有源矩阵LED像素驱动电路和布局方法与流程

本申请要求于2014年06月05日提交的美国临时申请号62/008,452的权益。上述申请的全部教导通过引用并入本文。

背景技术：

典型的有源矩阵发光二极管(LED)显示器使用像素的矩阵，像素包括通过驱动电压充电的电容器。有源矩阵LED显示器的像素使用所存储的电压直到下一帧的扫描时段。这些存储的电压允许像素电路在一个帧的时间段期间驱动电流至LED。

参照图1，现有技术中的典型像素包括第一晶体管11和第二晶体管12、电容器13和LED 14。第一晶体管11的栅极通过选择线(SL)16接收选择信号，而第一晶体管11的源极通过VDATA线17接收电压数据信号。当第一晶体管11被选择信号导通时，电压数据信号被传输到第二晶体管12的栅极，并且数据信号VDATA的电压电平导通第二晶体管12，以在一个帧的时间段期间产生通过点亮LED 14的第二晶体管12的驱动电流。像素的典型现有技术布局在图2中示出，其中多个像素201-215被放置成网格图案，该网格图案具有用于行的多个选择线250a-250c以及用于列的多个电压数据线260a-260e。

然而，当图1中的典型像素被放置在图2的布局中时，它们遭受漂移以及第二晶体管的阈值电压变化(包括如由宽度变化和长度变化引起的)，这可以导致驱动电流的变化。不同像素中的驱动电流之间的变化可以引起显示面板或显示屏幕上的非均匀点亮。

技术实现要素：

本发明的实施例涉及有源矩阵LED像素驱动电路和像素布局，其提供LED显示面板的增加的均匀点亮。根据一个示例实施例，发光二极管像素驱动电路包括：具有第一栅极和第一源极的第一主驱动晶体管；连接至第一栅极的选择线；连接至第一源极的电压数据线；具有第二栅极和第二漏极的第二主驱动晶体管；连接至第二漏极的发光二极管；以及多个子驱动晶体管，每个子驱动晶体管具有栅极和漏极，其中多个子驱动晶体管的栅极被连接至第二栅极，以及子驱动晶体管的漏极被连接至第二漏极。

对于某些实施例，第一主驱动晶体管和第二主驱动晶体管位于第一像素中，并且多个子驱动晶体管位于第一像素外。对于某些示例实施例，第一主驱动晶体管和第二主驱动晶体管位于第一像素中，并且多个子驱动晶体管中的每一个位于第一像素的相邻像素中。对于某些实施例，第一主驱动晶体管和第二主驱动晶体管是P沟道晶体管。对于附加的示例实施例，多个子驱动晶体管各自是P沟道晶体管。

对于某些示例实施例，第二主驱动晶体管还具有第二源极，并且示例电路还包括连接在第二源极和第二栅极之间的电容器。对于某些实施例，第二主驱动晶体管还具有第二源极，并且还包括的是连接至第二源极的VDD电压源。对于附加的示例实施例，多个子驱动晶体管还各自具有源极，并且VDD电压源还被连接至多个子驱动晶体管的源极。对于某些实施例，第一栅极能够通过选择线接收选择信号，并且第一源极能够通过电压数据线接收电压数据信号。

还对于再一些其它的附加实施例，当第一主驱动晶体管由选择信号导通时，电压数据信号被传输至第二栅极，并且电压数据信号的电压电平被配置为导通第二主驱动晶体管，以产生通过第二主驱动晶体管的驱动电流。对于某些示例实施例，多个子驱动晶体管能够补偿第二主驱动晶体管的阈值变化，从而产生显示面板上的发光二极管的改进的均匀点亮。

本发明的另一个示例实施例是一种方法，该方法包括：在第一主驱动晶体管的第一栅极处接收选择信号，以导通第一主驱动晶体管；当第一主驱动晶体管由选择信号导通时，传输电压数据信号至第二主驱动晶体管的第二栅极以及多个子驱动晶体管的多个栅极中的每一个栅极；当电压数据信号导通第二主驱动晶体管时，产生通过第二主驱动晶体管的驱动电流；使用驱动电流来点亮发光二极管，并且其中多个子驱动晶体管还各自具有连接至第二主驱动晶体管的第二漏极的漏极，并且多个子驱动晶体管补偿第二主驱动晶体管的阈值变化。对于场效应晶体管(FET)晶体管，阈值电压是在源极和漏极之间产生导电路径所需的、栅极和源极之间的最小电压差。

对于某些实施例，第一主驱动晶体管和第二主驱动晶体管位于第一像素中，并且多个子驱动晶体管位于第一像素外。对于某些实施例，第一主驱动晶体管和第二主驱动晶体管位于第一像素中，并且多个子驱动晶体管中的每一个位于第一像素的相邻像素中。

对于附加的实施例，第一主驱动晶体管和第二主驱动晶体管是P沟道晶体管，和/或多个子驱动晶体管各自是P沟道晶体管。对于某些实施例，第二主驱动晶体管还具有第二源极，并且还包括当第一主驱动晶体管关断时，从连接在第二源极和第二栅极之间的电容器向发光二极管提供电流。对于某些示例实施例，第二主驱动晶体管还具有第二源极，并且多个子驱动晶体管还各自具有源极，并且VDD电压源被连接至第二源极和多个子驱动晶体管的源极。对于一些示例实施例，通过选择线接收选择信号，并且通过电压数据线传输电压数据信号。对于某些示例实施例，多个子驱动晶体管补偿第二主驱动晶体管的阈值变化，以便产生在显示面板上的发光二极管的改进的均匀点亮。

附图说明

从如附图中所示的本发明的示例实施例的以下更具体的描述中，上述内容将是显而易见的，其中贯穿不同的视图，相同的附图标记涉及相同的部分。附图不一定是按比例的，代之重点在于示出本发明的实施例。

图1是现有技术的LED像素驱动电路的示意图。

图2是LED像素矩阵的现有技术的电路图。

图3是根据本发明的实施例的LED像素驱动电路的示意图。

图4是根据本发明的实施例的LED像素矩阵的电路图。

图5是示出根据本发明的实施例的与LED像素驱动电路有关的方法的示例实施例的流程图。

具体实施方式

以下是本发明的示例实施例的描述。本文引用的所有专利、公开的申请和参考文献的教导通过引用整体并入。

有源矩阵LED显示器包括像素的阵列，像素可以包括开关晶体管和电容器。像素可以布置成网格或矩阵。为了寻址特定像素，正确的行被导通(还称为接通)，然后电荷沿所选择的列传输。当这种情况发生时，所选择的列相交的其它行通常应当被关断，以便仅用于适当像素的电容器被充电。电容器可以保持电荷直到其在下一个周期期间被刷新。

图3示出了根据本发明实施例的LED像素驱动电路300。如图3中所示，所示出的示例实施例包括主驱动器电路305和多个子驱动器电路330a-330d。四个子驱动器330a-330d在图3中示出，但是本发明的实施例可以包括任何实际数量的子驱动器。通常，所采用的子驱动器越多，阈值变化被归一化越多并且实现更均匀的显示。

LED像素驱动电路300包括第一主驱动晶体管21，其栅极连接至选择线310，其源极连接至电压数据线320，以及其漏极连接至第二主驱动晶体管22。当涉及连接时，意在广泛地涉及任何类型的(包括直接地或间接地)允许电信号通信耦合的连接。选择线被用在选择特定像素驱动电路300中，并且可以被用于导通第一主驱动晶体管21。导通或接通晶体管涉及将适当的电压施加到晶体管的栅极(包括取决于其是N沟道还是P沟道晶体管)，以使电流在源极和漏极之间流动。

当第一主驱动晶体管21导通时，电压数据线320上的电压数据信号从第一主驱动晶体管21的源极传输到其漏极，其漏极被连接至第二主驱动晶体管22的栅极。这使得第二主驱动晶体管22导通，并且在其源极和漏极之间产生通过第二主驱动晶体管22的驱动电流。第二主驱动晶体管22多么困难地导通是基于电压数据信号，并且可以影响晶体管在哪个区域中操作以及晶体管在区域内的哪里操作。第二主驱动晶体管22的源极被连接至诸如Vdd的电压源，并且第二主驱动晶体管22的漏极被连接至发光二极管(LED)24的阳极。根据设计，发光二极管(LED)24的阴极可以被连接至电压源(诸如Vss)或接地。驱动电流使LED 24点亮并且提供光。

第一主驱动晶体管21的漏极还被连接至子驱动器330a-330d的子驱动晶体管25-28的栅极。子驱动晶体管25-28的每个漏极被连接至第二主驱动晶体管22的漏极，这些漏极全部都被连接至发光二极管(LED)24的阳极。子驱动晶体管25-28中的每一个的源极被连接至与第二主驱动晶体管22的源极相同的电压源或功率轨(对于该示例实施例其为Vdd)。因此，当电压数据信号选通第二主驱动晶体管22和子驱动晶体管25-28时，从每个晶体管向LED 24提供驱动电流，并且由阈值变化产生的差异被减轻，并且这补偿了第二主驱动晶体管22的过程变化。

针对第一和第二主驱动晶体管21、22和子驱动晶体管25-28，图3中示出的示例实施例使用P沟道晶体管。其它示例实施例可以使用N沟道晶体管或P沟道和N沟道晶体管的组合，并且针对所选择的晶体管的源极和漏极以及针对多少电压被施加到所设计的特定晶体管的栅极，可以使用适当的电压源。

图3还图示了连接在第二主驱动晶体管22的源极和第一主驱动晶体管21的漏极之间的电容器23。电容器23被用于存储电荷，以便当晶体管被关断时，可以提供驱动电流给LED 24，直到下一刷新周期。

对于图3中示出的示例实施例，子驱动晶体管25-28位于具有主驱动电路和LED 24的像素的相邻像素中。相邻像素可以包括：与具有主驱动电路和LED 24的像素邻近的像素，或者与具有子驱动电路的一个或多个像素邻近并且共同地与具有主驱动电路和LED 24的像素邻近的像素(例如，如图3中所示出的链，其中像素330a和330b与像素305相邻，以及像素330c和330d也与像素305相邻)。

图4是根据本发明的实施例的LED像素矩阵的电路图。对于每个像素，如在图3中示出和描述的，示例电路布局使用由第一主驱动晶体管21、第二主驱动晶体管22、电容器23和LED 24形成的主驱动器(诸如400a-400e)。每个像素还使用与主驱动器邻近布局的四个子驱动器(对于具有主驱动器400b的像素，该像素包括的子驱动器是相邻像素420a-420d)。由于子驱动器电路，布局在像素之间偏斜。选择线410a-410c被路由为使得它们可以选通第一主驱动晶体管。类似地，电压数据线415a-415e被路由为使得它们被连接至第一主驱动晶体管的源极。当然，根据本公开，可以采用各种各样的布局。例如，子驱动器电路可以位于用于邻近像素的布局的空间内或另一层上。

图5是示出根据本发明的实施例的与LED像素驱动电路有关的方法的示例实施例的流程图。图5中所示出的布局区域提供(产生)在显示面板或其他屏幕上的LED/像素的均匀点亮。根据该示例方法，首先在第一主驱动晶体管的第一栅极处接收510选择信号，以导通第一主驱动晶体管。然后，当第一主驱动晶体管被选择信号导通时，电压数据信号被传输520至第二主驱动晶体管的第二栅极和多个子驱动晶体管的多个栅极中的每一个。多个子驱动晶体管还各自具有连接至第二主驱动晶体管的第二漏极的漏极。这提供了多个子驱动晶体管以补偿第二主驱动晶体管的阈值变化。然后当电压数据信号导通第二主驱动晶体管时，产生530通过第二主驱动晶体管的驱动电流。驱动电流被用于点亮540发光二极管。

虽然参照本发明的示例实施例，已经具体地示出和描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离所附权利要求包含的本发明的范围的情况下，可以在形式和细节上在其中进行各种变化。