TFT-OLED电压/电流控制型像素电路解析—电路精选（56）

闭，VG的引入能使T2打开，这时T4连到VDD上作为电流源，它只受保存在Cs中的电压控制，这就消除了阈值电压变化的影响，然而VG线的引入影响了显示器的开口率。

图4 电流控制带阈值电压补偿的模拟驱动电路

图5 电流控制电流镜像素电路

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。

五管TFT结构

B.Mazhari等人提出了五管单元像素电路，该电路采用一个栅源短接的TFT作为负反馈电阻，有效抑制多晶硅TFT扭结效应（kinkeffect），实现了数据电流高达20A，输出特性曲线仍具有良好的线性，克服了以前各种电路在保证线性的前提下电流范围小的缺陷。爱普生-剑桥实验室提出了先进的自调整电压源技术，这也是一种五管驱动方案，电路通过单位增益放大器存储驱动管TFT的源电压，保证选通与非选通阶段驱动管偏置条件一致。

尽管电流范围限制在0.2A～1A，还是有效改善了数据电流较小时阈值电压的变化对OLED电流影响较大的缺点，但电路结构复杂，限制了像素的占空因数。

编者结语

对于大屏幕、高分辨率OLED平板显示器件而言，有源驱动电路已经成为其必不可少的部分。本文着重分析了不同数目TFT管构成的电压控制型与电流控制型像素单元电路的工作原理和优缺点，并讨论了控制/驱动IC对TFT-OLED有源驱动电路的影响，能为OLED平板显示器的设计提供一些依据。