TWI801736B - 電路佈局結構、led顯示驅動晶片、led顯示裝置、及資訊處理裝置 - Google Patents

電路佈局結構、led顯示驅動晶片、led顯示裝置、及資訊處理裝置 Download PDF

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Abstract

本發明主要揭示一種電路佈局結構，其實現於一LED顯示驅動晶片之中，且包含複數個(主要)電路單元區塊以及一關鍵元件集成區塊。特別地，本發明將主要電路單元規劃設置在複數個所述電路單元區塊之中，且將所有的通道電流驅動元件(如NMOS元件)規劃設置在所述關鍵元件集成區塊之中。如此設計，具有本發明之電路佈局結構的LED顯示驅動晶片不僅可以使用其原有的晶片封裝方式，更重要的是，其複數個輸出通道之間通道匹配性因此大幅提升。

Description

電路佈局結構、LED顯示驅動晶片、LED顯示裝置、及資訊處理裝置
本發明係關於LED顯示驅動電路之有關技術領域，尤指實現於一LED顯示驅動晶片31之中的一種新式電路佈局結構。
發光二極體(Light-Emitting Diode, LED)為目前廣泛應用之發光元件，由於其具有體積小、使用壽命長等優點，因而被廣泛地應用於人類的日常生活之中。一般發光二極體的晶粒的對角線長度係介於200微米至300微米之間。另一方面，晶粒的對角線長度介於50微米至60微米之間的發光二極體被稱為次毫米發光二極體(Mini LED)，而晶粒的對角線長度小於50微米的發光二極體則被稱作微發光二極體(Micro LED, μLED)。
圖1顯示習知的一種LED顯示裝置的架構圖。如圖1所示，習知的LED顯示裝置包括：一LED顯示面板1a、一列驅動模組2a、一行驅動模組3a、以及一顯示控制器4a。應知道，該行驅動模組3a通常包含複數個行驅動晶片31a，且複數個所述行驅動晶片31a之使用數量係決定於該LED顯示面板1a的分辨率(解析度)和所述行驅動晶片31a的輸出通道數。
圖2顯示習知的LED顯示裝置之一行驅動晶片31a的方塊圖。如圖1和圖2所示，習知的LED顯示裝置之所述LED顯示面板1a包含X×Y個LED元件11a，且複數個所述行驅動晶片31a之使用數量為K，因此各所述行驅動晶片31a的輸出通道數為Y/K。並且，如圖2所示，所述行驅動晶片31a包括：Y/K個位元寄存器311a、Y/K個位元栓鎖器312a、Y/K個PWM信號產生器313a、以及Y/K個通道驅動器314a。應可理解，圖1和圖2所標示之C1、Cn、Cn+1、和C2n指的是不同的輸出通道，因此2n的數值會等於Y/K。
依目前的發展趨勢，係逐漸地將LED顯示面板1a的LED元件11a之尺寸微縮化；亦即，以Mini LED元件或(Micro LED元件作為該LED顯示面板1a之所述LED元件11a。因此，如圖1所示，為了減少複數個所述行驅動晶片31a之使用數量和降低LED顯示裝置的整體功耗，晶片製造商通常會盡可能地在單一行驅動晶片31a之中集成更多輸出通道。圖3顯示習知的行驅動晶片31a的積體電路佈局之示意圖。傳統上，如圖3所示，行驅動晶片31a的積體電路佈局是採左右方式排列Y/K個電路單元區塊(U1,U2,…,Un-1,Un,Un+1,Un+2…,U2n-1,U2n)，其中，各所述電路單元區塊包含一個位元寄存器311a、一個位元栓鎖器312a、一個PWM信號產生器313a、以及一個通道驅動器314a。應可理解，圖3和圖2所標示之C1、Cn、Cn+1、和C2n指的不同的輸出通道，因此2n的數值會等於Y/K。
可惜的是，就圖3所示之習知的行驅動晶片31a的積體電路佈局而言，隨著輸出通道數量的增加，上下兩端的輸出通道(如C1與Cn以及C2n與Cn+1)之間的距離也會跟著增加，從而使上下兩端輸出通道之間的匹配性變差，導致上下兩端輸出通道的驅動電流不匹配。
由上述說明可知，本領域亟需應用於LED顯示驅動晶片之中一種新式電路佈局結構。
本發明之主要目的在於提供實現於一LED顯示驅動晶片之中的一種電路佈局結構，其包含複數個(主要)電路單元區塊以及一關鍵元件集成區塊。特別地，本發明將主要的電路單元規劃設置在複數個所述電路單元區塊之中，且將所有的通道電流驅動元件(如NMOS元件)規劃設置在所述關鍵元件集成區塊之中。如此設計，具有本發明之電路佈局結構的LED顯示驅動晶片不僅可使用其原有的晶片封裝方式，更重要的是，其複數個輸出通道之間的通道匹配性因此大幅提升。
為達成上述目的，本發明提出所述電路佈局結構的一實施例，其實現於一LED顯示驅動晶片之中，且包括：
偶數個電路單元區塊，係採左右對稱排列，且各所述電路單元區塊皆包含一輸出通道開關；以及
一關鍵元件集成區塊，包含偶數個通道電流驅動元件，且各所述通道電流驅動元件分別與一所述輸出通道開關耦接，從而組成偶數個通道驅動器。
在一實施例中，所述偶數個電路單元區塊和該關鍵元件集成區塊係規劃設計在一矽基板之上，且該關鍵元件集成區塊位於該矽基板之一相對中心。
在一實施例中，該通道驅動器為一電流槽，該通道電流驅動元件為一NMOS元件，且該輸出通道開關包括：
一NMOS開關元件，其一汲極端作為一輸出通道端，且其一源極端耦接該通道電流驅動元件之一源極端；以及
一運算放大器，具有一正輸入端、一負輸入端和一輸出端；
其中，該通道電流驅動元件之一閘極端耦接一第一偏置電壓，該正輸入端耦接一第二偏置電壓，該負輸入端耦接該通道電流驅動元件之所述源極端以及該NMOS開關元件之所述源極端，且該輸出端耦接該NMOS開關元件之一閘極端。
在一實施例中，該通道驅動器為一電流源，該通道電流驅動元件為一PMOS元件，且該輸出通道開關包括：
一PMOS開關元件，其一源極端耦接該PMOS元件之一汲極端，且其一汲極端作為一輸出通道端；以及
一運算放大器，具有一正輸入端、一負輸入端和一輸出端； 其中，該PMOS元件之一閘極端耦接一第一偏置電壓，該負輸入端耦接該PMOS開關元件之所述源極端，該正輸入端耦接一第二偏置電壓，且該輸出端耦接該PMOS開關元件之一閘極端。
本發明同時提供一種LED顯示驅動晶片，其具有偶數個輸出通道以及如前述之電路佈局結構，其中各所述輸出通道均與一所述通道驅動器耦接。
本發明同時提供一種LED顯示裝置，其包括：一LED顯示面板、一列驅動模組、一行驅動模組、以及一顯示控制器；其中，該LED顯示面板包含複數個LED元件，且該行驅動模組包含複數個如前述之LED顯示驅動晶片。
在一實施例中，所述複數個LED元件於該LED顯示面板內係採共陽極連接或共陰極連接。
在可能的實施例中，該LED元件可為次毫米發光二極體(Mini LED)或微發光二極體(Micro LED)。
本發明同時提供一種資訊處理裝置，其具有一中央處理單元以及如前述之LED顯示裝置。
在可能的實施例中，所述資訊處理裝置可為智能手機、平板電腦、筆記型電腦、一體式電腦、智能手錶或門禁裝置。
為使  貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵、目的、與其優點，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如後。
第一實施例
圖4顯示本發明之一種LED顯示裝置的第一實施例的架構圖。如圖4所示，本發明之LED顯示裝置包括：一LED顯示面板1、一列驅動模組2、一行驅動模組3、以及一顯示控制器4。其中，該行驅動模組3包含K個LED顯示驅動晶片31，且複數個所述LED顯示驅動晶片31之使用數量(即，K的數值)係決定於該LED顯示面板1的分辨率(解析度)和所述LED顯示驅動晶片31的輸出通道數。舉例而言，圖4所示之LED顯示面板1包含X×Y個LED元件11，且複數個所述LED顯示驅動晶片31之使用數量為K，因此各所述LED顯示驅動晶片31的輸出通道數為Y/K。在一實施例中，Y/K=2n，且X、Y、K和n皆為正整數
圖5顯示本發明之一種LED顯示驅動晶片31的積體電路佈局之示意圖。如圖4和圖5所示，本發明之LED顯示驅動晶片31具有Y/K個輸出通道(C1,C2,…,Cn-1,Cn,Cn+1,Cn+2,…,C2n-1,C2n)以及本發明特別設計一電路佈局結構。換句話說，本發明之電路佈局結構實現於一個所述LED顯示驅動晶片31之中，且包括：Y/K個(主要)電路單元區塊(U1,U2,…,Un-1,Un,Un+1,Un+2,…,U2n-1,U2n)以及一關鍵元件集成區塊U0。如圖5所示，Y/K個電路單元區塊係採左右對稱排列，且各所述電路單元區塊皆包含一位元寄存器311、一位元栓鎖器312、一PWM信號產生器313、以及一輸出通道開關3141。另一方面，該關鍵元件集成區塊U0包含Y/K個通道電流驅動元件3142。
圖6顯示一輸出通道開關3141和一通道電流驅動元件3142的第一電路圖。依據本發明之設計，如圖5和圖6所示，Y/K個所述通道電流驅動元件3142分別與Y/K個所述輸出通道開關3141耦接，從而組成Y/K個通道驅動器314。值得注意的是，在圖4所示的本發明之LED顯示裝置之中，X×Y個所述LED元件11於該LED顯示面板1內係採共陽極連接，且該LED元件11可為一次毫米發光二極體(Mini LED)或一微發光二極體(Micro LED)。相對應地，在本發明之LED顯示驅動晶片31之中，該通道驅動器314為一電流槽(current sink)，該通道電流驅動元件3142為一NMOS元件，且該輸出通道開關3141包括一NMOS開關元件3143以及一運算放大器3144。
更詳細地說明，如圖6所示，該NMOS開關元件3143之一汲極端作為一輸出通道端314C，且其一源極端耦接該通道電流驅動元件3142之一源極端。並且，該運算放大器3144具有一正輸入端、一負輸入端和一輸出端； 其中，該通道電流驅動元件3142之一閘極端耦接一第一偏置電壓VB1，該正輸入端耦接一第二偏置電壓VB2，該負輸入端耦接該通道電流驅動元件3142之所述源極端以及該NMOS開關元件3143之所述源極端，且該輸出端耦接該NMOS開關元件3143之一閘極端。
第二實施例
圖7顯示本發明之一種LED顯示裝置的第二實施例的架構圖，且圖8顯示一輸出通道開關3141和一通道電流驅動元件3142的第二電路圖。如圖7所示，本發明之LED顯示裝置的第二實施例同樣包括：一LED顯示面板1、一列驅動模組2、一行驅動模組3、以及一顯示控制器4。特別說明的是，應用在圖7所示的本發明之LED顯示裝置之中的行驅動模組3同樣包含K個LED顯示驅動晶片31，且各所述LED顯示驅動晶片31具有Y/K個輸出通道以及如圖5所示之本發明特別設計的電路佈局結構。
不同的是，在圖7所示的本發明之LED顯示裝置之中，X×Y個所述LED元件11於該LED顯示面板1內係採共陰極連接。相對應地，如圖8所示，在本發明之LED顯示驅動晶片31之中，該通道驅動器314為一電流源(current source)，該通道電流驅動元件3142為一PMOS元件，且該輸出通道開關3141包括：一PMOS開關元件3145以及一運算放大器3144。
更詳細地說明，如圖8所示，該PMOS開關元件3145之一源極端耦接通道電流驅動元件3142之一汲極端，且其一汲極端作為一輸出通道端314C。另一方面，該運算放大器3144具有一正輸入端、一負輸入端和一輸出端。並且，該通道電流驅動元件3142之一閘極端耦接一第一偏置電壓VB1，該負輸入端耦接該PMOS開關元件3145之所述源極端，該正輸入端耦接一第二偏置電壓VB2，且該輸出端耦接該PMOS開關元件3145之一閘極端。
如此，上述已完整且清楚地說明本發明之實現於一LED顯示驅動晶片的一種新式電路佈局結構；並且，經由上述可得知本發明具有下列優點：
(1)本發明揭示一種電路佈局結構，其實現於一LED顯示驅動晶片之中，且包含複數個(主要)電路單元區塊以及一關鍵元件集成區塊。特別地，本發明將主要的電路單元規劃設置在複數個所述電路單元區塊之中，且將所有的通道電流驅動元件(如NMOS元件)規劃設置在所述關鍵元件集成區塊之中。如此設計，具有本發明之電路佈局結構的LED顯示驅動晶片不僅不需要變更其原有的晶片封裝方式，更重要的是，其複數個輸出通道之間具有良好的通道匹配性。
(2)本發明同時揭示一種LED顯示裝置，其包括：一LED顯示面板、一列驅動模組、一行驅動模組、以及一顯示控制器；其中，該LED顯示面板包含複數個LED元件，該行驅動模組包含複數個如前所述本發明之LED顯示驅動晶片。
(3)本發明同時揭示一種資訊處理裝置，其具有一中央處理單元以及如前所述本發明之LED顯示裝置。並且，該資訊處理裝置可為智能手機、平板電腦、筆記型電腦、一體式電腦、智能手錶、或門禁裝置。
必須加以強調的是，前述本案所揭示者乃為較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。
綜上所陳，本案無論目的、手段與功效，皆顯示其迥異於習知技術，且其首先發明合於實用，確實符合發明之專利要件，懇請  貴審查委員明察，並早日賜予專利俾嘉惠社會，是為至禱。
1a:LED顯示面板 11a:LED元件 2a:列驅動模組 3a:行驅動模組 31a:行驅動晶片 311a:位元寄存器 312a:位元栓鎖器 313a:PWM信號產生器 314a:通道驅動器 4a:顯示控制器 U0:關鍵元件集成區塊 U1:電路單元區塊 U2:電路單元區塊 Un-1:電路單元區塊 Un:電路單元區塊 Un+1:電路單元區塊 U2n-1:電路單元區塊 U2n:電路單元區塊 C1:輸出通道 C2:輸出通道 Cn-1:輸出通道 Cn:輸出通道 Cn+1:輸出通道 C2n-1:輸出通道 C2n:輸出通道 1: LED顯示面板 11: LED元件 2:列驅動模組 3:行驅動模組 31:行驅動晶片 311:位元寄存器 312:位元栓鎖器 313:PWM信號產生器 314:通道驅動器 3141:輸出通道開關 3142:通道電流驅動元件 3143:NMOS開關元件 3144:運算放大器 3145:PMOS開關元件 314C:輸出通道端 4:顯示控制器
圖1為習知的一種LED顯示裝置的架構圖； 圖2為習知的LED顯示裝置之一行驅動晶片的方塊圖； 圖3為習知的行驅動晶片的積體電路佈局之示意圖； 圖4為本發明之一種LED顯示裝置的第一實施例的架構圖； 圖5為本發明之一種LED顯示驅動晶片的積體電路佈局之示意圖； 圖6為本發明之LED顯示驅動晶片的一輸出通道開關和一通道電流驅動元件的第一電路圖； 圖7為本發明之一種LED顯示裝置的第二實施例的架構圖；以及 圖8為本發明之LED顯示驅動晶片的一輸出通道開關和一通道電流驅動元件的第二電路圖。
31:行驅動晶片
311:位元寄存器
312:位元栓鎖器
313:PWM信號產生器
3141:輸出通道開關
3142:通道電流驅動元件
U0:關鍵元件集成區塊
U1:電路單元區塊
U2:電路單元區塊
Un-1:電路單元區塊
Un:電路單元區塊
Un+1:電路單元區塊
U2n-1:電路單元區塊
U2n:電路單元區塊
C1:輸出通道
C2:輸出通道
Cn-1:輸出通道
Cn:輸出通道
Cn+1:輸出通道
C2n-1:輸出通道
C2n:輸出通道

Claims (10)

  1. 一種電路佈局結構，實現於一LED顯示器之驅動晶片中，且包括： 偶數個電路單元區塊，係採左右對稱排列，且各所述電路單元區塊皆包含一輸出通道開關；以及 一關鍵元件集成區塊，包含偶數個通道電流驅動元件，且各所述通道電流驅動元件分別與一所述輸出通道開關耦接，從而組成偶數個通道驅動器。
  2. 如請求項1所述之電路佈局結構，其中，所述偶數個電路單元區塊和該關鍵元件集成區塊係規劃設計在一矽基板之上，且該關鍵元件集成區塊位於該矽基板之一相對中心。
  3. 如請求項1所述之電路佈局結構，其中，該通道驅動器為一電流槽，該通道電流驅動元件為一NMOS元件，且該輸出通道開關包括： 一NMOS開關元件，其一汲極端作為一輸出通道端，且其一源極端耦接該通道電流驅動元件之一源極端；以及 一運算放大器，具有一正輸入端、一負輸入端和一輸出端； 其中，該通道電流驅動元件之一閘極端耦接一第一偏置電壓，該正輸入端耦接一第二偏置電壓，該負輸入端耦接該通道電流驅動元件之所述源極端以及該NMOS開關元件之所述源極端，且該輸出端耦接該NMOS開關元件之一閘極端。
  4. 如請求項1所述之電路佈局結構，其中，該通道驅動器為一電流源，該通道電流驅動元件為一PMOS元件，且該輸出通道開關包括： 一PMOS開關元件，其一源極端耦接該PMOS元件之一汲極端，且其一汲極端作為一輸出通道端；以及 一運算放大器，具有一正輸入端、一負輸入端和一輸出端； 其中，該PMOS元件之一閘極端耦接一第一偏置電壓，該負輸入端耦接該PMOS開關元件之所述源極端，該正輸入端耦接一第二偏置電壓，且該輸出端耦接該PMOS開關元件之一閘極端。
  5. 一種LED顯示驅動晶片，具有偶數個輸出通道以及如請求項1至4中任一項所述之電路佈局結構，其中各所述輸出通道均與一所述通道驅動器耦接。
  6. 一種LED顯示裝置，包括：一LED顯示面板、一列驅動模組、一行驅動模組、以及一顯示控制器；其中，該LED顯示面板包含複數個LED元件，且該行驅動模組包含複數個如請求項5所述之LED顯示驅動晶片。
  7. 如請求項6所述之LED顯示裝置，其中，所述複數個LED元件於該LED顯示面板內係採共陽極連接或共陰極連接。
  8. 如請求項6所述之LED顯示裝置，其中，該LED元件係由次毫米發光二極體和微發光二極體所組成群組之中所選擇的一種發光元件。
  9. 一種資訊處理裝置，其具有一中央處理單元以及如請求項6至8中任一項所述之LED顯示裝置。
  10. 如請求項9所述之資訊處理裝置，其係由智能手機、平板電腦、筆記型電腦、一體式電腦、智能手錶和門禁裝置所組成群組所選擇的一種電子裝置。
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