CN114170939B - 环境光监测电路及具有该环境光监测电路的显示面板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种环境光监测电路及具有该环境光监测电路的显示面板，该环境光监测电路在测量环境光时，通过侦测模块和补偿模块相互配合侦测到驱动模块的阈值电压，并在通过读取模块输出反应光电二极管的光生漏电流变化情况的输出电压和输出电流的过程中，对驱动模块的阈值电压进行补偿，使得环境光监测不受驱动模块的阈值电压漂移或不均匀的影响，提高了显示面板各个区域的环境光强度的读取准确性和均一性。

Description

环境光监测电路及具有该环境光监测电路的显示面板
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种环境光监测电路及具有该环境光监测电路的显示面板。
背景技术
环境光监测电路是显示装置的重要组成部分，其可以根据环境光的实时亮度对显示面板进行亮度调节，从而保证人眼处于最佳的视觉感受，比如在室外或光线较为明亮的地方，环境光监测电路会提高显示面板的亮度，以提高显示面板的对比度，保证可视清洗度；而在室内或光线较暗的地方，环境光监测电路会降低显示面板的亮度，以避免显示面板过亮对人眼产生较强的刺激，引起不适，同时也降低了显示面板的功耗。
传统的环境光监测电路一般为独立的电路模块，外挂于显示面板以外，但是这种结构不利于实现全面屏，且对于显示面板的环境光监测不够准确，因此目前已采用将环境光监测电路集成在显示面板内部的方式，这就需要在显示面板上制作环境光监测电路。然而，用于制作显示面板的薄膜晶体管，尤其是低温多晶硅(LTPS)薄膜晶体管固有阈值电压不均匀的问题，即各个LTPS薄膜晶体管的阈值电压不完全一致，同时，随着显示面板长期使用，其上的薄膜晶体管会由于电应力产生阈值电压漂移，即每个薄膜晶体管本身的阈值电压会随着薄膜晶体管的老化而漂移，以上两点都会导致环境光监测电路由于其中的驱动晶体管的阈值电压漂移或不均匀而使得输出电压不稳定，导致对于显示面板中各个区域的环境光强度的读取准确性和均一性不足。
因此，有必要提出一种新的环境光监测电路，以对环境光进行监测时，能够对环境光监测电路中驱动晶体管的阈值电压进行补偿，以提高对于显示面板各个区域的环境光强度的读取准确性和均一性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明实施例提供一种环境光监测电路，包括：
光电二极管，阳极连接第一节点，阴极连接恒压高电位端；
第一电容，耦合于所述第一节点和所述恒压高电位端之间；
第二电容，耦合于所述第一节点和第二节点之间；
驱动模块，控制端连接所述第二节点，输出端连接第三节点，输入端连接第四节点；
第一复位模块，控制端连接第一复位信号端，输入端连接公共信号线，输出端连接所述第一节点；
第二复位模块，控制端连接第二复位信号端，输入端连接所述恒压高电位端，输出端连接所述第二节点；
补偿模块，控制端连接所述第一复位信号端，输入端连接所述第二节点，输出端连接所述第三节点；
电源接入模块，控制端连接扫描信号线，输入端连接所述恒压高电位端，输出端连接所述第三节点；
侦测模块，控制端连接所述第一复位信号端，输入端连接所述公共信号线，输出端连接所述第四节点；
读取模块，控制端连接所述扫描信号线和重置信号端，输入端连接所述第四节点和恒压低电位端，输出端连接读取信号线。
在一些实施例中，所述驱动模块包括第一薄膜晶体管，所述第一薄膜晶体管的栅极连接所述第二节点，所述第一薄膜晶体管的源极连接所述第四节点，所述第一薄膜晶体管的漏极连接所述第三节点。
在一些实施例中，所述第一复位模块包括第三薄膜晶体管，所述第三薄膜晶体管的栅极连接所述第一复位信号端，所述第三薄膜晶体管的源极连接所述公共信号线，所述第三薄膜晶体管的漏极连接所述第一节点。
在一些实施例中，所述第二复位模块包括第七薄膜晶体管，所述第七薄膜晶体管的栅极连接第二复位信号线，所述第七薄膜晶体管的源极连接所述恒压高电位端，所述第七薄膜晶体管的漏极连接所述第二节点。
在一些实施例中，所述补偿模块包括第四薄膜晶体管，所述第四薄膜晶体管的栅极连接所述第一复位信号端，所述第四薄膜晶体管的源极连接所述第二节点，所述第四薄膜晶体管的漏极连接所述第三节点。
在一些实施例中，所述电源接入模块包括第五薄膜晶体管，所述第五薄膜晶体管的栅极连接所述扫描信号线，所述第五薄膜晶体管的源极连接所述恒压高电位端，所述第五薄膜晶体管的漏极连接所述第三节点。
在一些实施例中，所述侦测模块包括第六薄膜晶体管，所述第六薄膜晶体管的栅极连接所述第一复位信号端，所述第六薄膜晶体管的源极连接所述公共信号线，所述第六薄膜晶体管的漏极连接所述第四节点。
在一些实施例中，所述读取模块包括第二薄膜晶体管和第八薄膜晶体管，其中：所述第二薄膜晶体管的栅极连接所述扫描信号线，所述第二薄膜晶体管的源极连接所述第四节点，所述第八薄膜晶体管的栅极连接所述重置信号端，所述第八薄膜晶体管的源极连接所述恒压低电位端，所述第二薄膜晶体管的漏极和所述第八薄膜晶体管的漏极均连接所述读取信号线。
在一些实施例中，所述恒压高电位端的电位与所述公共信号线的电位之差不小于所述第一薄膜晶体管的阈值电压。
另外，本发明实施例还提供一种显示面板，该显示面板包括如上所述的环境光监测电路。
本发明实施例提供的环境光监测电路及具有该环境光监测电路的显示面板中，该环境光监测电路在测量环境光时，通过侦测模块和补偿模块相互配合侦测到驱动模块的阈值电压，并在通过读取模块输出反应光电二极管的光生漏电流变化情况的输出电压和输出电流的过程中，对驱动模块的阈值电压进行补偿，使得环境光监测不受驱动模块的阈值电压漂移或不均匀的影响，提高了显示面板各个区域的环境光强度的读取准确性和均一性。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为本发明实施例提供的环境光监测电路的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的环境光监测电路的时序示意图。
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所有实施例为区分晶体管处栅极之外的两极，将其中一极称为源极，另一极称为漏极。由于晶体管的源极和漏极是对称的，因此其源极和漏极是可以互换的。按附图中的形态规定晶体管的中间端为栅极、信号输入端为源极、信号输出端为漏极。此外，本申请所有实施例采用的晶体管可以包括P型和/或N型晶体管两种，其中，P型晶体管在栅极为低电位时打开，在栅极为高电位时关闭；N型晶体管在栅极为高电位时打开，在栅极为低电位时关闭。
图1为本发明实施例提供的环境光监测电路的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供一种环境光监测电路，包括：
光电二极管D1，阳极连接第一节点Q1，阴极连接恒压高电位端VDD；
第一电容C1，耦合于所述第一节点Q1和所述恒压高电位端VDD之间；
第二电容C2，耦合于所述第一节点Q1和第二节点Q2之间；
驱动模块100，控制端连接所述第二节点Q2，输出端连接第三节点Q3，输入端连接第四节点Q4；
第一复位模块200，控制端连接第一复位信号端Rst1，输入端连接公共信号线COM，输出端连接所述第一节点Q1；
第二复位模块300，控制端连接第二复位信号端Rst2，输入端连接所述恒压高电位端VDD，输出端连接所述第二节点Q2；
补偿模块400，控制端连接所述第一复位信号端Rst1，输入端连接所述第二节点Q2，输出端连接所述第三节点Q3；
电源接入模块500，控制端连接扫描信号线Gn，输入端连接所述恒压高电位端VDD，输出端连接所述第三节点Q3；
侦测模块600，控制端连接所述第一复位信号端Rst1，输入端连接所述公共信号线COM，输出端连接所述第四节点；
读取模块700，控制端连接所述扫描信号线Gn和重置信号端Vb，输入端连接所述第四节点Q4和恒压低电位端VSS，输出端连接读取信号线RO。
本发明实施例提供的环境光监测电路在测量环境光时，通过侦测模块600和补偿模块400相互配合侦测到驱动模块100的阈值电压，并在通过读取模块700输出反应光电二极管D1的光生漏电流变化情况的输出电压和输出电流的过程中，对驱动模块100的阈值电压进行补偿，使得环境光监测不受驱动模块100的阈值电压漂移或不均匀的影响，提高了显示面板各个区域的环境光强度的读取准确性和均一性。
请继续参阅图1，在一些实施例中，所述驱动模块包括第一薄膜晶体管T1，所述第一薄膜晶体管T1的栅极连接所述第二节点Q2，所述第一薄膜晶体管T1的源极连接所述第四节点Q4，所述第一薄膜晶体管T1的漏极连接所述第三节点Q3。
请继续参阅图1，在一些实施例中，所述第一复位模块包括第三薄膜晶体管T3，所述第三薄膜晶体管T3的栅极连接所述第一复位信号端Rst1，所述第三薄膜晶体管T3的源极连接所述公共信号线COM，所述第三薄膜晶体管T3的漏极连接所述第一节点Q1。
请继续参阅图1，在一些实施例中，所述第二复位模块包括第七薄膜晶体管T7，所述第七薄膜晶体管T7的栅极连接第二复位信号线Rst2，所述第七薄膜晶体管T7的源极连接所述恒压高电位端VDD，所述第七薄膜晶体管T7的漏极连接所述第二节点Q2。
请继续参阅图1，在一些实施例中，所述补偿模块包括第四薄膜晶体管T4，所述第四薄膜晶体管T4的栅极连接所述第一复位信号端Rst1，所述第四薄膜晶体管T4的源极连接所述第二节点Q2，所述第四薄膜晶体管T4的漏极连接所述第三节点Q3。
请继续参阅图1，在一些实施例中，所述电源接入模块包括第五薄膜晶体管T5，所述第五薄膜晶体管T5的栅极连接所述扫描信号线Gn，所述第五薄膜晶体管T5的源极连接所述恒压高电位端VDD，所述第五薄膜晶体管T5的漏极连接所述第三节点Q3。
请继续参阅图1，在一些实施例中，所述侦测模块包括第六薄膜晶体管T6，所述第六薄膜晶体管T6的栅极连接所述第一复位信号端Rst1，所述第六薄膜晶体管T6的源极连接所述公共信号线COM，所述第六薄膜晶体管T6的漏极连接所述第四节点Q4。
请继续参阅图1，在一些实施例中，所述读取模块包括第二薄膜晶体管T2和第八薄膜晶体管T8，其中：所述第二薄膜晶体管T2的栅极连接所述扫描信号线Gn，所述第二薄膜晶体管T2的源极连接所述第四节点Q4，所述第八薄膜晶体管T8的栅极连接所述重置信号端Vb，所述第八薄膜晶体管T8的源极连接所述恒压低电位端VSS，所述第二薄膜晶体管T2的漏极和所述第八薄膜晶体管T8的漏极均连接所述读取信号线RO。
需要说明的是，该环境光监测电路中，所述恒压高电位端VDD的电位与所述公共信号线COM的电位之差不小于所述第一薄膜晶体管T1的阈值电压Vth。
图2为本发明实施例提供的环境光监测电路的时序示意图，基于上述实施例，结合图1和图2所示，该环境光监测电路的工作过程包括初始复位阶段t1、侦测补偿阶段t2和曝光读取阶段t3，各个阶段的工作过程说明如下：
在初始复位阶段t1：扫描信号线Gn为低电平，第一复位信号端Rst1和第二复位信号端Rst2为高电平，使第三薄膜晶体管T3、第四薄膜晶体管T4、第六薄膜晶体管T6和第七薄膜晶体管T7导通，从而将第一节点Q1的电位置为公共信号线的电位Vcom，以及将第二节点Q2的电位置为恒压高电位端的电位VDD，同时对第一电容C1和第二电容C2充电。
在侦测补偿阶段t2：扫描信号线Gn和第二复位信号端Rst2为低电平，第一复位信号端Rst1为高电平，使第三薄膜晶体管T3、第四薄膜晶体管T4、第六薄膜晶体管T6保持导通，第一电容C1使第一节点Q1的电位保持为公共信号线的电位Vcom，第二电容C2使第二节点Q2的电位保持为恒压高电位端的电位VDD，此时第四节点Q4的电位为公共信号线的电位Vcom，则第一薄膜晶体管T1的栅源极电位差Vgs＝VDD-Vcom＞Vth(Vth为第一薄膜晶体管T1的阈值电压)，使第一薄膜晶体管T1导通，由此使得由第二节点Q2经过第四薄膜晶体管T4、第一薄膜晶体管T1和第六薄膜晶体管T6至公共信号线Vcom之间形成电流通路，第二节点Q2的电位逐渐下降至Vcom+Vth，即第一薄膜晶体管T1的栅源极电位差Vgs下降至Vth时，第一薄膜晶体管T1截止。由于Vcom是已知量，因此可以通过第二节点Q2侦测到第一薄膜晶体管T1的阈值电压Vth。
在曝光读取阶段t3：第一复位信号端Rst1和第二复位信号端Rst2为低电位，当第二节点Q2的电位为Vcom+Vth、第一薄膜晶体管T1截止时，使扫描信号线Gn为高电平，使第二薄膜晶体管T2和第五薄膜晶体管T5打开，而重置信号端的电位Vb被配置为高电平，使得第八薄膜晶体管T8打开，使第四节点Q4的电位由Vcom下降为VSS，由于恒压低电位VSS＜公共信号线的电位Vcon，因此第一薄膜晶体管T1的栅源极电位差Vgs变大，使得第一薄膜晶体管T1打开，由此，恒压高电位端VDD经第五薄膜晶体管T5、第一薄膜晶体管T1、第二薄膜晶体管T2和第八薄膜晶体管T8至恒压低电位VSS形成电流通路，因此可以通过读取信号线RO读取光电二极管D1通过感应环境光强度产生的光生漏电流使第一薄膜晶体管T1反映的输出电流和输出电压。
其中，由于光电二极管的正向电阻较小，反向电阻较大，因此光电二极管D1需要处于反向偏置状态，即VDD>Vcom，有光照时其反向电阻变化较大，产生反向电流形成光生漏电流，由此感应出环境光的光强强弱。当受到的光照越强时，漏电流越大，第一节点Q1的电位上升得越快。
具体地，该环境光监测电路反映光电二极管D1产生的光生漏电流的原理为：在t3阶段，光电二极管D1产生光生漏电流，第一节点Q1的电位在第一电容C1的维持下逐渐上升，在第二电容C2的耦合作用下，第二节点Q2的电位也逐渐上升。其中，在不同的光强环境中，发光二极管D1产生的漏电流也不同，第一节点Q1和第二节点Q2的电位上升的速度也不同，第二节点Q2的电位上升会使得第一薄膜晶体管T1的打开程度变大，最终反应到读取信号线RO上的输出电压和输出电流的上升速度也不同，从而可以通过监测读取信号线RO上的输出电压和输出电流的变化情况，判断当前环境光的强度，例如，光强越强，光电二极管D1产生的漏电流则越大，第一节点Q1和第二节点Q2的电位上升速度则越快，读取信号线RO上的输出电压和输出电流则增大得越快。
需要注意的是，由于在侦测补偿阶段t2，已经通过第二节点Q2侦测到第一薄膜晶体管T1的阈值电压Vth，因此根据流经第一薄膜晶体管T1的电流公式：I＝K(Vgs-Vth)2，在曝光读取阶段t3，当第二节点Q2的电位由Vcom+Vth上升，使第一薄膜晶体管T1保持导通的过程中，流经第一薄膜晶体管T1的电流由I＝K(Vgs-Vth)2＝K(Vcom+Vth-VSS-Vth)2＝K(Vcom-VSS)2逐渐上升，该过程中已经将第一薄膜晶体管T1的阈值电压Vth抵消掉，因此使得流经第一薄膜晶体管T1的电流I与Vth无关，从而对Vth进行了补偿。一般地，恒压低电位为电路中的电位最低点，即Vcom>VSS，以及Vb>VSS。
本实施例中，将发光二极管D1的阳极与恒压高电位端VDD连接，阴极与第一节点Q1连接，因此在曝光读取阶段t3，第一节点Q1和第二节点Q2的电位始终为上升趋势，因此可以使第一薄膜晶体管T1始终保持导通状态，不会由于当第一节点Q1和第二节点Q2的电位下降到一定程度时，导致第一薄膜晶体管T1截止，使得输出电压和输出电流达到饱和，并且为了能够使第一薄膜晶体管T1保持较长时间的导通，需要使公共信号线COM和恒压高电位VDD的电位设置得较大，也就是说，在同等电压设置情况下，本实施例能够获得更高的输出电压和更大的输出电流范围，即可以得到更大的光强监测范围。
基于上述实施例，本发明实施例还提供一种显示面板，该显示面板包括如上所述的环境光监测电路，该环境光监测电路可以外挂于显示面板的外部，也可以集成于显示面板内。该显示面板与该环境光监测电路具有相同的结构和有益效果，上述各实施例已对该环境光监测电路进行了详细的阐述，此处不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种环境光监测电路，其特征在于，包括：
光电二极管，阳极连接第一节点，阴极连接恒压高电位端；
第一电容，耦合于所述第一节点和所述恒压高电位端之间；
第二电容，耦合于所述第一节点和第二节点之间；
驱动模块，控制端连接所述第二节点，输出端连接第三节点，输入端连接第四节点；
第一复位模块，控制端连接第一复位信号端，输入端连接公共信号线，输出端连接所述第一节点；
第二复位模块，控制端连接第二复位信号端，输入端连接所述恒压高电位端，输出端连接所述第二节点；
补偿模块，控制端连接所述第一复位信号端，输入端连接所述第二节点，输出端连接所述第三节点；
电源接入模块，控制端连接扫描信号线，输入端连接所述恒压高电位端，输出端连接所述第三节点；
侦测模块，控制端连接所述第一复位信号端，输入端连接所述公共信号线，输出端连接所述第四节点；
读取模块，控制端连接所述扫描信号线和重置信号端，输入端连接所述第四节点和恒压低电位端，输出端连接读取信号线。
2.如权利要求1所述的环境光监测电路，其特征在于，所述驱动模块包括第一薄膜晶体管，所述第一薄膜晶体管的栅极连接所述第二节点，所述第一薄膜晶体管的源极连接所述第四节点，所述第一薄膜晶体管的漏极连接所述第三节点。
3.如权利要求1所述的环境光监测电路，其特征在于，所述第一复位模块包括第三薄膜晶体管，所述第三薄膜晶体管的栅极连接所述第一复位信号端，所述第三薄膜晶体管的源极连接所述公共信号线，所述第三薄膜晶体管的漏极连接所述第一节点。
4.如权利要求1所述的环境光监测电路，其特征在于，所述第二复位模块包括第七薄膜晶体管，所述第七薄膜晶体管的栅极连接第二复位信号线，所述第七薄膜晶体管的源极连接所述恒压高电位端，所述第七薄膜晶体管的漏极连接所述第二节点。
5.如权利要求1所述的环境光监测电路，其特征在于，所述补偿模块包括第四薄膜晶体管，所述第四薄膜晶体管的栅极连接所述第一复位信号端，所述第四薄膜晶体管的源极连接所述第二节点，所述第四薄膜晶体管的漏极连接所述第三节点。
6.如权利要求1所述的环境光监测电路，其特征在于，所述电源接入模块包括第五薄膜晶体管，所述第五薄膜晶体管的栅极连接所述扫描信号线，所述第五薄膜晶体管的源极连接所述恒压高电位端，所述第五薄膜晶体管的漏极连接所述第三节点。
7.如权利要求1所述的环境光监测电路，其特征在于，所述侦测模块包括第六薄膜晶体管，所述第六薄膜晶体管的栅极连接所述第一复位信号端，所述第六薄膜晶体管的源极连接所述公共信号线，所述第六薄膜晶体管的漏极连接所述第四节点。
8.如权利要求1所述的环境光监测电路，其特征在于，所述读取模块包括第二薄膜晶体管和第八薄膜晶体管，其中：
所述第二薄膜晶体管的栅极连接所述扫描信号线，所述第二薄膜晶体管的源极连接所述第四节点，所述第八薄膜晶体管的栅极连接所述重置信号端，所述第八薄膜晶体管的源极连接所述恒压低电位端，所述第二薄膜晶体管的漏极和所述第八薄膜晶体管的漏极均连接所述读取信号线。
9.如权利要求2所述的环境光监测电路，其特征在于，所述恒压高电位端的电位与所述公共信号线的电位之差不小于所述第一薄膜晶体管的阈值电压。
10.一种显示面板，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的环境光监测电路。
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