TW580679B - Display device - Google Patents

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580679 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -------- B7___五、發明說明（1 ) 本發明係關於一種顯示裝置，其包含一或多顯示元件， 至少其中一者包含一發光二極體及一供驅動一或多顯示元 件之驅動單元。 此顯不裝置例如可得知於PCT/US98/08367(公告W〇 98/48403)號世界專利申請案中，此案揭述矩陣型顯示裝 置’其包含配置成行列狀之複數圖案或顯示元件，顯示裝 置結合一行資料產生器及一列資料產生器。操作時，各列 依序經由一列線致動，相對應之像素即利用相對應之行線 致動。在一被動式矩陣顯示裝置中，各列像素依序一 _照 射而在主動式矩陣顯示裝置中，各像素包含一記憶 體，且各列像素依序載入資料。 由於含有顯示裝置之電子裝置已日益廣泛使用，例如膝 上型電腦、行動電話…等等，因此已有採用多種顯示科 技’例如液晶顯示裝置（LCD)及發光二極體（LED)顯示裝 置’此二項科技間之重要區別在於led爲放射型裝置，其 較非放射型裝置如LCDs者而具有功率效率之優點。在— LCD中則備有一螢光之背光，通常在顯示裝置之整個周期 使用期間點亮，藉以均勻散發功率於斷電狀態之像素，反 之’一混合式LED顯示裝置僅照射於致動之像素，而無功 率散發於斷電狀態之像素。因此，採用一 led像素結構之 顯示裝置可減少功率消耗，其特別有利於以一電池做爲電 源之攜帶式電子裝置。 惟，儘管採用一LED像素結構之顯示裝置可減少功率消 耗，此一像素結構在強度上仍呈現不均勻性，因爲其影變 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G x 297公董)- c請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁}

•-I l·---訂---- 4. 580679 A7 B7 五、發明說明（2 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於許多源，其中二者即驅動電晶體之閾電壓漂移及製造所 致之電晶體不均勻性，如WO 98/48403案所示。藉由結合一 電流源於LED像素結構，以降低電流不均勻性及像素結構 中之“驅動電晶體，，閾電壓變化，可使強度不均勾性亦降 低。 惟，其他現象仍會導致強度不均勻性，特別是顯示裝置 中之LEDs在其使用期間係依據欲顯示之資料而接收不同電 流，此即造成顯示裝置之非均質性老化，而在光輸出減低 超過大約2至3%之變化程度時即已無法接受。 大體上，其需在發光二極體之光輸出上取得有效控制， 據此，本發明之一目的在提供上述顯示裝置，其中光輸出 之不充为控制及/或變化等缺點可排除或至少大致減低之。 就此而言，本發明顯示裝置之特徵在驅動單元包含裝 置，供測量通過發光二極體之電壓，及裝置，係依據測得 之電壓以調整發光二極體用之驅動訊號。較佳爲顯示裝置 包含裝置，供決定自測得電壓輸出之光線變化，及/或顯示 裝置包含一記憶體，供儲存測量値或一自此衍生之値。 LEDs之光輸出（通常以Cd/m2表示）大致比例於電流，且定 義爲電流與效率做爲時間函數之產物。在以固定電流操作 期間 廷壓上昇係隨著光輸出減少而測量，經發現此電 壓上昇及光輸出減少有相互關係。測量電壓後，例如電壓 上昇及光輸出減少之間關係之分析式，或定時取樣之查詢 表（Look-Up-Table)，皆可用於決定欲注入一特殊led内之 額外電荷，以利保持一（大致上）固定之光輸出而參考做爲

-----------#i (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---- MM MB MB 蜃 華· 580679 A7 """ B7 五、發明說明（3 ) 未使用之LED。隨後，脈衝順序期間注入之總電荷量可調 整以補償光輸出惡化。 儘管本發明係特足用於備有單一發光二極體之裝置，例 如校正光源及警示光應一致地放射一指定之光線量，但是 其特別有用於含有複數發光二極體之顯示裝置，例如小段 或像素。在此LED顯示裝置中，本發明利用調整一或多 LEDs而較佳爲所有LEDs之驅動訊號（較佳爲一電流）及光輸 出至一預足程度，以減低或排除顯示裝置非均質性老化之 效應，例如用於一未使用之LED者。本發明之優點特別在 於俗稱之有機及聚合物LEDs，因爲非均質性老化對於有機 及聚合物LEDs之實際使用上有困難。 在顯示裝置之應用中，二極體係配置成一行列式矩陣， 且顯示裝置進一步包含一行驅動器（有時稱爲“資料產生器，，） 及一列驅動器（有時稱爲“選擇產生器”），較佳爲記憶體相 當大而足以儲存顯示裝置一整行或列之測量値。 發光一極體用之驅動訊號較佳爲透過振幅調制（am)及/ 或脈寬調制（PWM)調整，本發明之am及PWM較佳爲添加至 經常用於控制之AM及PWM，例如顯示元件之灰影或亮度。 本發明之顯示裝置較佳爲包含裝置，供測量發光二極體 之一閾電壓，及裝置，係依據測得之閾電壓以調整該發光 二極體用之驅動訊號。一 LED之其中一特徵在當通過發光 二極體之電壓高於一閾電壓時即開始發光，經發現此閾電 壓之上昇及因老化所致光輸出之減低係有相互關聯性。決 定閾電壓後，例如閾電壓上昇及光輸出減少之間關係之分 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-I · I I I l· II I ^ I I I I ΜΨ. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 580679 A7

580679 A7 五、發明說明（6 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 作功能、一高電導及一 _ 在了見先谱中<高透明度。 田含兒參（相對於電極3)做爲供主動声2中之不；、缸 用負電極，用於襁撙不知 野日2宁艾％子注射 州於選擇電極4之材料例 能之材料，例如銦或鎂。 了馬鋁或-低工作功 圖2簡示具有㈣與爪行之此咖麵陣之一部分等效 圖’此圖揭不驅動裝詈 电路 電路、m 列選擇電路5 (例如一多工 資科暫存器6。自外部提出之資， 、 訊號，係在一枘制罝-7击老 ，彳如一視頻 ,, 乙制 7中處理，控制單元根據欲顯示之資 料而載入資料暫存器6之個別部二 ^ ^ ^ 刀夕丨〗選擇電壓係由列選擇 2*出’列之選擇及電壓料電極4之提出之間之相互 同步則經由控制線8、9而利用控制單元7進行。 上述電極之細節、適用於主動或放射層 物 '諸層之厚纟、及料LED之基材等，可參; PCT/IB96/00414i^界專利申請案（公告w〇 96/36959號）。本 2明之優點係特別顯著於有機及聚合物發光二極體。 A^LLi在一時間宕址之像素 圖2包含-電壓測量器1〇於各行上，且在各電流㈣後探 測屯壓。在此第一實施例中，各列線4ι· · 4n中之LEDs係在一 時間定址，且驅動組織揭示於圖3中。 在列選擇之一可行實例中，在時間t= 〇，當施加之列電 係自非選擇電壓VnQnsel降低至選擇電壓丨以時，一線即選用 定址，電流隨後以一tp周期依序施加於各LED (tp爲由行數 分割之線時間）。具有振幅Imeasure之短暫測試電流脈衝期間 各行之電壓Vmeasure先做探測，此vmeasure値再轉送至資料暫存 壓 於 m 器 -9 - 580679 A7 五、發明說明（ 6且儲存於記憶體14内，此處之二極體電壓計算如下

VLED = Vmea繼一 Vsel — + U R_ (Rcd)係自驅動器至欲定址之實際像素之列（行）電極之 電阻，VLro之實際値爲LED衰退以及其發光效率之測量値。 根據VLm)，驅動電流（1—^即修正以補償LED之老化，電流 修正之量例如可參考一表列之查詢表（L〇〇k_ up- Table)或 LUT 13而決定，或可利用一分析式計算之。 分析式及LUT例如可藉由測量在一固定驅動電流下之特定 LED之電壓及光輸出而建立，測得之値可呈曲線，以利取 得一分析式（例如一指數式或多項式等式），或輸入於Lut 内0 如上所述，補償可採用脈寬（圖3斷折線所示之脈寬調制 圖）或電流振幅（圖3虛線所示之振幅調制圖）之修正型式， 在線時間終點處，列電壓轉換成vnonsel且下一列以相同方式 定址。 此實施例之優點在於記憶體14僅需一小像素記憶體，此 方法有利於驅動小段之顯示，即顯示小段（像素）數量小且％ 大。 實__施例2 :在一時間以線記憶體定址乏_ 在此實施例中，一線之所有像素係同時定址，驅動圖係 簡示於圖4中，一列再一次藉由降低列電壓至v-而選擇， 惟’列線中之所有像素利用所有電流源以同時定址，結果 像素皆定址接近於一全線時間tline，其令此方法亦適用於驅 動較大之顯示器。 -10 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 580679 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（8 ) 一個別像素電壓之決定係相似於實施例丨而進行，即利用_ 幅Imeasure之小測量電流脈衝而以電懕探針測景 振 土 > 1 、4 里 v measure 0 JL — 次，像素之電壓需藉由校正沿著列與行之電阻性電: 而決定’如實施例i所示者。在實施此校正中，應 貝失 解的是，當所有LEDs同時探測時，沿著遠離於驅動 與行之電流即改變，這些像素電壓隨後儲存於記憶=1 内，在此例子中爲-線記憶體，且用於決定補償相關: 素老化所需心驅動電流（idrive)中之修正。[呢或分析函數 再次取得如驅動電流之脈寬或振幅中之變化。 " 在線時間終點處，列電壓轉換成Vmmsei且下一列可以 方式定址。 Μ 在實施例卜2中，老化補償係動態地實施（即像素驅動 前），在許多例子中，像素老化較爲漸進，且其僅需周期性 探測像素電壓’然後使用相同補償値於較長之時間周期， 或許咼達數小時’此需要一訊框記憶體1 4。 實一疼例3 :在一時間以一訊框記憶隻運線 在此實施例，記憶體14係一用於儲存顯示裝置中所有像 素測量電壓之訊框記憶體，驅動圖揭示於圖5中。在第—訊 框中，顯示裝置中之所有像素係以測量電流Ο—)定址： 且依實施例2方式測得之像素電壓係錯存於訊框記憶體14。 在第二及後續訊框，驅動電流依訊框記憶體14之内容而修 正，LUTs或分析函數可再次用於決定修正之電流，且該^ 正可取得如驅動電流之脈寬或振幅中之變化。 ^ 顯示裝置在-預定時間周期内持續以相同補償驅動，此 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------_^·-----—訂--------- (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 580679 A7 五、發明說明（9 ) 時訊框記憶體14再次填以新的像素電壓，並且決定一 的補償値。訊框記憶體14之後續填入可爲—固定間距，或 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 可相關於顯示裝置之啓始，或將顯 ^ 丁碩不蒗置切換至另一操作 模式（例如當螢幕保護程式開始操作時）。

本發明並不侷限於上述實施例，在本 有多種變化方式。 现<11!J 總而言之’本發明係關於一種顯示裝置，其包含一或多 顯示元件，至少其中-者包含_發光：極體及―供驅動― 或多顯示元件之驅動單元。驅動單元包含裝置，供測量通 過發光二極體之電壓，及裝置，係依測得之電壓以調整發 光二極體用之驅動訊號。 例4 :像素驅動成比例於後去 本發明顯示裝置之此實施例包含裝置，供測量通過發光 一極to之私壓，及裝置，係依測得之電壓以調整發光二極 體用之驅動訊號。較特別的是，顯示裝置包含裝置以透過 脈寬調制而調整驅動訊號，驅動單元包含裝置，係依通過 該發光二極體之工作電壓而定之量，以增加發光二極體用 t驅動訊號之脈寬，工作電壓係通過發光二極體之電壓， 可使寫錄之電流通過發光二極體： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -電流脈衝係在時間τοη切換導通。 -切斷時間T〇ff，之近似値係因老化所致通過發光二極體之 工作電壓變化A vpix之函數： T〇ff = Toff+(^ · Δ Vpix)

Toff係用於一未老化像素之切斷時間，及“係一比例常 12- 卜紙張尺度翻中國國家標準（CNS)A4規格(21〇 X 297公f _ 580679 A7 五、發明說明（11 ) 性增加，一旦此卩咐等於相關二極體 4丄to <工作電壓V丨，旁通 =體即致動且令寫錄電流短路，此可避免;X流流過 LED，且LED將停止發光。 -最後，一新列定址，設定目^ f H & off又心u/判芩且電流重新寫錄用於 多工順序中之次一選定像素。 此實施例容許在-驅㈣中做—極廉價之實施，而不需 多加使用硬體。每一小段需要一單純之比較器，以比較^ 及實際（vpix，。再者，不需要記憶體儲存v啦之測量結果或 儲存一 LUT，因此不需要以满雜+ “a 而晋以複雜之決定邏輯器，，將測得之

Vp"轉變成不同之電流振幅或脈寬。 此實施例之另-重要優點爲不需要測量脈衝（如圖3、4所 示），此容許完全使用可用之時間做顯示，而非校正。 置__施例5 :像素驅動成比例於傻素閾雷嚴 本發明顯示裝置之此實施例包含裝置，供測量發光二極 體之閾電壓，及裝置，係依閾電壓以調整發光二極體用之 驅動訊號。較特別的是，顯示裝置包含裝置以透過脈寬調 制而調整驅動訊號，驅動單元包含裝置，係依該發光二極 體之閾電壓而定之量，以增加發光二極體用之驅動訊號之 脈寬： -電流脈衝係在時間Τοη切換導通。 -切斷時間Toff’之近似値係因老化所致通過發光二極體之 閾電壓變化A Vth^^ci之函數：

Toff = Toff + ( „ X Δ Vthresh〇ld)

Toff係用於一未老化像素之切斷時間，及“係一比例常 -14 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝-----^---訂---------. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 580679 A7 B7 五、發明說明（12) 數。在老化例子中’ LED之閾電壓△ Vthresh〇ldf =Vthreshold+ △ V threshold ? Vthreshold爲一未老化LED之閾電壓，因此： τ off = Ύ off - ( a XV threshold) + ( ^ X V threshold1 ) 應注意的是（α x Vthreshdd)係無關於老化，且當LED驅動時 即無關於電流振幅，在此例子中： T off·=常數 + ( a x v thres_’） 因此，切斷時間TQff’顯示出一線性依存於LED之閾電壓。 切斷時間可獨立地對各像素延遲，脈衝期間通過LED之閾 越高，則直到電流切斷之延遲越大，比例常數 沈可經選定以利延遲之切斷時間補償LED老化效應。 在電流脈衝之脈寬調制使用於灰度例子中，較佳爲電流 脈衝T。。之啓始依據灰度調制，此容許切斷時間僅爲像素 閾電壓Vthreshddf之函數，故不依存於灰度。 據信，一LED之老化會造成該LED之閾電壓上昇，一LED 顯示像素之電力圖可爲一二極體，且二電極之間備有一平 行之電容。由於二電極間之電容與電流驅動之組合，致使 發光之啓始延遲：一電流脈衝開始處，只要通過LED之電 壓低於該LED之閾電壓，則固定電流即用於充電電容Cpix， 而非產生光線（如圖7);在電流脈衝終止處（當電流強制於 零時），電容中之充電即去除。 只要通過發光二極體12之電壓低於該二極體之閾電壓， 電容Cpix即充電，二極體之閾電壓越高則用於充電電容Cpixi 電流越多，而非發光者。此閾電壓對於顯示裝置中之不同 像素而言並不相同：經常導通之像素表示閾電壓較高於甚 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------I -----^—訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 580679 A7 -—____B7_ —---------- 五、發明說明（13 ) 少使用之像素者。因此，若在顯示裝置中定址，具有不同 閾電壓之二像素電極（除此之外皆相同）將不顯示/出相同亮 度，較常使用之像素比甚少使用之像素暗，例如： -假設一顯示爲每秒80幅訊框，意指各顯示像素可定址於 高達每秒80幅訊框，且因而放射一光線脈衝高達每秒8〇 次。 •假設一 1: 100之多工顯示，意指此顯示裝置容許以同一 電極定址100個不同像素，造成每秒8000 (8〇xl〇〇)次脈衝之 最大値。 -假設一 LED像素具有大約0.25 nF電容Cpix及20 mA電流以 用於一像素之全照射’藉由一電極之電流脈衝，所有連接 於此電極之像素電容皆需被充電及放電，在此一情形下， 100 X 0.25 nF=25 nF必須以每秒8000次之頻率f被充電及放 電。 -假設顯示含有一些常用之像素及一些不常用之像素，在 此例子中，閾電壓中之差異A V可爲大約3 V。 因此，用於充電及放電之電流I爲：

I =△V X C X f I =3 V X 25 nF X 8000 Hz I =0.6 mA 因此’在此實例中20 mA - 0· 6 mA= 19.4 mA可用於照 射，易言之，常用之像素將具有大約3%之放射減少量，此 表示爲某類老化效應，此老化效應可利用一驅動單元補 償，驅動單元包含裝置，係以一依據該發光二極體閾電壓 之量，以增加發光二極體用之驅動訊號之脈寬。 __ -16- 本紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格（21G X 297公髮） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --裝 訂----- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

Claims (1)

1. 580679 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 L 種顯示裝置，其包含一或多顯示元件，至少其中一者 L * 一發光二極體及一供驅動一或多顯示元件之驅動單 疋’其特徵在驅動單元包含裝置，供測量通過發光二極 體之電壓及/或電流，及裝置，係依據測得之電壓及/或 電流以調整發光二極體用之驅動訊號。 2·如申請專利範圍第丨項之顯示裝置，其中顯示裝置包含 裝置，供決定自測得電壓輸出之光線變化。 3·如申凊專利範圍第1項之顯示裝置，其中顯示裝置包含 $己憶體’供儲存測量値或一自此衍生之値。 4.如申凊專利範圍第1項之顯示裝置，其中顯示裝置包 至少一電流源，及一電壓測量裝置用於探測電流源與 少一二極體間之電壓。 5·如申请專利範圍第3項之顯示裝置，包含配置成行列取 之多數二極體，其中記憶體相當大而足以儲存一整行或 列之測量値或自此衍生之値。 6_如申請專利範圍第3項之顯示裝置，其中記憶體相當 而足以儲存包含於顯示裝置内之各二極體之測量値或 此衍生之値。 7·如申請專利範圍第2項之顯示裝置，其中供決定自測γ 電壓輸出之光線變化之裝置係採用一查詢表（Look- Up Table)或分析式，其含有光輸出之變化做爲通過發光二 極體之電壓變化之函數。 8.如申請專利範圍第i項之顯示裝置，其中顯示裝置之-增強或變暗狀態係實絕以補償顯示裝置内之溫度變 含 至 狀 大白 得 化及 I---^ -1------訂---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 580679 A8 B8 C8 D8

   六、申請專利範圍 /或延長其壽命。 H請專利範圍第1項之顯示裝置，其包含—電致發光 :料之主動層，係設於一第一及一第二電極之=少 八中一電極係透明於主動層放射之光線，及其中一電極 包含一適用於注入荷電體之材料。 10.如申叩專利範圍第丨或2項之顯示裝置，其中顯示裝置包 含裝置，供測量發光二極體之一閾電壓，及裝置，係依 據測得之閾電壓以調整該發光二極體用之驅動訊號。 U.如申請專利範園第10項之顯示裝置，其中顯示裝置包含 裝置’以透過脈寬調制而調整驅動訊號，及其中驅動單 疋包含裝置，供以一比例於該發光二極體閾電壓之量， 以增加發光二極體用之驅動訊號之脈寬。 12· —種電子裝置，包含一如申請專利範圍第1項之顯示裝 置〇 -----------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -19 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）