三、TFT-OLED模擬像素單元驅(qū)動/控制電路

AM-OLED驅(qū)動實(shí)現(xiàn)方案包括模擬和數(shù)字兩種。在數(shù)字驅(qū)動方案中，每一像素與一開關(guān)相連，TFT僅作模擬開關(guān)使用，灰度級產(chǎn)生方法包括時間比率灰度和面積比率灰度，或者兩者的結(jié)合。目前，模擬像素電路仍占主流，但在灰度級實(shí)現(xiàn)上，模擬技術(shù)與時間比率灰度和面積比率灰度理論相結(jié)合將會是將來的一個發(fā)展趨勢。在模擬方案中，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)信號的類型不同，單元像素電路可分為電壓控制型和電流控制型。

電壓控制型像素電路

1.兩管TFT結(jié)構(gòu)

電壓控制型單元像素電路以數(shù)據(jù)電壓作為視頻信號。最簡單的電壓控制型兩管TFT單元像素電路如圖1所示。

圖1 兩管TFT驅(qū)動電路

其工作原理如下：當(dāng)掃描線被選中時，開關(guān)管T1開啟，數(shù)據(jù)電壓通過T1管對存儲電容CS充電，CS的電壓控制驅(qū)動管T2的漏極電流;當(dāng)掃描線未被選中時，T1截止，儲存在CS上的電荷繼續(xù)維持T2的柵極電壓，T2保持導(dǎo)通狀態(tài)，故在整個幀周期中，OLED處于恒流控制。

其中（a），（b）被分別稱為恒流源結(jié)構(gòu)與源極跟隨結(jié)構(gòu)，前者OLED處于驅(qū)動管T2的漏端，克服了OLED開啟電壓的變化對T2管電流的影響;后者在工藝上更容易實(shí)現(xiàn)。兩管電路結(jié)構(gòu)的不足之處在于驅(qū)動管T2閾值電壓的不一致將導(dǎo)致逐個顯示屏的亮度的不均勻，OLED的電流和數(shù)據(jù)電壓呈非線性關(guān)系，不利于灰度的調(diào)節(jié)。

2.三管TFT結(jié)構(gòu)

基于第二代電流傳輸器原理的電壓控制型像素單元電路如圖2所示，虛線左邊可視為外部驅(qū)動電路，右邊為單元像素電路。

圖2 基于第二代電流傳輸器原理的像素電路

在控制模式下，T2和T3開啟，T1和運(yùn)算放大器構(gòu)成第二代電流傳輸器，由于運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)可以取得很大，T1管的閾值電壓對電流的影響變得不敏感，此時，流經(jīng)T1的電流：

IT1=Vin/Rin

并且T1管源極電壓應(yīng)低于OLED的開啟電壓，防止OLED開啟。在保持模式下，T2和T3關(guān)斷，存儲電容Cs維持T1管的柵極電壓，電流經(jīng)T1進(jìn)入OLED。其中放大器由COMS電路實(shí)現(xiàn)，所有同行像素可共用一個運(yùn)算放大器。

仿真結(jié)果表明，盡管T3管存在電荷注入與時鐘饋漏效應(yīng)，使得OLED電流略小于控制電流;在OLED標(biāo)稱電流為1μA，閾值電壓漂移超過5V時，控制電流、OLED電流相對誤差分別為-0.18%、5.2%，成功補(bǔ)償了TFT的空間不均性和不穩(wěn)定性。

雖然電壓控制型電路具有響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，但由于不能準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)顯示的灰度，難以滿足顯示的需求，于是人們提出電流驅(qū)動方案。電流控制型單元像素電路是以數(shù)據(jù)電流作為視頻信號的。

3管電流控制型TFT像素電路

4-TFT電流控制電流鏡像素電路

目前，全球已經(jīng)有多家公司在從事OLED驅(qū)動IC的研究，到目前為止，還沒有完全商業(yè)化的AM-OLED的驅(qū)動IC。但NextSierra公司已推出了分別集成的TFT-OLED行列驅(qū)動NXS1008、NXS1009和控制芯片NXS1010，張志偉等人采用該系列芯片，通過MCS-51單片機(jī)的控制來驅(qū)動240×320×3點(diǎn)陣的TFT-OLED屏，實(shí)現(xiàn)了大信息量的動態(tài)圖形顯示。

由于液晶顯示器件的配套驅(qū)動芯片功能比較完善，且價格低廉，所以將此類芯片移用于有源矩陣顯示屏（AM-OLED）成為了國內(nèi)外當(dāng)前的研究焦點(diǎn)。顯示驅(qū)動IC是目前TFT-OLED的薄弱環(huán)節(jié)，開發(fā)通用或者專用的驅(qū)動IC，并集成控制電路，是提高OLED在平板及顯示領(lǐng)域競爭力的重要動力。