CN117095635A - 一种显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种显示装置，包括：像素单元阵列，具有N行像素单元，N为自然数；N级电流镜单元，各电流镜单元与对应的一行像素单元相连，为像素单元提供镜像的电流输出；其中，第N级电流镜单元的电流输出为第N+1级电流镜单元的电流输入；N个电压源，每一行像素单元、电流镜单元由同一个电压源供电，采用逐行镜像的方式，保证了单个LED像素电路内部PMOS管的VGS的大小一致，使得流过每一级的LED像素电路的电流密度一致，达到发光均匀的目的。

Description

一种显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示装置。
背景技术
Micro LED/OLED面板由高密度LED像素阵列组成。其中每一个LED像素的发光都需要单独驱动和点亮，因此需要从面板外部引入电源线来给每一颗LED像素的正负极供电，其流入单颗LED的电流大小决定了显示亮度。如图1所示，传统的电源供电方式中，多个LED通道连接至同一电源AVDD的输出，输入电流由同一个镜像电路输入，如图1所示的像素单元的电流为IREF的镜像电流。
由于Micro LED/OLED在单芯片面板上集成了多个微小尺寸的LED像素阵列，电源线的连接方式垂直交错，当流过电源线上的电流较大时候，电源线上的电阻R0也比较很大，导致电阻R0上的压降(IR DROP)比较大，从而使得电源线上的不同节点的电压不一致，这就使得了流过每一颗像素的LED的电流发生了变化，导致亮度不均匀。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种显示装置，从而针对现有技术的不足，提供一种用于优化硅基Micro-LED/OLED驱动面板亮度均匀性的方案，采用偏置电流源纵向逐行镜像产生参考电流源的方式。
本发明的显示装置，包括：像素单元阵列，具有Nx M个像素单元，即N行，M列结构，N,M为自然数；N级电流产生单元，分别与N行像素单元一一对应相连；其中，第i级电流产生单元根据输入参考电流以电流镜像的方式输出与输入参考电流成比例的偏置电流，提供给第i行像素单元；同时，第N级电流产生单元也以镜像比例的方式生成第i+1级电流产生单元的输入参考电流源；第N行像素单元、第n级电流产生单元的工作电压的电位相同。
可选的，所述电流产生单元为电流镜单元。
可选的，所述电流镜单元包括一个NMOS输入参考电流镜和一个PMOS电流镜，所述NMOS输入参考电流镜的电流输入连接偏置电流源，电流输出连接PMOS电流镜的电流输入，PMOS电流镜向对应的像素单元和下一级电流镜单元进行电流输出。
可选的，所述的NMOS输入参考电流镜包括：第一NMOS晶体管，其漏极和栅极相连，为电流输入端，连接偏置电流源，源极接低电平；第二NMOS晶体管，其栅极和第一NMOS的栅极相连，漏极为电流输出端，源极接低电平。
可选的，所述的PMOS电流镜包括：第三PMOS晶体管，其漏极和栅极相连，为电流输入端，连接第二NMOS晶体管的漏极，源极接电压源；第四PMOS晶体管，其栅极和第三PMOS的栅极相连，漏极为电流输出端，源极接电压源。
可选的，所述第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管的尺寸比例相同，所述第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管的尺寸比例相同。
可选的，所述显示装置为硅基Micro LED或Micro OLED，所述像素单元包括LED发光器件及其驱动电路。
可选的，还包括硅衬底，所述电流镜位于硅衬底，硅衬底上形成有互连层，互连层上形成有所述像素单元层。
可选的，所述电流镜位于硅衬底对应像素单元阵列一侧的外围区域。
本发明的方案实现，与现有技术相比，本发明的优点在于：
采用逐行镜像的方式，保证了单个LED像素电路内部PMOS管的VGS的大小一致，使得流过每一级的LED像素电路的电流密度一致，达到发光均匀的目的。
附图说明
图1为传统的显示装置的电路示意图；
图2为本发明一实施例的显示装置结构示意图。
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，使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。显然，本发明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。
在本申请中，除非另外说明，否则使用“或”意味着“和/或”。此外，术语“包含”以及“包括”和“包括”等其他形式的使用不具限制性。另外，除非另外具体地说明，否则例如“元件”或“组件”等术语涵盖包含一个单元的元件和组件以及包含一个以上单元的元件和组件两者。
在MicroLED或者MicroOLED中，都是通过给LED像素单元供电，利用其电学辉光特性进行显示。由于Micro LED/OLED在单芯片面板上集成了多个微小尺寸的LED像素阵列，并且由于单芯片面积的限制以及半导体工艺的限制，对于芯片内的电路结构优化也提出了更高的需求，这都使得连接线的布线变得更加复杂，甚至为了电路共用以及性能匹配，电源线变得很长，当流过电源线上的电流较大时候，电源线上的内阻R0就会很大，导致内阻R0上的压降(VDROP)会使得电源线上的电流密度不一致，这就导致了流过每一颗LED像素的电流发生了变化，导致亮度不均匀。因此就出现了各种对电流进行检测和补偿的方法，但电路结构复杂，精确性差，因此发明人经过反复实验，提出了本发明的显示装置的电路结构。
本发明的显示装置包括：像素单元阵列，具有N x M个像素单元，即N行，M列结构，N,M为自然数；N级电流产生单元，分别与N行像素单元一一对应相连；其中，第i级电流产生单元根据输入参考电流以电流镜像的方式输出与输入参考电流成比例的偏置电流，提供给第i行像素单元；同时，第N级电流产生单元也以镜像比例的方式生成第i+1级电流产生单元的输入参考电流源；第N行像素单元、第n级电流产生单元的工作电压的电位相同。
图2为本发明一实施例的显示装置结构示意图，在本实施例中，所述电流产生单元为电流镜单元。参考图2，本发明的显示装置，其包括：像素单元阵列110，其具有N行像素单元110a；N级电流镜单元120，各电流镜单元与对应的一行像素单元110a相连，为像素单元110a提供镜像的电流输出；其中，第N级电流镜单元的电流输出为第N+1级电流镜单元的电流输入；N个电压源，每一行像素单元、电流镜单元由同一个电压源供电。
下面以10x10的像素单元阵列为例进行说明，在本实施例中，像素单元阵列具有10行像素单元110a；10级电流镜单元120，各电流镜单元与对应的一行像素单元110a相连，为像素单元110a提供镜像的电流输出；其中，第1级电流镜单元的电流输出端连接第2级电流镜单元的电流输入端，第2级电流镜单元的电流输出端连接第3级电流镜单元的电流输入端，以此类推，第9级电流镜单元的电流输出端连接第10级电流镜单元的电流输入端。设置有10个电压源，每一行像素单元和电流镜单元对应连接一个电压源，即第1行像素单元连接第1电流镜单元，电源输入端连接第1电压源(AVDD)。在其他实施例中，第N行像素单元、第n级电流产生单元的工作电压的电位为Vi相同；由于IRDrop效应，不同行的像素单元、不同级的电流产生单元，Vi的电位不同。
在本实施例中，每一个电流镜单元包括一个NMOS输入参考电流镜130和一个PMOS电流镜140，所述NMOS输入参考电流镜130的电流输入端连接偏置电流源，输入偏置电流IREF，NMOS输入参考电流镜130的电流输出端连接PMOS电流镜140的电流输入端，PMOS电流镜向对应的像素单元和下一级电流镜单元进行电流输出偏置电流Ib，即第一电流镜单元120a的PMOS电流镜为第一行像素单元提供镜像电流，其电流输出端连接到第二电流镜单元120b的NMOS输入参考电流镜的电流输入端，依次类推。在其他实施例中，也可以采用其他形式的电流镜，能够实现将电流镜像到下一级电流镜的功能均在本发明的保护范围。
针对现有技术的不足，本发明采用偏置电流源纵向逐行镜像，电压源(AVDD)逐行供电的方式，横向上将偏置电流源(IREF)使用NMOS输入参考电流镜间接传输至PMOS电流镜，供给单行LED像素单元，对像素驱动电路课进行驱动控制，使用电压源(AVDD)作为电压源给单行LED像素电路供电。从而实现了同一行像素单元的驱动电流一致性好。
纵向上，将电流源(IREF)采用上下镜像的方式将电流复制至第二行，以同样的方式控制第二行的LED像素单元，依次逐行镜像直至最后一行。同时电压源(AVDD)使用逐行供电的方式连接。
采用逐行镜像的方式，保证了单个LED像素单元内部PMOS管的VGS(栅极与源极之间的电压Gate-to-Source Voltage)的大小一致，使得流过每一级的LED像素单元的电流密度一致，达到发光均匀的目的。
在本实施例中具体的，所述的NMOS输入参考电流镜包括：第一NMOS晶体管210，其漏极和栅极相连，为电流输入端，连接偏置电流源，源极接低电平；第二NMOS晶体管220，其栅极和第一NMOS的栅极相连，漏极为电流输出端，源极接低电平(AVSS)。
在本实施例中具体的，所述的PMOS电流镜包括：第三PMOS晶体管310，其漏极和栅极相连，为电流输入端，连接第二NMOS晶体管的漏极，源极接电压源；第四PMOS晶体管320，其栅极和第三PMOS的栅极相连，漏极为电流输出端，源极接电压源。
在其它实施例中，也可以采用其它电路形式的电流镜，本实施例中的电流镜结构简单，一致性更好。
在本实施例中具体的，所述第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管的尺寸比例相同，所述第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管的尺寸比例相同。在其它实施中，可以根据需要来调整晶体管的长宽比例，从而达到等比例放大或者缩小电流的作用，等比例的放大和缩小仍然可以实现本发明镜像的作用，均在本发明的保护范围内。
在本实施例中具体的，所述显示装置为硅基Micro LED或Micro OLED，所述像素单元包括LED发光器件及其驱动电路。
在本实施例中具体的，还包括硅衬底，所述电流镜位于硅衬底。
在本实施例中具体的，硅衬底上形成有互连层，互连层上形成有所述像素单元层。
在本实施例中具体的，所述电流镜位于硅衬底对应像素单元阵列一侧的外围区域。
硅基Micro LED或Micro OLED由于单芯片面积的限制及半导体制造工艺的限制，电流一致性差的问题更加突出，因此本发明在该类型的显示装置实用性更强，但并不排除用在其他类型显示装置以解决电流一致性问题的可能性，包括本发明所述方案的各类显示装置均在本发明的保护范围内。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：
像素单元阵列，具有Nx M个像素单元，即N行，M列结构，N,M为自然数；
N级电流产生单元，分别与N行像素单元一一对应相连；
其中，第i级电流产生单元根据输入参考电流以电流镜像的方式输出与输入参考电流成比例的偏置电流，提供给第i行像素单元；同时，第N级电流产生单元也以镜像比例的方式生成第i+1级电流产生单元的输入参考电流源；
第N行像素单元、第n级电流产生单元的工作电压的电位相同。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述电流产生单元为电流镜单元。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述电流镜单元包括一个NMOS输入参考电流镜和一个PMOS电流镜，所述NMOS输入参考电流镜的电流输入连接偏置电流源，电流输出连接PMOS电流镜的电流输入，PMOS电流镜向对应的像素单元和下一级电流镜单元进行电流输出。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述的NMOS输入参考电流镜包括：
第一NMOS晶体管，其漏极和栅极相连，为电流输入端，连接偏置电流源，源极接低电平；
第二NMOS晶体管，其栅极和第一NMOS的栅极相连，漏极为电流输出端，源极接低电平。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述的PMOS电流镜包括：
第三PMOS晶体管，其漏极和栅极相连，为电流输入端，连接第二NMOS晶体管的漏极，源极接电压源；
第四PMOS晶体管，其栅极和第三PMOS的栅极相连，漏极为电流输出端，源极接电压源。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管的尺寸比例相同，所述第一PMOS晶体管和第二PMOS晶体管的尺寸比例相同。
7.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置为硅基Micro LED或Micro OLED，所述像素单元包括LED发光器件及其驱动电路。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，还包括硅衬底，所述电流镜位于硅衬底，硅衬底上形成有互连层，互连层上形成有所述像素单元层。
9.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于，不同行的像素单元的工作电压的电位不相同。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述电流镜位于硅衬底对应像素单元阵列一侧的外围区域。
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