一种Micro-LED显示设备及其反馈补偿电路

技术领域

本发明属于Micro-LED设备技术领域，具体涉及一种Micro-LED显示设备和一种Micro-LED显示的反馈补偿电路。

背景技术

Micro-LED是指将亚微米量级尺寸的发光二极管(LED)以有源矩阵的形式高密度地(200PPI以上)集成而形成显示器件。与工作电流密度约为100Acm-2的传统大尺寸LED器件相比，Micro-LED可以在4.6kAcm-2的极高电流密度下工作，实现极高的光输出功率和高达435MHz的调制带宽；与传统的有机发光二极管显示器(OLED)相比，Micro-LED采用无机材料制作，其红绿蓝像素的寿命较长，避免了因OLED像素的衰减速度不同导致的显示不均匀的问题。并且，经过研究表明，20μm的Micro-LED在3.5kA cm-2的超高电流密度下导通300小时后，光输出功率几乎不变。由于Micro-LED在性能上具有低功耗、高亮度、超高分辨率与高色彩饱和度、反应速度快、超省电、寿命较长、效率较高等优点，因此无论是在小尺寸手机应用中还是在大尺寸电视屏幕应用中，Micro-LED技术都有着良好的发展前景。

对于Micro-LED显示设备，由于其具有寄生电阻电容较大、扫描时间较短的特性，因此大尺寸高分辨率Micro-LED的显示质量受限于其较慢的驱动速度。此外，由于长时间的受到偏压，构成有源矩阵的薄膜晶体管的阈值电压、迁移率等电学特性变化，导致Micro-LED显示存在画面不均匀问题。在大尺寸Micro-LED显示设备中，外部补偿被认为是解决上述问题的较佳的最佳方案。

目前Micro-LED显示设备的外部补偿方式有两种，分别为外部电压补偿和外部电流补偿，其优缺点分别为：外部电流补偿方式补偿精度高，但寄生电容会严重影响电路补偿速度，现有的外部电流补偿电路需要100μs以上完成补偿功能，通过改进后的电路仍需要50μs，限制了Micro-LED的应用。外部电压补偿电路可以提高补偿的速度，但是经外部电压补偿的Micro-LED，其外部电路的电流误差率在10％左右，因此外部电压补偿的方式存在补偿精度低的问题。

综上所述可知，现有技术中Micro-LED显示设备，其反馈补偿电路存在不能够同时保证对Micro-LED显示设备的补偿精度和补偿速度的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Micro-LED显示设备及其反馈补偿电路，用于至少解决上述Micro-LED显示设备的反馈补偿电路，不能同时保证对Micro-LED显示设备的补偿精度和补偿速度的问题。

为至少解决上述问题性，第一方面，本发明提供了一种Micro-LED显示的反馈补偿电路，包括数据电流生成模块、电流检测模块、I-V转换模块和互补开关模块，其中：所述数据电流生成模块的一端连接所述I-V转换模块的输入端，用于生成数据电流；所述电流检测模块的输出端连接所述I-V转换模块的输入端，输入端用于通过反馈线路连接像素电路以获取所述像素电路的反馈电流，并且所述电流检测模块用于在编程阶段为所述反馈线路提供参考电压，以加快所述像素电路反馈电流的建立速度；所述I-V转换模块的输出端连接所述互补开关模块，用于根据反馈电流和数据电流之间的差值生成电压信号，并将该信号输入给所述互补开关模块；所述互补开关模块具有两个电源端，分别用于连接驱动信号产生模块和参考电压模块，并且所述互补开关的输出端用于通过数据线路连接像素电路，以为像素电路提供驱动信号。

根据本发明的一个实施例，所述电流检测模块包括第一运算放大器和第一MOS管，其中：所述第一运算放大器的反相输入端用于连接参考电压模块，正向输入端用于连接所述像素电路的反馈线路，输出端连接所述第一MOS管的栅极；所述第一MOS管的源极连接所述第一运算放大器的正相输入端，漏极连接所述I-V转换模块的输入端。

根据本发明的另一个实施例，所述I-V转换模块包括第二运算放大器和匹配电阻，其中：所述第二运算放大器的正相输入端用于连接参考电压模块，反相输入端连接所述数据电流产生模块的一端和所述电流检测模块的输出端；所述匹配电阻的一端连接所述第一运算放大器正相输入端，另一端连接所述第一运算放大器的反相输入端之间。

根据本发明的又一个实施例，所述互补开关模块包括第二MOS管和第三MOS管，其中所述第二MOS管和第三MOS管的栅极均连接所述I-V转换模块的输出端，漏极分别用于连接所述驱动信号产生模块和参考电压模块，源极相互连接，并用于通过数据线连接所述像素电路。

根据本发明的另一个实施例，还包括驱动信号产生模块，所述驱动信号产生模块用于产生斜坡信号、正弦信号和/或脉冲信号。

第二方面，本发明还提供了一种Micro-LED显示设备，包括像素电路，以及上述任意一项实施例所述的Micro-LED显示的反馈补偿电路。

根据本发明的一个实施例，所述像素电路包括开关模块、驱动模块和发光器件，其中：所述开关模块的一端连接所述反馈补偿电路，另一端连接所述驱动模块和照明模块，用于控制所述反馈补偿电路与所述驱动模块、照明模块之间的通断；所述发光器件的电源端用于连接电源，所述驱动模块设置在所述发光器件用于连接电源的线路上，用于控制所述发光器件上电流的大小，以控制其发光特性。

根据本发明的另一个实施例，所述开关模块包括第一开关管和第二开关管，其中：所述第一开关管和第二开关管的栅极相互连接，并用于连接行扫描控制信号线；所述第一开关管的漏极连接所述I-V转换模块，所述第二开关管的漏极连接所述电流检测模块；所述第一开关管的源极连接所述驱动模块，所述第二开关管的源极连接所述发光器件的电源端。

根据本发明的又一个实施例，所述驱动模块包括驱动管，所述驱动管的栅极连接所述开关模块，源极连接所述发光器件的电源端，漏极用于连接电源模块。

根据本发明的另一个实施例，所述驱动模块还包括存储电容器，所述存储电容器的两端分别连接所述驱动管的栅极和源极。

本发明所提供的技术方案，I-V转换模块可以根据数据电流和反馈电流之间的差值生成电压信号并发送给互补开关模块，互补开关模块可以根据该电压信号得到驱动信号，以对像素电路中驱动管的充电过程和放电过程进行控制，从而提高对Micro-LED显示设备的补偿精度。另一方面，电流检测模块还能够在编程阶段为反馈线路提供参考电压，从而加快像素电路反馈至反馈补偿电路的反馈电流的建立速度，即可以提高补偿速度。综上所述，本发明所提供的技术方案，反馈补偿电路能够同时保证对Micro-LED显示设备的补偿精度和补偿速度。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1为根据本发明实施例的一种Micro-LED设备的结构示意图；

图2为根据本发明实施例的一种像素电路的结构示意图；

图3为根据本发明实施例的一种开关模块的结构示意图；

图4为根据本发明实施例的一种驱动模块的结构示意图；

图5为根据本发明实施例的一种Micro-LED显示的反馈补偿电路的示意图；

图6为根据本发明实施例的一种电流检测模块的结构示意图；

图7为根据本发明实施例的一种I-V转换模块的结构示意图；

图8为根据本发明实施例的一种互补开关模块的结构示意。

具体实施方式

下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，本领域技术人员应知，下文所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1所示出的是本申请所提供的一种Micro-LED设备，包括反馈补偿电路和像素电路，其中外部补偿驱动电路与像素电路通过数据线路和反馈线路连接，能够通过数据线路向像素电路发送控制信号，以及通过反馈线路获取像素电流的反馈电流。下面结合具体应用场景，先对像素电路做详细的介绍。

如图2所示，在一个实施例中，上述像素电路包括开关模块、驱动模块和发光器件，其中发光器件为Micro-LED，当该发光器件上所通的电流的大小不同时，其具有不同的发光特性。上述驱动模块设置在发光器件电源端连接电源模块的线路上，能够控制发光器件上电流的大小，从而控制其发光特性。上述开关模块的一侧连接上述反馈补偿电路，另一侧连接上述驱动模块和照明模块，可以控制反馈补偿电路与驱动模块、照明模块之间的通断。

下面对像素电路中的开关模块和驱动模块分别进行详细的介绍，可以理解的是，下文中对开关模块和驱动模块的描述是其一种实现方式，是示例性的而非限制性的。

如图3所示，在一个实施例中，上述开关模块包括第一开关管T1和第二开关管T2，该第一开关管T1和第二开关管T2可以采用TFT管(薄膜晶体管)，其中第一开关管T1的栅极连接第二开关管T2的栅极，并且第一开关管T1的栅极和第二开关管T2的栅极相互连接，并都连接开关控制信号线V

在一个实施例中，上述驱动模块包括驱动管T

如图4所示，在另一个实施例中，上述驱动模块还包括存储电容器Cs，该存储电容器Cs的一端连接驱动管T

本申请中的反馈补偿电路与像素电路连接，能够实现像素电路中驱动管栅极电压的充放电过程控制，并减小反馈线路上寄生电容对补偿精度的影响。下面结合具体应用场景，对本申请的反馈补偿电路做详细的介绍。

如图5所示，在一个实施例中，Micro-LED显示的反馈补偿电路包括数据电流产生模块、电流检测模块、I-V转换模块和互补开关模块，其中参考电压模块连接I-V转换模块、互补开关模块和电流检测模块，用于为I-V转换模块、互补开关模块和电流检测模块提供参考电压V

上述电流检测模块的输入端通过反馈线路连接像素电路以获取反馈电流，输出端连接I-V转换模块的输入端，以将反馈电流输送给I-V转换模块。例如，可以使数据电流生成模块的一端与电流输出模块的输出端在节点A相交，I-V转换模块的输入端与该节点A连接，本实施例中设数据电流为I

上述互补开关模块的信号端连接驱动信号产生模块以获取驱动信号产生模块所产生的驱动信号，输出端连接数据线的另一端，用于根据上述控制信号和驱动信号产生驱动信号，并通过数据线路传递给上述驱动模块，以对驱动模块中器件(例如上述驱动模块中的驱动管T

本实施例的设置方式，反馈补偿电路的工作过程包括编程阶段和显示阶段，其中编程阶段是指将显示器件显示所需的电流值转换至数据电流值的一个阶段，显示阶段是指电源模块通过驱动模块驱动显示器件显示时的一个阶段。在显示阶段时开关控制信号线V

下面对反馈补充电路中的电流检测模块、I-V转换模块、互补开关模块分别进行详细的介绍，可以理解的是，下文中对电流检测模块、I-V转换模块、互补开关模块的描述是其一种实现方式，是示例性的而非限制性的。

如图6所示，在一个实施例中，反馈补偿电路中的电流检测模块包括第一运算放大器AMP1和第一MOS管M1，其中第一运算放大器AMP1的反相输入端连接参考电压模块中的参考电压模块以获取参考电压V

如图7所示，在一个实施例中，反馈补偿电路中的I-V转换模块包括第二运算放大器AMP2和电阻R，其中电阻R的一端连接第二运算放大器AMP2的正相输入端，另一端连接第二运输放大器AMP2的反相输入端。第二运算放大器AMP2的正相输入端连接参考电压模块以获取参考电压V

如图8所示，在一个实施例中，反馈补偿电路中的互补开关模块包括第二MOS管M2和第三MOS管M3，其中第二MOS管M2和第三MOS管M3的栅极均连接I-V转换模块的输出端(如上述第二运算放大器的输出端)，并且第二MOS管M2的漏极连接驱动信号产生模块以获取驱动信号，第三MOS管M3的漏极连接参考电压以获取参考电压信号；第二MOS管M2的源极连接第三MOS管M3的源极，并且第二MOS管M2的源极和第三MOS管M3的源极均连接数据线的另一端，即数据线的一端连接像素电路，另一端连接第二MOS管M2的源极和第三MOS管M3的源极。当I-V转换模块所输出的信号为第一电压信号时(即第二运输放大器AMP2输出高压信号时)，第二MOS管M2导通，第二MOS管M2可以将驱动信号生成模块通过数据线路链接到像素电路中驱动管TD的栅极上，可以向像素电路中的驱动管TD发送驱动信号；当I-V转换模块所输出的信号为第二电压信号时(即第二运输放大器AMP2输出低压信号时)，第三MOS管M3导通，第三MOS管M3可以将参考电压源通过数据线路链接到像素电路中驱动管TD的栅极上。

在一个实施例中，反馈补偿电路还包括驱动信号生成模块，该驱动信号生成模块连接上述互补开关模块的一个电源端(例如上述第二MOS管的漏极)。本实施例的驱动信号生成模块包括电压信号源，可以产生斜坡信号、脉冲信号和正弦信号中的一种或多种，当互补开关模块接收到I-V转换模块所输出的第一电压信号时，将该驱动信号生成模块所输出的信号作为驱动信号传送给驱动模块。例如，当上述第二运算放大器AMP2所输出的是高电平信号时，第二MOS管导通，并将驱动信号生成模块所输出的信号作为驱动信号传递给驱动模块。

综上所述，本申请所提供的技术方案，反馈补偿电路中的I-V转换模块可以根据数据电流和反馈电流之间的差值生成电压信号并发送给互补开关模块，互补开关模块可以根据该电压信号得到驱动信号，以对像素电路中驱动管的充电过程和放电过程进行控制，从而提高对Micro-LED显示设备的补偿精度。另一方面，电流检测模块还能够在编程阶段为反馈线路提供参考电压，从而加快像素电路反馈至反馈补偿电路的反馈电流的建立速度，即可以提高补偿速度。根据上述内容可知，本发明所提供的技术方案，反馈补偿电路能够同时保证对Micro-LED显示设备的补偿精度和补偿速度。

另一方面，本发明还提供了一种Micro-LED显示的反馈补偿电路，与上述各实施例中Micro-LED显示设备的反馈补偿电路相同，由于该反馈补偿电路已经在上文做了详细的介绍，因此在本实施例中不多做说明。

本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明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”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体地限定。

虽然本说明书已经示出和描述了本发明的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式提供的。本领域技术人员会在不偏离本发明思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是，在实践本发明的过程中，可以采用本文所描述的本发明实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本发明的保护范围，并因此覆盖这些权利要求保护范围内的模块组成、等同或替代方案。