TWI490837B - 顯示裝置 - Google Patents

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TWI490837B TW101138623A TW101138623A TWI490837B TW I490837 B TWI490837 B TW I490837B TW 101138623 A TW101138623 A TW 101138623A TW 101138623 A TW101138623 A TW 101138623A TW I490837 B TWI490837 B TW I490837B
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Description

顯示裝置
本發明係關於一種顯示裝置,特別關於一種發光二極體顯示裝置。
平面顯示裝置(flat display apparatus)以其耗電量低、發熱量少、重量輕以及非輻射性等優點,已經被使用於各式各樣的電子產品中,並且逐漸地取代傳統的陰極射線管(cathode ray tube,CRT)顯示裝置。其中,主動矩陣式顯示裝置雖然有生產成本較昂貴及製程較複雜等缺點,但適用於大尺寸、高解析度之高資訊容量的全彩化顯示,因此,已成為顯示裝置的主流。
另外,由於發光二極體(Light Emitting Diode,LED)在製程與材料方面的不斷改良,使得發光二極體的發光效率大幅提升。不同於一般的發光源,發光二極體具有低耗電量、低汙染、使用壽命長、安全性高、發光響應時間短及體積小等特性,已被廣泛地運用至許多種類的電子產品中。
發光二極體顯示裝置係以發光二極體直接作為顯示裝置的最小發光單位(畫素),一般而言,係將複數個表面安裝型的發光二極體設置於一電路板的顯示面上,各表面安裝型的發光二極體則具有紅、藍及綠三色的發光二極體晶片,而驅動控制電路則設置於電路板的背面或是顯示 區的邊緣,以驅動該等發光二極體發光。另外,在主動式驅動的發光二極體顯示裝置中,主動元件的形成,均是利用沉積等半導體薄膜製程,而將電晶體或電容等元件設置於電路板上。
但是,以薄膜製程製作上述主動元件時,可能會因為製程、材料、元件特性或其它因素,造成發光二極體顯示裝置的良率降低,使得顯示裝置的生產成本也相對較高。
因此,如何提供一種顯示裝置,可提高製程良率,以降低生產成本,已成為重要課題之一。
有鑑於上述課題,本發明之目的為提供一種可提高製程良率,以降低生產成本之顯示裝置。
為達上述目的,依據本發明之一種顯示裝置包括一基板、複數掃描線、複數資料線、複數發光單元以及至少一控制積體電路晶片。該等資料線與該等掃描線相交設置於基板。該等發光單元係位於基板之一顯示區。控制積體電路晶片設置於基板之顯示區內,並與其中至少一掃描線及至少一資料線電性連接。該等發光單元與至少一控制積體電路晶片電性連接,控制積體電路晶片接受至少一掃描線控制,並由至少一資料線接收一資料訊號,以依據資料訊號控制該等發光單元的發光狀態。
在本發明之一實施例中,該等發光單元分別具有至少一發光二極體晶片。
在本發明之一實施例中,發光二極體晶片及控制積體電路晶片分別以覆晶接合或打線接合方式設置於基板上。
在本發明之一實施例中,連接至控制積體電路晶片之資料線的數量係小於或等於與控制積體電路晶片電性連接之發光單元所具有之發光二極體晶片的數量。
在本發明之一實施例中,連接至控制積體電路晶片之掃描線的數量係小於或等於與控制積體電路晶片電性連接之發光單元所具有的發光二極體晶片的數量。
在本發明之一實施例中,控制積體電路晶片具有一解碼器,解碼器與連接至控制積體電路晶片之該等掃描線電性連接。
在本發明之一實施例中,顯示裝置更包括複數感測元件,其與控制積體電路晶片電性連接。
在本發明之一實施例中,控制積體電路晶片具有至少一感測元件。
在本發明之一實施例中,感測元件為一光感測元件,並接收一光訊號,以經由控制積體電路晶片產生一感測訊號。
在本發明之一實施例中,光訊號係為一調變訊號。
在本發明之一實施例中,光訊號係來自於外部之一光發射器、或來自顯示裝置所發出光線經一外部物體之反射、或來自顯示裝置之一發光元件所發出之光線、或一外部光線經一外部物體之遮蔽。
在本發明之一實施例中,發光元件係為一發光二極 體,發光二極體發出不可見光。
在本發明之一實施例中,感測元件為一電感測元件,並接收一電訊號,以經由控制積體電路晶片產生一感測訊號。
在本發明之一實施例中,電訊號係來自於外部之一電訊號發射器、或來自顯示裝置所發出之電訊號經一外部物體之耦合。
在本發明之一實施例中,控制積體電路晶片係經由控制該等發光單元之工作週期或電流值,以控制該等發光單元的發光亮度。
在本發明之一實施例中,資料訊號為一類比訊號或一數位訊號。
承上所述,因依據本發明之顯示裝置中,該等發光單元係與至少一控制積體電路晶片電性連接,且控制積體電路晶片接受至少一掃描線控制,並由至少一資料線接收一資料訊號,以依據資料訊號控制該等發光單元的發光狀態。藉此,與習知相較,本發明之顯示裝置並不使用習知技術之薄膜製程製造,故顯示裝置可具有較高的製程良率及較低的生產成本。
以下將參照相關圖式,說明依本發明較佳實施例之顯示裝置,其中相同的元件將以相同的符號加以說明。
請參照圖1A所示,其為本發明較佳實施例之一種顯 示裝置1之示意圖。
顯示裝置1包括一基板、複數資料線、複數掃描線、複數發光單元11以及至少一控制積體電路晶片12。
基板(圖未顯示)可為一可透光之材質,例如為玻璃、石英或類似物、塑膠、橡膠、玻璃纖維或其他高分子材料,較佳者可為一硼酸鹽無鹼玻璃基板(alumino silicate glass substrate)。基板亦可為一不透光之材質,例如為金屬-玻璃纖維複合板、金屬-陶瓷複合板。另外,基板亦可為一可撓性基板,例如可為一壓克力基板,或是厚度很薄的玻璃基板。另外,該等資料線與該等掃描線係相交設置於基板上,以形成複數畫素,該等畫素係可為陣列排列或為不規則排列。於此,係以二維陣列排列為例,不過,於其它實施例中,該等畫素也可為一維陣列排列,例如一發光二極體光條(light bar),該等發光單元11係排列成一直線。於圖1A中,為了避免線條過於複雜,只標示左上角之一畫素A1,其餘的畫素與畫素A1相同,不再特別標示。
該等發光單元11分別位於基板之一顯示區D。於此,顯示區D係指基板上能顯示影像畫面的區域。其中,各發光單元11可分別具有至少一發光二極體晶片111。於此,晶片(chip)可為一裸晶或一封裝完成之發光二極體元件。另外,每一個發光單元11之發光二極體晶片111可有多種組合。例如可具有一只發光二極體晶片111,或具有複數只不同顏色之發光二極體晶片111(例如三個晶片分別為R、G、B三種顏色),或具有四個晶片而具有三種顏色(例 如R、R、G、B或W、R、G、B)。於此,並不加以限制。
在本實施例中,各發光單元11係分別以具有三種不同顏色且相互並聯之發光二極體晶片111為例,並例如可為紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)三種顏色。另外,各發光二極體晶片111之一端係分別與一電源VS 連接,而各發光二極體晶片111之另一端係分別與控制積體電路晶片12電性連接。
控制積體電路晶片12設置於基板之顯示區D內,並與其中至少一掃描線及至少一資料線電性連接。於此,顯示裝置1係以具有複數控制積體電路晶片12分別設置於顯示區D之各畫素為例。其中,該等發光單元11可與至少一控制積體電路晶片12電性連接,且控制積體電路晶片12可接受至少一掃描線控制,並由至少一資料線接收一資料訊號,以依據資料訊號而控制該等發光單元11的發光狀態。
在本實施例中,如圖1A所示,一控制積體電路晶片12分別與一條掃描線(例如畫素A1之掃描線S1)、一條資料線(例如畫素A1之資料線D1)及一發光單元11電性連接。其中,發光二極體晶片111及控制積體電路晶片12可分別以覆晶接合(flip chip bonding)或打線接合(wire bonding)方式直接設置於基板上。特別一提的是,本發明之發光二極體晶片111係為無機發光二極體,與習知之薄膜製程所製作之發光二極體不同,且發光二極體晶片111(裸晶或封裝完成之發光二極體元件)及控制積體電路晶 片12為已經經過測試的良品,才分別覆晶或打線設置於基板上,故可依使用者的需求而併接至想要的形狀或尺寸,且完成後之顯示裝置1之良率及生產成本可比習知之薄膜製程所製作之顯示裝置低。
以下將詳細說明圖1A及圖1B之畫素A1之電路。熟悉此技藝者可由畫素A1之電路及其控制方式而得知顯示裝置1之所有畫素之電路及其控制方式。其中,圖1B為圖1A之顯示裝置1之一畫素A1之電路示意圖。
於畫素A1中,一控制積體電路晶片12係分別與一條掃描線S1、三條資料線D1、D2、D3及一發光單元11之三只發光二極體晶片111(分別為R、G、B三顏色)電性連接。各資料線D1、D2、D3可分別接收一資料訊號以分別控制與其電連接之一發光二極體晶片111。不過,在其它的實施例中,一控制積體電路晶片12也可分別控制複數發光單元11之複數發光二極體晶片111。
連接至一控制積體電路晶片12之資料線的數量係可小於或等於與該控制積體電路晶片12電性連接之一發光單元11所具有之發光二極體晶片111的數量。於此,連接至一控制積體電路晶片12之資料線的數量(例如資料線D1、D2及D3),係與一發光單元11之發光二極體晶片111的數量相同(例如R、G、B)。另外,連接至一控制積體電路晶片12之掃描線的數量係小於或等於與該控制積體電路晶片12電性連接之一發光單元11所具有的發光二極體晶片111的數量。於此,連接至一控制積體電路晶片12 之掃描線的數量(例如掃描線S1),係小於一發光單元11之發光二極體晶片111的數量(例如R、G、B),但等於發光單元11的數量(1個)。
另外,本實施例中,控制積體電路晶片12具有3組相同的驅動電路121a、121b、121c,並分別驅動及控制一只發光二極體晶片111的發光亮度。於此,各驅動電路121a、121b、121c分別具有至少一開關電晶體M、一驅動電晶體T及一電容C。圖1B之各驅動電路121a、121b、121c係為2T1C之電路架構,不過,也可為其它的電路架構,例如可為4T2C或5T1C。其中,開關電晶體M、驅動電晶體T及電容C均為主動元件的成品,且已經經過檢測為合格的良品,而非利用薄膜製程而形成的元件。以下說明驅動電路121a,熟悉此技藝者可由驅動電路121a而了解控制積體電路晶片12之控制技術。
於驅動電路121a中,開關電晶體M之閘極與連接至控制積體電路晶片12之掃描線S1連接,開關電晶體M之第一端M1與連接至驅動電路121a之資料線D1連接,而開關電晶體M之第二端M2分別與驅動電晶體T之閘極及電容C之一端連接。另外,驅動電晶體T之第一端T1與驅動電路121a電性連接之發光單元11之發光二極體晶片111連接(R),而驅動電晶體T之第二端T2及電容C之第二端係分別接地。於此,控制積體電路晶片12之驅動電路121a是發光單元11之發光二極體晶片111的電流控制電路。當掃描線S1被驅動而導通時,資料線D1可傳送 一資料訊號,以控制與驅動電晶體T之第一端T1連接之發光二極體晶片111(R)的發光亮度。同樣道理,資料線D2可傳送另一資料訊號,以控制發光二極體晶片111(G)的發光亮度,而資料線D3可傳送又一資料訊號,以控制發光二極體晶片111(B)的發光亮度。因此,當掃描線S1導通開關電晶體M時,資料線D1之資料訊號可透過開關電晶體M而輸入驅動電晶體T之閘極,以控制驅動電晶體T的導通,進而可控制發光二極體晶片111之發光亮度。於此,資料訊號可為一類比訊號或一數位訊號。
因此,本發明之顯示裝置1可藉由分別導通該等掃描線,並藉由控制積體電路晶片12分別接受該等掃描線及該等資料線傳送之資料訊號,以依據該等資料訊號控制該等發光單元11的發光狀態。其中,控制積體電路晶片12係可分別經由控制該等發光單元11之工作週期(duty cycle)或電流值,以控制該等發光單元11之發光二極體晶片111的發光亮度。換言之,控制積體電路晶片12可控制該等發光單元11之發光二極體晶片111的導通時間,或控制導通的電流來控制發光二極體晶片111的發光亮度。
再一提的是,本發明之顯示裝置1係為一主動驅動式發光二極體顯示裝置(AMLED DISPLAY APPARATUS),而可藉由電容C來保持資料線所傳送之資料訊號的電壓值(電容C所保持的電壓值要等到下一個圖框畫面時,該掃描線被導通後才會改變),故各掃描線的責任周期值(duty ratio)可接近100%。
另外,顯示裝置1更可包含複數感測元件(圖未顯示),該等感測元件可分別與該等控制積體電路晶片12電性連接。或者,各控制積體電路晶片12可具有至少一感測元件(圖未顯示)。不論是顯示裝置1具有感測元件,或是控制積體電路晶片12內具有感測元件,此感測元件可例如為一光感測元件。其中,光感測元件可接收一光訊號(例如可為紅外線或雷射光),並可經由控制積體電路晶片12產生一感測訊號,此感測訊號可作為後續顯示螢幕之定位或控制之用。
舉例而言,光感測元件接收之光訊號可例如來自於外部之一光發射器(例如雷射筆或其它發射裝置)、或來自於顯示裝置1所發出光線經一外部物體之反射(例如手指、觸控筆或其它物體反射)、或來自顯示裝置1之一發光元件(圖未顯示)所發出之光線、或一外部光線經一外部物體之遮蔽(例如手指、觸控筆或其它物體之遮蔽)。其中,顯示裝置1之此發光元件可為一發光二極體,並可接受掃描線或控制積體電路晶片12所控制而可發出例如不可見光(例如紅外光或紫外光)。
當光感測元件例如接受到此光訊號時,控制積體電路晶片12可發出一感測訊號。藉此,可將控制積體電路晶片12當成一光學式觸控感測器,以作為後續定位及控制之用。其中,光訊號可為一調變訊號(例如PWM調變訊號),藉此,當光感測元件接收此光訊號時,可與環境光線或發光單元11之發光二極體晶片111所發出顯示的光線 作有效的區別,以降低感測時的誤判率。另外,於其它的應用方面,也可藉由光感測元件感測與控制積體電路晶片12電性連接之發光單元11之發光二極體晶片111之光強度變化,例如當發光二極體晶片111之光強度衰減超過一限度時,可藉由控制積體電路晶片12的控制而提高其驅動電流,或發出警示訊號,以作為發光二極體晶片111之光強度校正之用。
上述之感測元件若為一電感測元件,則可接收一電訊號,並可經由控制積體電路晶片12產生另一感測訊號。其中,電訊號係可例如來自於外部之一電訊號發射器(例如觸控筆上可發出電流)、或來自顯示裝置1本身所發出之電訊號再經一外部物體之耦合(coupling,例如使用者之手指靠近的耦合),藉此,可將控制積體電路晶片12當成一電訊號的觸控感測器,以作為後續定位及控制之用。
另外,請參照圖2A及圖2B所示,其中,圖2A為本發明較佳實施例之一種顯示裝置1另一實施態樣之一畫素A1a的其中之一驅動電路121a’的示意圖,而圖2B為圖2A之一訊號示意圖。於此,圖2A只顯示畫素A1a之驅動電路121a’及發光二極體晶片111(R),並未顯示驅動電路121b’及121c’,而驅動電路121b’及121c’與驅動電路121a’相同。
與控制積體電路晶片12主要的不同在於,圖2A之控制積體電路晶片12a之驅動電路121a’更可具有一控制模組122,控制模組122係分別與開關電晶體M之第二端 M2(此端點的電壓以Von 表示)及驅動電晶體T之閘極(此端點的電壓以Don 表示)電性連接。於掃描線S1導通時,控制模組122可收資料線D1所傳送之資料訊號,故開關電晶體M之第二端M2之訊號與資料訊號相同(即Von )。經由控制模組122之處理後,可產生輸入驅動電晶體T之閘極的控制訊號(即Don ),藉此,可控制發光二極體晶片111之工作週期,進而控制發光二極體晶片111之發光亮度。
如圖2B所示,資料訊號為一數位訊號,在其它的實施態樣中,資料訊號也可為一類比訊號。當開關電晶體M之第二端M2的電壓Von 為高電壓VH 時,經由控制模組122之控制處理,可使輸入驅動電晶體T之閘極的電壓Don 之責任周期較大(即驅動電晶體T之導通時間較長,使得發光二極體晶片111的亮度較高)。另外,當開關電晶體M之第二端M2的電壓Von 為低電壓VL 時,經由控制模組122之控制處理,可使輸入驅動電晶體T之閘極的電壓Don 之責任周期較小(即驅動電晶體T之導通時間較短,使得發光二極體晶片111的亮度較低),故藉由控制模組122之控制,驅動電路121a’可依據輸入之電壓值(即資料訊號之電壓值)控制發光二極體晶片111之導通時間,以產生對應此資料訊號之灰階亮度。當然,於其它的實施態樣中,可當開關電晶體M之第二端M2的電壓Von 為高電壓VH 時,使發光二極體晶片111之導通時間較短,而當開關電晶體M之第二端M2的電壓Von 為低電壓VL 時,使發光 二極體晶片111之導通時間較長。
另外,請參照圖3A及圖3B所示,其中,圖3A為本發明另一實施態樣之一種顯示裝置1b的示意圖,而圖3B為圖3A之顯示裝置1b之一畫素B1之電路示意圖。於圖3A中,為了避免線條過於複雜,仍只標示左上角之一畫素B1,其餘的畫素與畫素B1相同,不再特別標示。
與顯示裝置1主要的不同在於,顯示裝置1b之控制積體電路晶片12b係分別與4條掃描線、3條資料線及4組發光單元11電性連接。如圖3B所示,掃描線S1可控制發光單元11a,掃描線S2可控制發光單元11b,掃描線S3可控制發光單元11c,而掃描線S4可控制發光單元11d。於此,連接至一控制積體電路晶片12b之資料線的數量(例如資料線D1~D3)係等於與該控制積體電路晶片12b電性連接之發光單元11a所具有之發光二極體晶片111的數量(3個)。另外,連接至一控制積體電路晶片12b之掃描線的數量(例如掃描線S1~S4)係小於與控制積體電路晶片12b電性連接之發光單元11a所具有之發光二極體晶片111的數量(3×4組=12只),但係等於與該控制積體電路晶片12b電性連接之所有發光單元11a~11d的數量。此外,資料線D1~D3可分別控制發光單元11a~11d之一只發光二極體晶片111(R、G、B)的發光亮度。
另外,請參照圖4所示,其為本發明又一實施態樣之一種顯示裝置1c的示意圖。
與顯示裝置1b主要的不同在於,顯示裝置1c之控制 積體電路晶片12c係分別與2條掃描線電性連接。另外,顯示裝置1c之控制積體電路晶片12c具有一解碼器(圖未顯示),解碼器係與連接至該控制積體電路晶片12c之該等掃描線電性連接。由於連接至一控制積體電路晶片12c之掃描線的數量係為2,故可透過解碼器而產生四個位址以分別控制相鄰的四個發光單元11a~11d。藉此,可透過解碼器減少連接至控制積體電路晶片12c之掃描線的數量。
此外,顯示裝置1b及顯示裝置1c的其它技術特徵可參照顯示裝置1之相同元件,於此不再贅述。
綜上所述,因依據本發明之顯示裝置中,該等發光單元係與至少一控制積體電路晶片電性連接,且控制積體電路晶片接受至少一掃描線控制,並由至少一資料線接收一資料訊號,以依據資料訊號控制該等發光單元的發光狀態。藉此,與習知相較,本發明之顯示裝置係將控制積體電路晶片及發光單元設置於基板上,並不使用習知技術之薄膜製程製造,故顯示裝置可具有較高的製程良率及較低的生產成本。
以上所述僅為舉例性,而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇,而對其進行之等效修改或變更,均應包括於後附之申請專利範圍中。
1、1b、1c‧‧‧顯示裝置
11、11a~11d‧‧‧發光單元
111‧‧‧發光二極體晶片
12、12a、12b、12c‧‧‧控制積體電路晶片
121a、121a’、121b、121b’、121c、121c’‧‧‧驅動電路
122‧‧‧控制模組
A1、A1a、B1‧‧‧畫素
B‧‧‧藍色
C‧‧‧電容
D‧‧‧顯示區
D1~D6‧‧‧資料線
Don 、Von 、VH 、VL ‧‧‧電壓
G‧‧‧綠色
M‧‧‧開關電晶體
M1、T1‧‧‧第一端
M2、T2‧‧‧第二端
R‧‧‧紅色
S1~S8‧‧‧掃描線
T‧‧‧驅動電晶體
VS ‧‧‧電源
圖1A為本發明較佳實施例之一種顯示裝置之示意圖;圖1B為圖1A之顯示裝置之一畫素之電路示意圖; 圖2A為本發明較佳實施例之一種顯示裝置另一實施態樣之畫素的其中之一驅動電路的示意圖;圖2B為圖2A之一訊號示意圖;圖3A為本發明另一實施態樣之一種顯示裝置的示意圖;圖3B為圖3A之顯示裝置之一畫素之電路示意圖;以及圖4為本發明又一實施態樣之一種顯示裝置的示意圖。
1‧‧‧顯示裝置
11‧‧‧發光單元
111‧‧‧發光二極體晶片
12‧‧‧控制積體電路晶片
A1‧‧‧畫素
D‧‧‧顯示區
D1~D6‧‧‧資料線
S1~S6‧‧‧掃描線
VS ‧‧‧電源

Claims (15)

  1. 一種顯示裝置,包括:一基板;複數掃描線;複數資料線,與該等掃描線相交設置於該基板;複數發光單元,係位於該基板之一顯示區;以及至少一控制積體電路晶片,設置於該基板之該顯示區內,並與其中至少一掃描線及至少一資料線電性連接,該控制積體電路晶片具有一解碼器,該解碼器與連接至該控制積體電路晶片之該等掃描線電性連接;其中,該等發光單元與至少一控制積體電路晶片電性連接,該控制積體電路晶片接受至少一掃描線控制,並由至少一資料線接收一資料訊號,以依據該資料訊號控制該等發光單元的發光狀態。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置,其中該等發光單元分別具有至少一發光二極體晶片。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之顯示裝置,其中該發光二極體晶片及該控制積體電路晶片分別以覆晶接合或打線接合方式設置於該基板上。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之顯示裝置,其中連接至該控制積體電路晶片之該資料線的數量係小於或等於與該控制積體電路晶片電性連接之該發光單元所具有之發光二極體晶片的數量。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之顯示裝置,其中連接至該控制積體電路晶片之該掃描線的數量係小於或等於與該控制積體電路晶片電性連接之該發光單元所具有的發光二極體晶片的數量。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置,更包括:複數感測元件,與該控制積體電路晶片電性連接。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置,其中該控制積體電路晶片具有至少一感測元件。
  8. 如申請專利範圍第6項或第7項所述之顯示裝置,其中該感測元件為一光感測元件,並接收一光訊號,以經由該控制積體電路晶片產生一感測訊號。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之顯示裝置,其中該光訊號係為一調變訊號。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之顯示裝置,其中該光訊號係來自於外部之一光發射器、或來自該顯示裝置所發出光線經一外部物體之反射、或來自該顯示裝置之一發光元件所發出之光線、或一外部光線經一外部物體之遮蔽。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之顯示裝置,其中該發光元件係為一發光二極體,該發光二極體發出不可見光。
  12. 如申請專利範圍第6項或第7項所述之顯示裝置,其中該感測元件為一電感測元件,並接收一電訊號,以經由該控制積體電路晶片產生一感測訊號。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之顯示裝置,其中該電訊號係來自於外部之一電訊號發射器、或來自該顯示裝置所發出之電訊號經一外部物體之耦合。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置,其中該控制積體電路晶片係經由控制該等發光單元之工作週期或電流值,以控制該等發光單元的發光亮度。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置,其中該資料訊號為一類比訊號或一數位訊號。
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