[發(fā)明專利]適用于共陽極的自發(fā)光電流型像素單元電路、驅(qū)動電流的產(chǎn)生方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810517616.4
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN108447447B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙博華
• 申請（專利權(quán)）人: 南京微芯華譜信息科技有限公司
• 主分類號: G09G3/3233
• 分類號: G09G3/3233
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 劉暢

本發(fā)明公開了一種適用于共陽極的自發(fā)光電流型像素單元電路，其特征在于它包括：第一晶體管M1、第二晶體管M2、第三晶體管M3、第四晶體管M4、采樣保持電容C1、數(shù)據(jù)信號線IDATA、開關(guān)控制信號線SMP_HLD、第一輸入電壓信號線V1和第二輸入電壓信號線V2、地線GND、發(fā)光器件的陽極電源線VDDH、發(fā)光器件。本專利提出的新型共陽極電流型像素單元驅(qū)動電路，與共陰極結(jié)構(gòu)相比，其不需要負(fù)電源電壓，同時電流型驅(qū)動結(jié)構(gòu)解決了像素陣列驅(qū)動管由于工藝偏差導(dǎo)致的性能差異，進(jìn)而提高整個顯示器的顯示一致性。另外，本像素電路自帶過壓保護(hù)功能，能有效避免采樣階段晶體管的柵氧擊穿問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自發(fā)光顯示的像素單元電路，尤其涉及OLED/LED微顯示驅(qū)動的像素單元電路。

背景技術(shù)

近些年隨著AR(Augmented?Reality，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))/VR((Virtual?Reality，虛擬現(xiàn)實(shí))技術(shù)的發(fā)展，與之緊密相關(guān)的微顯示技術(shù)也得到了廣泛的關(guān)注。微顯示(Microdisplay)技術(shù)是顯示技術(shù)領(lǐng)域的一個分支，一般將顯示器對角線尺寸小于1英寸(2.54cm)或者指那些小到需要光學(xué)放大的顯示器稱為微顯示器。目前常見的微顯示技術(shù)有OLEDoS(OrganicLight-Emitting?Diode?on?Silicon，硅基有機(jī)發(fā)光)、LEDoS(Light?Emitting?Diode?onSilicon，硅基二極管發(fā)光)、LCoS(Liquid?Crystal?on?Silicon，硅基液晶)和DMD(DigitalMicro?mirror?Device，數(shù)字微鏡器件)四種，其中OLEDoS和LEDoS都屬于主動發(fā)光，而LCoS和DMD則屬于被動發(fā)光；同時，OLEDoS和LEDoS還具有低功耗、高對比度以及快速響應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，因此它們更適合應(yīng)用于AR和VR技術(shù)中。

OLEDoS和LEDoS微顯示器與常規(guī)的利用非晶硅、微晶硅或者低溫多晶硅工藝不同，其是以單晶硅芯片為基板，也就是說其可以采用現(xiàn)有成熟的集成電路CMOS(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)工藝，因此其不但可以實(shí)現(xiàn)顯示屏像素的有源尋址矩陣也可以實(shí)現(xiàn)掃描鏈電路、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路、帶隙基準(zhǔn)等各種功能的驅(qū)動控制電路，從而大大減少了器件的外部連線，增加了可靠性，實(shí)現(xiàn)了輕量化。

OLEDoS和LEDoS的像素單元電路是微顯示器顯示陣列中實(shí)現(xiàn)每個像素點(diǎn)電流大小控制的電路，每個像素電流控制的精確程度直接影響整個微顯示器的顯示一致性；而目前傳統(tǒng)的電壓型像素單元電路由于制造工藝的偏差，會導(dǎo)致像素與像素之間驅(qū)動管參數(shù)的不一致，進(jìn)而導(dǎo)致各個像素單元之間的電流存在一定的差異。同時，由于OLED器件的開啟電壓一般都在2V或者3V以上，而正常CMOS工藝的電源電壓最高為3.3V左右，從而不可避免的會用到負(fù)電壓，因此，像素單元電路的設(shè)計(jì)也需要考慮過壓保護(hù)的問題。另外，不同結(jié)構(gòu)的像素單元電路會影響整體驅(qū)動方案的設(shè)計(jì)，由此像素單元電路設(shè)計(jì)的合理性就顯得至關(guān)重要。

現(xiàn)有的像素單元電容如圖1所示，其屬于電壓型的像素單元電路，由最基本的2T1C(2個晶體管1個電容)構(gòu)成。其基本的工作原理是：

(1)數(shù)據(jù)寫入階段：當(dāng)WR為高電平的時候，M2管導(dǎo)通，輸入的電壓信號VDATA寫入到M1管的柵極和電容C1上；

(2)發(fā)光階段：WR變?yōu)榈碗娖剑琈2管關(guān)斷，存儲到C1上的數(shù)據(jù)電壓驅(qū)動M1管產(chǎn)生對應(yīng)的驅(qū)動電流，驅(qū)動電流流過OLED或者LED器件并發(fā)光，發(fā)光的亮度大小與寫入數(shù)據(jù)電壓相對應(yīng)。

現(xiàn)有技術(shù)方案存在的問題：

由于微顯示器的分辨率一般在800×600或者以上(1280×1024甚至更高)，因此像素單元電路的數(shù)量達(dá)到了幾十萬甚至百萬級別。而現(xiàn)有的CMOS工藝由于在制造過程中會存在一定的工藝偏差，不同的像素單元電路中的M1管的閾值電壓、柵氧厚度或者其他參數(shù)會存在一定的不同。因此，像素陣列中各個驅(qū)動管(M1)在將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電流時存在一定的差異，進(jìn)而會影響顯示的一致性。