CN107369389A - 像素结构 - Google Patents

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Abstract

一种像素结构，包括第一次像素。第一次像素包括第一黄光发光二极管、第一蓝光发光二极管、以及第一彩色滤光片。第一彩色滤光片设置于第一黄光发光二极管及第一蓝光发光二极管上方，第一彩色滤光片用以通过第一颜色的光。

Description

像素结构
技术领域
本发明涉及一种像素结构，且特别涉及一种使用发光二极管的像素结构。
背景技术
发光二极管(Light Emitting-Diode,LED)为目前广泛应用于显示技术的半导体电子元件。LED的偏压与顺向电流为对数相关，电源电压的轻微差异、或LED偏压因生产工艺的离散性，都会使电流有较大的变化。而LED的光度与电流有较直接关系，电流变化会导致LED的亮度偏移，而造成色偏现象。因此，如何实现改善色偏现象的LED像素结构，乃目前业界致力课题之一。
发明内容
本发明涉及一种使用LED的像素结构，能够有效改善色偏现象。
根据本发明的一方面，提出一种像素结构，像素结构包括第一次像素。第一次像素包括第一黄光发光二极管、第一蓝光发光二极管、以及第一彩色滤光片。第一彩色滤光片设置于第一黄光发光二极管及第一蓝光发光二极管上方，第一彩色滤光片用以通过第一颜色的光。
为了对本发明的上述及其他方面有优选的了解，下文特举实施例，并配合说明书附图详细说明如下：
附图说明
图1示出的依照本发明一实施例的像素结构示意图。
图2示出的在CIE 1931xy色度图上的波长变化示意图。
图3示出的依照本发明一实施例的像素结构示意图。
图4A示出的依照本发明一实施例的像素结构示意图。
图4B示出的对应于图4A的电路图。
图5A示出的依照本发明一实施例的像素结构示意图。
图5B示出的对应于图5A的电路图。
图6A示出的依照本发明一实施例的像素结构示意图。
图6B示出的对应于图6A的电路图。
图7A示出的依照本发明一实施例的像素结构示意图。
图7B示出的对应于图7A的电路图。
图8A示出的依照本发明一实施例的像素结构示意图。
图8B示出的对应于图8A的电路图。
附图标记说明：
10：像素
101：第一次像素
102：第二次像素
103：第三次像素
121：第一彩色滤光片
122：第二彩色滤光片
123：第三彩色滤光片
BL1：第一蓝光发光二极管
BL2：第二蓝光发光二极管
BL3：第三蓝光发光二极管
C1、C2、C3、C4、C5：行电极信号线
A：点(白光)
P1、P2、P3、P4：点(黄光)
Q1、Q2、Q3、Q4：点(蓝光)
R1、R2、R3、R4、R5：列电极信号线
YL1：第一黄光发光二极管
YL1’：第一辅助黄光发光二极管
YL2：第二黄光发光二极管
YL3：第三黄光发光二极管
具体实施方式
显示面板广泛使用于多种消费性电子产品，例如电脑屏幕、手机、电视等等，显示面板包括有多个像素(Pixel)，而各个像素可具有多个次像素(Sub-Pixel)，例如具有红、绿、蓝共三个次像素。在一种使用LED的显示面板中，各个次像素例如可分别使用可发出不同波长光线的LED，例如是红光LED、绿光LED、蓝光LED。然而，当驱动LED的电流不同，不仅LED所发出的光强度会改变，LED发出的光波长亦可能产生偏移，如此于显示面板上即会产生色偏现象。本公开提出一种像素结构，能够有效解决LED颜色偏移的问题。
图1示出的依照本发明一实施例的像素结构示意图。像素结构10包括第一次像素101。第一次像素101包括第一黄光发光二极管YL1、第一蓝光发光二极管BL1、以及第一彩色滤光片121。第一彩色滤光片121设置于第一黄光发光二极管YL1及第一蓝光发光二极管BL1上方，第一彩色滤光片121用以通过第一颜色的光。
本公开中的像素结构，在第一次像素101使用第一黄光发光二极管YL1以及第一蓝光发光二极管BL1，这两个LED的波长偏移特性例如可以往同一个方向偏移，如此能够混合出相同色温的白光，以解决LED在不同电流操作下的色偏问题。举例而言，当第一黄光发光二极管YL1发出的光波长往短波长偏移时，第一蓝光发光二极管BL1发出的光波长往短波长偏移。当第一黄光发光二极管YL1发出的光波长往长波长偏移时，第一蓝光发光二极管BL1发出的光波长往长波长偏移。第一彩色滤光片121可决定第一次像素101显示的颜色，举例而言，第一彩色滤光片121可用以通过红色光线，第一次像素101可作为红色次像素。
图2示出的在CIE 1931xy色度图上的波长变化示意图。如图2所示，色域的曲线边界是对应于单色光，在图中单色光的波长用纳米标记。图中的A点代表白色光的位置，P1～P4点代表黄色光(波长范围大约在590nm～570nm)，Q1～Q4点代表蓝色光(波长范围大约在490nm～450nm)。如图2所示，P1点的黄光与Q1点的蓝光混合可以产生A点的白光。类似地，P2点的黄光与Q2点的蓝光混合、P3点的黄光与Q3点的蓝光混合、P4点的黄光与Q4点的蓝光混合，皆可以产生A点的白光。从P1点到P4点代表黄光的波长下降，从Q1点到Q4点代表蓝光的波长下降。
因此，通过选用适当的半导体材料制作第一黄光发光二极管YL1与第一蓝光发光二极管BL1，控制适当的掺杂浓度，及/或通过随当的控制第一黄光发光二极管YL1与第一蓝光发光二极管BL1的驱动电流，使得当第一黄光发光二极管YL1发出的光波长往短波长偏移时(例如从P1点到P4点)，第一蓝光发光二极管BL1出的光波长往短波长偏移(例如从Q1点到Q4点)，则第一黄光发光二极管YL1与第一蓝光发光二极管BL1所发出的混色光可以维持在图2中A点的白色光位置。亦即，即使第一黄光发光二极管YL1与第一蓝光发光二极管BL1各自分别有色偏的情形发生，但这两个LED所产生的混色光能够维持相同的白色光，如此即可以避免色偏的问题。
第一黄光发光二极管YL1所使用的半导体材料例如是砷化镓磷化物(GaAsP)、磷化铟镓铝(AlGaInP)、磷化镓(掺杂氮)(GaP：N)。第一蓝光发光二极管BL1所使用的半导体材料例如是硒化锌(ZnSe)、铟氮化镓(InGaN)、碳化硅(SiC)。
图3示出的依照本发明一实施例的像素结构示意图。像素结构10包括第一次像素101、第二次像素102、及第三次像素103。第二次像素102包括第二黄光发光二极管YL2、第二蓝光发光二极管BL2、以及第二彩色滤光片122。第二彩色滤光片122设置于第二黄光发光二极管YL2及第二蓝光发光二极管BL2上方，第二彩色滤光片122用以通过第二颜色的光，第二颜色与第一颜色不同。举例而言，第一彩色滤光片121可通过红色光，第二彩色滤光片122可通过绿色光，第一次像素101作为红色次像素，第二次像素102作为绿色次像素。
第三次像素103包括第三黄光发光二极管YL3、第三蓝光发光二极管BL3、以及第三彩色滤光片123。第三彩色滤光片123设置于第三黄光发光二极管YL3及第三蓝光发光二极管BL3上方，第三彩色滤光片123用以通过第三颜色的光，第三颜色与第一颜色不同，且第三颜色与第二颜色不同。举例而言，第三彩色滤光片123可通过蓝色光，第三次像素103作为蓝色次像素。如图3实施例所示的像素结构10，包括第一次像素101(红色)、第二次像素102(绿色)、第三次像素103(蓝色)，因此像素结构10能够用于显示面板，可显示彩色影像数据。
在一实施例中，第三次像素103作为蓝色次像素，第三次像素103可以仅包括第三蓝光发光二极管BL3。亦即，第三次像素103可以不具有第三黄色发光二极管YL3，亦不具有彩色滤光片123，由单一的第三蓝光发光二极管BL3作为蓝色次像素，如此能够降低硬件成本，并减少使用的彩色滤光片。
针对第一黄色发光二极管YL1与第一蓝光发光二极管BL1的电路连线，以下说明多种实施例。于以下实施例中，将省略彩色滤光片121，以使得相关电路图形示出的清楚。
图4A示出的依照本发明一实施例的像素结构示意图，图4B示出的对应于图4A的电路图。如图4A所示，第一黄色发光二极管YL1与第一蓝光发光二极管BL1分别为独立控制，两者可以各自调整驱动电流。可同时参考图4B，第一黄光发光二极管YL1的阳极端耦接列(Row)电极信号线R2、阴极端耦接行(Column)电极信号线C2；第一蓝光发光二极管BL1的阳极端耦接列电极信号线R3、阴极端耦接行电极信号线C3。亦即，第一次像素101使用四个控制信号决定其内部LED的驱动电流，四个控制信号包括列电极信号线R2、列电极信号线R3、行电极信号线C2、行电极信号线C3。图4B示出的四个次像素，其余三个次像素与第一次像素101的结构类似，各自控制每一个二极管的驱动电流。在本说明书的附图中，将使用空心的三角形表示黄色发光二极管，并使用斜线的三角形表示蓝色发光二极管。
四个控制信号(列电极信号线R2、列电极信号线R3、行电极信号线C2、行电极信号线C3)所提供的驱动电流，应使得当第一黄光发光二极管YL1发出的光波长往短波长偏移时，第一蓝光发光二极管BL1发出的光波长往短波长偏移。举例而言，若是根据选用的半导体材料特性，第一黄光发光二极管YL1是随着电流降低往短波长色偏，第一蓝光发光二极管BL1是随着电流增加往短波长色偏，则当提供给第一蓝光发光二极管BL1的驱动电流增加时，提供给第一黄光发光二极管YL1的驱动电流应降低，以使得第一黄光发光二极管YL1与第一蓝光发光二极管BL1皆是呈现往短波长色偏的现象，如图2所示，如此即能混合产生稳定的白色光。
如图4B所示的实施例，邻近于第一次像素101的是第二次像素102，第一次像素101与第二次像素102例如可使用不同颜色的彩色滤光片。第二次像素102包括第二黄光发光二极管YL2及第二蓝光发光二极管BL2。在此实施例中，第一蓝光发光二极管BL1的阳极端耦接第二蓝光发光二极管BL2的阳极端，亦即，第一蓝光发光二极管BL1与第二蓝光发光二极管BL2可耦接到相同的列电极信号线R3。此外，第一黄光发光二极管YL1的阳极端耦接第二黄光发光二极管YL2的阳极端，亦即，第一黄光发光二极管YL1与第二黄光发光二极管YL2可耦接到相同的列电极信号线R2。
图5A示出的依照本发明一实施例的像素结构示意图，图5B示出的对应于图5A的电路图。在此实施例中，第一黄光发光二极管YL1的阴极端耦接第一蓝光发光二极管BL1的阴极端，即两个LED共用相同的阴极电压电平。具体而言，第一黄光发光二极管YL1的阳极端耦接列电极信号线R2，第一蓝光发光二极管BL1的阳极端耦接列电极信号线R3，而第一黄光发光二极管YL1的阴极端与第一蓝光发光二极管BL1的阴极端皆是耦接行电极信号线C2。
在此实施例中，由于两个LED的阴极端是共用一个信号线，可以节省电路面积。而第一黄光发光二极管YL1与第一蓝光发光二极管BL1是分别驱动(由不同的列电极信号线R2与R3提供驱动信号)，在此实施例中驱动电路可控制避免形成二极管逆偏现象。举例而言，列电极信号线R2与列电极信号线R3可大致维持电压一起上升或是一起下降的趋势，以避免造成二极管逆向偏压。因此，对于选用的第一黄光发光二极管YL1与第一蓝光发光二极管BL1，这两个LED受到电流的色偏效应，应具有往相同波长方向偏移的趋势。举例而言，当驱动电流增加时，第一黄光发光二极管YL1与第一蓝光发光二极管BL1所发出的光皆是往短波长偏移。可以通过选用适当的半导体材料，以及控制掺杂浓度，使得第一黄光发光二极管YL1与第一蓝光发光二极管BL1受到电流的色偏效应具有往相同波长方向偏移的趋势。
图6A示出的依照本发明一实施例的像素结构示意图，图6B示出的对应于图6A的电路图。在此实施例中，第一黄光发光二极管YL1与第一蓝光发光二极管BL1串联连接。具体而言，第一黄光发光二极管YL1的阳极端耦接第一蓝光发光二极管BL1的阴极端，第一黄光发光二极管YL1的阴极端耦接行电极信号线C2，第一蓝光发光二极管BL1的阳极端耦接列电极信号线R3。在此实施例中，对于第一次像素101仅需使用两个控制信号线即可决定驱动电流，更能有效降低电路复杂度。
在此实施例中，由于第一黄光发光二极管YL1与第一蓝光发光二极管BL1串联连接，通过两个LED的电流相同，因此两个LED受到电流的色偏效应，应具有往相同波长方向偏移的趋势。如前所述，可以通过选用适当的半导体材料，以及控制掺杂浓度，使得第一黄光发光二极管YL1与第一蓝光发光二极管BL1受到电流的色偏效应具有往相同波长方向偏移的趋势，进而能够针对发光二极管因为电流大小不同产生的发光频率偏移现象产生补偿的作用。
图6B所示出的的范例为第一黄光发光二极管YL1的阳极端耦接第一蓝光发光二极管BL1的阴极端，在另一实施例中，串联连接亦可以是第一黄光发光二极管YL1的阴极端耦接第一蓝光发光二极管BL1的阳极端。
图7A示出的依照本发明一实施例的像素结构示意图，图7B示出的对应于图7A的电路图。在此实施例中，第一黄光发光二极管YL1与第一蓝光发光二极管BL1并联连接。具体而言，第一黄光发光二极管YL1的阴极端与第一蓝光发光二极管BL1的阴极端皆耦接行电极信号线C2，第一黄光发光二极管YL1的阳极端与第一蓝光发光二极管BL1的阳极端皆耦接列电极信号线R3。在此实施例中，对于第一次像素101仅需使用两个控制信号线即可决定驱动电流，可有效降低电路复杂度。
在此实施例中，由于第一黄光发光二极管YL1与第一蓝光发光二极管BL1并联连接，两个LED的跨压相同，因此两个LED受到电流的色偏效应，应具有往相同波长方向偏移的趋势。如前所述，可以通过选用适当的半导体材料，以及控制掺杂浓度，使得第一黄光发光二极管YL1与第一蓝光发光二极管BL1受到电流的色偏效应具有往相同波长方向偏移的趋势。采用两个LED并联连接的架构的优点为，当其中一个LED(例如第一黄光发光二极管YL1)坏掉时，另一个LED(例如第一蓝光发光二极管BL1)仍可通过电流而发光，使得第一次像素101依然能够显示影像数据。
图8A示出的依照本发明一实施例的像素结构示意图，图8B示出的对应于图8A的电路图。在此实施例中，第一次像素101还包括第一辅助黄光发光二极管YL1’，第一黄光发光二极管YL1的阴极端耦接第一辅助黄光发光二极管YL1’的阳极端。亦即，第一黄光发光二极管YL1与第一辅助黄光发光二极管YL1’串联连接。
在此实施例中，第一黄光发光二极管YL1与第一蓝光发光二极管BL1分别为独立控制，两者可以各自调整驱动电流。具体而言，第一黄光发光二极管YL1的阳极端耦接列电极信号线R2，第一辅助黄光发光二极管YL1’的阴极端耦接行电极信号线C2，第一蓝光发光二极管BL1的阳极端耦接列电极信号线R3，第一蓝光发光二极管BL1的阴极端耦接行电极信号线C3。
四个控制信号(列电极信号线R2、列电极信号线R3、行电极信号线C2、行电极信号线C3)所提供的驱动电流，应使得当第一黄光发光二极管YL1发出的光波长往短波长偏移时，第一蓝光发光二极管BL1发出的光波长往短波长偏移。举例而言，若是根据选用的半导体材料特性，第一黄光发光二极管YL1是随着电流降低往短波长色偏，第一蓝光发光二极管BL1是随着电流增加往短波长色偏，则当提供给第一蓝光发光二极管BL1的驱动电流增加时，提供给第一黄光发光二极管YL1的驱动电流应降低，以使得第一黄光发光二极管YL1与第一蓝光发光二极管BL1皆是呈现往短波长色偏的现象。而由于此时第一黄光发光二极管YL1的驱动电流降低，可能导致发光强度变弱，为了能够因应于降低的驱动电流并且保持次像素适当的亮度，于此实施例中可以串联第一辅助黄光发光二极管YL1’。第一辅助黄光发光二极管YL1’与第一黄光发光二极管YL1通过相同的驱动电流，通过增加第一辅助黄光发光二极管YL1’，可弥补因驱动电流下降而减低的亮度，使得第一次像素101整体保持适当的亮度。
如图8A及第8A所示为两个黄光LED串联的实施例，在另一实施例中，第一次像素101亦可以包括串联的两个蓝光LED，其操作原理类似于上述说明，于此不再重复赘述。
在另一实施例中，第一次像素101可以包括并联的第一黄光发光二极管YL1与第一辅助黄光发光二极管YL1’。具体而言，第一黄光发光二极管YL1的阳极端耦接第一辅助黄光发光二极管YL1’的阳极端，第一黄光发光二极管YL1的阴极端耦接第一辅助黄光发光二极管YL1’的阴极端。通过并联的第一黄光发光二极管YL1与第一辅助黄光发光二极管YL1’，亦可以有效提高显示亮度，以因应于降低的驱动电流而能够保持次像素适当的亮度。此外，第一黄光发光二极管YL1与第一辅助黄光发光二极管YL1’并联架构的优点为，当其中一个LED(例如第一黄光发光二极管YL1)坏掉时，另一个LED(例如第一辅助黄光发光二极管YL1’)仍可通过电流而发光，使得第一次像素101依然能够显示影像数据。
上述为两个黄光LED并联的实施例。在另一实施例中，第一次像素101亦可以包括并联的两个蓝光LED，其操作原理类似于上述说明，亦能够实现提高亮度以及容错的优点，于此不再重复赘述。
根据以上多个实施例的像素结构，于次像素使用黄光发光二极管以及蓝光发光二极管，利用当黄光发光二极管发出光线往短波长偏移时，蓝光发光二极管发出光线往短波长偏移，而能够混合产生稳定的白色光，有效解决LED的色偏问题。
综上所述，虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可作各种的变动与润饰。因此，本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (13)

1.一种像素结构，包括：
一第一次像素，该第一次像素包括：
一第一黄光发光二极管；
一第一蓝光发光二极管；以及
一第一彩色滤光片，设置于该第一黄光发光二极管及该第一蓝光发光二极管上方，该第一彩色滤光片用以通过一第一颜色的光。
2.如权利要求1所述的像素结构，其中当该第一黄光发光二极管发出的一第一光波长往短波长偏移时，该第一蓝光发光二极管发出的一第二光波长往短波长偏移。
3.如权利要求1所述的像素结构，其中该第一黄光发光二极管的一阳极端及一阴极端分别耦接一第一信号线及一第二信号线，该第一蓝光发光二极管的一阳极端及一阴极端分别耦接一第三信号线及一第四信号线。
4.如权利要求1所述的像素结构，其中该第一黄光发光二极管的一阳极端及一阴极端分别耦接一第一信号线及一第二信号线，该第一蓝光发光二极管的一阳极端及一阴极端分别耦接一第三信号线及该第二信号线。
5.如权利要求1所述的像素结构，其中该第一黄光发光二极管与该第一蓝光发光二极管串联连接。
6.如权利要求1所述的像素结构，其中该第一黄光发光二极管的一阴极端与该第一蓝光发光二极管的一阴极端皆耦接一第一信号线，该第一黄光发光二极管的一阳极端与该第一蓝光发光二极管的一阳极端皆耦接一第二信号线。
7.如权利要求1所述的像素结构，其中该第一次像素还包括一第一辅助黄光发光二极管，该第一黄光发光二极管的一阴极端耦接该第一辅助黄光发光二极管的一阳极端。
8.如权利要求7所述的像素结构，其中该第一黄光发光二极管的一阳极端耦接一第一信号线，该第一辅助黄光发光二极管的一阴极端耦接一第二信号线，该第一蓝光发光二极管的一阳极端及一阴极端分别耦接一第三信号线及一第四信号线。
9.如权利要求1所述的像素结构，其中该第一次像素还包括一第一辅助黄光发光二极管，该第一黄光发光二极管的一阳极端耦接该第一辅助黄光发光二极管的一阳极端，该第一黄光发光二极管的一阴极端耦接该第一辅助黄光发光二极管的一阴极端。
10.如权利要求1所述的像素结构，还包括一第二次像素，该第二次像素包括：
一第二黄光发光二极管；
一第二蓝光发光二极管；以及
一第二彩色滤光片，设置于该第二黄光发光二极管及该第二蓝光发光二极管上方，该第二彩色滤光片用以通过一第二颜色的光，该第二颜色与该第一颜色不同。
11.如权利要求10所述的像素结构，其中该第一蓝光发光二极管的一阳极端耦接该第二蓝光发光二极管的一阳极端。
12.如权利要求10所述的像素结构，还包括一第三次像素，该第三次像素包括：
一第三黄光发光二极管；
一第三蓝光发光二极管；以及一第三彩色滤光片，设置于该第三黄光发光二极管及该第三蓝光发光二极管上方，该第三彩色滤光片用以通过一第三颜色的光，该第三颜色与该第一颜色不同，且该第三颜色与该第二颜色不同。
13.如权利要求10所述的像素结构，还包括一第三次像素，该第三次像素包括：
一第三蓝光发光二极管。
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