3.6.3 LTPO-AMOLED像素电路
最早的LTPO概念被应用于AMOLED像素电路，利用AOS TFT低漏电流的特性，取代像素电路中作为开关的LTPS TFT，以实现低帧率的显示驱动。在小尺寸 AMOLED 显示面板中，为了减小 LTPS TFT 器件的不均一性及IRDrop 的存在对显示效果的影响，一般需要采用复杂的内部补偿像素电路设计。接下来将首先讨论基于LTPO技术实现兼容低帧率和高帧率驱动的内部补偿AMOLED像素电路的优势，然后讨论在低帧率（如1Hz）驱动情况下，TFT器件的不稳定性带来的影响，以及相关的补偿驱动方法。
1）兼容低帧率和高帧率驱动的LTPO像素电路
在 AMOLED 像素电路中，驱动 TFT 的栅极节点对数据电压信号的保持能力是实现低帧率驱动的关键。如图3-14（a）所示，在传统的基于LTPS TFT的像素电路设计中，为了增强对数据电压信号的保持能力，需要通过双 TFT串联的结构降低漏电流，并设计较大的存储电容 CS。然而，较大的存储电容CS会影响所能实现的驱动帧率。另外，在每一帧的开始阶段，需要对 OLED阳极电压进行初始化，以清除上一帧周期的亮度信息，而初始化的速度也是影响实现高帧率驱动的关键。在图3-14（a）由全P型LTPS TFT组成的像素电路中，用于初始化控制的复位 TFT（T7）的栅源电压是控制线电压 VEM[n]与OLED阳极电压之间的电压差，在初始化的过程中会逐渐减小，导致TFT放电能力减弱，在有限的时间内难以完成对 OLED 阳极电压的初始化，造成显示的不良现象。
Sharp公司提出的LTPO像素电路设计将图3-14（a）中的3个开关（T1、T2、T7）用AOS TFT代替，如图3-14（b）所示。利用AOS TFT超低漏电流的特性，可以不依赖于提高存储电容CS的设计就获得足够强的数据电压信号保持能力，在满足低帧率驱动需求的同时，有利于实现高帧率。通过将图3-14 （a）中的T7由P型LTPS TFT换为N型AOS TFT，并且将其栅极和控制线连接，T7的源漏电压恒定为VINI与VEM[n]之间的电势差，同时可以提高OLED阳极电压初始化的速度，有助于高帧率驱动的实现。在实际使用中，不同的显示模式可以采用不同的控制信号时序，如在追求低功耗的低帧率驱动模式下，因为每一帧的时间较长，对快速初始化的需求并不强烈，可以每隔几帧进行一次初始化以降低不必要的功耗。而在高帧率驱动模式下，为了保证显示质量，初始化需要在每一帧进行。
2）TFT不稳定性对低帧率驱动的影响及补偿方法
在低帧率驱动下，虽然采用AOS TFT有助于提高数据电压信号的保存能力，但由于AOS TFT的稳定性问题，在长时间负栅压偏置下，会导致其阈值电压的负偏移，引起关断时反冲电压的变化，进一步影响驱动 TFT 的电流，最终导致像素发光亮度的差异；尤其在低亮度的情况下，会造成显示的非均一性。另外，虽然LTPS TFT具有较好的稳定性，但由于OLED电流对驱动TFT的特性变化非常敏感，在长时间负栅压偏置的情况下，LTPS TFT产生一定的阈值电压偏移，会影响像素电路的补偿效果。因此，基于 LTPO TFT 的AMOLED像素电路设计除需要补偿驱动TFT性能的非均一性外，还要考虑低帧率驱动下AOS TFT负栅压偏置不稳定性所造成的影响。图3-15（a）所示为Apple公司设计的支持常亮低功耗显示应用的LTPO内部补偿AMOLED像素电路原理图，其中开关TFT（T3）采用的是AOS TFT，而其他TFT均为LTPS TFT，图3-15（b）所示为该电路的工作时序。基于该电路，驱动TFT（T2）的阈值电压（VTH）理论上对OLED电流没有影响，从而其扰动对显示一致性的影响可以得到有效的补偿。但在低帧率驱动的情况下，由于T3存在一定的漏电，N2节点电压会发生变化，影响OLED电流和发光亮度。基于LTPO技术，T3采用低漏电流的MO TFT，可以较长时间地维持N2节点的电压，满足低帧率驱动的要求。然而，由于AOS TFT较长时间处于关态，反向偏置所引起的阈值电压会产生偏移，引起其从开到关瞬间反冲电压的变化，导致显示亮度的偏移。
图3-14 基于已有LTPS像素电路设计改动的LTPO像素电路
针对此问题，Apple公司提出通过设计外围监测电路，对像素OLED电流进行检测，若其偏离预期值，则可通过改变开关 TFT 的扫描控制信号的高电压电平（VSCAN1），以补偿其阈值电压偏移带来的影响。在低帧率驱动下，由于每一帧的时间变长，相邻两帧的阈值电压偏移情况可能会有不同，数据写入和阈值电压采样阶段的电压是基于前一帧驱动完成后的T2的阈值电压，而转入发光阶段后，在新一帧数据电压的长时间偏置下，LTPS TFT的阈值电压也会产生一定的偏移（尤其当相邻两帧的灰度级相差很大时），从而导致阈值电压补偿的失效，影响显示效果。针对此问题，在数据写入和阈值电压采样阶段之前可以增加一个电偏置过程，将驱动T2提前偏置在新一帧的数据电压下，获得相应的阈值电压，如图3-15（c）所示。然而，这样会对实现高帧率驱动造成一定的影响。
图3-15 Apple公司的6T1C LTPO AMOLED像素电路