CN104599639A - 发光二极管封装结构及发光二极管显示器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种发光二极管封装结构及发光二极管显示器，解决了目前的发光二极管显示器中的每一画素电路显示亮度不均匀的技术问题。本发明实施例的发光二极管封装结构包括：至少一发光二极管；以及一压控亮度驱动模块，耦接于至少一发光二极管，用于根据至少一显示电压控制至少一发光二极管的亮度及灰阶效果。

Description

发光二极管封装结构及发光二极管显示器

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种发光二极管封装结构及发光二极管显示器。

背景技术

随着科技的进步，市面上已发展出各式各样的显示器产品，如液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、电浆显示器(Plasma Display Panel，PDP)及发光二极管显示器(Light Emitting Diode display，LED display)等。其中，发光二极管显示器具有发光效率高、寿命长及低耗能等优点，已普遍应用于户外显示牌与大型户外广告牌，也存在于家用电视或计算机的显示器。

举例来说，如图1A和图1B所示，图1A为现有技术的一发光二极管显示器10的示意图，图1B为发光二极管显示器10的一发光二极管画素电路100之示意图。发光二极管显示器10包括一印刷电路板(未绘示图1A)，印刷电路板之上设置有多个发光二极管画素电路100、多个数据线DL以及垂直于数据线DL之多个扫描线SL，数据线DL及扫描线SL的交会处均连接有一发光二极管画素电路100。发光二极管画素电路100包括一第一晶体管Q1、一第二晶体管Q2、一储存电容C及一发光二极管D1，当扫描线SL1被选中且第一晶体管Q1导通时，第二晶体管Q2根据一数据线电压Vdata驱动一电流ID1，电流ID1流经发光二极管D且相关于发光二极管D1的亮度，使得发光二极管画素电路100可根据数据线电压Vdata而显示不同灰阶(Gray Level)效果。

详细来说，发光二极管D1可封装为一方形封装结构，这些方形封装结构焊接于发光二极管显示器10之印刷电路板上。目前最常见的封装方式是透过表面黏着技术(Surface-Mount Technology，SMT)，以表面黏着型组件(Surface-Mount Device，SMD)形式进行封装。举例来说，请参考图2A及图2B，分别为习知一发光二极管封装结构20的上视图及侧视图。封装结构20包括发光二极管D1及一基板200。发光二极管D1设置于基板200上，并以表面黏着型组件结构进行封装。

在现有技术中，发光二极管显示器普遍存在亮度不均的问题。具体来说，电流ID1容易受到发光二极管D1之一正向电压Vf的影响而改变，使得发光二极管画素电路100显示不同的亮度，造成亮度不均的问题。参考图3及图4，图3为发光二极管D1的亮度与流经发光二极管D1之电流关系的示意图，而图4为发光二极管D1之电流ID与正向电压Vf关系的示意图。如图3所示，发光二极管D1所产生的亮度与流经发光二极管D1的电流呈现一线性关系。然而，如图4所示，流经发光二极管D1之电流ID1与正向电压Vf呈现非线性关系，因此当发光二极管D1导通时，只要正向电压Vf稍微产生偏移，即可造成流经发光二极管D1的电流ID1剧烈的变动。其中，正向电压Vf易受到发光二极管显示器中线路阻抗的影响，而导致发光二极管D1之亮度随之改变，使得发光二极管显示器呈现亮度不均匀的现象，严重影响整个画面的显示质量。

因此，如何使发光二极管显示器中每一画素电路显示均匀亮度且正确地显示灰阶效果，就成为业界所努力的目标之一。

发明内容

本发明实施例提供了一种发光二极管封装结构及发光二极管显示器，解决了目前的发光二极管显示器中的每一画素电路显示亮度不均匀的技术问题。

本发明实施例提供的一种发光二极管封装结构，包括：

至少一发光二极管；

以及一压控亮度驱动模块，耦接于该至少一发光二极管，用于根据至少一显示电压控制该至少一发光二极管的亮度及灰阶效果。

可选地，该压控亮度驱动模块包括：

一定电流子模块，耦接于该至少一发光二极管而形成至少一回路，用于产生至少一固定电流使该至少一发光二极管产生至少一固定亮度；

以及一压控脉波调变子模块，用于根据该至少一显示电压产生至少一脉波信号，透过该至少一脉波信号控制该至少一回路的导通状态，以调节该至少一发光二极管的灰阶效果。

可选地，该至少一发光二极管为选自一红光发光二极管、一绿光发光二极管及一蓝光发光二极管当中至少一种发光二极管。

可选地，该发光二极管封装结构为一表面黏着型组件(Surface MountDevice，SMD)封装结构。

本发明实施例提供的一种发光二极管显示器，包括：

一显示面板；

以及多个发光二极管封装结构，设置于该显示面板上，其中，每一发光二极管封装结构包括：

至少一发光二极管，用于产生光线；

以及一压控亮度驱动模块，耦接于该至少一发光二极管，用于根据至少一显示电压控制该至少一发光二极管的亮度及灰阶状态。

可选地，该压控亮度驱动模块包括：

一定电流子模块，耦接于该至少一发光二极管而形成至少一回路，用于产生至少一固定电流，使得该至少一发光二极管产生至少一固定亮度；

以及，一压控脉波调变子模块，用于根据该至少一显示电压产生至少一脉波信号，透过该至少一脉波信号控制该至少一回路的导通状态，以调节该至少一发光二极管的灰阶效果。

可选地，该至少一发光二极管为选自一红光发光二极管、一绿光发光二极管及一蓝光发光二极管当中至少一者。

可选地，该每一发光二极管封装结构为一表面黏着型组件(Surface MountDevice，SMD)封装结构。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例提供了一种发光二极管封装结构及发光二极管显示器，其中，发光二极管封装结构包括：至少一发光二极管；以及一压控亮度驱动模块，耦接于至少一发光二极管，用于根据至少一显示电压控制至少一发光二极管的亮度及灰阶效果。本实施例中，通过压控亮度驱动模块，耦接于至少一发光二极管，用于根据至少一显示电压控制至少一发光二极管的亮度及灰阶效果，使得发光二极管显示器可显示均匀之亮度且正确地显示灰阶效果，解决了目前的发光二极管显示器中的每一画素电路显示亮度不均匀的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1A为现有的发光二极管显示器的示意图；

图1B为图1A的一发光二极管画素电路的示意图；

图2A和图2B分别为现有的一发光二极管封装结构的上视图及侧视图；

图3为发光二极管的亮度与电流关系的示意图；

图4为发光二极管的电流与正向电压关系的示意图；

图5A和图5B分别为本发明实施例一发光二极管封装结构的上视图及侧视图；

图5C为图5A的一压控亮度驱动模块的示意图；

图6为本发明实施例中的一压控亮度驱动模块的示意图；

图7为本发明实施例中的一发光二极管显示器的示意图；

第8图为本发明实施例的一发光二极管封装结构的上视图；

图示说明：10、70发光二极管显示器；50发光二极管封装结构；100

发光二极管画素电路；200、500、800、基板；700、显示面板；504、804、压控亮度驱动模块；702、控制模块；Q1、Q2、晶体管；SL、扫描线；DL、数据线；VDD、正电压；Vf、正向电压；Vdata、数据线电压；V_in、V_in_1～V_in_N、显示电压；V_ps、脉波信号；C、电容；L、回路；ID1、I、I_R、I_G、I_B、电流；SW、开关；D、D1、D_R、D_G、D_B、发光二极管；VCP、VP8、压控脉波调变子模块；CC、CC8、定电流子模块。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种发光二极管封装结构及发光二极管显示器，解决了目前的发光二极管显示器中的每一画素电路显示亮度不均匀的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

图5C，图5A及图5B分别为本发明实施例一发光二极管封装结构50之上视图及侧视图，请参阅图5C，图5A及图5B，本发明实施例中的一种发光二极管封装结构的一个实施例包括：

如图5C所示的压控亮度驱动模块504，发光二极管封装结构50是采用表面黏着型组件(Surface Mount Device，SMD)的封装结构，如图5A及图5B所示，封装结构50包括一基板500、一发光二极管D及一压控亮度驱动模块504。压控亮度驱动模块504耦接于发光二极管D，以控制发光二极管D的亮度及灰阶效果。基板500用于承载发光二极管D、压控亮度驱动模块504及其它相关组成组件，其它相关的组成组件可为接点(pad)、焊线(bondingwire)、导线架(lead frame)等，且可视系统需求而增加或减少，故在不影响本实施例之说明下，进行相应地省略。另外，压控亮度驱动模块504可包括一定电流子模块CC及一压控脉波调变子模块VCP，定电流子模块CC用于调整发光二极管D之亮度，而压控脉波调变子模块VCP用于调整发光二极管D之灰阶效果。

比较图2A及图5A可知，发光二极管封装结构50与发光二极管封装结构20的主要差异在于，发光二极管封装结构50包括压控亮度驱动模块504，利用压控亮度驱动模块504以控制发光二极管D的亮度及灰阶效果。详细来说，压控亮度驱动模块504的定电流子模块CC可产生一固定电流I以驱动发光二极管D，使发光二极管D产生一固定亮度LI，压控亮度驱动模块504的压控脉波调变子模块VCP可根据一显示电压V_in产生一脉波信号V_ps，以控制发光二极管D的导通状态，进而控制发光二极管D的灰阶效果。

具体来说，请参考图6，压控亮度驱动模块604包括定电流子模块CC、压控脉波调变子模块VCP及一开关SW。如图6所示，定电流子模块CC电性连接于一正电压V_DD，并透过开关SW耦接于发光二极管D，而发光二极管D电性连接于一接地端。换句话说，定电流子模块CC与发光二极管D形成一电流回路L，定电流子模块CC用于产生固定电流I，使发光二极管D产生固定亮度LI。压控脉波调变子模块VCP用于接收显示电压V_in，并根据显示电压V_in产生脉波信号V_ps，脉波信号V_ps用于透过开关SW来控制回路L的导通状态；举例来说，当开关SW导通时，回路L为一闭回路(Close Loop)，电流I流经发光二极管D，发光二极管D发光并产生固定亮度LI；当开关SW为断路时，回路L为一开回路(Open Loop)，发光二极管D不发光。其中，开关SW可为一薄膜晶体管。

另一方面，压控脉波调变子模块VCP为一电压控制脉波宽度调变器(Voltage-Controlled Pulse Width Modulator)，电压控制脉波宽度调变器可将输入信号转换成不同空占比(Duty Ratio)的脉波信号，电压控制脉波宽度调变器为本领域熟知之技艺，其操作细节不在此赘述。具体来说，压控脉波调变子模块VCP根据显示电压V_in产生对应于显示电压V_in的一脉波信号V_ps，并将脉波信号V_ps传递至开关SW，藉此控制开关SW、回路L及发光二极管D的导通状态，进而调整发光二极管D的灰阶效果。详细来说，假设显示电压V_in的最小值为0且最大值为V_M，当显示电压V_in为0.1V_M时，压控脉波调变子模块VCP输出具有空占比为10％之脉波信号，当显示电压V_in为0.9V_M时，压控脉波调变子模块VCP输出空占比为90％的脉波信号，以此类推，压控脉波调变子模块VCP可根据显示电压V_in产生具有对应于显示电压V_in之空占比的脉波信号V_ps。

当脉波信号V_ps传递至开关SW后，脉波信号V_ps即可控制开关SW之导通状态，进而控制回路L及发光二极管D的导通状态。以空占比为20％之脉波信号为例，当空占比为20％之脉波信号传递至开关SW时，于一脉波周期中，仅有20％的脉波周期开关SW为导通，其余80％的脉波周期开关SW为关闭，换句话说，仅有20％的脉波周期发光二极管D运作而发光(即发光二极管D导通且产生固定之亮度LI)，其余80％的脉波周期不发光(即发光二极管D截止)。当脉波周期小于一特定周期时(即脉波频率大于一特定频率)，人眼无法察觉发光二极管D于亮暗之间的转换，反倒是此时人眼察所觉到的亮度大约是亮度LI的20％。同理，当空占比为80％的脉波信号传递至开关SW时，人眼察觉到的亮度大约是亮度LI的80％。换句话说，发光二极管D的灰阶效果可取决于压控脉波调变子模块VCP所输出的脉波信号的空占比，如此一来，可根据显示电压V_in，利用压控脉波调变子模块VCP产生具有对应于显示电压V_in的空占比的脉波信号V_ps，控制回路L及发光二极管D的导通状态，以调整发光二极管D的灰阶效果。

更进一步地，发光二极管封装结构50可应用至发光二极管显示器中，请参考图7，本发明实施例中提供的一种发光二极管显示器的一个实施例包括：

发光二极管显示器70包括一显示面板700以及一控制模块702，显示面板700包括多个发光二极管封装结构50(即N个二极管画素电路50)，N个发光二极管封装结构50以矩阵形式排列，控制模块702耦接于N个发光二极管封装结构50，用于产生显示电压V_in_1～V_in_N并将显示电压V_in_1～V_in_N传递至所对应的发光二极管封装结构50，如此一来，发光二极管显示器70即可根据显示电压V_in_1～V_in_N调整所对应之发光二极管封装结构50的发光二极管D的亮度以及灰阶效果，以达到均匀显示亮度及正确显示灰阶的效果。

在公知技术中，如图1的发光二极管画素电路100，发光二极管画素电路100根据数据线电压Vdata控制第二晶体管Q2，第二晶体管Q2驱动流经发光二极管D1的电流ID1，以显示不同的灰阶效果，然而，发光二极管D1容易因线路阻抗或制程的因素，导致流经发光二极管D1的电流ID1产生变动，而使发光二极管D1显示不同亮度，造成发光二极管显示器显示不均匀的亮度。相较之下，本发明利用压控亮度驱动模块中的定电流子模块产生固定电流以驱动发光二极管，使发光二极管显示均匀亮度，再利用压控脉波调变子模块将显示电压转换成具有不同空占比的脉波信号，以调整发光二极管画素电路的灰阶效果，使得发光二极管显示器可显示均匀的亮度且正确地显示灰阶效果。

需要注意的是，前述实施例是用于说明本发明的概念，本领域技术人员可据以做不同之修饰，而不限于此。举例来说，于前述实施例中，开关SW耦接于定电流子模块CC与发光二极管D之间，而不限于此，开关SW可耦接于正电压V_DD与定电流子模块CC之间，或是耦接于定电流子模块CC与接地端之间，只要定电流子模块CC与发光二极管D所形成的电流回路的导通状态取决于开关SW的导通状态，即符合本发明的要求。

另一方面，于前述实施例中，发光二极管封装结构仅包括一发光二极管，而不限于此，发光二极管封装结构亦可包括多个不同色光的发光二极管。举例来说，如图8所示的本发明实施例的发光二极管封装结构80的上视图，发光二极管封装结构80包括一基板800、发光二极管D_R、D_G、D_B及压控亮度驱动模块804，发光二极管D_R、D_G、D_B皆各自耦接于压控亮度驱动模块804，压控亮度驱动模块804包括一定电流子模块CC8及一压控脉波调变子模块VP8。发光二极管D_R、D_G、D_B分别为红光、绿光、蓝光的发光二极管，用于形成光谱上所有颜色。发光二极管封装结构80与发光二极管封装结构50的操作原理类似，简述如下：

定电流子模块CC8可分别产生固定电流I_R、I_G、I_B(未绘示于图8)，以驱动发光二极管D_R、D_G、D_B，使其分别产生固定亮度LI_R、LI_G、LI_B(未绘示于图8)，并与发光二极管D_R、D_G、D_B各自形成电流回路L_R、L_G、L_B(未绘示于图8)。压控脉波调变子模块VP8可接收显示电压V_in_R、V_in_G、V_in_B(未绘示于图8)，并根据显示电压V_in_R、V_in_G、V_in_B分别产生脉波信号V_ps_R、V_ps_G、V_ps_B(未绘示于图8)以控制电流回路L_R、L_G、L_B的导通状态，藉此以调节发光二极管D_R、D_G、D_B的灰阶效果，以显示光谱上所有颜色，亦符合本发明的要求。如此一来，发光二极管封装结构80亦可应用于彩色发光二极管显示器中，发光二极管封装结构80于彩色发光二极管显示器的排列方式与操作细节可参考前述相关段落，于此不再赘述。

以上所述仅为本发明之较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做之均等变化与修饰，皆应属本发明之涵盖范围。

本实施例中，通过定电流装置产生固定电流以驱动发光二极管，使发光二极管显示均匀亮度，再利用压控脉波调变模块将数据线电压转换成具有不同空占比的脉波信号，以调整发光二极管画素电路的灰阶效果，使得发光二极管显示器可显示均匀之亮度且正确地显示灰阶效果，解决了目前的发光二极管显示器中的每一画素电路显示亮度不均匀的技术问题。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种发光二极管封装结构，其特征在于，包括：

至少一发光二极管；

以及一压控亮度驱动模块，耦接于该至少一发光二极管，用于根据至少一显示电压控制该至少一发光二极管的亮度及灰阶效果。

2.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该压控亮度驱动模块包括：

一定电流子模块，耦接于该至少一发光二极管而形成至少一回路，用于产生至少一固定电流使该至少一发光二极管产生至少一固定亮度；

以及一压控脉波调变子模块，用于根据该至少一显示电压产生至少一脉波信号，透过该至少一脉波信号控制该至少一回路的导通状态，以调节该至少一发光二极管的灰阶效果。

3.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该至少一发光二极管为选自一红光发光二极管、一绿光发光二极管及一蓝光发光二极管当中至少一种发光二极管。

4.根据权利要求1所述的发光二极管封装结构，其特征在于，该发光二极管封装结构为一表面黏着型组件(Surface Mount Device，SMD)封装结构。

5.一种发光二极管显示器，其特征在于，包括：

一显示面板；

以及多个发光二极管封装结构，设置于该显示面板上，其中，每一发光二极管封装结构包括：

至少一发光二极管，用于产生光线；

以及一压控亮度驱动模块，耦接于该至少一发光二极管，用于根据至少一显示电压控制该至少一发光二极管的亮度及灰阶状态。

6.根据权利要求5所述的发光二极管显示器，其特征在于，该压控亮度驱动模块包括：

一定电流子模块，耦接于该至少一发光二极管而形成至少一回路，用于产生至少一固定电流，使得该至少一发光二极管产生至少一固定亮度；

以及，一压控脉波调变子模块，用于根据该至少一显示电压产生至少一脉波信号，透过该至少一脉波信号控制该至少一回路的导通状态，以调节该至少一发光二极管的灰阶效果。

7.根据权利要求5所述的发光二极管显示器，其特征在于，该至少一发光二极管为选自一红光发光二极管、一绿光发光二极管及一蓝光发光二极管当中至少一者。

8.根据权利要求5所述的发光二极管显示器，其特征在于，该每一发光二极管封装结构为一表面黏着型组件(Surface Mount Device，SMD)封装结构。