管T17、第十八晶体管T18、开启电阻Ron 和反相器INV1；所述第十二晶体管T12与第十三晶体管T13的栅极共接后连接第十四晶体管T14的漏极，第十二晶体管T12的漏极连接第十三晶体管T13的源极，第十三晶体管T13的漏极与第十四晶体管T14的漏极共接后作为偏置电路15的输出端；第十四晶体管T14与第十五晶体管T15的栅极共接后连接第十六晶体管T16的漏极，第十五晶体管T15的漏极连接第十六晶体管T16的漏极，第十六晶体管T16与第十七晶体管T17的栅极共接后分别连接共源共栅电源流提供的第一偏置电压Vref1和第十八晶体管T18的漏极；第十七晶体管T17漏极连接反相器INV1的输入端和开启电阻Ron的一端；第十八晶体管T18的栅极连接反相器INV1 的输出端；开启电阻Ron的另一端接地；第十二晶体管T12源极、第十六晶体管T16的源极、第十七晶体管T17的源极接电源VDD；第十四晶体管T14的源极、第十五晶体管T15的源极、第十八晶体管T18的源极共同接公共接地端GND。
所述共源共栅电流源13包括：第九晶体管T9、第十晶体管T10、第四晶体管T4和第三晶体管T3；第九晶体管T9的源极连接第十晶体管T10的漏极，第九晶体管T9与第三晶体管T3的栅极共接后连接偏置电路提供的第二偏置电压vref2，第九晶体管T9的漏极连接负反馈回路提供的基准电流IREF,第九晶体管T9的漏极连接第十晶体管T10与第四晶体管T4的栅极, 第十晶体管T10与第四晶体管T4的栅极共接后连接第一偏置电压Vref1，第十晶体管T10、第四晶体管T4的源极连接电源VDD，第十晶体管T10的漏极连接第九晶体管T9的源极；第四晶体管T4的漏极连接第三晶体管T3的源极，第三晶体管T3的漏极作为共源共栅电流源的输出端连接列第二晶体管T2的源极。
所述负反馈回路14包括：共源共栅放大器A1、片外可调电阻RREF和第十一晶体管T11；共源共栅放大器A1的同相输入端连接参考电源VREF，反输入端连接第十一晶体管T11的源极和第三节点N3，输出端连接第十一晶体管T11的栅极；片外可调电阻RREF连接在第三节点N3 和公共接地端GND之间，用于响应第三节点N3电压产生基准电流IREF；第十一晶体管T11的漏极作为负反馈回路输出端为共源共栅电源流提供基准电流IREF。
所述扫描反相器11包括：第七晶体管T7和第八晶体管T8；第七晶体管T7与第八晶体管T8的栅极共接后连接外部扫描信号VSCAN，第七晶体管T7的源极接电源VDD，第八晶体管T8的源极接地，第七晶体管T7与第八晶体管T8的漏极共接后连接像素单元PXL的第二输入端；为像素单元PXL10提供扫描信号VSCAN。
本实施例中，采用为第二晶体管T2作为列数据开关，该晶体管其栅极外接数据信号VDATA，源极连接共源共栅电流源中的第三晶体管漏极，漏极连接像素单元PLX的第一输入端，列数据开关根据接收的数据信号VDATA电平高低控制电流IOUT输出，当接收到的数据信号VDATA低电平时，输出电流IOUT至像素单元PXL的第一输入端。。
所述像素单元PXL10包括：一个反相器、一个驱动晶体管T1以及发光单元；其中反相器由第五晶体管T5和第六晶体管T6构成，第五晶体管T5与第六晶体管T6的栅极共接后作为像素单元PXL第二输入接扫描反相器的输出端，第五晶体管T5与第六晶体管T6的漏极共接后连接驱动晶体管T1的栅极，第五晶体管T5的源极接电源VDD，第六晶体管T6的源极接地。驱动晶体管T1的源极作为像素单元PXL的第一输入，漏极连接发光单元的第一输入，驱动晶体管T1根据接收的扫描信号VSCAN电平高低控制电流IOUT向发光单元输出，当接收的扫描信号 VSCAN为低电平时，输出电流IOUT至发光单元的第一输入端。发光单元为栅控类MOS发光LEDM0，发光单元的第二输入接外部输入栅控信号VG，用于响应驱动电流IOUT而发光显示；输出接地。
当数据信号VDATA、扫描信号VSCAN同为低电平时，发光单元发光、且处于灰度可调状态，此时发光单元根据接收的栅控信号VG实现显示灰度调节；当数据信号VDATA和扫描信号VSCAN任一个为高电平时，发光单元熄灭。
在图3中，偏置电路用于保证电路的正常开启且提供第二偏置电压Vref2。如果Vref1和Vref2任意一个为高电平，则共源共栅电流源电路的所有支路都会关闭。因此偏置电路必须包含一个自启动电路来保证驱动电路的正常工作。自启动原理为：当Vref1为高电平时，第十七晶体管T17关闭，反相器INV1的输入为低电平，输出即第十八晶体管T18的栅极为高电平，第十八晶体管T18导通，从而将Vref1拉低。此时，第十七晶体管T17导通，第十八晶体管T18关闭，第十六晶体管T16导通。第十五晶体管T15和第十四晶体管T14的栅极为高电平，那么这两个晶体管也导通，从而将Vref2拉低。
同时，偏置电路也可以为第二偏置电压Vref2提供偏置。第二偏置电压Vref2偏置为：
Vref2＝VGS13+(VGS12-VTH12)+VDD
如图3所示，负反馈回路提供参考电流IREF。为确定共源共栅结构的输出直流值，我们还需要负反馈回路来偏置。我们采用折叠式共源共栅运算放大器的电压串联负反馈方式。反馈网络包含共漏的NMOS和参考电阻RREF。参考电压VREF和片外可调电阻RREF都使用外接的连接方式，我们可以得到参考电流：
Figure RE-RE-GDA0003184228700000071
如图3所示，共源共栅电流源根据Vref1、Vref2和IREF提供输出电流IOUT。电流源通过低压共源共栅电流镜产生，第三晶体管T3和第四晶体管T4共同组成一个共源共栅的电流源，考虑沟道调制效应，对于电流镜电路，我们可以知道：
Figure RE-RE-GDA0003184228700000072
为了抑制沟道调制效应的影响，我们可以迫使VDS10＝VDS4。我们将共源共栅结构的输出节点连接到其输入，在这种情况下，我们有：
VDS10＝Vref2-VGS9-VDD
VDS4＝Vref2-VGS3-VDD
Vref2必须使得第十晶体管T10和第九晶体管T9都工作在饱和区，使得VGS9＝VGS3，则可以迫使VDS10＝VDS4。
那么T10就需要Vref2满足：
VGS10-VTH10≤VDS10＝Vref2-VGS9-VDD
那么T9就需要Vref2满足：
VGS9-VTH9≤VDS9＝VGS10+VDD+VGS9-Vref2
所以我们可以得到Vref2必须满足的条件为：
VGS9+(VGS10-VTH10)+VDD≤Vref2≤VGS10+VTH9+VDD
因此我们必须调整T9的尺寸使得其过驱动电压远小于T10的阈值电压VTH10。同时，为了使消耗的电压余度最小，我们可以使得Vref2必须等于或者大于VGS9+(VGS10-VTH10)+VDD。即需要调整第十三晶体管T13和第十二晶体管T12的尺寸，使其满足VGS13＝VGS9和 VGS12-VTH12＝VGS10-VTH10。
如图3所示，像素单元结构驱动原理为：M0为类MOS结构硅发光器件，驱动电流从M0的N型阱流入，从栅极两侧的P+源/漏区流出；第一晶体管T1为驱动晶体管，用以控制驱动电流流入M0，使M0的P+源/漏区与N阱形成的P+N结发生雪崩击穿发光，其中M0的栅控信号VG可以通过改变栅氧下方的电场分布来控制硅LED亮度改变。
因此，在M0灰度可调发光状态，第一晶体管T1必须处于导通状态且需要电流通过。
具体地，第一偏置电压Vref1和第二偏置电压Vref2分别使第四晶体管T4和第三晶体管T3 处于导通状态，形成一个电流源，使第一电源VDD电流传输至第二晶体管T2的源极；当数据信号VDATA为低电平时，第二晶体管T2打开，第二晶体管T2的源极电流传输至第一晶体管T1 的源极；当扫描信号VSCAN处于低电平时，第七晶体管T7打开，第八晶体管T8关闭，第二节点N2为高电平，此时第六晶体管T6打开，第五晶体管T5关闭，第一节点N1也即第一晶体管T1栅极为低电平，第一晶体管T1打开，此时所述栅控类MOS发光LED M0有电流通过，从而达到灰度可调发光状态，当栅电压VG电压增加时，LED的亮度增加；当栅电压VG电压减小时，LED的亮度减小。
相应地，在M0熄灭状态，第一晶体管T1必须处于关闭状态或没有电流通过。
具体地，第一偏置电压Vref1和第二偏置电压Vref2分别使第四晶体管T4和第三晶体管T3 处于导通状态，形成一个电流源，使第一电源VDD电流传输至第二晶体管T2的源极；当数据信号VDATA为高电平时，第二晶体管T2关闭，第一晶体管T1没有电流通过；或当扫描信号VSCAN处于高电平时，第七晶体管T7关闭，第八晶体管T8打开，第二节点N2为低电平，此时第六晶体管T6关闭，第五晶体管T5打开，第一节点N1也即第一晶体管T1栅极为高电平，第一晶体管T1关闭，从而所述栅控类MOS发光LED M0达到熄灭状态。
图4是本发明实施例的栅控类MOS发光LED像素驱动电路时序图。如图4所示，所述扫描信号VSCAN、数据信号VDATA和栅控信号VG相组合可以控制栅控类MOS发光LEDM0的灰度可调发光状态和熄灭状态；
在所述发光状态，所述扫描信号VSCAN与数据信号VDATA同时为低电位，此时栅控信号VG用于调节显示灰度；
在所述熄灭状态，所述扫描信号VSCAN和数据信号VDATA任意一个为高电位。
作为优选实施方式，本实施例中第八晶体管T8和第七晶体管T7组成的反相器与第五晶体管T5和第六晶体管T6组成的反相器共同构成一个扫描缓冲器，可用于增加扫描信号VSCAN传输至节点N1的驱动能力。每一行中的所有像素驱动管的栅极是连接在同一个节点N1上的，因此第一节点N1处的寄生电容为该行所有驱动管的栅电容之和。庞大的寄生电容如果直接使用前级电路来进行驱动，将会导致信号上升与下降非常慢，并且摆幅减小，很容易导致驱动晶体管T1无法及时或者根本无法响应前级电路的输出信号，扫描缓冲器的插入较好的解决了行线上驱动能力不足的问题。扫描缓冲器本身的输入负载比较小，但是输出驱动能力比较强，前级电路时钟只需要驱动扫描缓冲器，而扫描缓冲器会去驱动后级更大尺寸的晶体管。
本发明适用于各类发光显示设备，尤其是对于微显示设备。图5是本发明实施例的像素单元PXL10，它包括由第五晶体管T5和第六晶体管T6组成的反相器、驱动晶体管T1和发光单元9。像素单元PXL10共有五个端口与驱动电路连接，包括：连接第二节点N2的第一输入端P1端口，连接电源VDD的第二输入端P2端口，连接第二晶体管T2漏极的第三输入端P3 端口，连接栅压控制器的第四输入端P4端口，和连接公共接地端GND的输出端P5端口。
图6示出了本发明像素单元PXL集成的示意图，图中仅以四个像素单元PXL单元为例。在集成过程中，所有像素单元PXL电路共用偏置电路、负反馈回路和共源共栅电流源的输入支路，每一列的像素单元PXL公用一个共源共栅电流源的输出支路和一个列数据开关，而每一行的像素单元PXL共用一个扫描反相器。当某一行的扫描信号为低电平、某一列的数据信号也为低电平时，这个行列交叉点的像素单元PXL发光显示，此时其栅控电压可以调节其发光灰度。
图7示出了根据本实施例的发光显示设备图，可以将任意多个像素单元PLX10集成在同一发光显示设备中。
根据图7的发光显示设备图可以包括：多个像素单元PLX10组成的像素阵列100，扫描驱动器200，数据控制器300，栅压控制器400，时序控制器500，电流源阵列600、列数据开关700和发光设备片内系统800。
另外，图7的发光显示设备图可以进一步包括连接在扫描驱动器200和各像素单元PLX10 的n条扫描线VSCAN1至VSCANn，和连接在栅压控制器400和各像素单元PLX10的m×n条栅控线 VG1，1至VGn，m，和连接在数据控制器300和各列数据开关的的m条数据控制线VDATA1至VDATAm，其中n和m为大于或等于2的自然数。
像素阵列100可以从列数据开关单元接收电流，每一个像素单元PLX10可以产生与列数据信号、扫描信号和栅控信号对应的光。
扫描驱动器200可以从时序控制器500供应的扫描驱动控制信号产生扫描信号，并且可以将产生的扫描信号供应至扫描线VSCAN1至VSCANn。
数据控制器300可以产生数据信号，并且可以响应于时序控制器500的控制将产生的数据信号供应列数据开关的VDATA1至VDATAm。
栅压控制器400可以产生栅压信号，且可以响应于时序控制器500的控制将产生的栅压信号供应至栅控线VG1,1至VGn,m，用于独立控制每个发光单元的灰度变化。
时序控制器500可以分别控制栅压控制器400可以产生栅压信号，扫描驱动器200产生扫描信号和数据控制器300可以产生数据信号。为了便于解释，图7示出了扫描驱动器200，数据控制器300，栅压控制器400，时序控制器500彼此分离，然而这些组件中的一些或全部可以并入其中。
电流源阵列600可以接收第一电源VDD，和第一偏置电压Vref1和第二偏置电压Vref2的控制，产生稳定的电流供应至列数据开关。
列数据开关700可以受到数据信号VDATA1至VDATAm的控制，将电流源产生的稳定电流供应至多个像素单元PLX组成的像素阵列100。
发光设备片内系统800与CMOS工艺完全兼容，可以很方便的实现大规模的集成，且不包括片外可调电阻RREF，我们可以通过RREF的调节控制电流源产生的电流大小。
综上所述，本发明所提供的栅控类MOS发光LED像素驱动电路，每个像素单元均采用单个晶体管进行独立驱动，避免了像素间串扰问题且可使像素面积大大减小；扫描缓冲器的插入可以增加像素的驱动能力，进一步提高了显示的可靠性。
尽管本文公开了示例实施例，但是这些实施例不应该被解释为是限制性的。本领域普通技术人员将认识到，在不脱离精神和范围的情况下可以对形式和细节进行各种改变。

Claims (7)

1.一种栅控类MOS发光LED像素驱动电路，包括：偏置电路、负反馈回路、共源共栅电流源、列数据开关、扫描反相器和像素单元PXL，其特征在于：
所述偏置电路的输入接电源VDD，输出连接共源共栅电流源的第一输入端；偏置电路用于提供第二偏置电压vref2给共源共栅电流源；其内设自启电路，通过该程序确保整个电路的正常开启；
所述负反馈回路的输入连接参考电压VREF，输出连接共源共栅电流源的第二输入端；通过运算放大器的电压串联负反馈产生参考电流IREF提供给共源共栅电流源的第二输入端；
所述共源共栅电流源的输出连接列数据开关的第一输入端，用于输出电流IOUT；通过其内部共源共栅电流源结构的输入输出短接生成第一偏置电压vref1，并根据第一偏置电压vref1、偏置电路提供的第二偏置电压vref2、以及负反馈回路提供的参考电流IREF生成电流IOUT输出。
所述列数据开关的第二输入接外部提供的数据信号VDATA；列数据开关根据接收的数据信号VDATA电平高低控制电流IOUT输出，当接收到的数据信号VDATA低电平时，输出电流IOUT至像素单元PXL的第一输入端；
所述扫描反相器的输入端连接外部扫描信号VSCAN，输出端连接像素单元PXL的第二输入端，为像素单元PXL提供扫描信号VSCAN；
所述像素单元PXL包括：一个反相器、一个驱动晶体管T1以及发光单元。其中反相器由第五晶体管T5和第六晶体管T6构成，第五晶体管T5与第六晶体管T6的栅极共接后作为像素单元PXL的第二输入端接扫描反相器输出的扫描信号VSCAN，第五晶体管T5与第六晶体管T6的漏极共接后连接驱动晶体管T1的栅极，第五晶体管T5的源极接电源VDD，第六晶体管T6的源极接地。驱动晶体管T1的源极作为像素单元PXL的第一输入端，漏极连接发光单元的输入，驱动晶体管T1根据接收的扫描信号VSCAN电平高低控制电流IOUT向发光单元输出至发光单元的第一输入端。所述发光单元为栅控类MOS发光LEDM0；发光单元的第二输入端作为像素单元的第三输入端接外部输入栅控信号VG，用于响应驱动电流IOUT而发光显示；输出接地；当数据信号VDATA、扫描信号VSCAN同为低电平时，发光单元发光、且处于灰度可调状态，此时发光单元根据接收的栅控信号VG实现显示灰度调节；当数据信号VDATA和扫描信号VSCAN任一个为高电平时，发光单元熄灭；像素单元PXL共有m×n个，其中m和n均≥1，m×n个像素单元PXL通过集成形成发光显示单元；集成时，每一行的扫描反相器的输出端与该行的m个像素单元PXL的第二输入端相连，为这一行的像素单元PXL提供扫描信号Vscan；每一列的列数据开关的输出端与该列的n个像素单元PXL的第一输入端相连，为这一列的像素单元PXL提供输出电流IOUT。
2.根据权利要求1所述的一种栅控类MOS发光LED像素驱动电路，其特征在于：所述偏置电路包括：第十二晶体管T12、第十三晶体管T13、第十四晶体管T14、第十五晶体管T15、第十六晶体管T16、第十七晶体管T17、第十八晶体管T18、开启电阻Ron和反相器INV1；
所述第十二晶体管T12与第十三晶体管T13的栅极共接后连接第十四晶体管T14的漏极，第十二晶体管T12的漏极连接第十三晶体管T13的源极，第十三晶体管T13的漏极与第十四晶体管T14的漏极共接后作为偏置电路的输出端；第十四晶体管T14与第十五晶体管T15的栅极共接后连接第十六晶体管T16的漏极，第十五晶体管T15的漏极连接第十六晶体管T16的漏极，第十六晶体管T16与第十七晶体管T17的栅极共接后分别连接共源共栅电源流提供的第一偏置电压Vref1和第十八晶体管T18的漏极；第十七晶体管T17漏极连接反相器INV1的输入端和开启电阻Ron的一端；第十八晶体管T18的栅极连接反相器INV1的输出端；开启电阻Ron的另一端接地；第十二晶体管T12源极、第十六晶体管T16的源极、第十七晶体管T17的源极接电源VDD；第十四晶体管T14的源极、第十五晶体管T15的源极、第十八晶体管T18的源极共同接公共接地端GND。
3.根据权利要求1所述的一种栅控类MOS发光LED像素驱动电路，其特征在于：所述共源共栅电流源包括第九晶体管T9、第十晶体管T10、第四晶体管T4和第三晶体管T3；
第九晶体管T9的源极连接第十晶体管T10的漏极，第九晶体管T9与第三晶体管T3的栅极共接后连接偏置电路提供的第二偏置电压vref2，第九晶体管T9的漏极连接负反馈回路提供的参考电流IREF；第九晶体管T9的漏极连接第十晶体管T10与第四晶体管T4的栅极；第十晶体管T10与第四晶体管T4的栅极共接后连接第一偏置电压Vref1，第十晶体管T10、第四晶体管T4的源极连接电源VDD，第十晶体管T10的漏极连接第九晶体管T9的源极；第四晶体管T4的漏极连接第三晶体管T3的源极，第三晶体管T3的漏极作为共源共栅电流源的输出端连接列数据开关管。
4.根据权利要求1所述的一种栅控类MOS发光LED像素驱动电路，其特征在于：所述负反馈回路包括共源共栅放大器A1、片外可调电阻RREF和第十一晶体管T11；
共源共栅放大器A1的同相输入端连接参考电源VREF，反相输入端连接第十一晶体管T11的源极和第三节点N3，输出端连接第十一晶体管T11的栅极；片外可调电阻RREF连接在第三节点N3和公共接地端GND之间，用于响应第三节点N3电压产生基准电流IREF；第十一晶体管T11的漏极作为负反馈回路输出端为共源共栅电源流提供基准电流IREF。
5.根据权利要求1所述的一种栅控类MOS发光LED像素驱动电路，其特征在于：所述列数据开关采用单个晶体管构成，该晶体管的源极作为列数据开关的第一输入端，连接共源共栅电流源的输出端，栅极作为第二输入端连接外部数据信号VDATA，漏极作为列数据开关的输出端连接像素单元PXL的第一输入端。
6.根据权利要求1所述的一种栅控类MOS发光LED像素驱动电路，其特征在于：
所述扫描反相器包括：第七晶体管T7和第八晶体管T8；所述第七晶体管T7与第八晶体管T8的栅极共接后连接外部扫描信号VSCAN，第七晶体管T7的源极接电源VDD，第八晶体管T8的源极接地，第七晶体管T7与第八晶体管T8的漏极共接后连接像素单元PXL的第二输入端。
7.根据权利要求1所述的一种栅控类MOS发光LED像素驱动电路，其特征在于：所述第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4、第五晶体管T5、第七晶体管T7、第九晶体管T9、第十晶体管T10、第十二晶体管T12、第十三晶体管T13、第十六晶体管T16和第十七晶体管T17、均为PMOS晶体管；所述第六晶体管T6、第八晶体管T8、第十一晶体管T11、第十四晶体管T14、第十五晶体管T15和第十八晶体管T18均为NMOS晶体管。
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Citations (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010052890A1 (en) * 2000-06-16 2001-12-20 Toshio Miyazawa Active matrix type display device
JP2002297095A (ja) * 2001-03-30 2002-10-09 Hitachi Ltd 発光型表示装置
CN1590967A (zh) * 2003-09-03 2005-03-09 精工爱普生株式会社 传感设备和传感电路
US20050259050A1 (en) * 2004-05-12 2005-11-24 Masanori Fujisawa Organic EL drive circuit and organic EL display device using the same organic EL drive circuit
CN1816838A (zh) * 2003-07-02 2006-08-09 皇家飞利浦电子股份有限公司 电致发光显示装置
CN101165759A (zh) * 2001-08-29 2008-04-23 日本电气株式会社 用于驱动电流负载器件的半导体器件及提供的电流负载器件
US20080238955A1 (en) * 2007-03-26 2008-10-02 Sony Corporation Display apparatus, driving method therefor and electronic apparatus
CN101377913A (zh) * 2007-08-30 2009-03-04 索尼株式会社 显示装置、其驱动方法和电子设备
JP2009128404A (ja) * 2007-11-20 2009-06-11 Sony Corp 表示装置、表示装置の駆動方法および電子機器
CN101515434A (zh) * 2008-02-22 2009-08-26 乐金显示有限公司 有机发光二极管显示器及其驱动方法
JP2009198991A (ja) * 2008-02-25 2009-09-03 Seiko Epson Corp 画素回路、デジタル駆動方式の電気光学装置および電子機器
JP2010091611A (ja) * 2008-10-03 2010-04-22 Seiko Epson Corp 電気泳動表示装置及び電子機器
US20110063214A1 (en) * 2008-09-05 2011-03-17 Knapp David J Display and optical pointer systems and related methods
CN103971633A (zh) * 2013-02-04 2014-08-06 索尼公司 显示单元、显示单元的驱动方法和控制脉冲生成装置
CN104332145A (zh) * 2014-11-07 2015-02-04 深圳市华星光电技术有限公司 液晶面板及其驱动方法、液晶显示器
CN104392690A (zh) * 2014-10-28 2015-03-04 中国电子科技集团公司第五十五研究所 应用于具有公共阳极的amoled像素单元电路
CN104867442A (zh) * 2014-02-20 2015-08-26 北京大学深圳研究生院 一种像素电路及显示装置
CN107063452A (zh) * 2017-04-07 2017-08-18 电子科技大学 一种单光子雪崩光电二极管电容淬灭电路
CN107507838A (zh) * 2017-08-24 2017-12-22 惠科股份有限公司 显示面板和显示面板的制备方法
CN107731163A (zh) * 2017-10-30 2018-02-23 合肥鑫晟光电科技有限公司 像素驱动电路及其驱动方法、显示装置
US20180180978A1 (en) * 2016-12-26 2018-06-28 Seiko Epson Corporation Light emission control circuit, light source apparatus, and projection-type video display device
CN111028776A (zh) * 2019-12-27 2020-04-17 厦门天马微电子有限公司 像素驱动电路、显示面板以及显示设备和像素驱动方法
CN111710289A (zh) * 2020-06-24 2020-09-25 天津中科新显科技有限公司 一种主动发光器件的像素驱动电路及驱动方法
CN111883042A (zh) * 2020-07-31 2020-11-03 维信诺科技股份有限公司 显示面板和显示装置

Patent Citations (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010052890A1 (en) * 2000-06-16 2001-12-20 Toshio Miyazawa Active matrix type display device
JP2002297095A (ja) * 2001-03-30 2002-10-09 Hitachi Ltd 発光型表示装置
CN101165759A (zh) * 2001-08-29 2008-04-23 日本电气株式会社 用于驱动电流负载器件的半导体器件及提供的电流负载器件
CN1816838A (zh) * 2003-07-02 2006-08-09 皇家飞利浦电子股份有限公司 电致发光显示装置
CN1590967A (zh) * 2003-09-03 2005-03-09 精工爱普生株式会社 传感设备和传感电路
US20050259050A1 (en) * 2004-05-12 2005-11-24 Masanori Fujisawa Organic EL drive circuit and organic EL display device using the same organic EL drive circuit
US20080238955A1 (en) * 2007-03-26 2008-10-02 Sony Corporation Display apparatus, driving method therefor and electronic apparatus
CN101377913A (zh) * 2007-08-30 2009-03-04 索尼株式会社 显示装置、其驱动方法和电子设备
JP2009128404A (ja) * 2007-11-20 2009-06-11 Sony Corp 表示装置、表示装置の駆動方法および電子機器
CN101515434A (zh) * 2008-02-22 2009-08-26 乐金显示有限公司 有机发光二极管显示器及其驱动方法
JP2009198991A (ja) * 2008-02-25 2009-09-03 Seiko Epson Corp 画素回路、デジタル駆動方式の電気光学装置および電子機器
US20110063214A1 (en) * 2008-09-05 2011-03-17 Knapp David J Display and optical pointer systems and related methods
JP2010091611A (ja) * 2008-10-03 2010-04-22 Seiko Epson Corp 電気泳動表示装置及び電子機器
CN103971633A (zh) * 2013-02-04 2014-08-06 索尼公司 显示单元、显示单元的驱动方法和控制脉冲生成装置
CN104867442A (zh) * 2014-02-20 2015-08-26 北京大学深圳研究生院 一种像素电路及显示装置
CN104392690A (zh) * 2014-10-28 2015-03-04 中国电子科技集团公司第五十五研究所 应用于具有公共阳极的amoled像素单元电路
CN104332145A (zh) * 2014-11-07 2015-02-04 深圳市华星光电技术有限公司 液晶面板及其驱动方法、液晶显示器
US20180180978A1 (en) * 2016-12-26 2018-06-28 Seiko Epson Corporation Light emission control circuit, light source apparatus, and projection-type video display device
CN107063452A (zh) * 2017-04-07 2017-08-18 电子科技大学 一种单光子雪崩光电二极管电容淬灭电路
CN107507838A (zh) * 2017-08-24 2017-12-22 惠科股份有限公司 显示面板和显示面板的制备方法
CN107731163A (zh) * 2017-10-30 2018-02-23 合肥鑫晟光电科技有限公司 像素驱动电路及其驱动方法、显示装置
CN111028776A (zh) * 2019-12-27 2020-04-17 厦门天马微电子有限公司 像素驱动电路、显示面板以及显示设备和像素驱动方法
CN111710289A (zh) * 2020-06-24 2020-09-25 天津中科新显科技有限公司 一种主动发光器件的像素驱动电路及驱动方法
CN111883042A (zh) * 2020-07-31 2020-11-03 维信诺科技股份有限公司 显示面板和显示装置

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