一种栅极驱动电路、像素电路和主动发光型有源显示器制造技术

本发明专利技术公开了一种栅极驱动电路、像素电路和主动发光型有源显示器，其中栅极驱动电路包括级联的移位寄存器模块以及与移位寄存器模块连接的驱动模块，其中驱动模块包括扫描信号产生模块和发光控制信号产生模块；移位寄存器模块用于在时钟信号的控制下产生级传信号，并对级传信号输出控制端的电平和编程信号控制端的电平进行编程控制；扫描信号产生模块用于在级传信号输出控制端的电平和编程信号控制端的电平的控制下输出扫描信号；发光控制信号产生模块用于在级传信号输出控制端的电平的控制下输出发光控制信号。本发明专利技术提供的栅极驱动电路可以在一级栅极驱动电路中同时输出可编程的扫描信号和发光控制信号，与像素电路配合以实现数字PWM子帧发光。合以实现数字PWM子帧发光。合以实现数字PWM子帧发光。

【技术实现步骤摘要】
一种栅极驱动电路、像素电路和主动发光型有源显示器


[0001]本专利技术涉及显示器件
，特别是涉及一种栅极驱动电路、像素电路和主动发光型有源显示器。

技术介绍

[0002]微型发光二极管显示具有自发光、超高亮度、寿命长、低功耗、体积轻薄等优势，被认为有望全面超越传统显示，成为颠覆产业的未来显示技术。微型发光二极管显示领域目前正在扩展到各种可穿戴、物联网和生物医学应用，如虚拟现实应用(VR，Virtual Reality)、智能手表和医疗传感器等。微型发光二极管显示(MLED)又进一步地分为Mini
‑
LED和Micro
‑
LED显示，其中Mini
‑
LED中LED晶粒尺寸约50
‑
100μm，Micro
‑
LED的中LED晶粒尺寸约1
‑
50μm。虽然微型发光二极管和有机发光二极管同为电流驱动型器件，但是微型发光二极管显示具有明显的特殊性：微型发光二极管的I
‑
V特性十分陡峭、同时发光效率仅在适当电流密度下较高，并且发射光的波长会随着电流密度而变化。若利用传统的脉冲幅度调制(PAM)的驱动方式调光，即通过驱动管将栅极输入的电压信号转换为电流信号实现灰阶调制，会导致数字编程范围被限制、造成发光波长的偏移，并且在低灰阶小电流时会严重影响显示效果。为了精确地控制显示灰阶，一般采用亮度正比于显示驱动TFT的导通时间的脉冲宽度调制(PWM)的驱动方式，以保证显示效果。
[0003]现有支持微型发光二极管显示的PWM驱动方案，主要分为模拟PWM驱动和数字PWM驱动。数字PWM驱动将一帧时间分为多个子帧，每个子帧时长成比例，通过对每个子帧编程以实现线性灰阶，这要求发光控制信号脉宽可调以实现子帧的编码。但现有技术中发光控制信号信号主要由外围驱动芯片生成，或基于同时发光的模式，令发光控制信号为外围产生的全局信号，栅极驱动电路只需要产生级传的扫描脉冲。额外的发光控制信号信号产生芯片将增加成本，难以实现窄边框，大大降低了发光效率。
[0004]微型发光二极管工作电流一般较高(10μA
‑
10mA量级，尤其是Mini
‑
LED像素的驱动电流较高)，像素电路中晶体管的宽长比一般较大，这导致栅极驱动电路的负载大大提高。栅极驱动电路难以保持足够强的驱动能力，以保证高帧率的显示效果。因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。

技术实现思路

[0005]鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种栅极驱动电路、像素电路和主动发光型有源显示器，可以在一级栅极驱动电路中同时输出多种类型的可编程的扫描信号和发光控制信号，与像素电路配合以实现数字PWM子帧发光，减小版图面积，提高驱动能力。
[0006]本专利技术提供一种栅极驱动电路，包括级联的移位寄存器模块以及与所述移位寄存器模块连接的驱动模块，其中所述驱动模块包括扫描信号产生模块和发光控制信号产生模块；所述移位寄存器模块包括级传信号输出控制端和编程信号控制端，所述移位寄存器模块用于在时钟信号的控制下产生级传信号，并对所述级传信号输出控制端的电平和编程信
号控制端的电平进行编程控制；所述扫描信号产生模块与所述级传信号输出控制端和编程信号控制端连接，用于在所述级传信号输出控制端的电平和编程信号控制端的电平的控制下输出扫描信号；所述发光控制信号产生模块与所述级传信号输出控制端连接，用于在所述级传信号输出控制端的电平的控制下输出发光控制信号。
[0007]进一步地，所述移位寄存器模块包括第一预充电单元、本级级传信号输出单元、编程单元和第一下拉单元；所述第一预充电单元用于在前一级级传信号的控制下对所述级传信号输出控制端进行充电；所述本级级传信号输出单元用于在所述级传信号输出控制端的电平的控制下输出本级级传信号；所述编程单元用于通过输入的前一级级传信号的脉冲个数对所述编程信号控制端的电平的下拉时刻和上拉时刻进行编程；所述第一下拉单元用于在所述编程信号控制端的电平的控制下将所述级传信号输出控制端的电平下拉至第一低电平，并将输出的所述本级级传信号复位至第二低电平，其中所述第一低电平的电平值大于所述第二低电平的电平值。
[0008]进一步地，所述第一预充电单元包括第一预充电控制晶体管和第一自举电容；所述第一预充电控制晶体管的控制端与所述第一预充电控制晶体管的第一通路端连接并接入所述前一级级传信号，所述第一预充电控制晶体管的第二通路端与所述第一自举电容的第一端连接形成所述级传信号输出控制端；所述第一自举电容的第二端与所述本级级传信号输出单元和所述第一下拉单元连接。
[0009]进一步地，所述本级级传信号输出单元包括本级级传信号输出晶体管；所述本级级传信号输出晶体管的控制端与所述级传信号输出控制端连接，所述本级级传信号输出晶体管的第一通路端接入第一时钟信号，所述本级级传信号输出晶体管的第二通路端与所述第一自举电容的第二端连接并输出本级级传信号。
[0010]进一步地，所述编程单元包括第一编程控制晶体管、第二编程控制晶体管、第三编程控制晶体管、第四编程控制晶体管、复位控制晶体管和第二电容；所述第一编程控制晶体管的控制端接入后一级级传信号，所述第一编程控制晶体管的第一通路端与所述第四编程控制晶体管的控制端连接并接入第二时钟信号，所述第一编程控制晶体管的第二通路端与所述第二编程控制晶体管的控制端和所述第二编程控制晶体管的第一通路端连接；所述第二编程控制晶体管的第二通路端与所述第四编程控制晶体管的第一通路端和所述第三编程控制晶体管的第一通路端连接；所述第三编程控制晶体管的控制端接入所述前一级级传信号，所述第三编程控制晶体管的第二通路端与所述第二电容的第二端连接并接入第二低电平；所述第四编程控制晶体管的第二通路端与所述第二电容的第一端连接形成所述编程信号控制端；所述复位控制晶体管的控制端接入复位信号，所述复位控制晶体管的第一通路端接入全局高电平，所述复位控制晶体管的第二通路端与所述编程信号控制端连接。
[0011]进一步地，所述第一下拉单元包括第一下拉晶体管和第二下拉晶体管；所述第一下拉晶体管的控制端与所述编程信号控制端连接，所述第一下拉晶体管的第一通路端与所述级传信号输出控制端连接，所述第一下拉晶体管的第二通路端接入所述第一低电平；所述第二下拉晶体管的控制端也与所述编程信号控制端连接，所述第二下拉晶体管的第一通路端与所述第一自举电容的第二端和所述本级级传信号输出晶体管的第二通路端连接，所述第二下拉晶体管的第二通路端接入所述第二低电平。
[0012]进一步地，所述扫描信号产生模块包括第二预充电单元、本级扫描信号输出单元、
第二下拉单元和维持单元；所述第二预充电单元用于在前一级扫描信号的控制下对扫描信号输出控制端进行充电；所述本级扫描信号输出单元用于在所述扫描信号输出控制端的电平的控制下输出本级扫描信号；所述第二下拉单元用于在后一级扫描信号的控制下将所述扫描信号输出控制端的电平信号和输出的所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种栅极驱动电路，其特征在于，包括级联的移位寄存器模块以及与所述移位寄存器模块连接的驱动模块，其中所述驱动模块包括扫描信号产生模块和发光控制信号产生模块；所述移位寄存器模块包括级传信号输出控制端和编程信号控制端，所述移位寄存器模块用于在时钟信号的控制下产生级传信号，并对所述级传信号输出控制端的电平和编程信号控制端的电平进行编程控制；所述扫描信号产生模块与所述级传信号输出控制端和编程信号控制端连接，用于在所述级传信号输出控制端的电平和编程信号控制端的电平的控制下输出扫描信号；所述发光控制信号产生模块与所述级传信号输出控制端连接，用于在所述级传信号输出控制端的电平的控制下输出发光控制信号。2.根据权利要求1所述的栅极驱动电路，其特征在于，所述移位寄存器模块包括第一预充电单元、本级级传信号输出单元、编程单元和第一下拉单元；所述第一预充电单元用于在前一级级传信号的控制下对所述级传信号输出控制端进行充电；所述本级级传信号输出单元用于在所述级传信号输出控制端的电平的控制下输出本级级传信号；所述编程单元用于通过输入的前一级级传信号的脉冲个数对所述编程信号控制端的电平的下拉时刻和上拉时刻进行编程；所述第一下拉单元用于在所述编程信号控制端的电平的控制下将所述级传信号输出控制端的电平下拉至第一低电平，并将输出的所述本级级传信号复位至第二低电平，其中所述第一低电平的电平值大于所述第二低电平的电平值。3.根据权利要求2所述的栅极驱动电路，其特征在于，所述第一预充电单元包括第一预充电控制晶体管和第一自举电容；所述第一预充电控制晶体管的控制端与所述第一预充电控制晶体管的第一通路端连接并接入所述前一级级传信号，所述第一预充电控制晶体管的第二通路端与所述第一自举电容的第一端连接形成所述级传信号输出控制端；所述第一自举电容的第二端与所述本级级传信号输出单元和所述第一下拉单元连接；所述本级级传信号输出单元包括本级级传信号输出晶体管；所述本级级传信号输出晶体管的控制端与所述级传信号输出控制端连接，所述本级级传信号输出晶体管的第一通路端接入第一时钟信号，所述本级级传信号输出晶体管的第二通路端与所述第一自举电容的第二端连接并输出本级级传信号。4.根据权利要求3所述的栅极驱动电路，其特征在于，所述编程单元包括第一编程控制晶体管、第二编程控制晶体管、第三编程控制晶体管、第四编程控制晶体管、复位控制晶体管和第二电容；所述第一编程控制晶体管的控制端接入后一级级传信号，所述第一编程控制晶体管的第一通路端与所述第四编程控制晶体管的控制端连接并接入第二时钟信号，所述第一编程控制晶体管的第二通路端与所述第二编程控制晶体管的控制端和所述第二编程控制晶体管的第一通路端连接；所述第二编程控制晶体管的第二通路端与所述第四编程控制晶体管的第一通路端和所述第三编程控制晶体管的第一通路端连接；
所述第三编程控制晶体管的控制端接入所述前一级级传信号，所述第三编程控制晶体管的第二通路端与所述第二电容的第二端连接并接入第二低电平；所述第四编程控制晶体管的第二通路端与所述第二电容的第一端连接形成所述编程信号控制端；所述复位控制晶体管的控制端接入复位信号，所述复位控制晶体管的第一通路端接入全局高电平，所述复位控制晶体管的第二通路端与所述编程信号控制端连接。5.根据权利要求4所述的栅极驱动电路，其特征在于，所述第一下拉单元包括第一下拉晶体管和第二下拉晶体管；所述第一下拉晶体管的控制端与所述编程信号控制端连接，所述第一下拉晶体管的第一通路端与所述级传信号输出控制端连接，所述第一下拉晶体管的第二通路端接入所述第一低电平；所述第二下拉晶体管的控制端也与所述编程信号控制端连接，所述第二下拉晶体管的第一通路端与所述第一自举电容的第二端和所述本级级传信号输出晶体管的第二通路端连接，所述第二下拉晶体管的第二通路端接入所述第二低电平。6.根据权利要求5所述的栅极驱动电路，其特征在于，所述扫描信号产生模块包括第二预充电单元、本级扫描信号输出单元、第二下拉单元和维持单元；所述第二预充电单元用于在前一级扫描信号的控制下对扫描信号输出控制端进行充电；所述本级扫描信号输出单元用于在所述扫描信号输出控制端的电平的控制下输出本级扫描信号；所述第二下拉单元用于在后一级扫描信号的控制下将所述扫描信号输出控制端的电平信号和输出的所述本级扫描信号下拉至第一低电平，以使本级扫描信号输出单个正极性脉冲；所述维持单元用于在所述编程信号控制端的电平的控制下将所述扫描信号输出控制端的电平和输出的所述本级扫描信号维持在第一低电平。7.根据权利要求6所述的栅极驱动电路，其特征在于，所述第二预充电单元包括第二预充电控制晶体管和第三自举电容；所述第二预充电控制晶体管的控制端接入所述前一级扫描信号，所述第二预充电控制晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：张盛东，朱宇轩，廖聪维，郑欣，邹忠飞，钟德镇，
申请(专利权)人：北京大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：