像素补偿电路和系统的制作方法

1.本实用新型涉及集成电路技术领域，尤其是涉及一种像素补偿电路和系统。


背景技术：

2.由于amoled(active matrix/organic light emitting diode，有源矩阵有机发光二极体)具有响应速度快、对比度高、视角广等特点，目前发展较为广泛。amoled显示面板采用独立的薄膜晶体管tft(thin film transistor)去控制每个像素，然而由于tft的磁滞效应，当画面从一半黑一半白切换到全画面是灰阶48时，会导致amoled显示面板存在短期残像不良，即存在残影现象，降低了amoled显示面板的显示效果。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种像素补偿电路和系统，以改善残影现象，提高amoled显示面板的显示效果。
4.本实用新型提供的一种像素补偿电路，包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、电容和发光器件；所述第一晶体管的第一端连接所述电容的第二端，所述第一晶体管的第二端分别与所述第四晶体管的第二端、所述第六晶体管的第三端连接，所述第一晶体管的第三端分别与所述第二晶体管的第二端、所述第三晶体管的第二端连接；所述电容的第一端连接电源的正极；所述第二晶体管的第一端连接第一控制信号，第三端连接所述电源的正极；所述第三晶体管的第一端连接第二控制信号，第三端连接数据电压；所述第四晶体管的第一端连接第三控制信号，第三端连接所述电容的第二端；所述第五晶体管的第一端连接第四控制信号，第二端连接所述电容的第二端，所述第五晶体管的第三端连接复位电压；所述第六晶体管的第一端连接第五控制信号，第二端连接所述发光器件的阳极，所述发光器件的阴极连接所述电源的负极；所述第七晶体管的第一端连接所述第四控制信号，第二端连接所述发光器件的阳极，第三端连接所述复位电压。
5.进一步的，每个所述晶体管均为pmos薄膜晶体管。
6.进一步的，所述发光器件为发光二极管。
7.进一步的，每个所述晶体管的第一端为该晶体管的栅极，第二端为该晶体管的漏极，第三端为该晶体管的源极。
8.本实用新型提供的一种像素补偿系统，包括：第一控制模块以及上述任一项所述的像素补偿电路；所述第一控制模块与所述像素补偿电路连接；所述第一控制模块用于为所述像素补偿电路输出第一控制信号。
9.进一步的，还包括：第二控制模块；所述第二控制模块与所述像素补偿电路连接；
10.所述第二控制模块用于为所述像素补偿电路输出第二控制信号。
11.进一步的，还包括：第三控制模块；所述第三控制模块与所述像素补偿电路连接；
12.所述第三控制模块用于为所述像素补偿电路输出第三控制信号。
13.进一步的，还包括：第四控制模块；所述第四控制模块与所述像素补偿电路连接；
14.所述第四控制模块用于为所述像素补偿电路输出第四控制信号。
15.进一步的，还包括：第五控制模块；所述第五控制模块与所述像素补偿电路连接；
16.所述第五控制模块用于为所述像素补偿电路输出第五控制信号。
17.进一步的，还包括：复位模块；所述复位模块与所述像素补偿电路连接；
18.所述复位模块用于为所述像素补偿电路提供复位电压。
19.本实用新型提供的像素补偿电路和系统，第一晶体管连接电容，第四晶体管、第六晶体管、第二晶体管和第三晶体管；第二晶体管连接第一控制信号和电源；第三晶体管连接第二控制信号和数据电压；第四晶体管连接第三控制信号和电容；第五晶体管连接第四控制信号、电容和复位电压；第六晶体管连接第五控制信号和发光器件；第七晶体管连接第四控制信号、发光器件和复位电压。该电路可以控制多个控制信号以形成不同的回路，改善因磁滞效应引起的短期残像现象；在发光器件发光之前，补偿第一晶体管的阈值电压，使最终流经发光器件的电流与第一晶体管的阈值电压无关，从而消除因阈值电压漂移导致的amoled显示面板亮度不均、mura等现象。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本实用新型实施例提供的一种像素补偿电路的示意图；
22.图2为本实用新型实施例提供的一种复位阶段的回路示意图；
23.图3为本实用新型实施例提供的一种时序控制示意图；
24.图4为本实用新型实施例提供的一种残像改善阶段的回路示意图；
25.图5为本实用新型实施例提供的一种补偿阶段的回路示意图；
26.图6为本实用新型实施例提供的一种发光阶段的回路示意图。
具体实施方式
27.下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.目前，amoled显示面板采用独立的薄膜晶体管tft(thin film transistor)去控制每个像素，且对应每一像素都有一电容用于存储数据，让每一像素能维持在发光状态，但是，amoled显示面板的驱动机制中，oled(organic light emitting diode，有源矩阵有机发光二极体)是基于流经其的电流大小控制发光的亮度，用作驱动的薄膜晶体管的电学参数将会直接影响到画面的显示效果，比如，由于制程的影响，每一像素中的薄膜晶体管的阈值电压vth可能会出现漂移，导致amoled产品存在vth不均匀的问题，此时提供相同的数据电压至这些像素，流经每一像素的oled的电流仍然会有差异，导致amoled显示面板出现亮
度不均、mura(云纹)等现象。同时由于tft磁滞效应，amoled存在短期残像不良，即当画面(一半黑，一半白)切换到全画面是灰阶48时，会出现残影现象，画面需要一定的时间才能恢复正常。
29.基于此，本实用新型实施例提供了一种像素补偿电路、系统和方法，以解决amoled显示面板的亮度不均、mura(云纹)，以及短期残像不良的问题，该技术可以应用于amoled产品中。
30.为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种像素补偿电路进行详细介绍；如图1所示，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、第五晶体管m5、第六晶体管m6、第七晶体管m7、电容cst和发光器件；
31.第一晶体管m1的第一端连接电容cst的第二端，第一晶体管m1的第二端分别与第四晶体管m4的第二端、第六晶体管m6的第三端连接，第一晶体管m1的第三端分别与第二晶体管m2的第二端、第三晶体管m3的第二端连接；电容cst的第一端连接电源的正极。
32.上述晶体管通常为mos管；如图1所示，该电路中包括7个mos管，分别对应m1—m7，一个存储电容cst，以及发光器件oled；以晶体管为mos管为例，上述第一端指的是mos管的栅极(下同)，第二端指的是mos管的漏极(下同)，第三端指的是mos管的源极(下同)；具体的，如图1所示，第一晶体管m1的栅极连接电容cst的第二端，第一晶体管m1的漏极分别连接第四晶体管m4的漏极和第六晶体管m6的源极；第一晶体管m1的源极分别连接第二晶体管m2的漏极和第三晶体管m3的漏极，电容cst的第一端连接电源正极elvdd。
33.第二晶体管的第一端连接第一控制信号，第三端连接电源的正极；如图1所示，第二晶体管m2的栅极连接sn(n)，即第一控制信号，第二晶体管m2的源极连接电源的正极elvdd。
34.第三晶体管的第一端连接第二控制信号，第三端连接数据电压；如图1所示，第三晶体管m3的栅极连接gate(n)，即第二控制信号，第三晶体管m3的源极连接数据电压vdata。
35.第四晶体管的第一端连接第三控制信号，第三端连接电容的第二端；如图1所示，第四晶体管m4的栅极连接com(n)，即第三控制信号，第四晶体管m4的源极连接电容cst的第二端，即同时与第一晶体管m1的栅极连接。
36.第五晶体管的第一端连接第四控制信号，第二端连接电容的第二端，第五晶体管的第三端连接复位电压；如图1所示，第五晶体管m5的栅极连接gate(n-1)，即第四控制信号，第五晶体管m5的漏极连接电容cst的第二端，即同时与第一晶体管m1的栅极和第四晶体管m4的源极连接。
37.第六晶体管的第一端连接第五控制信号，第二端连接发光器件的阳极，发光器件的阴极连接电源的负极；如图1所示，第六晶体管m6的栅极连接em(n)，即第五控制信号，第六晶体管m6的漏极连接发光器件oled的阳极，发光器件oled的阴极连接电源负极elvss。
38.第七晶体管的第一端连接第四控制信号，第二端连接发光器件的阳极，第三端连接复位电压；第七晶体管m7的栅极连接gate(n-1)，即第四控制信号，第七晶体管m7的漏极连接发光器件oled的阳极，第七晶体管m7的源极连接复位电压res_x。
39.在实际实现时，可以按时序为7个mos管的栅极提供各自对应的控制信号，以形成不同的回路，通过不同的回路控制，可以实现对短期残像现象的改善，还可以对第一晶体管的阈值电压进行补偿。
40.上述像素补偿电路，第一晶体管的第一端连接电容的第二端，第一晶体管的第二端分别与第四晶体管的第二端、第六晶体管的第三端连接，第一晶体管的第三端分别与第二晶体管的第二端、第三晶体管的第二端连接；电容的第一端连接电源的正极；第二晶体管的第一端连接第一控制信号，第三端连接电源的正极；第三晶体管的第一端连接第二控制信号，第三端连接数据电压；第四晶体管的第一端连接第三控制信号，第三端连接电容的第二端；第五晶体管的第一端连接第四控制信号，第二端连接电容的第二端，第五晶体管的第三端连接复位电压；第六晶体管的第一端连接第五控制信号，第二端连接发光器件的阳极，发光器件的阴极连接电源的负极；第七晶体管的第一端连接第四控制信号，第二端连接发光器件的阳极，第三端连接复位电压。该电路可以控制多个控制信号以形成不同的回路，改善因磁滞效应引起的短期残像现象；在发光器件发光之前，补偿第一晶体管的阈值电压，使最终流经发光器件的电流与第一晶体管的阈值电压无关，从而消除因阈值电压漂移导致的amoled显示面板亮度不均、mura等现象。
41.进一步的，每个晶体管均为pmos薄膜晶体管。即本方案中，7个晶体管均为p沟道mos管，且每个mos管均为薄膜晶体管；每个晶体管的第一端为该晶体管的栅极，第二端为该晶体管的漏极，第三端为该晶体管的源极，即，第一端、第二端和第三端分别对应mos管的栅极、漏极和源极。发光器件通常为发光二极管。
42.本实用新型实施例提供了一种像素补偿系统，包括：第一控制模块、第二控制模块、第三控制模块、第四控制模块、第五控制模块、复位模块，以及上述任一项的像素补偿电路；第一控制模块、第二控制模块、第三控制模块、第四控制模块、第五控制模块和复位模块分别与像素补偿电路连接；第一控制模块用于为像素补偿电路输出第一控制信号；第二控制模块用于为像素补偿电路输出第二控制信号；第三控制模块用于为像素补偿电路输出第三控制信号；第四控制模块用于为像素补偿电路输出第四控制信号；第五控制模块用于为像素补偿电路输出第五控制信号；复位模块用于为像素补偿电路提供复位电压。
43.在实际实现时，第一控制模块的输出端具体可以与像素补偿电路中的第二晶体管m2的栅极连接，该第一控制模块可以按不同时序，输出高电平或低电平的第一控制信号，以控制第二晶体管m2的导通或断开；上述第二控制模块的输出端具体可以与像素补偿电路中的第三晶体管m3的栅极连接，该第二控制模块可以按不同时序，输出高电平或低电平的第二控制信号，以控制第三晶体管m3的导通或断开；上述第三控制模块的输出端具体可以与像素补偿电路中的第四晶体管m4的栅极连接，该第三控制模块可以按不同时序，输出高电平或低电平的第三控制信号，以控制第四晶体管m4的导通或断开；上述第四控制模块的输出端具体可以与像素补偿电路中的第五晶体管m5的栅极和第七晶体管m7的栅极连接，该第四控制模块可以按不同时序，输出高电平或低电平的第四控制信号，以控制第五晶体管m5和第七晶体管m7的导通或断开；上述第五控制模块的输出端具体可以与像素补偿电路中的第六晶体管m6的栅极连接，该第五控制模块可以按不同时序，输出高电平或低电平的第五控制信号，以控制第六晶体管m6导通或断开；上述复位电压通常为低电平。
44.本实用新型实施例提供了一种像素补偿方法，该方法应用于上述任一项所述的像素补偿电路，方法包括：当电路工作于复位阶段时，控制第一控制信号、第四控制信号和复位电压为低电平，第二控制信号、第三控制信号和第五控制信号为高电平，以使第一晶体管、第二晶体管、第五晶体管和第七晶体管导通，对电容和发光器件进行复位。
45.具体而言，导通的第一晶体管、第二晶体管、第五晶体管、第七晶体管与电容、发光器件形成第一回路，其他晶体管关断，在该复位阶段，电容的第二端和发光器件的阳极的电位均复位为低电平的复位电压。
46.参见图2所示的一种复位阶段的回路示意图，以及图3所示的一种时序控制示意图；该复位阶段的第一回路对应的阶段为t1_1时间对应的阶段，在t1_1时间阶段，gate(n-1)、sn(n)和res_x为低电平，com(n)、gate(n)和em(n)为高电平，因此，第一晶体管m1、第二晶体管m2、第五晶体管m5和第七晶体管m7打开，其他晶体管关闭，此时，节点n1即电容cst的第二端、第一晶体管m1的第一端复位为低电平res_x，电容cst中的数据复位；节点n3，即发光器件oled的阳极电压复位为低电平res_x，节点n2的电压为elvdd，如表1所示，在该t1_1时间阶段，完成对发光器件oled阳极以及电容cst的复位工作，此阶段为第一晶体管驱动tft短期残像改善的第一阶段。
47.表1
[0048][0049][0050]
在该复位阶段，通过对驱动tft的栅极和源极进行复位，保证每一个像素电路在本帧充电前的驱动bias状态都是相同的，即vgs＝res_x-elvdd，改善由于上一帧显示画面引起的像素电路初始驱动状态不同，即tft磁滞效应产生的短期残像现象。
[0051]
方法还包括：当电路工作于残像改善阶段时，控制第一控制信号、第三控制信号为低电平，第二控制信号、第四控制信号、第五控制信号为高电平，以使第一晶体管、第二晶体管和第四晶体管导通，对电容充电；当电容的第二端的电位达到第一电压时，控制第一晶体管关断，以停止对电容充电。
[0052]
具体而言，导通的第一晶体管、第二晶体管和第四晶体管与电容形成第二回路，其他晶体管关断；通过该残像改善阶段，电容的第二端的电位所达到的第一电压为电源的正极电位和第一晶体管的阈值电压之和。
[0053]
参见图4所示的一种残像改善阶段的回路示意图，结合图3，该残像改善阶段的第二回路对应的阶段为t2_1时间对应的阶段，在t2_1时间阶段，com(n)、sn(n)为低电平，gate(n-1)、gate(n)和em(n)为高电平，因此，第一晶体管m1、第二晶体管m2和第四晶体管m4打开，其他晶体管关闭；在该t2_1时间阶段，电源的正极elvdd通过第二晶体管m2、第一晶体管m1和第四晶体管m4对电容cst进行充电，直到电容cst的第二端，即节点n1(也即第一晶体管m1的栅极)的电压充电到elvdd+vth_m1，第一晶体管m1关闭，停止对电容cst充电，其中，vth_m1表示第一晶体管m1的阈值电压；通过此阶段后，节点n1的电压为elvdd+vth，节点n2的电压为elvdd，如表2所示。
[0054]
表2
[0055]
item电压n1elvdd+vth
n2elvdd
[0056]
如图3所示，t1_2时间阶段对应上述复位阶段的第一回路，即重复执行该复位阶段。t2_2时间阶段对应上述残像改善阶段的第二回路，即重复执行该残像改善阶段，t1_3时间阶段对应上述复位阶段的第一回路，即再次重复执行上述复位阶段，以使电容cst的数据和发光器件oled的阳极电压均处于复位状态。通过重复这两个阶段，即重复上述复位、充电、复位的过程，可以加强短期残像改善的效果，比如，可以重复一次、两次等，理论上增加重复次数可以更好的消除迟滞效应，但重复的阶段会占用oled发光时间，所以重复次数一般不宜过多，需要结合实际需求设置。
[0057]
方法还包括：当电路工作于补偿阶段时，控制第二控制信号、第三控制信号为低电平，第一控制信号、第四控制信号和第五控制信号为高电平，以使第一晶体管、第三晶体管和第四晶体管导通，对重新复位的电容充电，当电容的第二端的电位达到第二电压时，控制第一晶体管关断，以停止对电容充电。
[0058]
具体而言，该补偿阶段也可以称为数据写入及阈值补偿阶段，导通的第一晶体管、第三晶体管和第四晶体管与电容形成第三回路，其他晶体管关断。
[0059]
参见图5所示的一种补偿阶段的回路示意图，结合图3，该补偿阶段的第三回路对应的阶段为t3时间对应的阶段，在t3时间阶段，com(n)和gate(n)为低电平，sn(n)、gate(n-1)和em(n)为高电平，因此，第一晶体管m1、第三晶体管m3和第四晶体管m4打开；在该t3时间阶段，数据电压vdata通过第三晶体管m3、第一晶体管m1和第四晶体管m4对电容cst进行充电，直至节点n1(即电容cst的第二端、第一晶体管m1的栅极)电压被充电到预设的数据电压和第一晶体管的阈值电压之和，即vdata+vth_m1时，第一晶体管m1关闭，停止对电容cst充电，完成资料电压写入和对vth进行补偿的工作。
[0060]
如表3所示，通过上述t3时间阶段，即经过第三回路，节点n2的电压为vdata，节点n1的电压，即上述第二电压按以下公式计算得到：
[0061]v2
＝vdata+vth；
[0062]
其中，vdata表示数据电压；vth表示第一晶体管的阈值电压。
[0063]
表3
[0064]
item电压n1vdata+vthn2vdata
[0065]
方法还包括：当电路工作于发光阶段时，控制第一控制信号、第五控制信号为低电平，第二控制信号、第三控制信号和第四控制信号为高电平，以使第一晶体管、第二晶体管和第六晶体管导通，控制发光器件发光；其中，流经发光器件的电流基于数据电压和电源的正极电位计算得到。
[0066]
具体而言，导通的第一晶体管、第二晶体管和第六晶体管与发光器件形成第四回路。参见图6所示的一种发光阶段的回路示意图，结合图3，该发光阶段的第四回路对应的阶段为t4时间对应的阶段，在t4时间阶段，sn(n)和em(n)为低电平，gate(n-1)、com(n)和gate(n)为高电平，第一晶体管m1、第一晶体管m2和第一晶体管m6打开，其他晶体管关闭，发光器件oled中流过电流，完成发光，其中，流过该发光器件oled中的电流与上述数据电压、电源的正极电位有关，与晶体管的阈值电压vth无关。
[0067]
根据mos管饱和区电流公式可以得到如下结果：
[0068]ioled
∝
(vgs-vth)2；
[0069]
其中，vgs表示第一晶体管的栅极相对于源极的电压；vth表示第一晶体管的阈值电压。
[0070]ioled
∝
[vdata+vth-elvdd-vth]2；
[0071]
具体的，流经发光器件的电流按以下公式计算得到：
[0072]ioled
＝wc
ox
μ/2l*[vdata-elvdd]2；
[0073]
其中，w表示薄膜晶体管的栅极宽度；c
ox
表示栅极氧化层的单位电容大小；μ表示载子迁移率；l表示薄膜晶体管的栅极长度；elvdd表示电源的正极电位；vdata表示数据电压。
[0074]
如表4所示，节点n1和节点n2的电压分别如下：
[0075]
表4
[0076]
item电压n1vdata+vthn2elvdd
[0077]
从上述结果可以看出，第一晶体管的阈值电压vth被抵消掉，流经发光器件oled的驱动电流与vth无关，因此，消除了由于vth不一致带来的发光器件oled显示亮度和画面不均的现象，同时在初始化阶段完成了针对短期残像不良的改善工作。
[0078]
以上仅是本实用新型的示范性实施方式，而非用于限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围由所附的权利要求确定。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
[0079]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0080]
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
[0081]
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。