专利名称：外部补偿感应电路及其感应方法、显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及有机发光显示技术领域，特别涉及一种外部补偿感应电路及其感应方法、显示装置。
背景技术：
有机发光显示二极管(OLED, Organic Light-Emitting Diode)作为一种电流型发光器件已越来越多地被应用于高性能显示装置中。传统的无源矩阵有机发光显示管(Passive Matrix 0LED)随着显示尺寸的增大，需要更短的单个像素的驱动时间，因而需要增大瞬态电流，增加功耗。同时大电流的应用会造成纳米铟锡金属氧化物(ΙΤ0, Indium TinOxides)线上压降过大，并使OLED工作电压过高，进而降低其效率。而有源矩阵有机发光显示管(AMOLED，Active Matrix 0LED)通过开关管逐行扫描输入OLED电流，可以很好地解决这些问题。在AMOLED的背板设计中，主要需要解决的问题是像素单元电路之间的亮度非均匀性。首先，AMOLED采用薄膜晶体管(TFT, Thin-Film Transistor)构建像素单元电路为OLED器件提供相应的电流。现有技术中，大多采用低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS TFT,Low Temperature Poly-Silicon TFT)或氧化物薄膜晶体管(Oxide TFT)。与一般的非晶硅薄膜晶体管(amorphous-Si TFT)相比，LTPS TFT和Oxide TFT具有更高的迁移率和更稳定的特性，更适合应用于AMOLED显示中。但是由于晶化工艺的局限性，在大面积玻璃基板上制作的LTPS TFT，常常在诸如阈值电压、迁移率等电学参数上具有非均匀性，这种非均匀性会转化为OLED显示器件的电流差异和亮度差异，并被人眼所感知，即色不均(mura)现象。Oxide TFT虽然工艺的均匀性较好，但是与a-Si TFT类似，在长时间加压和高温下，其阈值电压会出现漂移，由于显示画面不同，面板各部分TFT的阈值漂移量不同，会造成显示亮度差异，由于这种差异与之前显示的图像有关，因此常呈现为残影现象。第二，在大尺寸显示应用中，由于背板电源线存在一定电阻，且所有像素的驱动电流都由ARVDD提供，因此在背板中靠近ARVDD电源供电位置区域的电源电压相比较离供电位置较远区域的电源电压要高，这种现象被称为电源压降(IR Drop)。由于ARVDD的电压与电流相关，IR Drop也会造成不同区域的电流差异,进而在显示时产生mura现象。采用P型(P-Type)TFT构建像素单元的LTPS工艺对这一问题尤其敏感，因为其存储电容连接在ARVDD与TFT栅极之间，ARVDD的电压改变，会直接影响驱动TFT管栅极的电压Vgs。第三，OLED器件在蒸镀时由于膜厚不均也会造成电学性能的非均匀性。对于采用N-Type TFT构建像素单元的a_Si或Oxide TFT工艺，其存储电容连接在驱动TFT栅极与OLED阳极之间，在数据电压传输到栅极时，如果各像素OLED阳极电压不同，则实际加载在TFT上的栅极电压Vgs不同，从而驱动电流不同造成显示亮度差异。AMOLED按照驱动类型可以划分为三大类:数字式、电流式和电压式。其中数字式驱动方法通过将TFT作为开关控制驱动时间的方式实现灰阶，无需补偿非均匀性，但是其工作频率随显示尺寸增大而成倍上升，导致很大的功耗，并在一定范围内达到设计的物理极限，因此不适合大尺寸显示应用。电流式驱动法通过直接提供大小不同的电流给驱动管的方式实现灰阶，它可以较好地补偿TFT非均匀性及IR Drop，但是在写入低灰阶信号时，小电流对数据线上较大的寄生电容充电会造成写入时间过长，这一问题在大尺寸显示中尤其严重并且难以克服。电压式驱动方法与传统的有源矩阵液晶显示器(AMIXD，ActiveMatrix Liquid Crystal Display)驱动方法类似，由驱动IC提供一个表示灰阶的电压信号，该电压信号会在像素电路内部被转化为驱动管的电流信号，从而驱动OLED实现亮度灰阶，这种方法具有驱动速度快，实现简单的优点，适合驱动大尺寸面板，被业界广泛采用，但是需要设计额外的TFT和电容器件来补偿TFT非均匀性、IR Drop和OLED非均匀性。面向补偿Vthn非均匀性、漂移和OLED非均匀性的像素结构有很多种，其中外部补偿的主要设计难点是电流感应电路，为了提高读取速度，通常PANEL中的每一列Pixel都分别对应一个感应电路单元。感应电路的主要功能是将输出或输入的电流转换为电压信号传给后续的ADC模块做进一步处理，传统的感应电路由电流积分器组成，但传统的感应电路在像素电流较小的时候无法做出快速的响应。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是:如何提供一种外部补偿感应电路及其感应方法、显示装置，能够提高感应电路的输出电压响应速度，从而提高外部补偿的速度。(二)技术方案为解决上述技术问题，本发明提供了一种外部补偿感应电路，所述外部补偿感应电路包括全差分运算放大器、第一电容、第二电容和用于放大感应电流的输出电路；所述全差分运算放大器的负输入端与显示屏连接，正输入端连接基准电压，负输出端与所述输出电路的第一控制端连接，正输出端与所述输出电路的第二控制端连接；所述第一电容的两端分别与所述全差分运算放大器的负输入端和所述输出电路的输入端连接；所述第二电容的一端与所述输出电路的输出端连接，另一端接地。优选的，所述全差分运算放大器的负输入端与显示屏之间设置有第一开关、所述第一电容的两端之间设置有第二开关、第二电容与所述输出电路的输出端之间设置有第三开关。优选的，所述输出电路包括第一输出电路和第二输出电路，所述第二输出电路输出电流为所述第一输出电路输出电流的M倍，其中M大于I并小于100。优选的，所述第一输出电路包括第一 N型MOS管和第一 P型MOS管，所述第一 N型MOS管的栅极为所述输出电路的第一控制端，所述第一 P型MOS管的栅极为所述输出电路的第二控制端，所述第一 N型MOS管的源极与所述第一 P型MOS管的漏极连接为所述输出电路的输入端，所述第一 N型MOS管的漏极接地，所述第一 P型MOS管的源极接电源；所述第二输出电路包括第二 N型MOS管和第二 P型MOS管，所述第二 N型MOS管的源极与所述第二 P型MOS管的漏极连接为所述输出电路的输出端，所述第二 N型MOS管的漏极接地，所述第二 P型MOS管的源极接电源。
优选的，所述第二输出电路中第二 N型MOS管的宽长比为所述第一输出电路中第一 N型MOS管的宽长比的M倍，所述第二输出电路中第二 P型MOS管的宽长比为所述第一输出电路中第一 P型MOS管的宽长比的M倍，其中M大于I并小于100。其中所述MOS管的宽长比是指MOS管导电沟道的宽长比。本发明还提供一种显示装置，所述显示装置包括所述外部补偿感应电路。本发明还提供一种外部补偿感应电路的感应方法，该方法包括步骤:SI全差分运算放大器被偏置在单位增益状态，第一电容放电；S2显示屏的电流对第一电容充电或放电，输出电路将充放电电流放大M倍，其中M大于I并小于100 ；S3第二电容内存储电压。(三)有益效果本发明的外部补偿感应电路及其感应方法、显示装置，通过在像素单元电路的外部补偿感应电路中利用双输出级放大感应电流，使输出电压能够快速响应，从而提高外部补偿的速度。
图1是本发明实施例外部补偿感应电路的电路图；图2是本发明实施例外部补偿感应电路的感应方法步骤图；图3是本发明实施例外部补偿感应电路输出电压时序对比图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。本发明实施例的一种外部补偿感应电路如图1所示，所述外部补偿感应电路包括全差分运算放大器1、第一电容2、第二电容3和用于放大感应电流的输出电路12 ；所述全差分运算放大器I的负输入端与显示屏11连接，正输入端连接基准电压，负输出端与所述输出电路12的第一控制端连接，正输出端与所述输出电路12的第二控制端连接；所述第一电容2的两端分别与所述全差分运算放大器I的负输入端和所述输出电路的输入端连接；所述第二电容3的一端与所述输出电路12的输出端连接，另一端接地。所述全差分运算放大器I的负输入端与显示屏11之间设置有第一开关8、所述第一电容2的两端之间设置有第二开关9、第二电容3与所述输出电路12的输出端之间设置有第三开关10。所述输出电路12包括第一输出电路和第二输出电路，所述第二输出电路输出电流为所述第一输出电路输出电流的M倍,其中M大于I并小于100。所述第一输出电路包括第一 N型MOS管4和第一 P型MOS管5，所述第一 N型MOS管4的栅极为所述输出电路的第一控制端，所述第一 P型MOS管5的栅极为所述输出电路的第二控制端，所述第一 N型MOS管4的源极与所述第一 P型MOS管5的漏极连接为所述输出电路的输入端，所述第一 N型MOS管4的漏极接地，所述第一 P型MOS管5的源极接电源；所述第二输出电路包括第二 N型MOS管6和第二 P型MOS管7，所述第二 N型MOS管6的源极与所述第二 P型MOS管7的漏极连接为所述输出电路的输出端，所述第二 N型MOS管6的漏极接地，所述第二 P型MOS管7的源极接电源。 所述第二输出电路中第二 N型MOS管6的宽长比为所述第一输出电路中第一 N型MOS管4的宽长比的M倍，所述第二输出电路中第二 P型MOS管7的宽长比为所述第一输出电路中第一 P型MOS管5的宽长比的M倍，其中M大于I并小于100。通过在像素单元电路的外部补偿感应电路中利用双输出级放大感应电流，将感应电流放大为原来的M倍，M大于I并小于100，使输出电压能够快速响应，从而提高外部补偿的速度。本发明实施例的一种显示装置，所述显示装置包括上面所述的外部补偿感应电路。本发明实施例的一种外部补偿感应电路的感应方法如图2所示，该方法包括步骤:SI第一开关8关断，第二开关9和第三开关10导通，全差分运算放大器被偏置在单位增益状态，第一电容放电；S2第一开关8导通，第二开关9关断，第三开关10导通，显示屏的电流对第一电容充电或放电，第二输出电路将第一输出电路的充放电电流放大M倍，其中M大于I并小于100 ；S3第三开关10关断，第二电容3内存储电压。具体的，该方法包括三个阶段:第一阶段为初始复位阶段，第一开关8关断，第二开关9和第三开关10导通，此时放大器被偏置在单位增益状态，全差分运算放大器I负输入端与输出电压相同为VREF。第一电容2两端分别连接到全差分运算放大器I负的输入端和VREF电压，使第一电容2放电。第二阶段为积分阶段，此时第一开关8导通，第二开关9关断，第三开关10导通，来自显示屏11内部的像素电流对第一电容2充电或对其放电，此时第一电容2电荷的变化量为IINt，其中Iin为像素电流，t为充放电时间。全差分运算放大器第一输出电路中，流出电流为II，流入电流为12，则有I1+IIN=I2，而第二输出电路为第一输出电路的镜像放大，电流放大为M倍，此时第三开关10导通，则对第二电容3的放电电流为M*IIN，其中M为第二级与第一级输出管宽长比的比例。由此可知对第二电容3的充放电电流被放大了 M倍，因此可以使得输出比传统电路结构有更快的响应速度。 第三阶段为保持阶段，此时第三开关10关闭，VOUT输出电压储存在第二电容3中，再经过后续ADC转换进行进一步处理。本发明实施例的外部补偿感应电路其输出电压时序对比图如图3所示，图中VREF为基准电压，V1和V2分别为输入和输出电压，可以清晰地看出，本发明实施例的技术方案相对于现有技术，其电压感应速度明显提升，具体的其提升速度为原来的M倍，其中M大于I并小于100。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.一种外部补偿感应电路，其特征在于，所述外部补偿感应电路包括全差分运算放大器、第一电容、第二电容和用于放大感应电流的输出电路； 所述全差分运算放大器的负输入端与显示屏连接，正输入端连接基准电压，负输出端与所述输出电路的第一控制端连接，正输出端与所述输出电路的第二控制端连接； 所述第一电容的两端分别与所述全差分运算放大器的负输入端和所述输出电路的输入端连接； 所述第二电容的一端与所述输出电路的输出端连接，另一端接地。
2.如权利要求1所述的外部补偿感应电路，其特征在于，所述全差分运算放大器的负输入端与显示屏之间设置有第一开关、所述第一电容的两端之间设置有第二开关、第二电容与所述输出电路的输出端之间设置有第三开关。
3.如权利要求2所述的外部补偿感应电路，其特征在于，所述输出电路包括第一输出电路和第二输出电路，所述第二输出电路输出电流为所述第一输出电路输出电流的M倍，其中M大于I并小于100。
4.如权利要求3所述的外部补偿感应电路，其特征在于，所述第一输出电路包括第一N型MOS管和第一 P型MOS管，所述第一 N型MOS管的栅极为所述输出电路的第一控制端，所述第一 P型MOS管的栅极为所述输出电路的第二控制端，所述第一 N型MOS管的源极与所述第一 P型MOS管的漏极连接为所述输出电路的输入端，所述第一 N型MOS管的漏极接地，所述第一 P型MOS管的源极接电源； 所述第二输出电路包括第二 N型MOS管和第二 P型MOS管，所述第二 N型MOS管的源极与所述第二 P型MOS管的漏极连接为所述输出电路的输出端，所述第二 N型MOS管的漏极接地，所述第二 P型MOS管的源极接电源。
5.如权利要求4所述的外部补偿感应电路，其特征在于，所述第二输出电路中第二N型MOS管的宽长比为所述第一输出电路中第一 N型MOS管的宽长比的M倍，所述第二输出电路中第二 P型MOS管的宽长比为所述第一输出电路中第一 P型MOS管的宽长比的M倍，其中M大于I并小于100。
6.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括权利要求1-5所述的外部补偿感应电路。
7.—种权利要求1-5任意一项所述的外部补偿感应电路的感应方法,其特征在于,该方法包括步骤: SI全差分运算放大器被偏置在单位增益状态，第一电容放电； S2显示屏的电流对第一电容充电或放电，输出电路将充放电电流放大M倍，其中M大于I并小于100 ； S3第二电容内存储电压。
全文摘要
本发明公开了一种外部补偿感应电路、感应方法及显示装置，外部补偿感应电路包括全差分运算放大器、第一电容、第二电容和用于提高所述外部补偿感应电路感应速度的输出电路；全差分运算放大器的负输入端与显示屏连接，正输入端连接基准电压，负输出端与所述输出电路的第一控制端连接，正输出端与所述输出电路的第二控制端连接；所述第一电容的两端分别与所述全差分运算放大器的负输入端和所述输出电路的输入端连接；所述第二电容的一端与所述输出电路的输出端连接，另一端接地。本发明的外部补偿感应电路及其感应方法、显示装置，通过在像素单元电路的外部补偿感应电路中利用双输出级放大感应电流，使输出电压能够快速响应，从而提高外部补偿的速度。
文档编号G09G3/32GK103137072SQ20131008200
公开日2013年6月5日 申请日期2013年3月14日 优先权日2013年3月14日
发明者吴仲远, 宋丹娜 申请人:京东方科技集团股份有限公司