微型发光二极管驱动电路和由其驱动的显示器的制作方法

本发明设计驱动电路技术领域，特别是涉及一种微型发光二极管驱动电路和由其驱动的显示器。

背景技术：

近年来，微型元件在各类应用中逐渐蓬勃发展。其中一个具有前瞻性的子领域为微型发光二极管元件元件，而在此子领域当中一个重要的议题为微型发光二极管显示器所显示的图像或影像的对比度。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，而提出一种微型发光二极管驱动电路和显示器，能实现高动态范围显示。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明的一些实施例提出一种微型发光二极管驱动电路，其包含微型发光二极管、第一驱动晶体管和第二驱动晶体管。第一驱动晶体管用以从第一驱动电压源接收第一驱动电压并电性连接至微型发光二极管和低电压源。第二驱动晶体管用以从第二驱动电压源接收第二驱动电压并电性连接至微型发光二极管和低电压源。第一驱动晶体管的一个端点和第二驱动晶体管的一个端点分别电性连接至微型发光二极管的一端，且微型发光二极管的侧向长度小于或等于50微米。

根据本发明的一实施例，微型发光二极管驱动电路还包含第一储存电容和第二储存电容。第一储存电容具有两端。两端中的一端连接至第一驱动晶体管的栅极端，两端中的另一端连接至第一驱动晶体管的源极端或第一参考电压。第二储存电容具有两端。两端中的一端连接至第二驱动晶体管的栅极端，两端中的另一端连接至第二驱动晶体管的源极端或第二参考电压。

根据本发明的一实施例，微型发光二极管驱动电路还包含第一开关晶体管和第二开关晶体管。第一开关晶体管具有栅极端、漏极端和源极端。栅极端连接至第一扫描线，漏极端连接至第一数据线，源极端连接至第一储存电容的两端中的一端和第一驱动晶体管的栅极端。第二开关晶体管具有栅极端、漏极端和源极端。栅极端连接至第二扫描线，漏极端连接至第二数据线，源极端连接至第二储存电容的两端中的一端和第二驱动晶体管的栅极端。

根据本发明的一实施例，第一扫描线和第二扫描线连接至一个接点。

根据本发明的一实施例，在第一扫描线和第二扫描线连接至一个接点的情况下，第一数据线和第二数据线彼此分开。

根据本发明的一实施例，第一扫描线和第二扫描线彼此分开。

根据本发明的一实施例，在第一扫描线和第二扫描线彼此分开的情况下，第一数据线和第二数据线连接至一个接点。

根据本发明的一实施例，在第一扫描线和第二扫描线彼此分开的情况下，第一数据线和第二数据线彼此分开。

根据本发明的一实施例，第一驱动电压源和第二驱动电压源为同一驱动电压源。

根据本发明的一实施例，第一驱动电压源和第二驱动电压源彼此分开。

根据本发明的一实施例，第二驱动晶体管的沟道宽度和沟道长度之间的比例大于第一驱动晶体管的沟道宽度和沟道长度之间的比例。

根据本发明的一实施例，第二驱动晶体管的沟道宽度和沟道长度之间的比例至少大于第一驱动晶体管的沟道宽度和沟道长度之间的比例的两倍。

根据本发明的一实施例，第二驱动晶体管的沟道宽度和沟道长度之间的比例相等于第一驱动晶体管的沟道宽度和沟道长度之间的比例。

本发明的一些实施例提出了一种微型发光二极管显示器，其包含基板和多个如前述实施例中的微型发光二极管驱动电路。这些发光二极管驱动电路设置在基板上。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明的微型发光二极管驱动电路和微型发光二极管显示器可实现高动态范围显示，同时可维持驱动晶体管的寿命。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1a绘示本发明第一实施例中微型发光二极管驱动电路的示意图；

图1b绘示本发明第二实施例中微型发光二极管驱动电路的示意图；

图2绘示本发明第三实施例中微型发光二极管驱动电路的示意图；

图3绘示本发明第四实施例中微型发光二极管驱动电路的示意图；

图4绘示本发明第五实施例中微型发光二极管驱动电路的示意图；

图5a绘示本发明的一实施例中第一驱动晶体管的俯视示意图；

图5b绘示本发明的一实施例中第二驱动晶体管的俯视示意图；

图6绘示本发明的一实施例中微型发光二极管显示器的俯视示意图。

【主要元件符号说明】

100a、100b、100c、100d、100e：微型发光二极管驱动电路

110：微型发光二极管

120：第一驱动晶体管

130：第二驱动晶体管

140：第一储存电容

150：第二储存电容

160：第一开关晶体管

170：第二开关晶体管

1000：微型发光二极管显示器

1：基板

11：扫描电路

12：数据电路

13：电源电路

sc1：第一扫描线

sc2：第二扫描线

da1：第一数据线

da2：第二数据线

vref1：第一参考电压

vref2：第二参考电压

vdd：驱动电压源

vdd1：第一驱动电压源

vdd2：第二驱动电压源

vss：低电压源

s1、s2：源极

d1、d2：漏极

c1、c2：沟道

w1、w2：沟道宽度

l1、l2：沟道长度

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的微型发光二极管驱动电路和微型发光二极管显示器，其具体实施方式、结构、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考附图的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效更加深入且具体的了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

为简化附图，一些现有已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。并且，除非有其它表示，在不同附图中相同的元件符号可视为相对应的元件。这些附图的绘示是为了清楚表达这些实施方式中各元件之间的连接关系，并非绘示各元件的实际尺寸。

参考图1a和图1b。图1a绘示本发明第一实施例中微型发光二极管驱动电路100a的示意图。图1b绘示本发明第二实施例中微型发光二极管驱动电路100b的示意图。在一些实施例中，微型发光二极管驱动电路100a、100b各自都包含了微型发光二极管110、第一驱动晶体管120和第二驱动晶体管130。第一驱动晶体管120和第二驱动晶体管130各自都具有栅极端、漏极端和源极端。微型发光二极管110具有阳极和阴极。第一驱动晶体管120从第一驱动电压源vdd1接收第一驱动电压。第一驱动晶体管120电性连接至微型发光二极管110和低电压源vss。第二驱动晶体管130从第二驱动电压源vdd2接收第二驱动电压。第二驱动晶体管130电性连接至微型发光二极管110和低电压源vss。此外，第一驱动晶体管120的一个端点(例如，源极端或漏极端)和第二驱动晶体管130的一个端点(例如，源极端或漏极端)分别电性连接至微型发光二极管110的一端。换言之，第一驱动晶体管120和第二驱动晶体管130相对于微型发光二极管110的一端(例如阳极或阴极)在电性上是彼此平行排列的。微型发光二极管110的侧向长度小于或等于50微米。必须注意且重要的是，第一驱动晶体管120并未通过第二驱动晶体管130连接至微型发光二极管110。第二驱动晶体管130亦未通过第一驱动晶体管120连接至微型发光二极管110。也就是说，第一驱动晶体管120直接或通过不同于第二驱动晶体管130的另一元件连接至微型发光二极管110。第二驱动晶体管130直接或通过不同于第一驱动晶体管120的另一元件连接至微型发光二极管110。借由上述配置可实现高动态范围显示的功效。详细而言，对于相对较暗的图像或一部分相对较暗的像素而言，可以仅开启第一驱动晶体管120来驱动微型发光二极管110。对于相对较亮的图像或一部分相对较亮的像素而言，可以(同时)开启第一驱动晶体管120和第二驱动晶体管130来驱动微型发光二极管110。此处所描述的每一个像素都假设具有相同的微型发光二极管驱动电路(例如，微型发光二极管驱动电路100a或100b)，但在实际应用中并不以此为限。应当注意，虽然本发明的实施例仅展示了两个驱动晶体管，但驱动晶体管的数量大于两个的情况也不会背离本发明的范围。举例而言，可以有三个驱动晶体管，且每一个驱动晶体管都分别具有一个端点(例如源极端或漏极端)，这些来自三个不同驱动晶体管的端点分别电性连接至微型发光二极管110的一端。换言之，这三个驱动晶体管是用相对于微型发光二极管110的一端(例如阳极或阴极)在电性上彼此平行排列的方式来驱动微型发光二极管110，使得分别流过三个驱动晶体管的三个电流可以汇聚并流过微型发光二极管110。

在图1a的一些实施例中，第一驱动晶体管120的漏极端和第二驱动晶体管130的漏极端分别连接至第一驱动电压源vdd1和第二驱动电压源vdd2。第一驱动晶体管120的源极端和第二驱动晶体管130的源极端连接至微型发光二极管110的阳极。微型发光二极管110的阴极连接至低电压源vss。低电压源vss可以是接地端，但不以此为限。在图1b所描述的一些其它实施例中，第一驱动晶体管120的漏极端和第二驱动晶体管130的漏极端连接至微型发光二极管110的阴极。第一驱动晶体管120的源极端和第二驱动晶体管130的源极端连接至低电压源vss。微型发光二极管110的阳极连接至第一驱动电压源vdd1和第二驱动电压源vdd2。

在一些实施例中，微型发光二极管驱动电路100a、100b皆可还包含第一储存电容140和第二储存电容150。第一储存电容140和第二储存电容150都各自有两端。第一储存电容140两端当中的一端连接至第一驱动晶体管120的栅极端。第一储存电容140两端当中的另一端连接至第一参考电压vref1。第二储存电容150两端当中的一端连接至第二驱动晶体管130的栅极端。第二储存电容150两端当中的另一端连接至第二参考电压vref2。第一储存电容140和第二储存电容150是分别用来保持第一驱动晶体管120和第二驱动晶体管130的栅极端的电压延续至下一次的电压施加(例如，下一个画面(frame))。在一些实施例中，前述第一储存电容140的另一端亦可连接至第一驱动晶体管120的源极端。在一些实施例中，前述第二储存电容150的另一端亦可连接至第二驱动晶体管130的源极端。

在一些实施例中，微型发光二极管驱动电路100a、100b分别皆可还包含第一开关晶体管160和第二开关晶体管170。第一开关晶体管160具有栅极端、漏极端和源极端。第一开关晶体管160的栅极端连接至第一扫描线sc1。第一开关晶体管160的漏极端连接至第一数据线da1。第一开关晶体管160的源极端连接至第一驱动晶体管120的栅极端和第一储存电容140的一端。第一储存电容140前述的一端亦连接至第一驱动晶体管120的栅极端。第二开关晶体管170具有栅极端、漏极端和源极端。第二开关晶体管170的栅极端连接至第二扫描线sc2。第二开关晶体管170的漏极端连接至第二数据线da2。第二开关晶体管170的源极端连接至第二驱动晶体管130的栅极端和第二储存电容150的一端。第二储存电容150前述的一端亦连接至第二驱动晶体管130的栅极端。第一扫描线sc1和第二扫描线sc2控制图像的更新。第一数据线da1和第二数据线da2分别决定第一驱动晶体管120的栅极电压和第二驱动晶体管130的栅极电压。此外，第一数据线da1和第一驱动电压源vdd1的组合以及第二数据线da2和第二驱动电压源vdd2的组合共同决定微型发光二极管110的亮度。第一开关晶体管160和第二开关晶体管170用作开关，分别决定第一驱动晶体管120和第二驱动晶体管130能否施加电流至微型发光二极管110。

参考图2。图2绘示本发明第三实施例中微型发光二极管驱动电路100c的示意图。微型发光二极管驱动电路100c类似于微型发光二极管驱动电路100a。不同处在于第一扫描线sc1和第二扫描线sc2连接至(同)一个接点，如同图2所描述的实施例。而图1a所描述的实施例则是第一扫描线sc1和第二扫描线sc2彼此分开。因此，在图2所描述的实施例中，第一扫描线sc1和第二扫描线sc2可以是相同的扫描线，从而简化了电路布局。

参考图3。图3绘示本发明第四实施例中微型发光二极管驱动电路100d的示意图。微型发光二极管驱动电路100d类似于微型发光二极管驱动电路100a。不同处在于第一数据线da1和第二数据线da2连接至(同)一个接点，如同图3所描述的实施例。而图1a所描述的实施例则是第一数据线da1和第二数据线da2彼此分开。因此，第一数据线da1和第二数据线da2可以是相同的数据线，从而简化了电路布局。

参考图4。图4绘示本发明第五实施例中微型发光二极管驱动电路100e的示意图。微型发光二极管驱动电路100e类似于微型发光二极管驱动电路100a。不同处在于图4所描述的实施例使用共同驱动电压源vdd(亦即，图1a的第一驱动电压源vdd1和第二驱动电压源vdd2在图4中变成相同的驱动电压源)。而图1a所描述的实施例则是第一驱动电压源vdd1和第二驱动电压源vdd2彼此分开。因此，第一驱动电压源vdd1和第二驱动电压源vdd2可以是相同的驱动电压源，从而简化了电路布局。

参考图5a、图5b和图1a。图5a绘示本发明的一实施例中第一驱动晶体管120的俯视示意图。图5b绘示本发明的一实施例中第二驱动晶体管130的俯视示意图。在一些实施例中，第二驱动晶体管130的沟道宽度w2和沟道长度l2之间的比例大于第一驱动晶体管120的沟道宽度w1和沟道长度l1之间的比例。第一驱动晶体管120的源极s1、漏极d1和沟道c1(例如，半导体层)和第二驱动晶体管130的源极s2、漏极d2和沟道c2(例如，半导体层)皆分别示意于图5a和图5b中。由于较高的沟道之宽度-长度比可增加电流增益，进而在给定的栅极电压下会有较高的电流，因此第二驱动晶体管130可以是一个通常状态下关闭的晶体管，其特别用于极端高对比度或高亮度的情况，例如是有局部阳光的图像。在这样的高亮度像素下，第一驱动晶体管120可以是关闭的或开启的。因此，上述条件可以实现高动态范围的显示，同时可维持第一驱动晶体管120和第二驱动晶体管130的寿命。由于在上述平行排列下(亦即，流过驱动晶体管的电流汇聚并流过微型发光二极管110)没有必要对第一驱动晶体管120施加高栅极电压，第一驱动晶体管120的寿命可以更长，从而避免第一驱动晶体管120的寿命缩短。在一些实施例中，第二驱动晶体管130的沟道宽度w2和沟道长度l2之间的比例至少大于第一驱动晶体管120的沟道宽度w1和沟道长度l1之间的比例的两倍。

在一些实施例中，第二驱动晶体管130的沟道宽度w2和沟道长度l2之间的比例相等于第一驱动晶体管120的沟道宽度w1和沟道长度l1之间的比例。在这些实施例中，由于两个(电路上)平行的晶体管作为微型发光二极管110的电流源，此配置亦可提高微型发光二极管110的动态范围。其可以是第一驱动晶体管120和第二驱动晶体管130其中一个开启，或第一驱动晶体管120和第二驱动晶体管130一齐开启。

在此做更深入的解释和比较。传统的薄膜晶体管液晶显示器(thinfilmtransistorliquidcrystaldisplay,tft-lcd)的最大亮度约为500尼特(nits)。然而，在(例如)具有日出于其内的图像的情况下并不足够，其需要局部3000尼特或甚至10000尼特。在本发明的实施例中，借由第一驱动晶体管120和第二驱动晶体管130(电性上)相对于微型发光二极管110彼此平行排列，使得分别流过第一驱动晶体管120和第二驱动晶体管130的电流总和起来并流过微型发光二极管110。加上借由微型发光二极管110的小于或等于50微米的侧向长度，即可解决上述关于传统tft-lcd的不足。使用微型发光二极管110是相当重要的，因为其可承受的电流范围大于其它种发光元件(例如，有机发光二极管)，因而微型发光二极管110的发光在前述(电性)平行排列的驱动晶体管的帮助下可具有高动态范围。应当注意，图5a和5b分别所示的具有条状型沟道(例如，沟道c1和沟道c2)的第一驱动晶体管120和第二驱动晶体管130仅为示例。具有其他种形状(例如圆形或八角形)的第一驱动晶体管120和/或第二驱动晶体管130亦在本发明的范畴内。

值得一提的是，图5a和图5b并未显示第一驱动晶体管120和第二区动晶体管130的所有元件，图5a和图5b的主要目的是显示源极s1、s2和沟道c1、c2之间，或者漏极d1、d2和沟道c1、c2之间接触部分的几何形状。因此，一些元件像是栅极、氧化层或连接源极/漏极至其他电路元件的电极皆省略，使得前述接触部分的特征在图5a和图5b中显现地更加清楚。

参考图6和图1a、图1b、图2、图3和图4。图6绘示本发明的一实施例中微型发光二极管显示器1000的俯视示意图。在一些实施例中，微型发光二极管显示器1000包含基板1和多个微型发光二极管驱动电路。虽然图6仅指出微型发光二极管驱动电路100a，但其仅作为示例。其他种类的微型发光二极管驱动电路(例如，微型发光二极管驱动电路100b、100c、100d、100e，或其组合或类似电路)亦可在图6所描述的实施例中，且并不以此为限。图6中的每一个方框代表一个微型发光二极管驱动电路或对应相等的一个像素。微型发光二极管驱动电路设置在基板1上。微型发光二极管显示器1000可还包含扫描电路11、数据电路12和电源电路13。扫描电路11用以提供扫描电压至扫描线(例如，微型发光二极管驱动电路100a的第一扫描线sc1和第二扫描线sc2，但不以此为限)。数据电路12用以提供数据电压至数据线(例如，微型发光二极管驱动电路100a的第一数据线da1和第二资料线da2，但不以此为限)。电源电路13作为驱动电压源，提供驱动电压至微型发光二极管驱动电路。举例而言，电源电路13可作为第一驱动电压源vdd1以提供第一驱动电压至微型发光二极管驱动电路100a的第一驱动晶体管120。电源电路13亦可作为第二驱动电压源vdd2以提供第二驱动电压至微型发光二极管驱动电路100a的第二驱动晶体管130。

综上所述，本发明的实施例提供了(电性)平行排列用以驱动微型发光二极管的至少两个驱动晶体管的设置，并因此实现了高动态范围显示器。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。