发光单元驱动电路、显示面板和显示装置的制作方法

1.本技术属于显示技术领域，尤其涉及一种发光单元驱动电路、显示面板和显示装置。


背景技术：

2.有源矩阵有机发光二极管(active-matrix organic light-emittingdiode，简称am oled)和有源矩阵微型发光二极管(active-matrix mini light emitting-diode，简称am mini led)以及微米发光二极管(简称micro led)等发光单元，具有响应快、色域宽、视角大、亮度高等特点，逐渐成为手机、电视、电脑等显示器的主流显示技术。
3.led作为发光单元用于显示面板时，通常采用驱动电路驱动点亮发光，驱动电路通常采用多个tft开关和电容组成，输入驱动电路的信号包括电源正极信号elvdd、电源负极信号elvss、低电平信号vint、数据电压信号vdata、本行发光信号emn、本行扫描信号sn、上一行扫描信号sn-1等。
4.其中，电源正极信号elvdd给led提供电流的高电压，电源负极信号elvss与发光单元的输出端连接，并提供电流去向的低电压。
5.电源负极信号elvss一般为负电压，电流信号从发光单元的输入端流入，并从输出端流出，产生负电压的电源负极信号的电源芯片通常具备电流输入功能，但是，当电源负极信号elvss需为正电压时，为了驱动发光单元点亮，电流流向需保持不变，而对于产生正电压的电源芯片，只能实现电流输出，而无法实现电流输入功能，导致发光单元工作异常。


技术实现要素：

6.本技术的目的在于提供一种发光单元驱动电路，旨在解决传统的电源芯片提供正电压的电源负极信号时无法实现电流输入功能的问题。
7.本技术实施例的第一方面提出了一种发光单元驱动电路，包括：
8.与发光单元的输入端连接的第一驱动电路，所述第一驱动电路用于输出第一电压信号和第一电流信号至所述发光单元的输入端；
9.与所述发光单元的输出端连接的第二驱动电路；
10.所述第二驱动电路包括电源芯片、电流型开关管和上拉电路；
11.所述电源芯片的输出端与所述电流型开关管的受控端连接，所述电流型开关管的输入端、所述上拉电路的信号端和所述发光单元的输出端共接，所述电流型开关管的输出端接地；
12.所述电源芯片，用于输出电源信号，所述电源信号具有第二电压信号和第二电流信号；
13.所述上拉电路，用于输出第三电压信号，所述第一电压信号的电压大于所述第三电压信号的电压，所述第三电压信号的电压大于所述第二电压信号的电压；
14.所述电流型开关管，受所述第三电压信号和所述第二电压信号的触发导通，并将
所述第二电流信号放大为所述第一电流信号后单向输出，所述第一电流信号的电流大小与所述第二电流信号的电流大小的比值为k，k大于1。
15.可选地，所述电流型开关管包括pnp三极管；
16.所述pnp三极管的基极、发射极和集电极分别构成所述电流型开关管的受控端、输入端和输出端。
17.可选地，所述发光单元的输出端还与所述电源芯片的反馈端连接；
18.所述电源芯片包括第一电压源和运算放大器；
19.所述第一电压源的输出端与所述运算放大器的正相输入端连接，所述运算放大器的反相输入端构成所述电源芯片的反馈端，所述运算放大器的输出端构成所述电源芯片的输出端。
20.可选地，所述上拉电路包括第二电压源和第一电阻；
21.所述第二电压源的输出端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端构成所述上拉电路的信号端；
22.或者所述上拉电路包括第二电压源、第一电阻和npn三极管；
23.所述第二电压源的输出端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述npn三极管的集电极连接，所述npn三极管的发射极与所述pnp三极管的发射极连接，所述npn三极管的基极与所述pnp三极管的基极连接。
24.可选地，所述第二驱动电路还包括用于泄放电荷的下拉电路；
25.所述下拉电路的输入端与所述发光单元的输出端连接，所述下拉电路的输出端接地。
26.可选地，所述发光单元驱动电路还包括用于降压转换的第一降压电路；
27.所述第一降压电路的输入端与所述电源芯片的输出端连接，所述第一降压电路的输出端与所述电流型开关管的受控端连接。
28.可选地，所述发光单元驱动电路还包括用于降压转换的第二降压电路；
29.所述第二降压电路的输入端与所述电流型开关管的输出端连接，所述第二降压电路的输出端接地。
30.可选地，所述第一降压电路包括第二电阻，所述第二电阻的第一端和第二端分别构成所述第一降压电路的输入端和输出端；
31.所述第二降压电路包括第三电阻，所述第三电阻的第一端和第二端分别构成所述第二降压电路的输入端和输出端。
32.本技术实施例的第二方面提出了一种显示面板，包括多个发光单元和多个如上所述的发光单元驱动电路，每一所述发光单元分别与一所述发光单元驱动电路连接。
33.本技术实施例的第三方面提出了一种显示装置，包括控制模块和如上所述的显示面板，所述控制模块对应与所述显示面板连接。
34.本技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的发光单元驱动电路中第一驱动电路提供第一电压信号和第一电流信号至发光单元的输入端，第二驱动电路中电源芯片输出第二电压信号和第二电流信号，电源芯片维持正常电流输出功能，电流型开关管根据接收到的第二电压信号和第三电压信号的压差大小触发导通，并进行电流放大工作，以将第二电流信号放大至对应发光单元的第一电流信号，第二驱动电路完成正电压输出和
电流输入功能，完成发光单元的点亮驱动，提高显示效果。
附图说明
35.图1为本技术实施例一提供的发光单元驱动电路的结构示意图；
36.图2为图1所示的发光单元驱动电路中第一驱动电路的示例电路图；
37.图3为图1所示的发光单元驱动电路中第二驱动电路的第一种电路示意图；
38.图4为图1所示的发光单元驱动电路中第二驱动电路的第二种电路示意图；
39.图5为图1所示的发光单元驱动电路中第二驱动电路的第三种电路示意图；
40.图6为图5所示的发光单元驱动电路中电源芯片和第二电压源上下电的时序示意图；
41.图7为本技术实施例提供的显示面板的结构示意图；
42.图8为本技术实施例提供的显示装置的结构示意图。
43.其中，图中各附图标记为：
44.100、显示面板；200，控制模块；1、发光单元驱动电路；2、发光单元；10、第一驱动电路；20、第二驱动电路；21、上拉电路；22、下拉电路；23、第一降压电路；24、第二降压电路；q1、电流型开关管；q2、npn三极管；ic、电源芯片；u1、第一电压源；u2、运算放大器；u3、第二电压源；r1、第一电阻；r2、第二电阻；r3、第三电阻；r4、第四电阻。
具体实施方式
45.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
46.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
47.实施例一
48.本技术实施例的第一方面提出了一种发光单元驱动电路1。
49.如图1所示，图1为本技术实施例一提供的发光单元驱动电路1的结构示意图，本实施例中，发光单元驱动电路1包括：
50.与发光单元2的输入端连接的第一驱动电路10，第一驱动电路10用于输出第一电压信号和第一电流信号至发光单元2的输入端；
51.与发光单元2的输出端连接的第二驱动电路20；
52.第二驱动电路20包括电源芯片ic、电流型开关管q1和上拉电路21；
53.电源芯片ic的输出端与电流型开关管q1的受控端连接，电流型开关管q1的输入端、上拉电路21的信号端和发光单元2的输出端共接，电流型开关管q1的输出端接地；
54.电源芯片ic，用于输出电源信号，电源信号具有第二电压信号和第二电流信号；
55.上拉电路21，用于输出第三电压信号，第一电压信号的电压大于第三电压信号的电压，第三电压信号的电压大于第二电压信号的电压；
56.电流型开关管q1，受第三电压信号和第二电压信号的触发导通，并将第二电流信号放大为第一电流信号后单向输出，第一电流信号的电流大小与第二电流信号的电流大小的比值为k，k大于1。
57.本实施例中，发光单元2可为oled、micro led等发光单元2，发光单元2设置于对应灯板结构上构成显示面板100、照明设备或者背光源等，对应地，发光单元驱动电路1接收到的控制信号根据发光单元2的设置类型，可为单次输入或者多次输入，当为单次输入时，发光单元驱动电路1控制发光单元2在预设时段内对应点亮，并在未接收到控制信号时触发发光单元2熄灭，实现照明、提供背光源等目的，当为多次循环输出时，则控制发光单元2按照预设时间段以及时间间隔进行点亮和熄灭交替动作，形成不同帧画面或者背光源，控制信号可为电源正极信号elvdd、电源负极信号elvss、低电平信号vint、数据电压信号vdata、本行发光信号emn、本行扫描信号sn、上一行扫描信号sn-1等。
58.发光单元驱动电路1上电驱动后，第一驱动电路10接收电源正极信号elvdd，电源正极信号elvdd经过第一驱动电路10内部多个tft开关和电容转换输出第一电压信号和第一电流信号至发光单元2的输入端。
59.第二驱动电路20中，电源芯片ic输出第二电压信号至电流型开关管q1，同时，上拉电路21提供第三电压信号至电流型开关管q1，且第一电压信号的电压大于第三电压信号的电压，第三电压大于第二电压信号的电压，其中，第三电压信号与第二电压信号的压差大于电流型开关管q1的阈值开启电压，电流型开关管q1触发导通并进入放大区。
60.当进入放大区后，电流型开关管q1根据受控端的电流大小对应调整放大输入端的电流大小，并将第二电流信号放大为第一电流信号后单向输出至地，从而使得第一驱动电路10、发光单元2和第二驱动电路20形成电流回路，发光单元2点亮发光，同时，第二驱动电路20实现提供正电压的电源负极信号，同时，实现电流输入的功能，保证发光单元2正常点亮发光，提高显示效果。
61.其中，电流型开关管q1的放大比例即k值，可根据发光单元2的第一电流信号和第二电流信号的大小对应设计，同时，上拉电路21输出的第三电压信号和电源芯片ic输出的第二电压信号根据电流型开关管q1的阈值开关电压对应选择，具体大小不限。
62.对应于电流型开关管q1的工作方式，电流型开关管q1可为npn三极管q2、pnp三极管等，可选地，如图1所示，电流型开关管q1包括pnp三极管；
63.pnp三极管的基极、发射极和集电极分别构成电流型开关管q1的受控端、输入端和输出端。
64.当为pnp三极管时，上电工作时，第一驱动电路10接收电源正极信号elvdd，电源正极信号elvdd经过第一驱动电路10内部多个tft开关和电容转换输出第一电压信号和第一电流信号至发光单元2的输入端。
65.电源芯片ic输出第二电压信号至pnp三极管的基极，同时，上拉电路21提供第三电压信号至pnp三极管的集电极，且第一电压信号的电压大于第三电压信号的电压，第三电压大于第二电压信号的电压，其中，第三电压信号与第二电压信号的压差大于电流型开关管q1的阈值开启电压，pnp三极管导通并进入放大区，并选择对应类型的pnp三极管，使得ie＝(1+β)ib，ie即为第二电流信号，ib即为第一电流信号，pnp三极管将第二电流信号放大为第一电流信号后单向输出至地，从而使得第一驱动电路10、发光单元2和第二驱动电路20形成
电流回路，发光单元2点亮发光，同时，第二驱动电路20实现提供正电压的电源负极信号，同时，实现电流输入的功能，保证发光单元2正常点亮发光，提高显示效果。
66.第一驱动电路10可选择对应多个tft开关和电容的结构，例如2t1c、5t2c、或者如图2所示的7t1c结构。
67.其中，当第一驱动电路10为7t1c结构时，t1为控制led是否发亮的tft开关，正常情况下，流经发光单元2的电流一定流过t1；t2为控制流经发光单元2电流大小的tft开关；t3为控制初始化存储电容c上电位的tft开关，t4为补偿t2阈值电压vth的tft开关；t5为控制elvdd何时给发光单元2供电的tft开关；t6为控制数据电压何时给储存电容c充电的tft；t7为初始化发光单元2阳极的tft开关。
68.本技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的发光单元驱动电路1中，第一驱动电路10提供第一电压信号和第一电流信号至发光单元2的输入端，第二驱动电路20中电源芯片ic输出第二电压信号和第二电流信号，电源芯片ic维持正常电流输出功能，电流型开关管q1根据接收到的第二电压信号和第三电压信号的压差大小触发导通，并进行电流放大工作，以将第二电流信号放大至对应发光单元2的第一电流信号，第二驱动电路20完成正电压输出和电流输入功能，完成发光单元2的点亮驱动，提高显示效果。
69.实施例二
70.可选地，为了稳定电源负极信号elvss的电流和电压，如图3所示，发光单元2的输出端还与电源芯片ic的反馈端连接；
71.电源芯片ic包括第一电压源u1和运算放大器u2；
72.第一电压源u1的输出端与运算放大器u2的正相输入端连接，运算放大器u2的反相输入端构成电源芯片ic的反馈端，运算放大器u2的输出端构成电源芯片ic的输出端连接。
73.本实施例中，第一电压源u1稳定输出第四电压信号，当发光单元2的驱动电流和输出端电压受到外界干扰发生变化时，运算放大器u2的反相输入端的电压相应变化，运算放大器u2实现负反馈调节，将电源负极信号elvss与第一电压源u1输出的第四电压信号进行比较，并对应输出第二电压信号至pnp三极管的基极，从而改变pnp三极管的发射极的电压和电流，弥补外界环境变化引起的电源负极信号elvss变化。
74.即当电源负极信号elvss的电流变大时，输入至运算放大器u2的反相输入端的电压变大，运算放大器u2比较输出的第二电压信号变小，pnp三极管的基极电压和电流变小，进而调节pnp三极管的电流降低，反之，当电源负极信号elvss的电流变小时，输入至运算放大器u2的反相输入端的电压变小，运算放大器u2比较输出的第二电压信号变大，pnp三极管的基极电压和电流变大，进而调节pnp三极管的电流升高，稳定电源负极信号elvss，保证发光单元2的发光效果。
75.实施例三
76.基于实施例一的基础上进行细化和优化，可选地，如图4所示，上拉电路21包括第二电压源u3和第一电阻r1；
77.第二电压源u3的输出端与第一电阻r1的第一端连接，第一电阻r1的第二端构成上拉电路21的信号端。
78.本实施例中，上拉电路21用于保证发光单元驱动电路1上电前后，第二驱动电路20可靠上电，避免pnp三极管的发射极处于电压浮动状态，导致上电时序异常的问题，其中，为
了实现电位上拉，采用第一电阻r1连接第二电压源u3实现，第一电阻r1实现上拉电阻功能，在上电后，为pnp三极管的发射极提供上拉电压，保证pnp三极管可靠导通进入放大区，实现电流放大功能。
79.或者如图5所示，上拉电路21包括第二电压源u3、第一电阻r1和npn三极管q2；
80.第二电压源u3的输出端与第一电阻r1的第一端连接，第一电阻r1的第二端与npn三极管q2的集电极连接，npn三极管q2的发射极与pnp三极管的发射极连接，npn三极管q2的基极与pnp三极管的基极连接，pnp三极管和npn三极管q2同步导通和关断，当上电时，npn三极管q2接收到由电源芯片ic提供的第二电压信号以及第二电压源u3提供的电压信号，npn三极管q2触发导通，第一电阻r1实现上拉电阻功能，为pnp三极管的发射极提供上拉电压，保证pnp三极管可靠导通进入放大区，实现电流放大功能。
81.同时，在第二驱动电路20未上电工作时，电源芯片ic停止输出第二电压信号，pnp三极管和npn三极管q2维持关断状态，避免pnp三极管因基极接收到外部干扰信号误触发导通，导致发光单元2异常点亮的问题，提高发光单元2的驱动可靠性。
82.实施例四
83.基于实施例一的基础上进行细化和优化，如图3所示，可选地，第二驱动电路20还包括用于泄放电荷的下拉电路22；
84.下拉电路22的输入端与发光单元2的输出端连接，下拉电路22的输出端接地。
85.本实施例中，下拉电路22工作于关机状态，提供电荷释放路径，当发光单元驱动电路1关机后，在pnp三极管关断时，发光单元2的电流回路中还存在残余电荷时，通过下拉电路22进行残余电荷的泄放，避免电荷累积导致发光单元2和第二驱动电路20异常或者损坏的问题，提高发光单元2的驱动可靠性。
86.其中，下拉电路22可选择对应的开关、电阻等结构，如图6所示，可选地，下拉电路22包括第四电阻r4，第四电阻r4的第一端与发光单元2的输出端连接，第四电阻r4的第二端接地，第四电阻r4一方面进行电荷泄放，另一方面消耗残余电荷。
87.实施例五
88.基于实施例一的基础上进行细化和优化，为了保证pnp三极管的基极电压和发射极与集电极的压差达到安全工作电压，如图5所示，可选地，发光单元驱动电路1还包括用于降压转换的第一降压电路23；
89.第一降压电路23的输入端与电源芯片ic的输出端连接，第一降压电路23的输出端与电流型开关管q1的受控端连接。
90.可选地，发光单元驱动电路1还包括用于降压转换的第二降压电路24；
91.第二降压电路24的输入端与电流型开关管q1的输出端连接，第二降压电路24的输出端接地。
92.本实施例中，第一降压电路23对电源芯片ic输出的第二电压信号进行降压转换，并输出对应于pnp三极管的安全工作电压的电压信号至pnp三极管，第二降压电路24对pnp三极管输出的电压信号进行降压转换，保证pnp三极管发射极与集电极的压差达到安全工作电压。
93.其中，降压电路可采用对应开关电源电路，或者分压电路等，如图5所示，可选地，第一降压电路23包括第二电阻r2，第二电阻r2的第一端和第二端分别构成第一降压电路23
的输入端和输出端；
94.第二降压电路24包括第三电阻r3，第三电阻r3的第一端和第二端分别构成第二降压电路24的输入端和输出端，第二电阻r2和第三电阻r3构成分压电阻，实现对pnp三极管基极电压的分压以及对pnp三极管的集电极的电压的分压处理，保证pnp三极管工作于安全工作电压。
95.其中，各电阻、pnp三极管的选择可根据第二驱动电路20的输出电压和输入电流的大小对应选择。
96.实施例六
97.基于上述实施例的基础上，进行举例具体说明
98.一、应用背景：电源负极信号elvss在1v～2v情况下需要100ma电流输入功能；
99.二、其中pnp三极管选型：需要ic≈100ma时，保证pnp三极管工作在线性区，-vce(sat)(导通压降)《elvss(因为pnp三极管的集电极接地，所以vc＝0v，-vce(sat)＝-(vc-ve)《elvss)；需要-vbe(on)《elvss(基极最小输入电压0v，则-vbe(on)＝-(vb-ve)《elvss)；功耗pd》0.4w(实际应用-vce最大压差2v，最大电流200ma，功耗2*0.2＝0.4w)，结温《100℃，则封装选择sot-89(pd＝1w，结温＝30.2℃)；
100.三、第二电阻r2选型，采用bjtβ＝10，则ie＝100ma，ve＝1v时，ib＝10ma，-vbe(on)(半导体材料决定)＝0.7v，则vb＝0.3，电源芯片ic的输出电压＝0.4v，则rb＝(0.4-0.3)v/10ma＝10ω，p(r2)＝0.001w《1/16w，选择0603封装，电源芯片ic的输出电压范围选择(0.08v～8.75v)；
101.四、第三电阻r3选型：采用β＝10，ic≈100ma，vce(sat)＝0.05v，则urc≈1v，r3＝10ω，p(r3)＝0.1w《1/8w，选择0805封装。
102.五、上拉电路21，第一电阻r1选择1kω，0805封装，保证上电时序，如图六，保证第二电压源u3提供的电压信号与电源芯片ic的上电时间差和下电时间差≥0s，本次方案采用0s；
103.六、下拉电路22，第四电阻r4选择10k，封装0603，保证关电之后提供电荷泄放路径，第四电阻r4电阻值不宜选择过小，避免造成非必要的功耗浪费。
104.上电之后，对应图五所示，运算放大器u2会根据第一电压源u1的第四电压信号输出电压vb＝0.3，即电源芯片ic的输出电压，与之同时，上拉电路21给pnp三极管的发射极提供一个电压ve＝1v，-vbe＝0.7v≥-vbe(on)＝0.7v，当-vce＝-1v≥-vce(sat)＝0.5v，则pnp三极管进入放大区，当ib＝10ma，β＝9，则ie＝(1+β)ib＝100ma，则elvss稳定1v电压输出，100ma电流输入，当elvss因为外界环境变化发生变化时，则可以通过负反馈传递给运算放大器u2，运算放大器u2相对应输出一个电压值，从而改变输出，然后控制pnp三极管弥补外界环境变化引起的elvss变化。
105.实施例七
106.如图7所示，本技术还提出一种显示面板100，该显示面板100包括多个发光单元2和多个发光单元驱动电路1，该发光单元驱动电路1的具体结构参照上述实施例，由于本显示面板100采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，每一发光单元2分别与一发光单元驱动电路1连接。
107.本实施例中，发光单元2构成像素单元，多个发光单元2阵列排布，并与对应发光单元驱动电路1对应连接，形成显示面板100，发光单元2设置不同颜色，从而在控制模块200和发光单元驱动电路1的驱动下，显示出不同的图像信息。
108.可选地，发光单元2为micro led，micro led构成像素，每一个像素可定址、单独驱动点亮，将像素点距离从毫米级降低至微米级。
109.将控制模块200连接到显示面板100上，可实现对每个micro led亮度的精确控制，进而实现图像显示。
110.实施例八
111.本技术还提出一种显示装置，如图8所示，该显示装置包括控制模块200和显示面板100，该显示面板100的具体结构参照上述实施例，由于本显示装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，控制模块200对应与显示面板100连接。
112.本实施例中，控制模块200可为对应的控制板、控制芯片等，以及对应所需的电源模块，电源模块提供发光单元驱动电路1所需的电源正极信号elvdd、电源负极信号elvss、低电平信号vint、数据电压信号vdata、本行发光信号emn、本行扫描信号sn、上一行扫描信号sn-1等。
113.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，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技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。