一种栅控类MOS发光LED像素驱动电路制造技术

本发明专利技术属于显示技术领域，具体为一种栅控类MOS发光LED像素驱动电路。本发明专利技术采用恒流控制发光单元的方式，提升了显示稳定。在本发明专利技术的电路中，由于负反馈回路的设置，对共源共栅电流源的电流起到了调节作用，使得发光显示的灰度调节可以由其栅控电压或片外电阻实现。通过在像素单元中插入一个反相器，并将该反相器与驱动晶体管连接，使其集成后的整个驱动电路中行线和每个像素都构成一个独立的扫描缓冲器，增强了像素驱动能力，提升了集成后器件显示的可靠性。本发明专利技术适用于各类发光显示设备，尤其是对于微显示设备。尤其是对于微显示设备。尤其是对于微显示设备。

【技术实现步骤摘要】
一种栅控类MOS发光LED像素驱动电路


[0001]本专利技术属于显示
，尤其是涉及一种栅控类MOS发光LED像素驱动电路。

技术介绍

[0002]采用标准CMOS工艺将硅LED像素阵列和驱动电路集成在同一硅片上，从而以非常低的成本设计开发出超高分辨率的全硅单片集成光电微显示芯片，在未来增强现实和虚拟现实等领域具有一定的应用空间。
[0003]栅控类MOS发光LED的结构示意图和简化符号如图1所示，栅控类MOS发光LED为三端器件，因为受器件掺杂和结构等的影响，类MOS中P+源漏区4与N衬底阱2形成的表面处的横向二极管耗尽区宽度实际要小于深处的纵向二极管，同时靠近栅极表面的电场强度也更高，导致反向雪崩击穿电压也要更低。所以栅控类MOS发光LED发光原理为：当类MOS源漏区4 与衬底阱2形成的P+N结反偏电压VN
‑
VP足够高时，会首先在硅表面处的横向二极管处发生击穿，从而将发光点限制在硅表面。同时类MOS发光LED发光特性与器件内部的载流子分布和电场分布存在着强烈的依赖关系，因此可以通过改变类MOS的栅压VG来改变内部电场分布，从而控制LED的亮度。即VG的值增大时LED的亮度增加；当VG的值减小时，LED的亮度减小。因为器件仅仅使用了硅材料，所以可以与CMOS工艺兼容，从而容易实现大规模的集成，其集成示意图如图2所示。
[0004]雪崩硅LED的光输出功率强烈依赖于其反向电流，比较适合采用电流驱动的模式。电流驱动型发光器件的驱动方式一般分为两种，即无源选址驱动Passive Matrix，简称PM和有源选址驱动Active Matrix，简称AM。两种驱动方式各有优缺点，其中PM驱动方式结构简单，较为容易实现，不足之处是连线复杂，寄生电阻和电容较大导致画面刷新率较低，像素之间容易串扰；AM驱动电路的驱动能力强，可以实现更大面积的驱动，并且具有很高的独立可控性，可以解决PM驱动模式中存在的串扰问题，但是电路结构也稍微复杂，尤其是针对需要较大驱动电流的硅LED来说，额外增加的晶体管和电容会占据宝贵的芯片面积。
[0005]因此，有必要提供一种栅控类MOS发光LED像素驱动电路，以提高硅LED显示品质。

技术实现思路

[0006]鉴于上文所述，本专利技术的目的在于提供一种栅控类MOS发光LED像素驱动电路，用以增加像素的驱动能力和密度，提高硅LED显示稳定性和均匀性。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种栅控类MOS发光LED像素驱动电路，包括：偏置电路、负反馈回路、共源共栅电流源、列数据开关、扫描反相器和像素单元PXL；
[0009]所述偏置电路的输入接电源VDD，输出连接共源共栅电流源的第一输入端；偏置电路用于提供第二偏置电压v
ref2
给共源共栅电流源；其内设自启电路，通过该程序确保整个电路的正常开启。
[0010]所述负反馈回路的输入连接参考电压V
REF
，输出连接共源共栅电流源的第二输入
端；通过运算放大器的电压串联负反馈产生参考电流I
REF
提供给共源共栅电流源的第二输入端。
[0011]所述共源共栅电流源的输出连接列数据开关的第一输入端，用于输出电流I
OUT
；通过其内部共源共栅电流源结构的输入输出短接生成第一偏置电压v
ref1
，并根据第一偏置电压v
ref1
、偏置电路提供的第二偏置电压v
ref2
、以及负反馈回路提供的参考电流I
REF
生成电流I
OUT
输出。
[0012]所述列数据开关的第二输入接外部提供的数据信号V
DATA
；列数据开关根据接收的数据信号V
DATA
电平高低控制电流I
OUT
输出至像素单元PXL的第一输入端。
[0013]所述扫描反相器的输入端连接外部扫描信号V
SCAN
，输出端连接像素单元PXL的第二输入端，为像素单元PXL提供扫描信号V
SCAN
；
[0014]所述像素单元PXL包括：一个反相器、一个驱动晶体管T1以及发光单元。其中反相器由第五晶体管T5和第六晶体管T6构成，第五晶体管T5与第六晶体管T6的栅极共接后作为像素单元PXL的第二输入端接扫描反相器输出的扫描信号V
SCAN
，第五晶体管T5与第六晶体管T6 的漏极共接后连接驱动晶体管T1的栅极，第五晶体管T5的源极接电源VDD，第六晶体管T6 的源极接地。驱动晶体管T1的源极作为像素单元PXL的第一输入端，漏极连接发光单元的输入，驱动晶体管T1根据接收的扫描信号V
SCAN
电平高低控制电流I
OUT
向发光单元输出至发光单元的第一输入端。所述发光单元为栅控类MOS发光LEDM0；发光单元的第二输入端作为像素单元的第三输入端接外部输入栅控信号V
G
，用于响应驱动电流I
OUT
而发光显示；输出接地；当数据信号V
DATA
、扫描信号V
SCAN
同为低电平时，发光单元发光、且处于灰度可调状态，此时发光单元根据接收的栅控信号V
G
实现显示灰度调节；当数据信号V
DATA
和扫描信号V
SCAN
任一个为高电平时，发光单元熄灭；像素单元PXL有m
×
n个，其中m和n均≥1，m
×
n个像素单元PXL 通过集成形成发光显示单元；集成时，每一行的扫描反相器的输出端与该行的m个像素单元 PXL的第二输入端相连，为这一行的像素单元PXL提供扫描信号Vscan；每一列的列数据开关的输出端与该列的n个像素单元PXL的第一输入端相连，为这一列的像素单元PXL提供输出电流IOUT。
[0015]进一步的，所述偏置电路包括：第十二晶体管T12、第十三晶体管T13、第十四晶体管 T14、第十五晶体管T15、第十六晶体管T16、第十七晶体管T17、第十八晶体管T18、开启电阻Ron和反相器INV1；
[0016]所述第十二晶体管T12与第十三晶体管T13的栅极共接后连接第十四晶体管T14的漏极，第十二晶体管T12的漏极连接第十三晶体管T13的源极，第十三晶体管T13的漏极与第十四晶体管T14的漏极共接后作为偏置电路的输出端；第十四晶体管T14与第十五晶体管T15的栅极共接后连接第十六晶体管T16的漏极，第十五晶体管T15的漏极连接第十六晶体管T16 的漏极，第十六晶体管T16与第十七晶体管T17的栅极共接后分别连接共源共栅电源流提供的第一偏置电压Vref1和第十八晶体管T18的漏极；第十七晶体管T17漏极连接反相器INV1 的输入端和开启电阻Ron的一端；第十八晶体管T18的栅极连接反相器INV1的输出端；开启电阻Ron的另一端接地；第十二晶体管T12源极、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种栅控类MOS发光LED像素驱动电路，包括：偏置电路、负反馈回路、共源共栅电流源、列数据开关、扫描反相器和像素单元PXL，其特征在于：所述偏置电路的输入接电源VDD，输出连接共源共栅电流源的第一输入端；偏置电路用于提供第二偏置电压v
ref2
给共源共栅电流源；其内设自启电路，通过该程序确保整个电路的正常开启；所述负反馈回路的输入连接参考电压V
REF
，输出连接共源共栅电流源的第二输入端；通过运算放大器的电压串联负反馈产生参考电流I
REF
提供给共源共栅电流源的第二输入端；所述共源共栅电流源的输出连接列数据开关的第一输入端，用于输出电流I
OUT
；通过其内部共源共栅电流源结构的输入输出短接生成第一偏置电压v
ref1
，并根据第一偏置电压v
ref1
、偏置电路提供的第二偏置电压v
ref2
、以及负反馈回路提供的参考电流I
REF
生成电流I
OUT
输出。所述列数据开关的第二输入接外部提供的数据信号V
DATA
；列数据开关根据接收的数据信号V
DATA
电平高低控制电流I
OUT
输出，当接收到的数据信号V
DATA
低电平时，输出电流I
OUT
至像素单元PXL的第一输入端；所述扫描反相器的输入端连接外部扫描信号V
SCAN
，输出端连接像素单元PXL的第二输入端，为像素单元PXL提供扫描信号V
SCAN
；所述像素单元PXL包括：一个反相器、一个驱动晶体管T1以及发光单元。其中反相器由第五晶体管T5和第六晶体管T6构成，第五晶体管T5与第六晶体管T6的栅极共接后作为像素单元PXL的第二输入端接扫描反相器输出的扫描信号V
SCAN
，第五晶体管T5与第六晶体管T6的漏极共接后连接驱动晶体管T1的栅极，第五晶体管T5的源极接电源VDD，第六晶体管T6的源极接地。驱动晶体管T1的源极作为像素单元PXL的第一输入端，漏极连接发光单元的输入，驱动晶体管T1根据接收的扫描信号V
SCAN
电平高低控制电流I
OUT
向发光单元输出至发光单元的第一输入端。所述发光单元为栅控类MOS发光LEDM0；发光单元的第二输入端作为像素单元的第三输入端接外部输入栅控信号V
G
，用于响应驱动电流I
OUT
而发光显示；输出接地；当数据信号V
DATA
、扫描信号V
SCAN
同为低电平时，发光单元发光、且处于灰度可调状态，此时发光单元根据接收的栅控信号V
G
实现显示灰度调节；当数据信号V
DATA
和扫描信号V
SCAN
任一个为高电平时，发光单元熄灭；像素单元PXL共有m
×
n个，其中m和n均≥1，m
×
n个像素单元PXL通过集成形成发光显示单元；集成时，每一行的扫描反相器的输出端与该行的m个像素单元PXL的第二输入端相连，为这一行的像素单元PXL提供扫描信号Vscan；每一列的列数据开关的输出端与该列的n个像素单元PXL的第一输入端相连，为这一列的像素单元PXL提供输出电流IOUT。2.根据权利要求1所述的一种栅控类MOS发光LED像素驱动电路，其特征在于：所述偏置电路包括：第十二晶体管T12、第十三晶体管T13、第十四晶体管T14、第十五晶体管T15、第十六晶体管T16、第十七晶体管T17、第十八晶体管T18、开启电阻Ron和反相器INV1；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵建明，许栋梁，王波，徐开凯，陈颖，刘永，罗谦，张宜尧，陈彦旭，
申请(专利权)人：钱塘科技创新中心，
类型：发明
国别省市：