TWI715303B

TWI715303B - 發光二極體驅動電路及包含其之發光二極體顯示面板

Info

Publication number: TWI715303B
Application number: TW108142414A
Authority: TW
Inventors: 紀佑旻; 蘇松宇
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2019-11-21
Filing date: 2019-11-21
Publication date: 2021-01-01
Also published as: TW202121383A; CN111402792A; CN111402792B

Abstract

本發明揭露一種發光二極體驅動電路，其包括第一電晶體、第一電容、第二電晶體、第二電容、驅動電晶體以及發光二極體。其中，第一電晶體連接於資料線及掃描線。第一電容連接第一電晶體，儲存灰階位準。第二電晶體連接於輔助線。第二電容連接第二電晶體，第一電容的電容量大於第二電容的電容量。驅動電晶體連接發光二極體。通過輔助線導通所有第二電晶體，讓第二電容能驅動驅動電晶體，使得發光二極體同時發光。

Description

發光二極體驅動電路及包含其之發光二極體顯示面板

本發明是關於一種發光二極體驅動電路及包含其之發光二極體顯示面板，特別是關於一種利用輔助線同時開啟電晶體的發光二極體驅動電路及包含其之發光二極體顯示面板。

現有發光二極體顯示面板的驅動方式，是讓像素矩陣當中的發光二極體通過掃描線依序導通每一排的電晶體，再通過資料線路的脈波寬度時間來控制通過的電流量，進而控制驅動電晶體來使發光二極體發光。換句話說，在顯示面板上，是先點亮首排的發光二極體後，再依序點亮下一排的發光二極體，雖然其掃描頻率已到達肉眼難以察覺的速度，但長時間觀察下，仍會產生畫面閃爍的問題。

另外，在顯示面板當中，掃描線路因為電壓降(IR drop)的影響，在遠端與近端可能電壓有所改變，使得在不同位置產生不同亮度，因而造成畫面顯示時亮度不均勻的問題。

綜觀前所述，習知的發光二極體顯示面板在驅動電路的設計上仍然具有相當之缺陷，因此，本發明藉由設計一種發光二極體驅動電路及包含其之發光二極體顯示面板，針對現有技術之缺失加以改善，以解決現有技術的問題，進而增進產業上之實施利用。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的在於提供一種發光二極體驅動電路及包含其之發光二極體顯示面板，其具有特殊的電路結構，藉此解決現有發光二極體驅動電路造成顯示面板閃爍及亮度不均勻的問題。

根據上述目的，本發明之實施例提出一種發光二極體驅動電路，其包含第一電晶體、第一電容、第二電晶體、第二電容、驅動電晶體以及發光二極體。其中，第一電晶體具有第一端、第二端及控制端，第一端連接於資料線，控制端連接於掃描線，及第二端連接於第一節點。第一電容具有第一端及第二端，第一端連接於第一節點，第二端連接於低電壓端。第二電晶體具有第一端、第二端及控制端，第一端連接於第一節點，第二端連接於第二節點，及控制端連接於輔助線。第二電容具有第一端及第二端，第一端連接於第二節點。驅動電晶體具有第一端、第二端及控制端，第一端連接第一電壓源，第二端連接第二電容的第二端，及控制端連接第二節點。發光二極體具有第一端及第二端，第一端連接驅動電晶體的第二端，第二端連接第二電壓源。第一電容的電容量大於第二電容的電容量。

在本發明的實施例中，第一電容的電容量可大於10倍的第二電容的電容量。

在本發明的實施例中，低電壓端可為第二電壓源。

在本發明的實施例中，當第一電晶體導通時，資料線提供灰階訊號，藉由灰階訊號的脈波寬度時間控制第一節點的灰階位準，當輔助線提供導通訊號以導通第二電晶體，藉此導通驅動電晶體而使發光二極體發光。

根據本發明的目的，本發明之另一實施例提出一種發光二極體顯示面板，其包含由多個像素組成的像素矩陣，該些像素分別包含如上所述之發光二極體驅動電路，像素矩陣中的輔助線分別沿著與資料線平行的方向上連接發光二極體驅動電路中的第二電晶體。

在本發明的實施例中，輔助線與該資料線可由金屬層形成於像素矩陣。

在本發明的實施例中，輔助線可分別連接於控制節點，控制節點分別提供輔助線的導通訊號，用以同時導通在同一輔助線上的第二電晶體。依據導通訊號的電位分別調整發光二極體顯示面板的亮度。

在本發明的實施例中，像素矩陣可包含第一顯示區域及第二顯示區域，控制節點分別傳送第一導通訊號及第二導通訊號至第一顯示區域及第二顯示區域的輔助線，第一導通訊號與第二導通訊號具有不同電位。其中，第一顯示區域可位於發光二極體顯示面板上平行於資料線的一側。在另一實施例中，第一顯示區域可位於發光二極體顯示面板上平行於資料線的兩側。

承上所述，依本發明實施例所揭露的發光二極體驅動電路及包含其之發光二極體顯示面板，可透過包含輔助線電路的結構設置，產生新的發光二極體驅動方式及顯示面板的畫面更新方式。預先決定各像素座標點的灰階位準，再通過輔助線之導通訊號一次開啟連接的電晶體，同時驅動發光二極體發光，可改善原本脈波寬度調變訊號造成畫面閃爍及眼部疲勞感等問題。此外，依據不同導通訊號的控制，可調整顯示面板不同區域的亮度，進而解決掃描線路的遠端及近端受到電壓降的影響而使顯示畫面亮度不均勻之問題。

10:發光二極體驅動電路

100:像素矩陣

101、102:發光二極體顯示面板

AL:輔助線

AL1:第一輔助線

AL2:第二輔助線

AL3:第三輔助線

AL4:第四輔助線

AL5:第五輔助線

AL6:第六輔助線

AL7:第七輔助線

ALN:第N輔助線

Cm:第一電容

Cn:第二電容

DL:資料線

DL1:第一資料線

DL2:第二資料線

DL3:第三資料線

LED:發光二極體

O1:導通訊號

O_R1:第一導通訊號

O_R2:第二導通訊號

PWM:脈波寬度調變訊號

PX:像素

P1:第一控制墊

P2:第二控制墊

P3:第三控制墊

P4:第四控制墊

P5:第五控制墊

R1:第一顯示區域

R2:第二顯示區域

SN:掃描線

SN1:第一掃描線

SN2:第二掃描線

SN3:第三掃描線

TFT1、TFT1-1、TFT1-2、TFT1-3:第一電晶體

TFT2、TFT2-1、TFT2-2、TFT2-3:第二電晶體

TFT3、TFT3-1、TFT3-2、TFT3-3:驅動電晶體

VDD:第一電壓源

VDD1:第一高電壓源

VDD2:第二高電壓源

VDD3:第三高電壓源

VSS:第二電壓源

VSS1:第一低電壓源

VSS2:第二低電壓源

VSS3:第三低電壓源

Vpm:第一節點

Vpn:第二節點

為使本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效更為顯而易見，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下：

第1圖為本發明實施例之發光二極體驅動電路之示意圖。

第2圖為本發明實施例之發光二極體顯示面板之示意圖。

第3圖為本發明實施例之掃描線與輔助線之波形示意圖。

第4圖是本發明實施例之輔助線與控制節點之示意圖。

第5A圖及第5B圖為本發明實施例之不同顯示區域之輔助線之示意圖。

為利瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

在附圖中，為了淸楚起見，放大了層、膜、面板、區域、導光件等的厚度或寬度。在整個說明書中，相同的附圖標記表示相同的元件。應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件「上」或「連接到」另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反地，當元件被稱為「直接在另一元件上」或「直接連接到」另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的「連接」，其可以指物理及/或電性的連接。再者，「電性連接」或「耦合」係可為二元件間存在其它元件。此外，應當理解，儘管術語「第一」、「第二」、「第三」在本文中可以用於描述各種元件、部件、區域、層及/或部分，其係用於將一個元件、部件、區域、層及/或部分與另一個元件、部件、區域、層及/或部分區分開。因此，僅用於描述目的，而不能將其理解為指示或暗示相對重要性或者其順序關係。

除非另有定義，本文所使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與本發明所屬技術領域的通常知識者通常理解的含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本發明的上下文中的含義一致的含義，並且將不被解釋為理想化的或過度正式的意義，除非本文中明確地如此定義。

請參閱第1圖，其為本發明實施例之發光二極體驅動電路之示意圖。如圖所示，發光二極體驅動電路10包含第一電晶體TFT1、第二電晶體TFT2、第一電容Cm、第二電容Cn、驅動電晶體TFT3以及發光二極體LED。第一電晶體TFT1具有第一端、第二端及控制端，第一端連接於資料線DL，控制端連接於掃描線SN，第二端連接於第一節點Vpm。第一電容Cm具有第一端及第二端，第一端連接於第一節點Vpm，第二端連接於低電壓端。第二電晶體TFT2具有第一端、第二端及控制端，第一端連接於第一節點Vpm，控制端連接於輔助線AL，第二端連接於第二節點Vpn。第二電容Cn具有第一端及第二端，第一端連接於第二節點Vpn。驅動電晶體TFT3具有第一端、第二端及控制端，第一端連接第一電壓源VDD，控制端連接第二節點Vpn，第二端連接第二電容Cn的第二端。發光二極體LED具有第一端及第二端，第一端連接驅動電晶體TFT3的第二端，第二端連接第二電壓源VSS。

在本實施例中，第一電晶體TFT1的控制端接收到掃描線SN的掃描訊號後，導通第一電晶體TFT1，使得資料線DL提供的灰階訊號，能通過脈波寬度時間控制第一節點Vpm的灰階位準。此時第二電晶體TFT2尚未導通，灰階訊號還無法提供至驅動電晶體TFT3的控制端來導通驅動電晶體TFT3，因此在此階段發光二極體LED並未發光，僅將控制發光二極體LED發光的灰階位準儲存在第一電容Cm中。當完成上述充電程序後，此條掃描線SN將會關閉，開啟下一條繼續進行同樣的充電程序，等到所有掃描線SN完成掃描工作，確定了各個像素點的灰階位準後，接著利用輔助線AL同時提供導通訊號至各個第二電晶體TFT2。輔助線AL提供導通訊號至第二電晶體TFT2的控制端，在第二電晶體TFT2導通的情況下，會使得第二電晶體TFT2兩端具有相同電位，即使第一節點Vpm儲存的灰階位準傳送至第二節點Vpn。在本實施例中，第一節點Vpm儲存的灰階位準即第一電容Cm儲存的電容量，其電容量應大於第二電容Cn的電容量，使得在100%工作週期的脈波積分時間仍無法充滿第一電容Cm。第一電容Cm的電容量可遠大於第二電容Cn的電容量，使得第二電晶體TFT2導通時能確實將儲存的灰階位準傳送到第二電容Cn，舉例來說，第一電容Cm的電容量可大於10倍的第二電容Cn的電容量。

在通過輔助線AL將第二電晶體TFT2導通後，第二電容Cn所具有的電位能將驅動電晶體TFT3的通道開啟，使得發光二極體LED能接收第一電壓源VDD的電流而發光。在本實施例中，第一電壓源VDD及第二電壓源VSS可分為高電壓及低電壓的直流訊號，在驅動電晶體TFT3導通時，能通過第一電壓源 VDD到第二電壓源VSS提供之電流讓發光二極體LED發光。由於輔助線AL是串接在資料線DL延伸方向上所有的第二電晶體TFT2，當提供導通訊號時，同一條輔助線AL上的第二電晶體TFT2會同時導通，也就是說發光二極體LED會同時進行灰階更新來發出預定亮度的光。由於上述的電路結構設計，在同一條輔助線AL上的發光二極體LED是同時全面更新灰階亮度，並非依據掃描線SN的掃描訊號逐條式更新，因此，在畫面上可降低原本脈波寬度調變訊號對人眼造成閃爍的疲勞感。

請參閱第2圖，其為本發明實施例之發光二極體顯示面板之示意圖。如圖所示，發光二極體顯示面板包含像素矩陣100，其為多個像素PX所組成，而每個像素PX當中包含了如前述實施例所述的發光二極體驅動電路10。在本實施例中，左上角的像素PX中包含第一電晶體TFT1-1、第二電晶體TFT2-1、第一電容Cm、第二電容Cn、驅動電晶體TFT3-1以及發光二極體LED。第一電晶體TFT1-1的第一端連接於第一資料線DL1，控制端連接於第一掃描線SN1。第一電容Cm的第二端連接於低電壓端，即第一低電壓源VSS1。第二電晶體TFT2-1的控制端連接於第一輔助線AL1。驅動電晶體TFT3-1的第一端連接第一高電壓源VDD1，第二端連接第二電容Cn。發光二極體LED的第一端連接驅動電晶體TFT3-1，第二端連接第一低電壓源VSS1。

以第一資料線DL1的延伸方向上的其他像素為例，其同樣包含第一電晶體TFT1-2、TFT1-3，且第一端均連接於第一資料線DL1，而其控制端依序分別連接第二掃描線SN2及第三掃描線SN3。第三電晶體TFT3-2、TFT3-3的第一端則分別連接第二高電壓源VDD2及第三高電壓源VDD3，發光二極體LED的第二端分別連接第二低電壓源VSS2及第三低電壓源VSS3。其中第一輔助線AL1 分別連接至各個像素PX當中的第二電晶體TFT2-1、TFT2-2、TFT2-3，如前述實施例所述，第一輔助線AL1可同時將導通訊號傳給同一輔助線上的第二電晶體TFT2-1、TFT2-2、TFT2-3，使其全面導通來進行灰階位準的更新。此外，在與第一資料線DL1平行的方向上，同樣可在第二資料線DL2設置對應的第二輔助線AL2，第三資料線DL3設置對應的第三輔助線AL3，以下依此類推，這些輔助線可與資料線以金屬層的方式形成再像素矩陣100當中。第二輔助線AL2及第三輔助線AL3各自連接在第二資料線DL2及第三資料線DL3延伸方向上所有發光二極體驅動電路中的第二電晶體。像素矩陣100當中的其他像素，其發光二極體驅動電路10的結構與上述類似，其同樣內容不再重複描述。

請參閱第3圖，其為本發明實施例之掃描線與輔助線之波形示意圖。請同時參閱第2圖，如圖所示，像素矩陣100的像素PX會依據第一掃描線SN1的掃描訊號及第一資料線SN1的灰階訊號來驅動像素PX當中的發光二極體LED。首先第一資料線SN1傳送掃描訊號來導通第一電晶體TFT1-1，使得第一資料線DL1的脈波寬度調變訊號PWM，依據工作週期(duty cycle)的百分比，積分出像素PX的灰階位準，即決定此像素PX的發光二極體LED的亮度。然而，本揭露不在掃描訊號時即驅動發光二極體LED發光，而是針對每一條掃描線上個座標的像素先儲存各自的灰階位準，待所有掃描線掃描完後，才一起開啟電晶體來驅動發光二極體LED發光。在本實施例中，第二資料線SN2的掃描訊號及第三資料線SN3的掃描訊號，加上第一資料線DL1的脈波寬度調變訊號PWM，可控制各像素當中儲存的灰階位準。直到所有掃描線掃描完畢後，第一輔助線AL1才傳送導通訊號O1至各個第二電晶體TFT2-1、TFT2-2、TFT2-3...，一次將整個第一輔助線AL1上的第二電晶體TFT2-1、TFT2-2、TFT2-3...均導通，進而使得原本各個像素儲存的灰階位準，能傳送至各個驅動電晶體TFT3-1、TFT3-2、TFT3-3...，同時導通而使發光二極體LED依據不同灰階而產生不同亮度之光。

由於第一輔助線AL1上的發光二極體LED是同時全面更新灰階亮度，並非依據各個掃描線SN1、SN2、SN3....的掃描訊號逐條式更新，因此，在畫面上可降低原本脈波寬度調變訊號對人眼造成閃爍的疲勞感。進一步來說，掃描訊號的時間可依據下列公式計算：

其中，SN timing為掃描線掃描時間；F為更新頻率；AL timing為輔助線時間；Y resolution是指在掃描線方向上的解析度。舉例來說，當更新頻率為240，輔助線時間為1.5毫秒(ms)，而顯示面板為1920x1080時，其掃描時間約為2.47微秒(μs)。輔助線時間可依據輔助線上串接的電晶體負載來調整，其導通訊號的傳遞將於以下實施例中說明。

請參閱第4圖，其為本發明實施例之輔助線與控制節點之示意圖。如圖所示，在像素矩陣中的輔助線可包含第一輔助線AL1、第二輔助線AL2、第三輔助線AL3、...、第N輔助線ALN，其平行於各個資料線。這些輔助線可分別連接於單獨的控制節點，或者多個輔助線可連接於同一個控制節點。在本實施例中，第一輔助線AL1連接於第一控制墊P1，第二輔助線AL2連接至第二控制墊P2，第三輔助線AL3連接於第三控制墊P3，第四輔助線AL4連接於第四控制墊P4。然而，第五輔助線AL5、第六輔助線AL6及第七輔助線AL7則同時連接於第五控制墊P5。單一控制節點可以傳送各自的導通訊號來導通電晶體，其控制節點的數量與連接方式，可依據顯示面板的設計來決定。這些控制節點可以傳送相同電位的導通訊號，也可傳送不同電位的導通訊號，不同電位的導通訊號可進一步調整顯示面板之亮度。

請參閱第5A圖及第5B圖，其為本發明實施例之不同顯示區域之輔助線之示意圖。其中第5A圖為第一顯示區域位於顯示面板一側之示意圖，第5B圖為第一顯示區域位於顯示面板兩側之示意圖。在第5A圖中，發光二極體顯示面板101在平行於資料線的一側，也就是掃描線延伸方向上的一側，包含第一顯示區域R1，而除了第一顯示區域外則為第二顯示區域R2。第一顯示區域R1由於掃描線路遠端與近端電壓降(IR drop)的影響，造成第一顯示區域R1產生暗區，使得整個發光二極體顯示面板101的畫面產生亮度不均勻的問題。為解決上述問題，藉由前述實施例設置的多條輔助線AL1、AL2...ALN，將其依據第一顯示區域R1及第二顯示區域R2分為兩區，藉由控制節點對兩區分別傳送第一導通訊號O_R1及第二導通訊號O_R2，第一導通訊號O_R1及第二導通訊號O_R2具有不同電位。其中，處在暗區的第一顯示區域R1，其第一導通訊號O_R1的電位須小於亮區的第二導通訊號O_R2的電位。

在第5B圖中，發光二極體顯示面板102在平行於資料線的兩側，也就是掃描線延伸方向上的兩側，分別包含第一顯示區域R1，而除了第一顯示區域外則為第二顯示區域R2。第一顯示區域R1同樣因為掃描線路遠端與近端電壓降(IR drop)的影響，造成第一顯示區域R1產生暗區，使得整個發光二極體顯示面板101的兩側產生亮度不均勻的問題。為解決上述問題，藉由前述實施例設置的多條輔助線AL1、AL2...ALN，將其依據左右兩側的第一顯示區域R1及第二顯示區域R2，分別由控制節點對第一顯示區域R1傳送第一導通訊號O_R1及對第二顯示區域R2第二導通訊號O_R2，第一導通訊號O_R1及第二導通訊號O_R2具有不同電位。其中，兩側暗區的第一顯示區域R1，其第一導通訊號O_R1的電位須小於中央亮區的第二導通訊號O_R2的電位。

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，均應包含於後附之申請專利範圍中。