CN114141199B - 微显示无源像素电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子电路技术领域，具体涉及微显示无源像素驱动电路。本发明提供微显示无源像素驱动电路，包括Column Driver模块、Scan Driver模块和Pixel Circuit Array模块，所述Column Driver模块和Scan Driver模块均与所述Pixel Circuit Array模块电连接，所述Column Driver模块包括PWM实现电路。本发明采用PWM信号来控制像素，将输入的R、G、B数据通过一个计数器实现PWM，在亮度不均匀或者发生温漂时可以通过调整脉宽进行补偿校正。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，具体涉及微显示无源像素驱动电路。
背景技术
微型发光二极管 (micro OLED) 显示器是最有前途的下一代显示器，根据驱动方式不同可分为无源驱动(PMOLED)和有源驱动(AMOLED)。
OLED微型显示器芯片有广泛的应用，在军用市场方面，主要用于军工红外枪瞄显示器、数字单兵头盔显示器、军用红外、夜视仪、3D模拟训练及5G虚拟现实、增强现实技术应用。同时，在5G技术条件下，该技术具有广阔的民用市场。在AR/VR领域，可用于移动互联网终端显示系统、3D眼镜、虚拟游戏系统等；在消费类电子领域，可用于车载平视显示器（HUD）、高端数码相机取景器（EVF）、近距离投影仪等；在行业应用上，可用于消防、远程教育培训、远程医疗（如医内窥视镜等）、工业维修检测等。
无源驱动具有较低的制造成本、简单的电路结构，但是其在短时间内会产生偏压，需要更高的电流和更高的电压才能在面板上实现平均亮度，因此耗散更多的功率并迅速使OLED器件退化。
目前的AMOLED常采用DAC对像素电路提供电压和电流，但是DAC本身温漂较大且补偿较为困难，难以解决亮度不均匀的现象。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的缺点，而提出了微显示无源像素驱动电路。
本发明提供了如下的技术方案：
微显示无源像素驱动电路，包括包括Column Driver模块、Scan Driver模块和Pixel Circuit Array模块，所述Column Driver模块和Scan Driver模块均与所述PixelCircuit Array模块电连接，所述Column Driver模块包括PWM实现电路；
所述Column Driver模块，用于驱动OLED显示屏中每列LED点亮或熄灭，即以相应的像素亮度值来驱动与Column Driver模块连接的列电极；
所述Scan Driver模块，用于生成扫描信号，并将扫描信号依次向多条扫描线提供，即产生对应图像信号的控制信号；
所述Pixel Circuit Array模块，用于获取驱动器发出的信号，并根据控制信号向外输出对应像素中包含的图像信息。
优选的，所述所述Column Driver模块包括Shift Registers模块、InputRegisters模块、Data Latches模块、PWMGenerators模块、Level Shifters模块和CurrentDrivers模块，所述Shift Registers模块、所述Input Registers模块、所述Data Latches模块、所述PWMGenerators模块、所述Level Shifters模块和所述Current Drivers模块依次电连接。
优选的，所述Shift Registers模块，用于存储数字信号并将数字信号向外输出；
所述Input Registers模块，用于接收输入数据并选择性的将所述输入数据向外传输；
所述Data Latches模块，用于锁存来自存储器的显示数据；
所述PWM Generators模块，用于产生输出PWM信号，所述PWM实现电路设置在所述PWM Generators模块内；
所述Level Shifters模块，用于将时序控制电路的控制信号转化为高电平信号输出；
所述Current Drivers模块，用于产生与输入信号对应的像素电流。
优选的，所述Column Driver模块接收外部的输入信号为10-bit video data信号，10-bit video data存储在Input Registers模块内。
优选的，所述PWM实现电路包括：
多条扫描信号线，与所述Scan Driver模块电性连接；
多条数据信号线，分别与多条扫描信号线电性连接；
还包括第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3和电容，所述PWM实现电路接收PWM输入信号，所述PWM输入信号分别与反相器的输入端和第三晶体管M3的栅极连接，所述反相器输出端与数据信号线上的节点连接，所述电容设在所述反相器输出端和所述数据信号线的节点之间，所述反相器的输入端还与pre-charge管电性连接，所述pre-charge管对数据信号线节点连接的所述电容进行充电。
优选的，所述反相器设有两个，一个所述反相器输入端和第三晶体管M3的栅极均连接PWM输入信号，且该反相器输出端分别与第一晶体管M1的栅极和另一个反相器的输入端连接。
优选的，所述第一晶体管的源极和第二晶体管的源极均与5V的镜像电流源连接，所述第一晶体管M1的漏极与多条所述数据信号线连接。
优选的，所述Scan Driver模块还与时序信号和复位信号连接，所述扫描信号和所述PWM信号分别控制TX1管和TX2管。
优选的，所述像素电路还分别与时钟信号产生电路和数字电路模块电连接；
时钟信号产生电路，用于生成时钟信号，并被所述Timing controller模块使用接收RGB数据信号并以及输出时钟信号至Sourcedriver模块；
所述数字电路模块包括产生行信号的数字电路模块和产生列信号的数字电路模块。
优选的，所述数字电路模块与与门电连接，所述与门的两个输入端分别与产生行信号的数字电路模块和产生列信号的数字电路模块连接，所述与门的输出端连接传输门，所述传输门接收转化后的像素电流并根据数字电路模块产生的信号调节并输出像素电流。
本发明的有益效果是：
当输入像素数据，通过计数器实现R、G、B单像素的PWM信号，实现的PWM脉宽对应相应的R、G、B值，同时脉宽可以在亮度不均匀或发生温漂的情况下调节，进行补偿校正；
在像素电路中设有与门和传输门，对于寄生电容导致的电荷注入现象起到优化的效果，减小了导通电阻和电荷注入现象的影响，使得具有毛刺或波动的输入信号输出为稳定的输出信号，进而使得输出至像素阵列的像素电流稳定，达到提高像素电压建立的速度和精度。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明OLED整体架构框图；
图2是本发明PWM 实现电路；
图3是本发明单像素电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
根据图1所示，微显示无源像素驱动电路，包括Column Driver模块、Scan Driver模块和Pixel Circuit Array模块，ColumnDriver模块和Scan Driver模块均与PixelCircuit Array模块电连接，Column Driver模块包括PWM实现电路，ScanDriver模块还与时序信号和复位信号连接，扫描信号和PWM信号分别控制TX1管和TX2管。
Column Driver模块，用于驱动OLED显示屏中每列LED点亮或熄灭，即以相应的像素亮度值来驱动与Column Driver模块连接的列电极；
Scan Driver模块，用于生成扫描信号，并将扫描信号依次向多条扫描线提供，即产生对应图像信号的控制信号；
Pixel Circuit Array模块，用于获取驱动器发出的信号，并根据控制信号向外输出对应像素中包含的图像信息。
Column Driver模块包括Shift Registers模块、Input Registers模块、DataLatches模块、PWM Generators模块、Level Shifters模块和Current Drivers模块，Shift Registers模块、Input Registers模块、DataLatches模块、PWM Generators模块、Level Shifters模块和Current Drivers模块依次电连接。
Shift Registers模块，用于存储数字信号并将数字信号向外输出；
Input Registers模块，用于接收输入数据并选择性的将输入数据向外传输；
Data Latches模块，用于锁存来自存储器的显示数据；
PWM Generators模块，用于产生输出PWM信号，PWM实现电路设置在PWMGenerators模块内；
Level Shifters模块，用于将时序控制电路的控制信号转化为高电平信号输出；
Current Drivers模块，用于产生与输入信号对应的像素电流。
Column Driver模块接收外部的输入信号为10-bit video data信号，10-bitvideo data存储在InputRegisters模块内。
Shift Registers模块根据时序信号clock取出数字信号数据，并将数字信号传输至InputRegisters模块。Input Registers模块还接收10-bit video data信号，InputRegisters模块将数字信号和10-bit video data信号同时寄放，当收到时序信号后，将数字信号和10-bit video data信号传输至Data Latches模块。
Data Latches模块与单像素电路连接，进行选择后输出相应的数据。在将数据传输至PWM Generators模块，将像素R、G、B数据实现PWM，产生的脉宽分别对应像素R、G、B的数据值。产生的PWM输送至转换电平的Level Shifters模块，将PWM的电平转化为高电平。
转化后的PWM传输至Current Drivers模块，产生电流流入像素电路，实现像素的点亮。
根据图2所示，PWM实现电路包括：
多条扫描信号线，与Scan Driver模块电性连接；
多条数据信号线，分别与多条扫描信号线电性连接；
还包括第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3和电容，PWM实现电路接收PWM输入信号，PWM输入信号分别与反相器的输入端和第三晶体管M3的栅极连接，反相器输出端与数据信号线上的节点连接，电容设在反相器输出端和数据信号线的节点之间，反相器的输入端还与pre-charge管电性连接，pre-charge管对数据信号线节点连接的电容进行充电。
反相器设有两个，一个反相器输入端和第三晶体管M3的栅极均连接PWM输入信号，且该反相器输出端分别与第一晶体管M1的栅极和另一个反相器的输入端连接。
第一晶体管的源极和第二晶体管的源极均与5V的镜像电流源连接，第一晶体管M1的漏极与多条数据信号线连接。
在PWM信号输入前，pre-charge管对数据信号线节点连接的电容进行充电。第三晶体管M3的源极连接pre-charge管输出的电压，第三晶体管M3的栅极依次连接两个反相器，第三晶体管M3的漏极与像素电路连接
PWM信号输入后，通过第一个反相器，实现高低电平的PWM信号无延迟翻转，降低功耗。
镜像电流源连接第一晶体管M1的源极和第二晶体管M2的源极，第一晶体管的栅极连接第一个反相器的输出端，第一晶体管的漏极连接像素电路。第二晶体管M2的漏极连接电源负极。
其中PWM实现电路中电容值的计算公式：
Cgd_sum=(N-1)*Cpara<0>；
其中Cpara为寄生电容的电容值，Cgd_sum为像素开关元件第一晶体管M1的栅极与漏极之间的电容值。
根据图3所示，像素电路还分别与时钟信号产生电路和数字电路模块电连接；
时钟信号产生电路，用于生成时钟信号，并被Timing controller模块使用接收RGB数据信号并以及输出时钟信号至Sourcedriver模块；
数字电路模块包括产生行信号的数字电路模块和产生列信号的数字电路模块。
数字电路模块与与门电连接，与门的两个输入端分别与产生行信号的数字电路模块和产生列信号的数字电路模块连接，与门的输出端连接传输门，传输门接收转化后的像素电流并根据数字电路模块产生的信号调节并输出像素电流。
在框1中MOS管采用规格为1.5V的低压晶体管，在框2中MOS管采用规格为5V的高压晶体管。
时序信号传输至数字电路模块，两个数字电路模块分别产生行信号和列信号，行信号和列信号同时选通即与门的输入端均输入高电平，与门的输出端输出信号为高电平。
此时像素电路接收单像素数据的像素电流，与与门输出端的高电平输出信号一同传输至传输门电路，通过传输门电路减小导通电阻和缓解电荷注入现象，使得像素电压建立的速度和精度得到提高。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.微显示无源像素驱动电路，其特征在于，包括Column Driver模块、Scan Driver模块和Pixel Circuit Array模块，所述Column Driver模块和Scan Driver模块均与所述PixelCircuit Array模块电连接，所述Column Driver模块包括PWM实现电路；
所述Column Driver模块，所述Column Driver模块包括Shift Registers模块、InputRegisters模块、Data Latches模块、PWM Generators模块、Level Shifters模块和CurrentDrivers模块，所述Shift Registers模块、所述Input Registers模块、所述Data Latches模块、所述PWM Generators模块、所述Level Shifters模块和所述Current Drivers模块依次电连接，用于驱动OLED显示屏中每列LED点亮或熄灭，即以相应的像素亮度值来驱动与Column Driver模块连接的列电极；
所述Scan Driver模块，用于生成扫描信号，并将扫描信号依次向多条扫描线提供，即产生对应图像信号的控制信号；
所述Pixel Circuit Array模块，用于获取驱动器发出的信号，并根据控制信号向外输出对应像素中包含的图像信息；
所述Shift Registers模块，用于存储数字信号并将数字信号向外输出；
所述Input Registers模块，用于接收输入数据并选择性的将所述输入数据向外传输；
所述Data Latches模块，用于锁存来自存储器的显示数据；
所述PWM Generators模块，用于产生输出PWM信号，所述PWM实现电路设置在所述PWMGenerators模块内；
所述Level Shifters模块，用于将时序控制电路的控制信号转化为高电平信号输出；
所述Current Drivers模块，用于产生与输入信号对应的像素电流；
所述Column Driver模块接收外部的输入信号为10-bit video data信号，10-bitvideo data存储在Input Registers模块内；
所述Scan Driver模块还与时序信号和复位信号连接，所述扫描信号和所述PWM信号分别控制TX1管和TX2管；
所述PWM实现电路包括：
多条扫描信号线，与所述Scan Driver模块电性连接；
多条数据信号线，分别与多条扫描信号线电性连接；
还包括第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3和电容，所述PWM实现电路接收PWM输入信号，所述PWM输入信号分别与反相器的输入端和第三晶体管M3的栅极连接，所述反相器输出端与数据信号线上的节点连接，所述电容设在所述反相器输出端和所述数据信号线的节点之间，所述反相器的输入端还与pre-charge管电性连接，所述pre-charge管对数据信号线节点连接的所述电容进行充电。
2.根据权利要求1所述的微显示无源像素驱动电路，其特征在于，所述反相器设有两个，一个所述反相器输入端和第三晶体管M3的栅极均连接PWM输入信号，且该反相器输出端分别与第一晶体管M1的栅极和另一个反相器的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的微显示无源像素驱动电路，其特征在于，所述第一晶体管的源极和第二晶体管的源极均与5V的镜像电流源连接，所述第一晶体管M1的漏极与多条所述数据信号线连接。
4.根据权利要求1所述的微显示无源像素驱动电路，其特征在于，所述像素驱动电路还分别与时钟信号产生电路和数字电路模块电连接；
时钟信号产生电路，用于生成时钟信号，并被Timing controller模块使用接收RGB数据信号并以及输出时钟信号至Source driver模块；
所述数字电路模块包括产生行信号的数字电路模块和产生列信号的数字电路模块。
5.根据权利要求4所述的微显示无源像素驱动电路，其特征在于，所述数字电路模块与与门电连接，所述与门的两个输入端分别与产生行信号的数字电路模块和产生列信号的数字电路模块连接，所述与门的输出端连接传输门，所述传输门接收转化后的像素电流并根据数字电路模块产生的信号调节并输出像素电流。
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