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TFT-OLED像素单元及驱动电路分析

  获得广泛应用的是以电流镜像为基础的电流控制型像素单元电路,下面以图5所示结构阐述这类电路的工作原理。当扫描线上电压处于高电平时,此像素被选 中,晶体管T1、T2导通,Idata首先从数据线通过T1管对电容Cs充电。当电容Cs两端电压达到一定值时,整个Idata通过T2管流到T3管。同 时,由于T3管和T4管的栅极电压相等,数据电流Idata被镜像为流经OLED的电流。当此像素未被选中时,T4管的栅极电压由电容Cs两端所存储的电 压所决定,维持着电流驱动OLED。

  研究发现开关管T2的老化,T3、T4阈值电压VT的漂移差别,T3、T4的阈值电压VT初始值不同是影响以电流镜为基础a-Si:H电路的驱动电 流稳定性的主要机制。因此,电流镜准确实现电流跟随功能的基本要求是T2尽可能开态低阻,关态低漏电流;T3、T4的初始阈值电压相等,且变化一 致;T3、T4工作于饱和区。而郭斌等人模拟和分析了作为电流控制

  型多晶硅薄膜晶体管(poly-SiTFT)有源矩阵有机发光二极管(AM-LOED) 像素单元的poly-SiTFT/OLED耦合对的J-V特性和poly-SiTFT电流镜的I-V特性。结果表明,poly -SiTFT/OLED耦合对的驱动电压低,在200A/m2下不超过8V;而TFT电流镜的跟随能力很好,在0.0~2.5μA时饱和电压只有 1.5~2.5V。一般说来,以电流镜像为基础的电路具有良好的补偿特性,类似于此类型的电流控制型驱动电路也能很好地证明这一点,并从实验得出,这种电 路具有很好的线性输出,能对显示的灰度作精确性地调节。

  四管电流驱动型电路缺陷在于低亮度显示时,充电时间长,信号延时严重。目前,主要通过调节OLED的电流与输入数据电流的缩减比例,来减小数据线与 像素间的充电时间。已见报道的有两类方法,一是基于TFT几何尺寸,一是基于存储电容尺寸。分压式电流控制型驱动电路属于前者,电路中流经OLED的电流 与数据电流的关系为:

  这里μ为场效应迁移率,Cox为单位面积的绝缘层电容;W和L分别为MOS管沟道宽度和长度。由以上关系可知,采用大数据电流充电,能得到小的 IOLED,同时减少了充电时间,但这是以增加功耗为代价的。而串联存储电容结构的电流控制型电路属于后者,选通阶段,Idata=IOLED,非选通阶 段,电路中流经OLED的电流与数据电流的关系为Idata=RSCALEIOLED,其中RSCALE为电流缩减比率,它与存储电容CST2、开关管栅 源/栅漏等效交迭电容COV-T2、扫描信号在选通与非选通时幅度的变化△VSCAN相关,且随着以上参数的增大,RSCALE随之增大。与前者相比,该 电路优势在于通过RSCALE与IOLED适当组合,不仅可以更大程度地减小响应时间,而且在不增加功耗的前提下,能满足高、低不同灰度级的显示需要。

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