CN104867443A

CN104867443A - 有机发光显示器

Info

Publication number: CN104867443A
Application number: CN201410059787.9A
Authority: CN
Inventors: 曾名骏; 周政旭; 陈俊佑; 郭拱辰
Original assignee: Innolux Display Corp
Current assignee: Innolux Corp
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2015-08-26

Abstract

一种有机发光显示器。一像素阵列包括多个像素，其中上述多个像素的每一像素包括一发光元件以及一驱动晶体管。上述驱动晶体管的一第一栅极接收一驱动信号，以及上述驱动晶体管的一第二栅极接收一补偿信号。一栅极驱动电路根据流经上述多个像素的上述发光元件的一总电流值，而提供上述补偿信号。当上述总电流值是介于一第一参考值与一第二参考值之间时，上述栅极驱动电路根据上述总电流值来调整上述补偿信号的一电压电平。上述第一参考值为一目标电流值的90%，而上述第二参考值为上述目标电流值的50%。

Description

有机发光显示器

技术领域

本发明是有关于一种有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示器，特别是有关于能自动补偿晶体管临界电压的有机发光二极管显示器。

背景技术

一般而言，有机发光二极管是一种自发光显示元件，其通过电性地激发一种发光的有机化合物而发光。近来，有机发光二极管已经受到关注并应用于平面显示器、电视机屏幕、计算机显示器以及携带式电子装置屏幕的领域。当使用于显示器时，有机发光二极管相较平面显示器能提供数个优点，例如其自发光能力、广视角、与高亮度。

由于薄膜晶体管-主动式有机发光二极管(Thin Film Transistor-ActiveMatrix Organic Light Emitting Diode，TFT-AMOLED)显示器具有低制造成本、高反应速度(约为液晶的百倍以上)、省电、工作温度范围大、以及重量轻等优点，因此成为目前市场上开发的主流。

TFT-AMOLED显示器主要有两种制作方式，一种是利用低温多晶硅(LowTemperature Poly-silicon，缩写为LTPS)TFT的技术，另一种则是利用非晶硅(Amorphous Silicon，a-Si)TFT的技术。而在驱动的薄膜晶体管的部分，LTPS的技术通常使用P型晶体管作为驱动的薄膜晶体管，而a-Si的技术通常使用N型晶体管作为驱动的薄膜晶体管。

a-Si技术具有薄膜晶体管均匀度较佳以及制作成本较低等优点。然而，使用N型的驱动薄膜晶体管的缺点在于，于操作一段时间后，晶体管的临界电压会开始劣化，亦即在相同的驱动电压之下无法输出与初始相同的电流，而造成显示画面出现亮度不均匀的现象(称为MURA效应)。

因此，需要一种能根据实际应用而自动补偿晶体管临界电压偏移的有机发光二极管显示器。

发明内容

本发明提供一种有机发光显示器。上述有机发光显示器包括：一像素阵列，包括多个像素，其中上述多个像素的每一像素包括：一发光元件；以及一驱动晶体管，耦接于上述发光元件，且具有一第一栅极与一第二栅极，其中上述第一栅极用以接收一驱动信号以及上述第二栅极用以接收一补偿信号；以及一栅极驱动电路，用以根据流经上述多个像素的上述发光元件的一总电流值，而提供上述补偿信号。当上述总电流值是介于一第一参考值与一第二参考值之间时，上述栅极驱动电路根据上述总电流值来调整上述补偿信号的一电压电平。上述第一参考值为一目标电流值的90%，而上述第二参考值为上述目标电流值的50%。

再者，本发明提供另一种有机发光显示器。上述有机发光显示器包括：一像素阵列，包括多个像素，其中上述多个像素划分为多个像素群组，其中上述多个像素的每一像素包括：一发光元件；以及一驱动晶体管，耦接于上述发光元件，且具有一第一栅极与一第二栅极，其中上述第一栅极用以接收一驱动信号以及上述第二栅极用以接收一补偿信号；一栅极驱动电路，用以分别根据流经每一上述像素群组的上述发光元件的一总电流值，而提供上述补偿信号至所对应的上述像素群组的上述驱动晶体管。当上述像素群组的上述总电流值是介于一第一参考值与一第二参考值之间时，上述栅极驱动电路根据上述总电流值来调整上述补偿信号的一电压电平。上述第一参考值为一目标电流值的90%，而上述第二参考值为上述目标电流值的50%。

附图说明

图1是显示根据本发明一实施例所述的主动式有机发光二极管显示器中像素的示意图；

图2是显示根据本发明一实施例所述的具有双栅极的驱动晶体管的结构示意图；

图3是显示根据本发明一实施例所述的主动式有机发光二极管显示器；

图4是显示根据本发明一实施例所述的调整方法，用以调整有机发光显示器中双栅极驱动晶体管的背向栅极；以及

图5是显示根据本发明另一实施例所述的主动式有机发光二极管显示器。

[标号说明]

100、100A、100B、100C～像素； 110～数据取样单元；

120～补偿单元； 130～驱动单元；

140～发光单元； 200、TD～驱动晶体管；

210～栅极绝缘层； 220～蚀刻停止层；

230～钝化层； 240～半导体层；

300、500～有机发光二极管显示器； 310、510～像素阵列；

320、520～背向栅极驱动电路； 330、530～存储单元；

340、540～测量单元； 350、550～比较单元；

360、560～调整单元；

370、572、574、576～电压产生器；

570～电压产生模块；

C1、C2～电容；

COMP、COMP1-COMP3～比较结果；

CTRL～控制信号；

Data～灰阶数据； D～漏极；

ELVDD～电源端； ELVSS～接地端；

G1～底栅极； G2～背向栅极；

GG1-GG3～像素群组；

Iadj、Iadj1-Iadj3、Imeas、Imeas1-Imeas3～总电流值；

Ipower～电流；

I_target、I_target1-I_target3～目标电流值；

S410-S480～步骤； S～源极；

Scomp～补偿信号； Semit～致能信号；

Sscan～扫描信号； T1-T3～晶体管；

VD～驱动信号；

VG、VG1-VG3～补偿信号；以及

VG_default、VG_default1-VG_default3～目前电压电平。

具体实施方式

为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

图1是显示根据本发明一实施例所述的主动式有机发光二极管(ActiveMatrix Organic Light Emitting Diode，AMPLED)显示器中像素100的示意图。像素100包括数据取样单元110、补偿单元120、驱动单元130以及发光单元140。数据取样单元110包括晶体管T1以及电容C1。晶体管T1是由扫描信号Sscan所控制，以便对灰阶数据Data进行取样并储存至电容C1，以提供驱动信号VD。驱动单元130包括晶体管T3以及驱动晶体管TD，其中耦接于电源端ELVDD以及驱动晶体管TD之间的晶体管T3是由致能信号Semit所控制。在此实施例中，驱动晶体管TD为双栅极(dual gate)薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)，其中驱动晶体管TD的双栅极是分别由驱动信号VD以及补偿信号VG所控制。此外，补偿单元120包括晶体管T2，其中晶体管T2根据补偿信号Scomp来调整驱动信号VD，以便对驱动晶体管TD的临界电压Vt的偏移进行补偿。发光单元140包括发光二极管D1以及电容C2。发光二极管D1耦接于驱动晶体管TD以及接地端ELVSS之间，以及电容C2是并联于发光二极管D1。

图2是显示根据本发明一实施例所述的具有双栅极的驱动晶体管200的结构示意图。驱动晶体管200的底栅极(bottom gate)G1是由第一金属层M1所形成。栅极绝缘层(gate insulator，GI)210是形成于底栅极G1上。半导体层240(例如铟镓锌氧化物(IGZO)或非晶硅(a-Si))是形成于栅极绝缘层210上。蚀刻停止层(etching stop layer，ELS)220是形成于半导体层240上。驱动晶体管200的漏极D与源极S是由第二金属层M2所形成，并设置在蚀刻停止层220上且与半导体层240接触。钝化层(Passivation，PV)230是形成于第二金属层M2上。背向栅极(back gate)G2是由第三金属层M3或是铟锡氧化物(ITO)所形成，并设置在钝化层230上。在图2中，驱动晶体管200的源极S与漏极D是形成于底栅极G1与背向栅极G2之间。对驱动晶体管200而言，通过调整背向栅极G2的电压，可以调整临界电压Vt，以解决伽马(gamma)以及光学特性(例如混色的国际照明委员会(CIE))漂移的情况。举例来说，当背向栅极G2的电压增加时，临界电压Vt会减少。反之，当背向栅极G2的电压减少时，临界电压Vt会增加。

图3是显示根据本发明一实施例所述的主动式有机发光二极管显示器300。显示器300包括像素阵列310以及背向栅极驱动电路320。像素阵列310是由多个像素100所组成。同时参考图1与图3，根据像素阵列310中电源端ELVDD上的电流Ipower，即流经全部像素100的发光二极管D1的全部电流，背向栅极驱动电路320可动态地调整补偿信号VG的电压电平，以便对临界电压Vt进行补偿。背向栅极驱动电路320包括存储单元330、测量单元340、比较单元350、调整单元360以及电压产生器370。存储单元330用以储存像素阵列310的目标电流值I_target以及补偿信号VG的目前电压电平VG_default，其中目标电流值I_target可根据实际应用所决定。测量单元340耦接于像素阵列310中的电源端ELVDD，其中测量单元340会对流经电源端ELVDD上的电流Ipower进行测量，以得到总电流值Imeas。举例来说，目标电流值I_target是表示在特定灰阶电平下(例如64)的初始测量值，而总电流值Imeas是表示在该特定灰阶电平下的目前测量值。在另一实施例中，测量单元340耦接于像素阵列310中的接地端ELVSS，以便对流经接地端ELVSS上的电流Ipower进行测量，以得到总电流值Imeas。接着，比较单元350会根据总电流值Imeas与目标电流值I_target而得到总电流值Imeas与目标电流值I_target之间的差异率(currentdeviation rate)△I，其中△I=(I_target-Imeas)/I_target。接着，比较单元350会根据差异率△I而提供比较结果COMP至调整单元360。调整单元360会根据比较结果COMP来判断差异率△I是否介于一调整范围内(10%-50%之间)，10%≦△I≦50％。换言之，根据比较结果COMP，可判断总电流值Imeas是否落在目标电流值I_target的50%-90%之间。当比较结果COMP是指示差异率△I是介于该调整范围内，则调整单元360会根据比较结果COMP内的差异率△I而提供控制信号CTRL至电压产生器370，其中控制信号CTRL包括补偿信号VG的调整值△V等信息。接着，电压产生器370会根据控制信号CTRL来调整补偿信号VG的电压电平，即VG=VG_default+△V，其中VG_default是储存在存储单元330内的目前电压电平。在一实施例中，电压产生器370为直流对直流转换器。接着，测量单元340会重新对电流Ipower进行测量，以得到调整后的总电流值Iadj。接着，比较单元350会将总电流值Iadj与总电流值Imeas进行比较。在一实施例中，总电流值Imeas是储存在比较单元350的暂存器中。在另一实施例中，总电流值Imeas是由测量单元340储存在存储单元330中。若总电流值Iadj相同于总电流值Imeas，则表示调整补偿信号VG的电压电平无法改变流经全部像素100的发光二极管D1的电流量。因此，比较单元350会通知调整单元360，以便根据储存在存储单元330内的目前电压电平VG_default来提供具有目前电压电平VG_default的补偿信号VG。反之，若总电流值Iadj不同于总电流值Imeas，则表示调整后的补偿信号VG的电压电平可对双栅极驱动晶体管的临界电压Vt进行补偿。因此，比较单元350会通知调整单元360，以便根据调整后的补偿信号VG的电压电平来更新存储单元330内的目前电压电平VG_default，即VG_default=VG。

图4是显示根据本发明一实施例所述的调整方法，用以调整有机发光显示器中双栅极驱动晶体管的背向栅极。同时参考图3与图4，首先，在步骤S410，测量单元340会对电源端ELVDD或接地端ELVSS上的电流Ipower进行测量，以得到总电流值Imeas。接着，在步骤S420，通过比较总电流值Imeas以及储存在存储单元330的目标电流值I_target，比较单元350可得到总电流值Imeas与目标电流值I_target之间的差异率△I，并提供比较结果COMP至调整单元360。接着，在步骤S430，调整单元360会根据比较结果COMP来判断差异率△I是否介于10%-50%之间。若差异率△I是大于50%或是小于10%，则调整单元360会提供控制信号CTRL至电压产生器370，以便维持补偿信号VG的电压电平。于是，电压产生器370会根据储存在存储单元330内的目前电压电平VG_default来继续提供补偿信号VG(步骤S440)。反之，若差异率△I是介于10%-50%之间，则调整单元360会提供控制信号CTRL至电压产生器370，以便根据差异率△I来调整补偿信号VG的电压电平。在一实施例中，调整单元360经由找查表(lookup table)来得到对应于该差异率△I的调整值△V。于是电压产生器370会根据目前电压电平VG_default以及调整值△V来改变补偿信号VG的电压电平，即VG=VG_default+△V(步骤S450)。接着，相应于改变后的补偿信号VG，测量单元340会重新对电流Ipower进行测量，以得到调整后的总电流值Iadj(步骤S460)。接着，在步骤S470，比较单元350会判断总电流值Iadj是否相同于总电流值Imeas。若总电流值Iadj是相同于总电流值Imeas，则表示调整补偿信号VG的电压电平无法改变流经全部像素100的发光二极管D1的电流量。于是，调整单元360会提供控制信号CTRL至电压产生器370，以便维持补偿信号VG的电压电平(步骤S440)。反之，若总电流值Iadj是不同于总电流值Imeas，则表示调整补偿信号VG的电压电平能有效控制流经全部像素100的发光二极管D1的电流量。于是，调整单元360会根据改变后的补偿信号VG的电压电平来更新存储单元330内的目前电压电平VG_default(步骤S480)，即VG_default=VG。

下列表一是显示根据电流Ipower来调整补偿信号VG的示范例。值得注意的是，表一内的数值仅作为说明，并非用以限定本发明。

	初始设定	第一次调整	第二次调整	第三次调整
					Imeas	24mA	21.6mA	21.6mA	21.6mA
VG_default	-1V	-1V	1.2V	1.67V
					VG		1.2V	1.67V	2.05
Iadj		24mA	24mA	24mA

表一

同时参考图3与表一，首先，背向栅极驱动电路320会根据预设的目前电压电平VG_default来提供-1V的补偿信号VG至像素阵列310，并将测量到的初始总电流值Imeas储存至存储单元330，以作为目标电流值I_target，即I_target=24mA。接着，当背向栅极驱动电路320执行第一次调整时，测量单元340会得到总电流值Imeas为21.6mA。接着，比较单元350会得到差异率△I为10％，(24-21.6)/24=10％。于是，背向栅极驱动电路320会根据差异率△I提供1.2V的补偿信号VG至像素阵列310。接着，测量单元340会得到总电流值Iadj为24mA。由于总电流值Iadj不同于总电流值Imeas，所以调整单元360会将目前电压电平VG_default更新为1.2V，以供第二次调整时使用。相似地，在进行第二次调整时，若总电流值Iadj(例如24mA)不同于总电流值Imeas(例如21.6mA)，则调整单元360会将目前电压电平VG_default更新为1.67V，以供下一次调整时使用，以此类推。因此，当电流I_power下降时，背向栅极驱动电路320可动态地调整补偿信号VG，来对驱动晶体管的临界电压Vt进行补偿。

图5是显示根据本发明另一实施例所述的主动式有机发光二极管显示器500。显示器500包括像素阵列510以及背向栅极驱动电路520。相较于图3的像素阵列310，像素阵列510是由像素群组GG1、GG2与GG3所形成，其中像素群组GG1包括多个像素100A、像素群组GG2包括多个像素100B以及像素群组GG3包括多个像素100C。此外，背向栅极驱动电路520包括存储单元530、测量单元540、比较单元550、调整单元560以及电压产生模块570，其中电压产生模块570包括电压产生器572、574与576。电压产生器572用以提供补偿信号VG1至像素群组GG1中像素100A的双栅极驱动晶体管、电压产生器574用以提供补偿信号VG2至像素群组GG2中像素100B的双栅极驱动晶体管以及电压产生器576用以提供补偿信号VG3至像素群组GG3中像素100C的双栅极驱动晶体管。于是，不同的像素群组可分别由所对应的补偿信号进行补偿。举例来说，在测量像素群组GG1中像素100A的发光二极管D1的电流量时，可通过致能信号Semit来关闭(disable)像素群组GG2的像素100B以及像素群组GG3的像素100C。于是，测量单元540可得到对应于像素群组GG1的总电流值Imeas1。接着，比较单元550会根据总电流值Imeas1以及对应于像素群组GG1的目标电流值I_target1来产生比较结果COMP1。接着，调整单元560会根据比较结果COMP1来控制电压产生器572，以产生补偿信号VG1。在图5中，对应于像素群组GG1、GG2与GG3的目标电流值I_target1、I_target2与I_target3以及对应于像素群组GG1、GG2与GG3的目前电压电平VG_default1、VG_default2与VG_default3可根据实际应用而设定成相同值或是不同值。因此，背向栅极驱动电路520可分别对不同群组的双栅极驱动晶体管提供适合的补偿。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中包括通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims

1.一种有机发光显示器，包括：

一像素阵列，包括多个像素，其中上述多个像素的每一像素包括：

一发光元件；以及

一驱动晶体管，耦接于上述发光元件，且具有一第一栅极与一第二栅极，其中上述第一栅极用以接收一驱动信号以及上述第二栅极用以接收一补偿信号；以及

一栅极驱动电路，用以根据流经上述多个像素的上述发光元件的一总电流值，而提供上述补偿信号，

其中当上述总电流值是介于一第一参考值与一第二参考值之间时，上述栅极驱动电路根据上述总电流值来调整上述补偿信号的一电压电平，

其中上述第一参考值为一目标电流值的90%，而上述第二参考值为上述目标电流值的50%。

2.根据权利要求1所述的有机发光显示器，其中当上述总电流值是大于上述第一参考值或小于上述第二参考值时，上述栅极驱动电路维持上述补偿信号的上述电压电平。

3.根据权利要求1所述的有机发光显示器，其中上述栅极驱动电路包括：

一存储单元，用以储存上述目标电流值以及一目前电压电平值；

一测量单元，用以得到上述总电流值；

一比较单元，用以根据上述总电流值以及上述目标电流值而得到一比较结果；

一调整单元，用以根据上述比较结果而提供一控制信号；以及

一电压产生单元，用以根据上述控制信号而产生上述补偿信号。

4.根据权利要求3所述的有机发光显示器，其中上述比较结果包括上述总电流值与上述目标电流值之间的一差异率，以及当上述比较结果指示上述总电流值是介于上述第一参考值与上述第二参考值之间时，上述调整单元根据上述差异率而提供上述控制信号至上述电压产生单元，以改变上述补偿信号的上述电压电平。

5.根据权利要求4所述的有机发光显示器，其中当上述补偿信号的上述电压电平改变时，上述测量单元得到流经上述多个像素的上述发光元件的一调整总电流值，以及当上述调整总电流值不同于上述总电流值时，上述调整单元根据已改变的上述补偿信号的上述电压电平来更新上述目前电压电平值。

6.一种有机发光显示器，包括：

一像素阵列，包括多个像素，其中上述多个像素划分为多个像素群组，其中上述多个像素的每一像素包括：

一发光元件；以及

一驱动晶体管，耦接于上述发光元件，且具有一第一栅极与一第二栅极，其中上述第一栅极用以接收一驱动信号以及上述第二栅极用以接收一补偿信号；

一栅极驱动电路，用以分别根据流经每一上述像素群组的上述发光元件的一总电流值，而提供上述补偿信号至所对应的上述像素群组的上述驱动晶体管，

其中当上述像素群组的上述总电流值是介于一第一参考值与一第二参考值之间时，上述栅极驱动电路根据上述总电流值来调整上述补偿信号的一电压电平，

7.根据权利要求6所述的有机发光显示器，其中当上述像素群组的上述总电流值是大于上述第一参考值或小于上述第二参考值时，上述栅极驱动电路维持上述补偿信号的上述电压电平。

8.根据权利要求7所述的有机发光显示器，其中上述栅极驱动电路包括：

一存储单元，用以储存每一上述像素群组的上述目标电流值以及每一上述像素群组的一目前电压电平值；

一测量单元，用以得到每一上述像素群组的上述总电流值；

一比较单元，用以根据每一上述像素群组的上述总电流值与上述目标电流值，而分别得到每一上述像素群组的一比较结果；

一调整单元，用以根据每一上述像素群组的上述比较结果而提供每一上述像素群组的一控制信号；以及

多个电压产生单元，其中每一上述电压产生单元根据所对应的上述控制信号而产生上述补偿信号至所对应的上述像素群组的上述驱动晶体管。

9.根据权利要求8所述的有机发光显示器，其中上述比较结果包括上述像素群组的上述总电流值与上述目标电流值之间的一差异率，以及当上述比较结果指示上述像素群组的上述总电流值是介于上述第一参考值与上述第二参考值之间时，上述调整单元根据上述差异率而提供上述像素群组的上述控制信号至所对应的上述电压产生单元，以改变上述像素群组的上述补偿信号的上述电压电平。

10.根据权利要求9所述的有机发光显示器，其中当上述像素群组的一者的上述补偿信号的上述电压电平改变时，上述测量单元得到流经上述像素群组的该者的上述多个像素的上述发光元件的一调整总电流值，以及当上述调整总电流值不同于上述像素群组的该者的上述总电流值时，上述调整单元根据上像素群组的该者的已改变的上述补偿信号的上述电压电平来更新上述像素群组的该者的上述目前电压电平值。