TWI628787B - 畫素結構 - Google Patents

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Abstract

一種畫素結構，包括第一次畫素。第一次畫素包括第一黃光發光二極體、第一藍光發光二極體、以及第一彩色濾光片。第一彩色濾光片設置於第一黃光發光二極體及第一藍光發光二極體上方，第一彩色濾光片用以通過第一顏色的光。

Description

畫素結構
本發明是有關於一種畫素結構，且特別是有關於一種使用發光二極體的畫素結構。
發光二極體(Light Emitting-Diode,LED)為目前廣泛應用於顯示技術的半導體電子元件。LED的偏壓與順向電流為對數相關，電源電壓的輕微差異、或LED偏壓因生產工藝的離散性，都會使電流有較大的變化。而LED的光度與電流有較直接關係，電流變化會導致LED的亮度偏移，而造成色偏現象。因此，如何實現改善色偏現象的LED畫素結構，乃目前業界致力課題之一。
本發明係有關於一種使用LED的畫素結構，能夠有效改善色偏現象。
根據本發明之一方面，提出一種畫素結構，畫素結構包括第一次畫素。第一次畫素包括第一黃光發光二極體、第一藍光發光二極體、以及第一彩色濾光片。第一彩色濾光片設置於 第一黃光發光二極體及第一藍光發光二極體上方，第一彩色濾光片用以通過第一顏色的光。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
10‧‧‧畫素
101‧‧‧第一次畫素
102‧‧‧第二次畫素
103‧‧‧第三次畫素
121‧‧‧第一彩色濾光片
122‧‧‧第二彩色濾光片
123‧‧‧第三彩色濾光片
BL1‧‧‧第一藍光發光二極體
BL2‧‧‧第二藍光發光二極體
BL3‧‧‧第三藍光發光二極體
C1、C2、C3、C4、C5‧‧‧行電極信號線
A‧‧‧點(白光)
P1、P2、P3、P4‧‧‧點(黃光)
Q1、Q2、Q3、Q4‧‧‧點(藍光)
R1、R2、R3、R4、R5‧‧‧列電極信號線
YL1‧‧‧第一黃光發光二極體
YL1’‧‧‧第一輔助黃光發光二極體
YL2‧‧‧第二黃光發光二極體
YL3‧‧‧第三黃光發光二極體
第1圖繪示依照本發明一實施例的畫素結構示意圖。
第2圖繪示在CIE 1931 xy色度圖上的波長變化示意圖。
第3圖繪示依照本發明一實施例的畫素結構示意圖。
第4A圖繪示依照本發明一實施例的畫素結構示意圖。
第4B圖繪示對應於第4A圖的電路圖。
第5A圖繪示依照本發明一實施例的畫素結構示意圖。
第5B圖繪示對應於第5A圖的電路圖。
第6A圖繪示依照本發明一實施例的畫素結構示意圖。
第6B圖繪示對應於第6A圖的電路圖。
第7A圖繪示依照本發明一實施例的畫素結構示意圖。
第7B圖繪示對應於第7A圖的電路圖。
第8A圖繪示依照本發明一實施例的畫素結構示意圖。
第8B圖繪示對應於第8A圖的電路圖。
顯示面板廣泛使用於多種消費性電子產品，例如電腦螢幕、手機、電視等等，顯示面板包括有多個畫素(Pixel)，而各個畫素可具有多個次畫素(Sub-Pixel)，例如具有紅、綠、藍共三個次畫素。在一種使用LED的顯示面板中，各個次畫素例如可分別使用可發出不同波長光線的LED，例如是紅光LED、綠光LED、藍光LED。然而，當驅動LED的電流不同，不僅LED所發出的光強度會改變，LED發出的光波長亦可能產生偏移，如此於顯示面板上即會產生色偏現象。本揭露提出一種畫素結構，能夠有效解決LED顏色偏移的問題。
第1圖繪示依照本發明一實施例的畫素結構示意圖。畫素結構10包括第一次畫素101。第一次畫素101包括第一黃光發光二極體YL1、第一藍光發光二極體BL1、以及第一彩色濾光片121。第一彩色濾光片121設置於第一黃光發光二極體YL1及第一藍光發光二極體BL1上方，第一彩色濾光片121用以通過第一顏色的光。
本揭露中的畫素結構，在第一次畫素101使用第一黃光發光二極體YL1以及第一藍光發光二極體BL1，這兩個LED的波長偏移特性例如可以往同一個方向偏移，如此能夠混合出相同色溫的白光，以解決LED在不同電流操作下的色偏問題。舉例而言，當第一黃光發光二極體YL1發出的光波長往短波長偏移時，第一藍光發光二極體BL1發出的光波長往短波長偏移。當第一黃光發光二極體YL1發出的光波長往長波長偏移時，第一藍光發光二極體BL1發出的光波長往長波長偏移。第一彩色濾光片121可決 定第一次畫素101顯示的顏色，舉例而言，第一彩色濾光片121可用以通過紅色光線，第一次畫素101可作為紅色次畫素。
第2圖繪示在CIE 1931 xy色度圖上的波長變化示意圖。如第2圖所示，色域的曲線邊界係對應於單色光，在圖中單色光的波長用奈米標記。圖中的A點代表白色光的位置，P1~P4點代表黃色光(波長範圍大約在590nm~570nm)，Q1~Q4點代表藍色光(波長範圍大約在490nm~450nm)。如第2圖所示，P1點的黃光與Q1點的藍光混合可以產生A點的白光。類似地，P2點的黃光與Q2點的藍光混合、P3點的黃光與Q3點的藍光混合、P4點的黃光與Q4點的藍光混合，皆可以產生A點的白光。從P1點到P4點代表黃光的波長下降，從Q1點到Q4點代表藍光的波長下降。
因此，藉由選用適當的半導體材料製作第一黃光發光二極體YL1與第一藍光發光二極體BL1，控制適當的摻雜濃度，及/或藉由隨當的控制第一黃光發光二極體YL1與第一藍光發光二極體BL1的驅動電流，使得當第一黃光發光二極體YL1發出的光波長往短波長偏移時(例如從P1點到P4點)，第一藍光發光二極體BL1出的光波長往短波長偏移(例如從Q1點到Q4點)，則第一黃光發光二極體YL1與第一藍光發光二極體BL1所發出的混色光可以維持在第2圖中A點的白色光位置。亦即，即使第一黃光發光二極體YL1與第一藍光發光二極體BL1各自分別有色偏的情形發生，但這兩個LED所產生的混色光能夠維持相同的白色光，如此即可以避免色偏的問題。
第一黃光發光二極體YL1所使用的半導體材料例如是砷化鎵磷化物(GaAsP)、磷化銦鎵鋁(AlGaInP)、磷化鎵(摻雜 氮)(GaP：N)。第一藍光發光二極體BL1所使用的半導體材料例如是硒化鋅(ZnSe)、銦氮化鎵(InGaN)、碳化矽(SiC)。
第3圖繪示依照本發明一實施例的畫素結構示意圖。畫素結構10包括第一次畫素101、第二次畫素102、及第三次畫素103。第二次畫素102包括第二黃光發光二極體YL2、第二藍光發光二極體BL2、以及第二彩色濾光片122。第二彩色濾光片122設置於第二黃光發光二極體YL2及第二藍光發光二極體BL2上方，第二彩色濾光片122用以通過第二顏色的光，第二顏色與第一顏色不同。舉例而言，第一彩色濾光片121可通過紅色光，第二彩色濾光片122可通過綠色光，第一次畫素101作為紅色次畫素，第二次畫素102作為綠色次畫素。
第三次畫素103包括第三黃光發光二極體YL3、第三藍光發光二極體BL3、以及第三彩色濾光片123。第三彩色濾光片123設置於第三黃光發光二極體YL3及第三藍光發光二極體BL3上方，第三彩色濾光片123用以通過第三顏色的光，第三顏色與第一顏色不同，且第三顏色與第二顏色不同。舉例而言，第三彩色濾光片123可通過藍色光，第三次畫素103作為藍色次畫素。如第3圖實施例所示的畫素結構10，包括第一次畫素101(紅色)、第二次畫素102(綠色)、第三次畫素103(藍色)，因此畫素結構10能夠用於顯示面板，可顯示彩色影像資料。
在一實施例中，第三次畫素103作為藍色次畫素，第三次畫素103可以僅包括第三藍光發光二極體BL3。亦即，第三次畫素103可以不具有第三黃色發光二極體YL3，亦不具有彩色濾光 片123，由單一的第三藍光發光二極體BL3作為藍色次畫素，如此能夠降低硬體成本，並減少使用的彩色濾光片。
針對第一黃色發光二極體YL1與第一藍光發光二極體BL1的電路連線，以下說明多種實施例。於以下實施例中，將省略彩色濾光片121，以使得相關電路圖形繪示清楚。
第4A圖繪示依照本發明一實施例的畫素結構示意圖，第4B圖繪示對應於第4A圖的電路圖。如第4A圖所示，第一黃色發光二極體YL1與第一藍光發光二極體BL1分別為獨立控制，兩者可以各自調整驅動電流。可同時參考第4B圖，第一黃光發光二極體YL1的陽極端耦接列(Row)電極信號線R2、陰極端耦接行(Column)電極信號線C2；第一藍光發光二極體BL1的陽極端耦接列電極信號線R3、陰極端耦接行電極信號線C3。亦即，第一次畫素101使用四個控制信號決定其內部LED的驅動電流，四個控制信號包括列電極信號線R2、列電極信號線R3、行電極信號線C2、行電極信號線C3。第4B圖繪示四個次畫素，其餘三個次畫素與第一次畫素101的結構類似，各自控制每一個二極體的驅動電流。在本說明書的附圖中，將使用空心的三角形表示黃色發光二極體，並使用斜線的三角形表示藍色發光二極體。
四個控制信號(列電極信號線R2、列電極信號線R3、行電極信號線C2、行電極信號線C3)所提供的驅動電流，應使得當第一黃光發光二極體YL1發出的光波長往短波長偏移時，第一藍光發光二極體BL1發出的光波長往短波長偏移。舉例而言，若是根據選用的半導體材料特性，第一黃光發光二極體YL1係隨著電流降低往短波長色偏，第一藍光發光二極體BL1係隨著 電流增加往短波長色偏，則當提供給第一藍光發光二極體BL1的驅動電流增加時，提供給第一黃光發光二極體YL1的驅動電流應降低，以使得第一黃光發光二極體YL1與第一藍光發光二極體BL1皆是呈現往短波長色偏的現象，如第2圖所示，如此即能混合產生穩定的白色光。
如第4B圖所示的實施例，鄰近於第一次畫素101的是第二次畫素102，第一次畫素101與第二次畫素102例如可使用不同顏色的彩色濾光片。第二次畫素102包括第二黃光發光二極體YL2及第二藍光發光二極體BL2。在此實施例中，第一藍光發光二極體BL1的陽極端耦接第二藍光發光二極體BL2的陽極端，亦即，第一藍光發光二極體BL1與第二藍光發光二極體BL2可耦接到相同的列電極信號線R3。此外，第一黃光發光二極體YL1的陽極端耦接第二黃光發光二極體YL2的陽極端，亦即，第一黃光發光二極體YL1與第二黃光發光二極體YL2可耦接到相同的列電極信號線R2。
第5A圖繪示依照本發明一實施例的畫素結構示意圖，第5B圖繪示對應於第5A圖的電路圖。在此實施例中，第一黃光發光二極體YL1的陰極端耦接第一藍光發光二極體BL1的陰極端，即兩個LED共用相同的陰極電壓準位。具體而言，第一黃光發光二極體YL1的陽極端耦接列電極信號線R2，第一藍光發光二極體BL1的陽極端耦接列電極信號線R3，而第一黃光發光二極體YL1的陰極端與第一藍光發光二極體BL1的陰極端皆是耦接行電極信號線C2。
在此實施例中，由於兩個LED的陰極端係共用一個信號線，可以節省電路面積。而第一黃光發光二極體YL1與第一藍光發光二極體BL1是分別驅動(由不同的列電極信號線R2與R3提供驅動信號)，在此實施例中驅動電路可控制避免形成二極體逆偏現象。舉例而言，列電極信號線R2與列電極信號線R3可大致維持電壓一起上升或是一起下降的趨勢，以避免造成二極體逆向偏壓。因此，對於選用的第一黃光發光二極體YL1與第一藍光發光二極體BL1，這兩個LED受到電流的色偏效應，應具有往相同波長方向偏移的趨勢。舉例而言，當驅動電流增加時，第一黃光發光二極體YL1與第一藍光發光二極體BL1所發出的光皆是往短波長偏移。可以藉由選用適當的半導體材料，以及控制摻雜濃度，使得第一黃光發光二極體YL1與第一藍光發光二極體BL1受到電流的色偏效應具有往相同波長方向偏移的趨勢。
第6A圖繪示依照本發明一實施例的畫素結構示意圖，第6B圖繪示對應於第6A圖的電路圖。在此實施例中，第一黃光發光二極體YL1與第一藍光發光二極體BL1串聯連接。具體而言，第一黃光發光二極體YL1的陽極端耦接第一藍光發光二極體BL1的陰極端，第一黃光發光二極體YL1的陰極端耦接行電極信號線C2，第一藍光發光二極體BL1的陽極端耦接列電極信號線R3。在此實施例中，對於第一次畫素101僅需使用兩個控制信號線即可決定驅動電流，更能有效降低電路複雜度。
在此實施例中，由於第一黃光發光二極體YL1與第一藍光發光二極體BL1串聯連接，通過兩個LED的電流相同，因此兩個LED受到電流的色偏效應，應具有往相同波長方向偏移的 趨勢。如前所述，可以藉由選用適當的半導體材料，以及控制摻雜濃度，使得第一黃光發光二極體YL1與第一藍光發光二極體BL1受到電流的色偏效應具有往相同波長方向偏移的趨勢，進而能夠針對發光二極體因為電流大小不同產生的發光頻率偏移現象產生補償的作用。
第6B圖所繪示的範例為第一黃光發光二極體YL1的陽極端耦接第一藍光發光二極體BL1的陰極端，在另一實施例中，串聯連接亦可以是第一黃光發光二極體YL1的陰極端耦接第一藍光發光二極體BL1的陽極端。
第7A圖繪示依照本發明一實施例的畫素結構示意圖，第7B圖繪示對應於第7A圖的電路圖。在此實施例中，第一黃光發光二極體YL1與第一藍光發光二極體BL1並聯連接。具體而言，第一黃光發光二極體YL1的陰極端與第一藍光發光二極體BL1的陰極端皆耦接行電極信號線C2，第一黃光發光二極體YL1的陽極端與第一藍光發光二極體BL1的陽極端皆耦接列電極信號線R3。在此實施例中，對於第一次畫素101僅需使用兩個控制信號線即可決定驅動電流，可有效降低電路複雜度。
在此實施例中，由於第一黃光發光二極體YL1與第一藍光發光二極體BL1並聯連接，兩個LED的跨壓相同，因此兩個LED受到電流的色偏效應，應具有往相同波長方向偏移的趨勢。如前所述，可以藉由選用適當的半導體材料，以及控制摻雜濃度，使得第一黃光發光二極體YL1與第一藍光發光二極體BL1受到電流的色偏效應具有往相同波長方向偏移的趨勢。採用兩個LED並聯連接的架構的優點為，當其中一個LED(例如第一黃光發 光二極體YL1)壞掉時，另一個LED(例如第一藍光發光二極體BL1)仍可通過電流而發光，使得第一次畫素101依然能夠顯示影像資料。
第8A圖繪示依照本發明一實施例的畫素結構示意圖，第8B圖繪示對應於第8A圖的電路圖。在此實施例中，第一次畫素101更包括第一輔助黃光發光二極體YL1’，第一黃光發光二極體YL1的陰極端耦接第一輔助黃光發光二極體YL1’的陽極端。亦即，第一黃光發光二極體YL1與第一輔助黃光發光二極體YL1’串聯連接。
在此實施例中，第一黃光發光二極體YL1與第一藍光發光二極體BL1分別為獨立控制，兩者可以各自調整驅動電流。具體而言，第一黃光發光二極體YL1的陽極端耦接列電極信號線R2，第一輔助黃光發光二極體YL1’的陰極端耦接行電極信號線C2，第一藍光發光二極體BL1的陽極端耦接列電極信號線R3，第一藍光發光二極體BL1的陰極端耦接行電極信號線C3。
四個控制信號(列電極信號線R2、列電極信號線R3、行電極信號線C2、行電極信號線C3)所提供的驅動電流，應使得當第一黃光發光二極體YL1發出的光波長往短波長偏移時，第一藍光發光二極體BL1發出的光波長往短波長偏移。舉例而言，若是根據選用的半導體材料特性，第一黃光發光二極體YL1係隨著電流降低往短波長色偏，第一藍光發光二極體BL1係隨著電流增加往短波長色偏，則當提供給第一藍光發光二極體BL1的 驅動電流增加時，提供給第一黃光發光二極體YL1的驅動電流應降低，以使得第一黃光發光二極體YL1與第一藍光發光二極體BL1皆是呈現往短波長色偏的現象。而由於此時第一黃光發光二極體YL1的驅動電流降低，可能導致發光強度變弱，為了能夠因應於降低的驅動電流並且保持次畫素適當的亮度，於此實施例中可以串聯第一輔助黃光發光二極體YL1’。第一輔助黃光發光二極體YL1’與第一黃光發光二極體YL1通過相同的驅動電流，藉由增加第一輔助黃光發光二極體YL1’，可彌補因驅動電流下降而減低的亮度，使得第一次畫素101整體保持適當的亮度。
如第8A圖及第8A所示為兩個黃光LED串聯的實施例，在另一實施例中，第一次畫素101亦可以包括串聯的兩個藍光LED，其操作原理類似於上述說明，於此不再重複贅述。
在另一實施例中，第一次畫素101可以包括並聯的第一黃光發光二極體YL1與第一輔助黃光發光二極體YL1’。具體而言，第一黃光發光二極體YL1的陽極端耦接第一輔助黃光發光二極體YL1’的陽極端，第一黃光發光二極體YL1的陰極端耦接第一輔助黃光發光二極體YL1’的陰極端。藉由並聯的第一黃光發光二極體YL1與第一輔助黃光發光二極體YL1’，亦可以有效提高顯示亮度，以因應於降低的驅動電流而能夠保持次畫素適當的亮度。此外，第一黃光發光二極體YL1與第一輔助黃光發光二極體YL1’並聯架構的優點為，當其中一個LED(例如第一黃光發光二極體YL1)壞掉時，另一個LED(例如第一輔助黃光發光二極體YL1’) 仍可通過電流而發光，使得第一次畫素101依然能夠顯示影像資料。
上述為兩個黃光LED並聯的實施例。在另一實施例中，第一次畫素101亦可以包括並聯的兩個藍光LED，其操作原理類似於上述說明，亦能夠達成提高亮度以及容錯的優點，於此不再重複贅述。
根據以上多個實施例的畫素結構，於次畫素使用黃光發光二極體以及藍光發光二極體，利用當黃光發光二極體發出光線往短波長偏移時，藍光發光二極體發出光線往短波長偏移，而能夠混合產生穩定的白色光，有效解決LED的色偏問題。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (12)

  1. 一種畫素結構，包括：一第一次畫素，該第一次畫素包括：一第一黃光發光二極體；一第一藍光發光二極體；以及一第一彩色濾光片，設置於該第一黃光發光二極體及該第一藍光發光二極體上方，該第一彩色濾光片用以通過一第一顏色的光；其中當該第一黃光發光二極體發出的一第一光波長往短波長偏移時，該第一藍光發光二極體發出的一第二光波長往短波長偏移。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該第一黃光發光二極體的一陽極端及一陰極端分別耦接一第一信號線及一第二信號線，該第一藍光發光二極體的一陽極端及一陰極端分別耦接一第三信號線及一第四信號線。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該第一黃光發光二極體的一陽極端及一陰極端分別耦接一第一信號線及一第二信號線，該第一藍光發光二極體的一陽極端及一陰極端分別耦接一第三信號線及該第二信號線。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該第一黃光發光二極體與該第一藍光發光二極體串聯連接。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該第一黃光發光二極體的一陰極端與該第一藍光發光二極體的一陰極端皆耦接一第一信號線，該第一黃光發光二極體的一陽極端與該第一藍光發光二極體的一陽極端皆耦接一第二信號線。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該第一次畫素更包括一第一輔助黃光發光二極體，該第一黃光發光二極體的一陰極端耦接該第一輔助黃光發光二極體的一陽極端。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之畫素結構，其中該第一黃光發光二極體的一陽極端耦接一第一信號線，該第一輔助黃光發光二極體的一陰極端耦接一第二信號線，該第一藍光發光二極體的一陽極端及一陰極端分別耦接一第三信號線及一第四信號線。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該第一次畫素更包括一第一輔助黃光發光二極體，該第一黃光發光二極體的一陽極端耦接該第一輔助黃光發光二極體的一陽極端，該第一黃光發光二極體的一陰極端耦接該第一輔助黃光發光二極體的一陰極端。
  9. 一種畫素結構，包括：一第一次畫素，該第一次畫素包括：一第一黃光發光二極體；一第一藍光發光二極體；以及一第一彩色濾光片，設置於該第一黃光發光二極體及該第一藍光發光二極體上方，該第一彩色濾光片用以通過一第一顏色的光；以及一第二次畫素，該第二次畫素包括：一第二黃光發光二極體；一第二藍光發光二極體；以及一第二彩色濾光片，設置於該第二黃光發光二極體及該第二藍光發光二極體上方，該第二彩色濾光片用以通過一第二顏色的光，該第二顏色與該第一顏色不同。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之畫素結構，其中該第一藍光發光二極體的一陽極端耦接該第二藍光發光二極體的一陽極端。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之畫素結構，更包括一第三次畫素，該第三次畫素包括：一第三黃光發光二極體；一第三藍光發光二極體；以及一第三彩色濾光片，設置於該第三黃光發光二極體及該第三藍光發光二極體上方，該第三彩色濾光片用以通過一第三顏色的光，該第三顏色與該第一顏色不同，且該第三顏色與該第二顏色不同。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之畫素結構，更包括一第三次畫素，該第三次畫素包括：一第三藍光發光二極體。
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