一种像素电路、短路检测方法和显示面板与流程

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种像素电路、短路检测方法和显示面板。

背景技术：

微发光二极管(micro-led)是将常规的led结构进行薄膜化和微型化后得到的微型led，其体积约为常规led大小的1％。当微发光二极管作为发光单元应用于显示面板时，包括微发光二极管阵列的显示面板的每一个像素都能被单独控制并且驱动发光。由于微发光二极管阵列的间距(微米等级)比常规led阵列的间距小得多，所以有利于实现显示面板的更高的每英寸像素数(pixelsperinch，ppi)、更高的亮度以及更高的色彩饱和度；同时，微发光二极管还具有器件效率高，抗水氧能力强等特性，有望成为下一代主流显示技术。

然而，在微发光二极管的显示装置中，微发光二极管芯片在转印后与背板电性连接。即微发光二极管芯片经过巨量转印后会有一定程度的短路风险，同时微发光二极管的短路将使背板产生大电流，进而烧坏背板导致产品良率降低。

技术实现要素：

为了解决上述问题至少之一，本发明第一个实施例提供一种像素电路，包括控制模块、检测模块、驱动晶体管和发光器件，其中，

所述驱动晶体管包括控制端、第一端和第二端，所述控制端响应于控制信号导通第一端和第二端；

所述控制模块包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其中，所述第一输入端响应于栅极信号接入数据电压，所述第二输入端响应于发光信号接入第一电源电压，所述第一输出端与所述驱动晶体管的控制端连接于第一节点，所述第二输出端连接所述驱动晶体管的第一端；

所述发光器件包括正极和负极，所述正极与所述驱动晶体管的第二端连接于第二节点，所述负极接入第二电源电压；

所述检测模块包括第一检测端、第二检测端和第三检测端，其中，所述第一检测端连接至所述第一节点，所述第二检测端连接至第二节点，所述第三检测端接入第三电源电压，所述第三电源电压大于预设的电压阈值；

所述控制模块响应于栅极信号接入所述数据电压至所述第一节点，所述检测模块的第一检测端接入所述数据电压，所述检测模块通过第二检测端检测所述第二节点的电压；所述检测模块根据所述第二节点的电压和第三检测端接入的第三电源电压生成检测信号，并通过所述第一检测端输出所述检测信号至所述第一节点。

进一步的，所述检测模块包括第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管，均包括控制端、第一端和第二端，其中

所述第一薄膜晶体管的控制端连接至所述第一节点，所述第一薄膜晶体管的第一端连接至所述第二节点，所述第一薄膜晶体管的第二端连接至所述第二薄膜晶体管的控制端，所述第二薄膜晶体管的第一端连接至第一节点，所述第二薄膜晶体管的第二端接入第三电源电压；

所述第一薄膜晶体管为nmos，所述第二薄膜晶体管为pmos。

进一步的，所述控制模块包括第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管和驱动电容，所述第三薄膜晶体管和第四薄膜晶体管均包括控制端、第一端和第二端，所述驱动电容包括第一端和第二端，其中

所述第三薄膜晶体管的控制端接入所述发光信号，所述第三薄膜晶体管的第一端接入第一电源电压，所述第三薄膜晶体管的第二端连接所述驱动晶体管的第一端；

所述驱动电容的第一端连接至所述第一节点，所述驱动电容的第二端连接至所述第三薄膜晶体管的第一端；

所述第四薄膜晶体管的控制端接入所述栅极信号，所述第四薄膜晶体管的第一端接入数据电压，所述第四薄膜晶体管的第二端连接至第一节点。

进一步的，所述第三薄膜晶体管和第四薄膜晶体管为pmos。

进一步的，所述驱动晶体管为pmos，所述第三电源电压等于第一电源电压。

进一步的，所述发光器件为micro-led，所述发光器件的结构为正装结构、倒装结构和垂直型结构中的一种。

进一步的，所述发光器件为micro-led、micro-oled、oled，led中的一种。

本发明第二个实施例提供一种利用第一个实施例所述的像素电路的短路检测方法，包括：

写入阶段：控制模块响应于栅极信号接入数据电压输出至第一节点，检测模块的第一检测端接入所述数据电压，所述检测模块通过第二检测端检测第二节点的电压；

发光阶段：所述检测模块根据所述第二节点的电压和第三检测端接入的第三电源电压生成检测信号，并通过第一检测端输出所述检测信号至所述第一节点以控制所述驱动晶体管导通或关闭。

进一步的，所述检测模块包括第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管，均包括控制端、第一端和第二端，其中所述第一薄膜晶体管的控制端连接至所述第一节点，所述第一薄膜晶体管的第一端连接至所述第二节点，所述第一薄膜晶体管的第二端连接至所述第二薄膜晶体管的控制端，所述第二薄膜晶体管的第一端连接至第一节点，所述第二薄膜晶体管的第二端接入第三电源电压，所述第一薄膜晶体管为nmos，所述第二薄膜晶体管为pmos；

所述控制模块包括第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管和驱动电容，所述第三薄膜晶体管和第四薄膜晶体管均包括控制端、第一端和第二端，所述驱动电容包括第一端和第二端，其中所述第三薄膜晶体管的控制端接入所述发光信号，所述第三薄膜晶体管的第一端接入第一电源电压，所述第三薄膜晶体管的第二端连接至所述驱动晶体管的第一端；所述驱动电容的第一端连接至所述第一节点，所述驱动电容的第二端连接至所述第三薄膜晶体管的第一端；所述第四薄膜晶体管的控制端接入所述栅极信号，所述第四薄膜晶体管的第一端接入数据电压，所述第四薄膜晶体管的第二端连接至第一节点；

所述第三薄膜晶体管和第四薄膜晶体管为pmos，所述驱动晶体管为pmos；

所述写入阶段：控制模块响应于栅极信号接入数据电压输出至第一节点，检测模块的第一检测端接入所述数据电压，所述检测模块通过第二检测端检测第二节点的电压进一步包括：

写入阶段：

所述第四薄膜晶体管响应于栅极信号导通将所述数据电压传输至所述第一节点；

所述第一薄膜晶体管响应于第一节点的数据电压导通并将所述第二节点的电压传输至所述第二薄膜晶体管的控制端；

若所述第二节点的电压为第二电源电压则导通第二薄膜晶体管，将第三电源电压传输至所述第一节点，否则断开第二薄膜晶体管；

所述发光阶段：所述检测模块根据所述第二节点的电压和第三检测端接入的第三电源电压生成检测信号，并通过第一检测端输出所述检测信号至所述第一节点以控制所述驱动晶体管导通或关闭进一步包括：

发光阶段：

所述第三薄膜晶体管响应于发光信号导通并接入第一电源电压至所述驱动晶体管的第一端：

若所述第一节点为第三电源电压则断开所述驱动晶体管，否则导通所述驱动晶体管以驱动所述发光器件发光。

进一步的，所述发光器件为micro-led、micro-oled、oled，led中的一种。

本发明第三个实施例提供一种显示面板，包括第一个实施例所述的像素电路。

本发明的有益效果如下：

本发明针对目前现有的问题，制定一种像素电路、短路检测方法和显示面板，通过检测模块检测发光器件是否存在短路，若存在短路情况则对像素电路进行保护以避免像素电路因短路导致电流过大损毁器件，若像素电路不存在短路情况则正常运行，从而弥补了现有技术中存在的问题，有效提高产品良率，具有广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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示出本发明的一个实施例所述像素电路的结构框图；

图2示出本发明的一个实施例所述像素电路的电路示意图；

图3示出本发明的一个实施例所述短路检测方法的流程图；

图4a-4b示出本发明的一个实施例所述写入阶段的电路示意图；

图5a-5b示出本发明的一个实施例所述发光阶段的电路示意图；

图6a-6b示出本发明的另一个实施例所述写入阶段的电路示意图；

图7a-7b示出本发明的另一个实施例所述发光阶段的电路示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的一个实施例提供了一种像素电路，包括控制模块、检测模块、驱动晶体管和发光器件，其中，所述驱动晶体管包括控制端、第一端和第二端，所述控制端响应于控制信号导通第一端和第二端；所述控制模块包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，其中，所述第一输入端响应于栅极信号接入数据电压，所述第二输入端响应于发光信号接入第一电源电压，所述第一输出端与所述驱动晶体管的控制端连接于第一节点，所述第二输出端连接所述驱动晶体管的第一端；所述发光器件包括正极和负极，所述正极与所述驱动晶体管的第二端连接于第二节点，所述负极接入第二电源电压；所述检测模块包括第一检测端、第二检测端和第三检测端，其中，所述第一检测端连接至所述第一节点，所述第二检测端连接至第二节点，所述第三检测端接入第三电源电压，所述第三电源电压大于预设的电压阈值；所述控制模块响应于栅极信号接入所述数据电压至所述第一节点，所述检测模块的第一检测端接入所述数据电压，所述检测模块通过第二检测端检测所述第二节点的电压；所述检测模块根据所述第二节点的电压和第三检测端接入的第三电源电压生成检测信号，并通过所述第一检测端输出所述检测信号至所述第一节点。

在本实施例中，所述检测模块利用像素电路正常运行时的写入阶段接入的数据电压对发光器件进行检测，并根据检测结果生成检测信号：若发光器件存在短路问题则通过检测信号控制驱动晶体管，在像素电路正常运行时的发光阶段关闭驱动晶体管，从而避免因发光器件短路产生大电流进而损坏电路并降低产品良率；若发光器件不存在短路问题则像素电路正常运行在发光阶段响应于发光信号驱动发光器件发光，所述检测信号不影响像素电路的正常运行。

在一个具体的示例中，如图2所示，所述检测模块包括第一薄膜晶体管t1和第二薄膜晶体管t2，均包括控制端、第一端和第二端，其中所述第一薄膜晶体管t1的控制端连接至所述第一节点n1，所述第一薄膜晶体管t1的第一端1连接至所述第二节点n2，所述第一薄膜晶体管t1的第二端2连接至所述第二薄膜晶体管t2的控制端，所述第二薄膜晶体管t2的第一端1连接至第一节点n1，所述第二薄膜晶体管t2的第二端2接入第三电源电压vee，所述第三电源电压vee大于预设的电压阈值，所述第一薄膜晶体管为nmos，所述第二薄膜晶体管为pmos。

在本实施例中，当像素电路正常运行时，在写入阶段，所述控制模块响应于栅极信号gate接入数据电压vdata并输出至所述第一节点n1，考虑到数据电压vdata的取值范围，所述检测模块的第一薄膜晶体管t1使用nmos管，所述第一薄膜晶体管t1响应于加载在其控制端的数据电压vdata导通并将所述第二节点的电压引入所述第二薄膜晶体管t2的控制端，从而实现对发光器件是否短路的检测，考虑到对发光器件短路情况下所述第二节点的电压为第二电源电压vss，所述检测模块的第二薄膜晶体管t2使用pmos管。

具体的，所述发光器件短路的情况下，所述第二节点n2的电压为发光器件的负极接入的第二电源电压vss；在写入阶段，第一薄膜晶体管t1导通，第一薄膜晶体管t1的第一端和第二端连接，将第二电源电压vss加载到第二薄膜晶体管t2的控制端，第二薄膜晶体管t2导通，将第二薄膜晶体管t2的第二端接入的第三电源电压vee接入到第一节点n1，即驱动晶体管t5的控制端；在发光阶段，所述控制模块的第二输入端响应于发光信号接入第一电源电压vdd并通过所述第二输出端连接所述驱动晶体管t5的第一端，由于所述驱动晶体管t5的控制端的电压为第三电源电压，并且所述第三电源电压大于预设的电压阈值，所述电压阈值与所述驱动晶体管t5的类型和阈值电压有关，所述电压阈值为使得所述驱动晶体管t5关闭的电压，驱动晶体管t5关闭则所述发光器件的正极不会加载电压，从而有效避免因发光器件短路引起的电流过大而损坏电路。同时，当所述发光器件不存在短路的情况下，所述第二节点的电压不是第二电源电压vss，则在写入阶段所述第二薄膜晶体管t2不会导通，则第二薄膜晶体管t2的第二端接入的第三电源电压vee不会接入到驱动晶体管t5的控制端，则在发光阶段所述驱动晶体管t5正常工作并驱动发光器件发光，不影响像素电路的正常运行。

具体的，所述控制模块包括第三薄膜晶体管t3、第四薄膜晶体管t4和驱动电容c，所述第三薄膜晶体管t3和第四薄膜晶体管t4均包括控制端、第一端和第二端，所述驱动电容c包括第一端和第二端，其中所述第三薄膜晶体管t3的控制端接入所述发光信号，所述第三薄膜晶体管t3的第一端1接入第一电源电压vdd，所述第三薄膜晶体管t3的第二端2连接所述驱动晶体管t5的第一端1；所述驱动电容c的第一端1连接至所述第一节点，所述驱动电容c的第二端2连接至所述第三薄膜晶体管t3的第一端1；所述第四薄膜晶体管t4的控制端接入所述栅极信号gate，所述第四薄膜晶体管t4的第一端1接入数据电压，所述第四薄膜晶体管t4的第二端2连接至第一节点n1。

考虑到pmos管相较于nmos管的稳定性更好，在一个可选的实施例中，所述第三薄膜晶体管和第四薄膜晶体管为pmos。

为避免像素电路引入过多的电源电压信号，在一个可选的实施例中，所述驱动晶体管为pmos，所述第三电源电压等于第一电源电压。

在本实施例中，由于驱动晶体管为pmos，当驱动晶体管的vgs>vth时关闭，并且pmos的vth小于0。因此当所述第三电源电压等于第一电源电压时，在发光阶段，所述驱动晶体管t5的第一端和控制端的电压均为第一电源电压时驱动晶体管t5关闭，能够有效避免因发光器件短路引起的电流过大而损坏电路。

值得说明的是，本实施例中的控制模块采用2t1c模式，仅用于说明本申请的技术方案，本领域技术人员应当理解，诸如6t1c、7t1c等模式的控制模块也可以实现本申请的技术方案，均在本申请的保护范围内，在此不再赘述。

在一个可选的实施例中，所述发光器件为micro-led，所述发光器件的结构为正装结构、倒装结构和垂直型结构中的一种。

在本实施例中，发光器件micro-led从生长的基板转移到设置有上述像素电路的背板上并与所述背板进行电性连接。具体的：

当micro-led为正装或倒装结构时，设置在背板上的像素电路通过阴阳极点银胶工艺与micro-led进行电性连接。

当micro-led为垂直型结构时，设置在背板上的像素电路通过整面阴极或阳极与micro-led的阴极或阳极进行电性连接。

在另一个可选的实施例中，基于上述实施例中的像素电路，所述发光器件为micro-led、micro-oled、oled，led中的一种。

在本实施例中，可以将上述实施例中的像素电路用于不同类型的发光器件，例如micro-led、micro-oled、oled或led，本领域技术人员应当根据实际应用需求选择适当的像素电路，在此不再赘述。

与上述实施例提供的像素电路相对应，本申请的一个实施例还提供一种利用上述像素电路的短路检测方法，由于本申请实施例提供的短路检测方法与上述几种实施例提供的像素电路相对应，因此在前实施方式也适用于本实施例提供的短路检测方法，在本实施例中不再详细描述。

如图3所示，本申请的一个实施例还提供一种利用上述像素电路的短路检测方法，包括：写入阶段：控制模块响应于栅极信号接入数据电压输出至第一节点，检测模块的第一检测端接入所述数据电压，所述检测模块通过第二检测端检测第二节点的电压；发光阶段：所述检测模块根据所述第二节点的电压和第三检测端接入的第三电源电压生成检测信号，并通过第一检测端输出所述检测信号至所述第一节点以控制所述驱动晶体管导通或关闭。

在本实施例中，所述检测模块利用像素电路正常运行时的写入阶段接入的数据电压对发光器件进行检测，并根据检测结果生成检测信号：若发光器件存在短路问题则通过检测信号控制驱动晶体管，在像素电路正常运行时的发光阶段关闭驱动晶体管，从而避免因发光器件短路产生大电流进而损坏电路并降低产品良率；若发光器件不存在短路问题则像素电路正常运行在发光阶段响应于发光信号驱动发光器件发光，所述检测信号不影响像素电路的正常运行。

在一个具体的示例中，如图2所示，所述检测模块包括第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管，均包括控制端、第一端和第二端，其中所述第一薄膜晶体管的控制端连接至所述第一节点，所述第一薄膜晶体管的第一端连接至所述第二节点，所述第一薄膜晶体管的第二端连接至所述第二薄膜晶体管的控制端，所述第二薄膜晶体管的第一端连接至第一节点，所述第二薄膜晶体管的第二端接入第三电源电压，所述第一薄膜晶体管为nmos，所述第二薄膜晶体管为pmos；所述控制模块包括第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管和驱动电容，所述第三薄膜晶体管和第四薄膜晶体管均包括控制端、第一端和第二端，所述驱动电容包括第一端和第二端，其中所述第三薄膜晶体管的控制端接入所述发光信号，所述第三薄膜晶体管的第一端接入第一电源电压，所述第三薄膜晶体管的第二端连接至所述驱动晶体管的第一端；所述驱动电容的第一端连接至所述第一节点，所述驱动电容的第二端连接至所述第三薄膜晶体管的第一端；所述第四薄膜晶体管的控制端接入所述栅极信号，所述第四薄膜晶体管的第一端接入数据电压，所述第四薄膜晶体管的第二端连接至第一节点；所述第三薄膜晶体管和第四薄膜晶体管为pmos，所述驱动晶体管为pmos；所述写入阶段：控制模块响应于栅极信号接入数据电压输出至第一节点，检测模块的第一检测端接入所述数据电压，所述检测模块通过第二检测端检测第二节点的电压进一步包括：写入阶段：所述第四薄膜晶体管响应于栅极信号导通将所述数据电压传输至所述第一节点；所述第一薄膜晶体管响应于第一节点的数据电压导通并将所述第二节点的电压传输至所述第二薄膜晶体管的控制端；若所述第二节点的电压为第二电源电压则导通第二薄膜晶体管，将第三电源电压传输至所述第一节点，否则断开第二薄膜晶体管；所述发光阶段：所述检测模块根据所述第二节点的电压和第三检测端接入的第三电源电压生成检测信号，并通过第一检测端输出所述检测信号至所述第一节点以控制所述驱动晶体管导通或关闭进一步包括：发光阶段：所述第三薄膜晶体管响应于发光信号导通并接入第一电源电压至所述驱动晶体管的第一端：若所述第一节点为第三电源电压则断开所述驱动晶体管，否则导通所述驱动晶体管以驱动所述发光器件发光。

当发光器件已经短路时，所述短路检测方法具体步骤如下：

写入阶段t1：如图4a和4b所示，

数据写入：gate低电平有效，所述第四薄膜晶体管t4导通；em高电平无效，所述第三薄膜晶体管t3断开。

在本实施例中，所述第四薄膜晶体管t4响应于栅极信号gate导通将所述数据电压vdata接入所述第一节点n1。

短路检测：所述第一薄膜晶体管t1导通，检测所述第二节点n2的电压以判断所述发光器件是否短路。

在本实施例中，所述第一薄膜晶体管t1响应于第一节点n1的数据电压vdata导通并将所述第二节点n2的电压传输至所述第二薄膜晶体管t2的控制端。

所述第二节点n2的电压为第二电源电压vss导通第二薄膜晶体管t2，将第三电源电压vee传输至所述第一节点n1。

所述发光阶段t2：如图5a和5b所示，

em低电平有效，所述第三薄膜晶体管t3导通；gate高电平无效，所述第四薄膜晶体管t4断开。

在本实施例中，所述第三薄膜晶体管t3响应于发光信号em导通并接入第一电源电压vdd至所述驱动晶体管t5的第一端，由于所述第一节点为第三电源电压vee，并且所述第三电源电压大于预设的电压阈值，所述驱动晶体管t5关闭，所述发光器件的正极未加载电压，因此短路的发光器件不会产生大电流损坏电路，所述检测模块对所述像素电路进行有效的短路保护，从而提高产品良率。

当发光器件未发生短路时，所述短路检测方法具体步骤如下：

写入阶段t1：如图6a和6b所示，

数据写入：gate低电平有效，所述第四薄膜晶体管t4导通；em高电平无效，所述第三薄膜晶体管t3断开。

在本实施例中，所述第四薄膜晶体管t4响应于栅极信号gate导通将所述数据电压vdata接入所述第一节点n1。

短路检测：所述第一薄膜晶体管t1导通，检测所述第二节点n2的电压以判断所述发光器件是否短路。

在本实施例中，所述第一薄膜晶体管t1响应于第一节点n1的数据电压vdata导通并将所述第二节点n2的电压传输至所述第二薄膜晶体管t2的控制端。

所述第二节点n2的电压不等于第二电源电压vss，所述第二薄膜晶体管t2断开。

所述发光阶段t2：如图7a和7b所示，

em低电平有效，所述第三薄膜晶体管t3导通；gate高电平无效，所述第四薄膜晶体管t4断开。

在本实施例中，所述第三薄膜晶体管t3响应于发光信号em导通并接入第一电源电压vdd至所述驱动晶体管的第一端，由于所述第一节点的电压为数据电压vdata，所述驱动晶体管导通向所述发光器件的正极施加电压，因此发光器件响应于所述驱动晶体管输出的电压驱动发光，所述检测模块不会影响所述像素电路的正常工作。

在本实施例中，当发光器件短路时所述像素电路能够检测出发光器件存在短路并在发光阶段进行短路保护以避免产生大电流；当发光器件未存在短路时所述像素电路正常驱动所述发光器件发光，因此能够解决现有技术中的问题，有效提高产品良率。

在一个可选的实施例中，所述发光器件为micro-led、micro-oled、oled，led中的一种。在本实施例中，可以将上述实施例中的短路检测方法用于不同类型的发光器件，例如micro-led、micro-oled、oled或led，以便于检测各发光器件是否存在短路并对短路的发光器件进行短路保护，本领域技术人员应当根据实际应用需求选择适当的短路检测方法，在此不再赘述。

基于上述实施例的像素电路，本申请的一个实施例还提供一种显示面板，包括上述像素电路。由于显示面板包括上述像素电路，因而能够在发光器件出现短路时进行短路检测和短路保护，以避免因短路产生大电流损坏产品，从而有效提高产品的良率。

本申请的另一个实施例还提供一种显示装置，所述显示装置包括上述显示面板，所述显示装置可以为手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

本发明针对目前现有的问题，制定一种像素电路、短路检测方法和显示面板，通过检测模块检测发光器件是否存在短路，若存在短路情况则对像素电路进行保护以避免像素电路因短路导致电流过大损毁器件，若像素电路不存在短路情况则正常运行，从而弥补了现有技术中存在的问题，有效提高产品良率，具有广泛的应用前景。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。