CN100459221C - 具省电功能的自发光电路与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具省电功能的自发光电路与方法，其具有一阻抗元件分别电性连接于电源供应端与驱动电路，是根据像素单元所消耗的总电流量，自动调整整体的耗电量。借此，可以实质性的减少消耗功率的波动，且节省电源的消耗，而不会影响显示品质。

Description

具省电功能的自发光电路与方法
技术领域
本发明有关一种具省电功能的自发光电路与方法，特别是关于一种具省电功能的有机发光二极管电路。
背景技术
自发光性(emissive)显示器因具有轻薄、色彩饱和度高、主动发光、显像速度快、省电等优点，被视为迈向下一世代取代液晶显示器的平面显示技术之一。有机电激发光显示器(Organic Electro-luminescence Display，OELD)是自发光性显示器的主要技术之一，又称为有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)显示面板，此种技术兼具了液晶显示器(LCD)和二极管(LED)两者的优点。
图1显示有机发光二极管显示器的一像素单元的电路示意图。在每一个像素单元100中，P型薄膜晶体管101的栅极G输入数据输入信号Vdata后，其形成的栅极-源极电位(Vgs)控制电流Id的大小，借以驱动有机发光二极管102的发光。
由于自发光性显示器的消耗电量是与其发光亮度及发光面积成正比关系，所以当显示器所显示的画面中亮的区域越多时，消耗电流也就越高；当画面中都是暗的区域时，这时候消耗电流几乎为零，这就为什么自发光性显示器的耗电量会有如此大的波动的原因。举例来说，以目前一个2英寸的有机发光二极管显示器而言，从全暗画面至全亮画面的功率波动为0mW至1200mW。又由于显示器系统在设计时，需要考量最大可能的电源消耗情况，对于传统有机发光二极管显示器如此大的功率波动，不但会造成系统设计上的困难，更会减少元件的使用寿命。因此亟待提出一种自发光性显示器，其可以减少消耗功率的波动，且可以借此降低整体的消耗电量。
发明内容
鉴于上述先前技术中，传统显示器的诸多缺点，本发明的目的之一是提供一种自发光电路与方法，其可以自动配合发光面积与亮度而调整显示面板的亮度。
本发明的另一目的为提供一种自发光电路与方法，用以节省电源的消耗，且不会影响显示器的显示品质。
本发明的再一目的为提供一种自发光电路与方法，其可以实质性的减少消耗功率的波动，以利于整体显示器系统的设计。
根据本发明一方面提供一种自发光电路，具有一电源供应端，包括：复数个驱动元件，每一该些驱动元件具有一源极、一漏极及一栅极；复数个自发光元件，每一该些自发光元件电性连接于该漏极；以及一阻抗元件，分别电性连接该源极及该电源供应端，以调节该栅极及该源极的电位差，并同时调节该自发光元件的亮度。
根据本发明另一方面提供一种自发光电路，具有一电源供应端，且提供一第一电位，包括：至少一驱动元件，具有一栅极、一源极及一漏极；一阻抗元件，分别电性连接该源极及该电源供应端，且于该源极形成一第二电位；以及至少一自发光元件，电性连接于该漏极，且该自发光元件的亮度是依据该源极及该栅极的电位差而定；其中，该阻抗元件的总电流与该漏极的电位成反比。
根据本发明再一方面提供一种自发光显示器的电源消耗调节方法，包含：提供一电源；电性连接复数个驱动元件与该电源，其中每一该些驱动元件具有一栅极、一源极及一漏极；根据该栅极及该源极电位，驱动复数个自发光元件，其中每一该些自发光元件与该漏极电性连接；根据该复数个自发光元件发光，提供一总电流；及根据该总电流，调整一阻抗元件的两端电位，其中该阻抗元件分别与该源极及该电源电性连接。
本发明所提供的一种具省电功能的自发光电路与方法，其具有一阻抗元件，电性连接于电源供应端与驱动电路，根据像素单元所消耗的总电流量，以调节像素单元的供给电位。在本发明其中一实施例中，此阻抗元件包含一电阻元件，当像素单元所消耗的总电流量增大时，此电阻元件所产生的电位降将会降低像素单元的供给电位，使得流经像素单元的电流随之降低。由于人的眼睛对于此有限度电位降所减少的发光亮度并不会明显察觉出来，因此不会影响到显示器的显示品质。借由本发明，可以实质性的减少消耗功率的波动，且节省电源的消耗。
附图说明
图1是显示传统有机发光二极管显示器的一像素单元的电路示意图；
图2是显示本发明实施例的一的自发光电路示意图；及
图3是显示本发明另一实施例的自发光电路示意图。
具体实施方式
接下来是本发明的详细说明，下述说明中对具省电功能的自发光性显示器的描述并不包括详细的流程以及运作原理的完整描述。本发明所沿用的现有技术，在此仅作重点式的引用，以助本发明的阐述。而且相关的附图亦并未依据实际比例绘制，其作用仅在表达出本发明的特点。
图2所显示的电路示意图为本发明的具省电功能的自发光电路的实施例。为了方便说明，在此仅显示三个像素单元201、202及203以作说明，然而，熟悉该技术的人员当可知道如何将多数个像素单元组合成为一个完整的显示器画面。本发明包括多个像素单元201、202及203，及阻抗元件204。而每个像素单元201、202、203具有各自的自发光性元件串联于驱动电路。在本实施例中，自发光性元件是使用有机发光二极管，驱动电路则可为三端元件如：P型薄膜式晶体管包含栅极、源极及漏极，其也可为低温多晶硅(LTPS)、非晶硅(a-Si)或有机(Organic)薄膜式晶体管。在像素单元中，有机发光二极管的阴极连接于电源Vss，阳极接到驱动P型薄膜式晶体管的漏极D，而驱动P型薄膜式晶体管的栅极G则接收数据输入信号Vdata，源极S接至阻抗元件204。阻抗元件204串联于供给电源Vdd与像素单元(201、202、203)之间；此阻抗元件204可以为单一阻抗元件，或者为晶体管组成的阻抗元件。
接下来为电路动作的说明。在本实施例中，每一像素单元201、202及203中的驱动P型薄膜式晶体管的源极S电位分别为V1p、V2p及Vnp；而流经每一像素单元201、202及203的电流则分别是I1p、I2p及Inp。由电路结构可知，Ix为总电流，其相当于I1p、I2p及Inp的总和。另外，驱动晶体管的栅极-源极间电位|Vgs|的大小则决定像素单元的电流量(I1p、I2p及Inp)。当画面显示亮的面积越多时，总电流Ix就越大；其造成阻抗元件204两端的电位降也跟着增加。因此，使得各像素单元(201、202、203)的驱动P型薄膜式晶体管的源极S电位V1p、V2p及Vnp下降。此下降的源极电位促使栅极-源极间电位|Vgs|下降，像素单元中的电流I1p、I2p及Inp也随着减少；如此便形成一个负反馈控制回路。换句话说，总电流与阻抗元件本身电位成正比，且与自发光元件亮度成正比，更可以说，流经阻抗元件的总电流与晶体管的漏极电位成反比。借由本发明的阻抗元件，可以实质性的减少消耗功率的波动；且当大面积显示白色亮区域时，显示器将自动减少亮度的输出以节省电源的消耗。由于人的眼睛对于此有限度电位降所减少的发光亮度并不会明显察觉出来，因此并不会影响到显示器的显示品质。
图3所显示的电路示意图为本发明的具省电功能的自发光电路的另一实施例。同样地，为了方便说明，在此仅显示三个像素单元301、302及303作为说明，然而，熟悉该技术者当可知道如何将多数个像素单元组合成为一个完整显示器画面。本发明包括多个像素单元301、302及303，及阻抗元件304。每个像素单元301、302、303具有各自的自发光性元件及驱动电路。在本实施例中，自发光性元件是使用有机发光二极管串联于驱动电路，而驱动电路则包含N型薄膜式晶体管。和前一实施例(图2)比较不同的是，有机发光二极管的阳极是连接于电源Vdd，而阴极则连接于驱动N型薄膜式晶体管的漏极D，驱动P型薄膜式晶体管的栅极G接收数据输入信号Vdata，源极则连至阻抗元件304。与前一实施例相同的，阻抗元件304可以为单一阻抗元件，也可为晶体管组成的电阻元件；且阻抗元件304是串联在供应电源Vss与像素单元之间。
此实施例的电路动作原理与前一实施例类似。在本实施例中，每一像素单元301、302及303中的驱动N型薄膜式晶体管的源极S电位分别为V1n、V2n及Vnn；而流经每一像素单元301、302及303的电流则分别是I1n、I2n及Inn。由电路结构可知，Iy为总电流，其相当于I1n、I2n及Inn的总和。另外，驱动晶体管的栅极-源极间电位|Vgs|的大小则决定像素单元的电流量(I1n、I2n及Inn)。当画面显示亮的面积越多时，总电流Iy就越大；其造成阻抗元件304两端的电位降也跟着增加。因此，使得各像素单元(301、302、303)的驱动N型薄膜式晶体管的源极S电位V1n、V2n及Vnn下降。此下降的源极电位促使栅极-源极间电位|Vgs|下降，像素单元中的电流I1n、I2n及Inn也随着减少；如此便形成一个负反馈控制回路。借由本发明的阻抗元件，可以实质性的减少消耗功率的波动；且当大面积显示白色亮区域时，显示器将自动减少亮度的输出以节省电源的消耗。由于人的眼睛对于此有限度电位降所减少的发光亮度并不会明显察觉出来，因此并不会影响到显示器的显示品质。
在上述的实施例中，阻抗元件位于像素单元的源极端以及电源电路的稳压输出点之间。阻抗元件可与像素单元同时制作于玻璃基板上，也可单独制作于玻璃基板的外部组件。阻抗元件可视顾客需求予以定作，而其最佳的阻抗范围大约为1欧姆至25殴姆之间。另值得说明的是，根据晶体管的栅-源极电位|Vgs|特性来控制有机发光二极管的亮度，要比利用漏-源极电位|Vds|来的理想，因为当晶体管操作在饱和区时，晶体管的电流Id是受到栅-源极电位|Vgs|来控制的。
为了更明确的说明本发明的实施效果，因此底下将以第一实施例(图2)来分别说明(一)不使用阻抗元件的传统显示器，以及(二)使用阻抗元件的本发明显示器。
(一)当不使用阻抗元件时：
当画面全暗时：Vdd设定为3V，Vg＝Vdata＝3V，总电流Ix＝0mA，但因为R＝0，所以(Ix)R＝0V，因此Vs＝Vdd-(Ix)R＝3V-0V＝3V，Vgs＝0V，最后总电流为0mA。
当画面全亮时：Vdd设定为3V，Vg＝Vdata＝0V，总电流Ix＝100mA，但因为R＝0，所以(Ix)R＝0V，因此Vs＝Vdd-IR＝3V-0V＝3V，Vgs＝3V，最后总电流为100mA。
(二)使用阻抗元件，且阻抗为5欧姆时：
当画面全暗时：Vdd设定为3V，Vg＝Vdata＝3V，总电流Ix＝0mA，但因为R＝0，所以(Ix)R＝0V，因此Vs＝Vdd-IR＝3V-0＝3V，Vgs＝0V，最后总电流为0mA。
当画面全亮时：Vdd设定为3V，Vg＝Vdata＝0V，总电流Ix＝100mA，但因为R＝5，所以(Ix)R＝0.5V，因此Vs＝Vdd-(Ix)R＝3V-0.5＝2.5V，Vgs＝-2.5V，最后总电流为80mA。
根据上述数据，于未使用阻抗元件时，全亮画面的最后总电流为100mA，其亮度大约为150nits；当使用阻抗元件时，全亮画面的最后总电流为80mA，其亮度大约为120nits。亦即，全亮画面的总电流量节省了20mA。由于人眼对于大面积亮度的画面是150nits或是120nits是分辨不太出来的，因此，显示器的显示品质并不会受到影响。借由本发明，可以实质性的减少消耗功率的波动，且节省电源的消耗。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述的本申请的权利要求范围中。

Claims (23)

1.一种自发光电路，具有一电源供应端，包括：
多个驱动元件，每一个驱动元件具有一源极、一漏极及一栅极；
多个自发光元件，每一个自发光元件电性连接于该漏极；以及
一阻抗元件，分别电性连接该源极及该电源供应端，以调节该栅极及该源极的电位差，并同时调节该自发光元件的亮度。
2.如权利要求1所述的自发光电路，其特征在于，该自发光元件包含有机发光二极管。
3.如权利要求1所述的自发光电路，其特征在于，每一个自发光元件具有一阳极，且该阳极电性连接该漏极。
4.如权利要求1所述的自发光电路，其特征在于，每一个驱动元件为一P型薄膜晶体管或N型薄膜晶体管。
5.如权利要求1所述的自发光电路，其特征在于，每一个驱动元件是与每一个自发光元件串联。
6.如权利要求1所述的自发光电路，其特征在于，该阻抗元件的电流等于该些自发光元件所消耗的总电流量。
7.如权利要求6所述的自发光电路，其特征在于，该阻抗元件的电流增加时，则降低该自发光元件的供应电位，使得该自发光元件的电流降低，以达到省电的功能。
8.如权利要求1所述的自发光电路，其特征在于，该阻抗元件包含一电阻元件。
9.如权利要求7所述的自发光电路，其特征在于，该电阻元件的电阻值为1欧姆至25欧姆。
10.如权利要求1所述的自发光电路，其特征在于，该阻抗元件包含一晶体管。
11.一种自发光电路，具有一电源供应端，且提供一第一电位，包括：
至少一驱动元件，具有一栅极、一源极及一漏极；
一阻抗元件，分别电性连接该源极及该电源供应端，且于该源极形成一第二电位；以及
至少一自发光元件，电性连接于该漏极，且该自发光元件的亮度是依据该源极及该栅极的电位差而定；
其中，该阻抗元件的总电流与该漏极的电位成反比。
12.如权利要求11所述的自发光电路，其特征在于，该第二电位为该第一电位扣除流经该阻抗元件的电流所造成的该阻抗元件的电位。
13.如权利要求11所述的自发光电路，其特征在于，该自发光元件包含有机发光二极管。
14.如权利要求11所述的自发光电路，其特征在于，该自发光元件具有一阳极，且该阳极电性连接该漏极。
15.如权利要求11所述的自发光电路，其特征在于，该驱动元件为一P型薄膜晶体管或N型薄膜晶体管。
16.如权利要求11所述的自发光电路，其特征在于，该驱动元件是与该自发光元件串联。
17.如权利要求11所述的自发光电路，其特征在于，该阻抗元件的电流等于全部自发光元件所消耗的总电流量。
18.如权利要求11所述的自发光电路，其特征在于，该阻抗元件包含一电阻元件。
19.如权利要求11所述的自发光电路，其特征在于，该电阻元件的电阻值为1欧姆至25欧姆。
20.如权利要求11所述的自发光电路，其特征在于，该阻抗元件包含一晶体管。
21.一种自发光显示器的电源消耗调节方法，包含：
提供一电源；
电性连接多个驱动元件与该电源，其中每一个驱动元件具有一栅极、一源极及一漏极；
根据该栅极及该源极电位，驱动多个自发光元件，其中每一个自发光元件与该漏极电性连接；
根据该多个自发光元件发光，提供一总电流；及
根据该总电流，调整一阻抗元件的两端电位，其中该阻抗元件分别与该源极及该电源电性连接。
22.如权利要求21所述的自发光显示器的电源消耗调整方法，其特征在于，提供一总电流步骤包含该多个自发光元件亮度与该总电流大小成正比。
23.如权利要求21所述的自发光显示器的电源消耗调整方法，其特征在于，调整一阻抗元件的两端电位步骤包含该总电流大小与该阻抗元件的两端电位成正比。
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