CN111916030B - 发光装置及显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发光装置及一种显示设备，其中发光装置包括发光单元，发光单元包括驱动晶体管及发光二极管。驱动晶体管包括第一端，第二端及栅极端，其中所述第一端接收操作电压。发光二极管，耦接于所述第二端，用以接收驱动电流。其中，所述操作电压是可变的。

Description

发光装置及显示设备

技术领域

本发明涉及一种发光装置及显示设备，尤其涉及一种操作电压可变的发光装置及显示设备。

背景技术

电子产品已成为现代社会不可或缺的必需品。随着这类电子产品的蓬勃发展，消费者对这些产品的质量、功能或价格抱有很高的期望。

一些电子产品具有发光或显示的功能，但仍有亮度不足或显示效果不好等问题。

发明内容

本发明实施例提供一种发光装置，包括发光单元，发光单元包括驱动晶体管及发光二极管。驱动晶体管包括第一端，第二端及栅极端，其中所述第一端接收操作电压。发光二极管，耦接于所述第二端，用以接收驱动电流。所述操作电压是可变的。

本发明实施例提供一种显示设备，包括发光装置及液晶面板。发光装置包括发光单元，发光单元包括驱动晶体管及发光二极管。驱动晶体管包括第一端，第二端及栅极端，其中所述第一端接收操作电压。发光二极管，耦接于所述第二端，用以接收驱动电流。液晶面板设置于所述发光装置上方。所述操作电压是可变的。

附图说明

图1是实施例中，显示装置在一般模式的示意图。

图2是对应于图1的光强度波形图。

图3是实施例中，显示装置在峰模式的示意图。

图4是对应于图3的光强度波形图。

图5是实施例中，发光装置的示意图。

图6是根据某一实施例中图5的驱动晶体管的电压电流图。

图7是另一实施例中，发光装置的示意图。

图8是实施例中，显示设备的侧视示意图。

图9是实施例的系统的示意图。

附图标记说明：d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7、d8、d9-调光区；X-横轴；Y-纵轴；z2、z5、z8-区域；wn、w1、w2、w3、wd、wp-光强度波形；x12、x23-交界处；510、710-发光单元；LD-发光装置；Ldata、Ldata2-数据线；Sd、Sd2-数据信号；511、711-驱动晶体管；511s-第一端；511d-第二端；511g-第一栅极端；IDS1、IDS2-驱动电流；512、712-发光二极管；711s-第三端；711d-第四端；711g-第二栅极端；Vdd、Vdd2-操作电压；Cst、Cst2-电容；SW、SW2-开关；V1-第一电压值；V2-第二电压值；Vss-参考电压；LC-液晶平板；800-显示设备；VDSz、VDSy、VDSx、VDS_sat-电压值；611-负载线；Cn、Cp-曲线；Ip、In-电流值；B1-第一亮度；B2-第二亮度；Rsa-饱和区；900-系统；910、920-电压变换器；930-控制器；940-显示单元。

具体实施方式

在此，“约”、“大致”、“实质上”的用语通常表示在一给定值或范围的20％之内，例如10％之内、5％之内、3％之内、2％之内、1％之内或0.5％之内。在此给定的数量为大约的数量，亦即在没有特定说明“约”、“大致”、“实质上”的情况下，仍可隐含“约”、“大致”、“实质上”的含义。

图1是实施例中，显示装置100在一般模式的示意图。图2是对应于图1的光强度波形图。图3是实施例中，显示装置100在峰模式的示意图。图4是对应于图3的光强度波形图。

如图1及图3所示，在显示装置100上，于横轴X及纵轴Y形成的坐标中，可安排及规划调光区d1至调光区d9。在横轴X，调光区d2、调光区d5、调光区d8分别对应于区域z2、区域z5及区域z8。图1及图3的每个调光区可对应于一个或多个像素。

图2及图4的横轴对应于图1的横轴X，纵轴为光强度。

如图1，当调光区d1至调光区d9都发光时，可称为一般模式。一般模式中，调光区d2所发出的光可于区域z2中对应于光强度波形w1，调光区d5所发出的光可于区域z5中对应于光强度波形w2，调光区d8所发出的光可于区域z8中可对应于光强度波形w3。

如图1及图2，调光区d2、调光区d5及调光区d8沿X轴方向所发出的光可对应于光强度波形wn。光强度波形wn可根据光强度波形w1、光强度波形w2及光强度波形w3而产生。例如，可将光强度波形w1、光强度波形w2、光强度波形w3加总并考虑光学机构设计及光学部材，而产生光强度波形wn。如图2，在区域z2与区域z5的交界处x12，虽然光强度波形w1及光强度波形w2的光强度相对于最高的光强度分别下降，但光强度波形w1及w2的光强度可加总，因此，光强度波形wn在交界处x12的光强度并未过度衰减。同样地，在区域z2与区域z3的交界处x23，光强度波形wn的光强度并未过度衰减。因此，光强度波形wn在一般模式中，沿着横轴X的光强度可大致相同。

如图3，当调光区d5发光，但与调光区d5相邻的调光区d1至调光区d4及调光区d6至调光区d9都不发光时，可执行峰模式。如图4，在一实施例中，在峰模式中，调光区d2、调光区d5、调光区d8沿X轴方向的发光可对应于光强度波形wd，光强度波形wd实质上由调光区d5的发光决定。光强度波形wd在区域z5边缘会衰减，导致区域z5越接近边缘的亮度越弱。

在图3的情况下，可将对应于调光区d5的驱动晶体管的操作电压提高，以加强对应于调光区d5的发光二极管的发光亮度，从而如图4所示将光强度波形wd拉高而成为光强度波形wp，通过光强度波形wp整体亮度提升以提升调光区d5边缘的亮度。

然而，为了执行峰模式以提升调光区边缘亮度，会提高调光区d5的驱动晶体管的操作电压，若驱动晶体管的操作电压维持在峰模式的操作电压，则在一般模式下，耗电也将难以减低，因而产生耗电问题。因此，在一些实施例中，本发明内容提供了一种可变的操作电压以减少耗电问题，但不限于此。图5是根据本发明的一实施例中，发光装置LD的示意图。发光装置LD可设置于调光区d1到调光区d9中的至少一调光区中，用以发光。发光装置LD可为像素元件，用以显示。发光装置LD也可为背光元件，用以提供背光给液晶面板的像素元件，从而显示，但本发明不限于此。

发光装置LD可包括发光单元510。发光单元510可包括驱动晶体管511及发光二极管512。驱动晶体管511包括第一端511s，第二端511d及第一栅极端511g，其中第一端511s接收第一操作电压Vdd。发光二极管512耦接于第二端511d，用以接收驱动电流IDS。根据实施例，第一操作电压Vdd是可变的，且驱动晶体管511可操作在饱和区，下文将说明。发光二极管，可例如包含无机发光二极管(inorganic light emitting diode)、有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)、次毫米发光二极管(mini LED)、微发光二极管(micro LED)、量子点(quantum dot，QD)发光二极管(可例如为QLED或QDLED)、荧光(fluorescence)、磷光(phosphor)或其它适合的材料或前述的任意排列组合，但不以此为限。

如图5，第一栅极端511g可由数据线Ldata接收数据信号Sd。可根据数据信号Sd控制驱动晶体管511的导通程度。在一实施例中，当驱动晶体管511的导通程度越高，驱动电流IDS越大，发光二极管512的发光强度也越高。举例来说，当在一般模式中，驱动电流IDS可为电流值In，当在峰模式中，驱动电流IDS可为电流值Ip，其中电流值In可小于电流值Ip(In<Ip)。举例来说，电流值Ip可以大于2倍的电流值In、3倍的电流值In或4倍的电流值In，但不限于此。驱动电流IDS越高，可使发光二极管512发光强度越高。

请参考图5及图6，当发光二极管512操作在第一亮度B1，操作电压Vdd可为第一电压值V1。当发光二极管512操作在第二亮度B2，操作电压Vdd可为第二电压值V2。第二电压值V2可低于第一电压值V1(V2<V1)。第二亮度B2可低于第一亮度B1(B2<B1)。举例来说，当在一般模式(如图1)，发光二极管512可操作在第二亮度B2；而当执行峰模式下(如图3)，发光二极管512可操作在第一亮度B1。其中，第二电压值V2可在第一电压值V1的1％至100％之间(1％≤V2/V1≤100％)，例如5％、10％、20％、40％、60％、或80％。

图5的结构只是举例，发光单元510可不限于图5的结构。举例来说，第一端511s可为驱动晶体管511的源极，第二端511d可为驱动晶体管511的汲极。发光二极管512可包括正极耦接于第二端511d，及负极耦接于参考电压端，以接收参考电压Vss。如图5，发光装置LD还可包括电容Cst及开关SW。电容Cst可耦接于第一端511s及第一栅极端511g之间。开关SW可耦接于数据线Ldata及第一栅极端511g之间，用以控制是否将数据信号Sd传送到第一栅极端511g。

图6是图5的驱动晶体管511的输出电压电流图。如图5及图6，图6的横轴可对应于第一端511s及第二端511d之间的电压差，图6的纵轴可对应于驱动晶体管511的驱动电流IDS。负载线611是当操作电压Vdd等于第一电压值V1时并改变第一端511s及第二端511d之间的电压差的负载参考线。

图6的曲线Cp可对应到峰模式，且曲线Cn可对应到一般模式。以图5为例，图5的第一闸极端511g与第一端511s之间有电压差，且第一闸极端511g与第一端511s之间的电压差可随数据信号Sd而调整。曲线Cp及Cn可对应于相异的第一闸极端511g与第一端511s之间的电压差。

根据负载线611，若操作电压Vdd维持在第一电压值V1，则在峰模式下，驱动电流IDS是电流值Ip，对应的第一端511s及第二端511d之间的电压差是电压值VDSy，而在一般模式下，驱动电流IDS是电流值In，对应的第一端511s及第二端511d之间的电压差是电压值VDSz。根据实施例，如图6，在一般模式下，可将操作电压Vdd由第一电压值V1调整到第二电压值V2，从而使第一端511s及第二端511d之间的电压差从电压值VDSz调整到电压值VDSx。举例而言，电压值VDSz可大于电压值VDSy(VDSz>VDSy)，且电压值VDSy可大于电压值VDSx(VDSy>VDSx)。

当第一端511s及第二端511d之间的电压差大于电压值VDS_sat时，驱动晶体管511可操作在饱和区Rsa，所以当第一端511s及第二端511d之间的电压差从电压值VDSz调整到电压值VDSx，驱动电流IDS还是可保持在电流值In，因此不会影响发光二极管512在一般模式下发光的光强度。根据实施例，在一般模式下，将操作电压Vdd由第一电压值V1调整到第二电压值V2，可不影响光强度，又可降低功率消耗，从而达到省电效果。

图7是另一实施例中，发光装置LD的示意图。如图7，发光装置LD还可包括发光单元710。发光单元710可包括驱动晶体管711及发光二极管712。驱动晶体管711包括第三端711s、第四端711d及第二栅极端711g，其中第三端711s接收操作电压Vdd2。相似于驱动晶体管511，驱动晶体管711的第三端711s与第四端711d之间可有电压差，第三端711s与第二栅极端711g之间可有电压差。发光二极管712可耦接于第四端711d，接收驱动电流IDS2。根据实施例，操作电压Vdd2是可变的，且操作电压Vdd2可独立于操作电压Vdd。换句话说，操作电压Vdd及Vdd2可设定为不同的电压值。举例来说，当发光单元510在一般模式或峰模式时，发光单元710可独立地操作在一般模式或峰模式，而不受限于发光单元510的模式。

发光二极管712可耦接于参考电压端，以接收参考电压Vss。发光二极管712的负极可耦接于发光二极管512的负极。根据实施例，如图7，发光二极管712的正极可耦接于第四端711d，第二栅极端711g可从数据线Ldata2以接收数据信号Sd2，发光单元710还可包括电容Cst2及开关SW2，但不限于此。发光单元710的结构及操作原理可类似于发光单元510，故不重复叙述。图7只是举例，发光单元710可不限于图7的结构。图7中，发光装置LD包括两个发光单元只是举例，根据实施例，也可包括更多个发光单元。

图8是实施例中，显示设备800的侧视示意图。显示设备800可包括发光装置LD及液晶面板LC。发光装置LD可如图5及图7所示，其结构与原理不再重复描述。液晶面板LC可设置于发光装置LD上方。图8的实施例中，发光装置LD可用以提供背光，以使液晶面板LC的像素元件可显示影像。

图9是实施例的系统900示意图。系统900可包括电压变换器910、电压变换器920、控制器930及显示单元940。电压变换器910、电压变换器920、控制器930可分别耦接于显示单元940。控制器930可耦接于电压变换器920。显示单元940可包括上述的发光装置LD或显示设备800，用以提供背光或显示影像。电压变换器910及电压变换器920可包括直流变直流变换器，但不限于此，其中电压变换器910及电压变换器920可分别提供上述的操作电压Vdd及参考电压Vss给显示单元940。控制器930可接收影像内容，及根据影像内容提供数据信号给显示单元940，所述数据信号可例如包含上述的数据信号Sd及数据信号Sd2。控制器930可根据影像内容控制电压变换器920，从而调整操作电压Vdd，使操作电压Vdd在一般模式可具有较低电压，及在峰模式可具有较高电压。控制器930可为但不限于时序控制器(timingcontroller)，用以控制操作电压Vdd的算法可嵌入到控制器930，但不限于此。

举例来说，车载计算机的屏幕可用以显示地图及车速表等。显示地图的部分，因图案常填满，可类似于图1的一般模式，所以地图部分的操作电压Vdd及操作电压Vdd2可为较低电压，如第二电压值V2。显示车速表的部分对比度可较高，例如将白色数字显示于黑色背景，类似于图2的峰模式，所以车速表部分的操作电压Vdd及操作电压Vdd2可为较高电压，如第一电压值V1。上述车载计算机的屏幕只是举例，实施例并不限于这个应用。

总上，实施例提供的发光装置及显示设备可支持一般模式及峰模式的操作，不影响显示效果，还可减少耗电。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种发光装置，其特征在于，所述发光装置包括：

第一发光单元，包括：

第一驱动晶体管，包括第一端、第二端及第一栅极端，其中所述第一端接收第一操作电压；及

第一发光二极管，耦接于所述第二端且接收第一驱动电流；及

第二发光单元，包括：

第二驱动晶体管，包括第三端、第四端及第二栅极端，其中所述第三端接收第二操作电压；及

第二发光二极管，耦接于所述第四端；

其中所述第一操作电压是可变的，所述第二操作电压是可变的，所述第二操作电压独立于所述第一操作电压，当所述第二发光二极管不发光，所述第一操作电压是第一电压值且所述第一发光二极管操作在第一亮度，当所述第二发光二极管发光，所述第一操作电压是第二电压值且所述第一发光二极管操作在第二亮度，所述第二亮度小于所述第一亮度，且所述第二电压值低于所述第一电压值。

2.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述第一栅极端从数据线接收数据信号。

3.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述第一驱动晶体管操作在饱和区。

4.一种显示设备，其特征在于，所述显示设备包括：

发光装置，包括：

第一发光单元，包括：

第一驱动晶体管，包括第一端、第二端及第一栅极端，其中所述第一端接收第一操作电压；及

第一发光二极管，耦接于所述第二端且接收第一驱动电流；

第二发光单元，包括：

第二驱动晶体管，包括第三端、第四端及第二栅极端，其中所述第三端接收第二操作电压；及

第二发光二极管，耦接于所述第四端；及

液晶面板，设置于所述发光装置上方；

其中所述第一操作电压是可变的，所述第二操作电压是可变的，所述第二操作电压独立于所述第一操作电压，当所述第二发光二极管不发光，所述第一操作电压是第一电压值且所述第一发光二极管操作在第一亮度，当所述第二发光二极管发光，所述第一操作电压是第二电压值且所述第一发光二极管操作在第二亮度，所述第二亮度小于所述第一亮度，且所述第二电压值低于所述第一电压值。

5.如权利要求4所述的显示设备，其特征在于，所述第一栅极端从数据线接收数据信号。

6.如权利要求4所述的显示设备，其特征在于，所述第一驱动晶体管操作在饱和区。

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