用于硅基amoled驅(qū)動(dòng)芯片的像素電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于硅基AMOLED驅(qū)動(dòng)芯片的像素電路，包括驅(qū)動(dòng)管MN2、開(kāi)關(guān)管MP2、壓控電阻和存儲(chǔ)電容C2；壓控電阻隨著像素?cái)?shù)據(jù)電壓Vdata減小而阻值增大，使暗態(tài)時(shí)OLED陽(yáng)極電壓減小，像素輸出電流變小，從而使最小亮度更低；壓控電阻隨著像素?cái)?shù)據(jù)電壓Vdata增大而阻值減小到可以忽略，像素?cái)?shù)據(jù)電壓增大使OLED陽(yáng)極電壓增大，最大亮度不變。本發(fā)明新型的像素電路與現(xiàn)有像素電路相比，可以顯著增加OLED發(fā)光的對(duì)比度。尤其是為了獲得高亮度，需要調(diào)節(jié)公共陰極電壓Vcom獲得高電流輸出時(shí)，該電路不會(huì)明顯增加像素輸出的最小電流，從而可以實(shí)現(xiàn)OLED高亮狀態(tài)下的高對(duì)比度。
【專利說(shuō)明】用于硅基AMOLED驅(qū)動(dòng)芯片的像素電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微電子及顯示【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種應(yīng)用于硅基AMOLED微顯示驅(qū)動(dòng)芯片的高對(duì)比度像素電路。

【背景技術(shù)】
[0002]硅基有源有機(jī)發(fā)光二極管(AMOLED)微顯示是顯示【技術(shù)領(lǐng)域】的一個(gè)分支，它實(shí)現(xiàn)了OLED技術(shù)與硅基集成電路技術(shù)的結(jié)合。硅基AMOLED微顯示具有薄而輕、主動(dòng)發(fā)光、視角寬、沒(méi)有閃爍抖動(dòng)、低壓驅(qū)動(dòng)、發(fā)光效率高、響應(yīng)速度快、功耗低、集成度高等特點(diǎn)，可用于各種顯示領(lǐng)域。因?yàn)槠潴w積小從而在便攜式顯示應(yīng)用方面具有巨大的優(yōu)勢(shì)。目前主要應(yīng)用在頭盔顯示器、眼鏡式顯示器等，也可用在其他移動(dòng)終端顯示器，涉及科研、娛樂(lè)、通信、軍事、醫(yī)療等各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域，其潛力非常巨大。
[0003]硅基AMOLED微顯示技術(shù)是將OLED器件直接做在經(jīng)過(guò)半導(dǎo)體加工工藝制成的單晶硅集成電路芯片上，從而實(shí)現(xiàn)其周邊驅(qū)動(dòng)電路和顯示像素矩陣電路的集成化。其中專用的硅基AMOLED驅(qū)動(dòng)芯片的研究，正處于高速發(fā)展的階段。其中像素電路直接驅(qū)動(dòng)OLED發(fā)光，所以像素電路結(jié)構(gòu)決定了 OLED發(fā)光的亮度、對(duì)比度等。對(duì)比度指的是一幅圖像中明暗區(qū)域最亮的白和最暗的黑之間不同亮度層級(jí)的測(cè)量，差異范圍越大代表對(duì)比越大，所以可以通過(guò)改善像素電路結(jié)構(gòu)可以改善OLED發(fā)光的對(duì)比度。如今現(xiàn)有的像素電路對(duì)實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度調(diào)節(jié)效果不佳，可調(diào)范圍小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，高亮度和高對(duì)比度同時(shí)實(shí)現(xiàn)較難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為硅基AMOLED驅(qū)動(dòng)電路提供一種新型像素電路結(jié)構(gòu)，可以改善AMOLED發(fā)光的對(duì)比度。從而能夠?qū)崿F(xiàn)AMOLED更好的顯示效果。
[0005]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案是:一種用于硅基AMOLED驅(qū)動(dòng)芯片的像素電路，包括驅(qū)動(dòng)管麗2、開(kāi)關(guān)管MP2、壓控電阻和存儲(chǔ)電容C2 ;所述開(kāi)關(guān)管MP2為P型MOS管，開(kāi)關(guān)管MP2的漏極與輸入電壓源Vdata正向端相連，開(kāi)關(guān)管MP2的源極與所述電容C2的一端、驅(qū)動(dòng)管麗2的柵極相連，開(kāi)關(guān)管MP2的柵極與行選控制信號(hào)SEL2相連；所述輸入電壓源Vdata負(fù)向端和電容C2的另一端與地GND相連；所述驅(qū)動(dòng)管麗2為N型MOS管，驅(qū)動(dòng)管麗2的漏極與電壓VDD相連，驅(qū)動(dòng)管MN2的源極與所述壓控電阻的一端相連，壓控電阻的另一端與OLED陽(yáng)極相連，OLED的陰極連接Vcom電壓。
[0006]上述方案中，所述壓控電阻隨著輸入電壓源Vdata電壓減小而阻值增大，使暗態(tài)時(shí)OLED陽(yáng)極電壓減小，最小亮度更低；壓控電阻隨著輸入電壓源Vdata電壓增大而阻值減小到可以忽略，使OLED陽(yáng)極電壓增大，最大亮度不變，增加了 OLED發(fā)光的對(duì)比度。
[0007]上述方案中，所述壓控電阻采用P型MOS管MP3。所述P型MOS管MP3的源極與所述驅(qū)動(dòng)管麗2的源極相連，P型MOS管MP3的漏極與所述OLED的陽(yáng)極相連，P型MOS管MP3的柵極與地GND相連。當(dāng)所述輸入電壓源Vdata信號(hào)較小時(shí)，C點(diǎn)電壓較低，P型MOS管MP3工作在亞閾值區(qū)，阻值較大；隨著輸入電壓源Vdata信號(hào)增大使E點(diǎn)電壓增大，C點(diǎn)電壓隨之增大，MP3進(jìn)入線性區(qū)而阻值減小到可以忽略。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及顯著效果:
(I)本發(fā)明新型像素電路采用壓控電阻根據(jù)輸入數(shù)據(jù)來(lái)控制AMOLED陽(yáng)極電壓，實(shí)現(xiàn)了高對(duì)比度調(diào)節(jié)。
[0009](2)本發(fā)明采用晶體管實(shí)現(xiàn)隨輸入數(shù)據(jù)變化的可調(diào)電阻，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠節(jié)省面積、可調(diào)范圍大。
[0010](3)本發(fā)明在采取調(diào)節(jié)AMOLED公共陰極Vcom的電壓獲得高亮度的同時(shí)，也會(huì)獲得高的對(duì)比度，可以同時(shí)兼顧高對(duì)比度和高亮度的性能要求。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有像素電路相比，可以顯著增加OLED發(fā)光的對(duì)比度，尤其是為了獲得高亮度，需要調(diào)節(jié)公共陰極電壓Vcom獲得高電流輸出時(shí)，該電路不會(huì)明顯增加像素輸出的最小電流，從而可以實(shí)現(xiàn)OLED聞売狀態(tài)下的聞對(duì)比度。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是一種現(xiàn)有的像素電路圖。
[0013]圖2是本發(fā)明像素電路結(jié)構(gòu)框圖。
[0014]圖3是本發(fā)明具體像素電路圖。
[0015]圖4是壓控電阻阻值隨輸入電壓變化曲線。
[0016]圖5是圖1和圖3的電壓-電流特性對(duì)比曲線。
[0017]圖6是圖3電路中不同Vcom時(shí)的電壓-電流特性對(duì)比曲線。
[0018]圖7是圖1電路中不同Vcom時(shí)的電壓-電流特性對(duì)比曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020]圖1所示是一種現(xiàn)有的像素電路圖，由虛線框內(nèi)具體像素電路1、外接輸入電壓源Vdata、外接OLED構(gòu)成。P型MOS管MPl的漏極與輸入電壓源Vdata正向端相連，P型MOS管MPl的源極與電容Cl的一端、N型MOS管麗I的柵極相連。P型MOS管MPl的柵極與行選控制信號(hào)SELl相連。電壓源Vdata負(fù)向端、電容Cl的另一端與地GND相連。N型MOS管麗I的漏極與電壓VDD相連，N型MOS管麗I的源極與OLED陽(yáng)極相連。OLED的陰極與Vcom電壓相連。
[0021]圖2所示是本發(fā)明像素電路結(jié)構(gòu)框圖，由虛線框內(nèi)具體像素電路2、外接電壓源Vdata、外接OLED構(gòu)成。P型MOS管MP2的漏極與輸入電壓源Vdata正向端相連，P型MOS管MP2的源極與電容C2的一端、N型MOS管麗2的柵極相連。P型MOS管MP2的柵極與行選控制信號(hào)SEL2相連。輸入電壓源Vdata負(fù)向端、電容C2的另一端與地GND相連。N型MOS管麗2的漏極與電壓VDD相連，N型MOS管麗2的源極與壓控電阻的一端相連，壓控電阻的另一端與OLED陽(yáng)極相連，OLED的陰極與Vcom電壓相連。
[0022]圖3所示是本發(fā)明具體像素電路圖，由虛線框內(nèi)具體像素電路2、外接電壓源Vdata、外接OLED構(gòu)成。P型MOS管MP2的漏極與輸入電壓源Vdata正向端相連，P型MOS管MP2的源極與電容C2的一端、N型MOS管麗2的柵極相連。P型MOS管MP2的柵極與行選控制信號(hào)SEL2相連。輸入電壓源Vdata負(fù)向端、電容C2的另一端與地GND相連。N型MOS管麗2的漏極與電壓VDD相連，N型MOS管麗2的源極與P型MOS管MP3的源極相連，P型MOS管MP3的漏極與OLED陽(yáng)極相連，P型MOS管MP3的柵極與地GND相連。OLED的陰極與Vcom電壓相連。
[0023]圖1所示電路的工作過(guò)程如下:
行選控制信號(hào)SELl為低電平時(shí)，P型MOS管MPl (開(kāi)關(guān)管)導(dǎo)通，輸入電壓源Vdata (像素?cái)?shù)據(jù)電壓)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)電容Cl中，N型MOS管麗I (驅(qū)動(dòng)管)導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)OLED發(fā)光，驅(qū)動(dòng)電流與Vdata對(duì)應(yīng)，對(duì)像素進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)。在驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vdata變大時(shí)，A點(diǎn)電壓上升，B點(diǎn)電壓隨之上升，使OLED陽(yáng)極電壓增大，流過(guò)OLED電流變大，亮度增大。SELl為高電平時(shí)，開(kāi)關(guān)管MPl關(guān)斷，Vdata已經(jīng)存儲(chǔ)在Cl中，MNl仍處于導(dǎo)通階段，驅(qū)動(dòng)電流保持不變。
[0024]圖2所示電路的工作過(guò)程如下:
行選控制信號(hào)SEL2為低電平時(shí)，P型MOS管MP2 (開(kāi)關(guān)管)導(dǎo)通，輸入電壓源Vdata (像素?cái)?shù)據(jù)電壓)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)電容C2中，N型MOS管MN2 (驅(qū)動(dòng)管)導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)OLED發(fā)光。其中壓控電阻隨著驅(qū)動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)Vdata增大而阻值減小。在驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vdata變小時(shí)，E點(diǎn)電壓變小，C點(diǎn)電壓隨之變小，這時(shí)壓控電阻增大，使壓控電阻上壓降增大，相應(yīng)使D點(diǎn)電壓變低。使暗態(tài)時(shí)OLED陽(yáng)極電壓減小，最小亮度更低。在驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vdata變大時(shí)，壓控電阻阻值變的可以忽略，使C、D點(diǎn)電壓幾乎相等，隨E點(diǎn)電壓增大而增大，使OLED陽(yáng)極電壓增大，達(dá)到最大亮度。所發(fā)明電路使OLED最大亮度不變，暗態(tài)時(shí)由于壓控電阻阻值增大而使最小電流變小，增加了 OLED發(fā)光的對(duì)比度。
[0025]圖3所示電路的工作過(guò)程如下:
與圖2類似，行選控制信號(hào)SEL2為低電平時(shí)，P型MOS管MP2 (開(kāi)關(guān)管)導(dǎo)通，輸入電壓源Vdata (像素?cái)?shù)據(jù)電壓)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)電容C2中，N型MOS管麗2 (驅(qū)動(dòng)管)導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)OLED發(fā)光。驅(qū)動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)Vdata較小時(shí)，C點(diǎn)電壓較低，MP3工作在亞閾值區(qū)，阻值很大。隨著驅(qū)動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)Vdata增大使E點(diǎn)電壓增大，C點(diǎn)電壓隨之增大，MP3進(jìn)入線性區(qū)而阻值減小到可以忽略。MP3的阻值Ron隨Vdata變化曲線如圖4所示。
[0026]在驅(qū)動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)Vdata變小時(shí)，E點(diǎn)電壓變小，C點(diǎn)電壓隨之變小，這時(shí)MP3電阻增大，使MP3上壓降增大，相應(yīng)使D點(diǎn)電壓變低。使暗態(tài)時(shí)OLED陽(yáng)極電壓減小，最小亮度更低。在驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vdata變大時(shí)，MP3阻值變的可以忽略，使C、D點(diǎn)電壓幾乎相等，隨E點(diǎn)電壓增大而增大，使OLED陽(yáng)極電壓增大,達(dá)到最大亮度。
[0027]圖5是圖1和圖3的Vdata電壓一1led電流特性對(duì)比曲線。圖5中I是圖1電路中1led隨Vdata電壓變化曲線，2是圖3電路中1led隨Vdata電壓變化曲線。由于圖3中MP3在Vdata較小時(shí)阻值較大，使1led最小值較小，MP3隨Vdata增大而阻值減小到可以忽略，使1led最大值不受影響，從而圖3與圖1相比明顯增加了 OLED對(duì)比度。
[0028]同時(shí)，在Vdata變化范圍相同的條件下，調(diào)節(jié)OLED公共陰極Vcom的電壓，使其變得更低，可以得到高的輸出電流，從而達(dá)到高的亮度。如果采用圖1傳統(tǒng)的像素結(jié)構(gòu)，這種調(diào)節(jié)OLED公共陰極Vcom的電壓獲得高亮度的同時(shí)，也會(huì)增加像素單元輸出的最小電流值，會(huì)明顯犧牲對(duì)比度。而本發(fā)明將會(huì)在獲得高亮度的同時(shí)，也會(huì)獲得高的對(duì)比度。圖6是圖3本發(fā)明像素電路在不同Vcom時(shí)的Vdata電壓-1oled電流特性對(duì)比曲線。圖6中曲線3是Vcom=-3V時(shí)的電壓-電流特性曲線，曲線4是Vcom=-2V時(shí)的電壓-電流特性曲線。圖7是圖1電路在不同Vcom時(shí)的電壓-電流特性對(duì)比曲線，曲線5是Vcom=-3V時(shí)的電壓-電流特性曲線，曲線6是Vcom=-2V時(shí)的電壓-電流特性曲線。圖6和圖7可以看出調(diào)節(jié)公共陰極Vcom的電壓從-2V到-3V時(shí)，現(xiàn)有像素電路獲得高亮度的同時(shí)，也會(huì)增加像素單元輸出的最小電流值，會(huì)明顯犧牲對(duì)比度。而本發(fā)明電路在獲得高亮度的同時(shí)，最小電流沒(méi)有增力口，也會(huì)獲得高的對(duì)比度。
[0029]本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，不論壓控電阻其實(shí)現(xiàn)形式作任何變化，凡是在具有公共陰極的AMOLED驅(qū)動(dòng)電路中，采用壓控電阻來(lái)控制OLED陽(yáng)極電壓，實(shí)現(xiàn)了高對(duì)比度調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)，均應(yīng)落在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于硅基AMOLED驅(qū)動(dòng)芯片的像素電路，其特征在于:包括驅(qū)動(dòng)管麗2、開(kāi)關(guān)管MP2、壓控電阻和存儲(chǔ)電容C2 ;所述開(kāi)關(guān)管MP2為P型MOS管，開(kāi)關(guān)管MP2的漏極與輸入電壓源Vdata正向端相連，開(kāi)關(guān)管MP2的源極與所述電容C2的一端、驅(qū)動(dòng)管麗2的柵極相連，開(kāi)關(guān)管MP2的柵極與行選控制信號(hào)SEL2相連；所述輸入電壓源Vdata負(fù)向端和電容C2的另一端與地GND相連；所述驅(qū)動(dòng)管麗2為N型MOS管，驅(qū)動(dòng)管麗2的漏極與電壓VDD相連，驅(qū)動(dòng)管麗2的源極與所述壓控電阻的一端相連，壓控電阻的另一端與OLED陽(yáng)極相連，OLED的陰極連接Vcom電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于硅基AMOLED驅(qū)動(dòng)芯片的像素電路，其特征在于:所述壓控電阻隨著輸入電壓源Vdata電壓減小而阻值增大，使暗態(tài)時(shí)OLED陽(yáng)極電壓減小，最小亮度更低；壓控電阻隨著輸入電壓源Vdata電壓增大而阻值減小到可以忽略，使OLED陽(yáng)極電壓增大，最大亮度不變，增加了 OLED發(fā)光的對(duì)比度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于硅基AMOLED驅(qū)動(dòng)芯片的像素電路，其特征在于:所述壓控電阻采用P型MOS管MP3。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于硅基AMOLED驅(qū)動(dòng)芯片的像素電路，其特征在于:所述P型MOS管MP3的源極與所述驅(qū)動(dòng)管麗2的源極相連，P型MOS管MP3的漏極與所述OLED的陽(yáng)極相連，P型MOS管MP3的柵極與地GND相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于硅基AMOLED驅(qū)動(dòng)芯片的像素電路，其特征在于:所述輸入電壓源Vdata信號(hào)較小時(shí)，C點(diǎn)電壓較低，P型MOS管MP3工作在亞閾值區(qū)，阻值較大；隨著輸入電壓源Vdata信號(hào)增大使E點(diǎn)電壓增大，C點(diǎn)電壓隨之增大，MP3進(jìn)入線性區(qū)而阻值減小到可以忽略。
【文檔編號(hào)】G09G3/32GK104392689SQ201410585194
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】楊淼, 張白雪, 任健雄, 曹允 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所