CN114613319B - Mled背板的像素结构及显示面板 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种MLED背板的像素结构及显示面板，该像素结构包括按照阵列式结构排列的多个子像素结构，每个子像素结构均包括发光单元、驱动单元和金属导电单元，金属导电单元包括第一金属导线和第二金属导线，第一金属导线电连接驱动单元，驱动单元电连接发光单元，发光单元电连接第二金属导线，第一金属导线和第二金属导线均为三层金属交叠结构；第一金属导线用于对驱动单元提供VDD电压，驱动单元用于驱动发光单元发光或熄灭，第二金属导线用于对发光单元提供VSS电压。大幅提升了MLED产品的亮度均一性。

Description

MLED背板的像素结构及显示面板
技术领域
本申请涉及显示器技术领域，特别是涉及一种MLED背板的像素结构及显示面板。
背景技术
随着显示技术的发展，各类显示器及其制作工艺也得以不断发展迭代，至今已出现了各类较为成熟的LED显示技术。微型发光二极管(Microlightemittingdiode，简称Micro-LED)通常是指在传统LED芯片结构基础上，将LED芯片尺寸规格缩小到200微米以内的尺寸，将红、绿、蓝三色MicroLED按照一定的规则排列在薄膜晶体管(ThinFilmTransistor，简称TFT)或互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetalOxideSemiconductor，简称COMS)上，则形成了能够实现全彩显示的微器件。
此种显示器具有独立控制的显示画素，具有独立发光控制、高辉度、低耗电、超高分辨率和超高色彩饱和度等特点，并且Micro-LED微显示器件由于具有自发光的技术特性，还可以实现柔性、透明显示等，而其耗电量仅约为液晶面板的10％。MicroLED是新一代显示技术，是LED微缩化和矩阵化技术，简单来说，就是将LED背光源进行薄膜化、微小化、阵列化，可以让LED单元小于100微米，与OLED一样能够实现每个图元单独定址，单独驱动发光。Mini/MicroLED(简称MLED)显示技术在近两年进入加速发展阶段，可以使用在中小型高附加价值显示器应用领域。相较OLED屏幕，MLED显示可以在成本、对比度、高亮度和轻薄外形上表现出更佳性能。
Micro-LED发展成未来显示技术的热点之一，和目前的LCD和OLED显示器件相比，具有反应快、高色域、高PPI、低能耗等优势。但其技术难点多且技术复杂，特别是其关键技术巨量转移技术、LED颗粒微型化成为技术瓶颈，而Mini-LED作为Micro-LED与背板结合的产物，具有高对比度、高显色性能等可与OLED相媲美的特点，成本稍高LCD，仅为OLED的六成左右，相对Micro-LED、OLED更易实施，所以Mini-LED成为各大面板厂商布局热点。Mini-LED以及Micro-LED是未来显示技术发展的一种比较重要的方向，而主动式矩阵驱动方式更能进一步增强Mini-LED和Micro-LED的显示效果。然而，在实现过程中，发明人发现现有的MLED产品上仍然存在着亮度均一性不高的技术问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种MLED背板的像素结构以及一种显示面板，能够大幅提升MLED产品的亮度均一性。
为了实现上述目标，本申请提供了以下技术方案：
一方面，提供一种MLED背板的像素结构，包括按照阵列式结构排列的多个子像素结构，每个子像素结构均包括发光单元、驱动单元和金属导电单元，金属导电单元包括第一金属导线和第二金属导线，第一金属导线电连接驱动单元，驱动单元电连接发光单元，发光单元电连接第二金属导线，第一金属导线和第二金属导线均为三层金属交叠结构；
第一金属导线用于对驱动单元提供VDD电压，驱动单元用于驱动发光单元发光或熄灭，第二金属导线用于对发光单元提供VSS电压。
在其中一个实施例中，第一金属导线和第二金属导线的三层金属中，底层金属在跨线处断开。
在其中一个实施例中，第二金属导线包括电连接的第一VSS导线和第二VSS导线，发光单元电连接第一VSS导线。
在其中一个实施例中，驱动单元电包括输入端分别电连接第一金属导线的第一驱动电路、第二驱动电路和第三驱动电路，发光单元包括负极分别电连接第一VSS导线的第一发光二极管、第二发光二极管和第三发光二极管；
第一驱动电路的输出端电连接第一发光二极管的正极，第二驱动电路的输出端电连接第二发光二极管的正极，第三驱动电路的输出端电连接第三发光二极管的正极。
另一方面，还提供一种显示面板，包括MLED背板，MLED背板的像素结构包括按照阵列式结构排列的多个子像素结构，每个子像素结构均包括发光单元、驱动单元和金属导电单元，金属导电单元包括第一金属导线和第二金属导线，第一金属导线电连接驱动单元，驱动单元电连接发光单元，发光单元电连接第二金属导线，第一金属导线和第二金属导线均为三层金属交叠结构；
第一金属导线用于对驱动单元提供VDD电压，驱动单元用于驱动发光单元发光或熄灭，第二金属导线用于对发光单元提供VSS电压。
在其中一个实施例中，第一金属导线和第二金属导线的三层金属中，底层金属在跨线处断开。
在其中一个实施例中，第二金属导线包括电连接的第一VSS导线和第二VSS导线，发光单元电连接第一VSS导线。
在其中一个实施例中，驱动单元电包括输入端分别电连接第一金属导线的第一驱动电路、第二驱动电路和第三驱动电路，发光单元包括负极分别电连接第一VSS导线的第一发光二极管、第二发光二极管和第三发光二极管；
第一驱动电路的输出端电连接第一发光二极管的正极，第二驱动电路的输出端电连接第二发光二极管的正极，第三驱动电路的输出端电连接第三发光二极管的正极。
在其中一个实施例中，MLED背板为Micro-LED背板。
在其中一个实施例中，MLED背板为Mini-LED背板。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：
上述MLED背板的像素结构及显示面板，在MLED产品的像素结构中，VDD、VSS金属导线采用三层交叠设计，也即在同一个信号的相同位置做了三层金属，由传统的双层金属增加一层LS，通过增加并联导线(类似并联电阻)的方式，减小了VDD和VSS的走线电阻，从而减小VDD、VSS信号上的大电流产生的IR drop(IR压降)，使实际输入到各个Pixel(像素)的VDD电压值和VSS电压值均趋于相同，显著改善电流不均的现象，达到大幅提升MLED产品的亮度均一性的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为一种Pixel的电路架构示意图。
图2为高电位至低电位的走线电阻变化示意图。
图3为本申请实施例中MLED背板的像素结构的框架示意图。
图4为本申请实施例中MLED背板的像素结构的单像素结构示意图。
图5为本申请实施例中MLED背板的像素结构的电流走向示意图。
图6为本申请实施例中显示面板的方框示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
可以理解，以下实施例中的“电连接”，如果被连接的电路和模块等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为相应的直接或间接“电路连接”或“通信连接”等。
在目前的Mini-LED以及Micro-LED显示面板中大多数均采用主动式矩阵驱动方式，主动式矩阵驱动方式更能进一步增强Mini-LED和Micro-LED的显示效果。目前常规的方法是在玻璃基板上制作主动驱动电路，主动驱动电路大多数采用两个薄膜晶体管和一个电容(2T1C)的架构。具体地，如图1所示，为目前2T1C驱动架构的结构示意图。参阅图1，驱动架构包括数据线Data，扫描线Scan，供电电源端VDD，接地电源端VSS，切换薄膜晶体管SwitchTFT，驱动薄膜晶体管Driving TFT以及LED发光元件。
切换薄膜晶体管Switch TFT的栅极(Gate)电连接扫描线Scan，切换薄膜晶体管Switch TFT的源极电连接数据线Date，切换薄膜晶体管Switch TFT的漏极电连接驱动薄膜晶体管Driving TFT的栅极和电容储存器Cst的一端，电容储存器Cst的另一端电连接驱动薄膜晶体管Driving TFT的源极。驱动薄膜晶体管Driving TFT的源极电连接LED发光元件的一端，驱动薄膜晶体管Driving TFT的漏极电连接供电电源端VDD。LED发光元件的一端电连接驱动薄膜晶体管Driving TFT的源极，LED发光元件的另一端电连接接地电源端VSS。驱动架构通过两个薄膜晶体管之间的相互配合，共同驱动控制LED发光元件发光或熄灭。切换薄膜晶体管Switch TFT和驱动薄膜晶体管Driving TFT采用了a-Si/IGZO/LPTS等半导体晶体管作为驱动元件，或者上述架构还可以将切换薄膜晶体管Switch TFT和驱动薄膜晶体管Driving TFT的功能集成到微型IC驱动芯片上，形成微型IC驱动芯片提供驱动控制的背板产品。
在研究中发现，传统MLED产品中，像素结构通常由多个阵列排布的子像素结构组成，MLED作为电流驱动器件，亮度分布不均即电流分布不均。VDD和VSS信号上的大电流产生的IR drop，导致实际输入到各个Pixel的VDD和VSS电压值不同，从而引起亮度不均的问题。如图1所示，对于控制电流的Driving TFT，可以影响电流值的三个电压信号即Data、VDD和VSS，对于Driving TFT的栅源电压VGS与漏源电压VDS关系如下：
VGS＝Data-(VSS+VLED)
VDS＝VDD-(VSS+VLED)
其中，Data为电压信号Data的值，VLED为LED发光元件上的电压值，VDD为电压信号VDD的值，VSS为电压信号VSS的值。
如图2所示，从高电位往低电位方向，对于远端Pixel而言走线电阻越大，电流衰减越明显，从而实际输入到各个Pixel的VDD和VSS电压就会越不同，引起的亮度不均问题越严重。因此，图1中，VDD(1)>VDD(2)，VSS(2)>VSS(1)，即离VDD信号输入端越远，电压值下降越多，离VSS信号输入端越远，电压上升越多。
为了提升电流均一性，解决MLED产品的亮度均一性不高的技术问题，本申请提出了如下降低IR drop的像素设计。
在一个实施例中，如图3所示，一种MLED背板的像素结构100，包括按照阵列式结构排列的多个子像素结构。每个子像素结构均包括发光单元12、驱动单元14和金属导电单元16。金属导电单元16包括第一金属导线16A和第二金属导线16B。第一金属导线16A电连接驱动单元14，驱动单元14电连接发光单元12，发光单元12电连接第二金属导线16B，第一金属导线16A和第二金属导线16B均为三层金属交叠结构。第一金属导线16A用于对驱动单元14提供VDD电压，驱动单元14用于驱动发光单元12发光或熄灭，第二金属导线16B用于对发光单元12提供VSS电压。
可以理解，MLED可以是指Micro-LED，也可以是指Mini-LED。按照阵列式结构排列的多个子像素结构中，其可以至少包含N行M列个子像素结构，其中，M和N均为大于等于2的自然数。关于每个子像素结构的已有整体结构可以参照本领域中现有MLED背板的像素结构同理理解，例如在每个子像素结构中，均可包括扫描线Scan、数据线Data、供电电源端VDD(由上述的第一金属导线16A提供)、接地电源端VSS(由上述的第二金属导线16B提供)以及发光单元12，发光单元12可以是Micro-LED或Mini-LED产品像素中所使用的发光二极管器件或模块。
本实施例是对第一金属导线16A和第二金属导线16B均采用了三层金属交叠的结构设计，也即在同一个电压信号的相同位置做了三层金属导线层，其可在现有工艺流程中，通过光罩图案化蚀刻形成金属导线层时再多加一层供电线路LS(VDD和VSS)的图案，然后照此光罩曝光下去即可得到所需的三层金属交叠结构。通过采用类似并联电阻，减小阻抗的原理，增加一层LS以增加一个与原金属线路并联的电阻，从而减小金属导线整体的走线电阻，以减小VDD、VSS信号上的大电流产生的IR drop，有效提升像素结构的亮度均一性。
上述MLED背板的像素结构，在MLED产品的像素结构中，VDD、VSS金属导线采用三层交叠设计，也即在同一个信号的相同位置做了三层金属，由传统的双层金属增加一层LS，通过增加并联导线(类似并联电阻)的方式，减小了VDD和VSS的走线电阻，从而减小VDD、VSS信号上的大电流产生的IR drop(IR压降)，使实际输入到各个Pixel(像素)的VDD电压值和VSS电压值均趋于相同，显著改善电流不均的现象，达到大幅提升MLED产品的亮度均一性的目的。
在一个实施例中，如图4所示，第一金属导线16A和第二金属导线16B的三层金属中，底层金属在跨线处断开。
可以理解，从玻璃基板为最底层方向起，从下到上的三层金属依次是本申请新增的LS层、Metal1层和Metal2层，其中Metal1层和Metal2层为传统MLED背板中已有的双金属导线层。具体的，在本实施例中，上述VDD和VSS三层金属在跨线处，采用了底层金属，也即LS断开的设计方式，由于新增的LS层其是为了器件遮光以及增加电阻，因此可以断开的这部分LS无需保持相连，也可以不输入电压信号。
如图5所示，采用上述三层金属交叠减小走线电阻的设计，实际输入到各Pixel的电压变化可以如下：
由此可得，
其中，Vn为输入子像素结构n的电压，In(图5中I_n同理)为流过子像素结构n的电流，R为走线电阻值，r为发光单元12的电阻值，Dn为子像素结构n所在位置处的驱动回路。
通过三层金属跨线处采用LS断开的设计，可以有效减小跨线爬坡破膜短路的风险，从而在实现亮度均一性显著提升的同时，提高产品的可靠性。
在一个实施例中，如图4所示，第二金属导线16B包括电连接的第一VSS导线和第二VSS导线，发光单元12电连接第一VSS导线。
可以理解，如图4所示为其中一个子像素结构Pixel，第二金属导线16B也即VSS供电线路，可以分为纵横两个部分，其中的第一VSS导线可以记为VSS_H，其中的第二VSS导线可以记为VSS_V，发光单元12可以共用VSS_H接入VSS电压。Sensing为检测线。
在一个实施例中，如图4所示，驱动单元14电包括输入端分别电连接第一金属导线16A的第一驱动电路141、第二驱动电路143和第三驱动电路145。发光单元12包括负极分别电连接第一VSS导线的第一发光二极管121、第二发光二极管123和第三发光二极管125。第一驱动电路141的输出端电连接第一发光二极管121的正极，第二驱动电路143的输出端电连接第二发光二极管123的正极，第三驱动电路145的输出端电连接第三发光二极管125的正极。
可以理解，在每个子像素结构中，均包括三个分别可以独立驱动的光二极管，各驱动电路均可以是传统2T1C架构的主动驱动电路，也可以是微型IC驱动芯片或者其他类型的驱动器件。第一发光二极管121、第二发光二极管123和第三发光二极管125可以但不限于分别是红色(R)发光二极管、绿色(G)发光二极管和蓝色(B)发光二极管。
通过上述结构，即可分别独立驱动各发光二极管的点亮与熄灭，从而显示所需的画面及其亮度等。
在一个实施例中，如图6所示，提供了一种显示面板200，包括MLED背板。MLED背板的像素结构100包括按照阵列式结构排列的多个子像素结构。每个子像素结构均包括发光单元、驱动单元和金属导电单元。金属导电单元包括第一金属导线和第二金属导线，第一金属导线电连接驱动单元，驱动单元电连接发光单元，发光单元电连接第二金属导线，第一金属导线和第二金属导线均为三层金属交叠结构。第一金属导线用于对驱动单元提供VDD电压，驱动单元用于驱动发光单元发光或熄灭，第二金属导线用于对发光单元提供VSS电压。
可以理解，关于本实施例中MLED背板的像素结构100的具体解释说明，可以参照上述MLED背板的像素结构100的第一实施例中相应解释说明同理理解，此处不再展开赘述。需要说明的是，本领域技术人员可以理解，显示面板200除上述记载的MLED背板及其像素结构100外，还可以包含其他必要组成部件，具体可以根据本领域已有MLED产品的一般结构组成同理理解，本说明书中不再一一举例详述。
上述显示面板200，通过应用上述MLED背板的像素结构100，在像素结构中，VDD、VSS金属导线采用了三层交叠设计，也即在同一个信号的相同位置做了三层金属，由传统的双层金属增加一层LS，通过增加并联导线(类似并联电阻)的方式，减小了VDD和VSS的走线电阻，从而减小VDD、VSS信号上的大电流产生的IR drop(IR压降)，使实际输入到各个Pixel(像素)的VDD电压值和VSS电压值均趋于相同，显著改善电流不均的现象，达到大幅提升MLED面板产品的亮度均一性的目的。
在一个实施例中，第一金属导线和第二金属导线的三层金属中，底层金属在跨线处断开。
可以理解，从玻璃基板为最底层方向起，从下到上的三层金属依次是本申请新增的LS层、Metal1层和Metal2层，其中Metal1层和Metal2层为传统MLED背板中已有的金属导线层。具体的，在本实施例中，上述VDD和VSS三层金属在跨线处，采用了LS断开的设计方式，由于新增的LS层其是为了器件遮光以及增加电阻，因此可以断开的这部分LS无需保持相连，也可以不输入电压信号。
通过三层金属跨线处采用LS断开的设计，可以有效减小跨线爬坡破膜短路的风险，从而在实现亮度均一性显著提升的同时，提高产品的可靠性。
在一个实施例中，第二金属导线包括电连接的第一VSS导线和第二VSS导线，发光单元电连接第一VSS导线。
可以理解，如图4所示为其中一个子像素结构Pixel，第二金属导线也即VSS供电线路，可以分为纵横两个部分，其中的第一VSS导线可以记为VSS_H，其中的第二VSS导线可以记为VSS_V，发光单元可以共用VSS_H接入VSS电压。
在一个实施例中，驱动单元电包括输入端分别电连接第一金属导线的第一驱动电路、第二驱动电路和第三驱动电路，发光单元包括负极分别电连接第一VSS导线的第一发光二极管、第二发光二极管和第三发光二极管。第一驱动电路的输出端电连接第一发光二极管的正极，第二驱动电路的输出端电连接第二发光二极管的正极，第三驱动电路的输出端电连接第三发光二极管的正极。
可以理解，在每个子像素结构中，均包括三个分别可以独立驱动的光二极管，各驱动电路均可以是传统2T1C架构的主动驱动电路，也可以是微型IC驱动芯片或者其他类型的驱动器件。第一发光二极管、第二发光二极管和第三发光二极管可以但不限于分别是红色(R)发光二极管、绿色(G)发光二极管和蓝色(B)发光二极管。
通过上述结构，即可分别独立驱动各发光二极管的点亮与熄灭，从而显示所需的画面及其亮度等。
在一个实施例中，MLED背板为Micro-LED背板。可选的，在本实施例中，上述的显示面板200中所使用的MLED背板可以是Micro-LED背板。
在一个实施例中，MLED背板为Mini-LED背板。可选的，在本实施例中，上述的显示面板200中所使用的MLED背板可以是Mini-LED背板。
上述降低IR Drop的像素设计，电流均一性(亮度均一性)相比传统技术至少提升近20％，还可以用于P1.2透明MLED产品中并产出Demo(试验结果)如下：
VSS RC 电流均一性 亮度均一性
原方案 0.241 67％ 62％
上述改进方案 0.287 81％ 79％
需要说明的是，尽管本申请的技术是在MLED显示器技术领域中做出的，但其也可以应用但不限于液晶显示领域的产品，只要根据本申请的技术构思来降低IR drop，均可以理解为本申请所想要保护的范围。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种MLED背板的像素结构，其特征在于，包括按照阵列式结构排列的多个子像素结构，每个所述子像素结构均包括发光单元、驱动单元和金属导电单元，所述金属导电单元包括第一金属导线和第二金属导线，所述第一金属导线电连接所述驱动单元，所述驱动单元电连接所述发光单元，所述发光单元电连接所述第二金属导线，所述第一金属导线和所述第二金属导线均为三层金属交叠结构；
所述第一金属导线和所述第二金属导线的三层金属中，底层金属在跨线处断开；
所述第一金属导线用于对所述驱动单元提供VDD电压，所述驱动单元用于驱动所述发光单元发光或熄灭，所述第二金属导线用于对所述发光单元提供VSS电压。
2.根据权利要求1所述的MLED背板的像素结构，其特征在于，所述第二金属导线包括电连接的第一VSS导线和第二VSS导线，所述发光单元电连接所述第一VSS导线。
3.根据权利要求2所述的MLED背板的像素结构，其特征在于，所述驱动单元电包括输入端分别电连接所述第一金属导线的第一驱动电路、第二驱动电路和第三驱动电路，所述发光单元包括负极分别电连接所述第一VSS导线的第一发光二极管、第二发光二极管和第三发光二极管；
所述第一驱动电路的输出端电连接所述第一发光二极管的正极，所述第二驱动电路的输出端电连接所述第二发光二极管的正极，第三驱动电路的输出端电连接所述第三发光二极管的正极。
4.一种显示面板，其特征在于，包括MLED背板，所述MLED背板的像素结构包括按照阵列式结构排列的多个子像素结构，每个所述子像素结构均包括发光单元、驱动单元和金属导电单元，所述金属导电单元包括第一金属导线和第二金属导线，所述第一金属导线电连接所述驱动单元，所述驱动单元电连接所述发光单元，所述发光单元电连接所述第二金属导线，所述第一金属导线和所述第二金属导线均为三层金属交叠结构；
所述第一金属导线和所述第二金属导线的三层金属中，底层金属在跨线处断开；
所述第一金属导线用于对所述驱动单元提供VDD电压，所述驱动单元用于驱动所述发光单元发光或熄灭，所述第二金属导线用于对所述发光单元提供VSS电压。
5.根据权利要求4所述的显示面板，其特征在于，所述第二金属导线包括电连接的第一VSS导线和第二VSS导线，所述发光单元电连接所述第一VSS导线。
6.根据权利要求5所述的显示面板，其特征在于，所述驱动单元电包括输入端分别电连接所述第一金属导线的第一驱动电路、第二驱动电路和第三驱动电路，所述发光单元包括负极分别电连接所述第一VSS导线的第一发光二极管、第二发光二极管和第三发光二极管；
所述第一驱动电路的输出端电连接所述第一发光二极管的正极，所述第二驱动电路的输出端电连接所述第二发光二极管的正极，第三驱动电路的输出端电连接所述第三发光二极管的正极。
7.根据权利要求4所述的显示面板，其特征在于，所述MLED背板为Micro-LED背板。
8.根据权利要求4所述的显示面板，其特征在于，所述MLED背板为Mini-LED背板。
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