CN212461111U - 快速数据写入的电流型像素单元电路、组合及阵列 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种快速数据写入的电流型像素单元电路、组合及阵列，快速数据写入的电流型像素单元电路，包括：一像素驱动电路以及连接于所述像素驱动电路的写入电流调整电路，所述写入电流调整电路用于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。本实用新型设置有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。

Description

快速数据写入的电流型像素单元电路、组合及阵列

技术领域

本实用新型涉及自发光显示技术领域，具体涉及一种快速数据写入的电流型像素单元电路、组合及阵列。

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，本实用新型提供快速数据写入的电流型像素单元电路、组合及阵列，通过设置一写入电流调整电路，提高其数据写入速度。

本实用新型提供一种快速数据写入的电流型像素单元电路，该电路包括：一像素驱动电路以及连接于所述像素驱动电路的写入电流调整电路，所述写入电流调整电路用于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。

优选地，写入电流调整电路包括第五晶体管，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有一第二电源线。

优选地，像素驱动电路连接第一电源线，写入电流调整电路连接第二电源线。

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。

本实用新型的另一方面提供一种快速数据写入的电流型像素单元电路组合，包括多组上述任意一项所述的像素单元电路，多组像素驱动电路的开关控制信号线SMP、开关控制信号线HLD以及第一电源线均共线连接，多组写入电流调整电路的第二电源线也共线连接。

优选地，第二电源线通过一传输门连接于第一电源线。

本实用新型另一方面提供一种快速数据写入的电流型像素单元电路的阵列，包括多组上述的快速数据写入的电流型像素单元电路组合。

本实用新型具有的优点和积极效果是：本实用新型设置有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。

附图说明

图1是本实用新型的快速数据写入的电流型像素单元电路的结构示意图；

图2是本实用新型在数据电流写入阶段的电路工作状态示意图；

图3是本实用新型在显示器件发光阶段的电路工作状态示意图；

图4本实用新型的快速数据写入的电流型像素单元电路的工作时序图；

图5是本实用新型的快速数据写入的电流型像素单元电路组合的结构示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合具体实施例和附图对本实用新型进行进一步的描述。

如图1所示，本实用新型提供一种快速数据写入的电流型像素单元电路，该电路包括：一像素驱动电路10以及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。

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。

本实用新型在像素驱动电路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。

具体地，在本实用新型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的源极连接一第一电源线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的上极板连接所述第一电源线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包括第五晶体管M5，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的源极连接有一第二电源线VDD2，漏极连接于第一晶体管M1的漏极。

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；同时通过外部信号的控制，使VDD2电源线处于悬空状态，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。

像素单元电路工作时序图如图4所示。

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)。

本实用新型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。

本实用新型的第二方面提供一种快速数据写入的电流型像素单元电路的方法，可以通过设置第五晶体管M5栅极的宽长比来调整像素驱动电路的写入电流的大小。

另一方面，为了避免第五晶体管M5尺寸过大导致像素单元面积增大，可以设置其与第一晶体管M1的栅极宽长比相等，这时，可以通过控制第二电源线VDD2的电源电压大于第一电源线VDD的电源电压，使流过第五晶体管M5的电流I5大于流过第一晶体管M1的电流I1，从而保证数据写入阶段的电流远远大于实际发光器件的工作电流。

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。

本实用新型另一方面提供一种快速数据写入的电流型像素单元电路组合，包括多组上述的像素单元电路，多组像素单元电路中的像素驱动电路10 连接第一电源线VDD，写入电流调整电路20连接第二电源线VDD2。

图5为选择第二电源线VDD2与第一电源线VDD电位一致时，一行像素单元的连接原理图；在图5中，多组像素驱动电路10的开关控制信号线 SMP、开关控制信号线HLD以及第一电源线VDD均共线连接，多组写入电流调整电路20的第二电源线VDD2也共线连接，且第二电源线VDD2通过一传输门连接于第一电源线VDD1，且传输门的控制端连接开关控制信号线SMP。

在数据写入阶段，开关控制信号线SMP为低，传输门开启，此时VDD 和VDD2短接在一起，也即在数据写入阶段，第一电源线VDD的电源电压等于第二电源线VDD2的电源电压，第五晶体管M5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为高电平，传输门处于关断状态，因此第二电源线VDD2处于悬空状态(高阻态)，第五晶体管M5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；使得本实用新型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。

本实用新型还提供一种快速数据写入的电流型像素单元电路的阵列，该阵列包括多组快速数据写入的电流型像素单元电路组合，多组快速数据写入的电流型像素单元电路组合构成一个N×M的像素单元电路阵列，例如， 1920×1080、1280×1024、1024×768、800×600等；其中，每一组快速数据写入的电流型像素单元电路组合单独控制，即每一组快速数据写入的电流型像素单元电路组合的数据信号线IDATA、开关控制线SMP、开关控制信号线 HLD、第一电源线VDD以及第二电源线VDD2单独设置。

另外需要说明的是，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。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型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 (8)

1.一种快速数据写入的电流型像素单元电路，其特征在于：该电路包括：一像素驱动电路以及连接于所述像素驱动电路的写入电流调整电路，所述写入电流调整电路用于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。

2.根据权利要求1所述的快速数据写入的电流型像素单元电路，其特征在于：写入电流调整电路包括第五晶体管，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有一第二电源线。

3.根据权利要求2所述的快速数据写入的电流型像素单元电路，其特征在于：像素驱动电路连接第一电源线，写入电流调整电路连接第二电源线。

4.根据权利要求3所述的快速数据写入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、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。

5.根据权利要求4所述的快速数据写入的电流型像素单元电路，其特征在于：第五晶体管栅极的宽长比大于第一晶体管栅极的宽长比。

6.一种快速数据写入的电流型像素单元电路组合，其特征在于，包括多组如权利要求1至5任意一项所述的像素单元电路，多组像素驱动电路的开关控制信号线SMP、开关控制信号线HLD以及第一电源线均共线连接，多组写入电流调整电路的第二电源线也共线连接。

7.根据权利要求6所述的快速数据写入的电流型像素单元电路组合，其特征在于：第二电源线通过一传输门连接于第一电源线。

8.一种快速数据写入的电流型像素单元电路的阵列，其特征在于：包括多组如权利要求6或7所述的快速数据写入的电流型像素单元电路组合。

Images