[发明专利]外部补偿感应电路及其感应方法、显示装置

说明书

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 OLED）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（ITO，Indium Tin Oxides）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 OLED）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（AMLCD，Active Matrix 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V_thn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。