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CN116312336B - 一种发光元件补偿电路、驱动电路及led显示装置 - Google Patents

一种发光元件补偿电路、驱动电路及led显示装置

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CN116312336B
CN116312336B CN202111568219.8A CN202111568219A CN116312336B CN 116312336 B CN116312336 B CN 116312336B CN 202111568219 A CN202111568219 A CN 202111568219A CN 116312336 B CN116312336 B CN 116312336B
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light emitting
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Xiamen Xinying Display Technology Co ltd
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Abstract

本发明提供一种发光元件补偿电路、驱动电路及LED显示装置，补偿电路中，在第一像素单元与第二像素单元之间设置第一补偿开关器件，在第二像素单元与第三像素单元之间设置第二补偿开关器件。当第一开关器件开启时，第一像素单元与第二像素单元电性连接，向第二像素单元提供补偿电流；当第二开关器件开启时，第三像素单元与第二像素单元电性连接，向第二像素单元提供补偿电流。通过上述补偿电路，能够保证第二像素单元具有更大的操作电流区间，发出更高的发光强度。当补偿开关元件开启时，像素单元之间的可变电阻(即开关元件)并联，由此能够降低像素单元的有效电阻值，使得开关元件的功耗降低。

Description

一种发光元件补偿电路、驱动电路及LED显示装置
技术领域
本发明涉及半导体器件显示技术领域，特别涉及一种发光元件补偿电路、驱动电路及LED显示装置。
背景技术
LCD/OLED显示背板与现今Micro LED元件的显示面板均采用薄型TFT元件作为开关器件，来改变发光器件的电压/电流，操控发光器件的发光整度，形成人眼所视的光源三原色，进而组成各种显示屏的不同色光与画面。TFT元件借由调节TFT内半导体材料电子流动的通道大小，来决定输入电流的数值。而当发光元件与TFT元件串接时，发光元件的输入电流大小及可由TFT元件来定义。
在Micro LED元件中，RGB芯片的起始电压通常是VR<VB＝VG，即，R芯片的起始电压小于B与G芯片的起始电压。当R、G、B三种芯片有电性并联在一起时，外界施加给电压/电流，电流会只通过R芯片，使得R芯片点亮，B与G芯片则是处于无法驱动的状态而无法点亮。
发明内容
鉴于现有技术中LED芯片驱动方面存在的缺陷，本发明提供一种发光元件补偿电路、驱动电路及LED显示装置，在本发明的补偿电路中，在第一像素单元与第二像素单元之间设置第一补偿开关器件，在第二像素单元与第三像素单元之间设置第二补偿开关器件。当第一开关器件开启时，第一像素单元与第二像素单元电性连接，向第二像素单元提供补偿电流；当第二开关器件开启时，第三像素单元与第二像素单元电性连接，向第二像素单元提供补偿电流。通过上述补偿电路，能够保证第二像素单元具有更大的电流区间，发出更高的发光强度。并且能够降低像素单元的有效电阻值，使得开关元件的功耗降低。
根据本发明的一个实施例，提供一种发光元件补偿电路，该发光元件补偿电路包括：
第一像素单元、第二像素单元及第三像素单元；
第一补偿开关器件，设置在所述第一像素单元与所述第二像素单元之间，当所述第一开关器件开启时，使所述第一像素单元与所述第二像素单元电性连接；
第二补偿开关器件，设置在所述第二像素单元与所述第三像素单元之间，当所述第二开关器件开启时，使所述第三像素单元与所述第二像素单元电性连接。
可选地，所述第一像素单元包括相互串联的第一发光元件及第一开关元件，所述第二像素单元包括相互串联的第二发光元件及第二开关元件，所述第三像素单元包括相互串联的第三发光元件及第三开关元件。
可选地，所述第一补偿开关器件的一端连接在所述第一发光元件和第一开关元件之间，另一端连接在所述第二发光元件和所述第二开关元件之间。
可选地，所述第二补偿开关器件的一端连接在所述第二发光元件和第二开关元件之间，另一端连接在所述第三发光元件和所述第三开关元件之间。
可选地，所述发光元件补偿电路还包括时序控制电路，所述时序控制电路控制所述第一补偿开关器件和所述第二补偿开关器件开启或关闭。
可选地，所述时序控制电路以脉宽调制模式控制所述第一补偿开关元件和所述第二开关元件的开启或关闭。
可选地，当需要点亮所述第二像素单元时，所述时序控制电路控制所述第一补偿开关元件和所述第二补偿开关元件交替开启，以向所述第二像素单元提供补偿电流。
可选地，第一补偿开关器件及所述第二补偿开关器件为TFT元件。
根据本发明的另一实施例，提供一种发光元件驱动电路，其包括：
驱动芯片，用于驱动所述发光元件发光；以及
补偿电路，所述补偿电路为本发明所述的补偿电路。
可选地，所述补偿电路的时序控制电路连接所述驱动芯片及所述补偿电路的第一补偿开关器件和第二补偿开关器件。
根据本发明的另一实施例，提供一种LED显示装置，其包括：电路基板以及设置在所述电路基板上的发光元件，其中，所述电路基板上设置有驱动电路，所述驱动电路为本发明所述的发光元件驱动电路。
可选地，所述LED显示装置还包括电源模块，所述电源模块连接所述驱动电路，以为驱动电路中的驱动芯片和补偿电路供电。
如上所述，本发明的发光元件补偿电路、驱动电路及LED显示装置，具有以下有益效果：
本发明提供的补偿电路中，在第一像素单元与第二像素单元之间设置第一补偿开关器件，在第二像素单元与第三像素单元之间设置第二补偿开关器件。当第一开关器件开启时，第一像素单元与第二像素单元电性连接，向第二像素单元提供补偿电流；当第二开关器件开启时，第三像素单元与第二像素单元电性连接，向第二像素单元提供补偿电流。通过上述补偿电路，能够保证第二像素单元具有更大的操作电流区间，发出更高的发光强度。具有该补偿电路的驱动电路能够保证发光元件稳定发光，且具有更好的发光效果。
当第一补偿开关元件开启时，第一像素单元和第二像素单元的可变电阻(即开关元件)并联；当第二补偿开关元件开启时，第二像素单元和第三像素单元的可变电阻(即开关元件)并联。由此能够降低像素单元的有效电阻值，使得开关元件的功耗降低。
本发明的显示装置的驱动电路包括上述补偿电路，发光元件能够稳定发光，具有更高的发光强度，因此能够提高显示装置的显示效果。同时由于上述补偿电路能够降低开关元件的功耗，因此也能够降低整个显示装置的功耗。
附图说明
图1显示为现有技术中显示模块中像素单元的结构示意图。
图2显示为本发明实施例一提供的发光元件补偿电路中像素单元的等效电路示意图。
图3显示为本发明实施例一提供的发光元件补偿电路示意图。
图4显示为施加至像素单元的电流脉冲示意图。
图5显示为实施例二提供的驱动电路的示意图。
图6显示为实施例三提供的LED显示装置的结构示意图。
元件标号说明
001 开关元件 102-2 第二发光元件
100 像素单元 102-3 第二补偿开关器件
100-1 可变电阻 103 第三像素单元
100-2 固定电阻 103-1 第三开关元件
101 第一像素单元 103-2 第三发光元件
101-1 第一开关元件 103-3 第三补偿开关器件
101-2 第一发光元件 104 第一电流脉冲
101-3 第一补偿开关器件 204 第二电流脉冲
102 第二像素单元 304 第三电流脉冲
102-1 第二开关元件 205 补偿电流
400 显示装置 403 发光元件
401 面罩 404 底壳
402 线路板
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
在Micro LED显示面板中，TFT元件作为开关元件与发光元件串联，发光元件的输入电流大小可由TFT元件定义。如图1所示，一般而言，开关元件001的电子流通道可由输入至TFT元件的电压Vgate、Vdata、Vcomplementrary来调节，VDD为外界输入至TFT元件的电压值可变的二端电压。在Micro LED元件中，RGB芯片的起始电压通常是VR<VB＝VG，即R(红光)芯片的起始电压小于B(蓝光)芯片与G(绿光)芯片。当R、G、B三种芯片有电性并联在一起时，外界施加给电压/电流，电流会只通过R芯片，使得R芯片点亮，B与G芯片则是处于无法驱动的状态而无法点亮。因此，在开关元件相同的可调变电流范围内，会出现红光芯片亮度不足的问题。同时，在串接电流中，个别开关元件的阻值比较大，造成器件的功耗增加。
实施例一
针对现有技术中的上述缺陷，本实施例提供一种发光元件补偿电路。在基本的电路学中，TFT元件组成的元件可以假定为一个可变电阻。而发光元件，例如Micro LED芯片时域快速相应的发光元件，给予Micro LED芯片电流/电压时，Micro LED芯片可视为一个类似固定电阻的元件。据此，如图2所示，在显示装置中串接的发光元件及开关元件可以视为一个可变电阻100-1与一个固定电阻100-2串联。一个发光元件与一个可变电阻即形成一个显示屏上的像素单元100。每个发光器件只能借由一组开关元件来提供电流，使得发光元件的发光强度与开关元件提供的电流强度相关。
如图3所述，本实施例中，发光元件补偿电路包括第一像素单元101、第二像素单元102及第三像素单元103，以及第一补偿开关器件101-3及第二补偿开光器件102-3。第一像素单元101包括相互串联的第一开关元件101-1及第一发光元件101-2，第二像素单元102包括相互串联的第二开关元件102-1及第二发光元件102-2，第三像素单元103包括相互串联的第三开关元件103-1及第三发光元件103-2。其中第一开关元件101-1、第二开关元件102-1及第三开关元件103-1为TFT元件。第一发光元件101-2、第二发光元件102-2及第三发光元件103-2均为LED芯片，优选地为Micro LED芯片。在可选实施例中，第一发光元件101-2为绿光LED芯片，第二发光元件102-2为红光LED芯片，第三发光元件103-2为蓝光LED芯片。
同样参照图3，第一补偿开关器件101-3设置在第一像素单元101和第二像素单元102之间，具体地，第一补偿开关器件101-3的一端连接至第一像素单元101的第一开关元件101-1和第一发光元件101-2之间，第一补偿开关器件101-3的另一端连接至第二像素单元102的第二开关元件102-1和第二发光元件102-2之间。当第一补偿开关器件101-3开启时，第一像素单元101与第二像素单元102之间实现电性连接，此时，向像素单元提供电流/电压时，第一像素单元101能够经上述第一补偿开关器件101-3向第二像素单元102提供电流，使得第二像素单元102的第二发光元件102-2具有更高的发光强度，亮度更亮。
同样参照图3，第二补偿开关器件102-3设置在第二像素单元102和第三像素单元103之间，具体地，第二补偿开关器件102-3的一端连接至第二像素单元102的第二开关元件102-1和第二发光元件102-2之间，第二补偿开关器件102-3的另一端连接至第三像素单元103的第三开关元件103-1和第三发光元件103-2之间。当第二补偿开关器件102-3开启时，第二像素单元102与第三像素单元103之间实现电性连接，此时，向像素单元提供电流/电压时，第三像素单元103能够经上述第二补偿开关器件102-3向第二像素单元102提供电流，使得第二像素单元102的第二发光元件102-2具有更高的发光强度，亮度更亮。当第一补偿开关器件101-3和第二补偿开关器件102-3关闭时，第二像素单元102在原始电流/电压下正常显示。
如上所述，通过设置上述第一补偿开关器件及第二补偿开关器件能够使得第二像素单元的发光元件具有更大的工作电流区间，使其能够发出更高的发光强度，能够发出不同强度的光，尤其在电流补偿器件，能够发出更亮的亮度。另外，如图3所示，当第一补偿开关器件和/或第二补偿开关器件开启时，第一像素和第二像素的可变电阻(即第一开关元件和第二开关元件)并联，或者第二像素和第三像素的可变电阻(即第二开关元件和第三开关元件)并联，电阻的并联使得像素单元的有效电阻值下降，由此使得开关元件在补偿开关器件开启时段内的功耗下降。
可选实施例中，上述补偿电路还包括时序控制电路，时序控制电路按照一定的时序控制模式控制上述第一补偿开关器件和第二补偿开关器件的开启和关闭时序。可选地，该时序控制电路以脉宽调制模式控制上述第一补偿开关器件和第二补偿开关器件的开启和关闭。如图4，示出了本实施例的一可选实施例中施加至不同像素单元的电流脉冲。其中第一电流脉冲104为施加至第一像素单元101的电流脉冲，第二电流脉冲204为施加至第二像素单元102的电流脉冲，第三电流脉冲304为第三像素单元103的电流脉冲。在时段T1和时段T2时，第二补偿开关元件102-3开启，此时第三电流脉冲304向第二像素单元102提供补偿电流；在时段T3和时段T4时，第一补偿开关元件101-3开启，此时第一电流脉冲104向第二像素单元102提供补偿电流。最终，第二像素单元102获得图4所示的补偿电流205。该补偿电流205与第二电流脉冲叠加，使得第二像素单元102的第二发光元件102-2在时段T1、T2、T3及T4时具有更强的电流强度，因此能够具有更强的发光强度，亮度更亮。
实施例二
本实施例提供一种发光元件驱动电路，该驱动电路包括驱动芯片及补偿电路，如图5所示，补偿电路的时序控制电路连接驱动芯片以及补偿电路的第一补偿开关器件和第二补偿开关器件，实现补偿电路与驱动芯片的连接。向像素单元施加电流/电压时，驱动芯片接收到信号，驱动像素单元中的发光元件发光，时序控制电路依据图4所示的时序模式控制第一补偿开关器件及第二补偿开关器件的开启和关闭，从而实现对第二像素单元的电流补偿。使得第二像素单元发出更强的光。
在本实施例的驱动电路中，第一开关元件、第二开关元件及第三开关元件的控制端被施加相同的控制电压，例如将第一开关元件和第二开关元件、第三开关元件的控制端连接在一起，由感测控制线SG控制。每一个像素单元均连接一个驱动芯片，驱动芯片配置为根据数据电压驱动发光元件发光。以上述第一像素单元、第二像素单元及第三像素单元为例，第一像素单元包括第一驱动芯片，第一驱动芯片与第一发光元件连接；第二像素单元包括第二驱动芯片，第二驱动芯片与第二发光元件连接；第三像素单元包括第三驱动芯片，第三驱动芯片与第三发光元件连接。并且，第一开关元件串联第一驱动芯片和第二驱动芯片的输出端，第二开关元件串联第二驱动芯片和第三驱动芯片的输出端，第三驱动芯片的输出端经第三开关元件连接至驱动电路的感测线SL。第一、第二及第三驱动芯片连接到数据线DL，根据数据线上的数据电压产生的驱动电流，驱动第一、第二及第三发光元件发光。感测线SL用于感测驱动芯片的输出，根据感测线的电压在预定时间内的变化，获得驱动电流的值。补偿电路中的时序控制电路获得上述驱动电流的值，并根据上述确定的电流的值以脉宽控制模式控制第一补偿开关器件和第二补偿开关器件的开启和关闭。
同样结合图4，在时段T1～T4，检测到流经第二像素单元的电流较小，需要对第二像素单元进行电流补偿。在时段T1和T2，时序控制电路控制第二补偿开关元件102-3开启，由第三电流脉冲304向第二像素单元102提供补偿电流，使得第二发光元件102-2的亮度提高；在时段T3和T4，第一补偿开关元件101-3开启，此时第一电流脉冲104向第二像素单元102提供补偿电流，使得第二发光元件102-2的亮度提高。最终，第二像素单元102获得图4所示的补偿电流205。该补偿电流205与第二电流脉冲叠加，使得第二像素单元102的第二发光元件102-2在时段T1、T2、T3及T4时具有更强的电流强度，因此能够具有更强的发光强度，亮度更亮。第二发光元件也因此具有更大的电流调整范围，能够满足不同的亮度需求。
实施例三
本实施例提供一种LED显示装置，如图6所示，该显示装置400包括面罩401以及底壳404。面罩401及底壳404可以采用卡扣、定位栓与定位孔等方式相互固定，以在面罩401和底壳404之前形成一腔体。该腔体能够容纳电路板402以及位于电路板上方的发光元件403。
该显示装置400中，上述发光元件可以包括能够发出不同色光的发光元件，例如可以包括实施例一所述的，作为第一发光元件101-2的绿光LED芯片，作为第二发光元件102-2的红光LED芯片以及作为第三发光元件103-2的蓝光LED芯片。电路板402中设置有线路层，上述电路板402可以是TFT基板或者PCB基板。以TFT基板为例，该TFT件基板包括与每一个发光元件串联的开关元件，一个开关元件与一个发光元件构成显示装置400的一个像素单元；还包括连接在第一像素单元和第二像素单元之间的第一补偿开关器件，以及连接在第二像素单元和第三像素单元之间的第二补偿开关器件。TFT基板内还设置有连接上述像素单元以及第一和第二补偿开关器件的线路层，经上述线路层实现像素单元及第一和第二补偿开关器件与外界电压/电流的连接。显示装置中还设置有电源模块，上述线路层连接至该电源模块，同时，电源模块具有与可外界电源连接的接线端，通过该电源模块实现电路板的线路层与外界电源的电性连接。
另外，电路板402还包括设置在其上的驱动芯片，驱动芯片与像素单元连接以驱动像素单元内的发光元件发光。相应地，电路板的线路层还包括连接驱动芯片的驱动线路，该驱动线路实现驱动芯片与外界驱动信号连接。另外，电路板402的线路层还包括时序控制电路，时序控制电路连接驱动芯片以及补偿电路的第一补偿开关器件和第二补偿开关器件，实现补偿电路与驱动芯片的连接。向像素单元施加电流/电压时，驱动芯片接收到信号，驱动像素单元中的发光元件发光，时序控制电路依据图4所示的时序模式控制第一补偿开关器件及第二补偿开关器件的开启和关闭，从而在补偿时段对第二像素单元进行电流补偿，使得第二像素单元发出更强的光。
如上所述，本实施例的显示装置包括了实施例一和实施例二所述的补偿电路及驱动电路，使得其中的红光LED芯片具有更大的工作电流空间，可以根据需要发出不同强度的亮度，满足不同的显示需求，实现更优的显示效果。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种发光元件补偿电路，其特征在于，包括：
第一像素单元、第二像素单元及第三像素单元；
第一补偿开关器件，设置在所述第一像素单元与所述第二像素单元之间，当所述第一补偿开关器件开启时，使所述第一像素单元与所述第二像素单元电性连接；
第二补偿开关器件，设置在所述第二像素单元与所述第三像素单元之间，当所述第二补偿开关器件开启时，使所述第三像素单元与所述第二像素单元电性连接，所述第一补偿开关器件和所述第二补偿开关器件交替开启，当需要点亮所述第二像素单元时，控制所述第一补偿开关器件和所述第二补偿开关器件交替开启，以向所述第二像素单元提供补偿电流。
2.根据权利要求1所述的补偿电路，其特征在于，所述第一像素单元包括相互串联的第一发光元件及第一开关元件，所述第二像素单元包括相互串联的第二发光元件及第二开关元件，所述第三像素单元包括相互串联的第三发光元件及第三开关元件。
3.根据权利要求2所述的补偿电路，其特征在于，所述第一补偿开关器件的一端连接在所述第一发光元件和第一开关元件之间，另一端连接在所述第二发光元件和所述第二开关元件之间。
4.根据权利要求2所述的补偿电路，其特征在于，所述第二补偿开关器件的一端连接在所述第二发光元件和第二开关元件之间，另一端连接在所述第三发光元件和所述第三开关元件之间。
5.根据权利要求1所述的补偿电路，其特征在于，还包括时序控制电路，所述时序控制电路控制所述第一补偿开关器件和所述第二补偿开关器件开启或关闭。
6.根据权利要求5所述的补偿电路，其特征在于，所述时序控制电路以脉宽调制模式控制所述第一补偿开关器件和所述第二补偿开关器件的开启或关闭。
7.根据权利要求1所述的补偿电路，其特征在于，第一补偿开关器件及所述第二补偿开关器件为TFT元件。
8.一种发光元件驱动电路，其特征在于，包括：
驱动芯片，用于驱动所述发光元件发光；以及
补偿电路，所述补偿电路为权利要求1~7中任意一项所述的补偿电路。
9.根据权利要求8所述的发光元件驱动电路，其特征在于，所述补偿电路的时序控制电路连接所述驱动芯片及所述补偿电路的第一补偿开关器件和第二补偿开关器件。
10.一种LED显示装置，其特征在于，包括：电路基板以及设置在所述电路基板上的发光元件，其中，所述电路基板上设置有驱动电路，所述驱动电路为权利要求8或9所述的发光元件驱动电路。
11.根据权利要求10所述的LED显示装置，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块连接所述驱动电路，以为驱动电路中的驱动芯片和补偿电路供电。
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