TWI819625B - 驅動電路 - Google Patents

Abstract

一種驅動電路，包含第一發光元件、第一驅動電晶體以及第一二極體接法電晶體。第一驅動電晶體用以提供第一驅動電流以驅動第一發光元件。第一發光元件、第一驅動電晶體以及第一二極體接法電晶體電性串聯在系統高電壓端以及系統低電壓端之間。

Description

驅動電路

本案係關於一種驅動電路，特別係關於一種適用於主動式矩陣電路的驅動電路。

在顯示技術中，傳統的發光二極體燈板以及其驅動板之間具有複雜的走線，燈板的成本問題以及發光二極體燈板與驅動板之間對接的問題。在一些情形中，透過主動式矩陣驅動技術可改善上述問題。在主動式矩陣架構下，通常會提供相同的系統電位予不同顏色的發光二極體晶片。然而，由於不同顏色的發光二極體晶片可能會具有不同的順向偏壓，這會造成用於驅動發光二極體晶片的元件具有相異的壽命，而降低產品的整體耐用性。

本揭示文件提供一種驅動電路，包含第一發光元件、第一驅動電晶體以及第一二極體接法電晶體。第一驅動電晶體用以提供第一驅動電流以驅動第一發光元件。第一發光元件、第一驅動電晶體以及第一二極體接法電晶體電性串聯在系統高電壓端以及系統低電壓端之間。

綜上所述，本揭示文件提供的驅動電路利用第一二極體接法電晶體的設置，承擔第一發光元件的電流路徑上的部分電位，從而第一驅動電晶體的壽命。

下列係舉實施例配合所附圖示做詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本揭露所涵蓋的範圍，而結構運作之描述非用以限制其執行順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本揭露所涵蓋的範圍。另外，圖示僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。為使便於理解，下述說明中相同元件或相似元件將以相同之符號標示來說明。

在全篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞(terms)，除有特別註明除外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。

此外，在本文中所使用的用詞『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指『包含但不限於』。此外，本文中所使用之『及／或』，包含相關列舉項目中一或多個項目的任意一個以及其所有組合。

於本文中，當一元件被稱為『耦接』或『耦接』時，可指『電性耦接』或『電性耦接』。『耦接』或『耦接』亦可用以表示二或多個元件間相互搭配操作或互動。此外，雖然本文中使用『第一』、『第二』、…等用語描述不同元件，該用語僅是用以區別以相同技術用語描述的元件或操作。

請參閱第1圖，第1圖為依據本揭示文件的一些實施例所繪示的顯示裝置100的示意圖。如第1圖所示，顯示裝置100包含基板120以及設置於基板120的主動式矩陣電路110。在一些實施例中，基板120可以由玻璃基板實施。

主動式矩陣電路110包含多個驅動電路10。多個驅動電路10每一者包含子驅動電路R、G以及B。子驅動電路R、G以及B分別對應於紅色、綠色以及藍色子畫素的驅動電路。位於主動式矩陣電路110中之同一列的子驅動電路R、G以及B電性耦接相同的閘極線GL，並且位於主動式矩陣電路110中之同一行的子驅動電路R、G以及B電性耦接相同的源極線SL。

請參閱第2圖，第2圖為依據本揭示文件的一些實施例所繪示的驅動電路10a的電路架構的示意圖。在一些實施例中，第1圖中的驅動電路10每一者可由於第2圖中的驅動電路10a實施。如第2圖所示，驅動電路10a包含分別對應於紅色、綠色以及藍色子畫素的子驅動電路R、G以及B。子驅動電路R、G以及B電性耦接閘極線GLn，並且子驅動電路R、G以及B分別電性耦接源極線SLm+2、SLm+1以及SLm，其中前述的「m」以及「n」係由正整數實施。

對應於紅色子畫素的子驅動電路R包含第一發光元件11、第一電晶體T1、第一驅動電晶體TD1以及第一二極體接法電晶體TC1。對應於綠色子畫素的子驅動電路G包含第二發光元件12、第二電晶體T2以及第二驅動電晶體TD2。並且，對應於藍色子畫素的子驅動電路B包含第三發光元件13、第三電晶體T3以及第三驅動電晶體TD3。

在一些實施例中，第一發光元件11、第二發光元件12以及第三發光元件13是由一或多個發光二極體晶片實施，並且所述一個或多個發光二極體晶片係由一或多個發光二極體封裝結構、一或多個多晶片封裝結構以及一或多個高功率二極體晶片其中一者實施。

在一些實施例中，第一發光元件11、第二發光元件12以及第三發光元件13是由一或多個次毫米發光二極體晶片實施。在主動式矩陣電路110的架構下，利用第一電晶體T1、第二電晶體T2以及第三電晶體T3作為開關，實線主動矩陣式驅動，可提升發光二極體的設置數量。在一些實施例中，在主動式矩陣電路110的架構下可控制區域數量大幅提升，進而發揮次毫米發光二極體的潛力。並且，相較於傳統上將次毫米發光二極體或發光二極體設置於印刷電路基板搭配金氧半場效電晶體架構，主動式矩陣電路110的成本相對較低。

具體而言，第一發光元件11是由一或多個紅色次毫米發光二極體晶片實施，其材質可由磷化銦鎵鋁實施(AlInGaP)。第二發光元件12以及第三發光元件13分別是由一或多個綠色、藍色次毫米發光二極體晶片實施，其材質可由氮化鎵實施(GaN)。

在一些實施例中，單一個紅色次毫米發光二極體晶片具有2.6伏特的順向偏壓，並且單一個綠色、藍色次毫米發光二極體晶片具有3.3伏特的順向偏壓。

因此，在第一發光元件11與第二發光元件12以及第三發光元件13具有不同驅動電壓的情形下，若依據系統高電壓端VDD以及系統低電壓端(接地端)之間相同的電位差驅動前述發光元件，由於第一發光元件11的順向偏壓較小，用於驅動第一發光元件11的第一驅動電晶體TD1勢必承受較大壓差(例如，0.6~0.7伏特)，會造成元件零件壽命縮短以及減少主動式矩陣電路110的整體耐用性。

為了改善第一發光元件11與第二發光元件12以及第三發光元件13的順向偏壓相異，造成第一驅動電晶體TD1與第二驅動電晶體TD2以及第三驅動電晶體TD3的壽命不同的情形，本案利用設置第一二極體接法電晶體TC1於系統高電壓端VDD、第一發光元件11以及系統低電壓端的電路路徑上，從而分擔所述電路路徑上的電壓負載(例如，當第一驅動電晶體TD1導通所述電路路徑時，第一二極體接法電晶體TC1在所述電路路徑上承載0.7伏特的電位)，從而提升第一驅動電晶體TD1的壽命，進而增加主動式矩陣電路110的整體耐用性。

前述該些電晶體分別具有第一端、第二端以及閘極端(Gate)。當其中一電晶體的第一端為汲極端 (源極端) 時，該電晶體的第二端則為源極端(汲極端)。

具體而言，第一電晶體T1的第一端電性耦接源極線SLm+2，並且，第一電晶體T1的閘極端電性耦接閘極線GLn，第一電晶體T1的第二端電性耦接第一驅動電晶體TD1的閘極端。第一電晶體T1經由閘極線GLn接收掃描訊號，並依據掃描訊號導通，以將源極線SLm+2的資料電壓傳送至第一驅動電晶體TD1的閘極端，從而進行資料設定。

第一驅動電晶體TD1、第一發光元件11以及第一二極體接法電晶體TC1電性耦接在系統高電壓端VDD以及系統低電壓端之間。具體而言，第一發光元件11的第一端電性耦接系統高電壓端VDD，並且，第一發光元件11的第二端電性耦接第一二極體接法電晶體TC1的第一端。第一二極體接法電晶體TC1的第一端以及閘極端電性相連，並且，第一二極體接法電晶體TC1的第二端電性耦接第一驅動電晶體TD1的第一端。第一驅動電晶體TD1的閘極端電性耦接第一電晶體T1的第二端，並且，第一驅動電晶體TD1的第二端電性耦接系統低電壓端。再者，第一發光元件11、第一二極體接法電晶體TC1以及第一驅動電晶體TD1電性串聯於驅動電流的電流路徑上。

當第一驅動電晶體TD1依據前述的資料電壓而導通，第一驅動電晶體TD1依據資料電壓控制流經第一發光元件11的驅動電流的幅值，從而控制第一發光元件11的亮度/灰階。此時，電性耦接於驅動電流的電流路徑上的第一二極體接法電晶體TC1可分擔系統高電壓端VDD以及系統低電壓端之間部分的電位差(例如，0.6~0.7伏特)，從而提升第一驅動電晶體TD1的元件壽命。

第二電晶體T2的第一端電性耦接源極線SLm+1，並且，第二電晶體T2的閘極端電性耦接閘極線GLn，第二電晶體T2的第二端電性耦接第二驅動電晶體TD2的閘極端。第二電晶體T2經由閘極線GLn接收掃描訊號，並依據掃描訊號導通，以將源極線SLm+1的資料電壓傳送至第二驅動電晶體TD2的閘極端，從而進行資料設定。

第二驅動電晶體TD2以及第二發光元件12電性耦接在系統高電壓端VDD以及系統低電壓端之間。具體而言，第二發光元件12的第一端電性耦接系統高電壓端VDD，並且，第二發光元件12的第二端電性耦接第二驅動電晶體TD2的第一端，並且，第二驅動電晶體TD2的第二端電性耦接系統低電壓端。

類似的，第三電晶體T3的第一端電性耦接源極線SLm，並且，第三電晶體T3的閘極端電性耦接閘極線GLn，第三電晶體T3的第二端電性耦接第三驅動電晶體TD3的閘極端。第三電晶體T3經由閘極線GLn接收掃描訊號，並依據掃描訊號導通，以將源極線SLm的資料電壓傳送至第三驅動電晶體TD3的閘極端，從而進行資料設定。

第三驅動電晶體TD3以及第三發光元件13電性耦接在系統高電壓端VDD以及系統低電壓端之間。具體而言，第三發光元件13的第一端電性耦接系統高電壓端VDD，並且，第三發光元件13的第二端電性耦接第三驅動電晶體TD3的第一端，並且，第三驅動電晶體TD3的第二端電性耦接系統低電壓端。

值得注意的是，在一些情形中，主動式矩陣電路110可應用於直接顯示的次毫米發光二極體顯示器，因此相較於液晶顯示器，主動式矩陣電路110不需為了增加穿透率而預留透光區，因此本案增設的第一二極體接法電晶體TC1不影響發光二極體晶片發光。

在一些實施例中，由於每批生產的紅色、綠色以及藍色發光二極體晶片的順向偏壓不盡相同，因此，在提供驅動電流予綠色以及藍色發光二極體晶片的路徑上，亦可設置二極體接法電晶體，從而補償製程變異。為了更佳的理解，請參閱第3圖。

第3圖為依據本揭示文件的一些實施例所繪示的驅動電路10b的電路架構的示意圖。在一些實施例中，第1圖中的驅動電路10每一者可由於第3圖中的驅動電路10b實施。如第3圖所示，驅動電路10b包含分別對應於紅色、綠色以及藍色子畫素的子驅動電路R、G以及B。子驅動電路R、G以及B電性耦接閘極線GLn，並且子驅動電路R、G以及B分別電性耦接源極線SLm+2、SLm+1以及SLm，其中前述的「m」以及「n」係由正整數實施。

子驅動電路R包含第一發光元件11、第一電晶體T1、第一驅動電晶體TD1以及第一二極體接法電晶體TC1。子驅動電路G包含第二發光元件12、第二電晶體T2、第二驅動電晶體TD2以及第二二極體接法電晶體TC2。並且，子驅動電路B包含第三發光元件13、第三電晶體T3、第三驅動電晶體TD3以及第三二極體接法電晶體TC3。

在一些實施例中，第一發光元件11、第二發光元件12以及第三發光元件13是由一或多個發光二極體晶片實施，並且所述一個或多個發光二極體晶片係由一或多個發光二極體封裝結構、一或多個多晶片封裝結構以及一或多個高功率二極體晶片其中一者實施。

具體而言，第一發光元件11是由一或多個紅色次毫米發光二極體晶片實施，其材質可由磷化銦鎵鋁實施(AlInGaP)。第二發光元件12以及第三發光元件13分別是由一或多個綠色、藍色次毫米發光二極體晶片實施，其材質可由氮化鎵實施(GaN)。

為了改善第一發光元件11與第二發光元件12以及第三發光元件13的順向偏壓相異，造成第一驅動電晶體TD1與第二驅動電晶體TD2以及第三驅動電晶體TD3的壽命不同的情形，本案分別在第一驅動電晶體TD1、第二驅動電晶體TD2以及第三驅動電晶體TD3用於提供驅動電流的電流路徑上設置第一二極體接法電晶體TC1、第二二極體接法電晶體TC2以及第三二極體接法電晶體TC3，從而提升第一驅動電晶體TD1、第二驅動電晶體TD2以及第三驅動電晶體TD3的壽命，進而增加主動式矩陣電路110的整體耐用性。

於第3圖中的子驅動電路R中之第一電晶體T1、第一驅動電晶體TD1、第一二極體接法電晶體TC1以及第一發光元件11的連接關係以及作動方式分別類似於第2圖中的子驅動電路R中之第一電晶體T1、第一驅動電晶體TD1、第一二極體接法電晶體TC1以及第一發光元件11的連接關係以及作動方式，故在此不再贅述。

於第3圖中的子驅動電路G中之第二電晶體T2、第二驅動電晶體TD2、第二二極體接法電晶體TC2以及第二發光元件12的連接關係以及作動方式以及子驅動電路B之的第三電晶體T3、第三驅動電晶體TD3、第三二極體接法電晶體TC3以及第三發光元件13的連接方式以及作動方式分別類似於第3圖中的子驅動電路R中之第一電晶體T1、第一驅動電晶體TD1、第一二極體接法電晶體TC1以及第一發光元件11的連接關係以及作動方式，故在此不再贅述。

請參閱第4圖，第4圖為依據本揭示文件的一些實施例所繪示的驅動電路10c的電路架構的示意圖。在一些實施例中，第1圖中的驅動電路10每一者可由於第4圖中的驅動電路10c實施。

如第4圖所示，驅動電路10c包含分別對應於紅色、綠色以及藍色子畫素的子驅動電路R、G以及B。子驅動電路R、G以及B電性耦接閘極線GLn，並且子驅動電路R、G以及B分別電性耦接源極線SLm+2、SLm+1以及SLm，其中前述的「m」以及「n」係由正整數實施。

具體而言，子驅動電路R包含第一發光元件11、第一電晶體T1、第一驅動電晶體TD1以及第一二極體接法電晶體TC1。子驅動電路G包含第二發光元件12、第二電晶體T2、第二驅動電晶體TD2以及第二二極體接法電晶體TC2。並且，子驅動電路B包含第三發光元件13、第三電晶體T3、第三驅動電晶體TD3以及第三二極體接法電晶體TC3。

與第3圖之實施例中驅動電路10b相較，第4圖之實施例中驅動電路10c不同之處在於，二極體接法電晶體相對於驅動電晶體的連接關係。更確切來說，在第3圖所示的驅動電路10b中，第一二極體接法電晶體TC1電性耦接在第一發光元件11以及第一驅動電晶體TD1之間。在驅動電路10c的實施例中，第一二極體接法電晶體TC1電性耦接第一驅動電晶體TD1以及系統低電壓端之間，第二二極體接法電晶體TC2電性耦接第二驅動電晶體TD2以及系統低電壓端之間，並且第三二極體接法電晶體TC3電性耦接第三驅動電晶體TD3以及系統低電壓端之間。

具體而言，於驅動電路10c的實施例中，第一二極體接法電晶體TC1的第一端電性耦接第一驅動電晶體TD1的第二端，第一二極體接法電晶體TC1的第二端電性耦接系統低電壓端。第二二極體接法電晶體TC2的第一端電性耦接第二驅動電晶體TD2的第二端，第二二極體接法電晶體TC2的第二端電性耦接系統低電壓端。第三二極體接法電晶體TC3的第一端電性耦接第三驅動電晶體TD3的第二端，第三二極體接法電晶體TC3的第二端電性耦接系統低電壓端。於驅動電路10c的其他細部連接關係與作動方式，大致相同於先前第3圖之實施例中驅動電路10b，在此不另贅述。

在另一些實施例中，將第一二極體接法電晶體TC1設置在系統高電壓端VDD以及第一發光元件11之間，將第二二極體接法電晶體TC2設置在系統高電壓端VDD以及第二發光元件12之間，將第三二極體接法電晶體TC3設置在系統高電壓端VDD以及第三發光元件13之間，亦可達到相似功能。因此，本案不以此為限。

前述該些電晶體是以N型金屬氧化物版導體場效電晶體(N-type MOSFET, NMOS)作為舉例說明，但本揭示文件並不以此為限。於另一實施例中，本領域習知技藝人士可將上述該些電晶體替換為P型金屬氧化物半導體場效電晶體(P-type MOSFET, PMOS)、C型金屬氧化物半導體場效電晶體(C-type MOSFET, CMOSFET)或其他相似的開關元件實施。並且前述該些電晶體可由增強型電晶體或空乏型電晶體實施，因此，本案不以此為限。

綜上所述，本揭示文件提供的驅動電路10a、10b以及10c可透過第一二極體接法電晶體TC1、第二二極體接法電晶體TC2以及第三二極體接法電晶體TC3中至少一者的設置，承擔紅色、綠色或藍色發光二極體晶片的電流路徑上的部分電位，從而改善紅色、綠色以及藍色發光二極體晶片的順向偏壓相異而造成元件壽命縮短的情形。

雖然本揭露已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何本領域通具通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

為使本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附符號之說明如下：

10,10a,10b,10c:驅動電路

11:第一發光元件

12:第二發光元件

13:第三發光元件

100:顯示裝置

110:主動式矩陣電路

120:基板

TD1:第一驅動電晶體

TD2:第二驅動電晶體

TD3:第三驅動電晶體

T1:第一電晶體

T2:第二電晶體

T3:第三電晶體

TC1:第一二極體接法電晶體

TC2:第二二極體接法電晶體

TC3:第三二極體接法電晶體

R,G,B:子驅動電路

SL,SLm,SLm+1,SLm+2:源極線

GL,GLn:閘極線

為使本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖為依據本揭示文件的一些實施例所繪示的顯示裝置的示意圖。 第2圖為依據本揭示文件的一些實施例所繪示的驅動電路的電路架構的示意圖。 第3圖為依據本揭示文件的一些實施例所繪示的驅動電路的電路架構的示意圖。 第4圖為依據本揭示文件的一些實施例所繪示的驅動電路的電路架構的示意圖。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

10a:驅動電路

11:第一發光元件

12:第二發光元件

13:第三發光元件

TD1:第一驅動電晶體

TD2:第二驅動電晶體

TD3:第三驅動電晶體

T1:第一電晶體

T2:第二電晶體

T3:第三電晶體

TC1:第一二極體接法電晶體

R,G,B:子驅動電路

SLm,SLm+1,SLm+2:源極線

GLn:閘極線

Claims (7)

1. 一種驅動電路，包含：一第一發光元件，其中該第一發光元件的第一端電性耦接該系統高電壓端；一第一驅動電晶體，用以提供一第一驅動電流以驅動該第一發光元件；以及一第一二極體接法電晶體，其中該第一發光元件、該第一驅動電晶體以及該第一二極體接法電晶體電性串聯在該系統高電壓端以及一系統低電壓端之間，其中該第一二極體接法電晶體的第一端電性耦接該第一發光元件的第二端，其中該第一二極體接法電晶體的第二端電性耦接該驅動電晶體的第一端，並且其中該驅動電晶體的第二端電性耦接該系統低電壓端。
2. 如請求項1所述之驅動電路，更包含：一第一電晶體，其中該第一電晶體的閘極端電性耦接一閘極線，該第一電晶體的第一端電性耦接一第一源極線，該第一電晶體的第二端電性耦接該第一驅動電晶體的閘極端。
3. 如請求項1所述之驅動電路，其中該第一二極體接法電晶體電性耦接在該系統高電壓端以及該第一發光元件之間。
4. 如請求項1所述之驅動電路，其中該第一發光元件係由一或多個發光二極體封裝結構、一或多個多晶片封裝結構以及一或多個高功率二極體晶片其中一者實施。
5. 如請求項1所述之驅動電路，更包含：一第二發光元件，其中該第二發光元件的第一端電性耦接該系統高電壓端；一第二驅動電晶體，電性耦接在該第二發光元件的第二端以及該系統低電壓端之間，其中該第二驅動電晶體用以提供一第二驅動電流以驅動該第二發光元件；一第二電晶體，其中該第二電晶體的閘極端電性耦接一閘極線，該第二電晶體的第一端電性耦接一第二源極線，該第二電晶體的第二端電性耦接該第二驅動電晶體的閘極端；一第三發光元件，其中該第三發光元件的第一端電性耦接該系統高電壓端；一第三驅動電晶體，電性耦接在該第三發光元件的第二端以及該系統低電壓端之間，其中該第三驅動電晶體用以提供一第三驅動電流以驅動該第三發光元件；以及一第三電晶體，其中該第三電晶體的閘極端電性耦接該閘極線，該第三電晶體的第一端電性耦接一第三源極線，該第三電晶體的第二端電性耦接該第三驅動電晶體的閘極端。
6. 如請求項5所述之驅動電路，更包含：一第二二極體接法電晶體，其中該第二發光元件、該第二驅動電晶體以及該第二電晶體電性串聯在該系統高電壓端以及該系統低電壓端之間；以及一第三二極體接法電晶體，其中該第三發光元件、該第三驅動電晶體以及該第三電晶體電性串聯在該系統高電壓端以及該系統低電壓端之間。
7. 如請求項6所述之驅動電路，其中該第二二極體接法電晶體電性耦接在該第二發光元件以及該第二驅動電晶體之間，並且其中該第三二極體接法電晶體電性耦接在該第三發光元件以及該第三驅動電晶體之間。

Images