CN110223629B - 发光模块、驱动晶片以及驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发光模块，其包括基板、驱动晶片、至少一发光单元以及可挠式印刷电路板。驱动晶片以COG方式配置于基板上，或是以COF或TCF方式配置于可挠式印刷电路板，而发光单元配置于基板上并连接驱动晶片。驱动晶片提供数据信号或第二驱动信号给发光单元，发光单元包括微发光二极管或次微发光二极管。一种驱动晶片以及驱动方法亦被提出。

Description

发光模块、驱动晶片以及驱动方法
技术领域
本发明有关一种发光模块、驱动晶片以及驱动方法；特别是有关于一种包含微发光二极管(micro LED)或次微发光二极管(mini LED)的发光模块，以及可以应用于微发光二极管或次微发光二极管的驱动晶片以及驱动方法。
背景技术
随着半导体光源的发展，发光二极管(Light Emitting Diode,LED)已经应用在显示装置中的侧光式背光模块以及直下式背光模块，甚至还可以直接形成为像素来提供显示画面。在现有的显示装置中，更有直下式背光以更多更微小的LED形成，同时对应显示画面提供区域点亮(Local dimming)功能，以提高画面的对比以及暗部的细节。
然而，在现有的包含多个发光二极管的背光模块或显示模块等光学模块中，光学模块的体积和亮度会受限于驱动电路。当个别控制发光二极管的电路形成在基板上时，电路的电流会受限于薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)，因此用以驱动发光二极管的电流不能过大，而发光二极管的亮度也会因此受限。
当发光二极管的控制开关是形成在基板外的电路版上时，驱动电流虽然可以较高，但驱动晶片的体积也会随着LED的数量增加。当上述这种发光二极管的背光模块或显示模块应用在屏幕、手机或笔记型电脑等装置时，驱动晶片会使装置的整体体积无法降低，甚至导致这类显示模块或背光模块无法应用在携带型电子装置中。
发明内容
本发明提供一种具有良好发光效率的发光模块，其还可以降低基板外元件的体积、自我检测并补正发光效果。
本发明提供一种可以以多种模式驱动发光元件的驱动晶片以及驱动方法，其还能自我检测并修正以使发光元件提供稳定的光学效果。
本发明的发光模块包括基板、驱动晶片、至少一发光单元以及可挠式印刷电路板。驱动晶片以COG(Chip on Glass)方式配置于基板上，或是以COF(Chip on Film)或TCP(Tape Carrier Package)方式配置于可挠式印刷电路板，而发光单元配置于基板上并连接驱动晶片。驱动晶片提供数据信号或第二驱动信号给发光单元，发光单元包括微发光二极管或次微发光二极管。
本发明的驱动晶片适于以COG的方式配置于基板上并驱动至少一发光单元，且发光单元包括微发光二极管或次微发光二极管。驱动晶片包括控制单元以及多组第一开关和第二开关，且驱动晶片可以在一主动驱动模式或一被动驱动模式下驱动。
当驱动晶片在主动驱动模式下，且每个发光单元包括一第一发光开关以及一第二发光开关时，驱动晶片自控制单元提供数据信号以及时脉控制信号。时脉控制信号适于使一栅极驱动电路提供一第一扫描信号以致能第一发光开关，数据信号适于致能第二发光开关，以使发光单元可以经由第二发光开关自一电源线接收一第一驱动信号。
当驱动晶片在被动驱动模式下，且每个第一开关自一光源电源接收第二驱动信号。驱动晶片自控制单元提供第二扫描信号来致能第一开关，并提供第三扫描信号来致能第二开关，以使连接于第一开关以及第二开关之间的发光元件接收第二驱动信号。
本发明的驱动方法用以驱动上述的发光模块。此驱动方法包括：
当发光单元还包括连接微发光二极管或次微发光二极管的第一发光开关以及第二发光开关，驱动晶片以一主动驱动模式驱动发光单元。驱动晶片提供数据信号以及时脉控制信号，时脉控制信号适于使栅极驱动电路提供第一扫描信号，第一扫描信号适于致能第一发光开关，数据信号适于致能该第二发光开关，以使发光单元可以经由该第二发光开关自一电源线接收一第一驱动信号。
当发光单元适于直接接收第二驱动信号，驱动晶片以一被动驱动模式驱动发光单元，并以至少一脉冲宽度调变开关对第二驱动信号编码。
由上述可知，本发明所提出的发光模块藉由COG的驱动晶片和微发光二极管以及次微发光二极管，可以以较高的发光效率提供光学效果，同时降低基板外元件的体积。本发明所提出的驱动晶片可以以主动驱动模式和被动驱动模式驱动发光元件，同时也可以以COG的方式配至于基板上与发光元件连接。本发明所提出的驱动方法可以以主动驱动模式和被动驱动模式驱动发光元件。
附图说明
图1是本发明第一实施例中发光模块的示意图；
图2是本发明第一实施例中发光模块的功能区块以及电路示意图；
图3是本发明第一实施例中发光模块在修复状态时的功能区块以及电路示意图；
图4是本发明第一实施例中发光模块的信号示意图；
图5是本发明第一实施例中驱动方法的部分流程示意图；
图6A以及图6B是本发明第一实施例的发光模块所形成的发光面的示意图；
图7是本发明第二实施例中发光模块的示意图；
图8是本发明第二实施例中显示模块的功能区块以及电路示意图；
图9是本发明第二实施例的发光模块在修复第二开关的信号时的电路示意图；
图10A以及图10B是本发明第二实施例的发光模块所形成的发光面的示意图；
图11是本发明第二实施例中检测并修复第二开关的流程示意图；
图12是本发明第二实施例的发光模块在修复发光单元的信号时的电路示意图；
图13是本发明第二实施例的发光模块在修复短路发光单元时的信号示意图；
图14是本发明第二实施例中检测并修复短路发光单元的流程示意图；
图15是本发明第二实施例的发光模块在修复断路发光单元时的信号示意图；
图16是本发明第二实施例中检测并修复断路发光单元的流程示意图；
图17为本发明第二实施例中防护单元的示意图；
图18是传统发光二极管的背光模块的剖面图和本发明一实施例的发光模块的剖面图。
其中，附图标记：
Cs 电容
D1～D3 厚度
Data 数据信号
Fault 错误信号
Gate(n-1)、Gate(n)、Gate(n+1) 栅极信号
ILED 驱动电流
Scan1,Scan2,Scan3 扫描信号
T1～T6,T1-0～T6-0,T11,T12,PWM SW,PWM SW-0 开关
t0～t7 时间点
Timing ctrl 时脉控制信号
Vdd,Vss 电源线
Vch,VFB,V+ 电压
VLEDn-1,VLEDn,VLEDn+1 驱动电源信号
50,52,301,303 扩散板
51,53 发光二极管
100,200 发光模块
101 栅极驱动电路
110,210 基板
111,211A,211B 可挠式印刷电路板
112,212A,212B 元件
120,220 发光单元
121,221 次微发光二极管(mini LED)
122,222 发光面
122r1,122r2,222r1,222r2 发光阵列
130,230A,230B 驱动晶片
131,231 控制单元
132,232 缓冲器
133,233 时序控制电路
134,234 移位暂存器
135,235 数据暂存器
136,236 电位移转器
137,237 数字/模拟转换器
140,240 防护单元
241,242,243 多工器
244,245 放大器
246 比较器
247 逻辑单元
302,304 次微发光二极管
具体实施方式
本发明提出一种驱动晶片以及包含此驱动晶片的发光模块。发光模块可以应用为背光模块，藉以作为例如是液晶模块等光阀的光源，较佳为可以提供区域点亮(LocalDimming)的背光模块。发光模块也可以应用为显示模块，直接发出光来形成显示画面，本发明并不限定于此应用领域。
应当理解，尽管术语“第一”、“第二”等在本文中可以用于描述各种元件、部件或部分，但是这些元件、部件或部分不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、部件或部分区分开。因此，下面讨论的“第一元件”、“第一部件”、“第一开关”、“第一信号”或“第一部分”也可以被称为“第二元件”、“第二部件”、“第二开关”、“第二信号”或“第二部分”而不脱离本文的教导。
以下将分别以数个实施例说明本发明所提出的发光模块、驱动晶片以及驱动方法的详细技术特征。
图1是本发明的第一实施例中发光模块的示意图。请参照图1，发光模块100例如应用为背光模块，用以作为一显示装置的光源。发光模块100包括基板110、发光单元120以及驱动晶片130，其中发光单元120以及驱动晶片130配置于基板110上，且驱动晶片130电性连接至发光单元120。
具体而言，本实施例的基板110例如是由玻璃材质形成，包含mini LED 121的发光单元120配置于基板110上，且驱动晶片130藉由Chip on Glass(COG)也设置于基板110上。藉由发光效率较高的mini LED 121，驱动晶片130可以以较低的电流驱动mini LED 121。同时，因为驱动晶片130所需提供的驱动信号的电流需求降低，驱动晶片130可以以COG的方式连接于基板110上而不影响整体的信号传递以及光学效果。本发明并不限于上述的次微发光二极管，在其他实施例中更可以是微发光二极管(micro LED)或其他的高发光效率的发光二极管。
本发明第一实施例的驱动晶片130例如是整合型晶片(integration Chip,i-Chip)，其包含时序控制单元(timing controller unit)以及数据控制单元(Data controlunit)，以COG的方式设置于基板110上，可以降低基板110外例如是可挠式印刷电路板111(Flexible Printed Circuit,FPC)上的元件112配置，进而降低印刷电路板111的面积。另一方面，本发明所提出的驱动晶片130不限上述以COG设置于玻璃基板上的制程方式，在其他实施例中更可以以Chip on Film(COF)或是Tape Carrier Package(TCP)制程形成于可挠式印刷电路板上。换句话说，本发明所提出的驱动晶片可以以多种制程形成于基板或软性电路板上，可以有弹性得搭配机构设计以进一步降低发光模块100的整体体积。
另一方面，本发明的发光模块100还包括栅极驱动电路101，较佳为制作于玻璃基板110上的Gate on array(GOA)栅极驱动电路101，用以提供信号致能这些发光单元120中的开关，但本发明不限于此。在其他实施例中，发光模块更可以以没有栅极驱动电路的情况下以本发明所提出的驱动晶片驱动，将详细说明于其他实施例，以下先说明关于本发明第一实施例中驱动晶片130以及发光模块100的详细技术特征。同时，本实施例的驱动晶片130可以以一主动驱动模式和被动驱动模式运作，以下第一实施例会先说明主动驱动模式中发光模块100以及驱动晶片130的详细技术特征。
主动驱动模式
图2是本发明第一实施例中显示模块的功能区块以及电路示意图。请参照图2，本实施例的发光模块100的驱动晶片130包括控制单元131、第一开关T1以及第二开关T2。具体而言，本实施例的驱动晶片130对应多个发光单元120具有多组第一开关T1以及第二开关T2。
本实施例以主动驱动模式为例，驱动晶片130在主动驱动模式下，适于驱动各自具有像素电路的发光单元，较佳为以薄膜晶体管(Thin-Film Transistor,TFT)形成的像素电路，例如是以2T1C驱动高发光效率的发光二极管、有机发光二极管、次微发光二极管或微发光二极管的发光单元。
具体而言，本实施例的发光单元120对应每个次微发光二极管121包括第一发光开关T11以及第二发光开关T12，其中第一发光开关T11、第二发光开关T12以及电容Cs形成2T1C像素电路来驱动次微发光二极管121。第一发光开关T11致能时可以传递信号至第二发光开关T12的栅极，第二发光开关T12自栅极接收到信号后被致能，使次微发光二极管121可以在电源线Vdd、Vss之间接收驱动信号。
在主动驱动模式下，本实施例的驱动晶片130可以提供数据信号Data至基板110上的发光单元120，还可以进一步提供时脉控制信号Timing ctrl使栅极驱动电路101并形成第一扫描信号Scan1来提供至发光单元120。详细而言，在本实施例中，驱动晶片130经由控制单元131提供数据信号Data至发光单元120，同时也会经由控制单元131提供时脉控制信号Timing ctrl至栅极驱动电路101。栅极驱动电路101接收到时脉控制信号Timing ctrl后可以输出第一扫描信号Scan1至发光单元120的第一发光开关T11，而第一发光开关T11致能后可以传递来自控制单元131的数据信号Data。数据信号Data传递至第二发光开关T12的栅极后使第二发光开关T12致能，使次微发光二极管121可以自电源线Vdd、Vss接收第一驱动信号，驱动电流ILED流过次微发光二极管121来发光。因此，本实施例的驱动晶片130可以驱动具有2T1C的像素电路的发光单元120，同时可以以COG配置于上述的基板110上。
由于本发明所提出的驱动晶片130例如是整合晶片，且驱动晶片130在提供数据信号的同时可以提供时脉控制信号至GOA栅极驱动电路101，减少上述FPC 110的体积外，同时也可以形成窄边框的显示装置。当本实施例的发光模块100形成为显示装置时，主动区(Active Area)可以占更高的比例。
另一方面，本发明所提出的驱动晶片130在内部的开关不正常运作时以其他方式提供信号来驱动发光单元120。具体而言，驱动晶片130包括多个缓冲器132、多个第三开关T3、多个第六开关T6，其中每个缓冲器132、第三开关T3以及第六开关T6各自对应连接至一发光单元120。
在控制单元131中，数据信号传递至缓冲器132的非反向输入端(non-invertingterminal)。本实施例的缓冲器132例如是由放大器形成，且第六开关T6连接于缓冲器132的输出端和反向输入端(inverting terminal)。当第六开关T6致能时，放大器形成为适于作为缓冲放大器的运算放大器，用以使自非反向输入端得到的输入电压与输出电压相同，且输出的数据信号具有较大的驱动能力。
本实施例的第三开关T3连接于缓冲器132的输出端和发光单元120之间。在主动驱动模式下，第三开关T3会被致能，而来自缓冲器132的数据信号可以经由开通的第三开关T3传递至发光单元120。换句话说，在主动模式下，本实施例的驱动晶片130可以作为数据驱动电路，用以提供数据信号至发光单元120。
另一方面，请参照图2，本实施例的驱动晶片130还包括时序控制电路133，控制单元131连接至时序控制电路133，并接受来自时序控制电路133的时序信号。控制单元131还包括移位暂存器134(Shift Register)、数据暂存器135(Line Latch)、电位移转器136(Level Shifter)以及数字/模拟转换器137(DAC)。藉由时脉信号以及移位暂存器134的控制，依序开启数据暂存器135来储存包含数字化视讯数据的数据信号。电位移转器136将电压提升，再藉由DAC 137转换为适于驱动发光单元120的模拟信号。同时，本实施例的控制单元131提供时脉控制信号Timing ctrl至栅极驱动线路101，使栅极驱动线路101可以对应提供扫描信号Scan1至发光单元120中的第一发光开关T11。
换句话说，本实施例的驱动晶片130可以提供时序控制(Timing control)以及数据驱动(Data driving)的功能，同时还可以搭配GOA栅极驱动电路101提供扫描信号。藉由形成为整合晶片的驱动晶片130可以降低上述FPC的体积，搭配栅极驱动电路101可以进一步降低四周的边框厚度，亦即本实施例的发光模块100所形成的背光模块或显示模块可以形成为良好的薄边框显示器。
另一方面，本发明所提出的驱动晶片130还可以在内部的元件不正常运作时以不同的电路传递信号来修复发光元件的发光功能。图3是本发明第一实施例的发光模块在修复信号时的电路示意图。举例而言，请参照图3，当第三开关T3不正常运作时，本实施例的驱动晶片130会断开第三开关T3以及第六开关T6，同时致能第四开关T4以及第五开关T5。第四开关T4连接于缓冲器132的输出端和第二开关T2的栅极之间，因此此时缓冲器132输出的信号会提供至第二开关T2的栅极。此时发光单元120原本用以接收数据信号Data的一端连接至第二开关T2的一侧，第五开关T5连接于第二开关T2的另一侧和缓冲器132的反向输入端之间。
在第四开关T4和第五开关T5开通后，脉冲宽度调变(Pulse Width Modulation,PWM)开关PWM SW开始对往发光单元120的信号进行编码。举例而言，在脉冲宽度调变开关PWN SW为断路时，经第四开关T4提供至第二开关T2栅极的信号可以藉由第二开关T2的寄生电容提升漏极(亦即连接至发光单元120的一端)的电压为准。藉由第四开关T4所传递的信号对连接至发光单元120的线路充能，脉冲宽度调变开关PWN SW在断路时可以让发光单元120接收到高电位的信号。当脉冲宽度调变开关PWM SW为导通时，第二开关T2所导通的线路的电压位准就会经由脉冲宽度调变开关PWN SW接地，进而使电压位准呈现低电位。本实施例的驱动晶片130藉由对原先的数据信号Data转变为脉冲，亦即对模拟信号进行数字编码，再由脉冲宽度调变开关PWM SW的开关来形成这些脉冲，并以这些脉冲来驱动发光单元120，以恢复发光单元120可以在第三开关T3不正常运作时仍提供适当的光学效果。
图4是本发明第一实施例的发光模块的信号示意图，其中Gate(n-1)、Gate(n)、Gate(n+1)为依序传递至一数据线上各发光单元的扫描信号；Vch为驱动晶片130连接至发光单元120的接点处的信号，且虚线为理想信号，实线为实际信号，其中上述信号纵轴例如是伏特，横轴单位为时间，例如为毫秒(millisecond,ms)。ILED为发光单元120中的驱动电流，且虚线为理想信号，实线为实际信号，其中纵轴单位例如是毫安培(milliamp,mA)，横轴单位为时间，例如为毫秒(millisecond,ms)。以下将一并参照上述元件标号一并说明。
请参照图4，在时间点t1之前，由于第三开关T3不正常运作导致信号Vch的实际信号不稳，与理想信号不同。此时，驱动晶片130开始自图2所示的主动驱动模式转换为图3所示的修正模式，藉由脉冲宽度调变开关PWM SW来在时间点t1后形成脉冲信号，亦即将信号Vch中的理想信号(虚线部分)藉由脉冲宽度调变为脉冲信号，并调整脉冲信号的占空比来使次微发光二极管121可以以相同的样态点亮。由信号ILED可以看出，在时间点t1之后，t2至t3之间以及t6至t7之间的时段中驱动次微发光二极管120的电流与理想信号相近；t4至t5之间的时段中驱动次微发光二极管120的电流藉由短时间驱动来提供与实际信号相近的发光效果。
由上述可知，藉由第四开关T4、第五开关T5的导通，以及脉冲宽度调变PWM SW的控制，尽管在第三开关T3无法运作时，驱动晶片130仍可以正常驱动发光单元120来提供适当的光学效果。
本发明所提出的驱动晶片130还可以自动化监控主动驱动模式下的信号，同时可以藉由控制上述这些开关来在上述这些模式之间切换。具体而言，请参照图3，本实施例的驱动晶片130还包括防护单元140，且防护单元140连接于第三开关T3输出信号的一端、缓冲器132的非反向输入端、缓冲器132的反向输入端以及时序控制电路133。
在主动驱动模式下，本实施例的防护单元140比较第三开关T3的输出端的电压(亦即驱动晶片130用以输出数据信号的接点的电压)和缓冲器132的非反向输入端的电压，藉以判断第三开关T3是否不正常运作。图5是本发明第一实施例中驱动晶片130的驱动方法的部分流程示意图。请参照图5，驱动晶片130先检测第三开关T3的输出端电压Vch以及缓冲器132的输入电压V+(步骤S11)，藉由防护单元140取得这些电压资讯。防护单元140比较电压Vch是否与电压V+相同(步骤S12)，当两个电压值相同时，则判断第三开关T3为正常运作中则持续藉由取得新的电压资讯来持续对第三开关T3监控(回到步骤S11)。
当两个电压值不同时，则驱动晶片130判断第三开关T3不正常运作。此时，驱动晶片130断开第三开关T3以及第六开关T6，并使第四开关T4和第五开关T5导通(步骤S13)。经由上述开关，第二开关T2此时源极和漏极实质上为浮接状态(Floating)，因此第二开关T2的栅极和漏极之间可以形成寄生电容。此时，藉由控制脉冲宽度调变开关PWM SW可以自驱动晶片130连接发光单元120的接点发出脉冲(步骤S14)，进而使原始的数据信号经脉冲宽度调变后形成为脉冲波来提供给发光单元120以使次微发光二极管121提供实质上相同的发光效果。
另一方面，本实施例的驱动晶片130还可以提供错误信息来使使用者得知。请一并参照图4，本实施例的驱动晶片130还会传递一错误信号Fault。以本实施例而言，驱动晶片130例如是在时间点t1判断第三开关T3不正常运作而切换为上述的修正模式，同时也输出错误信号Fault来透过例如是连接的电脑主机来告知使用者。
请再参照图5，如上所述，在本实施例的驱动方法切换为以脉冲宽度调变开关PWNSW调整信号时，接着就输出错误信号Fault(步骤S15)，藉以告知使用者。
图6A以及图6B是本发明第一实施例的发光模块所形成的发光面的示意图。请参照图6A，上述本实施例的发光单元120所形成的发光面122适于排列并形成为一面光源。当本实施例的驱动晶片130中有一个第三开关T3不正常运作，无法传递数据信号的数据线会使连接此数据线的发光阵列122r1亮度低于连接至其他的数据线的发光阵列122r2亮度。藉由上述的驱动方法，亦即利用第四开关T4和第五开关T5的连接以及脉冲宽度调变开关PWM SW的控制，原本无法自第三开关T3接收到数据信号的发光单元120可以再藉由脉冲宽度调变开关PWM SW所控制的脉冲来点亮，藉以达成图6B所示的修正效果，亦即使发光阵列122r1的亮度与发光阵列122r2的亮度相近。
由上述可知，本发明实施例所提出的发光模块100可以藉由驱动晶片130点亮以2T1C像素电路驱动的发光二极管、次微发光二极管以及微发光二极管。同时，在传递数据信号的开关不正常运作时，本发明实施例所提出的发光模块100可以藉由驱动晶片130修正，以降低不正常运作的开关所造成的影响。
被动驱动模式
图7是本发明第二实施例中发光模块的示意图，以下以发光模块200说明本发明实施例的被动驱动模式。由于本发明所提出的驱动晶片以及驱动模式可以以主动驱动模式以及被动驱动模式驱动，因此部分元件实质上与上述发光模块100、驱动晶片130类似，而图7中部份开关以相同的标号说明，用以清楚说明本实施例中的详细技术特征，其并非用以限定本发明。
请参照图7，如先前所述，本发明所提出的驱动晶片可以直接提供驱动信号来点亮次微发光二极管、微发光二极管或其他高发光效率的发光二极管。
在本发明的第二实施例中，发光模块200包括基板210以及形成在基板210上的多个发光单元220。发光模块200还包括驱动晶片230A、230B，且这些驱动晶片230A、230B以COG形成于基板210上，因此可以节省可挠式印刷电路板211A的面积以及其上的元件212A，以及可挠式印刷电路板211B的面积及其上的元件212B。
由于在被动驱动模式下，本实施例的纵向线路和横向线路都要由驱动晶片230A或230B提供，因此可以藉由并联两块驱动晶片230A以及230B来提供驱动信号至发光单元220。具体而言，本实施例的驱动晶片230A可以驱动基板210上左侧的次微发光二极管221A；驱动晶片230B可以驱动基板210上右侧的次微发光二极管221B。换句话说，本发明实施例所提出的驱动晶片230A、230B可以以多颗并联的方式配置于基板210上，藉以分工驱动发光单元220。同时，传递信号时所产生的热能也会分散，藉以提升散热效果。上述实施例以二颗驱动晶片为例，但本发明不限于此，在本发明的其他实施例中更可以以单颗或多颗驱动晶片以被动驱动模式驱动这些发光单元。
图8是本发明第二实施例中显示模块的功能区块以及电路示意图。请参照图8，本实施例的发光模块200的驱动晶片230A包括控制单元231、第一开关T1以及第二开关T2。具体而言，本实施例的驱动晶片230A对应多个发光单元220具有多组第一开关T1以及第二开关T2，且这些发光单元220各自具有至少一次微发光二极管221，每个发光单元220对应连接至其中之一第一开关T1以及第二开关T2。
本实施例的驱动晶片230A在被动驱动模式下，适于驱动各自的发光二极管接点各自直接连接到扫描线(列扫描线)以及数据线(行扫描线)的发光单元，发光二极管例如是具有高发光效率的发光二极管、有机发光二极管、次微发光二极管或微发光二极管。
具体而言，本实施例的驱动晶片230A对应每个次微发光二极管221包括第一开关T1以及第二开关T2，其中第一开关T1连接至光源电源VLED，第二开关T2经由脉冲宽度调变开关PWM SW可以连接至接地电极。控制晶片231可以发出第二扫描信号Scan2致能第一开关T1；发出第三扫描信号Scan3致能第二开关T2，使次微发光二极管221可以自光源电源VLED接收驱动信号。
在被动驱动模式下，本实施例的驱动晶片230A可以提供第二扫描信号Scan2以及第三扫描信号Scan3来使发光单元220可以接收驱动信号，同时第二扫描信号Scan2所致能的第一开关T1例如提供信号至发光单元220的数据线(行扫描线)；第三扫描信号Scan3所致能的第二开关T2例如提供信号至发光单元220的扫描线(列扫描线)。当本实施例的这些发光单元220是由n条行扫描线和m条列扫描线提供信号时，驱动晶片230A则会对应由n个第一开关T1各自连接这n条行扫描线，并由m个第二开关T2各自连接这m条列扫描线。驱动晶片230A的控制单元231提供第二扫描信号Scan2致能第一开关T1使其中一发光单元220所连接的行扫描线传递信号时，同时也会选择性提供第三扫描信号Scan3致能第二开关T2来使发光单元220所连接的列扫描线导通，进而使驱动电流ILED可以让次微发光二极管221发光。因此，本实施例的驱动晶片230可以驱动发光单元220，同时可以以COG配置于上述的基板210上。
由于本发明所提出的驱动晶片230A例如是整合晶片，减少上述FPC 211A、211B的体积外，同时也可以形成窄边框的显示装置。当本实施例的发光模块200形成为显示装置时，主动区(Active Area)可以占更高的比例。
另一方面，本发明所提出的驱动晶片230A在内部的开关或发光单元不正常运作时以其他方式提供信号来驱动发光单元220。具体而言，驱动晶片230A包括多个缓冲器232、多个第四开关T4、多个第五开关T5，其中每条列扫描线对应至其中一缓冲器232、第四开关T4、第二开关T2以及第五开关T5。
在控制单元231中，第三扫描信号Scan3由缓冲器232输出。本实施例的第四开关T4连接于缓冲器232的输出端和第二开关T2的栅极之间。在被动驱动模式下，第四开关T4会被致能，而来自缓冲器232的第三扫描信号Scan3可以经由开通的第四开关T4致能第二开关T2。
另一方面，请参照图8，本实施例的驱动晶片230A还包括时序控制电路233，控制单元231连接至时序控制电路233，并接受来自时序控制电路233的时序信号。控制单元231还包括移位暂存器234(Shift Register)、数据暂存器235(Line Latch)、电位移转器236(Level Shifter)以及数字/模拟转换器237(DAC)。藉由时脉信号以及移位暂存器234的控制，依序开启数据暂存器235来储存包含数字化视讯数据的扫描信号。电位移转器236将电压提升，第二扫描信号Scan2接着传递至第一开关T1，再藉由DAC 237传递第三扫描信号Scan3至第二开关T2，以使对应的发光单元220收到驱动信号。此时，驱动晶片230的脉冲宽度调变开关PWM SW因为连接于第二开关T2的输出端，藉由控制脉冲宽度调变开关PWM SW可以控制驱动发光单元220的脉冲VLED pulse的宽度，进而使次微发光二极管221发出的光可以具有不同的亮度效果。
换句话说，本实施例的驱动晶片230A可以提供时序控制(Timing control)以及扫描驱动(Scan driving)的功能。藉由形成为整合晶片的驱动晶片230A可以降低上述FPC的体积，进一步降低边框厚度，亦即本实施例的发光模块200所形成的背光模块或显示模块可以形成为良好的薄边框显示器。
另一方面，本发明所提出的驱动晶片230还可以在内部的元件不正常运作时以不同的电路传递信号来修复发光单元的发光功能。
检测第二开关不正常运作
请参照图8，驱动晶片230A还包括防护单元240，其可以检测缓冲器232的反向输入端的电压以及非反向输入端的电压，当两个电压值彼此不同时，则防护单元240可以判断为第二开关T2不正常运作。
图9是本发明第二实施例的发光模块在修复信号时的电路示意图。详细而言，请参照图9，当防护单元240判断第二开关T2不正常运作时，本实施例的驱动晶片230A会断开第四开关T4、第五开关T5以及脉冲宽度调变开关PWM SW。本实施例的驱动晶片230A实质上以多个第二开关T2并联以驱动一区中的多个发光单元220。因此，在上述开关断开后，驱动晶片230A提升相邻的其他第二开关(此处以第二开关T2-0为例，更可以是同时提升多个相邻的第二开关，本发明不限于此)的电流ILED-0，以确保次微发光二极管221的亮度。
图10A以及图10B是本发明第二实施例的发光模块所形成的发光面的示意图。请参照图10A，上述本实施例的发光单元220所形成的发光面222适于排列并形成为一面光源。当本实施例的驱动晶片230中有一个第二开关T2不正常运作，使经由此第二开关T2接收驱动信号的发光阵列222r1亮度低于其他的发光阵列222r2亮度。藉由上述的驱动方法，亦即断开不正常运作的第二开关T2所对应的第四开关T4、第五开关T5以及脉冲宽度调变开关PWMSW，并提升相邻的第二开关所流通的电流大小，藉以达成图10B所示的修正效果，亦即使发光阵列222r1的亮度与发光阵列222r2的亮度相近。
图11是本发明第二实施例中检测并修复第二开关的流程示意图。请参照图11，如上所述驱动发光模块200的方法，本实施例的发光模块200先是以多个第二开关T2、T2-0并联并驱动多个发光单元(步骤S21)，这边多个发光单元例如是一行、一列、或一区块，本发明不限于此。驱动时藉由上述的防护单元240来检测缓冲器232的反向输入端的电压VFB以及非反向输入端电压V+(步骤S22)，接着比较两者是否不同(步骤S23)。当两者相同时则判断第二开关T2为正常运作，则继续再检测反向输入端的电压VFB以及非反向输入端电压V+(返回步骤S22)。
若反向输入端的电压VFB与非反向输入端电压V+不同，则判断为第二开关T2不正常运作，此时驱动晶片230A断开对应的第四开关T4、第五开关T5以及脉冲宽度调变开关PWMSW(步骤S24)。接着，驱动晶片230A将原先要流经不正常运作的第二开关T2的电流分配至相邻的第二开关(步骤S25)，亦即并联至相同的发光单元220的第二开关T2，藉以补偿至正常的亮度。
如上所述，本发明实施例所提出的驱动单元还可以发出错误信号。本发明第二实施例的驱动晶片230A也可以在完成修正的步骤后发出错误信号(步骤S26)给使用者。
检测发光单元短路或断路
本实施例的驱动晶片230A在被动驱动模式时还可以检测发光单元220是否有短路或断路的情形。图12是本发明第二实施例的发光模块在修复发光单元的信号时的电路示意图。请参照图12，防护单元240可以藉由检测发光单元220的接点的电压值Vch来判断发光单元220是短路或断路。举例而言，本实施例的防护单元240可以预设一个短路电压阀值Vshort-th，并藉由判断电压值Vch是否有超过此短路电压阀值Vshort-th来判断发光单元220是否短路。
请参照图12，当发光单元220的驱动电压超过短路电压阀值Vshort-th时，防护单元240会在驱动对应的发光单元的时间关闭脉冲宽度调变开关PWMSW,PWM SW-0，使不正常运作的发光单元220的电流路径断开，进而防止驱动晶片230A因电流过大而损坏。
图13是本发明第二实施例的发光模块在修复短路发光单元的信号时的信号示意图。请参照图13，VLEDn-1、VLEDn、VLEDn+1各自为对应不同扫描线的驱动电源信号，ILED为驱动晶片230输出发光单元220的一端的电流值；Vch为驱动晶片230输出发光单元220的一端的电压值。在时间点t0和t1之间的时间区间中，由于发光单元220短路而使电流ILED和电压Vch提高，藉由此信号防护单元140可以判断发光单元220为短路。
本实施例的驱动晶片230A亦可以多次对发光单元220短路的情形作判断，亦即可以再次确认是否下一次提供信号给相同发光单元220的电压依然超过短路电压阀值Vshort-th。请参照图13，在时间点t2和t3之间的时间区间中，电压Vch依然超过正常值，此时防护单元240确认发光单元220为短路，接着在每次提供信号给此发光单元220的时间断开脉冲宽度调变开关PWM SW。因此，在时间点t4和t5之间的时间区间以及在时间点t6和t7之间的时间区间，电压Vch和电流ILED均降至零，藉以保护驱动晶片230。
图14是本发明第二实施例中检测并修复短路发光单元的流程示意图。请参照图14，如上所述，本发明第二实施例的防护单元240先是检测发光单元220的驱动电压Vch(步骤S31)，藉由与短路电压阀值Vshort-th比较来判断发光单元220是否短路(步骤S32)。当电压Vch小于短路电压阀值Vshort-th代表发光单元220为正常运作，而防护单元240再检测Vch来持续检测(返回步骤S31)。
当电压Vch大于短路电压阀值Vshort-th代表发光单元220为短路，此时防护单元240断开驱动此发光单元220时的脉冲宽度调变开关(步骤S33)。上述短路的判断可以重复判断二次或多次以确认发光单元220为短路，本发明并不限于此判断次数。
在断开对应此发光单元220的脉冲宽度调变开关后，防护单元240可以输出信号使此发光单元220四周的其他发光单元的驱动电路提高，藉由提升四周的亮度来作为亮度补偿，避免在发光面或显示画面上呈现明显暗点。
另一方面，如上所述，防护单元240在进行完上述的修复步骤后可以再输出错误信号(步骤S35)告知使用者，亦即图13中的Fault信号。
本实施例的驱动晶片230A也可以判断发光单元220的断路。图15是本发明第二实施例中发光模块在修复断路发光单元时的信号示意图。请参照图15，在本实施例中，当发光单元220的驱动电压Vch小于一断路电压阀值Vopen-th时，亦即时间点t0至t1之间的区间和时间点t2至t3之间的区间，则防护单元240可以判断发光单元220为断路。此时，防护单元240一样会断开对应驱动时间时的脉冲宽度调变开关，藉以避免电流失常而损坏驱动晶片230。
图16是本发明第二实施例中检测并修复断路发光单元的流程示意图。请参照图16，如上所述，本发明第二实施例的防护单元240先是检测发光单元220的驱动电压Vch(步骤S41)，藉由与断路电压阀值Vopen-th比较来判断发光单元220是否断路(步骤S42)。当电压Vch大于短路电压阀值Vopen-th代表发光单元220为正常运作，而防护单元240再检测Vch来持续检测(返回步骤S41)。
当电压Vch小于断路电压阀值Vopen-th代表发光单元220为断路，此时防护单元240断开驱动此发光单元220时的脉冲宽度调变开关(步骤S43)。上述短路的判断可以重复判断二次或多次以确认发光单元220为断路，本发明并不限于此判断次数。
在断开对应此发光单元220的脉冲宽度调变开关后，防护单元240可以输出信号使此发光单元220四周的其他发光单元的驱动电路提高，藉由提升四周的亮度来作为亮度补偿，避免在发光面或显示画面上呈现明显暗点。
另一方面，如上所述，防护单元240在进行完上述的修复步骤后可以再输出错误信号(步骤S45)告知使用者，亦即图15中的Fault信号。
以下将进一步说明上述实施例中驱动晶片的防护单元，以下以第二实施例的标号为例。图17为本发明第二实施例中防护单元的示意图。请参照图17，连接至时序控制电路233的防护单元240包括多工器241、242、243。由于驱动晶片230A可以以多个连接端输出信号给多个发光单元220，因此藉由多工器241可以逐一判断每个发光单元220的输出电压Vch1-Vchz，并藉由放大器244判断是否大于短路电压阀值Vshort-th；藉由放大器245判断是否小于断路电压阀值Vopen-th，并输出判断结果至逻辑单元247。逻辑单元247根据判断结果输出可以控制脉冲宽度调变开关PWM SW的脉冲宽度调变控制信号PWM SW Ctrl，或是输出可以控制第三开关T3、第四开关T4、第五开关T5或第六开关T6的控制信号。
藉由多工器242和243可以逐一检测每个缓冲器的非反向输入端电压V+1-V+z和反向输入端电压VFB1-VFBz。藉由比较器246来判断两个电压是否相等，并在主动驱动模式下输出第三开关T3不正常运作的指令，在被动驱动模式下输出第二开关T2不正常运作的指令。逻辑单元247接收到上述这些指令再发出错误信号，或是藉由上述实施例中的驱动方法对应控制脉冲宽度调变开关PWM SW、第三开关T3、第四开关T4、第五开关T5以及第六开关T6。
另一方面，由于本发明上述实施例的发光模块中的发光单元都包含次微发光二极管，在其他实施例中更可以是微发光二极管。藉由小体积的次微发光二极管，发光单元的分布可以更密集，亦可以使用穿透率更高的扩散板，因此每个发光单元的亮度需求也可以降低。
具体而言，图18是传统发光二极管的背光模块的剖面图和本发明一实施例的发光模块的剖面图。请参照图18，由于传统发光二极管51体积较大，因此整体厚度D1需要较厚来形成均匀的光分布，方能使用高穿透率的扩散板50。然而，为了在此厚度达成所需的亮度，发光二极管51的驱动电流也要提高。
若提升传统发光二极管53之间的间距，传统发光二极管53更会搭配厚度高的低穿透率的扩散板52，以确保光可以以均匀的光型发出。然而，因为应用了低穿透率的扩散板52，尽管背光模块的厚度D1相同，却更需要提高驱动电流来点亮发光二极管53以达到所需的亮度。
相对而言，本发明的实施例的发光模块例如是由次微发光二极管302形成，因为分布密度较高，整体厚度D2不但可以降低，高密度的分布更可以搭配高穿透率的扩散板301。同时，次微发光二极管302的驱动电流也相较发光二极管的驱动电流低，因此可以让驱动晶片以COG的方式形成于基板上。
综上所述，本发明的驱动晶片可以以COG的方式形成在基板上来降低FPC的大小。本发明的驱动晶片以及驱动方法还可以以主动驱动模式和被动驱动模式驱动发光单元，同时还可以检测内部元件是否损坏，并加以修复以使发光单元可以提供相同会相近的光学效果。本发明的发光模块包含上述的驱动晶片，可以降低整体体积，同时还可以在检测元件是否不正常运作，并加以修复。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (18)

1.一种发光模块，其特征在于，包括：
基板；
驱动晶片配置于基板上；
至少一发光单元，配置于该基板上并连接该驱动晶片；以及
可挠式印刷电路板，电性连接至该发光单元，该驱动晶片以COG方式配置于该基板上，或是以COF或TCP方式配置于该可挠式印刷电路板；
其中该驱动晶片提供一数据信号使该发光单元取得一第一驱动信号，或提供一第二驱动信号给该发光单元，该发光单元包括微发光二极管或次微发光二极管；该驱动晶片可以在一主动驱动模式以及一被动驱动模式下提供信号给该发光单元，该驱动晶片包括一控制单元，并对应每个该发光单元具有一第一开关以及第二开关。
2.如权利要求1所述的发光模块，其特征在于，
当该驱动晶片在该主动驱动模式下，且该发光单元各自包括一第一发光开关以及一第二发光开关连接该微发光二极管或该次微发光二极管时，该驱动晶片自该控制单元提供该数据信号以及一时脉控制信号，该时脉控制信号适于使一栅极驱动电路提供一第一扫描信号以致能该第一发光开关，该数据信号适于致能该第二发光开关，以使该发光单元可以经由该第二发光开关自一电源线接收该第一驱动信号；
当该驱动晶片在该被动驱动模式下，且该第一开关自一光源电源接收该第二驱动信号，该驱动晶片自该控制单元提供第二扫描信号来致能该第一开关，并提供第三扫描信号来致能该第二开关，以使连接于该第一开关以及该第二开关之间的该发光单元接收该第二驱动信号。
3.如权利要求2所述的发光模块，其特征在于，该控制单元对应每个该发光单元还具有：
缓冲器，用以输出该数据信号或该第三扫描信号；以及
一第六开关，连结于该缓冲器的输出端以及反相输入端之间，并在该主动驱动模式时开通；
该驱动晶片对应每个该发光单元还包括：
一第三开关，在该主动驱动模式时开通并连接于该第一发光开关和该控制单元的缓冲器的输出端之间，用以传递该数据信号；
一第四开关，在该被动驱动模式时开通并连接于该第二开关的栅极与该缓冲器的输出端之间，用以传递该第三扫描信号；
一第五开关，在该被动驱动模式时开通并连接于该第二开关输出该第二驱动信号的一端与该缓冲器的反相输入端之间；
一脉冲宽度调变开关，在该被动驱动模式时对该第二驱动信号编码并连接于该第二开关输出该第二驱动信号的一端以及接地电极之间。
4.如权利要求3所述的发光模块，其特征在于，该驱动晶片还包括：
防护单元，连接于该缓冲器并接收该缓冲器的输入信号或输出信号，该防护单元用以监控该第二开关、该第三开关以及该发光单元，并控制该第三开关、该第四开关、该第五开关、该第六开关以及该脉冲宽度调变开关。
5.如权利要求4所述的发光模块，其特征在于，该缓冲器的输出端连接至该防护单元；
该缓冲器的该反相输入端以及正相输入端各自连接至该防护单元。
6.如权利要求4所述的发光模块，其特征在于，当该防护单元所监测的该第三开关在该主动驱动模式未正常运作时，该防护单元开启该第四开关以及该第五开关并断开该第三开关以及该第六开关，同时启动该脉冲宽度调变开关以对第二开关所传递的信号编码。
7.如权利要求4所述的发光模块，其特征在于，当该防护单元所监测的该第二开关或该发光单元在该被动驱动模式未正常运作时，该防护单元关闭该脉冲宽度调变开关、该第四开关以及该第五开关。
8.如权利要求7所述的发光模块，其特征在于，该防护单元输出信号以提升相邻的其他发光单元的第二驱动信号的电流。
9.如权利要求1所述的发光模块，其特征在于，该发光单元形成一主动式显示像素或一背光光源。
10.一种驱动晶片，其特征在于，适于以COG的方式配置于一基板上并驱动至少一发光单元，或是以COF或TCP的方式配置于一可挠式印刷电路板上并驱动该发光单元，该发光单元包括微发光二极管或次微发光二极管，该驱动晶片包括：
一控制单元；以及
多组第一开关以及第二开关；
该驱动晶片用以在一主动驱动模式或一被动驱动模式下驱动；
当该驱动晶片在该主动驱动模式下，且每个该发光单元包括一第一发光开关以及一第二发光开关时，该驱动晶片自该控制单元提供数据信号以及时脉控制信号，该时脉控制信号适于使一栅极驱动电路提供一第一扫描信号以致能该第一发光开关，该数据信号适于致能该第二发光开关，以使该发光单元可以经由该第二发光开关自一电源线接收一第一驱动信号；
当该驱动晶片在该被动驱动模式下，且每个该第一开关自一光源电源接收第二驱动信号，该驱动晶片自该控制单元提供第二扫描信号来致能该第一开关，并提供第三扫描信号来致能该第二开关，以使连接于该第一开关以及该第二开关之间的该发光单元接收该第二驱动信号。
11.如权利要求10所述的驱动晶片，其特征在于，该控制单元还包括：
多个缓冲器，用以输出该数据信号或该第三扫描信号；以及
多个第六开关，各自连结于其中一该缓冲器的输出端以及反相输入端之间，并在该主动驱动模式时开通；
该驱动晶片还包括：
多个第三开关，在该主动驱动模式时开通并各自连接于其中一该发光单元的第一发光开关和该控制单元的其中一该缓冲器的输出端之间，用以传递该数据信号；
多个第四开关，在该被动驱动模式时开通并连接于其中一该第二开关的栅极与其中一该缓冲器的输出端之间，用以传递该第三扫描信号；
多个第五开关，在该被动驱动模式时开通并连接于其中一该第二开关输出该第二驱动信号的一端与其中一该缓冲器的反相输入端之间；
多个脉冲宽度调变开关，在该被动驱动模式时对其中一该第二驱动信号编码并连接于其中一该第二开关输出该第二驱动信号的一端以及接地电极之间。
12.如权利要求11所述的驱动晶片，其特征在于，还包括：
防护单元，连接于该些缓冲器并接收该些缓冲器的输入信号或输出信号，该防护单元用以监控该些第二开关、该些第三开关以及该些发光单元，并控制该些第三开关、该些第四开关、该些第五开关、该些第六开关以及该脉冲宽度调变开关。
13.如权利要求12所述的驱动晶片，其特征在于，每个该缓冲器的输出端连接至该防护单元；每个该缓冲器的该反相输入端以及正相输入端各自连接至该防护单元。
14.如权利要求12所述的驱动晶片，其特征在于，当该防护单元所监测的其中一该第三开关在该主动驱动模式未正常运作时，该防护单元开启与该第三开关对应的该第四开关以及该第五开关并断开该第三开关以及对应的该第六开关，同时启动该脉冲宽度调变开关以对第二开关所传递的信号编码。
15.一种驱动方法，其特征在于，用以驱动一发光模块，该发光模块包括基板、配置于基板上的至少一发光单元以及以COG配置于基板上的驱动晶片，且该发光单元包括微发光二极管或次微发光二极管，该驱动方法包括：
当该发光单元还包括连接该微发光二极管或该次微发光二极管的一第一发光开关以及一第二发光开关，该驱动晶片以一主动驱动模式驱动该发光单元，并提供一数据信号以及时脉控制信号，该时脉控制信号适于使一栅极驱动电路提供一第一扫描信号以致能该第一发光开关，该数据信号适于致能该第二发光开关，以使该发光单元可以经由该第二发光开关自一电源线接收一第一驱动信号；以及
当该发光单元适于直接接收一第二驱动信号，该驱动晶片以一被动驱动模式驱动该发光单元，并以至少一脉冲宽度调变开关对该第二驱动信号编码。
16.如权利要求15所述的驱动方法，其特征在于，还包括：
检测该驱动晶片在该主动驱动模式传递该数据信号的一第三开关是否不正常运作；以及
当该第三开关被检测为不正常运作时，以另外一线路传递信号，并以该脉冲宽度调变开关对该另外一线路的信号编码以形成该第一驱动信号。
17.如权利要求15所述的驱动方法，其特征在于，还包括：
检测该驱动晶片在该被动驱动模式传递该第二驱动信号的一第二开关是否不正常运作；
当该第二开关被检测为不正常运作时，停止传递该第二驱动信号至该不正常运作的第二开关所连接的该发光单元；以及
提升相邻的其他该发光单元的第二驱动信号的电流强度。
18.如权利要求15所述的驱动方法，其特征在于，还包括：
检测该驱动晶片以该被动驱动模式驱动的该发光单元是否短路或断路；
当该发光单元被检测为短路或断路时，停止传递该第二驱动信号；以及
提升相邻的其他该发光单元的第二驱动信号的电流强度。
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