CN112562579A - 一种Micro LED显示装置的像素驱动电路及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种Micro LED显示装置的像素驱动电路及其驱动方法，输入所述像素驱动电路的信号包括电源正极信号、电源负极信号、低电平信号、数据电压信号、控制本行的发光单元进行发光的本行发光信号、本行扫描信号和调整本行发光单元的发光时间的本行第一控制信号和本行第二控制信号；所述像素驱动电路包括作为驱动晶体管的第一TFT开关、第二TFT开关、第五TFT开关、第六TFT开关、第七TFT开关、第八TFT开关和电容。本发明像素驱动电路能够对作为驱动晶体管的第一TFT开关进行Vth补偿，并且能够连续的调整Micro‑LED的发光时间，通过本行第一控制信号Vsweep[n]和本行第二控制信号Vs[n]在发光时间内输出三角波信号，以调幅和调脉冲的方法调整面板的亮度。

Description

一种Micro LED显示装置的像素驱动电路及其驱动方法
技术领域
本发明涉及Micro LED的技术领域，尤其涉及一种Micro LED显示装置的像素驱动电路及其驱动方法。
背景技术
随着时代的发展Micro LED开始逐渐走进公众的视野，Micro LED具有高亮度，低延时，寿命长，适用面广等优势，可以改善OLED发光器件的材料老化烧屏等问题。
Micro-LED的驱动电路除了需要对有源器件TFT/MOS进行阈值电压Vth进行补偿之外，还需要保证提供给Micro-LED芯片一个稳定的电流，由于Micro-LED 芯片的驱动电流更小，因此对电流的稳定性要求远高于OLED器件。另外根据近期的研究表明，Micro-LED的色度会随着电流密度的变化发生漂移
现有的电流型发光元件的驱动电路主要是针对OLED，尚没有成熟的 Micro-LED专用驱动电路，尤其是N型TFT为主的驱动电路。现有的PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度变调)电路主要通过调整EM信号来进行，只能在显示时间内以***脉冲的方式控制发光元件的发光时间，显示器的整体亮度只能在几个等级上进行变化，无法做到灰阶的连续调整，频繁进行EM信号的开关切换造成了信号的耦合，进一步产生显示问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在发光阶段具有两种三角波信号且以调幅和调脉冲的方法调整面板的亮度的Micro LED显示装置的像素驱动电路及其驱动方法。
本发明提供一种Micro LED显示装置的像素驱动电路，Micro LED显示装置包括纵横交错的扫描线和数据线、由扫描线和数据线交叉限定的像素单元、位于像素单元内的像素电极、与每个像素单元连接的一个发光单元，所述像素驱动电路控制每个像素单元对应的发光单元进行发光；输入所述像素驱动电路的信号包括电源正极信号、电源负极信号、低电平信号、数据电压信号、控制本行的发光单元进行发光的本行发光信号、本行扫描信号和调整本行发光单元的发光时间的本行第一控制信号和本行第二控制信号；所述像素驱动电路包括作为驱动晶体管的第一TFT开关、第二TFT开关、第五TFT开关、第六TFT开关、第七TFT开关、第八TFT开关和电容；
第一TFT开关的控制端和电容的第一板连接，第一TFT开关的第一通路端与第二TFT开关的第二通路端和第五TFT开关的第一通路端连接，第一TFT开关的第二通路端与第六TFT开关的第一通路端连接；
第二TFT开关连接在扫描线和数据线的交叉处，本行扫描信号输入至第二 TFT开关的控制端，第二TFT开关的第一通路端与数据电压信号连接；
第五TFT开关的控制端与本行发光信号连接；
第六TFT开关的控制端与第七TFT开关的第二通路端和第八TFT开关的第一通路端连接，第六TFT开关的第二通路端与发光单元的正极连接，发光单元的负极与电源负极信号；
第七TFT开关的控制端和第七TFT开关的第一通路端连接且均与输入本行第一控制信号；
第八TFT开关的控制端与本行第二控制信号连接，第八TFT开关的第二通路端均与低电平信号和电容的第二板连接；其中所述本行第一控制信号和本行第二控制信号在本行发光单元进行发光时输出三角波信号。
进一步地，本行第二控制信号输出的三角波包括由高电平降至低电平的第一斜线和由低电平升至高电平的第二斜线；本行第一控制信号输出的三角波包括由低电平降至高电平的第三斜线和由高电平升至低电平的第四斜线。
进一步地，第一斜线的斜率和第二斜线的斜率相同或者不相同；第三斜线的斜率和第四斜线的斜率相同或者不相同。
进一步地，第一斜线的斜率和第二斜线的斜率为15°-75°；第三斜线的斜率和第四斜线的斜率为15°-75°。
进一步地，输入所述像素驱动电路的信号还包括上一行扫描信号，所述像素驱动电路还包括第四TFT开关，第四TFT开关的控制端连接上一行扫描信号，第四TFT开关的第一通路端连接电源正极信号，第四TFT开关的第二通路端连接第一TFT开关的控制端。
进一步地，所述像素驱动电路还包括第三TFT开关，第三TFT开关的控制端连接本行扫描信号，第三TFT开关的第一通路端连接第一TFT开关的控制端，第三TFT开关的第二通路端连接第一TFT开关的第二通路端。
本发明还提供一种Micro LED显示装置的像素驱动电路的驱动方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：复位阶段；
S2：数据写入和补偿阶段；
S3：发光阶段；
其中在一帧时间内包括连续的第一时间段、第二时间段和第三时间段，在第一时间段、第二时间段和第三时间段内依序进行复位阶段、数据写入与补偿阶段和发光阶段。
进一步地，第一时间段内，，电源正极信号、电源负极信号和输入信号为设定电压，上一行扫描信号和本行第二控制信号为高电平，本行扫描信号、本行第一控制信号和本行发光信号为低电平，电容与第三TFT开关连接的一侧写入电源正极信号；
第二时间段，上一行扫描信号、本行第一控制信号和本行发光信号和输入低电平，本行第二控制信号维持高电平，本行扫描信号为高电平，数据电压信号写入至第一TFT开关的第一通路端和第二通路端之间，完成数据写入与对第一TFT 开关的Vth的补偿；
第三时间段，上一行扫描信号和本行扫描信号为低电平，本行发光信号为高电平，本行第二控制信号先从高电位降至低电位再升至高电位，本行第一控制信号先从低电位升为高电位再从高电位降为低电位，在设定电压值范围内关闭第八 TFT开关，并控制第六TFT开关打开，发光元件通过电流发光。
进一步地，所述本行第一控制信号和本行第二控制信号在本行发光单元进行发光时输出三角波信号。
本发明像素驱动电路能够对作为驱动晶体管的第一TFT开关进行Vth补偿，并且能够连续的调整Micro-LED的发光时间，通过本行第一控制信号Vsweep[n] 和本行第二控制信号Vs[n]在发光时间内输出三角波信号，以调幅和调脉冲的方法调整面板的亮度；本发明在不调整数据电压信号的条件下能够控制面板的亮度，避免低灰阶下电流密度下降引起的Micro-LED频谱偏移，也可避免频繁的发光信号切换造成的信号的耦合。
附图说明
图1为本发明像素驱动电路的结构示意图；
图2为图1所示像素内补偿电路的驱动信号波形图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
本发明Micro LED显示装置包括纵横交错的扫描线和数据线、由扫描线和数据线交叉限定的像素单元、位于像素单元内的像素电极、与每个像素单元连接的一个发光单元10以及控制每个像素单元对应的发光单元10进行发光的像素驱动电路。
如图1所示，像素驱动电路包括8个TFT开关(T1至T8)和1个电容C1，输入像素驱动电路的信号包括电源正极信号ELVDD、电源负极信号ELVSS、低电平信号VINT、数据电压信号VDATA、本行发光信号EM[n]、本行扫描信号S[n]、上一行扫描信号S[n-1]、调整本行发光单元10的发光时间的本行第一控制信号 Vsweep[n]和本行第二控制信号Vs[n]。其中电源正极信号ELVDD、电源负极信号 ELVSS和输入信号VINT均为直流信号,工作时，电源正极信号ELVDD输入直流高电平，电源负极信号ELVSS和输入信号VINT输入直流低电平；本行扫描信号 S[n]、上一级扫描信号S[n-1]和本行发光信号EM[n]为时钟脉冲扫描信号，本行扫描信号S[n]和上一级扫描信号S[n-1]用于扫描信号写入并对驱动晶体管的 Vth(阈值电压)的补偿；本行发光信号EM[n]用于对本行发光单元10进行发光控制；本行第一控制信号Vsweep[n]和本行第二控制信号Vs[n]用于调整本行发光单元10的发光时间,本行第一控制信号Vsweep[n]和本行第二控制信号Vs[n] 均为三角波信号。其中，n的数量与像素单元的数量有关。
需要说明的是，以下实施例所涉及的每个TFT开关均包括控制端、第一通路端和第二通路端，控制端为栅极，其中一个通路端为源极、另一个通路端为漏极。当控制端、第一通路端和第二通路端接收的电压满足TFT开关的打开条件时，源极和漏极通过半导体层连接，此时TFT开关处于打开状态，否则处于关闭状态。
像素驱动电路的8个TFT开关(T1至T8)和1个电容C1的连接关系如下：
第一TFT开关T1作为驱动晶体管，第一TFT开关T1的控制端均与第三TFT 开关T3的第一通路端、第四TFT开关T4的第二通路端和电容C1的第一板连接，第一TFT开关T1的第一通路端与第二TFT开关T2的第二通路端和第五TFT开关 T5的第一通路端连接，第一TFT开关T1的第二通路端与第三TFT开关T3的第二通路端和第六TFT开关T6的第一通路端连接。
第二TFT开关T2连接在扫描线和数据线的交叉处，本行扫描信号S[n]均输入至第二TFT开关T2的控制端和第三TFT开关T3的控制端，第二TFT开关T2 的第一通路端与数据电压信号VDATA连接。
第四TFT开关T4的控制端与上一级扫描信号S[n-1]连接，电源正极信号 ELVDD均输入至第四TFT开关T4的第一通路端和第五TFT开关T5的第二通路端。打开第一TFT开关T1的控制端至数据线的通路，以实现补偿。
第五TFT开关T5的控制端与本行发光信号EM[n]连接。
第六TFT开关T6的控制端与第七TFT开关T7的第二通路端和第八TFT开关 T8的第一通路端连接，第六TFT开关T6的第二通路端与发光单元10的正极连接，发光单元10的负极与电源负极信号ELVSS。
第七TFT开关T7的控制端和第七TFT开关T7的第一通路端连接且均与输入本行第一控制信号Vsweep[n]。第八TFT开关T8的控制端与本行第二控制信号 Vs[n]连接，第八TFT开关T8的第二通路端均与低电平信号VINT和电容C1的第二板连接。
第七TFT开关T7和第八TFT开关T8的导通情况共同控制第六TFT开关T6 的控制端的电位，实现调幅和调脉冲的功能。
以上为每个像素驱动电路的组成结构。
如图2所示为本发明像素驱动电路的输入信号波形图，本发明还提供一种 MicroLED显示装置的像素驱动电路的驱动方法，包括如下步骤：
S1：复位阶段(Reset)；
S2：数据写入与补偿阶段(Data input&Compensation)；
S3：发光阶段(Emission)。其中在一帧时间内包括连续的第一时间段(具体为T1期间)、第二时间段(具体为T2期间)和第三时间段(具体为T3期间)，在第一时间段、第二时间段和第三时间段内依序进行复位阶段、数据写入与补偿阶段和发光阶段。
本行第一控制信号Vsweep[n]和本行第二控制信号Vs[n]在发光单元10的发光时间输出三角波，通过控制三角波的幅度和斜率来控制第六TFT开关T6的控制端的电压(即栅极电极)，从而调整发光单元10的发光时间，在其他时间内，本行第二控制信号Vs[n]维持高电平，本行第一控制信号Vsweep[n]维持低压，保持第六TFT开关T6的关闭状态。
具体的，第一时间段(具体为T1期间)内，即复位阶段，电源正极信号ELVDD、电源负极信号ELVSS和输入信号VINT为设定电压，上一行扫描信号S[n-1]和本行第二控制信号Vs[n]为高电平，本行扫描信号S[n]、本行第一控制信号 Vsweep[n]和本行发光信号EM[n]为低电平，电容C1与第三TFT开关T3连接的一侧写入电源正极信号ELVDD，即电容C1的第一板写入电源正极信号ELVDD，电容C1的第二板连接低电平信号VINT；
第二时间段(具体为T2期间)内，即数据写入与补偿阶段，上一行扫描信号S[n-1]、本行第一控制信号Vsweep[n]和本行发光信号EM[n]输入低电平(时间为T2)，本行第二控制信号Vs[n]维持高电平，本行扫描信号S[n]为高电平，数据电压信号VDATA写入至第一TFT开关T1的第一通路端和第二通路端之间，完成数据写入与对第一TFT开关T1的Vth的补偿。
第三时间段(具体为T3期间)内，即发光阶段，上一行扫描信号S[n-1]和本行扫描信号S[n]和为低电平，本行发光信号EM[n]为高电平，本行第二控制信号Vs[n]先从高电位降至低电位再升至高电位，本行第一控制信号Vsweep[n]先从低电位升为高电位再从高电位降为低电位，在设定电压值范围内，打开第七 TFT开关T7和关闭第八TFT开关T8，并控制第六TFT开关T6打开，发光元件 10通过电流发光；像素驱动电路通过数据电压信号VDATA、本行发光信号EM[n]、本行第二控制信号Vs[n]和本行第一控制信号Vsweep[n]，以调幅和调脉宽两种方式控制发光亮度。
其中，在发光阶段(Emission)内，本行第二控制信号Vs[n]先从高电位降至低电位再升至高电位，本行第一控制信号Vsweep[n]先从低电位升为高电位再从高电位降为低电位。在发光单元10的发光时间内本行第一控制信号Vsweep[n] 和本行第二控制信号Vs[n]输出三角波信号。
本行第二控制信号Vs[n]输出的三角波包括由高电平降至低电平的第一斜线 L1和由低电平升至高电平的第二斜线L2，第一斜线L1和第二斜线L2对称设置，第一斜线L1的斜率和第二斜线L1的斜率为15°-75°。
本行第一控制信号Vsweep[n]输出的三角波包括由低电平降至高电平的第三斜线L3和由高电平升至低电平的第四斜线L4，第三斜线L3和第四斜线L4 对称设置，第三斜线L3和第四斜线L4的斜率为15°-75°，第一斜线L1的斜率和第三斜线L2的斜率相同，第二斜线L2的斜率和第四斜线L4的斜率相同。
在其他实施例中，第一斜线的斜率和第二斜线的斜率不相同；第三斜线的斜率和第四斜线的斜率不相同。
本发明像素驱动电路能够对作为驱动晶体管的第一TFT开关进行Vth补偿，并且能够连续的调整Micro-LED的发光时间，通过本行第一控制信号Vsweep[n] 和本行第二控制信号Vs[n]在发光时间内输出三角波信号，以调幅和调脉冲的方法调整面板的亮度；本发明在不调整数据电压信号的条件下能够控制面板的亮度，避免低灰阶下电流密度下降引起的Micro-LED频谱偏移，也可避免频繁的发光信号切换造成的信号的耦合。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换(如数量、形状、位置等)，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种Micro LED显示装置的像素驱动电路，Micro LED显示装置包括纵横交错的扫描线和数据线、由扫描线和数据线交叉限定的像素单元、位于像素单元内的像素电极、与每个像素单元连接的一个发光单元，所述像素驱动电路控制每个像素单元对应的发光单元进行发光；其特征在于，输入所述像素驱动电路的信号包括电源正极信号、电源负极信号、低电平信号、数据电压信号、控制本行的发光单元进行发光的本行发光信号、本行扫描信号和调整本行发光单元的发光时间的本行第一控制信号和本行第二控制信号；所述像素驱动电路包括作为驱动晶体管的第一TFT开关、第二TFT开关、第五TFT开关、第六TFT开关、第七TFT开关、第八TFT开关和电容；
第一TFT开关的控制端和电容的第一板连接，第一TFT开关的第一通路端与第二TFT开关的第二通路端和第五TFT开关的第一通路端连接，第一TFT开关的第二通路端与第六TFT开关的第一通路端连接；
第二TFT开关连接在扫描线和数据线的交叉处，本行扫描信号输入至第二TFT开关的控制端，第二TFT开关的第一通路端与数据电压信号连接；
第五TFT开关的控制端与本行发光信号连接；
第六TFT开关的控制端与第七TFT开关的第二通路端和第八TFT开关的第一通路端连接，第六TFT开关的第二通路端与发光单元的正极连接，发光单元的负极与电源负极信号；
第七TFT开关的控制端和第七TFT开关的第一通路端连接且均与输入本行第一控制信号；
第八TFT开关的控制端与本行第二控制信号连接，第八TFT开关的第二通路端均与低电平信号和电容的第二板连接；其中所述本行第一控制信号和本行第二控制信号在本行发光单元进行发光时输出三角波信号。
2.根据权利要求1所述的Micro LED显示装置的像素驱动电路，其特征在于：本行第二控制信号输出的三角波包括由高电平降至低电平的第一斜线和由低电平升至高电平的第二斜线；本行第一控制信号输出的三角波包括由低电平降至高电平的第三斜线和由高电平升至低电平的第四斜线。
3.根据权利要求2所述的Micro LED显示装置的像素驱动电路，其特征在于：第一斜线的斜率和第二斜线的斜率相同或者不相同；第三斜线的斜率和第四斜线的斜率相同或者不相同。
4.根据权利要求2所述的Micro LED显示装置的像素驱动电路，其特征在于：第一斜线的斜率和第二斜线的斜率为15°-75°；第三斜线的斜率和第四斜线的斜率为15°-75°。
5.根据权利要求2所述的Micro LED显示装置的像素驱动电路，其特征在于：输入所述像素驱动电路的信号还包括上一行扫描信号，所述像素驱动电路还包括第四TFT开关，第四TFT开关的控制端连接上一行扫描信号，第四TFT开关的第一通路端连接电源正极信号，第四TFT开关的第二通路端连接第一TFT开关的控制端。
6.根据权利要求5所述的Micro LED显示装置的像素驱动电路，其特征在于：所述像素驱动电路还包括第三TFT开关，第三TFT开关的控制端连接本行扫描信号，第三TFT开关的第一通路端连接第一TFT开关的控制端，第三TFT开关的第二通路端连接第一TFT开关的第二通路端。
7.根据权利要求6所述的Micro LED显示装置的像素驱动电路的驱动方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：复位阶段；
S2：数据写入和补偿阶段；
S3：发光阶段；
其中在一帧时间内包括连续的第一时间段、第二时间段和第三时间段，在第一时间段、第二时间段和第三时间段内依序进行复位阶段、数据写入与补偿阶段和发光阶段。
8.根据权利要求7所述的Micro LED显示装置的像素驱动电路的驱动方法，其特征在于：
第一时间段内，电源正极信号、电源负极信号和输入信号为设定电压，上一行扫描信号和本行第二控制信号为高电平，本行扫描信号、本行第一控制信号和本行发光信号为低电平，电容与第三TFT开关连接的一侧写入电源正极信号；
第二时间段，上一行扫描信号、本行第一控制信号和本行发光信号和输入低电平，本行第二控制信号维持高电平，本行扫描信号为高电平，数据电压信号写入至第一TFT开关的第一通路端和第二通路端之间，完成数据写入与对第一TFT开关的Vth的补偿；
第三时间段，上一行扫描信号和本行扫描信号为低电平，本行发光信号为高电平，本行第二控制信号先从高电位降至低电位再升至高电位，本行第一控制信号先从低电位升为高电位再从高电位降为低电位，在设定电压值范围内打开第七TFT开关和关闭第八TFT开关，并控制第六TFT开关打开，发光元件通过电流发光。
9.根据权利要求8所述的Micro LED显示装置的像素驱动电路的驱动方法，其特征在于：所述本行第一控制信号和本行第二控制信号在本行发光单元进行发光时输出三角波信号。
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