AMOLED像素电路

OLED显示器与LCD显示器的一个显著差别就是：LCD的像素一般一个TFF控制开关就可以了，而OLED的像素驱动电路却需要数个TFT，并且一般还需要考虑在像素驱动电路中实现阈值电压的补偿功能，这是为什么呢？

液晶显示原理

如上图，LCD并不是主动发光，而是背光板发光，TFT通过控制液晶两极之间的电压，使得液晶分子发生偏转从而控制背光通过的多少。因此对于TFT的栅极，一般只需要“开启”和“关闭”两个状态，而像素电极间的电压是通过数据线写入，在栅极关闭之后，像素电极上的电压通过存储电容进行保持。因此，一个TFT加上存储电容就可以实现像素的开关和数据的写入及保持。而实现TFT的开启只需要给定足够的栅极驱动电压，所以阈值电压的大小与数据的输入没有关系。下图为液晶显示的像素电路。

液晶像素电路

但是AMOLED是主动发光器件，OLED要发光需要持续地提供给OLED器件电流，如果采用液晶这样的电路，存储电容上电压将瞬间被OLED消耗，OLED将不能持续发光。因此，必须对AMOLED的像素驱动电路进行重新设计。下图为最简单的一个AMOLED像素驱动电路，恒流源VDD给OLED持续提供电流，电流的大小受到晶体管M1的栅极电压控制，而M1的栅极电压由数据信号写入，存储在电容C1中，保证在一个扫描周期能持续发光。

2T1C像素电路
我们来分析一下驱动的实际过程：

• 行扫描电路开启，M2导通

  
  

• 同时输入像素驱动信号，M1导通，并将像素信号写入C1

  
  

• 扫描信号关闭，C1电压保持M1导通，VDD持续提供电流给OLED

  
  

流经OLED的电流由M1晶体管控制，其满足如下的公式：

其中，VDD为恒流源的电压，W和L分别为晶体管沟道的宽和长度，μ为有效载流子迁移率，C_ox为栅氧层单位面积电容，Vdata为输入的数据信号，V_th为M1的阈值电压。
那么问题来了，目前采用的工艺条件，无论是低温多晶硅TFT还是IGZO TFT都存在着阈值电压不稳定的情况，那么在相同信号电压的情况下，因为阈值电压漂移，导致OLED的发光亮度变化，要避免这种情况，一个办法是通过内部电路的设计进行补偿。
如下为产业中采用的7T2C结构的AMOLED像素电路，我们来看一下是如何达到对阈值电压的补偿的效果的。
7T2C像素电路 驱动信号时序

• 初始化（t1阶段）：Sn-1开启M6及M7，Vref通过M7与OLED阳极导通，给OLED一个负电压，对OLED进行初始化。Vref通过M6连接到N2节点，对C1和C2充电。M2栅极输入负的初始电压。

  
  t1阶段

• 存储阶段（t2阶段）：Sn开启，data信号通过M1，M2，M3给C1和C2充电，M1/M2由Sn控制处于开启状态。需要注意的是存储到C1/C2中的data信号，在经过M2的时候，也会受到M2阈值电压的影响，因此实际冲入的电压是电压为Vdata-|Vth|。

  
  t2阶段

• 发光阶段（t3阶段）：在t3阶段，En开启M4和M5，M2的栅极电压由C1和C2提供，为Vdata-|Vth|。此时流过电路的电流受M2调制，电流取决于Vgs-Vth，因为Vgs=VDD-(Vdata-|Vth|)，因此Vgs-|Vth| = VDD-Vdata，最终的电流与Vth无关，因此实现了对Vth的补偿。

  
  t3阶段