显示装置及其源极驱动电路、显示系统的制作方法

1.本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种显示装置及其源极驱动电路、显示系统。


背景技术：

2.近年来，随着显示技术的不断进步，显示装置的市场需求越来越大，因此显示驱动芯片的市场需求也越来越大。显示装置通常包括像素电路和显示驱动芯片，其中，显示驱动芯片主要用于实现源极驱动电路(source driver)、栅极驱动电路以及时序控制电路等。像素电路包括多个像素单元，每个像素单元通过对应的数据线与源极驱动电路相连以接收对应的数据电压，每个像素单元通过对应的扫描线与栅极驱动电路相连以接收对应的栅极驱动信号，其中，源极驱动电路包括与数据线一一对应的多个运算放大器，源极驱动电路通过上述多个运算放大器向对应的数据线提供数据电压，运算放大器包括多个金属氧化物半导体场效应晶体管mosfet，下文简称晶体管mosfet。
3.像素电路根据驱动类型可以分为电流型驱动和电压型驱动。随着ar(augmented reality)/vr(virtual reality)的发展，以及像素电路中驱动方式与oled(organic light-emitting diode)el(electro luminescence)蒸镀的迭代，在有高亮与老化需求的像素电路中，电流型驱动成为主流的驱动方式，通常像素电路采用电流型驱动时，会面临数据电压范围过小，源极驱动电路设计困难的问题。
4.现有技术为了解决上述问题，会在每个像素单元设置调整器件(例如pmos管)来扩大像素单元的数据电压范围，或者弃用电流型驱动直接使用电压型驱动(源极跟随)来扩大像素单元的数据电压范围，这样源极驱动电路即运算放大器的电压域就可以设计为现有的avdd-gnd(例如6v-0v/8v-0v/10v-0v等)，但是这会使显示装置整体的功耗校大，因此，有待提出一种新的显示装置及其源极驱动电路以解决上述问题。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种显示装置及其源极驱动电路、显示系统，从而可以在像素电路为电流型驱动时降低显示装置的功耗。
6.根据本发明的一方面，提供一种用于显示装置的源极驱动电路，所述显示装置包括像素电路，所述源极驱动电路用于向所述像素电路提供数据电压，所述源极驱动电路包括：多个源极驱动单元，每个所述源极驱动单元用于根据图像数据产生对应的数据电压，每个所述源极驱动单元具有第一供电端和第二供电端，所述第一供电端与第一电压连接，所述第二供电端与第二电压连接，其中，所述第一电压与所述第二电压之间有一电压差，所述第一电压大于所述第二电压，所述第二电压大于参考电压。
7.可选地，所述电压差根据所述像素电路需要的数据电压范围设定，所述第二电压根据所述第一电压以及所述电压差设定。
8.可选地，每个所述源极驱动单元包括：依次连接的移位寄存器、数据寄存器、数据锁存器、数模转换器以及运算放大器，所述移位寄存器的输入端用于接收所述图像数据，所
述运算放大器的输出端用于提供所述数据电压，所述运算放大器具有两个供电端，分别作为所述源极驱动单元的第一供电端和第二供电端，其中，所述运算放大器包括多个晶体管，所述多个晶体管的耐电压值根据所述电压差设定。
9.可选地，所述第一电压为电源电压。
10.可选地，所述第一电压为所述像素电路的电压域的高电压。
11.可选地，所述源极驱动电路还包括：供电电路，所述供电电路包括：连接于电源电压与接地电压之间的多个电阻，用于提供多个供电节点，以向所述运算放大器供电；第一缓冲器，输入端用于根据需要选择与所述多个供电节点的其中之一连接，输出端用于提供所述第一电压；第二缓冲器，输入端用于根据所述第一电压以及所述电压差选择与所述多个供电节点的其中之一连接，输出端用于提供所述第二电压。
12.可选地，所述第一缓冲器与所述第二缓冲器的输入端通过开关元件实现所述供电节点的选择。
13.可选地，所述参考电压具有参考地电压。
14.根据本发明的第二方面，提供一种显示装置，包括多条扫描线和多条数据线；像素电路，包括阵列排列的多个像素单元，每个所述像素单元与对应的扫描线相连以接收对应的栅极驱动信号，每个所述像素单元与对应的数据线相连以接收对应的数据电压；栅极驱动电路，用于分别对所述多条扫描线提供对应的所述栅极驱动信号；如上述所述的源极驱动电路，其中，每个所述源极驱动单元至少与一条所述数据线相连以提供对应的所述数据电压。
15.根据本发明的第三方面，提供一种显示系统，包括：如上述所述的显示装置或者如上述所述的源极驱动电路。
16.本发明提供的显示装置及其源极驱动电路、显示系统，源极驱动电路中的运算放大器的电压域为第一电压至第二电压，第二电压不再为零而是根据像素电路的数据电压范围以及第一电压确定，为大于零的值，这样源极驱动电路会工作于偏高电压的电压域中，即使其电压工作区间较小，也能保证源极驱动电路可以正常工作。在像素电路采用电流型驱动时，源极驱动电路可以与其数据电压范围很好的匹配，因此无需扩大像素电路的数据电压范围，增加了源极驱动电路的适用范围，且运算放大器内的晶体管也可以根据像素电路的数据电压范围的电压差设置为耐低电压的元件，由于耐低电压的晶体管的元件匹配性较好，因此可以改善各运算放大器之间的输入偏移电压的误差，从而可以改善显示装置的显示不均匀、闪烁、水纹波等问题。同时，由于电压差变小了，显示装置的功耗也会同步降低。
附图说明
17.通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
18.图1示出了根据本发明实施例的显示装置的结构示意图；
19.图2示出了根据本发明实施例的源极驱动单元的结构示意图；
20.图3示出了根据本发明实施例的源极驱动电路的供电电路的结构示意图。
具体实施方式
21.以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件或者模块采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
22.应当理解，在以下的描述中，“电路”可包括单个或多个组合的硬件电路、可编程电路、状态机电路和/或能存储由可编程电路执行的指令的元件。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件或电路“连接在”两个节点之间时，它可以直接耦合或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的，或者其结合。相反，当称元件“直接耦合到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
23.此外，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
24.图1示出了根据本发明实施例的显示装置的结构示意图，如图1所示，显示装置包括像素电路100以及显示驱动芯片，显示驱动芯片主要用于实现栅极驱动电路200、源极驱动(source driver)电路300、亮度控制(em ctrl)电路(未示出)以及时序控制电路(未示出)等。
25.像素电路100包括多个排成阵列的像素单元110，其供电电压为电压elvdd，每个像素单元110至少包括开关管t1、驱动管t2、电容c以及发光元件，其中，发光元件例如为oled、lcd、led等。在本实施例中，像素电路100为由m行n列像素单元110形成的矩阵(图中仅示例性的示出了两行四列)，然而本发明实施例不限于此，本领域技术人员也可以根据实际需要将像素电路100设置为其他形式的阵列。
26.栅极驱动电路200通过多条扫描线sl[1]至sl[m]分别与各像素单元中的开关管t1的栅极相连以提供对应的栅极驱动信号。通常，位于同一行的像素单元110中的开关管t1的栅极与同一条扫描线相连，各条扫描线上的栅极驱动信号依次将各行像素单元110中的开关管t1导通。
[0027]
源极驱动电路300通过多条数据线dl[1]至dl[n]分别与各像素单元110中的开关管t1源极相连以提供对应的数据电压vdata1-vdatan。在本实施例中，位于同一列的像素单元110中的开关管t1的源极与同一条数据线相连以接收相同的数据电压vdata。
[0028]
具体地，源极驱动电路300包括多个源极驱动单元310，多个源极驱动单元310分别与多条数据线dl[1]至dl[n]相连以提供对应的数据电压vdata。每个源极驱动单元310具有供电端、数据输入端以及输出端，每个源极驱动单元310的数据输入端接收图像数据pixel_data(例如为8位数字信号)，每个源极驱动单元310的输出端分别与对应的数据线相连，以提供相应的数据电压vdata1-vdatan。每个源极驱动单元310的供电端包括第一供电端和第二供电端，其中，其第一供电端接电压v1，第二供电端接电压v2，即源极驱动单元310的电压域为v1-v2。
[0029]
图2示出了根据本发明实施例的源极驱动单元的结构示意图。如图2所示，源极驱动单元310包括移位寄存器311、数据寄存器312、数据锁存器313、数模转换器314以及运算放大器315。
[0030]
移位寄存器311的输入端作为源极驱动单元310的数据输入端，用于接收图像数据pixel_data。图像数据pixel_data经移位寄存器311、数据寄存器312、数据锁存器313后得到锁存数据。数模转换器314用于将数字信号形式的锁存数据转换成模拟信号形式的模拟数据信号并输出至运算放大器315。运算放大器315用于对模拟数据信号进行缓冲以得到表征图像信息的数据电压vdata后通过相应的数据线提供至对应的像素单元110。
[0031]
运算放大器315包括多个晶体管mosfet。运算放大器315具有供电端、同相输入端、反相输入端以及输出端，每个运算放大器315的同相输入端接收模拟数据信号，每个运算放大器315的反相输入端与输出端连接共同作为源极驱动单元310的输出端与对应的数据线连接。每个运算放大器315的供电端包括第一供电端和第二供电端，其第一供电端作为源极驱动单元310的第一供电端接收电压v1，其第二供电端作为源极驱动单元310的第二供电端接收电压v2，其中，v1＞v2＞0，电压v1与电压v2之间的电压差为
△
v，电压差
△
v可根据像素单元110需要的数据电压范围设定(例如根据数据电压范围的电压差的设定)，电压v2根据电压v1以及电压差
△
v设定。
[0032]
示例的，电压v1例如为电源电压avdd(电源电压avdd即为现有技术中源极驱动电路的电压域vadd-gnd中的高电平avdd)，则电压v2＝avdd
‑△
v。
[0033]
例如，当像素电路100采用电压型驱动，且需要的数据电压范围为1v-6v，即数据电压范围的电压差为5v时，可以将电压v1与电压v2之间的电压差设置为
△
v＝5v，相对于现有技术，由于电压v1与电压v2之间的电压差变小了，因此源极驱动电路300的功耗亦可同步降低。
[0034]
但是，由于运算放大器315的工作电压为5v，这就限制了运算放大器315中各元件必须为耐中电压组件或者耐高电压组件，而耐中电压和耐高电压的晶体管mosfet由于其特性容易出现匹配性较差(mismatch)等问题，晶体管mosfet的匹配性较差还会导致各运算放大器315中之间的输入偏移电压(offset)误差较大的问题，从而导致显示装置容易产生显示不均匀(mura)、闪烁(flicker)、水纹波等问题，因此需要用面积更大的晶体管mosfet去解决上述问题，导致增加了显示驱动芯片的面积。
[0035]
但是当像素电路100采用电流型驱动，且数据电压范围的电压差为小于1.2v时，可以将电压v2的电压值设置为v2＝v1
‑△
v＝avdd-1.2v，此时，运算放大器315的电压工作区间为1.2v，则其内的晶体管mosfet可以使用耐低电压的元件，由于耐低电压的晶体管mosfet较不易出现元件不匹配(mismatch)现象，因此可以改善运算放大器315之间的输入偏移电压(offset)的误差，从而可以改善显示装置的显示不均匀、闪烁、水纹波等问题。同时，由于电压v1与电压v2之间的电压差变小了，因此源极驱动电路300的功耗亦可同步降低。
[0036]
示例的，电压v1也可以是向像素单元110供电的电压elvdd(即像素单元110电压域的高电压)，由于电压elvdd会根据实际情况进行调整，因此，电压v1与电压v2也会跟随供电电压elvdd进行调整。示例的，当电源电压avdd为8v，
△
v为1.2v时，8v≥elvdd(v1)＞1.2v，6.8≥v2＞0v。
[0037]
图3示出了根据本发明实施例的源极驱动电路的供电电路的结构示意图。如图3所示，该供电电路包括缓冲器3151、缓冲器3152以及连接于电源电压avdd与接地电压gnd之间接有多个电阻(图中仅为示例性的，本发明并不对电阻的数量进行限制)，其中，每两个电阻的中间节点(如图中的节点a、b、c、d)以及电源电压avdd为供电节点，用以提供不同电压值的电压，以向各个运算放大器315提供供电电压。
[0038]
缓冲器3151具有同相输入端、反相输入端以及输出端，其同相输入端作为缓冲器3151的输入端，其反相输入端与其输出端连接共同作为缓冲器3151的输出端。缓冲器3152具有同相输入端、反相输入端以及输出端，其同相输入端作为缓冲器3152的输入端，其反相输入端与其输出端连接共同作为缓冲器3152的输出端。
[0039]
其中，当电压v1为电源电压avdd时，缓冲器3151的输入端与电源电压avdd连接，缓冲器3151的输出端提供电源电压avdd，缓冲器3152的输入端根据电压v1和电压v2之间的电压差
△
v选择与一供电节点连接，缓冲器3152的输出端提供电压v2。
[0040]
当电压v1为向像素单元110供电的电压elvdd时，缓冲器3151的输入端根据需要选择与一供电节点连接，缓冲器3151的输出端提供电压elvdd(v1)，缓冲器3152的输入端根据电压v1和电压v2之间的电压差
△
v选择与一供电节点连接，缓冲器3152的输出端提供电压v2，因为电压elvdd大于电压v2，因此，缓冲器3151的输入端连接的供电节点要比缓冲器3152的输入端连接的供电节点更靠近电源电压avdd。示例的，假设电源电压avdd与接地电压gnd之间的多个电阻阻值相等，则在电压v1和电压v2随电压elvdd动态调整过程中，只需保证电压v1和电压v2之间的电阻个数相等即可保证电压v1和电压v2之间的电压差
△
v一定。
[0041]
示例的，缓冲器3151和缓冲器3152的输入端通过开关元件来实现供电节点的选择。
[0042]
根据本发明实施例提供的显示装置及其源极驱动电路，源极驱动电路310中的运算放大器315的电压域的低电压不再为零，而是根据电压v1与电压v2之间的电压差
△
v确定，为大于零的值，这样源极驱动电路300会工作于偏高电压的电压域中，即使其电压工作区间较小，也能保证源极驱动电路300可以正常工作，且由于源极驱动电路300的供电电压的电压差降低了，也可以降低源极驱动电路300的功耗。
[0043]
在像素电路100采用电流型驱动时，源极驱动电路300可以与其数据电压范围很好的匹配，无需扩大像素电路100的数据电压范围，增加了源极驱动电路300的适用范围，且运算放大器315内的晶体管mosfet也可以根据像素电路100的数据电压范围的电压差设置为耐低电压的元件，由于耐低电压的晶体管mosfet的元件匹配性较好，因此可以在不增加晶体管mosfet面积的同时改善各运算放大器315之间输入偏移电压的误差，从而可以改善显示装置的显示不均匀、闪烁、水纹波等问题，且由于源极驱动电路300的供电电压的电压差降低了，也可以降低源极驱动电路300的功耗。
[0044]
需要说明的是，本发明实施例提供的源极驱动电路或者显示装置可以应用于显示系统中以提高显示质量。
[0045]
依照本发明的实施例如上文，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域
技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明的保护范围应当以本发明权利要求及其等效物所界定的范围为准。

技术特征：
1.一种用于显示装置的源极驱动电路，所述显示装置包括像素电路，所述源极驱动电路用于向所述像素电路提供数据电压，所述源极驱动电路包括：多个源极驱动单元，每个所述源极驱动单元用于根据图像数据产生对应的数据电压，每个所述源极驱动单元具有第一供电端和第二供电端，所述第一供电端与第一电压连接，所述第二供电端与第二电压连接，其中，所述第一电压与所述第二电压之间有一电压差，所述第一电压大于所述第二电压，所述第二电压大于参考电压。2.根据权利要求1所述的源极驱动电路，其中，所述电压差根据所述像素电路需要的数据电压范围设定，所述第二电压根据所述第一电压以及所述电压差设定。3.根据权利要求2所述的源极驱动电路，其中，每个所述源极驱动单元包括：依次连接的移位寄存器、数据寄存器、数据锁存器、数模转换器以及运算放大器，所述移位寄存器的输入端用于接收所述图像数据，所述运算放大器的输出端用于提供所述数据电压，所述运算放大器具有两个供电端，分别作为所述源极驱动单元的第一供电端和第二供电端，其中，所述运算放大器包括多个晶体管，所述多个晶体管的耐电压值根据所述电压差设定。4.根据权利要求2所述的源极驱动电路，其中，所述第一电压为电源电压。5.根据权利要求2所述的源极驱动电路，其中，所述第一电压为所述像素电路的电压域的高电压。6.根据权利要求3所述的源极驱动电路，还包括：供电电路，所述供电电路包括：连接于电源电压与接地电压之间的多个电阻，用于提供多个供电节点，以向所述运算放大器供电；第一缓冲器，输入端用于根据需要选择与所述多个供电节点的其中之一连接，输出端用于提供所述第一电压；第二缓冲器，输入端用于根据所述第一电压以及所述电压差选择与所述多个供电节点的其中之一连接，输出端用于提供所述第二电压。7.根据权利要求6所述的源极驱动电路，其中，所述第一缓冲器与所述第二缓冲器的输入端通过开关元件实现所述供电节点的选择。8.根据权利要求1所述的源极驱动电路，其中，所述参考电压具有参考地电压。9.一种显示装置，包括：多条扫描线和多条数据线；像素电路，包括阵列排列的多个像素单元，每个所述像素单元与对应的扫描线相连以接收对应的栅极驱动信号，每个所述像素单元与对应的数据线相连以接收对应的数据电压；栅极驱动电路，用于分别对所述多条扫描线提供对应的所述栅极驱动信号；如权利要求1至8任一项所述的源极驱动电路，其中，每个所述源极驱动单元至少与一条所述数据线相连以提供对应的所述数据电压。10.一种显示系统，包括：
如权利要求9所述的显示装置或者如权利要求1-8任一项所述的源极驱动电路。

技术总结
本发明公开了一种用于显示装置的源极驱动电路，所述显示装置包括像素电路，所述源极驱动电路用于向所述像素电路提供数据电压，所述源极驱动电路包括：多个源极驱动单元，每个所述源极驱动单元用于根据图像数据产生对应的数据电压，每个所述源极驱动单元具有第一供电端和第二供电端，所述第一供电端与第一电压连接，所述第二供电端与第二电压连接，其中，所述第一电压与所述第二电压之间有一电压差，所述第一电压大于所述第二电压，所述第二电压大于参考电压，使得源极驱动电路可以工作于偏高电压的电压域中，即使其电压工作区间较小，也能保证源极驱动电路可以正常工作，节约了功耗。耗。耗。


技术研发人员：谢宗哲
受保护的技术使用者：集创北方（珠海）科技有限公司
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/9/6