[发明专利]适用于共阳极的自发光电流型像素单元电路、驱动电流的产生方法

说明书

本发明公开了一种适用于共阳极的自发光电流型像素单元电路，其特征在于它包括：第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4、采样保持电容C1、数据信号线IDATA、开关控制信号线SMP_HLD、第一输入电压信号线V1和第二输入电压信号线V2、地线GND、发光器件的阳极电源线VDDH、发光器件。本专利提出的新型共阳极电流型像素单元驱动电路，与共阴极结构相比，其不需要负电源电压，同时电流型驱动结构解决了像素阵列驱动管由于工艺偏差导致的性能差异，进而提高整个显示器的显示一致性。另外，本像素电路自带过压保护功能，能有效避免采样阶段晶体管的栅氧击穿问题。

技术领域

本发明涉及自发光显示的像素单元电路，尤其涉及OLED/LED微显示驱动的像素单元电路。

背景技术

近些年随着AR(Augmented Reality，增强现实)/VR((Virtual Reality，虚拟现实)技术的发展，与之紧密相关的微显示技术也得到了广泛的关注。微显示(Microdisplay)技术是显示技术领域的一个分支，一般将显示器对角线尺寸小于1英寸(2.54cm)或者指那些小到需要光学放大的显示器称为微显示器。目前常见的微显示技术有OLEDoS(OrganicLight-Emitting Diode on Silicon，硅基有机发光)、LEDoS(Light Emitting Diode onSilicon，硅基二极管发光)、LCoS(Liquid Crystal on Silicon，硅基液晶)和DMD(DigitalMicro mirror Device，数字微镜器件)四种，其中OLEDoS和LEDoS都属于主动发光，而LCoS和DMD则属于被动发光；同时，OLEDoS和LEDoS还具有低功耗、高对比度以及快速响应的优点，因此它们更适合应用于AR和VR技术中。

OLEDoS和LEDoS微显示器与常规的利用非晶硅、微晶硅或者低温多晶硅工艺不同，其是以单晶硅芯片为基板，也就是说其可以采用现有成熟的集成电路CMOS(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体)工艺，因此其不但可以实现显示屏像素的有源寻址矩阵也可以实现扫描链电路、数字模拟转换电路、带隙基准等各种功能的驱动控制电路，从而大大减少了器件的外部连线，增加了可靠性，实现了轻量化。

OLEDoS和LEDoS的像素单元电路是微显示器显示阵列中实现每个像素点电流大小控制的电路，每个像素电流控制的精确程度直接影响整个微显示器的显示一致性；而目前传统的电压型像素单元电路由于制造工艺的偏差，会导致像素与像素之间驱动管参数的不一致，进而导致各个像素单元之间的电流存在一定的差异。同时，由于OLED器件的开启电压一般都在2V或者3V以上，而正常CMOS工艺的电源电压最高为3.3V左右，从而不可避免的会用到负电压，因此，像素单元电路的设计也需要考虑过压保护的问题。另外，不同结构的像素单元电路会影响整体驱动方案的设计，由此像素单元电路设计的合理性就显得至关重要。

现有的像素单元电容如图1所示，其属于电压型的像素单元电路，由最基本的2T1C(2个晶体管1个电容)构成。其基本的工作原理是：

(1)数据写入阶段：当WR为高电平的时候，M2管导通，输入的电压信号VDATA写入到M1管的栅极和电容C1上；

(2)发光阶段：WR变为低电平，M2管关断，存储到C1上的数据电压驱动M1管产生对应的驱动电流，驱动电流流过OLED或者LED器件并发光，发光的亮度大小与写入数据电压相对应。

现有技术方案存在的问题：

由于微显示器的分辨率一般在800×600或者以上(1280×1024甚至更高)，因此像素单元电路的数量达到了几十万甚至百万级别。而现有的CMOS工艺由于在制造过程中会存在一定的工艺偏差，不同的像素单元电路中的M1管的阈值电压、栅氧厚度或者其他参数会存在一定的不同。因此，像素阵列中各个驱动管(M1)在将输入电压转换为输出电流时存在一定的差异，进而会影响显示的一致性。