TW200403616A - Electroluminescent display device - Google Patents

Description

200403616 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於電致發光顯示裝置，例如使用有機led裝 置’如聚合物led。 衣 【先前技術】 採用電致發光，發光顯示元件的矩陣顯示裝置已廣為人 知。該等顯示元件可包含有機薄膜電致發光元件，例如使 用聚合物材料，或使用傳統第三至五族半導體化合物的發 光一極體（light emitting diode; LED)。有機電致發光材料，尤其 ，聚合物材料的最近發展已證明其在實務上用於視訊顯^ 裝置的能力。此等材料通常包括一或多層半導體共軛聚合 物二夾在一對電極之間，其中一個電極為透明電極，另: 個甩極由適合將電洞或電子注入該聚合物層的材料構成。 2聚合物材料可使用一化學汽相沈積方法來製造，或僅由 乂使用可落共軛聚合物溶液的旋塗技術來製造。亦可使用 貧I印刷。有機電致發光材料展示似二極體I-V特性，故其 Τ夠提供顯示功能與切換功能，因此可用於被動型顯示 °°或者，此等材料可用於主動矩陣顯示裝置，其每個像 '、匕括1項示元件及一切換裝置用於控制通過該顯示元件 的電流。_ 曰此類f的顯示裝置具有電流定址顯示Tt件。結果，在液 曰曰須不芬I更成熟的技術中所用的驅動方案通常不適合用 万:私致發光顯不器。用於電致發光顯示器的一傳統、類比 4力方术G括將一可控制電流供應給該顯示元件。熟知的 86975 200403616 係，、提供-電流源電晶體作為該像素組態的一部分，同時 供應至茲電流源電晶體的閘極電壓決定通過該顯示元件的 電流。-儲存電容器在定址相位後儲存該閑極電壓。炊 而，橫跨基板的不同電晶體特性引起該閘極電壓與該源柄_ 及極電流之間的不同關係、，以及所顯示影像效果的人工因 素。 塑尤其疋在低党度位準處，此等顯示器遭受非均勻性的影 名* 〇 亦已提出數仏驅動方案。在此類方案中，將該咖裝置 3效地驅動至兩個可能的電壓位準。此克服了非均勻性問 f，因為不再將像素驅動至低亮度位準。此亦降低了像素 包路中的功率消耗，因A 曰 u 4兒日曰組不再需要作為一電流源在 門2域内運作。而是’所有電晶體可全部開啟或全部關 3 #低功率消耗。基於同樣的理由，此類驅動方案 _對黾晶體特性的綠a击上 德 文化較不敏感。此方法僅提供兩個可能的 在:出。然而，灰階像素輸出可藉由數種方法達到。 ^ .、中像素可組成較大像素的群組。該群組内的 像素可獨立定u 、 #^ θ 正，故可產生灰階，其為所啟動之該群組内 像素數量的—^ 、 、θ數。此万法稱為面積比方法。此方法的一 t輪器的解析度降低，而像素複雜性增加。 在一替代方、、土 士 m ’中’像素可較訊框速率更快地開啟及關 閲’故灰階可余 ^ x 只現為像素藉以開啟的負載循環之函數。此 乃/安稱為時間士、 1··2··4的子—£ 万法。例如，可將訊框週期分成比率為 、反框週期（提供8個均勻間隔的灰階值）。此會增加 86975 200403616 所需的驅動容量（或需要降低訊框速率），因此會增加顯示 器的成本。 【發明内容】 根據本發明的一第一方面，提供—電致發光（EL)顯示裝 置包括一顯不像素陣列，每個顯示像素包括一 EL顯示元 件以及一電流源電路，用於根據一資料電壓驅動一電流通 =Θ 不兀件，其中該顯示裝置可在每個訊框週期内的 至少第一與第二相位中運作： % 該第土相位具有-第—持續時間，在該第—持續時間期 間’可驅動-第-複數個類比驅動電流之-第一個通過EL 顯示元件；以及 Μ第二相位具有一與該第一持續時間不同的第二持續時 間2該第,持續時間期間，可驅動-第二複數個類比驅 動第二個通過此顯示元件，其中該等複數個類比 驅動電流的該等第一與第二電流可獨立選擇。 此裝置組合-時間比方法與_類比驅動方案。在不同的 :位(兩個或多個)期間’該像素可驅動至數個類比位準之 一。因此，一較短相位可提供較高的解析度（較小）增量， 而一較長的相位可提供較低的解析度（較大）增量。然後， :組合的輸出可提供較該等數個類比驅動位準更多的位 T結果，較低亮度輸出可用一較高的驅動電流達到 持續時間較短。 一 该寺複數個類比驅動位準可包括一數量_之驅動位準， 且其中一相位的持續時間約為另-相位之持續時間的n倍。 86975 200403616 在一项具體實施例中，該等第一複數個類比驅動電流與 、等弟一*複數個類比驅動電流相同。在每個相位，η個位準 (包括零）可組合用於提供η2類比位準。例如，8個類比位準 (包括零）可用於提供6位元（64個位準）解析度。最低電流驅 重力么準則為最高驅動電流位準的1 /7。 在另項具體貫施例中，該等第一複數個類比驅動電流 包括一第一數量11之驅動電流位準，用於提供最低的η個亮 度位準（包括零），且該等第二複數個類比驅動電流包括一 第一數里m個之非零驅動電流位準，用於提供最高的⑺個亮 度位準，其中n+m為亮度位準的總數。在此情形下，較短 的相位係用於該等第一最低的亮度位準。對於較高的亮度 位準，卩能使用該第二相位。像素可在該第二相位中驅^ 的像素之數量m則高於像素可在該第一相位中驅動的像素 ^數量η。例如，n可為8以提供最低8個位準㈧至乃，且可 -猎由將像素驅動至該第二相位中56個不同位準之一來提供 第8至63個位準。 疋^ 母個像素可包括-驅動電晶體'一儲存電容器，用於信 存該驅動電晶體的一閘極電壓以及一定址電晶體，用於4 一足址相位期間將一資料兩厭^s、、 ' ” 兒I切換土邊驅動電晶體的汽 極。因此---傳統電壓定i丨μ命、、六、店你主π 曰 兒&疋址電流源像素可用於實施本屬 明 I明之顯示裝置可用於可攜式裝置，如行動電話。 本發明亦可提供一驅動電致發光(EL)顯示裝置的方法 孩顯示裝置包括-顯示像素矩陣，每個顯示像素包括二 86975 200403616 頰不兀件以及一電流源電路，用於根據一資料電壓驅動一 電流通過該EL顯示元件，該方法包括： 、，在具有-第-持續時間的第—相位，驅動_第_複數個 類比驅動電流之一第—個通過虹顯示元件；以及 在具有一第二持續時間（不同於該第一持續時間）的一第 一相釭，驅動一第二複數個類比驅動電流之一第二個通過 EL :元件，其中该等複數個類比驅動電流之該等第一與 第一甩流可選擇以提供—所需的組合乩顯示元件輸出。 【實施芳夫】 參考圖1，一主動矩陣定址電致發光顯示裝置包括一面 板，其具有均勻間隔的像素列與行矩陣陣列，由區塊丄表 不’且包括電致發光顯示元件2以及相關的切換構件，其位 於列（選擇）與行（資料）定址導體4及6的交叉組之間的 :。為簡化起見，該圖中僅顯示數個像素。在實務上，可 月匕t數百個像素列與行。該等像素1係透過該等列與行定址 導體組藉由-周邊驅動電路來定址，該周邊驅動電路包括 一列掃描驅動電路8與一行資料驅動電路9，其連接至唁 個別導體組的末端。 土以 孩電致發光顯示元件2包括—有機發光二極體，此處代 一二極體七件（LED)且包括_對電極，其間夾人—或多個: 機電致發光材料的主動層。該陣列的顯示元件與相關的 動矩陣電路-起承載於—絕緣支架的—側上。顯示元件< 陰極與陽極係由透明導電材料構成。該支架由坡璃之類丨 透明材料構成，且與該基板最近的顯示元件2的電極/由. 86975 -10- 200403616 透明導電材料如ITO所組成，因此電致發光層所產生的光係 透射穿過此等電極與該支架，以便該支架另一侧的一觀察 者可看到光。通常，有機電致發光材料層的厚度介於100 nm與200 nm之間。可用於該等元件2的適當有機電致發光材 料的典型實例在ΕΡ-Α-0 717446說明，可從中瞭解。亦可使 用W096/36959中所說明的共軛聚合物。 圖2以簡化示意形式說明一熟知像素與驅動電路配置。每 個像素1包括該EL顯示元件2與相關的驅動電路。該驅動電 路具有^是址電晶體16，其由該列導體4上的一列定址脈衝 開啟。當開啟定址電晶體16時，該行導體6上的電壓可傳至 該像素的其餘部分。特定言之，定址電晶體16將行導體電 壓供應至一電流源20，其包括一驅動電晶體22與一儲存電 客^§ 24。將該行電壓提供給驅動電晶體22的閘極’即使在 列定址脈衝已結束後，儲存電容器24還是將該閘極保持在 此電壓。 該驅動電晶體22為一 PMOS裝置，且該電路係使用低溫多 晶石夕（low temperature polysilicon; LTPS)形成。LTPS 電晶體的電晶 體特徵為非均勻，此非均勻性的效果係使該像素電路的電 流源運作非均勻。因為LED的亮度取決於電流，故該顯示 器的亮度#·均勻。 已提議使用電流定址像素，其中該像素電路包括一電流 鏡電路用於取樣一驅動電流。然而，此會增加像素的複雜 性，故最好解決該均勻性問題，同時保留電壓定址像素。 此等電壓定址像素傾向於在低像素電流時為非均勻，但 86975 -11 - 200403616 在較高電流時傾向於可接受。 本發明提供—gp ^ ^ 動，+ ‘… 藉此該像素僅在高電流處驅 的標準。 ^動垃率，例如符合每個像素6位元 圖3顯示在本發日3 _ μ ^ if Ή f v 罘—驅動方案中可能的驅動位準。 知訊框週期分成兩個相 &、 稠位3〇、32。此要求所有的像素在每 個訊框内足址兩次。例

^ ,在摄罘一相位30的開始處，所 有的像素可僅逐列定 、A • /人，…後鲨個像素陣列需要及時 疋址以開始孩第二相位32， 順序重新定ijt。 匕争所有的像素會以相同逐列 強—較短的可用列定址週期，但此對小型顯示器 的列）’例如可攜式產品’不會是-個問題，或 者：：速率可較低的地方，例如可攜式設備。 /弟-相位3G具有較短的持續時間，在此相位可驅動8個 2驅動電流位準31之一通祕顯示元件（包括零）。較短

持續時間的結果為，此等8個位準提供8個最低的亮度 (即位準〇至7)。 J 枚及弟—相位32具有一較長的持續時間，特定言之，較該 弟-相位的持續時間長8倍。在圖3之範例中，可驅動相同 的8個類比堪動電流位準33通過乱顯示元件，因此該第二相 ㈣提供亮度位準0、8、16、24、32、4〇、48及56。該等第 —與第二相位的位準可獨立選擇，因此增加兩個相位的亮 度輸出可達到全部的料個位準。 圖4說明圖3的位準如何用於提供第6亮度位準的一顯示 86975 -12- 200403616 器。在此情形下，該像素係在該第一相位中驅動至該第6位 準’且在該第二相位中關閉。 圖5說明圖3的位準如何用於提供第50亮度位準的一顯示 為。在此情形下，該像素係在該第一相位中驅動至該第2位 準，且在該第二相位中驅動至第6位準。 圖6說明本發明指一第二驅動方案的不同相位中可能的驅 動位準。在此項具體實施例中，像素在第一相位3〇中的位 準31可提供最低的η個亮度位準，但該第二相位32使用一不 同的較吏政量的驅動電流位準34，用於提供（單獨）其餘亮度 位準。 · 例如，該第一相位可再次具有8個位準 個位準（包括零）’且可藉由在該第二相位驅動該等像素至 56個不同位準34之一而提供第8至63個位準。為此目的，該 第二相位再次較茲第一相位長8倍。為提供最高位準（63)， 該第二相位中的峰值驅動電流較高，如圖6所示，因此平均 電流在該第一相位30中等於該峰值電流，不管該第一相位 係關閉。在孩第二相位中的學值電流（使用一標準刻度）需 要為63/8 (7.875)。 又而 圖7說明圖6的位準如何用於提供第6亮度位準的一顯示 器。此點僅使用該第一相位30即可硅糾门 " p 了達到。圖8說明圖3的位 準如何用於提供第50亮度位準的_ _ .，、、員不态。在此情形下， 僅使用該第二相位，且驅動至一位準5〇/8。 如上所述，本發明之顯示裝置可田 、 直了用於可攜式裝置，如行 動電話。圖9說明包含本發明之顯示哭 1 - ^ - 42 ^ ~ ^ 40 〇 86975 -13 - 200403616 例：：電路僅為可由本發明改善的可能像素結構之會 何像素設計ί使像素電壓給該EL顯示元件的任 動電流。此畔可二rt明之原理加以改善，以增加最小驅 點不需要。用、人^ 驅動位準的數量而完成’或者此 電路很Lzr供間隔較近的電壓驅動位準的所需驅動 位==有兩個相位且在該第一相位中具有7個電壓 :的特疋貫例。然而，可能有兩個以上的相… =以指^物峰⑹復伽 由V ί谓丈量對應地縮放。位準的數量在該第-相位 低仵越多’最高與最低驅動電流之間的差異便越小， 2而降低非均勾性效果。然而，保持一本質上類比驅動方 m可容易地獲得多個位準（例如6個位元）解析度。在 巡範例巾i低驅動電流為學值驅動電流的1 ；/7·875(圖 6)。 根據閱讀本發明’熟悉本技術人士應明白其他修正。此 類修正可包括其他已在矩陣電致發光顯示器極其組成零件 領域熟知以及可用於替代或補充本文已說明之特徵的並他 特徵。 【圖式簡I說明】 根據本發明之顯示裝置的具體實施{列已藉由實例並參考 附圖加以說明，其中·· 圖1說明一傳統EL顯示裝置的佈局； 圖2為用於電流定址一此顯示像素的熟知像素電路的簡

86975 -14- 200403616 化示意方塊圖；以及 圖3說明本發明之一第一項具體實施例之驅動方案的不同 相位中可能的驅動位準； 圖4說明圖3的位準如何用於提供第6亮度位準的一顯示 备， 圖5說明圖3的位準如何用於提供第50亮度位準的一顯示 圖6說明本發明之一第二項具體實施例之驅動方案的不同 相位中寸蘢的驅動位準； 圖7說明圖6的位準如何用於提供第6亮度位準的一顯示 為， 圖8說明圖3的位準如何用於提供第50亮度位準的一顯示 器；以及 圖9說明包含本發明之顯示器42的一行動電話40。 【圖式代表符號說明】 1 顯示像素陣列 2 電致發光顯示元件 4 定址導體 6 定址導體 8 列修描驅動電路 9 行資料驅動電路 16 定址電晶體 20 電流源 22 驅動電晶體 86975 - 15 - 200403616 24 儲存電容器 30 第一相位 31 電流位準 32 第二相位 33 電流位準 34 電流位準 40 行動電話 42 顯示器 21. A α 86975 -16-

Claims (1)

1. 200403616 拾、申請專利範圍： 1. 一種包括一顯示像素陣列（丨）之泰 — 兒致發光（EL)顯示裝置， 母個顯7F像素包括一 EL顯示元 / 、 ^ 兀忏（2)以及一電流源電路 (20)，/、係用於根據一資料電壓 一一 、、 7屻 包流通過孩EL·顯 不元件’其中該顯示裝罾可尤在^ 卜 衣罝J在母個訊框週期内的至少第 一與第二相位（3〇、32)中運作： ％咕不一何：硬巧 間期間可驅動―第—複數個（31)類比驅動電流之一第 伢喟吁間，在該第 個通過該EL顯示元件；以及 士該第二相位（32)具有—與該第—持續時間不同的第二持 績時間’在孩第二持續時間期間，可驅動—第二複數個 (33)類比驅動電流之一第二個通過乩顯示元件，其中該等 個別複數個類比驅動電流的該等第一與第二個可獨立選 擇。 、 2·如申請專利範圍第1項之裝置，其中該等第一複數個類比 驅動電流包括一數量n個之驅動電流位準，包括零，且其 中一相位的持續時間約為另一相位之持續時間的n倍。 3·如申請專利範圍第2項之裝置，其中n為8。 4·如申請專利範圍第1、2或3項之裝置，其中該等第一複數 個（31)氣比驅動電流與該等第二複數個（33)類比驅動電流 相同。 5·如申請專利範圍第1、2或3項之裝置，其中該等第一複數 個（31)類比驅動電流包括一第一數量^個之驅動電流位 準’其係用於提供最低的!^固非零亮度位準，且該等第二 86975 200403616 複數個類比驅動電流包括一第二數量m個之非零驅動電 流位準（34)，其係用於提供最高的m個亮度位準，其中 n+m為亮度位準的總數。 6. 如申請專利範圍第1或2項之裝置，其中每個像素包括一 驅動電晶體（22)、一用於儲存該驅動電晶體（22)之一閘極 電壓的儲存電容器（24)以及一用於在一定址相位期間將一 資料電壓切換至該驅動電晶體（22)之閘極的定址電晶體 (16)。 7. —種色奋如申請專利範圍第1項顯示裝置之可攜式電子裝 置（40)。 8. —種驅動一電致發光（EL)顯示裝置之方法，該顯示裝置 包括一顯示像素陣列，每個顯示像素包括一 EL顯示元件 (2)以及一電流源電路（20)，其係用於根據一資料電壓驅 動一電流通過該EL顯示元件，該方法包括： 在具有一第一持續時間的一第一相位（30)，驅動一第一 複數個（31)類比驅動電流之一第一個通過EL顯示元件；及 在具有不同於該第一持續時間的一第二持續時間之一 第二相位（32)，驅動一第二複數個（33)類比驅動電流之一 第二個通過EL顯示元件，其中該等複數個類比驅動電流 之該等第一與第二個可選擇以提供一所需的組合EL顯示 元件輸出。 9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該等複數個類比驅動 位準包括一數量η個之驅動位準，且其中一相位的持續時 間約為另一相位之持續時間的η倍。 -2- 86975 200403616 10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中η為8。 11. 如申請專利範圍第8、9或10項中任一項之方法，其中該 等第一複數個（31)類比驅動電流與該等第二複數個（33)類 比驅動電流相同。 12. 如申請專利範圍第8、9或10項中任一項之方法，其中該 等第一複數個（31)類比驅動電流包括一第一數量η個之非 零驅動電流位準，其係用於提供最低的η個非零亮度位 準，且該等第二複數個類比驅動電流包括一第二數量m | 個之#拿驅動電流位準（34)，其係用於提供最高的m個亮 度位準，其中n+m為非零亮度位準的總數。 86975