CN115064129A - 一种驱动电路、驱动方法、背光模组及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种驱动电路、驱动方法、背光模组及显示装置。该驱动电路通过获取发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值，并根据该目标灰阶值，控制发光单元在下一帧显示周期中的至少部分时间内点亮，令点亮的时长与点亮的亮度的乘积为第一乘积，令该帧显示周期的时长与发光单元的最大亮度的乘积为第二乘积，第一乘积与第二乘积的比值等于目标灰阶值与最大灰阶值的比值，可使发光单元在下一帧显示周期中以目标灰阶值发光。本发明实施例解决了现有背光模组亮度固定限制液晶显示面板灰阶调节的问题，可以实现显示面板灰阶的拓展，增加显示亮度的可调范围，提高显示亮度的可调精度，同时有助于实现区域的独立亮度控制，实现显示面板的分区调光。
Description
技术领域
本发明实施例涉及显示技术领域，尤其涉及一种驱动电路、驱动方法、背光模组及显示装置。
背景技术
现有的显示装置中，显示面板主要分为液晶显示面板和有机自发光显示面板两种主流的技术。其中，液晶显示面板通过向像素电极和公共电极提供合适的电压，形成能够控制液晶分子偏转的电场，进而控制光线的透过实现显示面板的显示功能。液晶显示面板是被动发光元件，主要使用其下方的背光模组提供光源，背光源和液晶显示面板组合在一起构成了液晶显示模块，背光模组为液晶显示器的关键零组件之一，功能在于供应充足的亮度与分布均匀的光源，使其能正常显示影像。
现有的背光模组中通常设置有阵列排布的发光单元，通过扫描寻址依次驱动各发光单元发光。然而，现有的背光模组中对于发光单元的驱动仅能实现开关两种状态，即黑态或白态，导致液晶显示器的亮度仅能通过液晶面板调节，使液晶显示器的灰阶受到一定限制。
发明内容
本发明提供一种驱动电路、驱动方法、背光模组及显示装置，以实现背光模组的灰阶调节，有助于实现显示装置的分区调光。
第一方面，本发明实施例提供了一种驱动电路，用于与发光单元电连接；
所述驱动电路用于根据所述发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值，控制所述发光单元在下一帧显示周期中的至少部分时间内点亮，令点亮的时长与点亮的亮度的乘积为第一乘积，令该帧显示周期的时长与所述发光单元的最大亮度的乘积为第二乘积，所述第一乘积与所述第二乘积的比值等于所述目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
第二方面，本发明实施例还提供了一种驱动电路的驱动方法，应用于本发明实施例中任意一种驱动电路，所述驱动方法包括：
获取发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值；
根据所述发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值，控制所述发光单元在下一帧显示周期中的至少部分时间内点亮，令点亮的时长与点亮的亮度的乘积为第一乘积，令该帧显示周期的时长与所述发光单元的最大亮度的乘积为第二乘积，所述第一乘积与所述第二乘积的比值等于所述目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
第三方面，本发明实施例还提供了一种背光模组，包括发光单元以及与所述发光单元电连接的本发明实施例提供的任意一种驱动电路。
第四方面，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的任意一种背光模组。
本发明实施例中的技术方案，通过获取发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值，并根据发光单元在下一帧显示周期中的目标灰阶值，利用该驱动电路控制发光单元在下一帧显示周期中的至少部分时间内点亮，令点亮的时长与点亮的亮度的乘积为第一乘积，令该帧显示周期的时长与所述发光单元的最大亮度的乘积为第二乘积，所述第一乘积与所述第二乘积的比值等于所述目标灰阶值与最大灰阶值的比值，可使发光单元在下一帧显示周期中以目标灰阶值发光，从背光模组整体的角度而言，可使背光模组中的发光单元实现灰阶调节，解决现有背光模组亮度固定限制液晶显示面板灰阶调节的问题，对于液晶显示面板而言，该技术方案可以实现显示面板灰阶的拓展，增加显示亮度的可调范围，提高显示亮度的可调精度，改善显示效果。同时，该技术方案还可适用于将液晶显示面板进行区域划分的方案，有助于实现区域的独立亮度控制，实现显示面板的分区调光。
附图说明
图1是现有技术中背光模组的结构示意图；
图2是图1所示背光模组中发光单元的驱动电路结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种驱动电路的结构示意图；
图4是图3所示驱动电路驱动的发光单元的发光情况示意图；
图5是本发明实施例提供的一种驱动电路的驱动方法的流程图；
图6是图3所示驱动电路驱动的发光单元的另一种发光情况示意图；
图7是本发明实施例提供的另一种驱动电路的结构示意图；
图8是图7所示驱动电路的驱动信号时序图；
图9是本发明实施例提供的又一种驱动电路的结构示意图；
图10是图9所示驱动电路的驱动信号时序图；
图11是图3所示驱动电路驱动的发光单元的又一种发光情况示意图；
图12是本发明实施例提供的又一种驱动电路的结构示意图；
图13是图12所示驱动电路的驱动信号时序图；
图14是图3所示驱动电路驱动的发光单元的再一种发光情况示意图；
图15是本发明实施例提供的又一种驱动电路的结构示意图；
图16是图15所示驱动电路的驱动信号时序图；
图17是本发明实施例提供的一种背光模组的结构示意图；
图18是本发明实施例提供的又一种背光模组的结构示意图；
图19是本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1是现有技术中背光模组的结构示意图，图2是图1所示背光模组中发光单元的驱动电路结构示意图，参考图1和图2，本领域技术人员可知，背光模组负责向液晶显示面板(图中未示出)提供光源，利用液晶显示面板中设置的像素，控制背光模组中光线透射与否，以此实现像素的点亮或关闭。并且，通过不同颜色的子像素的色彩配比，可调节像素的发光颜色，从而实现全彩画面显示。如图1所示，背光模组中设置有阵列排布的发光单元10’，发光单元10’与对应的驱动电路20’电连接，由驱动电路20’依次控制发光单元10’点亮。具体地，参考图2，现有的驱动电路20’中开关晶体管T1’的源极连接数据信号线data’，漏极与驱动晶体管T3’的栅极电连接，开关晶体管T1’的栅极则连接扫描信号线scan’。驱动晶体管T3’的两极分别连接正性电源电压信号线PVDD和发光单元10’的阳极，发光单元10’的阴极连接负性电源电压信号线PVEE。该驱动电路的工作原理及工作过程为：扫描信号线scan’负责依次控制各驱动电路20’中的开关晶体管T1’导通，同时，数据信号线data’仅提供两种数据信号，在该两种数据信号驱动下，驱动晶体管T3’会分别呈黑态和白态，即点亮或关断。换言之，发光单元10’会在扫描信号线scan’上的扫描信号和数据信号线data’上的数据信号的同步控制下点亮或关断，且点亮时的亮度保持不变。即如背景技术部分所述，现有的背光模组仅能呈现固定的亮度，对于液晶显示面板而言，其显示过程中的灰阶会受限于背光模组的固定亮度，无法拓展显示面板的灰阶，导致显示亮度可调范围和可调精度均较小，显示效果较差。
基于上述技术问题，本发明实施例提供一种驱动电路及其驱动方法，该驱动电路用于与发光单元电连接；驱动电路用于根据发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值，控制发光单元在下一帧显示周期中的至少部分时间内点亮，令点亮的时长与点亮的亮度的乘积为第一乘积，令该帧显示周期的时长与发光单元的最大亮度的乘积为第二乘积，第一乘积与第二乘积的比值等于目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
基于同一原理，该驱动电路的驱动方法则包括：
获取发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值；
根据发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值，控制发光单元在下一帧显示周期中的至少部分时间内点亮，令点亮的时长与点亮的亮度的乘积为第一乘积，令该帧显示周期的时长与发光单元的最大亮度的乘积为第二乘积，第一乘积与第二乘积的比值等于目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
利用上述技术方案，通过获取发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值，并根据发光单元在下一帧显示周期中的目标灰阶值，利用该驱动电路控制发光单元在下一帧显示周期中的至少部分时间内点亮，令点亮的时长与点亮的亮度的乘积为第一乘积，令该帧显示周期的时长与发光单元的最大亮度的乘积为第二乘积，第一乘积与第二乘积的比值等于目标灰阶值与最大灰阶值的比值，可使发光单元在下一帧显示周期中以目标灰阶值发光，从背光模组整体的角度而言，可使背光模组中的发光单元实现灰阶调节，解决现有背光模组亮度固定限制液晶显示面板灰阶调节的问题，对于液晶显示面板而言，该技术方案可以实现显示面板灰阶的拓展，增加显示亮度的可调范围，提高显示亮度的可调精度，改善显示效果。同时，该技术方案还可适用于将液晶显示面板进行区域划分的方案，有助于实现区域的独立亮度控制，实现显示面板的分区调光。
以上是本发明的核心思想，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
图3是本发明实施例提供的一种驱动电路的结构示意图，图4是图3所示驱动电路驱动的发光单元的发光情况示意图，参考图3和图4，首先，本发明的驱动电路20用于与发光单元10电连接。驱动电路20用于根据发光单元10在下一帧显示周期的目标灰阶值，控制发光单元10在下一帧显示周期中的至少部分时间内点亮，令点亮的时长t1与点亮的亮度L1的乘积为第一乘积，令该帧显示周期的时长T与发光单元的最大亮度Lmax的乘积为第二乘积，第一乘积与第二乘积的比值等于目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
首先，本发明实施例提供的驱动电路20，主要负责控制发光单元10在每帧显示周期中的显示时长和发光亮度，发光单元10具体可以是mini-LED、micro-LED、nano-LED等，此处不做限制。可以理解，在一定频率的多个显示周期内控制发光单元10点亮后，从宏观角度来看，发光单元10会呈一定的亮度，以灰阶来看，发光单元10的灰阶值则主要取决于在每帧显示周期中的发光时长以及发光亮度，灰阶表现本质是发光单元10在每帧显示周期中以发光亮度点亮且在发光时长内累积产生的效果。
基于此原理，本发明实施例中设置驱动电路20，控制发光单元10的亮度可在每帧显示周期中在最大亮度Lmax范围内调节，发光时长可在一帧显示周期中变化，能够调节发光单元10实际灰阶效果。同时也可知，该发光单元10的最大灰阶应为发光单元10以最大亮度在整个显示周期持续点亮时产生的灰阶效果。由此，对于发光单元10在具体的显示周期中的灰阶值，应与点亮的时长t1与点亮的亮度L1的乘积即第一乘积呈正比，发光单元10在具体显示周期中的最大灰阶值，应与显示周期的时长T与发光单元的最大亮度Lmax的乘积即第二乘积呈正比。如图4所示，从形象示意的角度而言，发光单元10的最大灰阶值可认为与一帧显示周期的时长T和最大亮度Lmax构成的大矩形的面积呈正比，该大矩形的面积实质上等于上述第二乘积。而发光单元10的实际灰阶值则可认为与发光单元10在该帧显示周期中实际点亮的时长t1与点亮的亮度L1构成的小矩形的面积呈正比，该小矩形的面积实质上等于上述第一乘积。上述两个矩形的面积比，则表示了发光单元10的实际灰阶效果与最大灰阶效果的比。基于此可清晰地获知，本发明实施例中的驱动电路，实质上是通过改变矩形的边长，即改变点亮的时长t1和点亮的亮度L1，调节实现矩形的面积的调节，也即实现发光单元10灰阶的调节。
进一步地，本发明实施例中通过驱动电路20控制小矩形的面积，改变两个矩形的面积比，则实质是调节发光单元10的第一乘积与第二乘积的比值。而控制第一乘积与第二乘积的比值等于目标灰阶值与最大灰阶值的比值，实质是控制发光单元10的实际灰阶值等于目标灰阶值。换言之，通过调节发光单元10的点亮的时长t1和点亮的亮度L1，本发明实施例中的驱动电路20可根据预知的下一帧的显示周期的目标灰阶值，控制发光单元10在该帧显示周期中以目标灰阶效果点亮，由此实现了对发光单元10的灰阶调节。
图5是本发明实施例提供的一种驱动电路的驱动方法的流程图，参考图3-图5，该驱动方法包括：
S110、获取发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值；
此过程可理解为预知下一帧显示周期目标灰阶值的过程。在实际驱动发光过程中，背光模组会根据预设的显示数据发光，也即，会设定每一帧显示周期中发光单元10的目标灰阶值，通过驱动电路20实现发光单元10的驱动点亮的同时，在本发明实施例中，还可通过驱动电路20根据预知的下一帧显示周期的目标灰阶值实现发光单元10的灰阶的调节。
S120、根据发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值，控制发光单元在下一帧显示周期中的至少部分时间内点亮，令点亮的时长与点亮的亮度的乘积为第一乘积，令该帧显示周期的时长与发光单元的最大亮度的乘积为第二乘积，第一乘积与第二乘积的比值等于目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
此步骤是驱动电路20实际根据预知的下一帧显示周期的目标灰阶值实现发光单元10的灰阶的调节的工作过程及工作原理，其通过调节发光单元10的点亮的时长t1和点亮的亮度L1，可控制发光单元10在该帧显示周期中以目标灰阶值点亮，由此实现对发光单元10的灰阶调节。
由此，本发明实施例的技术方案，可使发光单元在下一帧显示周期中以目标灰阶值发光，从背光模组整体的角度而言，可使背光模组中的发光单元实现灰阶调节，解决现有背光模组亮度固定限制液晶显示面板灰阶调节的问题，对于液晶显示面板而言，该技术方案可以实现显示面板灰阶的拓展，增加显示亮度的可调范围，提高显示亮度的可调精度，改善显示效果。同时，该技术方案还可适用于将液晶显示面板进行区域划分的方案，有助于实现区域的独立亮度控制，实现显示面板的分区调光。
基于上述驱动原理，在本发明的一类实施例中，可选设置驱动电路用于根据发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值，控制发光单元在下一帧显示周期中的部分时间内点亮，且发光单元点亮的总时长与该帧显示周期的时长的比值等于目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
本发明在上述的驱动方法的基础上，也可将步骤S120进行优化为：S121、根据发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值，控制发光单元在下一帧显示周期中的部分时间内点亮，且发光单元点亮的总时长与该帧显示周期的时长的比值等于目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
图6是图3所示驱动电路驱动的发光单元的另一种发光情况示意图，参考图3和图6，具体地，在该实施例中，可选将小矩形的高即发光单元10的亮度固定，也即在任意显示周期中，发光单元10的亮度不变，发光单元10的实际亮度等于最大亮度。驱动电路20通过调节小矩形的下边长即发光时长来改变矩形的面积，也即，通过改变发光单元10在一帧显示周期中的发光时长，来控制发光单元10的实际灰阶为目标灰阶。
图7是本发明实施例提供的另一种驱动电路的结构示意图，图8是图7所示驱动电路的驱动信号时序图，参考图7和图8，在该具体实施例中，驱动电路20包括驱动单元23、第一控制单元21和第二控制单元22；驱动单元23的第一端接收第一电源电压信号PVDD，第二端用于与发光单元10的阳极电连接；发光单元10的阴极接收第二电源电压信号PVEE；驱动单元23的控制端与第一控制单元21的输出端电连接；第一控制单元21的输入端接收固定电位信号Vref，固定电位信号Vref为控制驱动单元23导通的有效电平信号。第一控制单元21的控制端与第二控制单元22的输出端电连接，第二控制单元22用于控制第一控制单元21在一帧显示周期中导通，且导通的时长与该帧显示周期的时长的比值等于目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
更具体地，该第二控制单元22的输入端接收扫描信号scan，控制端接收时钟信号CKH；扫描信号scan在一帧显示周期中呈第一电平，第一电平为控制第一控制单元21导通的有效电平；时钟信号CKH在一帧显示周期中的部分时间内呈第二电平，第二电平为控制第二控制单元22导通的有效电平，且时钟信号CKH呈第二电平的时长与该帧显示周期的总时长比值等于目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
首先，该驱动电路中，驱动单元23和发光单元10实质上组成了串联电路，在第一电源电压信号PVDD和第二电源电压信号PVEE驱动下，该串联电路导通时会产生驱动电流，从而可驱动发光单元10发光。也即，驱动单元23的导通和关断，对应可控制发光单元10的点亮和关闭。另外，根据上述电路各单元之间的连接关系可知，第一控制单元21与驱动单元23的控制端连接，用于控制驱动单元23导通，第二控制单元22与第一控制单元21的控制端连接，则用于控制第一控制单元21导通，进而控制驱动单元23导通。由此，在该实施例中，实质是通过第二控制单元22控制驱动单元23导通。而本实施例中设置第二控制单元22的根本目的还在于，通过第二控制单元22调节第一控制单元21导通的时长，进而控制发光单元10点亮的时长。
下面参考图7和图8，对该驱动电路的具体工作过程和工作原理进行介绍。首先，如图7所示，第一控制单元21可包括第一晶体管T1，第二控制单元22可包括第二晶体管T2，驱动单元23则可包括驱动晶体管T3，并且，示例性地，此处三个晶体管T1-T3均采用P型晶体管，在本发明的其他实施例中，也可选其中的任意一个或多个采用N型晶体管，此处并非限定。此外，如图8示出了驱动电路中驱动信号在三个显示周期中的时序情况，其中，时钟信号CKH在不同显示周期中电平并不固定，其在每帧显示周期中的部分时间内呈第二电平即低电平，在该部分时间内则可有效控制P型的第二晶体管T2导通。同时，扫描信号scan在每个显示周期中呈有效导通第一控制单元21的第一电平即低电平，可有效控制P型的第一晶体管T1导通。由此，当时钟信号CKH呈低电平导通第二晶体管T2时，呈低电平的扫描信号scan在该部分时间内可通过第二晶体管T2，通入第一晶体管T1的栅极，从而控制第一晶体管T1导通，进而第一晶体管T1将源极接收的固定电位信号Vref提供至驱动晶体管T3的栅极。由于固定电位信号Vref为驱动单元23导通的有效电平信号，则可使驱动晶体管T3在该部分时间内导通。更进一步地，使得PVDD和PVEE之间的串联通路导通，驱动点亮发光单元10。并且，本领域技术人员可知，由于驱动晶体管T3的导通电流一定程度取决于栅极电压，当固定电位信号Vref电位不变时，对应地，流经驱动晶体管T3的电流也保持不变，也即发光单元10的驱动电流固定，发光亮度固定。
基于上述的工作过程，对比图8所示的三个显示周期中提供的CKH信号(G0、G127和G255)可知，通过变化时钟信号CKH呈第二电平的时长，也即调节其在一个显示周期的占空比，即可对第二晶体管T2的导通时长进行调节，进一步可依次通过第一晶体管T1和驱动晶体管T3，对发光单元10的发光时长进行调节。显然，通过控制时钟信号CKH呈第二电平的时长与该帧显示周期的总时长比值，等于目标灰阶值与最大灰阶值的比值，可以实现发光单元10的灰阶效果达到目标灰阶值，最终则通过该驱动电路，实现了对发光单元灰阶的调节。
需要说明的是，由于上述实施例中三个晶体管T1-T3均采用P型晶体管，因此，扫描信号scan的有效电平和时钟信号的有效电平均为低电平。本领域技术人员可知，当晶体管采用N型晶体管时，则其对应的控制信号的有效电平需调制为高电平。
此外，还想补充的是，如图7所示驱动电路中还包括存储单元24，存储单元24的两端分别与驱动单元23的第一端和控制端电连接，存储单元24用于存储驱动单元23控制端的电位。具体地，存储单元24具体可包括电容C。
其中，电容C的作用是存储驱动晶体管T3控制端的电位，在实际工作过程中负责在第一晶体管T1导通时进行充电，当第一晶体管T1关断时放电，一定时间内维持驱动晶体管T3栅极的电位，延长驱动晶体管T3的导通时间。基于此可知，该驱动电路实际的工作过程中并非是仅在第一晶体管T1导通时驱动晶体管T3导通，也即，并非是仅在第一晶体管T1导通时发光单元10点亮。而即使如此，第一晶体管T1导通的时长也决定电容C的充电时间，换言之，第一晶体管T1的导通时长与电容C通过放电控制发光单元10发光的时长呈正相关，因此，驱动晶体管T3的导通时间也即发光单元10点亮的时长，仍与第一晶体管T1导通时长呈正比关系，发光单元10的灰阶值仍受时钟信号CKH的占空比调节。
图9是本发明实施例提供的又一种驱动电路的结构示意图，图10是图9所示驱动电路的驱动信号时序图，参考图9和图10，该实施例实质是上述图7所示实施例的变形。对比图7和图9可知，该实施例驱动电路的不同之处在于，第二控制单元22的输入端接收时钟信号CKH，控制端接收扫描信号scan；扫描信号scan在一帧显示周期中呈第二电平，第二电平为控制第二控制单元22导通的有效电平；时钟信号CKH在一帧显示周期中的部分时间内呈第一电平，第一电平为控制第一控制单元21导通的有效电平，且时钟信号CKH呈第一电平的时长与该帧显示周期的总时长比值等于目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
下面参考图9和图10，对该驱动电路的具体工作过程和工作原理进行介绍。首先，如图9所示，同样地，第一控制单元21可包括第一晶体管T1，第二控制单元22可包括第二晶体管T2，驱动单元23则可包括驱动晶体管T3，并且，示例性地，此处三个晶体管T1-T3均采用P型晶体管，在本发明的其他实施例中，也可选其中的任意一个或多个采用N型晶体管，此处并非限定。此外，如图10示出了驱动电路中驱动信号在三个显示周期中的时序情况，其中，扫描信号scan在每个显示周期中呈第一电平即低电平，且由于扫描信号scan通入第二晶体管T2的栅极，则可有效控制P型的第二晶体管T2导通，即第二控制单元22导通。同时，时钟信号CKH在不同显示周期中电平并不固定，其在每帧显示周期中的部分时间内呈第二电平即低电平，在第二晶体管T2在整个显示周期中均导通的基础上，该时钟信号CKH通入第一晶体管T1的栅极，则可在该显示周期的部分时间内有效控制P型的第一晶体管T1导通。由此，基于扫描信号scan在整个显示周期中均呈低电平，时钟信号CKH通入第一晶体管T1的栅极后，可在该显示周期的部分时间内控制第一晶体管T1导通，进而第一晶体管T1将源极接收的固定电位信号Vref提供至驱动晶体管T3的栅极。由此同理可知，该实施例中通过调节时钟信号CKH的有效电平的占空比，同样可实现发光单元10灰阶的调节，并且，在点亮过程中，发光单元10的亮度受固定电位信号Vref的控制保持不变。由此，该实施例同样实现了通过控制时钟信号CKH呈第二电平的时长与该帧显示周期的总时长比值，等于目标灰阶值与最大灰阶值的比值，使得发光单元10的灰阶效果达到目标灰阶值，最终则通过该驱动电路，实现了对发光单元灰阶的调节。
需要说明的是，此处对于驱动电路中三个晶体管T1-T3中任意一个晶体管的类型，同样可设置为P型或N型晶体管，此处不再赘述。该实施例中驱动电路同样需要设置存储单元，并且，对于驱动电路中的存储单元的工作原理也可参见上一实施例，此处同样不再赘述。
如上实施例中均是通过时钟信号的占空比调节发光单元的发光时长，驱动电路中需设置两个控制单元。而在本发明的另一实施例中，可选利用扫描信号对发光单元在显示周期中的发光次数进行调控，进而控制发光单元的发光时长。
具体地，可选每帧显示周期包括多个子帧周期，每个子帧周期中发光单元点亮的亮度相同。驱动电路用于根据发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值，控制发光单元在下一帧显示周期中的部分子帧周期中点亮，且发光单元点亮的子帧周期的总时长与该帧显示周期中所有子帧周期的总时长的比值等于目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
基于此，本发明实施例中针对上述步骤S121，可选进行进一步优化。具体地可将步骤S121设置为：S1211、根据发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值，控制发光单元在下一帧显示周期中的部分子帧周期中点亮，且发光单元点亮的子帧周期的总时长与该帧显示周期中所有子帧周期的总时长的比值等于目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
图11是图3所示驱动电路驱动的发光单元的又一种发光情况示意图，参考图3和图11，在该实施例中，可选将一帧显示周期中划分为多个子帧周期，示例性地，可划分为255个子帧周期，即图中所示255个子矩形。子矩形的高即发光单元10在该子帧周期中的亮度，子矩形的下边长即该子帧周期的时长。其中点亮的子帧周期对应的子矩形以黑色填充，未点亮的子帧周期对应的子矩形以白色填充。根据图11所示的发光情况示意图可形象地获知，该发光单元10在整个显示周期中的最大灰阶实际上与该显示周期中所有子矩形的面积之和呈正比，该发光单元10的实际灰阶则与该显示周期中黑色填充的子矩形的面积之和呈正比。由此，本发明实施例中通过驱动电路控制发光单元点亮的子帧周期的总时长与该帧显示周期中所有子帧周期的总时长的比值，等于目标灰阶值与最大灰阶值的比值，实际是通过控制发光单元在特定的子帧周期中点亮，也即在显示周期的所有子帧周期中选择特定的子帧周期，从图11的角度而言，则实质是选择特定的子矩形填充为黑色，由此使该些黑色填充的子矩形的面积之和，与所有子矩形的面积之和的比值，等于目标灰阶值与最大灰阶值的比值，从而使发光单元在该帧显示周期中的实际灰阶效果等于目标灰阶效果，实现对发光单元灰阶的调节。
需要说明的是，此实施例中以每个子帧周期的时长相等作为示例，并非对本方案的限定。本领域技术人员也可选对任意一个子帧周期的时长进行设计，在实际驱动是满足上述驱动原理即可。
同样地，本发明针对该实施方式也提供了具体的驱动电路及其驱动方式。图12是本发明实施例提供的又一种驱动电路的结构示意图，图13是图12所示驱动电路的驱动信号时序图，参考图12和图13，该实施例中，驱动电路20包括驱动单元23和第一控制单元21；驱动单元23的第一端接收第一电源电压信号PVDD，第二端用于与发光单元10的阳极电连接；发光单元10的阴极接收第二电源电压信号PVEE；驱动单元23的控制端与第一控制单元21的输出端电连接；第一控制单元21的输入端接收固定电位信号Vref，固定电位信号Vref为控制驱动单元23导通的有效电平信号；第一控制单元21的控制端接收扫描信号scan，扫描信号scan在一帧显示周期中包括M个子帧周期，且在N个子帧周期中呈第一电平，第一电平为控制第一控制单元21导通的有效电平，其中，M为正整数，N为大于或等于0的整数，N≤M，且N/M等于发光单元在该帧显示周期中的目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
基于同一原理，该驱动电路中，驱动单元23和发光单元10实质上组成了串联电路，在第一电源电压信号PVDD和第二电源电压信号PVEE驱动下，该串联电路导通时会产生驱动电流，从而可驱动发光单元10发光。另外，根据上述电路各单元之间的连接关系可知，第一控制单元21与驱动单元23的控制端连接，用于控制驱动单元23导通。而本实施例中设置第一控制单元21的根本目的还在于，通过第一控制单元21调节驱动单元23在一个显示周期中的部分子帧周期中点亮，进而控制发光单元10点亮的时长。
下面参考图12和图13，对该驱动电路的具体工作过程和工作原理进行介绍。首先，如图12所示，第一控制单元21可包括第一晶体管T1，驱动单元23则可包括驱动晶体管T3，并且，示例性地，此处第一晶体管T1和驱动晶体管T3均采用P型晶体管，在本发明的其他实施例中，也可选其中的任意一个或多个采用N型晶体管，此处并非限定。此外，如图13示出了驱动电路中扫描信号在一个显示周期中的时序情况，其中，扫描信号scan在一帧显示周期T中可设置包括M个子帧周期t，且在N个子帧周期t中呈第一电平即低电平，图中示例M＝7，N＝4，其仅为示例。并且，由于低电平可控制第一控制单元21即第一晶体管T1导通，对应地，驱动晶体管T3也会在此N个子帧周t期中导通。而由于固定电位信号Vref为驱动单元23导通的有效电平信号，则可使驱动晶体管T3在该N个子帧周期t中点亮。此外，由于驱动晶体管T3的导通电流一定程度取决于栅极电压，当固定电位信号Vref电位不变时，对应地，流经驱动晶体管T3的电流也保持不变，也即发光单元10的驱动电流固定，发光亮度固定。
基于上述的工作过程，通过设置驱动电路满足N≤M，且N/M等于发光单元在该帧显示周期中的目标灰阶值与最大灰阶值的比值，即通过选择在部分子帧周期中控制扫描信号scan呈第一电平，可对发光单元10在哪些子帧周期中点亮进行控制，也即可对发光单元10的发光时长进行调节，使得发光单元10实际的灰阶效果等同于目标灰阶效果，最终通过该驱动电路，实现对发光单元灰阶的调节。
同样需要说明的是，此处对于驱动电路中晶体管T1和T3中任意一个晶体管的类型，均可设置为P型或N型晶体管，此处不再赘述。该实施例中驱动电路同样需要设置存储单元，并且，对于驱动电路中的存储单元的工作原理也可参见上一实施例，此处同样不再赘述。
继续参考图6，如上实施例中均为向驱动单元的控制端提供固定的电位信号Vref，固定发光单元点亮时的亮度。在本发明的其他实施例中，也可选对发光单元的亮度进行调节，以改变发光单元在显示周期中的灰阶。
因此，在本发明的另一类实施例中，还可选设置驱动电路用于根据发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值，控制发光单元在下一帧显示周期中常亮，且发光单元在该帧显示周期中点亮的亮度与发光单元的最大亮度的比值等于目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
此实施例中，对应将驱动方法中的步骤S120进一步优化为：S123、根据发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值，控制发光单元在下一帧显示周期中常亮，且发光单元在该帧显示周期中点亮的亮度与发光单元的最大亮度的比值等于目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
图14是图3所示驱动电路驱动的发光单元的再一种发光情况示意图，参考图3和图14，具体地，在该实施例中，可选将小矩形的下边长固定，即小矩形的下边长等于大矩形的下边长，即控制发光单元在整个显示周期中均点亮。驱动电路通过调节小矩形的高来改变矩形的面积，也即，通过在一帧显示周期中改变发光单元10的发光亮度，来控制发光单元10在该帧显示周期中的实际灰阶为目标灰阶。
图15是本发明实施例提供的又一种驱动电路的结构示意图，图16是图15所示驱动电路的驱动信号时序图，参考图15和图16，该实施例中，驱动电路包括驱动单元23和第一控制单元21；驱动单元23的第一端接收第一电源电压信号PVDD，第二端用于与发光单元10的阳极电连接；发光单元10的阴极接收第二电源电压信号PVEE；驱动单元23的控制端与第一控制单元21的输出端电连接；第一控制单元21的控制端接收扫描信号scan，扫描信号scan在一帧显示周期中呈第一电平，第一电平为控制第一控制单元21导通的有效电平；第一控制单元21的输入端接收数据信号Vdata，数据信号Vdata满足：
(VPVDD-Vdata-|Vth|)2/(VPVDD-Vdata_max-|Vth|)2＝GT/Gmax；
其中，Vth为驱动单元的阈值电压，Vdata_max为发光单元最大灰阶对应的数据电压，GT为目标灰阶值，Gmax为最大灰阶值。
同样地，该驱动电路中，驱动单元23和发光单元10实质上组成了串联电路，驱动单元23导通时会产生驱动电流，从而可驱动发光单元10发光。另外，根据上述电路各单元之间的连接关系可知，第一控制单元21与驱动单元23的控制端连接，用于控制驱动单元23导通。而本实施例中设置第一控制单元21的根本目的还在于，通过第一控制单元21向驱动单元23的控制端提供不同的数据信号Vdata，进而控制发光单元10点亮时的亮度。
下面参考图15和图16，对该驱动电路的具体工作过程和工作原理进行介绍。首先，如图15所示，第一控制单元21可包括第一晶体管T1，驱动单元23则可包括驱动晶体管T3，并且，同样地，此处第一晶体管T1和驱动晶体管T3示例均采用P型晶体管，在本发明的其他实施例中，也可选其中的任意一个或多个采用N型晶体管，此处并非限定。此外，如图16示出了驱动电路中扫描信号和数据信号在一个显示周期中的时序情况，其中，扫描信号scan在一帧显示周期中均呈第一电平即低电平，可以控制第一晶体管T1导通，对应地，驱动晶体管T3通过第一晶体管T1提供的数据信号Vdata驱动在该显示周期中导通。本领域技术人员可以理解，由于驱动晶体管T3的导通电流一定程度取决于栅极电压，也即数据信号Vdata可控制发光单元10的驱动电流，进而调节发光单元10的发光亮度。具体地，该驱动晶体管T3的驱动电流主要由源栅电压控制，此外还受驱动晶体管T3自身的阈值电压Vth的影响。基于此，参考图15，该驱动晶体管T3的驱动电流满足如下公式：I＝K(Vsg-|Vth|)2，其中，Vsg表示驱动晶体管T3的源极与栅极的电压差，Vth为驱动晶体管T3的阈值电压。其中，Vsg＝VN2-VN1，VN2为驱动晶体管T3的源极即第二节点N2的电压，VN1为驱动晶体管T3的栅极即第一节点N1的电压。在发光阶段，驱动晶体管T3的源极接收第一电源电压信号PVDD，即第二节点N2的电压为VPVDD，驱动晶体管T3的栅极由电容C提供稳定的数据电压Vdata，因此，上述驱动电流公式可转换为：I＝(VPVDD-Vdata-|Vth|)2。而由于发光单元10的发光亮度与驱动电流呈正比，故驱动电流一定程度可以代表发光单元的发光亮度。具体地，根据电流公式可知，数据电压与驱动电流呈负相关，数据电压Vdata越小，则驱动电流越大，也即发光亮度越大，灰阶值越大。参考图16，在三个显示周期中，不同数据电压Vdata对应的灰阶不同，该三个显示周期中的数据电压Vdata分别对应G0、G127和G255的灰阶值。本实施例中通过驱动电路控制数据信号Vdata满足上述的比例条件，能够对发光单元的亮度进行调节，可使发光单元在该帧显示周期中的实际灰阶效果达到目标灰阶，最终通过该驱动电路，实现对发光单元灰阶的调节。
同样地，此处对于驱动电路中晶体管T1和T3中任意一个晶体管的类型，均可设置为P型或N型晶体管，此处不再赘述。该实施例中驱动电路同样需要设置存储单元，并且，对于驱动电路中的存储单元的工作原理也可参见上一实施例，此处同样不再赘述。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种背光模组。图17是本发明实施例提供的一种背光模组的结构示意图，参考图17，该背光模组包括发光单元10以及与发光单元10电连接的上述实施例提供的任意一种驱动电路20。
基于上述实施例提供的驱动电路的工作过程及工作原理，本实施例提供的背光模组可实现对各发光单元的灰阶的调节，从整体而言，该背光模组可实现整体的灰阶调节。由此，本发明实施例提供的背光模组，解决了现有背光模组亮度固定限制液晶显示面板灰阶调节的问题，对于液晶显示面板而言，该技术方案可以实现显示面板灰阶的拓展，增加显示亮度的可调范围，提高显示亮度的可调精度，改善显示效果。同时，该技术方案还可适用于将液晶显示面板进行区域划分的方案，有助于实现区域的独立亮度控制，实现显示面板的分区调光。
如图17所示的背光模组中发光单元与驱动电路一一对应设置的方案仅为本发明的一种实施例，考虑到对背光模组电路结构的简化以及分区调控，本发明实施例还提供了另一种背光模组。图18是本发明实施例提供的又一种背光模组的结构示意图，参考图18，该背光模组中包括多个分区1，同一分区1中的所有发光单元10均与同一驱动电路20电连接。
由此，通过将背光模组进行分区，并且同一分区1中发光单元10由同一驱动电路20同步控制，可以实现该分区1的灰阶的自由独立调节。显然，该背光模组的分区结构能够实现对显示面板不同区域亮度的独立调节，进一步能够根据显示画面对特定区域进行特定灰阶显示，有助于增强画面显示效果，改善用户体验。另外，采用分区的形式将部分发光单元10统一由一个驱动电路20控制，可以减少驱动电路20的数量，有助于简化背光模组的电路结构，降低背光模组的制备难度。
需要说明的是，该实施例中发光单元10的分区形式可不限于沿行和列阵列排布，其可以将同一列或几列的发光单元10设置为一个分区，或者，将同一行或几行的发光单元10设置为一个分区，甚至还可以将特定位置的部分发光单元10设置为一个分区，总之，本发明实施例中对于具体分区形式不做过多限制。
本发明实施例还提供了一种显示装置，图19是本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图，参考图19，该显示装置可包括上述任意实施例中的背光模组100。由于本发明实施例提供的显示装置采用上述实施例中的背光模组制成，因此，该显示装置具备本发明实施例提供的背光模组相同或相似的有益效果，这里不再赘述。示例性的，该显示装置可以是手机、电脑、智能可穿戴设备(例如，智能手表)以及车载显示设备等电子设备，本发明实施例对此不作限定。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (17)
1.一种驱动电路，其特征在于，用于与发光单元电连接；
所述驱动电路用于根据所述发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值，控制所述发光单元在下一帧显示周期中的至少部分时间内点亮，令点亮的时长与点亮的亮度的乘积为第一乘积，令该帧显示周期的时长与所述发光单元的最大亮度的乘积为第二乘积，所述第一乘积与所述第二乘积的比值等于所述目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路用于根据所述发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值，控制所述发光单元在下一帧显示周期中的部分时间内点亮，且所述发光单元点亮的总时长与该帧显示周期的时长的比值等于所述目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
3.根据权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，每帧显示周期包括多个子帧周期，每个所述子帧周期中所述发光单元点亮的亮度相同；
所述驱动电路用于根据所述发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值，控制所述发光单元在下一帧显示周期中的部分所述子帧周期中点亮，且所述发光单元点亮的所述子帧周期的总时长与该帧显示周期中所有子帧周期的总时长的比值等于所述目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
4.根据权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括驱动单元和第一控制单元；
所述驱动单元的第一端接收第一电源电压信号，第二端用于与所述发光单元的阳极电连接；所述发光单元的阴极接收第二电源电压信号；所述驱动单元的控制端与所述第一控制单元的输出端电连接；
所述第一控制单元的输入端接收固定电位信号，所述固定电位信号为控制所述驱动单元导通的有效电平信号；
所述第一控制单元的控制端接收扫描信号，所述扫描信号在一帧显示周期中包括M个子帧周期，且在N个子帧周期中呈第一电平，所述第一电平为控制所述第一控制单元导通的有效电平，其中，M为正整数，N为大于或等于0的整数，N≤M，且N/M等于所述发光单元在该帧显示周期中的目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
5.根据权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括驱动单元、第一控制单元和第二控制单元；
所述驱动单元的第一端接收第一电源电压信号，第二端用于与所述发光单元的阳极电连接；所述发光单元的阴极接收第二电源电压信号；所述驱动单元的控制端与所述第一控制单元的输出端电连接；
所述第一控制单元的输入端接收固定电位信号，所述固定电位信号为控制所述驱动单元导通的有效电平信号；
所述第一控制单元的控制端与所述第二控制单元的输出端电连接，所述第二控制单元用于控制所述第一控制单元在一帧显示周期中导通，且导通的时长与该帧显示周期的时长的比值等于所述目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
6.根据权利要求5所述的驱动电路，其特征在于，所述第二控制单元的输入端接收扫描信号，控制端接收时钟信号；
所述扫描信号在一帧显示周期中呈第一电平，所述第一电平为控制所述第一控制单元导通的有效电平；
所述时钟信号在一帧显示周期中的部分时间内呈第二电平，所述第二电平为控制所述第二控制单元导通的有效电平，且所述时钟信号呈第二电平的时长与该帧显示周期的总时长比值等于所述目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
7.根据权利要求5所述的驱动电路，其特征在于，所述第二控制单元的输入端接收时钟信号，控制端接收扫描信号；
所述扫描信号在一帧显示周期中呈第二电平，所述第二电平为控制所述第二控制单元导通的有效电平；
所述时钟信号在一帧显示周期中的部分时间内呈第一电平，所述第一电平为控制所述第一控制单元导通的有效电平，且所述时钟信号呈第一电平的时长与该帧显示周期的总时长比值等于所述目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
8.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路用于根据所述发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值，控制所述发光单元在下一帧显示周期中常亮，且所述发光单元在该帧显示周期中点亮的亮度与所述发光单元的最大亮度的比值等于所述目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
9.根据权利要求8所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括驱动单元和第一控制单元；
所述驱动单元的第一端接收第一电源电压信号，第二端用于与所述发光单元的阳极电连接；所述发光单元的阴极接收第二电源电压信号；所述驱动单元的控制端与所述第一控制单元的输出端电连接；
所述第一控制单元的控制端接收扫描信号，所述扫描信号在一帧显示周期中呈第一电平，所述第一电平为控制所述第一控制单元导通的有效电平；
所述第一控制单元的输入端接收数据信号Vdata，所述数据信号Vdata满足：
(VPVDD-Vdata-|Vth|)2/(VPVDD-Vdata_max-|Vth|)2＝GT/Gmax；
其中，Vdata为所述驱动单元的阈值电压，Vdata_max为所述发光单元最大灰阶对应的数据电压，GT为目标灰阶值，Gmax为最大灰阶值。
10.根据权利要求4、5和9中的任意一项所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括存储单元，所述存储单元的两端分别与所述驱动单元的第一端和控制端电连接，所述存储单元用于存储所述驱动单元控制端的电位。
11.一种驱动电路的驱动方法，其特征在于，应用于如权利要求1-10任一项所述的驱动电路，所述驱动方法包括：
获取发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值；
根据所述发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值，控制所述发光单元在下一帧显示周期中的至少部分时间内点亮，令点亮的时长与点亮的亮度的乘积为第一乘积，令该帧显示周期的时长与所述发光单元的最大亮度的乘积为第二乘积，所述第一乘积与所述第二乘积的比值等于所述目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
12.根据权利要求11所述的驱动方法，其特征在于，根据所述发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值，控制所述发光单元在下一帧显示周期中的至少部分时间内点亮，令点亮的时长与点亮的亮度的乘积为第一乘积，令该帧显示周期的时长与所述发光单元的最大亮度的乘积为第二乘积，所述第一乘积与所述第二乘积的比值等于所述目标灰阶值与最大灰阶值的比值，包括：
根据所述发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值，控制所述发光单元在下一帧显示周期中的部分时间内点亮，且所述发光单元点亮的总时长与该帧显示周期的时长的比值等于所述目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
13.根据权利要求12所述的驱动方法，其特征在于，每帧显示周期包括多个子帧周期，每个所述子帧周期中所述发光单元点亮的亮度相同；
根据所述发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值，控制所述发光单元在下一帧显示周期中的部分时间内点亮，且所述发光单元点亮的总时长与该帧显示周期的时长的比值等于所述目标灰阶值与最大灰阶值的比值，包括：
根据所述发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值，控制所述发光单元在下一帧显示周期中的部分所述子帧周期中点亮，且所述发光单元点亮的所述子帧周期的总时长与该帧显示周期中所有子帧周期的总时长的比值等于所述目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
14.根据权利要求11所述的驱动方法，其特征在于，根据所述发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值，控制所述发光单元在下一帧显示周期中的至少部分时间内点亮，令点亮的时长与点亮的亮度的乘积为第一乘积，令该帧显示周期的时长与所述发光单元的最大亮度的乘积为第二乘积，所述第一乘积与所述第二乘积的比值等于所述目标灰阶值与最大灰阶值的比值，包括：
根据所述发光单元在下一帧显示周期的目标灰阶值，控制所述发光单元在下一帧显示周期中常亮，且所述发光单元在该帧显示周期中点亮的亮度与所述发光单元的最大亮度的比值等于所述目标灰阶值与最大灰阶值的比值。
15.一种背光模组，其特征在于，包括发光单元以及与所述发光单元电连接的如权利要求1-10任一项所述的驱动电路。
16.根据权利要求15所述的背光模组，其特征在于，所述背光模组包括多个分区，同一所述分区中的所有所述发光单元均与同一所述驱动电路电连接。
17.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求15-16任一项所述的背光模组。
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