一种基于NMOS管的PWM像素电路、驱动方法及显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于NMOS管的PWM像素电路、驱动方法及显示装置，包括驱动电源，还包括用于输出恒定电压的比较器、用于调节电流恒定的电流镜、用于控制像素开关的选通晶体管、用于发光的发光单元以及用于为发光单元提供电流脉冲信号的驱动晶体管。本发明专利技术通过脉冲宽度调制的方式实现对micro LED的发光驱动，基于二硫化钼二维材料晶体管，在很低的外围电路成本下采用全NMOS设计，整体电路的工作频率的提高、驱动能力更强、信号损耗更少，以MoS2晶体管为基础解决了micro LED光色漂移的问题，micro LED的亮度均匀性强。LED的亮度均匀性强。LED的亮度均匀性强。

【技术实现步骤摘要】
一种基于NMOS管的PWM像素电路、驱动方法及显示装置


[0001]本专利技术涉及PWM显示，具体为一种基于N型场效应管的PWM像素电路、驱动方法及显示装置。

技术介绍

[0002]由于Micro LED有着发光波长随着通过二极管的电流大小漂移的特性，导致其在应用传统脉冲幅度（PAM）调制驱动时会出现颜色不准的情况，为了避免这个现象，脉冲宽度调制（PWM）的概念应运而生。
[0003]对于PWM显示，如若频率较低，则会出现频闪现象，对人的视力有损害；由于个体差异的存在，有些个体对于200Hz左右的PWM显示仍会出现不良的反应。现有的OLED PWM显示的频率大多在200Hz左右，无法实现在更高频率的应用场景下的使用。同时，现有的PWM驱动电路需要复杂的外围电路实现脉宽信号，外围电路提供脉宽信号时，其驱动能力较弱，驱动面积与分辨率受限制，亮度均匀性和对比度弱。因此如何提高工作频率，提高PWM显示的均匀性和稳定性成为了亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术的目的在于提供一种基于MoS2场效应管的高带宽、高频率的PWM像素电路；本专利技术的第二目的在于提供上述PWM像素电路的驱动运行方法；本专利技术的第三目的在于提供一种含有上述PWM像素电路的显示装置。
[0005]技术方案：本专利技术的一种基于NMOS管的PWM像素电路，包括驱动电源，还包括用于输出恒定电压的比较器、用于调节电流恒定的电流镜、用于控制像素开关的选通晶体管、用于显示的发光单元以及用于为发光单元提供电流脉冲信号的驱动晶体管；所述选通晶体管的信号输出端与比较器信号输入端连接，所述比较器的信号输出端与驱动晶体管的信号输入端连接，所述驱动晶体管的信号输出端与发光单元信号输入端连接；所述比较器、电流镜和和驱动晶体管与驱动电源电性连接，所述电流镜与比较器信号连接。
[0006]进一步的，所述比较器包括差分输入级、电平转换级和放大级；所述差分输入级包括第一NMOS管M1、第二NMOS管M2、第三NMOS管M3和第四NMOS管M4；所述第一NMOS管M1和第二NMOS管M2的栅极与选通晶体管连接；所述第一NMOS管M1和第二NMOS管M2的漏极分别与第三NMOS管M3和第四NMOS管M4的源极连接；所述第三NMOS管M3和第四NMOS管M4的栅极与自身的漏极连接，第三NMOS管M3和第四NMOS管M4的漏极与驱动电源连接；所述电平转换级包括第五NMOS管M5，所述第五NMOS管M5的栅极与第四NMOS管M4的源极连接；所述第五NMOS管M5的漏极与驱动电源连接；所述放大级包括第六NMOS管M6和第七NMOS管M7，所述第七NMOS管M7的栅极与第五NMOS管M5的源极连接，所述第七NMOS管M7的漏极分别与第六NMOS管M6的源极和驱动晶体管连接；所述第六NMOS管M6的栅极与自身的漏极连接，所述第六NMOS管M6的漏极与驱动电源连接。
[0007]进一步的，电流镜包括电流源I
B
、第八NMOS管M8、第九NMOS管M9和第十NMOS管M10；
所述第八NMOS管M8的漏极与第一NMOS管M1和第二NMOS管的源级连接，所述第九NMOS管M9的漏极与第五NMOS管M5的源级连接，所述第十NMOS管M10的漏极与电流源I
B
的一端连接，电流源I
B
的另一端与驱动电源连接；所述第九NMOS管M9的栅极、第八NMOS管M8的栅极分别与第十NMOS管M10的栅极连接，第十NMOS管M10的栅极与自身的漏极连接；所述第八NMOS管M8、第九NMOS管M9和第十NMOS管M10的源极接地。
[0008]进一步的，第一NMOS管M1、第二NMOS管M2、第三NMOS管M3、第四NMOS管M4、第五NMOS管M5、第六NMOS管M6、第七NMOS管M7、第八NMOS管M8、第九NMOS管M9和第十NMOS管M10均采用二硫化钼薄膜晶体管；其中，第一NMOS管M1、第二NMOS管M2和第七NMOS管M7的沟道长宽比相同，第三NMOS管M3、第四NMOS管M4、第五NMOS管M5、第六NMOS管M6的沟道长宽比相同。
[0009]进一步的，所述选通晶体管包括用于输入电平信号的第一开关NMOS管M
sw1
和用于输入三角波信号的第二开关NMOS管M
sw2
，所述驱动晶体管为驱动NMOS管M
DR
；所述第一开关NMOS管M
sw1
和第二开关NMOS管M
sw2
的漏极分别与第一NMOS管M1和第二NMOS管M2的栅极连接，所述第一开关NMOS管M
sw1
和第一开关NMOS管M
sw2
的栅极外接信号发射器，所述第一开关NMOS管M
sw
的源级和第二开关NMOS管M
sw2
的源级外接信号发射器；所述驱动NMOS管M
DR
的栅极与第六NMOS管M6的源极连接，驱动NMOS管M
DR
的源极与发光单元连接，驱动NMOS管M
DR
的漏极与驱动电源连接。
[0010]进一步的，所述第一开关NMOS管M
sw1
、第二开关NMOS管M
sw2
和驱动NMOS管M
DR
均采用沟道长宽比相同的二硫化钼薄膜晶体管。
[0011]进一步的，所述发光单元采用micro LED，所述micro LED的正极与驱动晶体管的源极连接，micro LED的负极接地。
[0012]本专利技术还保护一种基于NMOS管的PWM像素电路的驱动方法，包括以下步骤：步骤一、提供一种基于NMOS管的PWM像素电路；步骤二、电流源I
B
分别通过第八NMOS管M8、第九NMOS管M9和第十NMOS管M10为差分输入级、电平转换级和放大级提供恒定电流；步骤三、第一开关NMOS管M
sw1
和第二开关NMOS管M
sw2
的栅极设置高电平；步骤四、电平信号和三角波信号通过第一开关NMOS管M
sw1
和第二开关NMOS管M
sw2
的漏极传输至差分输入级，差分级对两个信号进行运算并输出至电平转换级；电平转换级对信号的直流电平进行转换，并匹配输出至放大级；放大级将电路电压进行增益放大，并将电压脉冲信号以方波形式输出；步骤五、驱动NMOS管M
DR
接收电压脉冲信号控制micro LED发光，通过不同占空比的电压输出作用对micro LED亮度进行调控。
[0013]本专利技术还保护一种显示装置，包括所述的基于NMOS管的PWM像素电路。
[0014]本专利技术的工作原理为：本专利技术通过脉冲宽度调制的方式实现对Micro LED的发光驱动，采用含有差分输入级、电平转换级和放大级的电压比较器，将输入的两个电压进行比较，若vP>vN，则vO输出数字信号1；若vP&am本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于NMOS管的PWM像素电路，包括驱动电源，其特征在于：还包括用于输出恒定电压的比较器、用于调节电流恒定的电流镜、用于控制像素开关的选通晶体管、用于显示的发光单元以及用于为发光单元提供电流脉冲信号的驱动晶体管；所述选通晶体管的信号输出端与比较器信号输入端连接，所述比较器的信号输出端与驱动晶体管的信号输入端连接，所述驱动晶体管的信号输出端与发光单元信号输入端连接；所述比较器、电流镜和驱动晶体管与驱动电源电性连接，所述电流镜与比较器信号连接。2.根据权利要求1所述的基于NMOS管的PWM像素电路，其特征在于：所述比较器包括差分输入级、电平转换级和放大级；所述差分输入级包括第一NMOS管M1、第二NMOS管M2、第三NMOS管M3和第四NMOS管M4；所述第一NMOS管M1和第二NMOS管M2的栅极与选通晶体管连接；所述第一NMOS管M1和第二NMOS管M2的漏极分别与第三NMOS管M3和第四NMOS管M4的源极连接；所述第三NMOS管M3和第四NMOS管M4的栅极与自身的漏极连接，第三NMOS管M3和第四NMOS管M4的漏极与驱动电源连接；所述电平转换级包括第五NMOS管M5，所述第五NMOS管M5的栅极与第四NMOS管M4的源极连接；所述第五NMOS管M5的漏极与驱动电源连接；所述放大级包括第六NMOS管M6和第七NMOS管M7，所述第七NMOS管M7的栅极与第五NMOS管M5的源极连接，所述第七NMOS管M7的漏极分别与第六NMOS管M6的源极和驱动晶体管连接；所述第六NMOS管M6的栅极与自身的漏极连接，所述第六NMOS管M6的漏极与驱动电源连接。3.根据权利要求2所述的基于NMOS管的PWM像素电路，其特征在于：电流镜包括电流源I
B
、第八NMOS管M8、第九NMOS管M9和第十NMOS管M10；所述第八NMOS管M8的漏极与第一NMOS管M1和第二NMOS管的源级连接，所述第九NMOS管M9的漏极与第五NMOS管M5的源级连接，所述第十NMOS管M10的漏极与电流源I
B
的一端连接，电流源I
B
的另一端与驱动电源连接；所述第九NMOS管M9的栅极、第八NMOS管M8的栅极分别与第十NMOS管M10的栅极连接，第十NMOS管M10的栅极与自身的漏极连接；所述第八NMOS管M8、第九NMOS管M9和第十NMOS管M10的源极接地。4.根据权利要求3所述的基于NMOS管的PWM像素电路，其特征在于：第一NMOS管M1、第二NMOS管M2、第三NMOS管M3、第四NMOS管M4、第五NMOS管M5、第六NMOS管M6、第七NMOS管M7、第八NMOS管M8、第九NMOS管M9和第十NMOS管M10均采用二硫化钼薄膜晶体管。5.根据权利要求4所述的基于NMOS管的PWM像素电路，其特征在于：第一NMOS管M1、第二NMOS管M2和第七NMOS管M7的沟道长宽比相同，第三NMOS管M3、第四NMOS管M4、第五NMOS管M5、第六NMOS管M6...

【专利技术属性】
技术研发人员：王欣然，毛赟，邱浩，施毅，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：