有机发光二极管像素驱动电路 1. 基本概念与需求 有机发光二极管显示器由数百万个独立的像素构成。每个像素的核心是一个OLED发光器件，其亮度由流经的电流精确控制。 像素驱动电路 就是集成在每个像素内部或与之紧密相连的微小电路，其核心任务是：根据输入的数字图像数据信号，产生并维持一个能够驱动OLED器件发出预期亮度光的精确电流。由于OLED是电流驱动型器件，其亮度与电流成正比，因此驱动电流的精度和稳定性直接决定了图像的亮度准确性、均匀性和画质。 2. 核心挑战：阈值电压漂移与不均匀性 一个关键的挑战来自于驱动晶体管自身。在大多数OLED像素驱动电路中，会使用一个或多个薄膜晶体管作为开关和驱动元件。这些采用非晶硅、低温多晶硅或金属氧化物半导体工艺制造的TFT，其关键参数—— 阈值电压 会随着使用时间、温度变化以及制造工艺的微小差异而发生漂移和空间上的不均匀分布。如果采用简单的开关加电压源驱动，Vth的差异将直接导致流过OLED的电流不同，从而在屏幕上产生难以接受的亮度不均（如“残影”或“烧屏”现象）和色彩失真。因此，优秀的像素驱动电路必须具备 补偿阈值电压变化 的能力。 3. 主流电路拓扑：2T1C及其演进 最简单的像素驱动电路是“2T1C”结构，即包含两个晶体管和一个存储电容。 开关晶体管（Select TFT） ：当扫描线被选通时，此晶体管打开，将数据电压信号从数据线写入像素内部。 驱动晶体管（Drive TFT） ：其栅极电压由存储电容维持。它根据栅-源电压产生驱动电流，流入OLED。 存储电容（Storage Capacitor） ：在扫描周期结束后，负责保持驱动晶体管栅极的电压，使其在一帧时间内持续输出稳定电流。 然而，基本2T1C电路无法补偿Vth漂移。因此，发展出了集成补偿功能的电路，例如 4T2C、5T2C、6T1C 等更复杂的设计。这些电路通过在每帧的初始化阶段，将驱动晶体管的阈值电压信息“采样”并存储在电容中，然后在数据写入阶段，将数据电压与这个阈值电压信息叠加后施加到驱动晶体管的栅极。这样，最终驱动电流的公式中消除了Vth项，电流仅由数据电压和晶体管自身的迁移率等参数决定，从而有效抑制了Vth不均匀和漂移带来的影响。 4. 驱动方式：电压编程与电流编程 根据写入像素的数据信号类型，驱动方式分为两种： 电压编程 ：数据线提供电压信号。这是目前的主流方式，优点是信号写入速度快，适合高分辨率、高刷新率的大尺寸面板。但其驱动电流仍受晶体管迁移率差异的影响。上文所述的Vth补偿电路主要应用于电压编程方案。 电流编程 ：数据线提供精确的电流信号。理论上可以同时补偿Vth和迁移率的差异，实现极高的均匀性。但缺点明显：对小电流的写入速度很慢（因为需要对像素内的寄生电容充电），且对数据线驱动IC的要求极高，难以应用于大尺寸、高分辨率屏幕。目前多用于对均匀性要求极高的专业小尺寸显示器件。 5. 外部补偿技术 除了上述 内部补偿 （在像素内通过电路设计补偿），还有 外部补偿 技术。外部补偿不改变像素内的基本电路结构（可能仍使用简单的2T1C），而是在面板外部系统层面进行补偿： 光学反馈补偿 ：通过集成在面板边缘或外部的光学传感器，实时检测屏幕上每个像素或区域的实际亮度，将信息反馈给驱动IC，IC通过算法修正下一帧输入的数据电压，形成一个闭环控制系统。 电学反馈补偿 ：在每帧的空白期，通过数据线等路径检测每个像素驱动晶体管的实际电学参数（如Vth），并据此修正写入电压。 外部补偿可以与内部补偿结合使用，实现更精准、更长寿命的亮度控制，是应对OLED老化问题的关键高级技术。 总结 ： 有机发光二极管像素驱动电路是一个微型的精密电流源与控制单元。它从简单的开关功能，演进到必须集成复杂的阈值电压补偿机制，以对抗TFT器件固有的不稳定性。其设计在电路复杂度（影响像素开口率和分辨率）、驱动速度（影响刷新率和分辨率）、补偿精度（影响画质均匀性和寿命）以及功耗之间进行精妙权衡。电压编程结合内部Vth补偿是当前主流，而外部补偿技术则是实现高品质、长寿命OLED显示器的先进保障。