一种amoled显示驱动电路及其驱动方法
【专利摘要】本发明提供一种AMOLED显示驱动电路及其驱动方法，所述AMOLED显示驱动电路包括：电流型数模转换电路，所述电流型数模转换电路用于接收数字信号并将所述数字信号转换为电压信号，然后将所述电压信号转换为与所述数字信号对应的电流信号，并将所述电流信号作为数据信号输入到电流型AMOLED像素电路中，以驱动AMOLED像素阵列发光。本发明提供一种AMOLED显示驱动电路及其驱动方法，用于解决现有技术中的电流舵型数模转换电路DAC存在结构复杂、匹配度难度大等问题。
【专利说明】
一种AMOLED显示驱动电路及其驱动方法
技术领域
[0001] 本发明涉及平面显示技术领域，特别是涉及一种AMOLED显示驱动电路及其驱动方 法。
【背景技术】
[0002] 近年来，AMOLED(Active_matrix organic light-emitting diode，有源矩阵有机 发光二极体)越来越多的用于手机、平板电脑等设备，原因在于与其他显示技术相比，它具 有超轻薄、宽视角、低功耗、响应速度快、色彩逼真等优点。AMOLED驱动芯片主要包括行驱动 电路、列驱动电路、电源模块、时序和控制模块等，其中列驱动电路是将输入数字图像信号 转换成与灰度值对应的模拟信号驱动AMOLED像素发光的部分，因此列驱动电路对于显示性 能(如分辨率、均匀性、速度等)有非常重要的影响。
[0003] AMOLED驱动方式主要有电流驱动、电压驱动以及数字驱动，其中，电压驱动式是目 前最常用的一种驱动方式。它与AMIXD显示驱动技术类似，电压型驱动被广泛应用于AMOLED 显示驱动中，电压型驱动可以通过对AMOLED像素进行精心设计来补偿薄膜晶体管TFTs的阈 值电压漂移效应，但是对于迀移率变化以及像素内的IR drop等非理想效应无法实现好的 补偿，并且对于电压型驱动芯片，由于输入电压与流过AMOLED像素之间是非线性关系，因此 在数模转换其中必须进行Gamma校正，使得电路结构进一步复杂。数字驱动中TFTs的阈值电 压漂移可以忽略，不需要对其在像素内进行补偿，但是数字驱动需要工作在很高的时钟频 率，这导致驱动芯片的功耗增加。
[0004] 电流型驱动是最适用于AMOLED显示驱动的一种驱动方式，它可以有效的解决阈值 电压漂移、迀移率变化、IR drop等非理想因素。传统电流型AMOLED列驱动芯片中需要一个 数模转换电路(Digital to Analog Converter，DAC)，将输入数字信号转换成对应的电流 值，该电流作为数据信号输入到像素中，驱动像素发光。常用的电流型数模转换电路DAC为 电流舵型数模转换电路DAC，如图1所示为一个10位二进制编码型电流舵数模转换电路DAC， 该数模转换电路DAC由若干个电流源构成，电流源的个数与分辨率相同，该数模转换电路 DAC中，每一个子路电流都为参考电流的二进制倍数，整体电路十分简单，但是该结构最大 的问题是在中码转换时会产生很大的毛刺，该问题可以通过转换电流舵数模转换电路DAC 的编码方式来解决，如温度计编码型电流舵和分段电流舵等，但是转变编码方式会增加电 路的复杂度。更重要的是，电流舵型数模转换电路DAC往往无法实现精确的电流源匹配，从 而使得数模转换中产生误差，并且由于AMOLED列驱动芯片中有上千个数模转换电路DAC通 道，电流源的不匹配将导致各个通道间的非均匀性增加，进而导致显示效果下降。
[0005] 综上所述，电流型驱动方式是最适用于AMOLED显示的一种驱动方式，但传统电流 型驱动芯片中采用的电流舵型数模转换电路DAC存在结构复杂、匹配度难度大等缺点，因此 需要提出一种新型的转换电路，克服现有技术的缺点。
【发明内容】
[0006] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种AMOLED显示驱动电路 及其驱动方法，用于解决现有技术中的电流舵型数模转换电路DAC存在结构复杂、匹配度难 度大等问题。
[0007] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种AMOLED显示驱动电路，其特征 在于，所述AMOLED显示驱动电路包括:电流型数模转换电路，所述电流型数模转换电路用于 接收数字信号并将所述数字信号转换为电压信号，然后将所述电压信号转换为与所述数字 信号对应的电流信号，并将所述电流信号作为数据信号输入到AMOLED电流型像素电路中， 以驱动AMOLED像素阵列发光。
[0008] 优选地，所述电流型数模转换电路包括电压型数模转换电路，电压电流转换电路， 电流镜电路;所述电压型数模转换电路，用于接收数字信号并将所述数字信号转换为电压 型数模转换电路的输出电压信号;所述电压电流转换电路，连接所述电压型数模转换电路 的输出端，用于将接收到的所述电压型数模转换电路的输出电压信号转换为电流信号;所 述电流镜像电路，连接所述电压电流转换电路的输出端，用于接收所述电流信号，并镜像形 成镜像电流信号，将所述镜像电流信号作为数据信号输入到电流型像素电路，以驱动 AMOLED像素阵列发光。
[0009] 优选地，还包括偏置电路，用于为所述电流型数模转换电路提供基准电压或/及基 准电流。
[0010] 优选地，所述电压型数模转换电路为循环数模转换电路或电阻串数模转换电路。
[0011] 优选地，所述电压电流转换电路包括第一晶体管及第二晶体管，所述第一晶体管 的漏端、所述第二晶体管的栅端及漏端共同连接所述电压型数模转换电路的输出端;所述 第一晶体管的源端及所述第二晶体管的源端共同连接所述电流镜像电路的输入端;所述第 一晶体管的栅端连接栅极电压。
[0012] 优选地，通过调控第一晶体管的栅极电压，使第一晶体管始终工作在线性区，使第 二晶体管始终工作在饱和区。
[0013 ]优选地，所述电流镜像电路包括第三晶体管及第四晶体管，所述第三晶体管的漏 端及栅端共同连接所述电压电流转换电路的输出端;所述第四晶体管的栅端连接所述第三 晶体管的栅端，所述第四晶体管的漏端连接所述电流型像素电路的输入端，作为所述电流 型数模转换电路的输出端;所述第三晶体管的源端及第四晶体管的源端接地。
[0014] 优选地，所述AMOLED电流型像素电路为5T1C结构或4T2C结构的AMOLED电流型像素 电路。
[0015] 优选地，所述作为数据信号输入到电流型像素电路中的电流信号的表达式为：
[0016]
[0017] 其中，m、n均为常数，Va为电压型数模转换器的输出电压，Vrefh和Vrefl分另U为电压型 数模转换电路DAC的高参考电平和低参考电平，M为数字信号。
[0018] 本发明还包括一种AMOLED显示驱动电路的驱动方法，所述AMOLED显示驱动电路的 驱动方法包括:接收数字信号并将所述数字信号转换为电压信号，然后将所述电压信号转 换为与所述数字信号对应的电流信号，并将所述电流信号作为数据信号输入到AMOLED电流 型像素电路中，以驱动AMOLED像素阵列发光。
[0019]优选地，接收数字信号并将所述数字信号转换为电压信号，然后将所述电压信号 转换为与所述数字信号对应的电流信号，接收所述电流信号并镜像形成镜像电流信号，将 所述镜像电流信号作为数据信号输入到电流型像素电路中，以驱动AMOLED像素阵列发光。
[0020] 优选地，所述作为数据信号输入到电流型像素电路中的电流信号的表达式为：
[0021]
[0022] 其中，m、n均为常数，Va为电压型数模转换器的输出电压，Vrefh和Vrefl分别为电压型 数模转换电路DAC的高参考电平和低参考电平，M为数字信号。
[0023] 如上所述，本发明的一种AMOLED显示驱动电路及其驱动方法，具有以下有益效果：
[0024] 本发明采用电流型驱动方式，该电路中的数模转换过程为:先通过电压型数模转 换电路DAC将数字信号转换成模拟电压值，再经过电压电流转换电路将模拟电压转换成与 输入数字信号对应的电流，其中电压型数模转换电路DAC可以采用面积较小的线性数模转 换电路DAC，电压/电流转换电路巧妙的利用了晶体管在不同工作状态下电压电流曲线的互 补特性完成。该驱动电路既保持了电流型驱动可以有效的解决阈值电压漂移、迀移率变化、 IR drop等非理想因素的优势，同时具有结构简单、低功耗等特点。
【附图说明】
[0025] 图1显示为本发明(现有技术中）的传统10位二进制编码型电流舵数模转换电路。
[0026] 图2显示为本发明的AMOLED显示驱动电路的示意图。
[0027]图3显示为本发明仿真得到的A点电压Va与Ici、Ic2及Iqut的关系示意图。
[0028] 元件标号说明
[0029] 1 电流型数模转换电路MP4 第八晶体管
[0030] 2 电流型像素电路 Va A点电压
[0031] 101 η位电压型DAC Vbg 第一晶体管的栅端电压
[0032] 102 电压电流转换电路 br^-bo η位电流型DAC的输入数字信号
[0033] 103 电流镜电路 Iqut 电流型DAC的输出电流
[0034] 104 偏置电路 Vrefh η位电压型DAC的高参考电平
[0035] Mci 第一晶体管 Vrefl η位电压型DAC的低参考电平
[0036] Mc2 第二晶体管 Cs 电容
[0037] Mcmi 第三晶体管 OLED 有机发光二极管
[0038] Mcm2 第四晶体管 Select[m]第一控制信号
[0039] MPl 第五晶体管 Emit[m] 第二控制信号
[0040] MP2 第六晶体管 ELVDD 像素阵列的电源信号线
[00411 MP3 第七晶体管 ELVSS 像素阵列的地信号线
[0042] Ici 流过此:的漏端电流 Ic2 流过此2的漏端电流
【具体实施方式】
[0043] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实 施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离 本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0044] 请参阅图2~图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本 发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数 目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其 组件布局型态也可能更为复杂。
[0045] 如图2所示，本发明提供一种AMOLED显示驱动电路，所述AMOLED显示驱动电路包 括：电流型数模转换电路DAC，所述电流型数模转换电路DAC用于接收数字信号并将所述数 字信号转换为电压信号，然后将所述电压信号转换为与所述数字信号对应的电流信号，并 将所述电流信号作为数据信号输入到AMOLED电流型像素电路中，以驱动AMOLED像素阵列发 光。
[0046]具体的，作为示例，所述AMOLED显示驱动电路包括η位电流型数模转换电路DAC和 AMOLED电流型像素电路。其中，所述η位电流型数模转换电路DAC包括η位电压型数模转换电 路DAC，电压电流转换电路，电流镜电路及偏置电路。所述η位电压型数模转换电路DAC，用于 接收数字信号并将所述数字信号转换为η位电压型数模转换电路DAC的输出电压信号;所述 电压电流转换电路，连接所述电压型数模转换电路DAC的输出端，用于将接受到的所述η位 电压型数模转换电路DAC的输出电压信号转换为电流镜像电路的输入电流信号;所述电流 镜像电路，连接所述电压电流转换电路的输出端，用于接收所述输入电流信号，并将其镜像 转换形成镜像电流信号，将所述电流镜像电路的输出镜像电流信号作为电流型数模转换电 路DAC的输出电流信号I qut，将所述电流型数模转换电路DAC的输出电流信号Iqut作为数据信 号输入到AMOLED电流型像素电路。所述AMOLED显示驱动电路，还包括偏置电路，为所述电流 型数模转换电路DAC提供基准电压或基准电流。本示例中，所述AMOLED显示驱动电路为 AMOLED列驱动电路，列驱动电路是将输入数字图像信号转换成与灰度值对应的模拟信号驱 动AMOLED像素发光的部分，因此列驱动电路对于显示性能(如分辨率、均匀性、速度等)有非 常重要的影响。
[0047] 优选地，η位电压型数模转换电路DAC为循环数模转换电路或电阻串数模转换电 路。当然，在其他实施例中，所述电流型像素电路可以为任何形式的电流型像素，在此不限。
[0048] 具体的，所述电压电流转换电路包括第一晶体管Mci及第二晶体管Mc2,所述第一晶 体管Mci的漏端、所述第二晶体管M c2的栅端及漏端共同连接所述η位电压型数模转换电路 DAC的输出端;所述第一晶体管Mc1的源端连接所述第二晶体管Mc 2的源端且其公共端作为电 压电流转换电路的输出端;所述第一晶体管Mq的栅端连接所述偏置电路。
[0049 ]具体的，所述电流镜像电路包括第三晶体管Mcmi及第四晶体管Mcm2，所述第三晶体 管的漏端连接所述第三晶体管的栅端且其公共端连接所述电压电流转换电路的输出端;所 述第四晶体管的栅端连接所述第三晶体管的栅端、漏端连接所述AMOLED电流型像素电路的 输入端且漏端作为所述电流型数模转换电路DAC的输出端;所述第三晶体管的源端及第四 晶体管的源端接地。
[0050]优选地，所述电流型像素电路为5T1C结构或4T2C结构的电流型像素电路。当然，在 其他实施例中，所述电流型像素电路可以为任何形式的电流型像素，在此不限。作为示例， 如图2所示，AMOLED电流型像素电路的结构及原理介绍如下:AMOLED电流型像素电路包括四 个晶体管(第五晶体管MPl-第八晶体管MP4)，一个电容C s，一个有机发光二极管OLED及两组 控制信号(第一控制信号SelectDn]和第二控制信号Emit[m])组成。其中，第六晶体管M P2、第 七晶体管Mp3和第八晶体管Mp4起开关作用的开关晶体管，第五晶体管Mp^OLED提供驱动电 流的驱动晶体管，电容Cs用于存储驱动管第五晶体管的Mp 1的栅极电压。第一控制信号 SeleCt[m]为编程选择控制信号，第二控制信号Emit[m]为发光控制信号。ELVDD和ELVSS分 别为像素阵列的电源信号线和地信号线。所述AMOLED电流型像素电路的驱动时序分为两个 阶段，分别为编程阶段和发光阶段，在编程阶段，第一控制信号SelectDn]为低电平，第二控 制信号Emit[m]为高电平，此时，第六晶体管MP2和第七晶体管MP3导通，第八晶体管MP4截 止，第五晶体管MPl的栅极和漏极连接在一起，此时流过第五晶体管MPl的电流为编程电流 (即电流型数模转换电路DAC的输出电流I qut)，且第五晶体管MPl的栅极电压存储在电容Cs 的下极板。编程阶段结束后，进入发光阶段，此时，第一控制信号Sele Ct[m]变为高电平，第 二控制信号Emit [m]变为低电平，第六晶体管MP2和第七晶体管MP3截止，第八晶体管MP4导 通，此时发光电流由电源信号线ELVSS经由第五晶体管MP1流过OLED，由于第五晶体管MP1的 栅极没有电荷泄漏路径，因此发光阶段第五晶体管MPl的栅源电压与编程阶段相等，即发光 阶段流过有机发光二极管OLED的电流与编程电流相等。
[0051 ] 如图2~3所示，上述AMOLED显示驱动电路的工作原理如下：
[0052 ] η位电压型数模转换电路DAC将输入的η位数字信号(bn-i-bo)转换成电压值，η位电 压型数模转换电路DAC的输出端与第一晶体管Mq及第二晶体管Mc2的漏端相连，我们将该点 表不成A点，该点电压表不为Va，Va可以表不为：
[0053]
⑴
[0054] 其中，Vrefh和Vrefl分别为η位电压型DAC的高参考电平和低参考电平，bi为输入数字 信号。
[0055] 第一晶体管Mci和第二晶体管Mc2组成电压电流转换电路，第一晶体管Mci的漏端、第 二晶体管Mc2的栅端及第二晶体管Mc 2的漏端三端连接于A点，第一晶体管Mq及第二晶体管Mc2 的源端连接于B点。通过合理设置第一晶体管Mci的栅端电压Vbg，使第一晶体管Mq始终工作 在线性区，由于第二晶体管M c2的栅端和源端连接在一起，因此第二晶体管Mc2始终工作在饱 和区。第一晶体管Mq和第二晶体管Mc2的漏端电流分别表不为I Ci和IC2:
[0056]
(2) aj
[0058] 其中：
+别为第一晶体管Mci和第二晶体管Mc2的宽长比，Vthni和Vthn2分 别为第一晶体管Mq和第二晶体管Mc2的阈值电压，在此为了简化，我们认为二者相等。
[0059]第三晶体管Man和第四晶体管Mcm2组成电流镜电路，流过第三晶体管Man的漏端电 流为流过第一晶体管Mq和第二晶体管Mc2漏端电流之和，因此有：
[0070]
[0079] 式（12)中m、n均为常数，可以看出，Iqut与A点电压Va为线性关系，而Va为电压型数模 转换电路DAC的输出电压，因此有效地完成了从数字信号到电流的线性转换过程。
[0080] 本实施例中，采用本发明的电路结构，我们进行了电路仿真，并对图2中的A点电压 进行直流扫描，分别得到了流过第一晶体管M ci和第二晶体管Mc2的漏端电流I^Plc2，以及电 流型数模转换电路DAC的输出电流I qut的传输曲线。图3为仿真得到的具体曲线，我们可以看 到输出电流I out与电压型数模转换电路DAC的输出A点电压Va在很大范围基本保持线性关 系，并且由于输入数字信号与A点电压Va为线性关系，而A点电压Va与输出电流I qut为线性关 系，因此可以说明输入数字信号与输出电流1_也为线性关系。输出电流Iolit作为数据信号 输入到电流型像素电路中，对像素进行编程，驱动有机发光二极管OLED发光，由于输入数字 信号与电流1_是线性关系，因此有机发光二极管OLED的亮度与输入数字信号也为线性关 系，本发明可以消除了阈值电压漂移、迀移率变化、IR drop等非理想因素的影响。
[0081 ]当然，本领域技术人员可以对本发明提出的像素电路结构及驱动方法作适当变 更，例如适当变更像素电路各个开关晶体管的种类(P型或N型），将各个晶体管的源极和漏 极的电连接关系互换等。
[0082 ]综上所述，本发明中电流型数模转换电路DAC通过电压型数模转换电路DAC和电压 电流线性转换电路级联组成，其中电压型数模转换电路DAC可以采用面积较小的线性数模 转换电路DAC，电压电流转换电路巧妙的利用了晶体管在不同工作状态下电压电流曲线的 互补特性完成。与传统电流舵数模转换电路DAC相比，本发明中的电流型数模转换电路DAC 具有结构简单、低功耗等优势。
[0083]所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0084]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟 悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因 此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完 成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1. 一种AMOLED显示驱动电路，其特征在于，所述AMOLED显示驱动电路包括：电流型数模 转换电路，所述电流型数模转换电路用于接收数字信号并将所述数字信号转换为电压信 号，然后将所述电压信号转换为与所述数字信号对应的电流信号，并将所述电流信号作为 数据信号输入到AMOLED电流型像素电路中，以驱动AMOLED像素阵列发光。2. 根据权利要求1所述的AMOLED显示驱动电路，其特征在于:所述电流型数模转换电路 包括电压型数模转换电路，电压电流转换电路，电流镜电路； 所述电压型数模转换电路，用于接收数字信号并将所述数字信号转换为电压型数模转 换电路的输出电压信号； 所述电压电流转换电路，连接所述电压型数模转换电路的输出端，用于将接收到的所 述电压型数模转换电路的输出电压信号转换为电流信号； 所述电流镜像电路，连接所述电压电流转换电路的输出端，用于接收所述电流信号，并 镜像形成镜像电流信号，将所述镜像电流信号作为数据信号输入到电流型像素电路，以驱 动AMOLED像素阵列发光。3. 根据权利要求2所述的AMOLED显示驱动电路，其特征在于:还包括偏置电路，用于为 所述电流型数模转换电路提供基准电压或/及基准电流。4. 根据权利要求2所述的AMOLED显示驱动电路，其特征在于:所述电压型数模转换电路 为循环数模转换电路或电阻串数模转换电路。5. 根据权利要求2所述的AMOLED显示驱动电路，其特征在于:所述电压电流转换电路包 括第一晶体管及第二晶体管，所述第一晶体管的漏端、所述第二晶体管的栅端及漏端共同 连接所述电压型数模转换电路的输出端;所述第一晶体管的源端连接所述第二晶体管的源 端且其公共端作为电压电流转换电路的输出端;所述第一晶体管的栅端连接栅极电压。6. 根据权利要求5所述的AMOLED显示驱动电路，其特征在于:通过调控第一晶体管的栅 极电压，使第一晶体管始终工作在线性区，使第二晶体管始终工作在饱和区。7. 根据权利要求2所述的AMOLED显示驱动电路，其特征在于:所述电流镜像电路包括第 三晶体管及第四晶体管，所述第三晶体管的漏端连接所述第三晶体管的栅端且其公共端连 接所述电压电流转换电路的输出端;所述第四晶体管的栅端连接所述第三晶体管的栅端、 漏端连接所述电流型像素电路的输入端且漏端作为所述电流型数模转换电路的输出端;所 述第三晶体管的源端及第四晶体管的源端接地。8. 根据权利要求1所述的AMOLED显示驱动电路，其特征在于:所述AMOLED电流型像素电 路为5T1C结构或4T2C结构的AMOLED电流型像素电路。9. 根据权利要求1到8中任一项所述的AMOLED显示驱动电路，其特征在于:所述作为数 据信号输入到电流型像素电路中的电流信号的表达式为：其中，m、η均为常数，Va为电压型数模转换器的输出电压，Vrefh和Vrefl分别为电压型数模 转换电路的高参考电平和低参考电平，bi为数字信号。10. -种AMOLED显示驱动电路的驱动方法，其特征在于，所述AMOLED显示驱动电路的驱 动方法包括： 接收数字信号并将所述数字信号转换为电压信号，然后将所述电压信号转换为与所述 数字信号对应的电流信号，并将所述电流信号作为数据信号输入到AMOLED电流型像素电路 中，以驱动AMOLED像素阵列发光。11. 根据权利要求10所述的AMOLED显示驱动电路的驱动方法，其特征在于： 接收数字信号并将所述数字信号转换为电压信号，然后将所述电压信号转换为与所述 数字信号对应的电流信号，接收所述电流信号并镜像形成镜像电流信号，将所述镜像电流 信号作为数据信号输入到电流型像素电路中，以驱动AMOLED像素阵列发光。12. 根据权利要求10或11所述的AMOLED显示驱动电路的驱动方法，其特征在于:所述作 为数据信号输入到电流型像素电路中的电流信号的表达式为：其中，m、η均为常数，Va为电压型数模转换器的输出电压，Vrefh和Vrefl分别为电压型数模 转换电路的高参考电平和低参考电平，bi为数字信号。
【文档编号】G09G3/3241GK106057129SQ201610716082
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月24日
【发明人】汪辉, 黄尊恺, 田犁, 章琦, 汪宁, 黄景林, 曹虎
【申请人】中国科学院上海高等研究院