CN110782820B - 光学感测电路、像素驱动电路及驱动方法、显示面板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及显示技术领域，提出一种光学感测电路、像素驱动电路及驱动方法、显示面板，该光学感测电路包括：第一开关单元、PIN光电二极管、第二开关单元以及第一电容。第一开关单元连接第一感测信号端、第一控制信号端、第一节点，用于响应第一控制信号端的信号连通第一节点和第一感测信号端；PIN光电二极管，阴极连接第一节点，阳极连接第二节点；第二开关单元连接第二节点、第一电源信号端、第二控制信号端，用于响应第二控制信号端的信号连通第二节点和第一电源信号端；第一电容连接于第一节点和第二节点之间。本公开提供的光学感测电路能够在光线感测阶段后通过关断第二开关单元降低PIN光电二极管的暗电流，从而提高光学感测电路感测亮度的精度。

Description

光学感测电路、像素驱动电路及驱动方法、显示面板

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种光学感测电路、像素驱动电路及驱动方法、显示面板。

背景技术

像素驱动电路通常设置有驱动电路、光学感测电路以及补偿电路，驱动电路用于根据驱动信号向所述发光单元输入驱动电流，以驱动所述发光单元发光；光学感测电路用于感测发光单元的实际亮度；补偿电路用于根据所述实际亮度，并结合目标亮度生成补偿驱动信号，以控制所述驱动电路向所述发光单元输入补偿驱动电流，从而使得发光单元的实际亮度与目标亮度相同。

相关技术中，光学感测电路通常包括有PIN光电二极管、开关晶体管以及电容，感测信号端通过开关晶体管与PIN光电二极管的阴极连接，电容连接于PIN光电二极管的两端。发光单元的发光阶段，PIN光电二极管产生暗电流，从而使得PIN光电二极管的阴极电压发生变化，通过在感测信号端检测PIN光电二极管阴极的电压变化可以判断发光单元的亮度。

然而，PIN光电二极管在发光单元熄灭后依然会在一段时间内存在暗电流，PIN光电二极管阴极电压在该时间段内依然会发生变化，从而使得检测到的实际亮度存在误差。

需要说明的是，在上述背景技术部分发明的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光学感测电路、像素驱动电路及驱动方法、显示面板。该光学感测电路能够解决相关技术中光学感测电路感测亮度精度差的技术问题。

本发明的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本发明的实践而习得。

根据本发明的一个方面，提供一种光学感测电路，该光学感测电路包括：第一开关单元、PIN光电二极管、第二开关单元、第一电容。第一开关单元连接第一感测信号端、第一控制信号端、第一节点，用于响应所述第一控制信号端的信号连通所述第一节点和所述第一感测信号端；PIN光电二极管的阴极连接所述第一节点，阳极连接第二节点；第二开关单元连接第二节点、第一电源信号端、第二控制信号端，用于响应所述第二控制信号端的信号连通所述第二节点和所述第一电源信号端；第一电容连接于所述第一节点和第二节点之间。

本发明的一种示例性实施例中，所述第一开关单元包括第一晶体管，第一晶体管的第一端连接所述第一感测信号端，控制端连接所述第一控制信号端、第二端连接所述第一节点。

本发明的一种示例性实施例中，所述第二开关单元包括第二晶体管，第二晶体管的第一端连接所述第二节点，第二端连接所述第一电源信号端，控制端连接所述第二控制信号端。

根据本发明的一个方面，提供一种像素驱动电路，该像素驱动电路包括：驱动电路、上述的光学感测电路、补偿电路。驱动电路用于根据驱动信号向所述发光单元输入驱动电流，以驱动所述发光单元发光；光学感测电路用于感测发光单元的实际亮度；补偿电路用于根据所述实际亮度，并结合目标亮度生成补偿驱动信号，以控制所述驱动电路向所述发光单元输入补偿驱动电流。

本发明的一种示例性实施例中，所述驱动电路包括：第三晶体管、第四晶体管、第二电容。第三晶体管的第一端连接数据信号端，控制端连接第三控制信号端；第四晶体管的第一端连接第二电源信号端，第二端连接所述发光单元的阳极，控制端连接所述第三晶体管的第二端；第二电容连接于所述第三晶体管第二端与所述第四晶体管第二端之间。

本发明的一种示例性实施例中，所述驱动电路还包括第五晶体管，第五晶体管的第一端连接第二感测信号端，第二端连接所述第四晶体管的第二端，控制端连接所述第三控制信号端。

根据本发明的一个方面，提供一种像素驱动电路驱动方法，用于驱动上述的像素驱动电路，该方法包括：

在复位阶段，向第一控制信号端、第二控制信号端输入导通信号，同时向第一感测信号端输入复位信号；

在数据信号写入阶段，向第一控制信号端输入关断信号，向第二控制信号端输入导通信号，同时向驱动电路写入有效数据信号；

在发光阶段，向第一控制信号端输入关断信号，向第二控制信号端输入导通信号，同时利用所述驱动电路向所述发光单元输入有效驱动电流，以驱动所述发光单元发光；

在插黑阶段，向第一控制信号端、第二控制信号端输入关断信号，同时向驱动电路写入无效数据信号以控制所述发光单元关闭；

在数据读取阶段，向第一控制信号端输入导通信号，向第二控制信号端输入关断信号，同时读取第一节点的电压。

本发明的一种示例性实施例中，驱动电路包括第三晶体管、第四晶体管、第二电容，第三晶体管的第一端连接数据信号端，控制端连接第三控制信号端，第四晶体管的第一端连接第二电源信号端，第二端连接所述发光单元的阳极，控制端连接所述第三晶体管的第二端，第二电容连接于所述第三晶体管第二端与所述第四晶体管第二端之间；

在数据信号写入阶段，向驱动电路写入有效数据信号，包括：

向所述第三控制信号端输入导通信号，向所述数据信号端输入有效数据信号。

本发明的一种示例性实施例中，在数据读取阶段，读取第一节点的电压，包括：

向所述第一节点输入与所述复位信号等压的信号；

记录向所述第一节点输入的电荷量；

根据所述电荷量以及第一电容的电容值计算所述第一节点的电压。

根据本发明的一个方面，提供一种显示面板，该显示面板包括上述的像素驱动电路。

本公开该提出一种光学感测电路、像素驱动电路及驱动方法、显示面板，该光学感测电路包括：第一开关单元、PIN光电二极管、第二开关单元以及第一电容。第一开关单元连接第一感测信号端、第一控制信号端、第一节点，用于响应第一控制信号端的信号连通第一节点和第一感测信号端；PIN光电二极管，阴极连接第一节点，阳极连接第二节点；第二开关单元连接第二节点、第一电源信号端、第二控制信号端，用于响应第二控制信号端的信号连通第二节点和第一电源信号端；第一电容连接于第一节点和第二节点之间。一方面，本公开提供的光学感测电路能够在光线感测阶段后通过关断第二开关单元降低PIN光电二极管的暗电流，从而提高光学感测电路感测亮度的精度；另一方面，该光学感测电路结构简单、成本较低。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为相关技术中光学感测电路一种结构示意图；

图2为相关技术中一种驱动电路的结构示意图；

图3为相关技术中像素驱动电路中各节点的时序图；

图4为PIN光电二极管从而亮环境进入暗环境暗电流的变化曲线图

图5为本公开光学感测电路一种示例性实施例的结构示意图；

图6为本公开像素驱动电路一种示例性实施例的功能框图；

图7为本公开像素驱动电路一种示例性实施例中驱动电路的结构示意图；

图8为本公开像素驱动电路一种示例性实施例中各节点的时序图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。其他相对性的用语，例如“高”“低”“顶”“底”“左”“右”等也作具有类似含义。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。

如图1所示，为相关技术中光学感测电路一种结构示意图。该光学感测电路包括晶体管T11、PIN光电二极管PIN以及电容C11。晶体管T11的控制端连接控制信号端G11，第一端连接感测信号端Sense11，第二端连接节点P；PIN光电二极管PIN阴极连接节点P，阳极连接电源信号端VSS11；电容C11连接于节点P与电源信号端VSS11之间。

如图2所示，为相关技术中一种驱动电路的结构示意图。该驱动电路包括晶体管T12、晶体管T13、电容C12、晶体管T14。晶体管T12的第一端连接数据信号端Data，控制端连接所述控制信号端G12；晶体管T13的控制端连接所述晶体管T12第二端，第一端连接电源信号端VDD，第二端连接发光单元LED；电容C12连接于所述晶体管T13的栅极与第二端之间；晶体管T14的控制端连接控制信号端G12，第一端连接感测信号端Sense12，第二端连接所述晶体管T13的第二端，发光单元LED的阳极连接电源信号端VSS12。

如图3所示，为相关技术中像素驱动电路中各节点的时序图。该像素驱动电路驱动过程可以包括五个阶段：复位阶段t1、数据信号写入阶段t2、发光阶段t3、插黑阶段t4、数据读取阶段t5。在复位阶段t1，向控制信号端G11输入导通信号以导通晶体管T11，向感测信号端Sense11输入复位信号以对节点P进行复位，同时该复位信号向电容C11充电；在数据信号写入阶段t2，向控制信号端G12输入导通信号以导通晶体管T12，向数据信号端Data输入有效数据信号以向电容C12充电；在发光阶段t3晶体管T13在电容C12上电压作用下导通，以使电源信号端VDD驱动发光单元LED发光，同时PIN光电二极管在发光单元LED光照作用下产生从节点P向电源信号端VSS11的电流，从而导致节点P的电压逐渐下降；在插黑阶段t4，向控制信号端G12输入导通信号以导通晶体管T12，从而使得数据信号端输出的无效数据信号通过晶体管T12传输到晶体管T13的栅极以关断晶体管T13，从而关闭发光单元LED；在数据读取阶段t5，向控制信号端G11输入导通信号以导通晶体管T11，通过感测信号端Sense11感测节点P的电压，进而可以通过节点P的压降判断发光单元的亮度，其中，通过感测信号端Sense11感测节点P的电压可以包括向所述节点P输入与所述复位信号等压的信号；记录向所述节点P输入的电荷量；根据所述电荷量以及电容C11的电容值计算所述节点P的电压。其中，复位信号的电压可以大于电源信号端VSS11的电压，从而保证PIN光电二极管为反偏状态，提高其光电转换效率，例如，复位信号电压可以为1V，电源信号端的VSS11的电压可以为-5V。

然而，如图4所述，为PIN光电二极管从亮环境进入暗环境暗电流的变化曲线图。由图3可以看出PIN光电二极管从亮环境进入暗环境后暗电流依然存在，且逐渐较小，该暗电流存续时间大概为100ms左右。因此，在上述像素驱动电路驱动过程中的插黑阶段t4和数据读取阶段t5暗电流依然存在，节点P的电压持续变化，从而导致在数据读取阶段t5检测到的亮度存在误差。

基于此，本示例性实施例首先提供一种光学感测电路，如图5所示，为本公开光学感测电路一种示例性实施例的结构示意图。该光学感测电路包括：第一开关单元1、PIN光电二极管PIN、第二开关单元2、第一电容C1。第一开关单元1连接第一感测信号端Sense1、第一控制信号端G1、第一节点N1，用于响应所述第一控制信号端G1的信号连通所述第一节点N1和所述第一感测信号端Sense1；PIN光电二极管PIN的阴极连接所述第一节点N1，阳极连接第二节点N2；第二开关单元2连接第二节点N2、第一电源信号端VSS1、第二控制信号端G2，用于响应所述第二控制信号端G2的信号连通所述第二节点N2和所述第一电源信号端VSS1；第一电容C1连接于所述第一节点N1和第二节点N2之间。

一方面，本公开提供的光学感测电路能够在光线感测阶段后(即插黑阶段t4和数据读取阶段t5)通过关断第二开关单元2降低PIN光电二极管PIN的暗电流，从而提高光学感测电路感测亮度的精度；另一方面，该光学感测电路结构简单、成本较低。

应该理解的是，该光学感测电路不仅可以应用于像素驱动电路，也可以应用于其他场景。

本示例性实施例中，该光学感测电路还可以包括一处理器，该处理器可以根据发光单元发光时长、PIN光电二极管光电转化特性以及第一节点N1的压降计算发光单元的发光亮度。

本示例性实施例中，如图5所示，所述第一开关单元1可以包括第一晶体管T1，第一晶体管的第一端连接所述第一感测信号端，控制端连接所述第一控制信号端、第二端连接所述第一节点。所述第二开关单元2可以包括第二晶体管T2，第二晶体管的第一端连接所述第二节点，第二端连接所述第一电源信号端，控制端连接所述第二控制信号端。

本示例性实施例还提供一种像素驱动电路，如图6所示，为本公开像素驱动电路一种示例性实施例的功能框图。该像素驱动电路包括：驱动电路61、上述的光学感测电路62、补偿电路63。驱动电路61用于根据驱动信号向所述发光单元64输入驱动电流，以驱动所述发光单元发光；光学感测电路62用于感测发光单元的实际亮度；补偿电路63用于根据所述实际亮度，并结合目标亮度生成补偿驱动信号，以控制所述驱动电路向所述发光单元输入补偿驱动电流。

本示例性实施例中，如图7所示，为本公开像素驱动电路一种示例性实施例中驱动电路的结构示意图，所述驱动电路可以包括：第三晶体管T3、第四晶体管T4、第二电容C2。第三晶体管T3的第一端连接数据信号端Data，控制端连接第三控制信号端G3；第四晶体管T4的第一端连接第二电源信号端VDD，第二端连接所述发光单元LED的阳极，控制端连接所述第三晶体管T3的第二端；第二电容C2连接于所述第三晶体管T3第二端与所述第四晶体管T4第二端之间，发光单元LED的阴极连接电源信号端VSS2。应该理解的是，在其他示例性实施例中，该驱动电路还有更多的结构可供选择，例如，如图7所示，所述驱动电路还可以包括第五晶体管T5，第五晶体管T5的第一端连接第二感测信号端Sense2，第二端连接所述第四晶体管T4的第二端，控制端连接所述第三控制信号端G3。

如图8所示，为本公开像素驱动电路一种示例性实施例中各节点的时序图。该像素驱动电路驱动过程可以包括五个阶段：复位阶段t1、数据信号写入阶段t2、发光阶段t3、插黑阶段t4、数据读取阶段t5。在复位阶段t1，向第一控制信号端G1、第二控制信号端G2输入导通信号以导通第一晶体管T1、第二晶体管T2，向第一感测信号端Sense1输入复位信号以对第一节点N1进行复位，该复位信号同时向第一电容C1充电；在数据信号写入阶段t2，向第二控制信号端G2、第三控制信号端G3输入导通信号以导通第二晶体管T2、第三晶体管T3，向数据信号端Data输入有效数据信号以向第二电容C2充电；在发光阶段t3，第四晶体管T4在第二电容C2上电压作用下导通，以使电源信号端VDD驱动发光单元LED发光，同时PIN光电二极管在发光单元LED光照作用下产生从第一节点N1向第一电源信号端VSS1的电流，从而导致第一节点N1的电压逐渐下降；在插黑阶段t4，向第二控制信号端G2输入关断信号以关断第二晶体管T2，同时，向第三控制信号端G3输入导通信号以导通晶体管T3，从而使得数据信号端Data输出的无效数据信号通过第三晶体管13传输到第四晶体管T4的栅极，以关断第四晶体管T4，进而关闭发光单元LED；在数据读取阶段t5，向第一控制信号端G1输入导通信号以导通第一晶体管T1，向第二控制信号端G2输入关断信号以关断第二晶体管T2，通过第一感测信号端Sense1感测第一节点N1的电压，从而可以通过第一节点N1的压降判断发光单元的亮度。复位信号的电压可以大于第一电源信号端VSS1的电压，从而保证PIN光电二极管为反偏状态，提高其光电转换效率，例如，复位信号电压可以为1V，电源信号端的VSS11的电压可以为-5V。

本示例性实施例中，通过第一感测信号端Sense1感测第一节点N1的电压可以包括向所述第一节点N1输入与所述复位信号等压的信号；记录向所述第一节点N1输入的电荷量；根据所述电荷量以及第一电容C1的电容值计算所述第一节点N1的电压。

本示例性实施例还提供一种像素驱动电路驱动方法，用于驱动上述的像素驱动电路，该方法包括：

在复位阶段，向第一控制信号端、第二控制信号端输入导通信号，同时向第一感测信号端输入复位信号；

在数据信号写入阶段，向第一控制信号端输入关断信号，向第二控制信号端输入导通信号，同时向驱动电路写入有效数据信号；

在发光阶段，向第一控制信号端输入关断信号，向第二控制信号端输入导通信号，同时利用所述驱动电路向所述发光单元输入有效驱动电流，以驱动所述发光单元发光；

在插黑阶段，向第一控制信号端、第二控制信号端输入关断信号，同时向驱动电路写入无效数据信号以控制所述发光单元关闭；

在数据读取阶段，向第一控制信号端输入导通信号，向第二控制信号端输入关断信号，同时读取第一节点的电压。

本示例性实施例中，驱动电路包括第三晶体管、第四晶体管、第二电容，第三晶体管的第一端连接数据信号端，控制端连接第三控制信号端，第四晶体管的第一端连接第二电源信号端，第二端连接所述发光单元的阳极，控制端连接所述第三晶体管的第二端，第二电容连接于所述第三晶体管第二端与所述第四晶体管第二端之间；

在数据信号写入阶段，向驱动电路写入有效数据信号，包括：

向所述第三控制信号端输入导通信号，向所述数据信号端输入有效数据信号。

本示例性实施例中，在数据读取阶段，读取第一节点的电压，包括：

向所述第一节点输入与所述复位信号等压的信号；

记录向所述第一节点输入的电荷量；

根据所述电荷量以及第一电容的电容值计算所述第一节点的电压。

本示例性实施例提供的像素驱动电路驱动方法与上述像素驱动电路具有相同的技术特征和工作原理，上述内容已经做出详细说明，此处不再赘述。

本示例性实施例还提供一种显示面板，该显示面板包括上述的像素驱动电路。该显示面板可以应用于电视、手机、平板电脑等显示装置。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其他实施例。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限。

Claims (10)

1.一种光学感测电路，其特征在于，包括：

第一开关单元，连接第一感测信号端、第一控制信号端、第一节点，用于响应所述第一控制信号端的信号连通所述第一节点和所述第一感测信号端；

PIN光电二极管，阴极连接所述第一节点，阳极连接第二节点；

第二开关单元，连接第二节点、第一电源信号端、第二控制信号端，用于响应所述第二控制信号端的信号连通所述第二节点和所述第一电源信号端；

第一电容，连接于所述第一节点和第二节点之间；

其中，在复位阶段，所述第一控制信号端和所述第二控制信号端用于输出导通信号，以导通所述第一开关单元和第二开关单元，所述第一感测信号端用于输出复位信号，所述复位信号的电压大于所述第一电源信号端的电压；

在数据读取阶段，所述第一控制信号端用于输出导通信号，以导通所述第一开关单元，所述第二控制信号端用于输出关断信号以关断所述第二开关单元。

2.根据权利要求1所述的光学感测电路，其特征在于，所述第一开关单元包括：

第一晶体管，第一端连接所述第一感测信号端，控制端连接所述第一控制信号端、第二端连接所述第一节点。

3.根据权利要求1所述的光学感测电路，其特征在于，所述第二开关单元包括：

第二晶体管，第一端连接所述第二节点，第二端连接所述第一电源信号端，控制端连接所述第二控制信号端。

4.一种像素驱动电路，其特征在于，包括：

驱动电路，用于根据驱动信号向发光单元输入驱动电流，以驱动所述发光单元发光；

权利要求1-3任一项所述的光学感测电路，用于感测发光单元的实际亮度；

补偿电路，用于根据所述实际亮度，并结合目标亮度生成补偿驱动信号，以控制所述驱动电路向所述发光单元输入补偿驱动电流。

5.根据权利要求4所述的像素驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括：

第三晶体管，第一端连接数据信号端，控制端连接第三控制信号端；

第四晶体管，第一端连接第二电源信号端，第二端连接所述发光单元的阳极，控制端连接所述第三晶体管的第二端；

第二电容，连接于所述第三晶体管第二端与所述第四晶体管第二端之间。

6.根据权利要求5所述的像素驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括：

第五晶体管，第一端连接第二感测信号端，第二端连接所述第四晶体管的第二端，控制端连接所述第三控制信号端。

7.一种像素驱动电路驱动方法，用于驱动权利要求4-6任一项所述的像素驱动电路，其特征在于，该方法包括：

在复位阶段，向第一控制信号端、第二控制信号端输入导通信号，同时向第一感测信号端输入复位信号；

在数据信号写入阶段，向第一控制信号端输入关断信号，向第二控制信号端输入导通信号，同时向驱动电路写入有效数据信号；

在发光阶段，向第一控制信号端输入关断信号，向第二控制信号端输入导通信号，同时利用所述驱动电路向所述发光单元输入有效驱动电流，以驱动所述发光单元发光；

在插黑阶段，向第一控制信号端、第二控制信号端输入关断信号，同时向驱动电路写入无效数据信号以控制所述发光单元关闭；

在数据读取阶段，向第一控制信号端输入导通信号，向第二控制信号端输入关断信号，同时读取第一节点的电压。

8.根据权利要求7所述的像素驱动电路驱动方法，其特征在于，

驱动电路包括第三晶体管、第四晶体管、第二电容，第三晶体管的第一端连接数据信号端，控制端连接第三控制信号端，第四晶体管的第一端连接第二电源信号端，第二端连接所述发光单元的阳极，控制端连接所述第三晶体管的第二端，第二电容连接于所述第三晶体管第二端与所述第四晶体管第二端之间；

在数据信号写入阶段，向驱动电路写入有效数据信号，包括：

向所述第三控制信号端输入导通信号，向所述数据信号端输入有效数据信号。

9.根据权利要求7所述的像素驱动电路驱动方法，其特征在于，在数据读取阶段，读取第一节点的电压，包括：

向所述第一节点输入与所述复位信号等压的信号；

记录向所述第一节点输入的电荷量；

根据所述电荷量以及第一电容的电容值计算所述第一节点的电压。

10.一种显示面板，其特征在于，包括权利要求4-6任一项所述的像素驱动电路。

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