TW201533720A - 有機發光顯示器 - Google Patents

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Abstract

一種有機發光顯示器。一畫素陣列包括複數畫素，其中上述複數畫素之每一畫素包括一發光元件以及一驅動電晶體。上述驅動電晶體的一第一閘極接收一驅動信號，以及上述驅動電晶體的一第二閘極接收一補償信號。一閘極驅動電路根據流經上述複數畫素之上述發光元件之一總電流值，而提供上述補償信號。當上述總電流值係介於一第一參考值與一第二參考值之間時，上述閘極驅動電路根據上述總電流值來調整上述補償信號之一電壓位準。上述第一參考值為一目標電流值之90%，而上述第二參考值為上述目標電流值之50%。

Description

有機發光顯示器
本發明係有關於一種有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode，OLED)顯示器，特別是有關於能自動補償電晶體臨界電壓之有機發光二極體顯示器。
一般而言，有機發光二極體係一種自發光顯示元件，其藉由電性地激發一種發光的有機化合物而發光。近來，有機發光二極體已經受到關注並應用於平面顯示器、電視機螢幕、電腦顯示器以及攜帶式電子裝置螢幕之領域。當使用於顯示器時，有機發光二極體相較平面顯示器能提供數個優點，例如其自發光能力、廣視角、與高亮度。
由於薄膜電晶體-主動式有機發光二極體(Thin Film Transistor-Active Matrix Organic Light Emitting Diode，TFT-AMOLED)顯示器具有低製造成本、高反應速度(約為液晶的百倍以上)、省電、工作溫度範圍大、以及重量輕等優點，因此成為目前市場上開發的主流。
TFT-AMOLED顯示器主要有兩種製作方式，一種是利用低溫多晶矽(Low Temperature Poly-silicon，縮寫為LTPS)TFT的技術，另一種則是利用非晶矽(Amorphous Silicon，a-Si)TFT的技術。而在驅動的薄膜電晶體的部分，LTPS的技術通常使 用P型電晶體作為驅動的薄膜電晶體，而a-Si的技術通常使用N型電晶體作為驅動的薄膜電晶體。
a-Si技術具有薄膜電晶體均勻度較佳以及製作成本較低等優點。然而，使用N型的驅動薄膜電晶體的缺點在於，於操作一段時間後，電晶體的臨界電壓會開始劣化，亦即在相同的驅動電壓之下無法輸出與初始相同的電流，而造成顯示畫面出現亮度不均勻的現象(稱為MURA效應)。
因此，需要一種能根據實際應用而自動補償電晶體臨界電壓偏移的有機發光二極體顯示器。
本發明提供一種有機發光顯示器。上述有機發光顯示器包括：一畫素陣列，包括複數畫素，其中上述複數畫素之每一畫素包括：一發光元件；以及一驅動電晶體，耦接於上述發光元件，且具有一第一閘極與一第二閘極，其中上述第一閘極係用以接收一驅動信號以及上述第二閘極係用以接收一補償信號；以及一閘極驅動電路，用以根據流經上述複數畫素之上述發光元件之一總電流值，而提供上述補償信號。當上述總電流值係介於一第一參考值與一第二參考值之間時，上述閘極驅動電路根據上述總電流值來調整上述補償信號之一電壓位準。上述第一參考值為一目標電流值之90%，而上述第二參考值為上述目標電流值之50%。
再者，本發明提供另一種有機發光顯示器。上述有機發光顯示器包括：一畫素陣列，包括複數畫素，其中上述複數畫素劃分為複數畫素群組，其中上述複數畫素之每一畫素包括： 一發光元件；以及一驅動電晶體，耦接於上述發光元件，且具有一第一閘極與一第二閘極，其中上述第一閘極係用以接收一驅動信號以及上述第二閘極係用以接收一補償信號；一閘極驅動電路，用以分別根據流經每一上述畫素群組之上述發光元件之一總電流值，而提供上述補償信號至所對應之上述畫素群組之上述驅動電晶體。當上述畫素群組之上述總電流值係介於一第一參考值與一第二參考值之間時，上述閘極驅動電路根據上述總電流值來調整上述補償信號之一電壓位準。上述第一參考值為一目標電流值之90%，而上述第二參考值為上述目標電流值之50%。
100、100A、100B、100C‧‧‧畫素
110‧‧‧資料取樣單元
120‧‧‧補償單元
130‧‧‧驅動單元
140‧‧‧發光單元
200、TD‧‧‧驅動電晶體
210‧‧‧閘極絕緣層
220‧‧‧蝕刻停止層
230‧‧‧鈍化層
240‧‧‧半導體層
300、500‧‧‧有機發光二極體顯示器
310、510‧‧‧畫素陣列
320、520‧‧‧背向閘極驅動電路
330、530‧‧‧記憶單元
340、540‧‧‧量測單元
350、550‧‧‧比較單元
360、560‧‧‧調整單元
370、572、574、576‧‧‧電壓產生器
570‧‧‧電壓產生模組
C1、C2‧‧‧電容
COMP、COMP1-COMP3‧‧‧比較結果
CTRL‧‧‧控制信號
Data‧‧‧灰階資料
D‧‧‧汲極
ELVDD‧‧‧電源端
ELVSS‧‧‧接地端
G1‧‧‧底閘極
G2‧‧‧背向閘極
GG1-GG3‧‧‧畫素群組
Iadj、Iadj1-Iadj3、Imeas、Imeas1-Imeas3‧‧‧總電流值
Ipower‧‧‧電流
I_target、I_target1-I_target3‧‧‧目標電流值
S410-S480‧‧‧步驟
S‧‧‧源極
Scomp‧‧‧補償信號
Semit‧‧‧致能信號
Sscan‧‧‧掃瞄信號
T1-T3‧‧‧電晶體
VD‧‧‧驅動信號
VG、VG1-VG3‧‧‧補償信號
VG_default、VG_default1-VG_default3‧‧‧目前電壓位準
第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之主動式有機發光二極體顯示器中畫素之示意圖。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之具有雙閘極之驅動電晶體的結構示意圖。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之主動式有機發光二極體顯示器。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之調整方法，用以調整有機發光顯示器中雙閘極驅動電晶體之背向閘極。
第5圖係顯示根據本發明另一實施例所述之主動式有機發光二極體顯示器。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更 明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之主動式有機發光二極體(Active Matrix Organic Light Emitting Diode，AMPLED)顯示器中畫素100之示意圖。畫素100包括資料取樣單元110、補償單元120、驅動單元130以及發光單元140。資料取樣單元110包括電晶體T1以及電容C1。電晶體T1係由掃瞄信號Sscan所控制，以便對灰階資料Data進行取樣並儲存至電容C1，以提供驅動信號VD。驅動單元130包括電晶體T3以及驅動電晶體TD，其中耦接於電源端ELVDD以及驅動電晶體TD之間的電晶體T3係由致能信號Semit所控制。在此實施例中，驅動電晶體TD為雙閘極(dual gate)薄膜電晶體(Thin Film Transistor，TFT)，其中驅動電晶體TD的雙閘極係分別由驅動信號VD以及補償信號VG所控制。此外，補償單元120包括電晶體T2，其中電晶體T2係根據補償信號Scomp來調整驅動信號VD，以便對驅動電晶體TD之臨界電壓Vt的偏移進行補償。發光單元140包括發光二極體D1以及電容C2。發光二極體D1耦接於驅動電晶體TD以及接地端ELVSS之間，以及電容C2係並聯於發光二極體D1。
第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之具有雙閘極之驅動電晶體200的結構示意圖。驅動電晶體200的底閘極(bottom gate)G1係由第一金屬層M1所形成。閘極絕緣層(gate insulator，GI)210係形成於底閘極G1上。半導體層240(例如銦鎵鋅氧化物(IGZO)或非晶矽(a-Si))係形成於閘極絕緣層210上。蝕刻停止層(etching stop layer，ELS)220係形成於半導體 層240上。驅動電晶體200的汲極D與源極S係由第二金屬層M2所形成，並設置在蝕刻停止層220上且與半導體層240接觸。鈍化層(Passivation，PV)230係形成於第二金屬層M2上。背向閘極(back gate)G2係由第三金屬層M3或是銦錫氧化物(ITO)所形成，並設置在鈍化層230上。在第2圖中，驅動電晶體200的源極S與汲極D係形成於底閘極G1與背向閘極G2之間。對驅動電晶體200而言，透過調整背向閘極G2之電壓，可以調整臨界電壓Vt，以解決加馬(gamma)以及光學特性(例如混色之國際照明委員會(CIE))飄移的情況。舉例來說，當背向閘極G2之電壓增加時，臨界電壓Vt會減少。反之，當背向閘極G2之電壓減少時，臨界電壓Vt會增加。
第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之主動式有機發光二極體顯示器300。顯示器300包括畫素陣列310以及背向閘極驅動電路320。畫素陣列310係由複數畫素100所組成。同時參考第1圖與第3圖，根據畫素陣列310中電源端ELVDD上的電流Ipower，即流經全部畫素100之發光二極體D1的全部電流，背向閘極驅動電路320可動態地調整補償信號VG之電壓位準，以便對臨界電壓Vt進行補償。背向閘極驅動電路320包括記憶單元330、量測單元340、比較單元350、調整單元360以及電壓產生器370。記憶單元330係用以儲存畫素陣列310之目標電流值I_target以及補償信號VG之目前電壓位準VG_default，其中目標電流值I_target可根據實際應用所決定。量測單元340耦接於畫素陣列310中的電源端ELVDD，其中量測單元340會對流經電源端ELVDD上的電流Ipower進行量測，以得到總電流值Imeas。舉例來說，目標電流值 I_target係表示在特定灰階位準下(例如64)之初始量測值，而總電流值Imeas係表示在該特定灰階位準下之目前量測值。在另一實施例中，量測單元340係耦接於畫素陣列310中的接地端ELVSS，以便對流經接地端ELVSS上的電流Ipower進行量測，以得到總電流值Imeas。接著，比較單元350會根據總電流值Imeas與目標電流值I_target而得到總電流值Imeas與目標電流值I_target之間的差異率(current deviation rate)△I，其中△I=(I_target-Imeas)/I_target。接著，比較單元350會根據差異率△I而提供比較結果COMP至調整單元360。調整單元360會根據比較結果COMP來判斷差異率△I是否介於一調整範圍內(10%-50%之間)，10%≦△I≦50%。換言之，根據比較結果COMP，可判斷總電流值Imeas是否落在目標電流值I_target的50%-90%之間。當比較結果COMP係指示差異率△I是介於該調整範圍內，則調整單元360會根據比較結果COMP內的差異率△I而提供控制信號CTRL至電壓產生器370，其中控制信號CTRL包括補償信號VG之調整值△V等資訊。接著，電壓產生器370會根據控制信號CTRL來調整補償信號VG之電壓位準，即VG=VG_default+△V，其中VG_default係儲存在記憶單元330內之目前電壓位準。在一實施例中，電壓產生器370為直流對直流轉換器。接著，量測單元340會重新對電流Ipower進行量測，以得到調整後之總電流值Iadj。接著，比較單元350會將總電流值Iadj與總電流值Imeas進行比較。在一實施例中，總電流值Imeas係儲存在比較單元350的暫存器中。在另一實施例中，總電流值Imeas係由量測單元340儲存在記憶單元330中。若總電流值Iadj相同於總電流值Imeas，則表示調整補償信號VG的電壓位準無 法改變流經全部畫素100之發光二極體D1的電流量。因此，比較單元350會通知調整單元360，以便根據儲存在記憶單元330內之目前電壓位準VG_default來提供具有目前電壓位準VG_default之補償信號VG。反之，若總電流值Iadj不同於總電流值Imeas，則表示調整後之補償信號VG的電壓位準可對雙閘極驅動電晶體之臨界電壓Vt進行補償。因此，比較單元350會通知調整單元360，以便根據調整後之補償信號VG的電壓位準來更新記憶單元330內的目前電壓位準VG_default，即VG_default=VG。
第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之調整方法，用以調整有機發光顯示器中雙閘極驅動電晶體之背向閘極。同時參考第3圖與第4圖，首先，在步驟S410，量測單元340會對電源端ELVDD或接地端ELVSS上的電流Ipower進行量測，以得到總電流值Imeas。接著，在步驟S420，藉由比較總電流值Imeas以及儲存在記憶單元330的目標電流值I_target，比較單元350可得到總電流值Imeas與目標電流值I_target之間的差異率△I，並提供比較結果COMP至調整單元360。接著，在步驟S430，調整單元360會根據比較結果COMP來判斷差異率△I是否介於10%-50%之間。若差異率△I是大於50%或是小於10%，則調整單元360會提供控制信號CTRL至電壓產生器370，以便維持補償信號VG的電壓位準。於是，電壓產生器370會根據儲存在記憶單元330內的目前電壓位準VG_default來繼續提供補償信號VG(步驟S440)。反之，若差異率△I是介於10%-50%之間，則調整單元360會提供控制信號CTRL至電壓產生器370，以便根據差異率△I來調整補償信號VG的電壓位準。在一實施例中，調整單元360係經由找查表(lookup table)來得到對應於該差異率△I之調整值△V。於是電壓產生器370會根據目前電壓位準VG_default以及調整值△V來改變補償信號VG之電壓位準，即VG=VG_default+△V(步驟S450)。接著，相應於改變後之補償信號VG，量測單元340會重新對電流Ipower進行量測，以得到調整後之總電流值Iadj(步驟S460)。接著，在步驟S470，比較單元350會判斷總電流值Iadj是否相同於總電流值Imeas。若總電流值Iadj是相同於總電流值Imeas，則表示調整補償信號VG的電壓位準無法改變流經全部畫素100之發光二極體D1的電流量。於是，調整單元360會提供控制信號CTRL至電壓產生器370，以便維持補償信號VG的電壓位準(步驟S440)。反之，若總電流值Iadj是不同於總電流值Imeas，則表示調整補償信號VG的電壓位準能有效控制流經全部畫素100之發光二極體D1的電流量。於是，調整單元360會根據改變後之補償信號VG之電壓位準來更新記憶單元330內的目前電壓位準VG_default(步驟S480)，即VG_default=VG。
下列表一係顯示根據電流Ipower來調整補償信號VG之示範例。值得注意的是，表一內的數值僅作為說明，並非用以限定本發明。
表一同時參考第3圖與表一，首先，背向閘極驅動電路320會根據預設之目前電壓位準VG_default來提供-1V之補償信號VG至畫素陣列310，並將量測到的初始總電流值Imeas儲存至記憶單元330，以作為目標電流值I_target，即I_target=24mA。接著，當背向閘極驅動電路320執行第一次調整時，量測單元340會得到總電流值Imeas為21.6mA。接著，比較單元350會得到差異率△I為10%，(24-21.6)/24=10%。於是，背向閘極驅動電路320會根據差異率△I提供1.2V之補償信號VG至畫素陣列310。接著，量測單元340會得到總電流值Iadj為24mA。由於總電流值Iadj不同於總電流值Imeas，所以調整單元360會將目前電壓位準VG_default更新為1.2V，以供第二次調整時使用。相似地，在進行第二次調整時，若總電流值Iadj(例如24mA)不同於總電流值Imeas(例如21.6mA)，則調整單元360會將目前電壓位準VG_default更新為1.67V，以供下一次調整時使用，以此類推。因此，當電流I_power下降時，背向閘極驅動電路320可動態地調整補償信號VG，來對驅動電晶體之臨界電壓Vt進行補償。
第5圖係顯示根據本發明另一實施例所述之主動式有機發光二極體顯示器500。顯示器500包括畫素陣列510以及背向閘極驅動電路520。相較於第3圖之畫素陣列310，畫素陣列510係由畫素群組GG1、GG2與GG3所形成，其中畫素群組GG1包括複數畫素100A、畫素群組GG2包括複數畫素100B以及畫素群組GG3包括複數畫素100C。此外，背向閘極驅動電路520包括記憶單元530、量測單元540、比較單元550、調整單元560以及電壓產生模 組570，其中電壓產生模組570包括電壓產生器572、574與576。電壓產生器572係用以提供補償信號VG1至畫素群組GG1中畫素100A的雙閘極驅動電晶體、電壓產生器574係用以提供補償信號VG2至畫素群組GG2中畫素100B的雙閘極驅動電晶體以及電壓產生器576係用以提供補償信號VG3至畫素群組GG3中畫素100C的雙閘極驅動電晶體。於是，不同的畫素群組可分別由所對應的補償信號進行補償。舉例來說，在量測畫素群組GG1中畫素100A之發光二極體D1的電流量時，可透過致能信號Semit來關閉(disable)畫素群組GG2之畫素100B以及畫素群組GG3之畫素100C。於是，量測單元540可得到對應於畫素群組GG1之總電流值Imeas1。接著，比較單元550會根據總電流值Imeas1以及對應於畫素群組GG1之目標電流值I_target1來產生比較結果COMP1。接著，調整單元560會根據比較結果COMP1來控制電壓產生器572，以產生補償信號VG1。在第5圖中，對應於畫素群組GG1、GG2與GG3之目標電流值I_target1、I_target2與I_target3以及對應於畫素群組GG1、GG2與GG3之目前電壓位準VG_default1、VG_default2與VG_default3可根據實際應用而設定成相同值或是不同值。因此，背向閘極驅動電路520可分別對不同群組的雙閘極驅動電晶體提供適合的補償。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中包括通常知識者，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，因此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。
100‧‧‧畫素
300‧‧‧有機發光二極體顯示器
310‧‧‧畫素陣列
320‧‧‧背向閘極驅動電路
330‧‧‧記憶單元
340‧‧‧量測單元
350‧‧‧比較單元
360‧‧‧調整單元
370‧‧‧電壓產生器
COMP‧‧‧比較結果
CTRL‧‧‧控制信號
ELVDD‧‧‧電源端
Iadj、Imeas‧‧‧總電流值
Ipower‧‧‧電流
I_target‧‧‧目標電流值
VG‧‧‧補償信號
VG_default‧‧‧目前電壓位準

Claims (10)

  1. 一種有機發光顯示器，包括：一畫素陣列，包括複數畫素，其中上述複數畫素之每一畫素包括：一發光元件；以及一驅動電晶體，耦接於上述發光元件，且具有一第一閘極與一第二閘極，其中上述第一閘極係用以接收一驅動信號以及上述第二閘極係用以接收一補償信號；以及一閘極驅動電路，用以根據流經上述複數畫素之上述發光元件之一總電流值，而提供上述補償信號，其中當上述總電流值係介於一第一參考值與一第二參考值之間時，上述閘極驅動電路根據上述總電流值來調整上述補償信號之一電壓位準，其中上述第一參考值為一目標電流值之90%，而上述第二參考值為上述目標電流值之50%。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光顯示器，其中當上述總電流值係大於上述第一參考值或小於上述第二參考值時，上述閘極驅動電路維持上述補償信號之上述電壓位準。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之有機發光顯示器，其中上述閘極驅動電路包括：一記憶單元，用以儲存上述目標電流值以及一目前電壓位準值； 一量測單元，用以得到上述總電流值；一比較單元，用以根據上述總電流值以及上述目標電流值而得到一比較結果；一調整單元，用以根據上述比較結果而提供一控制信號；以及一電壓產生單元，用以根據上述控制信號而產生上述補償信號。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之有機發光顯示器，其中上述比較結果包括上述總電流值與上述目標電流值之間的一差異率，以及當上述比較結果係指示上述總電流值係介於上述第一參考值與上述第二參考值之間時，上述調整單元根據上述差異率而提供上述控制信號至上述電壓產生單元，以改變上述補償信號的上述電壓位準。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之有機發光顯示器，其中當上述補償信號的上述電壓位準改變時，上述量測單元得到流經上述複數畫素之上述發光元件之一調整總電流值，以及當上述調整總電流值不同於上述總電流值時，上述調整單元根據已改變之上述補償信號的上述電壓位準來更新上述目前電壓位準值。
  6. 一種有機發光顯示器，包括：一畫素陣列，包括複數畫素，其中上述複數畫素劃分為複數畫素群組，其中上述複數畫素之每一畫素包括：一發光元件；以及 一驅動電晶體，耦接於上述發光元件，且具有一第一閘極與一第二閘極，其中上述第一閘極係用以接收一驅動信號以及上述第二閘極係用以接收一補償信號；一閘極驅動電路，用以分別根據流經每一上述畫素群組之上述發光元件之一總電流值，而提供上述補償信號至所對應之上述畫素群組之上述驅動電晶體，其中當上述畫素群組之上述總電流值係介於一第一參考值與一第二參考值之間時，上述閘極驅動電路根據上述總電流值來調整上述補償信號之一電壓位準，其中上述第一參考值為一目標電流值之90%，而上述第二參考值為上述目標電流值之50%。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之有機發光顯示器，其中當上述畫素群組之上述總電流值係大於上述第一參考值或小於上述第二參考值時，上述閘極驅動電路維持上述補償信號之上述電壓位準。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之有機發光顯示器，其中上述閘極驅動電路包括：一記憶單元，用以儲存每一上述畫素群組之上述目標電流值以及每一上述畫素群組之一目前電壓位準值；一量測單元，用以得到每一上述畫素群組之上述總電流值；一比較單元，用以根據每一上述畫素群組之上述總電流值與上述目標電流值，而分別得到每一上述畫素群組之一比較結果；一調整單元，用以根據每一上述畫素群組之上述比較結果而 提供每一上述畫素群組之一控制信號；以及複數電壓產生單元，其中每一上述電壓產生單元係根據所對應之上述控制信號而產生上述補償信號至所對應之上述畫素群組之上述驅動電晶體。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之有機發光顯示器，其中上述比較結果包括上述畫素群組之上述總電流值與上述目標電流值之間的一差異率，以及當上述比較結果係指示上述畫素群組之上述總電流值係介於上述第一參考值與上述第二參考值之間時，上述調整單元根據上述差異率而提供上述畫素群組之上述控制信號至所對應之上述電壓產生單元，以改變上述畫素群組之上述補償信號的上述電壓位準。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之有機發光顯示器，其中當上述畫素群組之一者之上述補償信號的上述電壓位準改變時，上述量測單元得到流經上述畫素群組之該者之上述複數畫素之上述發光元件之一調整總電流值，以及當上述調整總電流值不同於上述畫素群組之該者的上述總電流值時，上述調整單元根據上畫素群組之該者之已改變之上述補償信號的上述電壓位準來更新上述畫素群組之該者的上述目前電壓位準值。
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