有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)显示凭借其高亮度、高对比度、宽视角、重量轻、制造工艺简单、响应速度快、低功耗、可制作大尺寸可挠性面板等诸多优点,在平板显示领域受到科学家和产业界的广泛重视,成为了新一代平板显示的研究热点。金属氧化物薄膜晶体管(MOTFT)具有较高的迁移率、薄膜均匀性好、工艺温度低等优点,且与非晶硅TFT的制作工艺过程相兼容,因此在新型显示技术的应用中显示出了巨大优势。由于传统的2个TFT和1个电容构成的像素电路(简称2T1C像素电路)无法保证显示屏的均匀性要求,因此研究具有补偿功能的像素电路对AMOLED显示的应用具有重要意义。本文首先对AMOLED像素电路中的主要元器件TFT和OLED进行性能分析,包括测试所制备的器件的性能曲线和提取其主要的电学参数。然后利用H-Spice电路仿真软件中比较成熟的低温多晶硅TFT(LTPS TFT)的模型来拟合所测试的MOTFT和OLED的电学特性,并且得到了拟合效果很好的仿真器件模型,为像素电路的性能评估提供了比较精确的模拟仿真基础。其次,本文提出了一次锁存的编程原理及其像素电路,该编程方案可以提高像素电路的编程速度,使得相应的AMOLED补偿型像素电路能够更好的适用于高分辨率、大尺寸面板以及三维显示。但是该编程方案中的补偿帧和非补偿帧的编程速度不一致,从而导致了补偿帧和非补偿帧的发光时间不一致,导致编程方案变得复杂。所以本文从一次锁存的编程方案上还发展了混合并行的编程方案,完美的解决了一次锁存中补偿帧和非补偿帧的编程速度不一致的问题,而且我们也提出了相应的补偿型像素电路。其中一个补偿型像素电路可以很好的解决驱动晶体管阈值电压不一致所带来的显示屏不均匀性问题。而另外一个改进型的补偿型像素电路不仅能够补偿驱动晶体管的阈值电压不均匀性,而且还能随着OLED的衰退适当增大流过OLED的电流,从而很好地解决OLED在恒电流下其亮度也会随时间衰退的问题。并且通过模拟仿真和实验验证,这几种像素电路在对应的高速编程方案下都可以很好的工作,并且达到很好的补偿效果。最后,本文还针对MOTFT的阈值电压在零伏附近(即存在正极性和负极性)的特性提出了一个补偿型像素电路。该像素电路不仅能够适应于只存在正阈值电压特性的多晶硅N型TFT,还能够同时补偿具有负阈值电压特性的N型TFT,因此非常适合同时存在正极性和负极性的阈值电压特性的MOTFT。并且通过模拟仿真和实验验证,不管驱动晶体管的阈值电压是正极性还是负极性,该像素电路都可以很好的对其进行补偿。