TWI754380B

TWI754380B - 顯示裝置

Info

Publication number: TWI754380B
Application number: TW109132177A
Authority: TW
Inventors: 楊宜勳; 謝祥圓; 莊錦棠
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2018-12-25
Filing date: 2018-12-25
Publication date: 2022-02-01
Also published as: TW202103518A

Abstract

本發明提供顯示裝置。顯示裝置包括控制器以及多個第一發光二極體。多個第一發光二極體分別與多個第二發光二極體交錯配置，第一發光二極體分別耦接至該些第二發光二極體。各個第二發光二極體接收驅動電流。當各個第二發光二極體斷路時，各個第二發光二極體對應的驅動電流被傳送至對應的各個第一發光二極體。

Description

顯示裝置

本發明是有關於一種顯示裝置及其驅動方法，且特別是有關於一種具有元件損壞補償功能以提升可靠度的顯示裝置及其驅動方法。

在顯示裝置的系統中，無論是主動式矩陣（Active matrix）的控制器或是受控元件，例如發光二極體（light emitting diode, LED），都難以避免的可能會發生故障，導致顯示裝置出現缺陷。因此，要如何修復補償這些缺陷以提高顯示裝置可靠度，並避免造成元件成本大量增加，則成為一個重要的課題。

本發明提供一種顯示裝置及其驅動方法，其具有元件損壞補償功能，可提升顯示裝置的可靠度。

本發明的顯示裝置包括控制器、多個第一發光二極體以及多個第二發光二極體。多個第一發光二極體耦接至控制器的第一側邊，分別與多個第二發光二極體交錯配置，多個第一發光二極體分別耦接至多個第二發光二極體，其中各第二發光二極體接收驅動電流，在當各第二發光二極體斷路時，各第二發光二極體對應的驅動電流被傳送至對應的各第一發光二極體。

基於上述，本發明的顯示裝置藉由第一控制器來驅動第一發光二極體，而當第一發光二極體斷路（例如是損壞狀態）時，則可透過第二控制器來驅動第二發光二極體，以對因第一發光二極體損壞而產生的缺陷進行亮度補償，藉此達到元件損壞補償功能之目的，並能提升顯示裝置的可靠度。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

在附圖中，為了清楚起見，放大了層、膜、面板、區域等的厚度。在整個說明書中，相同的附圖標記表示相同的元件。應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件”上”或”連接到”另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反，當元件被稱為”直接在另一元件上”或”直接連接到”另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的，”連接”可以指物理及/或電性連接。再者，”電性連接”或”耦合”係可為二元件間存在其它元件。

請參照圖1，圖1繪示本發明一實施例的顯示裝置的電路方塊示意圖。顯示裝置100包括發光二極體LED1~LED2以及控制器110、120。控制器110中具有電流源SOU1，電流源SOU1與發光二極體LED1的陰極串聯耦接，發光二極體LED1的陽極則接收系統電壓VLED。控制器120中則具有電流源SOU2，電流源SOU2的一端與發光二極體LED2的陰極串聯耦接，電流源SOU2的另一端則耦接至參考接地電壓GND，發光二極體LED2的陽極則同樣接收系統電壓VLED，其中發光二極體LED1與發光二極體LED2的發光波長相同，並且發光二極體LED1會與發光二極體LED2彼此交錯配置。此外，電流源SOU1並會耦接至電流源SOU2與發光二極體LED2的耦接點（例如是節點CE1）。

據此，當發光二極體LED1為正常狀態（即並未發生損壞的狀態）時，控制器120會使電流源SOU2汲取電流源SOU1的電流，以使電流源SOU1提供驅動電流Idr1來導通發光二極體LED1。需要注意的是，在本實施例中，電流源SOU1與電流源SOU2的電流大小相同，故依據克希荷夫電流定律（Kirchhoffs Current Law，KCL），此時流入節點CE1的電流（即電流源SOU1提供的驅動電流Idr1）與流出節點CE1的電流（即電流源SOU2的電流）實質上相同，因此，發光二極體LED2並不會有電流流過（即驅動電流Idr2的電流值例如為零或趨近於零），亦即在發光二極體LED1為正常狀態時，作為備援發光二極體的發光二極體LED2並不會發光。

另一方面，當發光二極體LED1發生損壞而斷路時，會使驅動電流Idr1的電流路徑被斷開，電流源SOU1便會停止提供驅動電流Idr1。此時，電流源SOU2會提供驅動電流Idr2以導通發光二極體LED2，使發光二極體LED2可以補償發光二極體LED1未能提供的發光亮度。如此一來，本發明在發光二極體LED1為斷路狀態時，便可藉由相同發光波長的發光二極體LED2作為備援的發光二極體，以補償顯示裝置100因發光二極體LED1損壞而產生的缺陷，達到提升可靠度之目的。

附帶一提的，在本實施例的顯示裝置100中，當控制器110發生損壞時，控制器110無法提供驅動電流Idr1時。控制器120則可使電流源SOU2提供驅動電流Idr2來驅動發光二極體LED2，以補償因控制器110損壞而使發光二極體LED1無法發光之缺陷。

請參照圖2A，圖2A繪示本發明另一實施例的顯示裝置的示意圖。本實施例的顯示裝置200包括移位暫存器SR、發光二極體R1~ R2、G1~G2、B1~B2、電晶體T1~T6以及多個控制器（例如是控制器210）。需要注意的是，本發明的顯示裝置200包括多個相互耦接的控制器（例如是多組如圖1所繪示的控制器110以及控制器120的耦接方式的架構），並且顯示裝置200中各控制器可分別耦接多個發光二極體以及多個電晶體，在此為簡化說明，圖2A僅繪示控制器210及耦接至控制器210的發光二極體R1~ R2、G1~G2、B1~B2及電晶體T1~T6，以作為示範性實施例，然本發明實際上並未對控制器、發光二極體及電晶體的數量有加以限制，本領域具通常知識者可依據實際應用情況調整控制器、發光二極體及電晶體的數量。

此外，在本實施例中，發光二極體R1、G1、B1作為控制器210的主要發光二極體，發光二極體R2、G2、B2則作為下一級的控制器中主要發光二極體的備援發光二極體，然本發明並不以此為限。

值得注意的是，在本實施例中，發光二極體R1、R2的發光波長相同，並且可例如是紅光發光二極體。發光二極體G1、G2的發光波長相同，並且可例如是綠光發光二極體。發光二極體B1、B2的發光波長相同，並且可例如是藍光發光二極體。也就是說，發光二極體R1、R2的發光波長可以與發光二極體G1、G2的發光波長不同，並且發光二極體R1、R2的發光波長可以與發光二極體B1、B2的發光波長不同。需要注意的是，在本發明其他實施例中，發光二極體R1、R2的發光波長也可以是與發光二極體G1、G2、B1、B2相同的，本發明對此並不加以限制，本領域具通常知識者可依據實際應用情況對發光二極體R1~R2、G1~G2、B1~B2的發光波長進行調整。

控制器210包括控制信號產生器211a~211b、電流控制器212a~212b、開關S1~S6以及電流源SOU21~SOU29。控制器210接收掃描信號Scan、資料信號Data以及時脈信號CLK，以依據掃描信號Scan決定是否接收資料信號Data。附帶一提的，掃描信號Scan、資料信號Data以及時脈信號CLK可例如是由一時序控制器所提供，然本發明並不以此為限。另一方面，移位暫存器SR用以接收前級掃描信號，並提供後級掃描信號，以使顯示裝置200的各列畫素能依序進行掃描。詳細來說明，移位暫存器SR會提供多個依序致能的控制信號MR1_1、MG1_1、MB1_1，以導通電晶體T1~T3，使發光二極體R1、G1、B1接收系統電壓VLED。此外，移位暫存器SR下一級的移位暫存器則會提供多個依序致能的控制信號MR1_2、MG1_2、MB1_2，以導通電晶體T4~T6，使發光二極體R2、G2、B2接收系統電壓VLED，請依此類推。

此外，在控制器210中，開關S1耦接在發光二極體R1與電流源SOU21之間，並依據控制信號SR1而被導通或斷開。開關S2耦接在發光二極體G1與電流源SOU22之間，並依據控制信號SG1而被導通或斷開。開關S3耦接在發光二極體B1與電流源SOU23之間，並依據控制信號SB1而被導通或斷開。開關S4耦接在發光二極體R2與電流源SOU24之間，並依據控制信號SR2而被導通或斷開。開關S5耦接在發光二極體G2與電流源SOU25之間，並依據控制信號SG2而被導通或斷開。開關S6耦接在發光二極體B2與電流源SOU26之間，並依據控制信號SB2而被導通或斷開。需要注意的是，本實施例的電晶體T1~T6可例如是採用P型電晶體或N型電晶體來實施，本發明在此以P型電晶體來實施以作為示範性實施例，然本發明並不以此為限。此外，本實施例的開關S1~S6同樣可例如是採用P型電晶體或N型電晶體來實施，本發明並不加以限制。

另一方面，在本實施例中，控制信號產生器211a用以提供控制信號SR1、SG1、SB1來分別控制開關S1~S3。控制信號產生器211b則用以提供控制信號SR2、SG2、SB2來分別控制開關S4~S6。附帶一提的，本實施例的控制信號SR1~SR2、SG1~SG2、SB1~SB2可例如是脈波寬度調變（PWM）信號，然本發明並不以此為限。電流控制器212a用以提供電流控制信號IR1_1、IG1_1、IB1_1來分別控制電流源SOU21~SOU23的電流大小（例如是控制電流源SOU21~SOU23輸出電流值的比例值）。電流控制器212b用以提供電流控制信號IR1_2、IG1_2、IB1_2來分別控制電流源SOU24~SOU26的電流大小（例如是控制電流源SOU24~SOU26輸出電流值的比例值）。附帶一提，電流源SOU27~SOU29為控制器210的下一級的控制器中的電流源，需要注意的是，本實施例的控制器210與下一級的控制器之間的元件耦接方式及元件損壞補償方式與前述圖1實施例相類似，在此不重複贅述。

接著，請同步參照圖2A及圖2B，圖2B繪示本發明圖2A實施例的顯示裝置的信號波形示意圖。在時間區間TA中，顯示裝置200會執行資料存取操作，掃描信號Scan會從禁能電壓準位轉態為致能電壓準位，此時控制器210接收切換頻率為時脈信號Clk_data的時脈信號CLK，並依據時脈信號CLK對資料信號Data進行資料存取動作。需要注意的是，時脈信號Clk_data的切換頻率高於時脈信號Clk_PWM的切換頻率，並且時脈信號Clk_data及時脈信號Clk_PWM同樣可例如是由一時序控制器發送。如此一來，本實施例的顯示裝置200可藉由切換頻率較高的時脈信號Clk_data來進行資料存取操作，進而加速資料的收集與存取。另一方面，在時間區間TA中控制信號SR1、SG1、SB1以及控制信號MR1_1、MG1_1、MB1_1均為禁能電壓準位（亦及此時電晶體T1~T3以及開關S1~S3為斷開狀態）。此外，在本實施例中，控制信號SR2、SG2、SB2以及控制信號MR1_2、MG1_2、MB1_2的電壓準位則會與下一級的控制器中主要發光二極體的多個開關及多個電晶體的控制信號相同。

而在時間區間TA之後的時間區間TB中，顯示裝置200會執行驅動顯示操作，掃描信號Scan會從致能電壓準位轉態為禁能電壓準位，此時控制器210會接收切換頻率為時脈信號Clk_PWM的時脈信號CLK，提供轉態為致能電壓準位的控制信號SR1、SG1、SB1導通開關S1~S3，並提供依序致能控制信號MR1_1、MG1_1、MB1_1以導通電晶體T1~T3，以使上一級的控制器中的多個電流源，分別對電流源SOU21、SOU22、SOU23汲取電流以分別產生驅動電流IR1_out、IG1_out、IB1_out來驅動發光二極體R1、G1、B1。

附帶一提，當下一級的控制器中的主要發光二極體損壞而斷路（或下一級的控制器發生損壞）時，下一級的控制器中的電流源SOU27、SOU28、SOU29停止提供驅動電流（例如是驅動電流IR2_in、IG2_in、IB2_in），則控制器210會使電流源SOU24、SOU25、SOU26分別提供與電流源SOU27、SOU28、SOU29相同電流大小的驅動電流來驅動發光二極體R2、G2、B2。附帶一提，顯示裝置200中發光二極體R1、G1、B1會與上一級的控制器中的備援發光二極體交錯配置，發光二極體R2、G2、B2則會與下一級的控制器中的主要發光二極體交錯配置。

此外，在本發明的其他實施例中另有提到，可以開關S1~S6來替代電晶體T1~T6的功能，亦即本實施例的顯示裝置200在執行驅動顯示操作時，控制器210會提供依序致能的控制信號SR1、SG1、SB1以導通開關S1~S3，使電流源SOU21、SOU22、SOU23能分別提供驅動電流IR1_out、IG1_out、IB1_out來驅動發光二極體R1、G1、B1。

請參照圖3，圖3繪示本發明另一實施例的顯示裝置的電路方塊示意圖。本實施例的顯示裝置300包括控制器310、多個第一發光二極體（例如是發光二極體r31、g31、b31）以及多個第二發光二極體（例如是發光二極體R32、G32、B32）。多個第一發光二極體（即發光二極體r31、g31、b31）耦接至控制器310的第一側邊（例如圖3中控制器310的下側邊）。發光二極體r31、g31、b31分別與發光二極體R32、G32、B32交錯配置，並且發光二極體r31、g31、b31會分別耦接至發光二極體R32、G32、B32。值得一提的是，各發光二極體R32、G32、B32會接收驅動電流，在當各發光二極體R32、G32、B32斷路時，各發光二極體R32、G32、B32對應的驅動電流會被傳送至對應的各發光二極體r31、g31、b31。需要注意的是，在本實施例中，發光二極體R32、G32、B32作為控制器310的下一級的控制器的主要發光二極體，而控制器310的發光二極體r31、g31、b31則作為下一級的控制器中主要發光二極體（即發光二極體R32、G32、B32）的備援發光二極體，然本發明並不以此為限。

此外，在本發明的其他實施例中另有提到，顯示裝置300更包括多個第三發光二極體（例如是發光二極體R31、G31、B31），發光二極體R31、G31、B31耦接至控制器310的第二側邊（例如圖3中控制器310的上側邊），其中第一側邊（即下側邊）與第二側邊（即上側邊）相對，並且發光二極體R31、G31、B31與發光二極體r31、g31、b31交錯配置。換句話說，本實施例的控制器310也可包括主要發光二極體（即發光二極體R31、G31、B31），並且發光二極體R31、G31、B31會與發光二極體r31、g31、b31呈現不對稱的配置方式。

由上述的說明不難得知，本發明的顯示裝置300可以一個控制器（例如是控制器310）來同時控制主要發光二極體（即發光二極體R31、G31、B31）與備援發光二極體（即發光二極體r31、g31、b31）。如此一來，本發明便可減少額外設置僅用以控制備援發光二極體的控制器，可增加控制器的使用效率，並降低元件成本。

需要注意的是，本實施例的控制器310中發光二極體的驅動方式與前述圖2A實施例相類似，在此不重複贅述。此外，本實施例的控制器310與下一級的控制器之間的元件耦接方式及元件損壞補償方式與前述圖1實施例相類似，在此不重複贅述。

接著，請同步參照圖3及圖4，圖4繪示本發明另一實施例的顯示裝置的電路方塊示意圖。本實施例的顯示裝置400包括多個控制器（例如是控制器410~450）、時序控制器Tcon以及各控制器所對應的多個發光二極體（即發光二極體R42~R43、G42~G43、B42~B43、r41~r42、g41~g42、b41~b42、R51、G51、B51、r44、g44、b44）。時序控制器Tcon耦接至控制器410~450，並且時序控制器Tcon用以提供如圖2A實施例所述的掃描信號、資料信號以及時脈信號至控制器410~450，在此不重複贅述。需要注意的是，為簡化說明，本發明圖4僅繪示五個控制器及相對應的發光二極體，然本發明實際上並未對控制器與其相對應的發光二極體的數量有加以限制，圖4的繪示並不用以限制本發明。

值得一提的是，在本實施例中，控制器410~450可例如是由多個圖3的控制器310所構成，並且位於圖4的顯示裝置400最上側邊的控制器（例如是控制器410）僅包括備援發光二極體（即發光二極體r41、g41、b41），而位於圖4的顯示裝置400最下側邊的控制器（例如是控制器450）則僅包括主要發光二極體（即發光二極體R51、G51、B51）。需要注意的是，各控制器410~450之間的元件耦接方式及元件損壞補償方式皆與前述圖1實施例相類似，在此同樣不重複贅述。

由上述的說明不難得知，在本實施例的顯示裝置400中，當控制器的主要發光二極體的至少其中之一斷路時，可藉由相鄰的控制器的相同發光波長的備援發光二極體來進行補償。舉例來說，當控制器420的主要發光二極體R42、G42、B42中的發光二極體G42、B42斷路時，則可藉由驅動相鄰的控制器410中相同發光波長的發光二極體g41、b41來進行補償。而當控制器430損壞時，發光二極體R43、G43、B43可能因控制器430的損壞而無法發光，則此時可藉由驅動相鄰的控制器420中相同發光波長的發光二極體r42、g42、b42來進行補償，請依此類推。

請參照圖5，圖5繪示本發明一實施例的顯示裝置操作方法的流程圖。首先，在步驟S510中，提供第一電流源，使第一電流源與第一發光二極體串聯耦接，並使第一電流源耦接至第一節點。在步驟S520中，提供第二電流源，使第二電流源與第二發光二極體串聯耦接，並使第二電流源耦接至第一節點。接著，在步驟S530中，當第一發光二極體正常時，使第一電流源提供第一驅動電流以驅動第一發光二極體。於步驟S540中，當第一發光二極體斷路時，第一電流源停止提供第一驅動電流，第二電流源提供第二驅動電流以驅動第二發光二極體。

需要注意的是，關於步驟S510至步驟S540的實施細節在前述的實施例及實施方式都有詳盡的說明，在此不重複贅述。

綜上所述，本發明的顯示裝置以第一控制器驅動第一發光二極體，並在當第一發光二極體損壞而斷路（或第一控制器損壞）時，透過第二控制器來驅動第二發光二極體，以藉由第二發光二極體來對因第一發光二極體損壞所產生的缺陷，進行亮度補償，藉此達到元件損壞補償功能之目的，並有效提升顯示裝置的可靠度。

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，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、200、300、400:顯示裝置 110、120、210、310、410~450:控制器 211a、211b:控制信號產生器 212a、212b:電流控制器 CE1:節點 CLK、Clk_PWM、Clk_data:時脈信號 Data:資料信號 GND:參考接地電壓 Idr1、Idr2、IR1_out、IG1_out、IB1_out、IR2_in、IG2_in、IB2_in:驅動電流 IR1_1 、IG1_1、IB1_1、IR1_2、IG1_2、IB1_2:電流控制信號 LED1、LED2、R1~R2、G1~G2、B1~B2、R31~R32、r31、G31~G32、g31、B31~B32、b31、r41~r42、g41~g42、b41~b42、R42~R43、G42~G43、B42~B43、r44、g44、b44、R51、G51、B51:發光二極體 MR1_1、MG1_1、MB1_1、MR1_2、MG1_2、MB1_2:控制信號 S1~S6:開關 S510~S530:顯示裝置驅動方法的步驟流程 Scan:掃描信號 SOU1、SOU2、SOU21~ SOU 29:電流源 SR:移位暫存器 SR1、SG1、SB1、SR2、SG2、SB2:控制信號 T1~T6:電晶體 TA、TB:時間區間 Tcon:時序控制器 VLED:系統電壓

圖1繪示本發明一實施例的顯示裝置的電路方塊示意圖。圖2A繪示本發明另一實施例的顯示裝置的電路方塊示意圖。圖2B繪示本發明圖2A實施例的顯示裝置的信號波形示意圖。圖3繪示本發明另一實施例的顯示裝置的電路方塊示意圖。圖4繪示本發明另一實施例的顯示裝置的電路方塊示意圖。圖5繪示本發明一實施例的顯示裝置驅動方法的流程圖。

300:顯示裝置

310:控制器

R31、R32、G31、G32、B31、B32、r31、g31、b31:發光二極體

Claims

一種顯示裝置，包括：一控制器；以及多個第一發光二極體，耦接至該控制器的一第一側邊，分別與多個第二發光二極體交錯配置，該些第一發光二極體分別透過該控制器耦接至該些第二發光二極體，其中，當各該第二發光二極體為正常狀態時，一驅動電流被提供至各該第二發光二極體，並且該控制器同步地汲取該驅動電流，在當各該第二發光二極體斷路時，各該第二發光二極體對應的該驅動電流透過該控制器被傳送至對應的各該第一發光二極體。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該第一控制器更包括：一第一開關，耦接至該些第一發光二極體；一第一控制信號產生器，用以提供一第一控制信號來控制該第一開關被導通或斷開；以及一第一電流控制器，用以提供一第一電流控制信號來控制該驅動電流的電流大小。
如請求項2所述的顯示裝置，其中當各該第二發光二極體斷路時，該第一開關依據該第一控制信號被導通，各該第二發光二極體對應的該驅動電流被傳送至對應的各該第一發光二極體。
如請求項1所述的顯示裝置，更包括：多個第三發光二極體，耦接至該控制器的一第二側邊，其中該第一側邊與該第二側邊相對。
如請求項4所述的顯示裝置，其中該些第三發光二極體與該些第一發光二極體交錯配置。
如請求項4所述的顯示裝置，其中該第一控制器更包括：一第二開關，耦接至該些第三發光二極體；以及一第二控制信號產生器，用以提供一第二控制信號來控制該第二開關被導通或斷開。
如請求項6所述的顯示裝置，其中當該些第三發光二極體正常時，該第二開關依據該第二控制信號被導通，以使該控制器驅動該些第三發光二極體。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該些第一發光二極體與該些第二發光二極體交錯配置。