TW201312520A - 畫素結構、複合式顯示裝置及驅動方法 - Google Patents

畫素結構、複合式顯示裝置及驅動方法 Download PDF

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Abstract

一種畫素結構，包括一第一開關元件、一放大元件、一第一顯示單元、一第二開關元件及一第二顯示單元。第一開關元件的第一控制端、第一端及第二端分別耦接至掃描線、資料線及放大元件的第二控制端。放大元件的輸入端耦接至偏壓。第一顯示單元的陽極與陰極分別耦接至放大元件的輸出端及切換電壓。第二開關元件的第三控制端、第三端及第四端分別耦接至陰極、第二端及第二顯示單元的第五端。第二顯示單元的第六端耦接至共用電壓。一種複合式顯示裝置及驅動方法亦被提出。

Description

畫素結構、複合式顯示裝置及驅動方法
本發明是有關於一種顯示技術，且特別是有關於一種畫素結構、複合式顯示裝置及畫素結構的驅動方法。
隨著顯示技術的進步，越來越多種類的顯示器被發展出來，其中依顯示介質的不同而可分為電泳顯示器(electrophoresis display)、電濕潤顯示器(electrowetting display,EWD)、液晶顯示器(liquid crystal display,LCD)、膽固醇液晶顯示器、電漿顯示器(plasma display panel,PDP)、有機發光二極體顯示器(organic light-emitting diode display,OLED display)、場發射顯示器(field emission display)…等，其中電漿顯示器、有機發光二極體顯示器及場發射顯示器是屬於自發光顯示器，而電泳顯示器、電濕潤顯示器、液晶顯示器及膽固醇液晶顯示器則是屬於光調節型顯示器。
自發光顯示器本身就能夠發光，所以藉由對發光亮度的控制，便能夠產生不同的灰階，進而產生影像畫面。至於光調節型顯示器則本身不能發光，其可分為穿透式、反射式及穿反式三種。穿透式光調節型顯示器通常搭配背光模組以提供背光源，而光調節型顯示器則藉由讓不同量值的光通過而形成不同的灰階，進而產生影像畫面。反射式光調節型顯示器則須在足夠的環境光源下使用，而光調節型顯示器藉由對光產生不同程度的反射率而形成不同的灰階，進而產生影像畫面。穿反式光調節型顯示器則結合了穿透式與反射式的功能。
一般而言，不同顯示介質的顯示器具分別具有不同的優缺點。舉例而言，有機發光顯示器具有反應快速且能夠顯示豐富色彩的影像之優點，但其缺點為較為耗能，這是因為有機發光顯示器是採用電流來驅動顯示介質。另一方面，電濕潤顯示器雖然有本身不會發光的特性，但具有低耗能的優點。因此，若能結合複數種不同顯示介質的顯示器的特性，則將使此顯示器在各種不同的使用環境下更適於使用。
本發明之一實施例提出一種畫素結構，其包括一第一開關元件、一放大元件、一第一顯示單元、一第二開關元件及一第二顯示單元。第一開關元件具有一第一控制端、一第一端及一第二端，其中控制端耦接至一掃描線，且第一端耦接至一資料線。放大元件具有一第二控制端、一輸入端及一輸出端，其中第二控制端耦接至第二端，且輸入端耦接至一偏壓。第一顯示單元具有一陽極與一陰極，其中陽極耦接至輸出端，且陰極耦接至一切換電壓。第二開關元件具有一第三控制端、一第三端及一第四端，其中第三控制端耦接至陰極，且第三端耦接至第二端。第二顯示單元具有一第五端與一第六端，其中第五端耦接至第四端，且第六端耦接至一共用電壓。當切換電壓處於一第一高電位時，第二開關元件的第三端與第四端導通，而使第二顯示單元反應於來自掃描線的一掃描訊號及來自資料線的一資料訊號而處於一對應於資料訊號的顯示狀態。當切換電壓處於一第一低電位時，偏壓處於一第二高電位，且第一顯示單元反應於掃描訊號及資料訊號而提供一對應於資料訊號的顯示狀態，其中第一高電位大於第一低電位，且第二高電位大於第一低電位。
本發明之另一實施例提出一種複合式顯示裝置，其包括一驅動單元、複數個第一顯示單元及複數個第二顯示單元。驅動單元整合於單一基板上。這些第一顯示單元配置於基板上，且與驅動單元電性連接。這些第二顯示單元配置於基板上，且與驅動單元電性連接，其中這些第一顯示單元的顯示介質不同於這些第二顯示單元的顯示介質，且驅動單元用以驅動這些第一顯示單元與這些第二顯示單元。
本發明之又一實施例提出一種驅動方法，用以驅動一顯示裝置。此驅動方法包括下列步驟。使一切換電壓及一掃描訊號分別處於一第一高電位及一第二高電位，以分別使一第一開關元件與一第二開關元件導通，藉此使一資料訊號依序流經第一開關元件與第二開關元件而使顯示裝置的一畫素的一第二顯示單元處於一對應於資料訊號的顯示狀態。使切換電壓及掃描訊號分別處於一第一低電位及第二高電位，以使第一開關元件導通，藉此使資料訊號流經第一開關元件並協同第一低電位以致能一放大元件，其中放大元件輸出一對應於掃描訊號的驅動訊號至畫素的一第一顯示單元，以驅動第一顯示單元提供一對應於資料訊號的亮度。
為讓本發明之上述特徵能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1為本發明之一實施例之複合式顯示裝置的示意圖，圖2為圖1之複合式顯示裝置的電路示意圖，而圖3為圖2中之一畫素結構的波形圖。請參照圖1、圖2與圖3，本實施例之複合式顯示裝置100包括一驅動單元40、複數個第一顯示單元230及複數個第二顯示單元250。驅動單元40整合於單一基板50上。這些第一顯示單元230配置於基板50上，且與驅動單元40電性連接。這些第二顯示單元250配置於基板50上，且與驅動單元40電性連接，其中這些第一顯示單元230的顯示介質不同於這些第二顯示單元250的顯示介質，且驅動單元40用以驅動這些第一顯示單元230與這些第二顯示單元250。在本實施例中，驅動單元40為一畫素電路。然而，在其他實施例中，驅動單元40亦可以是其他適當的驅動電路。在本實施例中，驅動單元40與單一基板50可構成一驅動介面30。此外，在其他實施例中，這些第一顯示單元230的顯示介質亦可實質上相同於這些第二顯示單元250的顯示介質。在本實施例中，第一顯示單元230與第二顯示單元250分別配置於基板50的兩側。然而，在其他實施例中，第一顯示單元230與第二顯示單元250亦可以配置於基板50的同一側。
在本實施例中，驅動單元40包括複數條掃描線110、複數條資料線120及複數個畫素結構200。每一畫素結構200包括一第一開關元件210、一放大元件220及一第二開關元件240。每一第一顯示單元230耦接至這些畫素結構200之一，且每一第二顯示單元250耦接至這些畫素結構200之一。第一開關元件210具有一第一控制端212、一第一端214及一第二端216，其中控制端212耦接至這些掃描線110之一，且第一端214耦接至這些資料線120之一。具體而言，同一列之畫素結構200耦接至同一掃描線110，不同列之畫素結構200耦接至不同掃描線110，同一行之畫素結構200耦接至同一資料線120，且不同行之畫素結構200耦接至不同資料線120。
在本實施例中，第一開關元件210為一場效電晶體，而第一控制端212、第一端214及第二端216分別為此場效電晶體的閘極、源極及汲極。然而，在其他實施例中，第一開關元件210亦可以是雙極性電晶體或其他適當的開關元件。
放大元件220具有一第二控制端222、一輸入端224及一輸出端226，其中第二控制端222耦接至第二端216，且輸入端224耦接至一偏壓VB。在本實施例中，偏壓VB例如為一操作電壓。此外，在本實施例中，放大元件220為一場效電晶體，而第二控制端222、輸入端224及輸出端226分別為此場效電晶體的閘極、源極及汲極。然而，在其他實施例中，放大元件220亦可以是雙極性電晶體或其他適當的電流放大元件。
第一顯示單元230具有一陽極232與一陰極234，其中陽極232耦接至輸出端226，且陰極234耦接至一切換電壓Vcath。在本實施例中，第一顯示單元230例如為一有機發光二極體。然而，在其他實施例中，第一顯示單元230亦可以是一發光二極體、液晶顯示單元、雙穩態顯示單元、電泳顯示單元、電濕潤顯示單元、微流體技術(electrofluidic technology,EFT)單元或其他適當的顯示單元，其中微流體技術包含電濕潤顯示技術。
第二開關元件240具有一第三控制端242、一第三端244及一第四端246，其中第三控制端242耦接至陰極234，且第三端244耦接至第二端216。在本實施例中，第二開關元件240為一場效電晶體，且第三控制端242、第三端244及第四端246分別為此場效電晶體的閘極、源極及汲極。然而，在其他實施例中，第二開關元件240亦可以是雙極性電晶體或其他適當的開關元件。
第二顯示單元250具有一第五端252與一第六端254，其中第五端252耦接至第四端246，且第六端254耦接至一共用電壓Vcom。在本實施例中，第二顯示單元250例如為一電濕潤顯示單元。然而，在其他實施例中，第二顯示單元250亦可以是有機發光二極體、發光二極體、液晶顯示單元、雙穩態顯示單元、電泳顯示單元、微流體技術(EFT)單元或其他適當的顯示單元。在本實施例中，第一顯示單元230的顯示介質與第二顯示單元250的顯示介質不相同。舉例而言，第一顯示單元230的顯示介質例如為有機發光二極體的膜層，而第二顯示單元250的顯示介質例如為電濕潤顯示單元的油墨與電解質溶液，因而兩者的顯示介質不相同。
當切換電壓Vcath處於一高電位VCH時(例如在時間T1時)，高電位VCH大於第二開關元件240的臨界電壓(threshold voltage)，此時第二開關元件240的第三端244與第四端246導通，而使第二顯示單元250反應於來自掃描線110的一掃描訊號(如圖3所繪示)及來自資料線120的一資料訊號(如圖3所繪示)而處於一對應於資料訊號的顯示狀態。具體而言，當第二開關元件240導通，且當掃描訊號處於高電位VGH時，高電位VGH大於第一開關元件210的臨界電壓而使第一開關元件210導通，此時資料訊號依序經由第一開關元件210及第二開關元件240而傳遞至第二顯示單元250。此時，藉由資料訊號的電位之變化(例如變化成高電位VSH至低電位VSL的任一數值)，第二顯示單元250之兩端的壓差(即資料訊號與共用電壓Vcom之間的壓差)便會產生變化，進而使第二顯示單元250的顯示狀態產生變化。在本實施例中，掃描訊號與資料訊號可分別由一掃描線驅動單元130與一資料線驅動單元140所提供，其中這些掃描線110耦接至掃描線驅動單元130，且這些資料線120耦接至這些資料線驅動單元140。
在本實施例中，第二顯示單元250(即電濕潤顯示單元)包括電解質溶液與油墨，其配置於一基板上。當施加於第二顯示單元250的壓差變大時，電解質溶液會推擠油墨，以使油墨暴露出基板的面積變大，即覆蓋基板的面積變小。當施加於第二顯示單元250的壓差變小時，電解質溶液推擠油墨的程度變小，而使得油墨攤開來，此時油墨覆蓋基板的面積變大，即暴露出基板的面積變小。油墨例如呈黑色、紅色、綠色、藍色或其他適當的顏色。因此，當油墨呈黑色時，且當施加於第二顯示單元250的壓差變小時，因為油墨覆蓋較大的基板面積，因此第二顯示單元250的色調變黑。反之，當施加於第二顯示單元250的壓差變大時，油墨所佔的面積變小，因此第二顯示單元250的色調變淡。如此一來，藉由調整資料訊號的電位，便能夠使第二顯示單元250呈現各種不同的灰階。
當油墨呈其他顏色時，例如呈紅色時，且當施加於第二顯示單元250的壓差變小時，此顏色的色度越高，例如紅色越紅。當相鄰的三個畫素結構200分別採用多種不同顏色的油墨時，例如分別採用紅色、綠色及藍色的油墨時，複合式顯示裝置100便能夠顯示彩色畫面。
在本實施例中，每一畫素結構200更包括一儲能元件260，其具有一第九端262與一第十端264，其中第九端262耦接輸入端224，且第十端264耦接至第二控制端222及第二端216。儲能元件260用以在第一開關元件210截止時，維持第二端216的電壓。具體而言，儲能元件260例如為一儲存電容器。當掃描訊號處於高電位VGH而使第一開關元件210導通時，資料訊號流經第一開關元件210而對儲能元件260充電。當掃描訊號接下來處於低電位VGL時(例如時間T2時)，由於儲能元件260中所儲存的電荷而使第二端216的電位維持在第一開關元件210導通時之資料訊號的電位，因此第二顯示單元250兩端之壓差仍然會維持在第一開關210導通時之資料訊號與共用電壓Vcom的壓差。所以，即使掃描訊號從高電位VGH轉變為低電位VGL，而使第一開關元件210截止，第二顯示單元250仍然能夠保持在第一開關元件210截止前的顯示狀態。
此外，當切換電壓Vcath處於高電位VCH，且掃描訊號處高電位VGH而使第一開關元件210導通時，雖然掃描訊號經由第一開關元件210傳遞至放大元件220而可能使放大元件220導通，但此時偏壓VB與高電位VCH的壓差不足以使第一顯示單元230導通，因此第一顯示單元230不會發光。所以，當切換電壓Vcath處於高電位VCH時，可視為畫素結構200是處於第二顯示單元250顯示的模式(例如光調節顯示模式)。
另一方面，當切換電壓Vcath處於一低電位VCL時(低電位VCL小於第二開關元件240的臨界定壓，且小於高電位VCH)，偏壓VB處於一高電位(此高電位大於低電位VCL，且大到足以驅動第一顯示單元230的程度)，且第一顯示單元230反應於掃描訊號及資料訊號而提供一對應於資料訊號的顯示狀態(例如提供對應於資料訊號的亮度)。
具體而言，當切換電壓Vcath處於低電位VCL時，第二開關元件240截止，所以資料訊號無法傳遞至第二顯示單元250。此時，當掃描訊號處高電位VGH而使第一開關元件210導通時(例如在時間T3時)，掃描訊號經由第一開關元件210傳遞至放大元件220的第二控制端222。由於此時偏壓VB所處的高電位大於低電位VCL，且大到足以驅動第一顯示單元230的程度，因此放大元件220會產生一對應於資料訊號的電位之電流Id，其中此電流Id依序流經輸入端224、輸出端226、第一顯示單元230的陽極232及第一顯示單元230的陰極234而使第一顯示單元230發光。接著，在本實施例中，當掃描訊號處於高電位VGH而使第一開關元件210導通時(例如在時間T3時)，資料訊號流經第一開關元件210而對儲能元件260充電。當掃描訊號接下來處於低電位VGL時(例如時間T4時)，由於儲能元件260中所儲存的電荷而使第二端216的電位維持在第一開關元件210導通時之資料訊號的電位，因此第二控制端222的電位仍然會維持在第一開關210導通時之資料訊號的電位。所以，即使掃描訊號從高電位VGH轉變為低電位VGL，而使第一開關元件210截止，第一顯示單元230仍然能夠保持在第一開關元件210截止前的發光亮度。因此，當切換電壓Vcath處於低電位VCL時，畫素結構200是處於第一顯示單元230顯示的模式(例如自發光顯示模式)。
在本實施例中，當處於第二顯示單元250顯示的模式(例如光調節顯示模式)時，共用電壓Vcom可在不同的時間中分別切換至低電位VSL與高電位VSH，以使第二顯示單元250產生極性反轉。經由如圖3之掃描訊號、資料訊號、切換電壓Vcath及共用電壓Vcom的作用後，第五端252的電壓、陽極232的電壓及電流Id會產生如圖3之變化。
在本實施例中，這些畫素結構200可均耦接至一切換電壓Vcath，且可均耦接至一共用電壓Vcom，且可均耦接至一偏壓VB，因此，當切換電壓Vcath處於高電位VCH時，所有畫素結構200均處於光調節顯示模式。此外，當切換電壓Vcath處於低電位VCL時，所有畫素結構200均處於自發光顯示模式。
在另一實施例中，這些畫素結構200亦可分別耦接至不同的切換電壓Vcath。當這些畫素結構200所耦接的這些切換電壓Vcath皆處於高電位VCH時，所有畫素結構200均處於光調節顯示模式，亦即複合式顯示裝置100處於光調節顯示模式。當這些畫素結構200所耦接的這些切換電壓Vcath皆處於低電位VCL時，複合式顯示裝置100處於自發光顯示模式。另外，當這些畫素結構200所耦接的這些切換電壓Vcath部分處於高電位VCH且另一部分處於低電位VCL時，耦接至高電位VCH的畫素結構200會處於第二顯示單元250顯示的模式(即光調節顯示模式)，而耦接至低電位VCL的畫素結構200會處於第一顯示單元230顯示的模式(即自發光顯示模式)，因此複合式顯示裝置100處於部分第一顯示單元230顯示及部分第二顯示單元250顯示之混合模式(即光調節顯示與自發光顯示之混合模式)。
此外，在本實施例中，當圖3之掃描訊號處於低電位VGL時(例如時間T2或時間T4時)，可讓其他掃描線的掃描訊號依某種適當的次序分別處於高電位VGH，如此複合式顯示裝置100便能夠依此次序來驅動不同列的畫素結構200，其中掃描訊號的週期例如即為一畫格時間(frame time)。舉例而言，時間T1加上時間T2即為一畫格時間，而時間T3加上時間T4亦為一畫格時間。
在本實施例中，由於在同一個畫素結構200中同時採用了第一顯示單元與第二顯示單元，因此可達到雙模式顯示的功效。所以，當使用者於戶外或光線充足之處使用複合式顯示裝置100時，且對色彩與動畫反應速度的要求較不高時(如觀看文字或靜態圖片時)，可採用光調節顯示模式來觀看畫面，進而達成節省能源的效果。另外，當使用者所處的環境之光線較不充足，或當使用者對色彩與動畫反應速度的要求較高時，可採用自發光顯示模式來觀看畫面。另外，在本實施例中，由於光調節顯示模式與自發光顯示模式的切換取決於切換電壓Vcath是處於高電位VCH或低電位VCL，因此畫素結構200的控制方式較為簡易，可有效降低電路的複雜程度，進而降低成本。再者，本實施例之複合式顯示裝置100可達成在同一時間內於畫面的不同區域分別採用不同的顯示模式的功效。舉例而言，可在顯示文字的區域採用光調節顯示模式，而在顯示圖片或動畫的區域採用自發光顯示模式，而達到對能源與顯示效果的有效管控。
在本實施例中，每一畫素結構200中的第二顯示單元240配置於第一顯示單元230所發出的光的傳遞路徑上，亦即第二顯示單元240堆疊於第一顯示單元230的上方，如此可有效縮小每一畫素結構200所佔的面積，進而提升複合式顯示裝置100的解析度。此時，當畫素結構100欲採用自發光顯示模式時，可先使畫素結構200切換至光調節顯示模式，並使油墨會聚而暴露出部分基板。接著，在下一刻使畫素結構200切換至自發光顯示模式，則第一顯示單元230所發出的光便能夠穿透基板之未被油墨覆蓋的部分，以達到自發光顯示的效果。
圖4為本發明之另一實施例之複合式顯示裝置的電路示意圖，而圖5為圖4中之一畫素結構的波形圖。請參照圖4與圖5，本實施例之複合式顯示裝置100a類似於圖2之複合式顯示裝置100，而兩者的差異如下所述。在本實施例之複合式顯示裝置100a中，每一畫素結構200a更包括一第三開關元件270，其具有一第四控制端272、一第七端274及一第八端276，其中第四控制端272耦接輸入端224，第七端274耦接第二端216，且第八端276耦接第二控制端222。在本實施例中，第三開關元件270為一場效電晶體，且第四控制端272、第七端274及第八端276分別為場效電晶體的閘極、源極及汲極。然而，在其他實施例中，第三開關元件270亦可以是雙極性電晶體或其他適當的開關元件。在本實施例中，當切換電壓Vcath處於高電位VCH時，偏壓VB處於一低電位VDL(其中低電位VDL低於第三開關元件270的臨界電壓)，以使第三開關元件270截止。如此一來，於光調節顯示模式時，掃描訊號便不會傳遞至第二控制端222，而使第二控制端222的電位低於放大元件220的臨界電壓。因此，放大元件220便會處於截止狀態，且輸入端224亦處於低電位VDL。這樣的話，放大元件220在光調節顯示模式時便能夠承受較低的電壓應力，因此可有效提升放大元件220的使用壽命，且放大元件220的臨界電壓亦較不會隨著使用時間的增長而產生變化，進而影像了畫素結構的顯示正確性。
另外，當切換電壓Vcath處於低電位VCL時，偏壓VB處於一高電位VDH(其中高電位VDH高於第三開關元件270的臨界電壓，且高於低電位VCL)，以使第三開關元件270導通。如此一來，當掃描訊號處於高電位VGH而使資料訊號可以傳送至第二控制端222之外，高電位VDH相對於低電位VCL亦大到足以使第一顯示單元220導通的程度。如此一來，放大元件220便會輸出一對應於資料訊號的電流Id，以驅動第一顯示單元220提供一對應於資料訊號的亮度。
在本實施例中，儲能元件260的第九端耦接至輸入端224及第四控制端272，且儲能元件260的第十端264耦接至第二端216及第七端274。儲能元件260用以在第一開關元件210截止時，維持第二端216的電壓。
在本實施例中，當掃描訊號、資料訊號、偏壓VB、切換電壓Vcath及共用電壓Vcom的波形如圖5所繪示時，第五端252的電壓、陽極232的電壓及電流Id會產生如圖5所繪示的變化。
圖6為本發明之又一實施例之複合式顯示裝置的方塊圖，圖7為圖6之複合式顯示裝置的結構示意圖，且圖8A與圖8B分別為圖6之複合式顯示裝置之畫素結構於自發光顯示模式下與光調節顯示模式下的操作波形圖。請參照圖6、圖7、圖8A與圖8B，本實施例之複合式顯示裝置100b是採用圖4之這些畫素結構200a、掃描線驅動單元130及資料線驅動單元140。此外，切換電壓Vcath及偏壓VB則可分別由一切換電壓控制單元150與一偏壓控制單元160來控制。此外，複合式顯示裝置100b更包括一控制單元170，其電性連接至掃描線驅動單元130、資料線驅動單元140、切換電壓控制單元150及偏壓控制單元160。控制單元170適於接受來自影像訊號源的影像訊號，並根據影像訊號的特性，而決定所採取的顯示模式(例如光調節顯示模式、自發光顯示模式或上述兩者之混合模式)，進而控制掃描線驅動單元130、資料線驅動單元140、切換電壓控制單元150及偏壓控制單元160的驅動方式。此外，在本實施例中，控制單元170可根據來自這些畫素結構200a整體的回授訊號來決定接下來如何控制掃描線驅動單元130、資料線驅動單元140、切換電壓控制單元150及偏壓控制單元160的驅動方式。另外，控制單元170可耦接至一記憶單元180，其中記憶單元180可用以暫存來自控制單元170的資訊。
在本實施例中，複合式顯示裝置100b包括一基板50，而這些畫素結構200a的第一開關元件210、放大元件220、第二開關元件240及第三開關元件270例如各為一薄膜電晶體，而形成於基板50上的薄膜電晶體層60中，其中基板50例如為透明基板。這些第一顯示單元230則位於薄膜電晶體層60下方，而這些第二顯示單元250則位於基板50的上方。此外，在本實施例中，第一顯示單元230的下方可配置一反射板70，以反射第一顯示單元230所發出的光231或環境光51，其中反射板70為可移動式，其可移動至須產生反射式面板的效果的區域，而反射板70所不在的區域則產生穿透式面板的的效果。在本實施例中，區域R1例如是處於自發光顯示模式，而影像是由第一顯示單元230所發出的光231來組成。此外，在區域R1中，第一顯示單元230所發出的光231依序穿透基板50與第二顯示單元250而傳遞至外界。此外，區域R2例如是處於光調節顯示模式，而影像是由第二顯示單元250反射環境光51而形成。
在本實施例中，當複合式顯示裝置100b接收到影像訊號時，複合式顯示裝置100b先處於偵測模式，此時控制單元170可決定接下來要採取光調節顯示模式或自發光顯示模式，其中自發光顯示模式的操作波形圖如圖8A所繪示，而光調節顯示模式的操作波形圖如圖8B所繪示。在偵測模式時，畫素結構200a的切換電壓Vcath處於高電位VCH，且偏壓VB處於低電位VDL，此時掃描訊號處於高電位VGH，而重置第二顯示單元250。換言之，此時第二顯示單元250的油墨覆蓋基板的面積較小，以使第二顯示單元250的光穿透率最高。接著，在圖8A所繪示之自發光顯示模式中，可先讓複合式顯示裝置100b處於光調節顯示模式，此時切換電壓Vcath仍處於高電位VCH，且偏壓VB仍處於低電位VDL，但資料訊號可在高電位VSH與低電位VSL之間調整，以調整第二顯示單元250的光穿透率，進而決定接下來之自發光顯示模式時的整體亮度。接著，使複合式顯示裝置100b處於自發光顯示模式，此時切換電壓Vcath處於低電位VCL，且偏壓VB處於高電位VDH，而資料訊號可在高電位VSH與低電位VSL之間調整，以調整第一顯示單元230的亮度。
另一方面，請參照圖8B所繪示之光調節顯示模式，在偵測模式之後的兩個光調節顯示模式中，切換電壓Vcath與偏壓VB皆與偵測模式中相同，分別處於高電位VCH及低電位VDL。在偵測模式後的第一個光調節顯示模式中，是先將第二顯示單元250初始化，而在偵測模式後的第二個光調節顯示模式中，則屬於第二顯示單元250實際顯示畫面的時段。
圖9繪示本發明之一實施例之驅動方法的流程圖。請參照圖2、圖3及圖9。本實施例之驅動方法可用以驅動圖2之畫素結構200、圖4之畫素結構200a或其他實施例之畫素結構，而以下以驅動畫素結構200為例。本實施例之驅動方法包括下列步驟。在步驟S110中，使切換電壓Vcath及掃描訊號分別處於高電位VCH及高電位VGH，以分別使第一開關元件210與第二開關元件240導通，藉此使資料訊號依序流經第一開關元件210與第二開關元件240而使畫素結構200的第二顯示單元250處於對應於資料訊號的顯示狀態。步驟S110的其他細節可參照圖2之實施例中對光調節顯示模式的描述，在此不再重述。
在步驟S120中，使切換電壓Vcath及掃描訊號分別處於低電位VCL及高電位VGH，以使第一開關元件210導通，藉此使資料訊號流經第一開關元件210並協同低電位VCL以致能放大元件220，其中放大元件220輸出一對應於掃描訊號的驅動訊號(例如電流Id)至畫素結構200的第一顯示單元230，以驅動第一顯示單元230提供一對應於資料訊號的顯示狀態(例如亮度)。步驟S120的其他細節可參照圖2之實施例中對自發光顯示模式的描述，在此不再重述。
值得注意的是，本發明不限定驅動方法是先執行步驟S110，然後再執行步驟S120。在另一實施例中，亦可以是先執行步驟S120，然後再執行步驟S110。在其他實施例中，亦可以是步驟S110與步驟S120交替執行。或者，在其他實施例中，亦可以是在複合式顯示裝置100的部分畫素執行步驟S110，且在複合式顯示裝置100的另一部分畫素執行步驟S120。
本實施例之驅動方法可更包括儲存掃描訊號處於高電位VCH時的資料訊號，其中當掃描訊號處於低電位VGL而使第一開關元件210截止時，利用所儲存的資料訊號使第二顯示單元240處於對應於資料訊號的顯示狀態，或利用所儲存的資料訊號使第一顯示單元230提供對應於資料訊號的亮度。在本實施例中，儲存資料訊號的方式即是利用儲能元件260來保持第二端216的電位，其他細節請參照圖2之實施例，在此不再重述。
本實施例之驅動方法利用讓切換電壓Vcath處於高電位VCH或低電位VCL來達到將畫素結構200切換至光調節顯示模式或自發光顯示模式，因此本實施例之驅動方法較為簡易，如此可使電路結構簡化，進而降低成本。
另一實施例之驅動方法可適用於圖4之畫素結構200a，請參照圖4與圖5，在此實施例中，當切換電壓Vcath處於高電位VCH時，使放大元件220與資料訊號隔絕，亦即利用讓偏壓VB處於低電位VDL而使第三開關元件270截止，藉此使放大元件220與資料訊號隔絕。如此一來，便能夠降低放大元件220的電壓應力，進而延長放大元件220的壽命，且使放大元件220的臨界電壓較為穩定。
綜上所述，在本發明之實施例中，由於在同一個畫素結構中同時採用了第一顯示單元與第二顯示單元，因此可達到雙模式顯示的功效。所以，當使用者於戶外或光線充足之處使用複合式顯示裝置時，且對色彩與動畫反應速度的要求較不高時(如觀看文字或靜態圖片時)，可採用光調節顯示模式來觀看畫面，進而達成節省能源的效果。另外，當使用者所處的環境之光線較不充足，或當使用者對色彩與動畫反應速度的要求較高時，可採用自發光顯示模式來觀看畫面。另外，在本發明之實施例中，由於光調節顯示模式與自發光顯示模式的切換取決於切換電壓是處於高電位或低電位，因此畫素結構的控制方式及驅動方法較為簡易，可有效降低電路的複雜程度，進而降低成本。再者，本發明之實施例之複合式顯示裝置可達成在同一時間內於畫面的不同區域分別採用不同的顯示模式的功效。舉例而言，可在顯示文字的區域採用光調節顯示模式，而在顯示圖片或動畫的區域採用自發光顯示模式，而達到對能源與顯示效果的有效管控。
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，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
30．．．驅動介面
40．．．驅動單元
50．．．基板
51．．．環境光
60．．．薄膜電晶體層
70．．．反射板
100、100a、100b．．．複合式顯示裝置
110．．．掃描線
120．．．資料線
130．．．掃描線驅動單元
140．．．資料線驅動單元
150．．．切換電壓控制單元
160．．．偏壓控制單元
170．．．控制單元
180．．．記憶單元
200、200a．．．畫素結構
210．．．第一開關元件
212．．．第一控制端
214．．．第一端
216．．．第二端
220．．．放大元件
222．．．第二控制端
224．．．輸入端
226．．．輸出端
230．．．第一顯示單元
231．．．光
232．．．陽極
234．．．陰極
240．．．第二開關元件
242．．．第三控制端
244．．．第三端
246．．．第四端
250．．．第二顯示單元
252．．．第五端
254．．．第六端
260．．．儲能元件
262．．．第九端
264．．．第十端
270．．．第三開關元件
272．．．第四控制端
274．．．第七端
276．．．第八端
Id．．．電流
R1、R2．．．區域
S110、S120．．．步驟
VB．．．偏壓
Vcath．．．切換電壓
VCH、VDH、VGH、VSH．．．高電位
VCL、VDL、VGL、VSL．．．低電位
Vcom．．．共用電壓
圖1為本發明之一實施例之複合式顯示裝置的示意圖。
圖2為本發明之一實施例之複合式顯示裝置的電路示意圖。
圖3為圖2中之一畫素結構的波形圖。
圖4為本發明之另一實施例之複合式顯示裝置的電路示意圖。
圖5為圖4中之一畫素結構的波形圖。
圖6為本發明之又一實施例之複合式顯示裝置的方塊圖。
圖7為圖6之複合式顯示裝置的結構示意圖。
圖8A與圖8B分別為圖6之複合式顯示裝置之畫素結構於自發光顯示模式下與光調節顯示模式下的操作波形圖。
圖9繪示本發明之一實施例之驅動方法的流程圖。
100．．．顯示裝置
110．．．掃描線
120．．．資料線
130．．．掃描線驅動單元
140．．．資料線驅動單元
200．．．畫素結構
210．．．第一開關元件
212．．．第一控制端
214．．．第一端
216．．．第二端
220．．．放大元件
222．．．第二控制端
224．．．輸入端
226．．．輸出端
230．．．第一顯示單元
232．．．陽極
234．．．陰極
240．．．第二開關元件
242．．．第三控制端
244．．．第三端
246．．．第四端
250．．．第二顯示單元
252．．．第五端
254．．．第六端
260．．．儲能元件
262．．．第九端
264．．．第十端
Id．．．電流
Vcath．．．切換電壓
Vcom．．．共用電壓
VB．．．偏壓

Claims (31)

  1. 一種畫素結構，包括：一第一開關元件，具有一第一控制端、一第一端及一第二端，其中該第一控制端耦接至一掃描線，且該第一端耦接至一資料線；一放大元件，具有一第二控制端、一輸入端及一輸出端，其中該第二控制端耦接至該第二端，且該輸入端耦接至一偏壓；一第一顯示單元，具有一陽極與一陰極，其中該陽極耦接至該輸出端，且該陰極耦接至一切換電壓；一第二開關元件，具有一第三控制端、一第三端及一第四端，其中該第三控制端耦接至該陰極，且該第三端耦接至該第二端；以及一第二顯示單元，具有一第五端與一第六端，其中該第五端耦接至該第四端，且該第六端耦接至一共用電壓，其中當該切換電壓處於一第一高電位時，該第二開關元件的該第三端與該第四端導通，而使該第二顯示單元反應於來自該掃描線的一掃描訊號及來自該資料線的一資料訊號而處於一對應於該資料訊號的顯示狀態，且當該切換電壓處於一第一低電位時，該偏壓處於一第二高電位，且該第一顯示單元反應於該掃描訊號及該資料訊號而提供一對應於該資料訊號的顯示狀態，該第一高電位大於該第一低電位，且該第二高電位大於該第一低電位，該第一顯示單元的顯示介質不同於該第二顯示單元的顯示介質。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，更包括一第三開關元件，具有一第四控制端、一第七端及一第八端，其中該第四控制端耦接該輸入端，該第七端耦接該第二端，且該第八端耦接該第二控制端，當該切換電壓處於該第一高電位時，該偏壓處於一第二低電位，以使該第三開關元件截止，且該第二低電位小於該第二高電位。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之畫素結構，其中該第三開關元件為一場效電晶體，且該第四控制端、該第七端及該第八端分別為該場效電晶體的閘極、源極及汲極。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之畫素結構，更包括一儲能元件，具有一第九端與一第十端，其中該第九端耦接至該輸入端及該第四控制端，該第十端耦接至該第二端及該第七端，且該儲能元件用以在該第一開關元件截止時，維持該第二端的電壓。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，更包括一儲能元件，具有一第九端與一第十端，其中該第九端耦接該輸入端，該第十端耦接至該第二控制端及該第二端，且該儲能元件用以在該第一開關元件截止時，維持該第二端的電壓。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之畫素結構，其中該儲能元件為一儲存電容器。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該第一顯示單元為有機發光二極體、發光二極體、液晶顯示單元、雙穩態顯示單元、電泳顯示單元、微流體技術(electrofluidic technology,EFT)單元或電濕潤顯示單元。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該第二顯示單元為電濕潤顯示單元、有機發光二極體、發光二極體、液晶顯示單元、雙穩態顯示單元、微流體技術(electrofluidic technology,EFT)單元或電泳顯示單元。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該第二顯示單元配置於該第一顯示單元所發出的光的傳遞路徑上。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之畫素結構，其中該第一開關元件為一第一場效電晶體，該第一控制端、該第一端及該第二端分別為該第一場效電晶體的閘極、源極及汲極，該放大元件為一第二場效電晶體，該第二控制端、該輸入端及該輸出端分別為該第二場效電晶體的閘極、源極及汲極，該第二開關元件為一第三場效電晶體，且該第三控制端、該第三端及該第四端分別為該第三場效電晶體的閘極、源極及汲極。
  11. 一種複合式顯示裝置，包括：一驅動單元，整合於單一基板上；複數個第一顯示單元，配置於該基板上，且與該驅動單元電性連接；以及複數個第二顯示單元，配置於該基板上，且與該驅動單元電性連接，其中該驅動單元用以驅動該些第一顯示單元與該些第二顯示單元。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之複合式顯示裝置，其中該驅動單元包括：複數條掃描線；複數條資料線；以及複數個畫素結構，每一該畫素結構包括：一第一開關元件，具有一第一控制端、一第一端及一第二端，其中該第一控制端耦接至該些掃描線之一，且該第一端耦接至該些資料線之一；一放大元件，具有一第二控制端、一輸入端及一輸出端，其中該第二控制端耦接至該第二端，且該輸入端耦接至一偏壓，每一該第一顯示單元耦接至該些畫素結構之一，每一該第一顯示單元具有一陽極與一陰極，該陽極耦接至該輸出端，且該陰極耦接至一切換電壓；以及一第二開關元件，具有一第三控制端、一第三端及一第四端，其中該第三控制端耦接至該陰極，且該第三端耦接至該第二端，每一該第二顯示單元耦接至該些畫素結構之一，每一該第二顯示單元具有一第五端與一第六端，該第五端耦接至該第四端，且該第六端耦接至一共用電壓，其中當該切換電壓處於一第一高電位時，該第二開關元件的該第三端與該第四端導通，而使該第二顯示單元反應於來自該掃描線的一掃描訊號及來自該資料線的一資料訊號而處於一對應於該資料訊號的顯示狀態，且當該切換電壓處於一第一低電位時，該偏壓處於一第二高電位，且該第一顯示單元反應於該掃描訊號及該資料訊號而提供一對應於該資料訊號的顯示狀態，該第一高電位大於該第一低電位，且該第二高電位大於該第一低電位；其中，當該些畫素結構所耦接的該些切換電壓皆處於該第一高電位時，該複合式顯示裝置處於該些第二顯示單元顯示的模式，且當該些畫素結構所耦接的該些切換電壓皆處於該第一低電位時，該複合式顯示裝置處於該些第一顯示單元顯示的模式。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之複合式顯示裝置，其中當該些畫素結構所耦接的該些切換電壓部分處於該第一高電位且另一部分處於該第一低電位時，該複合式顯示裝置處於部分該些第一顯示單元顯示及部分該些第二顯示單元顯示之混合模式。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之複合式顯示裝置，其中每一該畫素結構更包括一第三開關元件，具有一第四控制端、一第七端及一第八端，該第四控制端耦接該輸入端，該第七端耦接該第二端，且該第八端耦接該第二控制端，當該切換電壓處於該第一高電位時，該偏壓處於一第二低電位，以使該第三開關元件截止，且該第二低電位小於該第二高電位。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之複合式顯示裝置，其中在每一該畫素結構中，該第三開關元件為一場效電晶體，且該第四控制端、該第七端及該第八端分別為該場效電晶體的閘極、源極及汲極。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之複合式顯示裝置，其中每一該畫素結構更包括一儲能元件，具有一第九端與一第十端，該第九端耦接至該輸入端及該第四控制端，該第十端耦接至該第二端及該第七端，且該儲能元件用以在該第一開關元件截止時，維持該第二端的電壓。
  17. 如申請專利範圍第12項所述之複合式顯示裝置，其中每一該畫素結構更包括一儲能元件，具有一第九端與一第十端，該第九端耦接該輸入端，該第十端耦接該至第二控制端及該第二端，且該儲能元件用以在該第一開關元件截止時，維持該第二端的電壓。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之複合式顯示裝置，其中在每一該畫素結構中，該儲能元件為一儲存電容器。
  19. 如申請專利範圍第12項所述之複合式顯示裝置，其中在每一該畫素結構中，該第一顯示單元為有機發光二極體、發光二極體、液晶顯示單元、雙穩態顯示單元、電泳顯示單元、微流體技術(electrofluidic technology,EFT)單元或電濕潤顯示單元。
  20. 如申請專利範圍第12項所述之複合式顯示裝置，其中在每一該畫素結構中，該第二顯示單元為電濕潤顯示單元、有機發光二極體、發光二極體、液晶顯示單元、雙穩態顯示單元、微流體技術(electrofluidic technology,EFT)單元或電泳顯示單元。
  21. 如申請專利範圍第12項所述之複合式顯示裝置，其中在每一該畫素結構中，該第二顯示單元配置於該第一顯示單元所發出的光的傳遞路徑上。
  22. 如申請專利範圍第12項所述之複合式顯示裝置，其中在每一該畫素結構中，該第一開關元件為一第一場效電晶體，該第一控制端、該第一端及該第二端分別為該第一場效電晶體的閘極、源極及汲極，該放大元件為一第二場效電晶體，該第二控制端、該輸入端及該輸出端分別為該第二場效電晶體的閘極、源極及汲極，該第二開關元件為一第三場效電晶體，且該第三控制端、該第三端及該第四端分別為該第三場效電晶體的閘極、源極及汲極。
  23. 如申請專利範圍第11項所述之複合式顯示裝置，其中該驅動單元為一畫素電路。
  24. 如申請專利範圍第11項所述之複合式顯示裝置，其中該些第一顯示單元的顯示介質不同於該些第二顯示單元的顯示介質。
  25. 如申請專利範圍第11項所述之複合式顯示裝置，其中該些第一顯示單元的顯示介質實質上相同於該些第二顯示單元的顯示介質。
  26. 一種驅動方法，用以驅動一顯示裝置，該驅動方法包括：在該顯示裝置的複數個畫素的至少一部分的每一個畫素中，使一切換電壓及一掃描訊號分別處於一第一高電位及一第二高電位，以分別使一第一開關元件與一第二開關元件導通，藉此使一資料訊號依序流經該第一開關元件與該第二開關元件而使該顯示裝置的該畫素的一第二顯示單元處於一對應於該資料訊號的顯示狀態；以及在該顯示裝置的該些畫素的至少一部分的每一個畫素中，使該切換電壓及該掃描訊號分別處於一第一低電位及該第二高電位，以使該第一開關元件導通，藉此使該資料訊號流經該第一開關元件並協同該第一低電位以致能一放大元件，其中該放大元件輸出一對應於該資料訊號的驅動訊號至該畫素的一第一顯示單元，以驅動該第一顯示單元處於一對應於該資料訊號的顯示狀態。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之驅動方法，更包括儲存該掃描訊號處於該第一高電位時的該資料訊號，其中當該掃描訊號處於一第一低電位而使該第一開關元件截止時，利用所儲存的該資料訊號使該第二顯示單元處於對應於該資料訊號的顯示狀態，或利用所儲存的該資料訊號使該第一顯示單元提供對應於該資料訊號的顯示狀態。
  28. 如申請專利範圍第26項所述之驅動方法，其中當該切換電壓處於該第一高電位時，使該放大元件與該資料訊號隔絕。
  29. 如申請專利範圍第26項所述之驅動方法，更包括使該顯示裝置的該些畫素皆處於該第一顯示單元處於對應於該資料訊號的顯示狀態，以使該顯示裝置提供該第一顯示單元顯示的模式。
  30. 如申請專利範圍第26項所述之驅動方法，更包括使該顯示裝置的該些畫素皆處於該第二顯示單元處於對應於該資料訊號的顯示狀態，以使該顯示裝置提供該第二顯示單元顯示的模式。
  31. 如申請專利範圍第26項所述之驅動方法，其中更包括使該顯示裝置的部分該些畫素處於該第一顯示單元處於對應於該資料訊號的顯示狀態，且使該顯示裝置的另一部分該些畫素處於該第二顯示單元處於對應於該資料訊號的顯示狀態，以使該顯示裝置提供該第一顯示單元顯示及該第二顯示單元顯示之混合模式。
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