TWI707327B - 驅動電路、背光模組、顯示模組以及驅動方法 - Google Patents

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Abstract

一種用以提供一驅動訊號至光學元件的驅動電路。此驅動電路包括電源線以及多個第一電晶體。電源線提供驅動訊號，這些第一電晶體並聯於電源線和光學元件之間，且這些第一電晶體各自在一第一致能時間導通並傳遞驅動訊號至光學元件，且這些第一電晶體的第一致能時間實質上彼此不重疊。一種顯示模組、背光模組以及驅動方法亦被提出。

Description

驅動電路、背光模組、顯示模組以及驅動方法
本發明有關一種驅動電路、光學模組以及驅動方法；特別是有關於一種應用電晶體的驅動電路、背光模組、顯示模組以及驅動方法。
隨著顯示科技的發展，微小化的主動發光元件已經開始應用為主動發光的顯示像素，亦能應用為可區域調光(Local Dimming)的背光模組。上述的微小化主動發光元件可以例如是發光二極體(Light-Emitting Diode,LED)或微型發光二極體(micro LED)，且這些主動發光元件可藉由二個或多個電晶體來驅動。
舉例而言，利用2T1C電路，電源線之間的電晶體可以藉由資料訊號控制流過的電流來驅動上述的主動發光元件。然而，例如是薄膜電晶體的電晶體在長時間運作後會因為應力(Stress)造成IV shift，導致電源線所連接的電晶體通過的電流降低，進而影響主動發光元件的發光效果。
本發明提供一種驅動電路，其可以提供具有良好電性品質的驅動訊號，使驅動訊號落在適當的電流範圍。
本發明提供一種背光模組，其可以以穩定的訊號驅動發光元 件，以提供良好的光源。
本發明提供一種顯示模組，其可以以穩定的訊號驅動主動像素，以提供良好的畫面。
本發明提供一種驅動方法，其可以使光學元件以穩定的驅動訊號驅動。
本發明的驅動電路用以提供一驅動訊號至光學元件。此驅動電路包括電源線以及多個第一電晶體。電源線提供驅動訊號，這些第一電晶體並聯於電源線和光學元件之間，且這些第一電晶體各自在一第一致能時間(First Enable Period)導通並傳遞驅動訊號至光學元件，且這些第一電晶體的第一致能時間實質上彼此不重疊。
本發明的背光模組包括上述的驅動電路以及多個發光元件。這些發光元件各自連接至其中一驅動電路。
本發明的顯示裝置包括上述的驅動電路以及多個主動發光像素。這些主動發光像素各自連接至其中一該驅動電路。
本發明的驅動方法用以驅動一光學元件。此驅動方法包括：開啟多個第二電晶體；以及以多條子資料線依序提供一資料訊號至多個第一電晶體的其中之一以導通第一電晶體。這些第一電晶體並聯於一電源線以及光學元件之間，其適於傳遞驅動訊號。每個第二電晶體連接於一子資料線以及其中一第一電晶體的閘極之間。
由上述可知，本發明所提出的驅動電路包括多個第一電晶體來傳遞驅動訊號，因此可以讓驅動訊號維持在適當的電性範圍，降低長時 間電性驅動下所造成的影響。本發明所題書的背光模組以及顯示模組因為包括上述的驅動訊號，因此可以各自提供適當的光學效果或顯示效果。本發明所提出的驅動方法因為利用多個電晶體來提供驅動訊號，因此可以讓應用此驅動方法的光學元件維持適當的光學效果。
A1-A3,B1-B3,P1-P3:區域
Data,VData5:資料線
GA1-GD1,GA2-GD3:閘極
V_Data1,V_Data2,V_Data3,V_Data4,V_Data51-54:子資料線
L1,L2:光
Scan,Scan1:掃描線
VGH,VGL:電源線
100,200:顯示裝置
110:背光模組
120:液晶模組
121,211:顯示面
210:顯示模組
300,400:驅動電路
310:開關電路組
310A,310B,310C,310D:線路
311A-311D,312A-312D,411A-411D,412A-412D,413A-413D,414A-414D:電晶體
320:光學元件
圖1A是本發明的實施例中的一顯示裝置示意圖；圖1B是本發明的實施例中的一顯示模組示意圖；圖1C是本發明的第一實施例中驅動電路以及光學元件的示意圖；圖2A是本發明第一實施例中驅動電路的電路示意圖；圖2B是本發明第一實施例的訊號示意圖；圖3是本發明另一實施例的訊號示意圖；圖4A是本發明第二實施例中驅動電路的電路示意圖；圖4B是本發明第二實施例的訊號示意圖。
本發明所提出的驅動電路可以應用於背光模組，用以控制發光元件的發光來提供適當的背光。舉例而言，藉由偵測顯示畫面的亮部或暗部，針對需要加強對比度的畫面區域來調整區域的背光強度。本發明所提出的驅動電路意可以應用於顯示模組，用以控制形成顯示像素的發光元件的發光。然而，本發明並不限於上述的應用領域，本發明所提出的驅動電路可以應用於任何需要以電晶體控制驅動訊號的電子元件，較佳為需要長時間以電晶體或薄膜電晶體(Thin-Film Transistor,TFT)控制驅動訊號的 電子元件。
舉例而言，圖1A是本發明的實施例中的一顯示裝置。請參照圖1A，顯示裝置100包括背光模組110以及液晶面板120，其中背光模組110為本發明實施例所提出的背光模組，其包含本發明的實施例所提出的驅動電路。背光模組110例如是直下式(direct-lit)背光模組，較佳為直下式發光二極體(direct-lit LED)背光模組，其可以在不同區域提供具有不同亮度的光。詳細而言，液晶面板120的顯示面121在區域B1,B2,B3所需的畫面亮度或對比彼此不同，其中B1例如是黑色；B2需要亮度較高；B3需要亮度較低。根據上述的需求，本實施例的背光模組110可以在對應位置提供不同的光，其中A1例如不提供光；A2提高亮度較高的光L1；A3提供亮度較低的光L2，而這些區域A1-A3中的發光元件的驅動訊號可以藉由本發明所提供的驅動電路控制。
在本發明的其他實施例中，驅動電路亦可以應用在主動式顯示面板中。請參照圖1B，顯示裝置200包括主動顯示模組210，主動顯示模組210藉由本發明所提出的驅動電路控制，藉以在像素區域P1,P2,P3提供不同強度的光L1,L2來形成畫面於顯示表面211上。
以上示例性說明本發明所提出的驅動電路以及包含此驅動電路的背光模組或顯示模組的實施方式，然而本發明並不限於此。接下來將根據驅動電路說明本發明所提出的詳細技術特徵，且本領域具有通常知識者可將此驅動電路應用於上述所提的各種領域中。圖1C是本發明的第一實施例中的驅動電路以及其所驅動的光學元件的示意圖。請參照圖1C，在本實施例的驅動電路300中，包括電源線VGH，其用以提供驅動訊號至光學 元件320。本實施例的光學元件320例如是發光二極體(Light Emitting Diode,LED)，而電源線VGH所提供的驅動訊號可以使光學元件320發光。本實施例的驅動電路300包括一開關電路組310，其用以連接於電源線VGH和光學元件320之間。開關電路組310用以控制來自電源線VGH的驅動訊號的傳遞。具體而言，本實施例的開關電路組310利用來自資料線Data和掃描線Scan的訊號來控制驅動訊號的傳遞，使驅動訊號可以依序自線路310A,310B,310C或310D傳遞至光學元件320。
應當理解，儘管術語「第一」、「第二」等在本文中可以用於描述各種元件、部件或部分，但是這些元件、部件或部分不應受這些術語限制。這些術語僅用於將一個元件、部件或部分區分開。因此，下面討論的「第一元件」、「第一部件」、「第一電晶體」或「第一部分」也可以被稱為「第二元件」、「第二部件」、「第二電晶體」或「第二部分」而不脫離本文的教導。
以下將分別以數個實施例說明本發明所提出的驅動電路的詳細技術特徵。
詳細而言，在本發明的實施例中的驅動電路100中，開關電路組310可以透過不同的電晶體來傳遞驅動訊號，降低單一電晶體需要被致能(enable)的頻率。圖2A是本發明第一實施例的驅動電路以及其所驅動的光學元件的電路示意圖。在本實施例中，驅動電路300包括第一電晶體311A、第一電晶體311B、第一電晶體311C、第一電晶體311D，其中第一電晶體311A連接至線路310A；第一電晶體311B連接至線路310B；第一電晶體311C連接至線路310C；第一電晶體311D連接至線路310D，這些電晶體並聯 於電源線VGH和光學元件320、電源線VGL之間。
在本實施例中，每個第一電晶體都可以傳遞驅動訊號至光學元件，且這些第一電晶體各自在不同時間導通來傳遞驅動訊號，藉以降低單一電晶體被致能的頻率。請參照圖2A，在本實施例中，第一電晶體311A的閘極GA1例如是接收來自資料線V_Data1的資料訊號以致能第一電晶體311A；第一電晶體311B的閘極GB1例如是接收來自資料線V_Data2的資料訊號以致能第一電晶體311B；第一電晶體311C的閘極GC1例如是接收來自資料線V_Data3的資料訊號以致能第一電晶體311C；第一電晶體311D的閘極GD1例如是接收來自資料線V_Data4的資料訊號以致能第一電晶體311D。因此，藉由依序在上述這些資料線傳遞資料訊號，這些第一電晶體可以依序在各自的第一致能時間被導通，藉以傳遞驅動訊號給光學元件320。光學元件320可以藉由來自這些線路310A-310D的驅動訊號以適當的頻率驅動，同時又可以降低各自的第一電晶體311A-311D被致能的頻率，因此可以降低上述這些第一電晶體因長時間驅動而產生的應力的影響，亦即降低IV shift的發生機率。
圖2B是本發明第一實施例的訊號示意圖。請參照圖2B，本實施例藉由資料訊號依序致能這些第一電晶體311A-311D，且這些第一電晶體311A-311D被致能的第一致能時間彼此不同。請參照資料訊號V_Data1-V_Data4，其中各自在不同的時間出現。舉例而言，本實施例的第一電晶體311A的第一致能時間自時間點t1開始；第一電晶體311B的第一致能時間自時間點t2開始；第一電晶體311C的第一致能時間自時間點t3開始；第一電晶體311D的第一致能時間自時間點t4開始，上述這些第一致能時間 彼此不重疊，因此光學元件320可以以適當的頻率被驅動訊號驅動，藉以提供適當的光學效果，同時降低電晶體因應力產生的IV shift所造成的影響。
進一步而言，本實施例的這些第一電晶體311A-311D的致能時間會以大於或等於360赫茲(Hz)的頻率，以避免光學元件320所提供的光讓使用者感受到閃爍的現象。具體而言，驅動訊號依序經由這些第一電晶體311A-311D傳遞至光學元件320，且光學元件320接收到這些驅動訊號的頻率大於等於360赫茲，因此可以降低使用者視覺上的閃爍現象。
另一方面，本實施例所提出的驅動電路可以藉由另一電晶體來控制資料訊號的傳遞，開關電路組310實質上是由多組雙電晶體電路所形成。詳細而言，請參照圖2A，在本實施例中驅動電路300還包括多個第二電晶體312A-312D以及掃描線Scan。第二電晶體312A控制子資料線V_Data1和第一電晶體311A的閘級GA1之間資料訊號的傳遞；第二電晶體312B控制子資料線V_Data2和第一電晶體311B的閘級GB1之間資料訊號的傳遞；第二電晶體312C控制子資料線V_Data3和第一電晶體311C的閘級GC1之間資料訊號的傳遞；第二電晶體312D控制子資料線V_Data4和第一電晶體311D的閘級GD1之間資料訊號的傳遞，且這些第二電晶體312A-312D可以藉由來自掃描線Scan1的掃描訊號開通。
請參照圖2B，在本實施例中，掃描線Scan1在每個資料訊號在資料線V_Data1-V_Data4的其中之一傳遞的同時也傳遞一掃描訊號至這些第二電晶體312A-312D的閘極以致能這些第二電晶體312A-312D並傳遞資料訊號。但本發明不限於此。
請參照圖3，其為本發明另一實施例中的訊號示意圖。在本 發明的其他實施例中，掃描線Scan2亦可以持續傳遞掃描訊號來使這些第二電晶體312A-312D持續致能，並藉由依序傳遞資料訊號至子資料線V_Data1-V_Data4來依序透過這些第一電晶體311A-311D來傳遞驅動訊號至光學元件320。
需要特別說明的是，在上述實施例中，驅動電路300是以四個第一電晶體311A-311D為例，但本發明不限於此。在本發明的其他實施例中，驅動電路可以包括二個第一電晶體，並藉由此二個第一電晶體交替提供驅動訊號給光學元件。在本發明的另一實施例中，驅動電路可以包括六個第一電晶體，並藉由此六個第一電晶體交替提供驅動訊號給光學元件。本發明所屬領域具有通常知識者可以根據其所需的訊號品質或是承載這些電路的基板所能提供的佈線區域大小來適度調整第一電晶體或甚至上述第二電晶體的數量，本發明並不限於這些電晶體的數量。
另一方面，本發明所提出的驅動電路中的資料訊號也可以透過多工器(multiplexer)或解多工器(demultiplexer)提供。圖4A是本發明第二實施例中驅動電路的電路示意圖。請參照圖4A，在本發明的第二實施例中，驅動電路400類似上述驅動電路300包括並聯於電源線VGH和光學元件420以及電源線VGL之間的第一電晶體411A-411D，以及用以傳遞資料訊號至這些第一電晶體411A-411D的閘極的第二電晶體412A-412D，且這些第二電晶體412A-412D的閘極與掃描線Scan3連接。上述這些元件及其連接關係類似於上述第一實施例中對應的元件，此處不再贅述。
本實施例與上述第一實施例不同之處在於，驅動電路400包括多工器413，其用以依序分配來自資料線V_Data5的資料訊號至不同的子 資料線。具體而言，多工器413連接於資料線V_Data5和多條子資料線V_Data51,V_Data52,V_Data53,V_Data54之間，對應每個第一電晶體411A-411D的第一致能時間來將資料訊號提供至對應的子資料線，藉以簡化資料線V_Data5的設計，亦可避免整體驅動電路與外界訊號源連接時所需的連接頻道(channel)數過多。
進一步而言，多工器413可以包括多個第三電晶體413A、413B、413C、413D，第三電晶體413A連接於資料線V_Data5和子資料線V_Data51之間；第三電晶體413B連接於資料線V_Data5和子資料線V_Data52之間；第三電晶體413C連接於資料線V_Data5和子資料線V_Data53之間；第三電晶體413D連接於資料線V_Data5和子資料線V_Data54之間。藉由資料線V_Data5持續傳遞資料訊號，而多工器413依序對應第一電晶體411A-411D的第一致能時間致能第三電晶體413A-413D，資料訊號可以依序致能第一電晶體411A-411D，以使光學元件420可以接收到驅動訊號。
圖4B是本發明第二實施例的訊號示意圖。請參照圖4B，資料線V_Data5提供資料訊號後，依序提供致能訊號SW1、SW2、SW3、SW4至第三電晶體413A、413B、413C、413D可以使來自資料線V_Data5的資料訊號依序提供至子資料線V_Data51、V_Data52、V_Data53、V_Data54。藉由多工器413所提供的這些第三電晶體413A-413D可以簡化資料線V_Data5的佈線，同時還可以藉由這些第一電晶體411A-411D來依序提供驅動訊號至光學元件420，以避免IV shift影響光學元件420所接收的驅動訊號。
另一方面，本發明第二實施例的驅動電路400還可以包括多 個第四電晶體，連接於子資料線並穩定子資料線的電壓位準。具體而言，請參照圖4A，第四電晶體414A連接於子資料線V_Data51。在第三電晶體413A致能時，子資料線V_Data51會因資料訊號提升至一參考電壓。藉由致能第四電晶體414A，子資料線V_Data51可以下拉至另一較低的參考電壓。第四電晶體414B連接於子資料線V_Data52，使子資料線V_Data52連接於第三電晶體413B和第四電晶體414B之間。第四電晶體414B致能時可以使剛傳遞資料訊號的子資料線V_Data52下拉至較低的參考電壓。第四電晶體414C連接於子資料線V_Data53，使子資料線V_Data53連接於第三電晶體413C和第四電晶體414C之間。第四電晶體414C致能時可以使剛傳遞資料訊號的子資料線V_Data53下拉至較低的參考電壓。第四電晶體414D連接於子資料線V_Data54，使子資料線V_Data54連接於第三電晶體413D和第四電晶體414D之間。第四電晶體414D致能時可以使剛傳遞資料訊號的子資料線V_Data54下拉至較低的參考電壓。
本實施例的這些第三電晶體413A-413D不會與其所連接的第四電晶體414A-414D同時致能。舉例而言，第三電晶體413A被致能並傳遞資料訊號時，第四電晶體414A為關閉，因此子資料線V_Data51可以維持在適當的電壓位準。當第三電晶體413A傳遞完資料訊號並關閉後，第四電晶體414A才被致能來使子資料線V_Data51接地，以使子資料線V_Data51的電壓位準歸零，藉以達成穩壓的效果。
請一併參照圖4B，本實施例的第四電晶體實質上可以在沒有與其連接的第三電晶體致能時同步致能，亦即一子資料線所連接的第四電晶體可以和另一子資料線所連接的第三電晶體同時接收相同的致能訊 號。舉例而言，在時間點t5之前，本實施例的第三電晶體413A被致能來傳遞資料訊號，而同時第四電晶體414D也被致能來使子資料線V_Data54的電壓位準歸零；在時間點t6之前，第三電晶體413B傳遞資料訊號，而第四電晶體414A被致能來使子資料線V_Data51的電壓位準歸零；在時間點t7之前，第三電晶體413C傳遞資料訊號，而第四電晶體414B被致能來使子資料線V_Data52的電壓位準歸零；在時間點t8之前，第三電晶體413D傳遞資料訊號，而第四電晶體414C被致能來使子資料線V_Data53的電壓位準歸零，因此這些子資料線在每次充能時都可以維持在穩定的電壓範圍，進而提供穩壓的效果。
綜上所述，本發明所提供的驅動電路以及驅動方法因為包括多個第一電晶體，此驅動電路所驅動的光學元件可以依序透過驅動電路中的不同個第一電晶體取得驅動訊號，進而降低因長時間致能電晶體所造成的IV shift問題。本發明所提供的顯示模組以及背光模組因為包括上述的驅動電路，因此其中的發光元件都可以以適當的電性訊號驅動，進而提供穩定的發光效果或顯示品質。
GA1-GD1,GA2-GD2‧‧‧閘極
V_Data1,V_Data2,V_Data3,V_Data4‧‧‧子資料線
Scan1‧‧‧掃描線
VGH,VGL‧‧‧電源線
300‧‧‧驅動電路
310‧‧‧開關電路組
310A,310B,310C,310D‧‧‧線路
311A-311D,312A-312D‧‧‧電晶體
320‧‧‧光學元件

Claims (11)

  1. 一種驅動電路，用以提供一驅動訊號至光學元件，該驅動電路包括：一電源線，提供驅動訊號；多個第一電晶體；該些第一電晶體並聯於該電源線和該光學元件之間，且該些第一電晶體各自在一第一致能時間導通並傳遞該驅動訊號至該光學元件，且該些第一電晶體的第一致能時間實質上彼此不重疊；一掃瞄線，提供一掃瞄訊號；多條子資料線，依序提供一資料訊號；一資料線，提供該資料訊號；多個第二電晶體，各自連接於其中一該子資料線和其中一該第一電晶體的閘極之間，且該些第二電晶體的閘極連接至該掃描線；多個第三電晶體，各自連接於該資料線、其中一該第二電晶體以及其中一該子資料線；以及多個第四電晶體，各自連接於其中一該子資料線與其中一該第三電晶體，且該子資料線會在該第四電晶體導通時接地，並穩定該子資料線的電壓位準。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的驅動電路，其中該掃描訊號導通該些第二電晶體，該些子資料線依序提供該資料訊號經其所連接的該第二電晶體傳遞至其中一該第一電晶體，使該第一電晶體在該第一致能時間導通。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的驅動電路還包括： 一多工器，連接於該資料線以及該些子資料線之間，並依序將來自該資料線的該資料訊號傳遞至該些子資料線的其中之一。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的驅動電路，其中該些第三電晶體各自在不同的該第一致能時間導通，以使該資料訊號經由該第三電晶體及其所連接的該第二電晶體來開啟該些第一電晶體的其中之一。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的驅動電路，其中該第四電晶體的源極與該第二電晶體的源級以及該第三電晶體的汲極連接；在每個該第三電晶體導通時，該第三電晶體所連接的該第四電晶體關閉，且該第四電晶體在該第三電晶體關閉後導通。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的驅動電路，其中該些第一電晶體傳遞該驅動訊號給該光學元件的頻率為360赫茲以上。
  7. 一種背光模組，包括：多個如申請專利範圍第1-6項中任一所述的驅動電路；以及多個發光元件，各自連接至其中一該驅動電路。
  8. 一種顯示裝置，包括：多個如申請專利範圍第1-6項中任一所述的驅動電路；以及多個主動發光像素，各自連接至其中一該驅動電路。
  9. 一種驅動方法，用以驅動一光學元件，該驅動方法包括：開啟多個第二電晶體；以多條子資料線依序提供一資料訊號至多個第一電晶體的其中之一以導通該第一電晶體，其中該些第一電晶體並聯於一電源線以及該光學元件之間，適於傳遞驅動訊號，每個該第二電晶體連接於一該子資料線以及 其中一該第一電晶體的閘極之間；提供一資料訊號至一資料線；依序導通多個第三電晶體，以使該資料訊號依序傳遞至該些子資料線；導通該些第三電晶體時，關閉該些第三電晶體個別所連接的多個第四電晶體；以及該些第四電晶體在該些第三電晶體關閉後開啟，並穩定該些子資料線的電壓位準。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的驅動方法，其中該些第三電晶體分別連接該資料線以及該些子資料線的其中之一。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的驅動方法，其中該些子資料線的其中之一分別連接於該些第三電晶體和該些第四電晶體之間，且該些第四電晶體導通時使該些子資料線接地。
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