TW565814B - Image display device - Google Patents

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driving
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Yoshiro Mikami
Takayuki Ouchi
Hajime Akimoto
Toshihro Satou
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Hitachi Ltd
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Description

565814
【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種圖像顯示裝置，特別是關於一種適於 使用可電流驅動的顯示元件，尤其是有機LED(發光二極體） 顯示圖像的發光型圖像顯示裝置。 【習知技術】 作為圖像顯示裝置，已知使用有機EL的平面型圖像顯示 裝置。在這種圖像顯示裝置，為了實現高亮度主動型矩陣 顯示，例如如SID99技術文摘第372頁〜第375頁所載，採用 使用低溫多晶矽TFT(薄膜電晶體）的驅動方式β當採用此驅 動方式之際，作為像素構造，採用配置成分別交又掃描配 線，信號配線、EL電源配線及電容基準電壓配線的構造， 為了驅動EL，形成使用η型掃描TFT和儲存電容器的信號電 壓保持電路。保持於保持電路的信號電壓施加於設於像素 的P通道驅動用TFT的閘極，控制驅動用TF丁的源極、汲極 ‘子間的主要電路的電導，即源極、沒極間的電阻值。這 種情況，從EL電源配線互相串聯連接驅動用TFT的源極、 沒極端子和有機EL元件，連接於LED共用配線。 當驅動如此所構成的像素之際，從掃描配線施加像素選 擇脈衝，透過掃描TFT將信號電壓寫入到儲存電容器而保 持。施加此保持的信號電壓給驅動用TFT的閘極端子，按 照由連接於電源配線的源極電壓和汲極電壓所決定的驅動 用TFT的電導控制汲極電流，結果控制此元件的驅動電流 而控制顯示壳度。這種情況，在像素方面，驅動用電晶體 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 565814 A7 ___ B7 五、發明説明（2 ) 的源極連接於伴隨電壓下降的電源配線，有機LED元件一 端連接於没極，有機led他端連接於全部像素共用的共用 電極。施加信號電壓給驅動電晶體的閘極，利用信號電壓 和源極電壓的差電壓控制電晶體的動作點，實現灰度顯示。 然而’要以前述結構構成大型面板，則驅動面板中央部 的像素的電壓比驅動面板端部的像素的電壓降低。即，有 機LED元件為電流驅動，所以從電源透過led共用配線供 應電流給面板中央部的像素，就因配線電阻而產生電壓下 降’驅動面板中央部的像素的電壓變低。此電壓下降為配 線長度及連接於配線的像素顯示狀態所影響，所以根據顯 示内容也變化。 再者，像素的驅動電晶體的動作點按照連接於led共用 配線的驅動電晶體的源極電壓變動而大幅變化，驅動led 的電流大幅變動。此電流變動成為使顯示亮度變動，即顯 示不均勻、亮度不均勻產生的原因，而在彩色顯示方面， 作為彩色平衡的面内不均勻，成為顯示不良的原因。 於是’作為減低配線電阻，改善配線電壓下降者，例如 提出特開200 1-100655號公報。根據此公報所載者，在面板 全面配置各像素有開口部的導電性遮光膜，藉由和電源共 用線連接’降低配線電阻而使顯示均勻性提高。 然而，刖述公報所載者在像素部方面，由於成為驅動有 機LED的電晶體基準電壓的源極連接於面板共同的lED共 用電極，所以在源極和共用電極之間產生少許電壓下降。 因此，即使施加同一信號電壓，決定電晶體動作點的閘極 -5- 565814 A7 ___ B7 五、發明説明（3 ) 、源極間電壓也按照源極電壓變化而變化，消除顯示不均 勻性困難。 此外，在此系統有下述性質：即使為控制電流而施加相 同信號電壓，若驅動EL的驅動用TFT的臨界值、接通電阻 變動’則EL的驅動電流也變化，需要偏差少，特性一致的 TFT。然而，要實現這種驅動電路，作為電晶體，不得不 使用移動度高、可適用於大型基板的採用雷射退火製程的 低溫多晶矽TFT。然而，已知低濃多晶矽TFT產生不少元件 特性偏差，因用作有機EL驅動電路的TFT特性偏差而即使 施加同一信號電壓，各像素也產生亮度偏差，要顯示高精 度的灰度圖像不夠。 另一方面，作為為了解決前述課題的驅動方法，例如如 特開平10-232649號公報所載，為得到灰度顯示而提出一種 驅動方式·將1幀時間分割成顯示時間不同的8個子巾貞，藉 由使在1幀時間内的發光時間變化，控制平均亮度。根據此 驅動方式，由於藉由以像素為點亮、非點亮的數位二值顯 示’無需使用TFT特性偏差明顯反映於顯示的臨界值附近 作為動作點，所以可減低亮度偏差。 【發明欲解決之課題】 在前述各習知技術都對於有機LED的電源配線的電壓下 降所造成的亮度不均勻性未充分考慮，特別是大型面板的 情況’因電源配線的電壓下降而畫質降低。 此外’在習知技術為了與LED共用配線的電壓變動對應 ’降低電晶體的電導，藉由高地設定led電源電壓，可減 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21GX297公爱) -- 565814 A7 B7 五、發明説明（4 ) 少亮度變動，但電力效率變低，圖像顯示裝置的消耗電力 增大。此外，電導低的電晶體的閘長變長，電晶體尺寸變 大，所以在高精細化之點不利。 本發明之課題在於提供一種即使因電源配線而產生電壓 下降亦可抑制晝質降低之圖像顯示裝置。 【解決課題之手段】 為了解決前述課題，本發明構成圖像顯示裝置：具備多 數掃描配線：分散配置於圖像顯示區域，傳送掃描信號； 多數信號配線：和前述多數掃描配線交叉配置於前述圖像 顯示區域，傳送信號電壓；多數電流驅動型電光顯示元件 :分別配置於以前述各掃描配線和前述各信號配線包圍的 像素區域，連接於共用電源；多數驅動元件：和前述各電 光顯示元件串聯連接，連接於前述共用電源，藉由施加偏 壓顯不驅動刖述各電光顯不元件；及，多數記憶控制電路 :回應前述掃描信號而保持前述信號電壓，以前述保持的 ^號電壓為基礎，控制前述各驅動元件的驅動，前述各記 憶控制電路在阻止對於前述各驅動元件的偏壓施加的狀態 抽樣保持前述信號電壓’其後施加前述保持的信號電壓給 前述驅動元件作為前述偏壓。 當構成前述圖像顯示裝置之際，就前述多數記憶控制電 路而言，可用具有以下功能者構成： (1)各記憶控制電路在切斷和前述各驅動元件的連接的 狀態抽樣保持前述信號電壓，其後解除前述切斷的狀態而 施加前述保持的信號電壓給前述各驅動元件作為前述偏壓。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 565814 A7
訂
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565814 A7
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域的像素之際，在阻止對於各驅動s件施加偏壓的狀態抽 樣保持信號電壓，其後施加保持的信號電壓給驅動元料 為偏壓，~以抽取信號電壓樣品的抽樣動作後，在和信號 配線及驅動70件電氣絕緣的浮動狀態保持信號電壓，其後 可施加保持的信號電壓給驅動元件作為偏壓，即使在連接 於驅動元件的電源配線產生電壓下降，也不會受到此電壓 下降的衫響’可照樣施加保持的信號電壓給驅動元件作為 偏壓，可按指定的顯示亮度顯示驅動驅動元件，可顯示良 好的圖像。此結果，即使用大型面板顯示圖像時亦可顯示 良好畫質的圖像。 此外，不提高電源電壓或使用電導低的電晶體而可顯示 良好的圖像’所以可顯示低電力且高精細的圖像。 此外’本發明構成圖像顯示裝置：具備多數掃描配線： 分散配置於圖像顯示區域，傳送掃描信號；多數信號配線 :和前述多數掃描配線交又配置於前述圖像顯示區域，傳 送信號電壓；多數記憶電路：分別配置於以前述各掃描配 線和前述各信號配線包圍的像素區域，回應前述掃描信號 而保持前述信號電壓；多數電流驅動型電光顯示元件：配 置於前述各像素區域，連接於共用電源；及，多數驅動元 件：和前述各電光顯示元件串聯連接，連接於前述共用電 源’藉由施加偏壓顯示驅動前述各電光顯示元件，前述各 記憶電路包含抽樣開關元件：根據前述掃描信號導通而抽 取前述信號電壓樣品；及，抽樣電容··保持由前述抽樣開 關元件所抽樣的信號電壓，前述各抽樣電容一方的端子透 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）
裝 訂
565814 A7 ' ------------ B7__ 五、發明説明（8 ) ' -一— - 過前j各驅動元件或電源配線連接於共用電源，前述各抽 $電容另-方的端子連接於前述各驅動元件的閘極，在使 月-J述各口己隱電路的抽樣開關元件保持信號電壓的抽樣期間 ’使前述共用電源的電壓變化或前述共用電源中，將各驅 動疋件共用的共用電極的電位保持於接地電位而使前述各 驅動疋件成為非驅動狀態，前述抽樣期間經過後，施加偏 壓給前述各驅動元件。 當構成前述圖像顯示裝置之際，設置多數電源控制元件 ••控制從前述共用電源供應電力給前述各驅動元件，作為 刚述各電源控制元件和前述記憶電路，可用具有以下功能 者構成： (1)則述各記憶電路包含抽樣開關元件··根據前述掃描 信號導通而抽取前述信號電壓樣品；及，抽樣電容··保持 由前述抽樣開關元件所抽樣的信號電壓，前述各抽樣電容 一方的端子透過前述各驅動元件或電源配線連接於共用電 源’前述各抽樣電容另一方的端子連接於前述各驅動元件 的閘極’前述各電源控制元件在使前述各記憶電路的抽樣 開關元件保持信號電壓的抽樣期間，停止對於前述各驅動 元件的電力供應’刖述抽樣期間經過後，對於前述各驅動 元件供應電力。 當構成前述各圖像顯示裝置之際，可附加以下元件： (1)前述各抽樣開關元件、前述各驅動元件及前述各電 源控制元件以η型薄臟電晶體構成，前述各電源控制元件回 應斷開期間成為高位準的基準控制信號而導通前述抽樣期 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐） 565814
間。 (2) 前述各抽樣開關元件和前述各驅動元件以n型薄獏 電晶體構成，前述各電源控制元件以p型薄膜電晶體構成， 回應斷開期間成為低位準的掃描信號而導通前述抽樣期間。 (3) 前述各抽樣開關元件、前述各驅動元件及前述各電 源控制元件以p型薄膜電晶體構成，前述各電源控制元件回 應斷開期間成為低位準的基準控制信號而導通前述抽樣期 間。 ’ (4) 刖述多數電流驅動型電光顯示元件分別以有機 構成。 根據前述機構，當寫入來自各信號配線的信號電壓到各 像素區域的各像素之·際，在使抽樣開關元件保持信號電壓 的抽樣期間’使共用電源的電壓變化或者共用電源中，將 各驅動元件共用的共用電極的電位保持在大致接地電位， 使一列分的驅動元件或全部驅動元件成為非驅動狀態，抽 樣期間經過後，施加偏壓給各驅動元件，或者在使抽樣開 關元件保持信號電壓的抽樣期間，停止對於各驅動元件的 電力供應’抽樣期間經過後’對於各驅動元件供應電力， 所以為了施加偏壓給各驅動元件的偏壓條件可對於全部驅 動元件作為以大約接地電位為基準的偏壓，即使電源電壓 變動或因電源配線而產生電壓下降，亦可在大型面板顯示 良好畫質的圖像。 【發明之實施形態】 以下，根據附圖說明本發明一實施形態。圖1為顯示本發 •12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 565814 A7 -------— 67 五、發明説明（10 ) 明一實施形態的圖像顯示裝置的全體結構圖。在圖丨中，在 構成顯示面板的基板（圖示省略）上的圖像顯示區域分散配 置傳送掃描信號的多數掃描配線2,同時和各掃描配線交叉 (正交）配置傳送信號電壓的多數信號配線3。各掃描配線2 連接於掃描驅動電路41，從掃描驅動電路41依次輸出掃描 信號到各掃描配線2。料，纟信號配線3連接於信號驅動 電路42，從信號驅動電路42施加與圖像資訊相對應的信號 電壓給各信號配線3 〇再者，和各信號配線3平行配置多數 電源配線40，各電源配線4〇終端連接於電源12。此外，在 圖像顯示區域的周圍配置共用配線43。 另一方面，在以各信號配線3和各掃描配線2包圍的像素 區域配置例如有機LED(發光二極體）9作為電流驅動型電光 顯示元件。就電光顯示元件而言，可用無機LED、電泳元 件、FED(場發射顯示器）等發光元件取代有機lED9。在各 有機L E D 9串聯連接配置作為藉由施加偏壓顯示驅動有機 LED9的驅動元件的薄膜電晶體（圖示省略）^再者，在各像 素區域配置記憶控制電路（圖示省略）··回應掃描信號而保 持信號電壓，以保持的信號為基礎，控制各薄膜電晶體的 驅動。從電源12透過配線電阻8供應直流電力給各薄膜電晶 體或有機LED9，就可透過配線電阻8施加電壓給各像素的 薄膜電晶體。因此，根據面板位置有時施加於薄膜電晶體 的直流電壓值不同，為了不受配線電阻8電壓下降的影響， 施加一定的偏壓給薄膜電晶體，本發明在記憶控制電路採 用如下的結構。 -13-
565814 A7 _______ B7 五、發明説明（11 ) 基本上如圖2所示，當驅動在電源1 2和共用電源1 1之間插 入配線電阻8、p型薄膜電晶體（以下稱為驅動TFT) 7、有機 LED9、共用配線電阻丨〇的電路之際，記憶控制電路具備以 η型薄膜電晶體構成的抽樣TFT丨、抽樣電容5，同時如圖3 所示，具備作為抽樣開關20、驅動開關2 1的功能而構成， 在阻止對於驅動TFT7施加偏壓的狀態，從信號配線3取入 k號電壓而抽樣保持，其後施加保持的信號電壓給驅動 TFT7作為偏壓。 即’如圖3所示，在打開驅動開關21的狀態閉合抽樣開關 20 ’回應知描配線2的掃描信號而抽樣tfT1導通，就透過 抽樣TFT1施加來自信號配線3的信號電壓給抽樣電容5，將 信號電壓充電於抽樣電容5而保持。其後，打開抽樣開關2〇 即抽樣TFT 1變成斷開，就在和信號配線3及驅動TFT7電 氣絕緣的浮動狀態6，將信號電壓保持於抽樣電容5。進行 此浮動動作之後，閉合驅動開關2 1，就施加保持於抽樣電 容5的信號電壓給驅動TFT7作為偏壓，驅動TFT7藉由施加 偏壓’可顯示驅動。這種情況，由於照樣施加保持於抽樣 電谷5的#號電壓給驅動TFT7的源極、閘極間，所以即使 驅動TFT7的源極電位因配線電阻8的電壓下降而變低，亦 可施加一定的偏壓給TFT7的源極、閘極間。 其次，按照圖4說明使用p型薄膜電晶體（驅動TFT) 7作為 驅動元件時的記憶控制電路的具體結構。此記憶控制電路 具備主抽樣開關元件20a、輔助七樣開關元件2〇b、抽樣電 容5、主驅動開關元件2 1 a、輔助驅動開關元件2 1 b而構成， -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 565814 A7 _____B7 五、發明説明（12 ) 主抽樣開關το件20a、輔助抽樣開關元件2〇b分別以n型薄膜 電晶體構成，主驅動開關元件2丨a、輔助驅動開關元件2 i b 分別使用p型薄膜電晶體構成。 主抽樣開關元件20a的閘極連接於掃描配線2 ,汲極連接 於信號配線3，源極連接於抽樣電容5，輔助抽樣開關元件 20b的閘極連接於掃描配線2，汲極連接於抽樣電容5，源極 連接於共用電極（各共用的電極）4。主驅動開關21a為了在 知描彳CT號的極性反轉時導通，閘極連接於掃描配線2 ,沒極 連接於抽樣電容5 —方的端子，源極連接於驅動丁FT7的源 極（一方的施加偏壓用電極），輔助驅動開關2丨b的閘極連接 於掃描配線2，汲極連接於抽樣電容5另一方的端子，源極 連接於驅動TFT7的閘極（另一方的施加偏壓用電極）。 其-人’按照圖5說明使用圖4所示的記憶控制電路的圖像 顯示裝置的作用。首先，傳送圖5(a)所示的掃描信號到掃 描配線2，各抽樣開關元件20a、2〇1)就回應掃描信號從低位 準變成高位準而導通（接通），抽取傳送信號配線3的信號電 壓Vsigl樣品，被抽樣的信號電壓保持於抽樣電容$。此時 ，抽樣電容5另一方的端子因輔助抽樣開關元件20b的導通 而連接於共用電極4，所以可在抽樣電容5保持以共用電極$ 為基準的信號電壓Vsigl。此信號電壓在寫入期間之間保持 於抽樣電容5，在掃描信號從高位準轉移到低位準的過程成 為浮動狀態，其後掃描信號的極性反轉（從高位準變成低位 準），各驅動開關21a、2 lb就導通（接通），施加保持於抽樣 電容5的信號電壓Vsigl給驅動TFT7的源極、閘極間作為偏 -15-
565814 A7 B7 五、發明説明（13 壓’藉由顯示驅動驅動TFT7，有機LED9就發光。這種情況 ’即使驅動TFT7的源極電壓因配線電阻8的電壓下降而變 低，亦可照樣施加信號電壓Vsigl給驅動TFT7的源汲、閘極 間作為偏壓，所以不受配線電阻8的電壓下降影響而可利用 一定的信號電壓Vsigl驅動驅動TFT7，可使有機LED9以一 定的發光強度發光，可使良妤畫質的圖像顯示。 其後，隨著電源線的電壓變化，驅動TFT7的源極電壓和 閘極電壓變化，但施加一定的信號電壓VSigl給驅動TFT7 的源極、閘極間。再者，在其後的周期再施加掃描信號給 掃描配線2時，作為其次的寫入處理，寫入信號電壓vsig2 ’施加此信號電壓Vsig2的偏壓給驅動TFT7，有機LED9就 發光。這種情況也是施加一定的信號電壓Vsig2給驅動TFT7 的源極、閘極間作為偏壓，所以即使因配線電阻8而產生電 壓下降，亦可以指定的發光強度使有機LED9發光，可使良 好畫質的圖像顯示。 在本實施形態的記憶控制電路，由於將^型薄膜電晶體用 於各抽樣開關20a、20b，將p型薄膜電晶體用於各驅動開關 元件2 1 a、2 1 b，所以可用同一極性的掃描信號驅動，可使 掃描配線2成為每像素一條。 其次’按照圖6說明用於本發明第二實施形態的記憶控制 電路。 在本實施形態考慮使用η型薄膜電晶體（驅動TFT) 7作為 驅動元件，同時為了以全部元件為η型薄膜電晶體，各抽樣 開關元件20a、20b、各驅動開關元件21a、21b使用η型薄膜 -16 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210Χ 297公釐）
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電晶體構成。這種情況’為了互相互補驅動各抽樣開關元 件20a、20b和各驅動開關元件2U、21b，所以配置和各像 素的掃描配線2平行，傳送和掃描信號極性不同的反轉掃描 仏號的反轉掃描信號配線60 ,將各驅動開關元件2 1 a、2 i b 的閘極分別連接於反轉掃描信號配線6〇，其他結構和 的結構同樣。 如圖5(a)所示的掃描信號傳送到本實施形態的掃描配線 2 ,如圖5(b)所示的反轉掃描信號傳送到反轉掃描信號配線 60，在掃描信號VG從低位準變成高位準時，進行信號電壓 的抽樣，同時將被抽樣的信號電壓Vsigl保持於抽樣電容5 ’其後在掃描信號從高位準轉移到低位準的過程成為浮動 狀態❶變成浮動狀態之後，在反轉掃描信號VG，從低位準變 成高位準時，各驅動開關2la、21b導通，施加信號電壓Vsigl 給驅動TFT7的源極、閘極間作為偏壓。這種情況，即使因 配線電阻8而產生電壓下降，驅動TFT7的源極電壓變化， 亦可照樣施加信號電壓Vsigl給驅動TFT7的源極、閘極間作 為偏壓’所以即使因配線電阻8而產生電壓下降，亦可以符 合信號電壓Vsigl的亮度使有機LED9發光，可使畫質良好 的圖像顯示。 在本實施形態全部使用η型薄膜電晶體，所以可使用在製 造薄膜電晶體的製程，製程溫度低，生產更容易的非晶系 TFT，可提供廉價且量產性佳的圖像顯示裝置。 此外，本實施形態在抽樣電容5和驅動TFT7的閘極之間 插入驅動開關元件2 1 a，所以將驅動TFT7的汲極、閘極間 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 565814 A7 _B7 五、發明説明（15 ) ^ 電容耦合’即使閘極出現電源線的電壓作為電壓變動，亦 可利用驅動開關元件2 1 a切斷此影響。 其-人’按圖7 δ兒明用於本發明第三實施形態的記憶控制 電路。本實施形態係除去圖6所示的主驅動開關2 1 a，將主 抽樣開關元件20a直接連接於驅動tft7的閘極，將各像素 的薄膜電晶體個數從5個減少到4個，其他結構和圖6的結構 同樣。 本貫施形悲由於將驅動TFT7的閘極直接連接於抽樣電 容5的一端，藉由驅動TFT7的閘極電容保持抽樣動作時的 信號電壓，所以可比前述實施形態者減少1個薄膜電晶體， 可使像素的孔徑比提高。 其次，按照圖8說明本發明第四實施形態。本實施形態使 用記憶電路取代前述各實施形態的記憶控制電路，在驅動 TFT7和有機LED9之間插入η型基準控制TFT81作為電源控 制元件，其他結構和前述各實施形態同樣。 記憶電路具備根據源極信號導通而抽取信號電壓樣品的 作為抽樣開關元件的抽樣TFT80和保持由抽樣tft80所抽 樣的信號電壓的抽樣電容5而構成。抽樣τ F Τ 8 0使用η型雙 閘極的薄膜電晶體構成’閘極連接於掃描配線2，沒極連接 於信號配線3，源極連接於η型驅動TFT7的閘極和抽樣電容 5 —方的端子。 抽樣電容5另一方的端子連接於基準控制TFT8 1的源極 和有機LED9的陽極。LED為薄膜層疊構造，等效地連接lED 電容83作為寄生電容。基準控制TFT81的汲連接於驅動 -18- ^紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) ' — 565814 A7 B7 五、發明説明（16 ) TFT7的源極，閘極連接於基準控制配線82。 記憶電路構成如下··回應掃描信號而抽樣TFT80導通， 保持信號電壓，在此抽樣期間使共用電源丨丨的電壓變化或 將共用電極1的電位保持於接地電位，使一列或全部TFT成 為非驅動狀怨’抽樣期間經過後，施加偏壓給各驅動丁FT7 ’或者在抽樣期間控制對於各驅動TFT7的電力供應，抽樣 期間經過後，對於各驅動TFT供應電力。 以下’按照圖9的時間圖說明具體内容。首先，當寫入信 號電壓到各掃描配線的像素之際，如圖9(a)、（b)所示，在 寫入期間前，使供應給基準控制TFT81的閘極的基準控制 k號TswVG從南位準成為低位準，以一列或全部像素的有 機LED9為非點亮狀態，其後回應掃描信號從低位準變成高 位準而抽樣TFT80導通，取入來自信號配線3的信號電壓 Vsigl ,抽取信號電壓Vsigl樣品，使抽樣的信號電壓 保持於抽樣電容5。即，在為抽樣期間的寫入期間，使信號 電壓Vsigl保持於抽樣電容5。此時，基準控制TFT8 1成為斷 開，所以不供應電力給驅動TFT7，抽樣電容5 一方的端子 透過有機LED9連接於共用電極1丨。這種情況，抽樣電容5 一方的端子電壓VS在以共用電極n為接地電位時，僅有機 LED9的正向電壓分成為高的電位。即，抽樣電容5一方的 端子成為大約接地電位，就以共用電極丨丨為基準而將信號 電壓Vsig 1充電保持於抽樣電容5。這種情況，雖然串聯連 接抽樣電容5和OLED電容83，但藉由比抽樣電容十分增大 OLED電容，可更加穩定寫入寫入時的抽樣電容一方的端子 -19-
565814 A7 ------ B7 _ 五、發明説明（17^ ""~' -- 電壓。 其後，掃描信號的位準從高位準變成低位準而寫入期間 結束，#號電壓VS1gl就保持於抽樣電容5，抽樣電容5的兩 端電壓VCM成為信號電壓Vsigr。其後，基準控制信號從低 位準變成高位準，基準控制爪81就成為接通狀態，基準 控制TFT8 1的源極、没極電壓成為大約〇 v。藉此，施加保 持於抽樣電容5的信號電壓Vsigl給驅動TFT7的閘極、源極 間作為偏壓，驅動TFT7導通。此結果，有機LED9導通而發 光’顯示圖像。這種情況，驅動TFT7的源極電壓成為和有 機LED9的陽極電壓大致相同電位，施加信號.電壓ν。"給 驅動TFT7的閘極、源極間作為偏壓，所以隨著源極電位上 升，閘極電位也在保持一定偏壓的狀態上升，並且即使驅 動丁FT7的汲極電壓變動，即因配線電阻8而有電壓下降， 亦可繼續保持一定的偏壓。 如此，隨著驅動TFT7的源極電位上升而閘極電位也上升 ，所以抽樣TFT80驅動期間中成為比有機LED9的電源電壓 高的電壓。此外，在像素内將為了控制有機LED9的信號電 壓Vsigl保持於抽樣電容5，施加此信號電壓Vsigl給驅動 TFT7的源極、閘極間作為偏壓，將為了驅動驅動TFT7的驅 動電壓變換成比有機LED9的陽極側的電壓vs高的電壓vs + Vsigl，所以可利用此驅動電壓驅動驅動tft7。 根據本實施形態，即使因配線電阻8而有電壓下降，亦可 照樣施加信號電壓Vsig 1給驅動TFT7的源極、閘極間作為偏 壓（實際上是Vs + Vsigl)，所以即使顯示大型面板時，亦不 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 18 565814 受配線電阻的電壓下降影響而可顯示良好的圖像。 此外’在本實施形態可用3個η型薄膜電晶體作為各像素 的薄膜電晶體構成電路，可簡化驅動電路。 此外’在本實施形態使用雙閘極TFT作為抽樣TFT80 ,所 以可減低斷開電流，藉由提高保持期間中的保持率，可進 行良好的顯示。即，作為抽樣TFT8〇，使用雙閘極者比使 用單閘極者時，如圖1〇所示，得知〇<VG區域的斷開電流 在雙閘極TFT變少，可良好保持充電於抽樣電容5的信號電 壓。此外’在本電路隨著驅動TFT的源極電位而閘極電壓 上升，所以抽樣TFT的源極端子比有機LED的電源電壓高， 為了減低斷開電流，需要提高抽樣TFT的源極、汲極耐壓 ’雙閘極TFT有效。 此外，在前述實施形態，當驅動驅動TFT7之際，在寫入 ^號電壓到抽樣電容5時，抽樣電容5 —方的端子電位v s成 為大約共用電極11的電位，所以先以共用電極丨丨為全部像 素共用，藉由全面將電位保持在一定，可在面内（面板全面） 以均勻的電位為基準將信號電壓充電。此外，此電位vs在 像素驅動電路為最低的電位，所以可減低抽樣電路的驅動 電壓。 再者，當控制基準控制TFT8 1之際，也可以一畫面的寫 入期間先連續成為斷開狀態，一畫面的掃描結束之後，以 全部像素的基準控制TFT8 1 —齊為接通狀態而驅動。藉由 如此控制基準控制TFT8 1，可間歇顯示晝面，可改善動畫 的顯示品質。此外’將畫面分割成多數區域，藉由適當各 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）
裝 訂
565814 A7 ________B7 五、發明説明（19 ) 掃描結束的部分依次點亮，亦可改善動晝顯示品質。 此外，圖8所示的像素佈局成為如圖丨丨所示的結構。在圖 1 1，掃描配線2和信號配線3配置成互相正交，在掃描配線2 附近形成使用雙閘極的抽樣TFT80,在抽樣TFT8〇上方形成 抽樣電谷5。在抽樣電容5上方配置驅動TFT7、基準控制 TFT8 1、基準控制配線82、顯示電極（連結抽樣電容5 一方的 编子和有機L E D 9的陽極側的電極）9 a，和信號配線3平行配. 置電源配線40。任一 TFT都是η型薄膜電晶體，係使用典型 多晶石夕TFT的共面（copianar)構造。抽樣電容5使用多晶矽層 和顯π電極層的層間電容形成。本圖的情況，抽樣電容為 100fF，EL元件電容83(未圖示）為i.3PF,有1〇倍以上的電 容比。 此外’在前述實施形態雖然就使用η型薄膜電晶體者加以 敘述，但也可以僅基準TFT8丨作為ΙΡ型。藉此，使其和TswVg 信號的極性反轉驅動，但可將TswVg的振中和TsmVg同樣 ’降低到10 V程度，可使周邊的驅動電路電壓化。也可以 如圖12所示（本發明之第五實施形態），作為抽樣TFT丨7〇、 驅動丁？丁17卜基準控制7^丁81，全部使用1)型薄膜電晶體構 成。這種情況，施加和圖9所示的基準控制信號反極性的基 準控制信號給基準控制TFT8 1的閘極，基準控制TFT8 1回應 斷開期間成為低位準的基準控制信號而導通抽樣期間。 其次’按照圖13說明本發明第六實施形態。本實施形態 使用p型基準控制TFT160取代圖8所示的基準控制TFT81 , 將基準控制TFT 1 60的閘極連接於掃描配線2 ’其他結構和 -22- U張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇χ 297公爱) 一 565814 A7 一 _ B7 五、發明説明（2〇 ) 圖8的結構同樣。這種情況，基準控制tft 160回應斷開期 間成為低位準的掃描配線而導通抽樣期間，和前述實施形 態同樣，藉由在寫入期間中及寫入期間的前和後變成斷開 ’可獲得和前述實施形態同樣的效果。 再者，在本實施形態使用掃描信號控制基準控制TFT16〇 ’所以不需要基準控制配線82，隨著配線條數減少，孔徑 比比前述實施形態提高，同時配線的交叉部面積變少，可 謀求良率的提升。 圖14顯示本實施形態的光罩結構。在圖14中，以p型薄膜 電晶體只構成基準控制TFT 160，使用雙閘極抽樣TFT8〇的 一個閘極圖案構成基準控制TFT160的閘極，所以像素内的 配線面積減少，孔徑比提高。 此外，圖1 5顯示本實施形態的基板a-B部的載面形狀。 此部分係在玻璃基板140上使用信號配線3或電源配線4〇等 相同配線層形成記憶電容電極142，透過層間絕緣層141形 成顯示電極9a，可形成抽樣電容5。藉由以這種構造形成抽 樣電容5 ,得到和矩陣相同的耐壓，可容易形成高耐壓的電 容，可謀求良率的提升。 其次，將圖13所示的像素的其他光罩圖案結構顯示於圖 1 6，將沿著基板A-B線的截面構造顯示於圖丨7。本實施形 態的像素的電路結構和圖13的結構同樣，但以圖13所示的 屏蔽161保護連接於抽樣電容5的抽樣TFT8〇側的端子的端 2部分。即，此端子部分因來自其他端子的電容耦合而也 容易受到電位變動，所以為了向下抑制以抽樣電容5保持的 -23-
5物14 A7 ---------B7 五、發明説明（21 ) L號電壓洩漏，需要減少茂漏電流。因此，將此端子靜電 屏蔽及以來自最近配線的電容耦合為最小，可保持高精度 的信號電壓。 此外，抽樣電容5以多晶矽層13〇、閘極絕緣層15〇及閘極 層13 1形成，並且以配線層132、顯示電極％覆蓋，防止來 自鄰接配線寻的搞合，同時以遮光性的金屬層覆蓋，所以 可減低光電導效應對於保持於MOS電容部的特性的影響， 可得到良好的保持特性。 其次，將使用以上的像素結構的圖像顯示裝置的全體結 構顯示於圖18。圖18所示的圖像顯示裝置的像素及信號配 線的驅動在以上說明已明白，顯示驅動為了形成圖像顯示 農置所而的基準控制配線8 2的基準控制配線驅動電路1 $ 〇 結構。基準控制配線驅動電路包含為了產生依次移位的脈 衝的移位暫存器、為了擴展移位脈衝的脈衝寬度的脈衝寬 度控制電路、為了驅動連接於矩陣的基準控制配線8 2的列 驅動器。 以下’按照圖19說明基準控制配線驅動電路1 § 〇的具體結 構。基準控制配線驅動電路180具備多級移位暫存器19〇 : 產生依次移位的脈衝；脈衝寬度控制電路丨92 :為了從脈衝 輸出端子191取入最後級的移位暫存器19〇的輸出脈衝和來 自RST配線的脈衝，調整來自移位暫存器19〇的脈衝寬度； 及’列驅動電路：由多級反相電路195構成，脈衝寬度控制 電路192由及（AND)電路193、RS鎖存電路194構成。從共同 連接於全部電路的R S T配線施加重設脈衝給及電路1 9 3 — -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 565814 A7 ____ _B7 _ ._ 五、發明説明（22 ) 方的輸入端子。多級移位暫存器190為由φΐ、φ2構成的二相 時鍾和由VST構成的掃描開始信號所驅動，與二相時鍾同 步使脈衝輸出端子依次產生掃描脈衝。在脈衝寬度控制電 路192 ’從脈衝輸出端子輸入移位脈衝作為sr鎖存電路194 的設定信號’ SR鎖存電路194就成為設定狀態。其次，輸 入RST信號，SR鎖存電路194就成為重設狀態。此外，脈衝 輸出端子191也連接於及電路193的輸入側，VST信號只在 設定狀態的RS鎖存電路194成為有效。而且，依次為掃描 脈衝所設定的多級RS鎖存電路194為由任意時鍾所延遲施 加的RST信號所重設。如此一來，可從掃描信號產生脈衝 寬度寬的基準控制信號TswVG信號。 如前述，根據各實施形態，由於可全部使用η型或p型薄 膜電晶體驅動像素，所以可簡化製程，可提供廉價且良率 同的圖像顯示裝置。此外，由於在像素内使用電容供應偏 壓給驅動丁FT ,所以可減低抽樣系統的驅動電壓範圍。 【發明之效果】 如以上說明，根據本發明，由於抽取信號電壓樣品的抽 樣動作後，在和信號配線及驅動元件電氣絕緣的浮動狀態 保持信號電壓，其後施加保持的信號電壓給驅動元件作為 偏壓，所以即使在連接於驅動元件的電源配線產生電壓下 降，亦可不受此電壓下降的影響而照樣施加保持的信號電 壓給驅動元件作為偏壓，可以指定的顯示亮度顯示驅動驅 動元件，即使顯示大型面板的圖像時，亦可顯示良好畫質 的圖像。 -25-
565814
狀此外，根據本發明，由於在使抽樣開關元件保持信號電 β的抽樣期間，使共用電源的電壓變化或者共用電源中， 將各驅動7C件共用的共用電極的電位保持在大約接地電位 ，使一列分的驅動元件或全部驅動元件成為非驅動狀態， 抽樣期間經過後，施加偏壓給各驅動元件，或者在使抽樣 1關元件保持化號電壓的抽樣期間，停止對於各驅動元件 的電力供應，抽樣期間經過後，對於各驅動元件供應電力 所以即使因電源配線而產生電壓下降，亦可在大型面板 顯示良好晝質的圖像。 【圖式之簡單說明】 圖1為說明關於本發明的圖像顯示裝置基本結構 圖。 、 圖2為說明像素驅動原理的電路圖。 圖3為說明像素驅動電路動作的電路結構圖。 圖4為顯示本發明第一實施形態的像素的電路結構圖。 圖5(a)〜(h)為說明圖4所示的像素作用的時間圖。 圖6為』示本發明第二貫施形態的像素的電路結構圖。 圖7為顯示本發明第三實施形態的像素的電路結構圖。 圖8為顯示本發明第四實施形態的像素的電路結構圖。 圖9(a)〜（g)為說明圖8所示的電路動作的時間圖。 圖1〇為說明單閘極和雙閘極特性的特性圖。 圖11為顯示圖8所示的像素佈局例之圖。 圖12為顯示本發明第五實施形態的像素的電路結構圖。 圖13為顯示本發明第六實施形態的像素的電路結構圖。 -26- 張尺度適财a时標準(CNS) A4規格(摩297公爱)--~----
裝 訂
565814 A7 B7 五、發明説明（24 ) 圖14為顯示圖13所示的像素佈局例之圖。 圖1 5為沿著圖14的A-B線的截面圖。 圖16為顯示圖13所示的像素的其他光罩圖案佈局例之圖。 圖1 7為沿著圖1 6的A-B線的截面圖。 圖1 8為顯示關於本發明的圖像顯示裝置全體結構的結構 圖。 圖1 9為基準控制配線驅動電路的電路結構圖。 【元件編號之說明】
1 抽樣TFT 2 掃描配線 3 信號配線 4 共用電極 5 抽樣電容
7 驅動TFT 8 配線電阻
9 有機LED 10 共用配線電阻 11 共用電源 12 電源 20a 主抽樣開關元件 20b 輔助抽樣開關元件 21a 主驅動開關元件 21b 輔助驅動開關元件 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

Claims (1)

  1. 565814
    第091114526號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(92年7月） 六、申請專利範圍 '~^ 1. 一種圖像顯示裝置，其特徵在於具備：多數掃描配線， 分散配置於圖像顯示區域，傳送掃描信號；多數信號配 線，和丽述多數掃描配線交叉配置於前述圖像顯示區域 ，傳送信號電壓；多數電流驅動型電光顯示元件，分別 配置於以前述各掃描配線和前述各信號配線包圍的像 素區域，連接於共用電源；多數驅動元件，和前述各電 光顯示元件串聯連接，連接於前述共用電源，藉由施加 :壓顯示驅動前述各電光顯示元件；及，多數記憶控制 電路，回應前述掃描信號而保持前述信號電壓，以前述 保持的信號電壓為基礎，控制前述各驅動元件的驅動； 前述各記憶控制電路在阻止對於前述各驅動元件的偏 壓施加的狀態下抽樣前述信號電壓而加以保持，其後施 加前述保持的㈣電壓給前述㈣元件作為#述偏壓 2· ^種圖像顯示裝置，其特徵在於具備：多數掃描配線， 分散配置於圖像顯示區域，傳送掃描信號；多數信號配 線，和前述多數掃描配線交又配置於前述圖冑顯:區域 ，傳送信號電壓；多數電流驅動型電光顯示元件，分別 配置於以前述各掃描配線和前述各信號配線包圍S像 素區域，連接於共用電源；多數驅動元件，和前述各電 光顯示元件串聯連接，連接於前述共用電源，藉由施加 偏壓顯示驅動前述各電錢示元件；及，多數^憶控制 電路，回應前述掃描信號而保持前述信號電壓\ 述 保持的信號電壓為基礎，控制前述各驅動元件的驅動， -28* 565814
    申請專利氣固 ::述，己憶控制電路在切斷和前述各驅動元件的連接 、大態下抽樣前述信號電壓而加以保持，其後解除前述 一刀的狀態而施加前述保持的信號電壓給前述各驅動 7L件作為前述偏壓者。 3. ::圖像顯示裝置，其特徵在於具備··多數掃描配線， 裝 刀3配i於圖像顯示區域，傳送掃描信號；多數信號配 線轰和=述多數掃描g己線交叉配置於前述圖像顯示區域 ,4运信號電壓；多數電流驅動型電光顯示元件，分別 _置於以Μ述各掃描配、線和前述各信號配、線包圍的像 素區域，連接於共用電源；多數驅動元件，和前述各電 光…:不兀件串聯連接，連接於前述共用電源，藉由施加 不壓顯示驅動前述各電光顯示元件；及，多數記憶控制 兒路，回應前述掃描信號而保持前述信號電壓，以前述 2持的信號電壓為基冑，控制前述各驅動元件的驅動； 月J述各尤憶控制電路執行：才甴樣動^乍，回冑前述掃描作 號而抽樣保持前述信號電壓；浮動動作，前述抽樣動^ =，在和前述各信號配線及前述各驅動元件電氣絕緣的 狀怨保持前述信號電壓；及，施加偏壓動作，前述浮動 後，施加保持的信號電壓給前述各驅動元件作為偏 4·如申請專利範圍第1、2或3項中任-項之圖像顯示裝置 ，2中前述各記憶控制電路包含：主抽樣開關元件，根 ，則述掃描信號導通而抽取前述信號電壓樣品；抽樣電 容，保持由前述抽樣開關元件所抽樣的信號電壓；輔=
    4 1X 8 5 6 5 A BCD 六、申請專利範圍 "~一 ---~ 2樣開關元件，根據前述掃描信號導通而將前述抽樣電 备一方的端子連接於共用電極；主驅動開關元件，連接 於岫述抽樣電容一方的端子和前述驅動元件_方的施 加偏壓用電極，在前述掃描信號的極性反轉時導通；及 ，辅助驅動開關元件，連接於前述抽樣電容另一方的端 子和丽述驅動元件另一方的施加偏壓用電極，在前述掃 描信號的極性反轉時導通。 5. 如申請專利範圍第4項之圖像顯示裝置，其中前述各驅 動元件以p型薄膜電晶體構成，前述各主抽樣開關元件 和各輔助抽樣開關元件以n型薄膜電晶體構成，前述各 王驅動開關元件和各辅助驅動開關元件以p型薄膜泰曰 體構成。 ^ "" 6. 如申請專利範圍第丨、2或3項中任一項之圖像顯示裝置 ，其中具備多數反轉掃描配線，其和前述各掃描配線平 仃配置，傳送和前述掃描信號反極性的反轉掃描信號， 珂述各記憶控制電路包含：主抽樣開關元件，根據前述 掃描信號導通而抽取前述信號電壓樣品；抽樣電容，保 持由前述抽樣開關元件所抽樣的信號電壓；輔助抽樣開 關元件，根據前述掃描信號導通而將前述抽樣電容一方 的端子連接於共用電極；主驅動開關元件，連接於前述 抽樣電容一方的端子和前述驅動元件一方的施加偏壓 用電極，根據前述反轉掃描信號導通；及，辅助驅動開 關元件，連接於前述抽樣電容另一方的端子和前述驅動 元件另一方的施加偏壓用電極，根據前述反轉掃描俨號 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(2l〇X 297公釐） 565814
    導通。 7·如申請專利範圍第6項之圖像顯示裝置，其中前述各驅 動元件以η型薄膜電晶體構成，前述各主抽樣開關元件 和各辅助抽樣開關元件以η型薄膜電晶體構成，前述各 .主驅動開關元件和各輔助驅動開關元件型薄膜電晶 體構成。 日 8·如申請專利範圍第1、2或3項中任一項之圖像顯示裝置 其中具備多數反轉掃描配線，其和前述各掃描配線平 行配置，傳送和前述掃描信號反極性的反轉掃描信號， 前述各記憶控制電路包含：主抽樣開關元件，根據前述 掃描信號導通而抽取前述信號電壓樣品；抽樣電容，保 持由前述主抽樣開關元件所抽樣的信號電壓；辅助拙樣 開關元件，根據前述掃描信號導通而將前述抽樣電容一 万的端子連接於共用電極；及，主驅動開關元件，連接 於如述抽樣電容一方的端子和前述驅動元件一方的施 加偏壓用電極，根據前述反轉掃描信號導通，將前述各 插樣電容另一方的端子連接於前述各驅動元件另_方 的施加偏壓用電極。 9·如申請專利範圍第8項之圖像顯示裝置，其中前述各驅 動元件以η型薄膜電晶體構成，前述各主抽樣開關元件 和各辅助抽樣開關元件以η型薄膜電晶體構成，前述各 主驅動開關元件以η型薄膜電晶體構成。 10· 一種圖像顯示裝置，其特徵在於具備：多數掃描配線， 刀散配置於圖像顯示區域，傳送掃描信號；多數信號配 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格（210X297公爱1 ~~ ~ --- 565814 A8 B8 C8 广 ___ D8 六、申請專利範圍 線，和前述多數掃描配線交叉配置於前述圖像顯示區域 ，傳送信號電壓；多數記憶電路，分別配置於以前述各 掃描配線和前述各信號配線包圍的像素區域，回應前述 掃描信號而保持前述信號電壓；多數電流驅動型電光顯 示元件，配置於前述各像素區域，連接於共用電源；及 ，多數驅動元件，和前述各電光顯示元件串聯連接，連 接於前述共用電源，藉由施加偏壓顯示驅動前述各電光 顯示元件，前述各記憶電路包含：抽樣關開元件，根據 前述掃描信號導通而抽取前述信號電壓樣品；及，抽樣 電容’保持由前述抽樣開關元件所抽樣的信號電壓，前 述各抽樣電容一方的端子透過前述各驅動元件或電源 配線連接於共用電源，前述各抽樣電容另一方的端子連 接於前述各驅動元件的閘極，在使前述各記憶電路的抽 樣開關元件保持信號電壓的抽樣期間，使前述共用電源 的電壓變化或前述共用電源中，將各驅動元件共用的共 用笔極的電位保持於接地電位而使前述各驅動元件成 為非驅動狀態，前述抽樣期間經過後，施加偏壓給前述 各驅動元件者。 H·種圖像顯不裝置，其特徵在於具備：多數掃描配線， 分散配置於圖像顯示區域，傳送掃描信號；多數信號配 線’和前述多數掃描配線交叉配置於前述圖像顯示區域 ’傳送信號電壓；多數記憶電路，分別配置於以前述各 掃描配線和前述各信號配線包圍的像素區域，回應前述 掃描信號而保持前述信號電壓；多數電流驅動型電光顯 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210 X 297公釐） C8 "T" ----------- 申請專利範圍 :元件，配置於前述各像素區域，連接於共用電源；多 4驅動7G件，和則述各電光顯示元件串聯連接，連接於 則迷共用電源’藉由施加偏壓顯示驅動前述各電光顯示 件’及’多數私源控制元件，控制從前述共用電源供 應電力給前述各驅動元件；前述各記憶電路包含：抽樣 開關7C件：根據丽述掃描信號導通而抽取前述信號電壓 樣品；及，抽樣電容：保持由前述抽樣開關元件所抽樣 的信號電壓、，前述各抽樣電容—方的端子透過前述各驅 動兀件或電源配線連接於共用電源，前述各抽樣電容另 一万的端子連接於前述各驅動元件的閘極，前述各電源 控制元件在使前述各記憶電路的抽樣開關元件保持信 號電壓的抽樣期@，停止對於前述各驅動元件的電力供 應，前述抽樣期間經過後，對於前述各驅動元件供應泰 力者。 12·如申請專利範圍第丨丨項之圖像顯示裝置，其中前述各抽 樣開關元件、前述各驅動元件及前述各電源控制元件以 11型薄膜電晶體構成，前述各電源控制元件回應斷開期 間成為高位準的基準控制信號而導通前述抽樣期間。 13·如申請專利範圍第11項之圖像顯示裝置，其中前述各抽 樣開關元件和前述各驅動元件以η型薄膜電晶體構成， 前述各電源控制元件以ρ型薄膜電晶體構成，回應斷開 期間成為低位準的掃描信號而導通前述抽樣期間。 14.如申請專利範圍第11項之圖像顯示裝置，其中前述各抽 樣開關元件、前述各驅動元件及前述各電源控制元件以 -33- 本紙張尺度適种_家標準(CNS) Α4規格_χ 297公董) 565814 A B c D 々、申請專利範圍 P型薄膜電晶體構成，前述各電源控制元件回應斷開期 間成為低位準的基準控制信號而導通前述抽樣期間。 15·如申請專利範圍第1、2、3、1 0及1 1項中任一項之圖像 顯示裝置，其中前述多數電流驅動型電光顯示元件分別 以有機LED構成。 -34 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210 X 297公釐）
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