CN113889009A - 阈值电压侦测方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种阈值电压侦测方法。本申请提供的阈值电压侦测方法，通过在侦测过程中关断驱动晶体管与侦测电路之间的路径，让侦测阶段流过驱动晶体管的电流只需对存储电容充电，而不需要对侦测电路上的寄生电容进行充电，从而可以缩短驱动晶体管的阈值电压侦测时间，进而提升驱动晶体管的阈值电压侦测效率，提升用户使用体验。

Description

阈值电压侦测方法
技术领域
本申请涉及显示技术领域，具体涉及一种阈值电压侦测方法。
背景技术
有机发光二极管显示装置按照驱动方式分为无源矩阵型和有源矩阵型两大类，即直接寻址和薄膜晶体管矩阵寻址两大类。在有源矩阵型这种驱动方式下，像素驱动电路设有用于驱动有机发光二极管发光的驱动晶体管。由于驱动晶体管工作在饱和区，流过驱动晶体管的电流大小会受到驱动晶体管自身的阈值电压以及迁移率的影响。因此为了保证有机发光二极管显示装置的显示亮度的均匀性，需要对不同子像素之间的阈值电压差异以及迁移率差异进行补偿。
传统的阈值电压侦测方式采用的是给定驱动晶体管一个初始Vgs(栅源电压)，然后利用源跟随的方式，保持驱动晶体管的栅极电压不变，让驱动晶体管的源极电压抬升至Vgs＝Vth(驱动晶体管的阈值电压)状态，流过驱动晶体管的电流大小趋近于零，对此状态下的驱动晶体管的源极电压进行采样，计算出驱动晶体管的阈值电压，再将得到的阈值电压叠加至显示时的数据电压上，实现对阈值电压差异的补偿，消除由阈值电压差异导致的显示亮度不均匀性。
然而，随着侦测中Vgs的减小以及侦测线路的寄生电容远大于单个子像素的存储电容，驱动晶体管的源极电压的抬升越来越慢，如果要完全侦测出不同子像素的驱动晶体管的阈值电压差异，需要很长的时间。这在很大程度上会影响到工厂产能以及侦测设备的投入；另外因为阈值电压的侦测只能在黑画面下进行，所以会占用用户开机前或关机后的待机时间，极大影响用户使用体验。
发明内容
本申请提供一种阈值电压侦测方法，可以缩短驱动晶体管的阈值电压侦测时间，进而提升驱动晶体管的阈值电压侦测效率，提升用户使用体验。
本申请提供一种阈值电压侦测方法，其包括：
步骤S1、提供一显示装置驱动系统，所述显示装置驱动系统包括像素驱动电路以及与所述像素驱动电路电性连接的侦测电路；
所述像素驱动电路包括驱动晶体管、第一晶体管、第二晶体管、存储电容以及发光器件；所述驱动晶体管的栅极、所述第一晶体管的源极和漏极中的一者以及所述存储电容的第一端均与第一节点电性连接；所述驱动晶体管的源极和漏极中的一者与第一电压源电性连接；所述驱动晶体管的源极和漏极中的另一者、所述第二晶体管的源极和漏极中的一者、所述存储电容的第二端以及所述发光器件的阳极均与第二节点电性连接；所述第一晶体管的源极和漏极中的另一者接入数据信号，所述第一晶体管的栅极接入控制信号；所述第二晶体管的源极和漏极中的另一者与所述侦测电路电性连接，所述第二晶体管的栅极接入侦测信号；所述发光器件的阴极与第二电压源电性连接；
步骤S2、所述控制信号提供导通电位，所述侦测信号提供导通电位，所述第一晶体管导通，所述第二晶体管导通，所述数据信号提供数据电位至所述第一节点，所述侦测电路提供初始化电位至所述第二节点；
步骤S3、所述控制信号提供导通电位，所述侦测信号提供截止电位，所述第一晶体管导通，所述第二晶体管截止，所述数据信号继续提供所述数据电位至所述第一节点，所述第二节点的电位在驱动电流的作用下抬升，直至所述第一节点的电位与所述第二节点的电位之间的差值等于所述驱动晶体管的阈值电压；
步骤S4、所述控制信号提供截止电位，所述侦测信号提供导通电位，所述第一晶体管截止，所述第二晶体管导通，所述存储电容与所述侦测电路上的寄生电容进行电压耦合，所述侦测电路侦测所述第二节点的电位，并基于所述第二节点的电位计算所述驱动晶体管的阈值电压。
在本申请提供的阈值电压侦测方法中，在所述步骤S2中，所述数据电位与所述初始化电位之间的差值大于所述驱动晶体管的阈值电压。
在本申请提供的阈值电压侦测方法中，在所述步骤S3中，所述驱动电流I＝(μ*w*Cox)/2L*(Vg-Vs-Vth)^2，其中，μ为所述驱动晶体管的迁移率，W/L为所述驱动晶体管的导电沟道的宽长比，Cox为所述驱动晶体管的单位面积栅氧化层电容，Vg为所述第一节点的电位，Vs为所述第二节点的电位，Vth为所述驱动晶体管的阈值电压。
在本申请提供的阈值电压侦测方法中，在所述步骤S3中，所述二节点的电位Vs＝V0+I/C1，其中，V0为所述初始化电位，C1为所述存储电容的电容值。
在本申请提供的阈值电压侦测方法中，在所述步骤S3中，所述第一节点的电位维持不变，所述第二节点的电位随着所述驱动电流给所述存储电容充电而升高。
在本申请提供的阈值电压侦测方法中，在所述第二节点的电位升高的同时，所述驱动电流也会降低，直至所述驱动电流为0时，所述第二节点的电位达到稳定。
在本申请提供的阈值电压侦测方法中，在所述步骤S4中，所述侦测电路侦测所述第二节点的电位，并基于所述第二节点的电位计算所述驱动晶体管的阈值电压，包括：
获取电压耦合后的所述第二节点的电位；
基于电压耦合后的所述第二节点的电位以及预设电压耦合公式得到电压耦合前的所述第二节点的电位；
根据所述电压耦合前的所述第二节点的电位、所述数据电位以及阈值电压计算公式得到所述驱动晶体管的阈值电压。
在本申请提供的阈值电压侦测方法中，所述预设电压耦合公式为：Vs1＝(Vs2-V0)*(C1+C2)/C2+V0，其中，Vs1为电压耦合前的所述第二节点的电位，Vs2为电压耦合后的所述第二节点的电位，V0为所述初始化电位，C1为所述存储电容的电容值，C2为所述寄生电容的电容值。
在本申请提供的阈值电压侦测方法中，所述阈值电压计算公式为：Vth＝Vg-Vs1，其中，Vth为所述驱动晶体管的阈值电压，Vg为所述第一节点的电位，Vs1为电压耦合前的所述第二节点的电位。
在本申请提供的阈值电压侦测方法中在于，所述第二节点的电位在驱动电流的作用下抬升直至所述第一节点的电位与所述第二节点的电位之间的差值等于所述驱动晶体管的阈值电压耗费的时长小于30毫秒。
本申请提供的阈值电压侦测方法，通过在侦测过程中关断驱动晶体管与侦测电路之间的路径，让侦测阶段流过驱动晶体管的电流只需对存储电容充电，而不需要对侦测电路上的寄生电容进行充电，从而可以缩短驱动晶体管的阈值电压侦测时间，进而提升驱动晶体管的阈值电压侦测效率，提升用户使用体验。
附图说明
图1为本申请实施例提供的阈值电压侦测方法的流程示意图。
图2为本申请实施例提供的显示装置驱动系统的电路示意图。
图3为本申请实施例提供的显示装置驱动系统的时序示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
此外，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。由于本申请采用的晶体管的源极、漏极是对称的，所以其源极、漏极是可以互换的。
请参阅图1、图2、图3，图1为本申请实施例提供的阈值电压侦测方法的流程示意图。图2为本申请实施例提供的显示装置驱动系统的电路示意图。图3为本申请实施例提供的显示装置驱动系统的时序示意图。需要说明的是，图1所示的阈值电压侦测方法不仅可以应用到图2所示的显示装置驱动系统100中，还可以应用到其他显示装置驱动系统中。结合图1、图2、图3所示，本申请实施例提供的阈值电压侦测方法，包括如下步骤：
步骤S1、提供一显示装置驱动系统100。显示装置驱动系统100包括像素驱动电路101以及与像素驱动电路101电性连接的侦测电路102。
其中，像素驱动电路101包括驱动晶体管TD、第一晶体管T1、第二晶体管T2、存储电容Cst以及发光器件D。驱动晶体管TD的栅极、第一晶体管T1的源极和漏极中的一者以及存储电容Cst的第一端均与第一节点a电性连接。驱动晶体管TD的源极和漏极中的一者与第一电压源Vdd电性连接。驱动晶体管TD的源极和漏极中的另一者、第二晶体管T2的源极和漏极中的一者、存储电容Cst的第二端以及发光器件D的阳极均与第二节点b电性连接。第一晶体管T1的源极和漏极中的另一者接入数据信号DA。第一晶体管T1的栅极接入控制信号G1。第二晶体管T2的源极和漏极中的另一者与侦测电路102电性连接。第二晶体管T2的栅极接入侦测信号G2。发光器件D的阴极与第二电压源Vss电性连接。
具体的，驱动晶体管TD用于控制流经发光器件D的电流。第一晶体管T1为开关晶体管。第二晶体管T2为侦测晶体管。在一些实施例中，驱动晶体管TD、第一晶体管T1以及第二晶体管T2可以为低温多晶硅薄膜晶体管、氧化物半导体薄膜晶体管或非晶硅薄膜晶体管中的一种或者多种。进一步的，可以设置本申请实施例提供的像素驱动电路101中的晶体管为同一种类型的晶体管，从而避免不同类型的晶体管之间的差异性对像素驱动电路101造成的影响。
其中，侦测电路102包括第一开关元件H1以及第二开关元件H2。第一开关元件H1的第一端与第二晶体管T2的源极和漏极中的另一者电性连接。第一开关元件H1的第二端与侦测端c电性连接。第二开关元件H2的第一端与第二晶体管T2的源极和漏极中的另一者电性连接。第二开关元件H2的第二端接入初始信号SA。
步骤S2、控制信号G1提供导通电位，侦测信号G2提供导通电位，第一晶体管T1导通，第二晶体管T2导通，数据信号DA提供数据电位Vdata至第一节点a，侦测电路102提供初始化电位V0至第二节点b。
其中，由于控制信号G1提供导通电位，第一晶体管T1在控制信号的作用下导通，此时，数据信号DA提供数据电位Vdata至第一节点a，使得驱动晶体管TD的栅极的电位为数据电位Vdata。由于侦测信号G2提供导通电位，第二晶体管T2在侦测信号G2的作用下导通，此时，侦测电路102提供初始化电位V0至第二节点b，使得驱动晶体管TD的源极和漏极中的另一者的电位为初始化电位V0。
具体的，侦测电路102在第一开关控制信号S1和第二开关控制信号S2的作用下提供初始化电位V0至第二节点b。第一开关控制信号S1提供截止电位，第二开关控制信号S2提供导通电位。第一开关元件H1在第一开关控制信号S1的作用下截止。第二开关元件H2在第二开关控制信号S2的作用下导通。初始信号SA提供初始电位V0经第二开关元件H2以及第二晶体管T2输出至第二节点b。
其中，数据电位Vdata与初始电位V0之间的差值大于驱动晶体管TD的阈值电压。也即，驱动晶体管TD的栅极的电位与驱动晶体管TD的源极和漏极中的另一者的电位之间的差值大于驱动晶体管TD的阈值电压，此时，驱动晶体管TD导通。
步骤S3、控制信号G1提供导通电位，侦测信号G2提供截止电位，第一晶体管T1导通，第二晶体管T2截止，数据信号DA继续提供数据电位Vdata至第一节点a，第二节点b的电位在驱动电流的作用下抬升，直至第一节点a的电位与第二节点b的电位之间的差值等于驱动晶体管TD的阈值电压。
其中，由于控制信号G1提供导通电位，第一晶体管T1在控制信号的作用下继续导通，此时，数据信号DA继续提供数据电位Vdata至第一节点a，使得驱动晶体管TD的栅极的电位仍为数据电位Vdata。由于侦测信号G2提供截止电位，第二晶体管T2在侦测信号G2的作用下截止。由于驱动晶体管TD导通，第二节点b的电位在驱动电流的作用下抬升，当第二节点b的电位抬升至第一节点a的电位与第二节点b的电位之间的差值等于驱动晶体管TD的阈值电压时，驱动晶体管TD截止，第二节点b的电位不再变化。
在本申请实施例中，在步骤S2中，由于第二晶体管T2截止，驱动电流只需对存储电容Cst进行充电，而不需要对侦测电路102上的寄生电容进行充电，从而可以缩短驱动晶体管TD的阈值电压侦测时间，进而提升驱动晶体管TD的阈值电压侦测效率，提升用户使用体验。
其中，第二节点b的电位在驱动电流的作用下抬升至第一节点a的电位与第二节点b的电位之间的差值等于驱动晶体管TD的阈值电压耗费的时长小于30毫秒。
可以理解的，本申请实施例通过在步骤S2中关断驱动晶体管TD与侦测电路102之间的路径，使得流过驱动晶体管TD的驱动电流只需对存储电容Cst充电即可，这避免了向侦测电路102上的寄生电容充电。侦测电路102上的寄生电容通常是存储电容Cst的数百倍，因此侦测时间也将减短数百倍。在经过极短的时间后，存储电容Cst即可完成对驱动晶体管TD的阈值电压的存储。这种侦测方式可以在几十微秒内完成驱动晶体管TD的阈值电压的侦测，所以可以实现在显示同时进行驱动晶体管TD的阈值电压的侦测，极大提升驱动晶体管TD的阈值电压差异侦测效率以及用户体验。
其中，驱动电流I＝(μ*w*Cox)/2L*(Vg-Vs-Vth)^2，μ为驱动晶体管TD的迁移率，W/L为驱动晶体管TD的导电沟道的宽长比，Cox为驱动晶体管TD的单位面积栅氧化层电容，Vg为第一节点a的电位，Vs为第二节点b的电位，Vth为驱动晶体管TD的阈值电压。具体的，第一节点a的电位维持不变，第二节点b的电位随着驱动电流给存储电容Cst充电而升高。
其中，第二节点b的电位Vs＝V0+I/C1，V0为初始化电位，C1为存储电容Cst的电容值。在第二节点b的电位升高的同时，驱动电流也会降低，直至驱动电流为0时，第二节点b的电位达到稳定。
步骤S4、控制信号G1提供截止电位，侦测信号G2提供导通电位，第一晶体管T1截止，第二晶体管T2导通，存储电容Cst与侦测电路102上的寄生电容电压耦合，侦测电路102侦测第二节点b的电位，并基于第二节点b的电位计算驱动晶体管TD的阈值电压。
其中，由于控制信号G1提供截止电位，第一晶体管T1在控制信号G1的作用下截止。由于侦测信号G2提供导通电位，第二晶体管T2在侦测信号G2的作用下导通，此时，存储电容Cst与侦测电路102上的寄生电容进行电压耦合，侦测电路102侦测第二节点b的电位，并基于第二节点b的电位计算驱动晶体管TD的阈值电压。
需要说明的是，不同的驱动晶体管TD的阈值电压不同，所以在步骤S3中的第二节点b的电位的抬升也不同，在进行电压耦合时，耦合后的电压将包含驱动晶体管TD的阈值电压的信息。因为侦测电路102上的寄生电容是存储电容Cst的数百倍，所以不同子像素的第一节点a耦合后的电位差异也将缩小数百倍，而侦测到较小的电压差异，需要对差异进行放大处理。也即，可以通过对第一节点a的电位进行放大。
具体的，侦测电路102侦测第二节点b的电位，并基于第二节点b的电位计算驱动晶体管TD的阈值电压，包括：获取电压耦合后的第二节点b的电位；基于电压耦合后的第二节点b的电位以及预设电压耦合公式得到电压耦合前的第二节点b的电位；根据电压耦合前的第二节点b的电位、数据电位Vdata以及阈值电压计算公式得到驱动晶体管TD的阈值电压。
其中，预设电压耦合公式为：Vs1＝(Vs2-V0)*(C1+C2)/C2+V0，Vs1为电压耦合前的第二节点b的电位，Vs2为电压耦合后的第二节点b的电位，V0为初始化电位，C1为存储电容Cst的电容值，C2为寄生电容的电容值。
其中，阈值电压计算公式为：Vth＝Vg-Vs1，Vth为驱动晶体管TD的阈值电压，Vg为第一节点a的电位，Vs1为电压耦合前的第二节点b的电位。
以上仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请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，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种阈值电压侦测方法，其特征在于，包括：
步骤S1、提供一显示装置驱动系统，所述显示装置驱动系统包括像素驱动电路以及与所述像素驱动电路电性连接的侦测电路；
所述像素驱动电路包括驱动晶体管、第一晶体管、第二晶体管、存储电容以及发光器件；所述驱动晶体管的栅极、所述第一晶体管的源极和漏极中的一者以及所述存储电容的第一端均与第一节点电性连接；所述驱动晶体管的源极和漏极中的一者与第一电压源电性连接；所述驱动晶体管的源极和漏极中的另一者、所述第二晶体管的源极和漏极中的一者、所述存储电容的第二端以及所述发光器件的阳极均与第二节点电性连接；所述第一晶体管的源极和漏极中的另一者接入数据信号，所述第一晶体管的栅极接入控制信号；所述第二晶体管的源极和漏极中的另一者与所述侦测电路电性连接，所述第二晶体管的栅极接入侦测信号；所述发光器件的阴极与第二电压源电性连接；
步骤S2、所述控制信号提供导通电位，所述侦测信号提供导通电位，所述第一晶体管导通，所述第二晶体管导通，所述数据信号提供数据电位至所述第一节点，所述侦测电路提供初始化电位至所述第二节点；
步骤S3、所述控制信号提供导通电位，所述侦测信号提供截止电位，所述第一晶体管导通，所述第二晶体管截止，所述数据信号继续提供所述数据电位至所述第一节点，所述第二节点的电位在驱动电流的作用下抬升，直至所述第一节点的电位与所述第二节点的电位之间的差值等于所述驱动晶体管的阈值电压；
步骤S4、所述控制信号提供截止电位，所述侦测信号提供导通电位，所述第一晶体管截止，所述第二晶体管导通，所述存储电容与所述侦测电路102上的寄生电容进行电压耦合，所述侦测电路侦测所述第二节点的电位，并基于所述第二节点的电位计算所述驱动晶体管的阈值电压。
2.根据权利要求1所述的阈值电压侦测方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述数据电位与所述初始化电位之间的差值大于所述驱动晶体管的阈值电压。
3.根据权利要求1所述的阈值电压侦测方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述驱动电流I＝(μ*w*Cox)/2L*(Vg-Vs-Vth)^2，其中，μ为所述驱动晶体管的迁移率，W/L为所述驱动晶体管的导电沟道的宽长比，Cox为所述驱动晶体管的单位面积栅氧化层电容，Vg为所述第一节点的电位，Vs为所述第二节点的电位，Vth为所述驱动晶体管的阈值电压。
4.根据权利要求3所述的阈值电压侦测方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述二节点的电位Vs＝V0+I/C1，其中，V0为所述初始化电位，C1为所述存储电容的电容值。
5.根据权利要求4所述的阈值电压侦测方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述第一节点的电位维持不变，所述第二节点的电位随着所述驱动电流给所述存储电容充电而升高。
6.根据权利要求4所述的阈值电压侦测方法，其特征在于，在所述第二节点的电位升高的同时，所述驱动电流也会降低，直至所述驱动电流为0时，所述第二节点的电位达到稳定。
7.根据权利要求1所述的阈值电压侦测方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述侦测电路侦测所述第二节点的电位，并基于所述第二节点的电位计算所述驱动晶体管的阈值电压，包括：
获取电压耦合后的所述第二节点的电位；
基于电压耦合后的所述第二节点的电位以及预设电压耦合公式得到电压耦合前的所述第二节点的电位；
根据所述电压耦合前的所述第二节点的电位、所述数据电位以及阈值电压计算公式得到所述驱动晶体管的阈值电压。
8.根据权利要求7所述的阈值电压侦测方法，其特征在于，所述预设电压耦合公式为：Vs1＝(Vs2-V0)*(C1+C2)/C2+V0，其中，Vs1为电压耦合前的所述第二节点的电位，Vs2为电压耦合后的所述第二节点的电位，V0为所述初始化电位，C1为所述存储电容的电容值，C2为所述寄生电容的电容值。
9.根据权利要求7所述的阈值电压侦测方法，其特征在于，所述阈值电压计算公式为：Vth＝Vg-Vs1，其中，Vth为所述驱动晶体管的阈值电压，Vg为所述第一节点的电位，Vs1为电压耦合前的所述第二节点的电位。
10.根据权利要求1所述的阈值电压侦测方法，其特征在于，所述第二节点的电位在驱动电流的作用下抬升直至所述第一节点的电位与所述第二节点的电位之间的差值等于所述驱动晶体管的阈值电压耗费的时长小于30毫秒。
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