TWI235012B - Display device, method of driving a display device, electronic apparatus - Google Patents

Description

1235012 A7 B7 五、發明説明（）] 本發明係關於顯示裝置，且特別關於其顯示品質的改 良。本發明亦關於一種方法及一種電子設備。 本發明有關之顯示裝置的一實例爲有機電致發光顯示 裝置。有機電發光裝置（〇ELD，〇rganic electroluminescent device)包含有機發光材料層（主動層 )，該主動層通常爲發光聚合物，並夾合於用以將電流穿 經主動材料的二電極間。該裝置實質上作爲二極體，且發 光強度爲所施加之順向偏電流的函數。該裝置極適合於顯 示面板之製造。 顯示面板的基本要求爲顯示極佳品質圖案影像的能力 。此係取決於個別圖素產生亮度範圍的能力。影像品質隨 灰階數增加而改良。習知使用的標準爲3x 8位元色，相當 於每色有256灰階。此標準使用於許多目前的應用中。 以類比驅動電路產生灰階的各種方法已被提出以用於 0ELD顯示。習知技術係以壓敏電流驅動0ELD，且此已得 以執行主動矩陣〇ELD顯示。一典型的配置係舉例於第1圖 〇 如第1圖所示，當選擇電晶體1時（以電壓VsH)，該 電晶體T!接通，且資料電壓（Vdat)傳遞至電晶體T2的閘 極。假設T2在飽和區施加偏壓，則資料電壓Vw會轉換爲 電流，此將驅動0ELD至所需的亮度。 然而，電晶體閥電壓的變化爲上述顯示面板實際執行 時極.重要的問題。另一個重要的問題爲這些電路的高電源 消耗。 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） —---------裝-- (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 -4 - 1235012 A7 B7 五、發明説明（i (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 提供灰階的另一方法爲使用各圖素被分爲多數個子圖 素的區域抖動顯示技術，較佳方式爲以二進制加權區域分 區。各子圖素被驅動爲全開或全關。因此，可使用數位驅 動器並降低電源消耗。然而，此技術的缺點爲：面板尺寸 增加（因爲各圖素爲多數個子圖素所取代，且在該限制下 ，各子圖素尺寸與習知圖素相同），以及所需要的訊號線 數目大幅增加（因爲需要將各子圖素定址）。 根據此背景，本發明之目的在於提供一種具有極佳灰 階性能的顯示裝置，其可減輕上述的缺點。 根據本發明，所提供爲一種包含有驅動器電路的顯示 裝置，該驅動器電路可調制在圖幀週期時，圖素爲工作期 間之工作週期。 因此，本發明提供圖素工作期間的脈寬調制，以及在 調制發射光強度時，人眼控收此之整合功能，期間的調制 係與習知的亮度控制（亦即所供應之電流的瞬間振幅控制 )有很大不同。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明的實施例現將以更多實例並參考附圖而更詳細 地說明，其中： 第1圖爲OELD顯示面板中之習知圖素層級驅動器的電 路圖； 第2圖爲根據本發明之一實施例之OELD顯示面板中的 圖素層級驅動器的電路圖； 第3圖舉例說明第2圖之電路中所示的比較器執行的詳 細電路圖及操作波形； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -5- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1235012 A7 B7 五、發明説明（> 18 CMOS反相器 20 電晶體 21 電晶體 22 電晶體 23 電晶體 24 電晶體 25 電晶體 26 電晶體 30 波形產生器 32 資料驅動器 34 列驅動器 36 均一增益緩衝器 100 顯示面板 1100 個人電腦 1102 鍵盤 1 104 本體 1 200 可攜式電話 1 202 操作鍵 1 204 聽筒 1 206話筒 1 300 數位靜態相機 1 302 外殻 1 304 光接收單元 1 308 電路板 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-7- 1235012 A7 B7 五、發明説明（k (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1312 視訊輸出端 1314 輸入/輸出端 1430 電視監視器 1440 個人電腦 首先將說明根據本發明之一實施例的圖素層級結構。 因此，第2圖爲主動矩陣OELD顯示面板中之個別圖素10的 電路圖。該電路係使用多晶矽TFT元件完成，並包含有一 個MOS輸入比較器12及二個通閘3界1與SW2。通閘的使用係 避免所謂的”饋入"，亦即與其他電路電壓耦合。比較器1 2 的反相輸入（+ )連接至波形源Vsaw。非反相輸入（-)接至儲存 電容器Cl與通閘SWl。通閘SWl爲波形VsH所控制。比較器 的輸出連接至通閘SWa。通閘SW2控制流入有機發光元件 14的電流。藉由施加一時變訊號至Vsaw，則發光元件14係 根據資料電壓Vdat的數値而被接通一段期間，相較於電容 器（^與比較器12，該資料電壓Vdat被施加於通閘SW!的的另 一端。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在行式驅動模式中，V s e 1會設定同列上之圖素元件的 通閘SW!狀態。當通閘SWi接通時，資料電壓¥^會傳遞至 比較器12的反相輸入與電容器C!。其次，當通閘SWi斷路 時，該資料電壓爲電容器C!所記憶。波形Vsaw接著被啓動 。當比較器12的反相輸入電壓V +小於其非反相輸入電壓V-時，比較器會輸出一 LO訊號，而使發光元件14處於工作 期間。當比較器12的反相輸入電壓V +大於其非反相輸入電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -8 - 1235012 A 7 B7 五、發明説明（_ 壓V.時，比較器會輸出一hi訊號，而使發光元件14處於關 閉狀態。所以電容器C!儲存的資料電壓會調制發光元件14 在圖幀週期保持於工作期間的持續時間。 該圖幀週期通常爲20 mS，而發光元件14的響應時間 爲奈秒級，所以多晶矽TFT的速度與雜散電容在驅動模式 的操作中變爲限制因子。亦即，可獲得極爲有效的切換。 在第2圖所舉例說明的電路中，一共用的操作電壓 V〇ELD係用於所有相同類型的OELD圖素。該電壓VoEUD係置 於外部，並與驅動電路的供應電壓VDD無關。此明顯地增 加控制0ELD偏壓條件的靈活性。 現將說明使用於第2圖之電路中之比較器1 2實際執行 時的詳細考量。 因爲一個別的比較器係設於各圖素，所以應盡量維持 低的比較器電路面積與電源消耗。此外，爲獲得高灰階數 ，比較器必須可分辨輸入電壓的微小差異。例如，若希冀 以0V至5 V的電壓擺動執行25 6灰階，則顯然△ V = 19.5 mV 級爲適當的。因此，雖然切換必須極爲快速，但由先前討 論得知，其完全位於所述電路的能力範圍內。 第2圖之比較器1 2執行的詳細電路圖係舉例說明於第3 圖中。第3圖的電路包含有二階段：一 CMOS差動放大器16 與一 CMOS反相器18。該CMOS反相器18極快速地將通閘 SW2全開或全關。爲電平位移（level shifting)的目的， 反相器階段1 8的電源供應可異於差動階段1 6。 差動階段1 6包含有在V〇D軌與接地間連接之電晶體20, 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公釐） I---------批衣—— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -9- 1235012 A7 B7 五、發明説明（i (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 21與23的汲極-源極串聯電路，以及電晶體20, 22與24的相 似連接電路，其中電晶體22, 24係與電晶體21，23並聯。 電晶體21與22的閘極分別提供比較器12的二個輸入端（ + )， (-)，而電晶體20的閘極則接收偏壓Vbus。輸出階段18包含 二個電晶體25與26，其係於VDD軌與接地間源極-汲極串聯 。比較器的輸出出自電晶體25與26間的連接處，而其 .閘極則接收來自電晶體21與23接面的輸入。 第3圖舉例說明的電路係使用七個TFT。SW!與SW2* 別使用一 TFT將使每個圖素的TFT總數變爲九個。 現將說明整合有上述實施例之圖素層級電路之顯示面 板的各種觀點。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第4A以及第4B圖舉例說明可用於第2圖之電路的波形 。包含二個圖式4A與4B，其中波形Vsean，Vsaw與V〇ut爲所示 。V…爲施加於OELD的驅動脈衝。第4A與4B圖的差異在於 Vsaw的波形。在第4A圖中，Vsaw波形爲鋸齒形；而在第4B 圖中，Vsaw波形爲三角形。使用第4A圖的鋸齒波形，則輸 ^出脈衝總在各框開始時啓動。因此，第4 A圖的鋸齒波形 提供線性灰階，因爲其提供眼睛開始整合各框的參考時間 點。對於第4B圖的三角波形而言，輸出脈衝的中心總發 生於半週期。 基本上，矩陣同列中的所有圖素共用相同的驅動波形 ’ 6亥驅動波形以V s a w / τη標不’其中1T1代表所考量的矩陣第m 列。當諸列依序定址時，次列的驅動波形（以Vsaw/m + !標 示）應加入遲滯或相位移，其中爲圖幀週期 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -10- 1235012 A7 __ B7 五、發明説明（3 而Μ爲矩陣中的總列數。因此，若該顯示由外部驅動，則 總共需要Μ個互連。此可能爲高解析度顯示器的一個問題 。因此，根據本發明之一實施例，所提供爲一種整合波形 產生器，藉此可減少所需的互連數。 第5圖爲舉例說明整合波形產生器之使用的電路圖。 波形產生器30接收個別的主電壓與參考電壓輸入Vmas…與 Vw。波形產生器30亦接收來自Vsean/m的輸入。產生器輸出 Vsaw/m被施力口於一特定矩陣歹！J中的所有圖素10。 然而，理論上產生器的功能係將具有單一相位移的相 同波形提供於各列的圖素元件。當整個顯示面板上的TFT 空間變化納入考量時，該精確定時與資料電壓的關係變爲 主要的挑戰。然而，此問題可藉由提供主時脈Vmas^與參 考電壓源Vs_，以確保來自所有波形產生器的輸出皆相同 (除了相位移不同）而得到解決。 波形產生器應同步於Vsean/m，因而Vuan/m可作用爲觸發 〇 由前揭說明，一般的同步驅動模式係舉例於第6圖。 以二列及二欄的圖素爲例。如代表紅色、綠色與藍色的R， G，B所示，各圖素中的發光元件可被設計以發出不同顏色 的光，因而執行全彩顯示。圖素爲資料驅動器32與列驅動 器34所驅動。個別的波形產生器WG設於各列，且所施加 的訊號示於第6圖中。各波形產生器同步於掃描線訊號， 且最小的操作頻率等於框速率。 該顯示亦可非同步驅動。非同步驅動模式示於第7圖 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁}

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -11 - 1235012 A7 ______ B7 五、發明説明（3 。此配置與第6圖間的差異在於單一的波形產生器係使用 於整個顯示，而非使用於每列。藉由此配置，波形產生器 可整合於顯示面板上，或可易於設在面板外部。波形係與 掃描線訊號無關，因此可使用更高的操作頻率，而獲得更 佳的影像品質。使用較高頻率的重要性可由第8A圖與第 8B圖得知，亦即相較於第8A圖（低頻VDRv )，第8B圖（高 頻VDRV )的改良灰階精度爲顯而易見的。此現象對於動態 影像爲重要的，但對於靜態影像而言則可忽略。 亦得以將迦瑪補償加入驅動波形中。此係舉例於第 9A圖與第9B圖中，其表示將迦瑪修正加入驅動電壓VDRv中 〇 第10圖爲諸如可使用於上述本發明之實施例中的鋸齒 波產生器的詳細電路圖。該電路接收施壓於電容器C2。一 端的訊號v〃ay。電容器C2。的另一端連接至各開關SW!◦與 SW2Q的一側。該開關SW1Q與SW2Q分別爲訊號h與0 2所控 制。開關SW2。的另一側係穿經電容器匕〇且亦穿經開關 SW30 (爲訊號Vmn所控制）而接地。開關SW2Q、SW30及電 容器C!〇連接至均一增益緩衝器36的輸出。開關SWM控制 來自緩衝器36輸出的反饋迴路。緩衝器36輸出施加於低通 濾波器LP (由一電阻器與一電容器組成）。濾波器LP輸 出提供產生器輸出Vsaw。 如上所示，該電路具有四個輸入（Veray，(/)!，(/) 2，與 V“an )及一個輸出（Vsaw)。輸出波形示於第11圖。 波形Vg…在0 V與最高電壓（諸如h)間操作。波形0 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -12- 1235012 A7 ___ B7 _ 五、發明説明（）〇 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1與0 2爲非重疊時脈，而vs…爲與掃描線相同的訊號。當 Vs…達HI時，資料會傳遞至上述的圖素儲存電容器。此時 ，Vsean通知SW30接通，以使均一增益緩衝器的輸入爲0 V ，且C1Q放電。當Vmr^LO時，SW30會斷路。當SW2Q接通 且SW3Q斷路時，波形Vgray = 0 V。Vgray* 0 V轉變爲h會提 高均一增益緩衝器的輸入電壓。若匕。=C2〇，則此增加爲 h/2。當Vgray = h時，SW2〇斷路且SW3〇接通。均一增益緩衝器 3 6輸入電壓儲存於(：1。。當¥6^回復0¥時，此電壓爲均一 增益緩衝器的輸出所反射並連接至C2〇。其次，SW!。斷路 且SW2。接通，而接著Vg〃y將由0 V轉變爲h。此將更增加均 一增益緩衝器3 6輸入電壓。若C1。= C 2。，則此增加爲h / 2， 且所產生的電壓變爲h。此不斷進行，而增益緩衝器36輸 出呈現階梯形。若該輸出穿經低通濾波器LP，則該輸出 訊號變爲平滑斜坡。 可瞭解地是根據本發明所述的配置可使用現有的類比 視訊作爲輸入訊號。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 實例 一實例係使用上述具有多晶矽TFT的電路執行。使用 0 V至5V的資料電壓範圍，可執行256灰階。 在資料傳遞後（通常發生於最初的2〇 # s )，框週期 被分成256個部分。對於50〇\(：：^3/8的框速率而言，各新 增灰階的時間差異爲1/50+ 256 = 78.1 25 // s，而相應的資 料電壓差異爲= 5+ 256 = 19.53 mV。應注意地是對灰 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13- 1235012 A7 B7 _ 五、發明説明（h 階=0而言，該OELD必不會接通。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第12A圖與第12B圖分別表示最初五個（GS二1至5) 與最後五個（GS二252至256 )灰階。計算脈衝底下的面積 ，並相對於灰階繪圖。如第12A圖與第12B圖所示，灰階 內有極佳的圖素亮度線性。然而，應注意斜率的差異。此 確信係基於脈衝下降邊的弧形角（爲電路的雜散電容所引 起）。此將使較低灰階値的亮度改變較小。這並不是嚴重 的問題，並可藉由調整輸入訊號而作修正。 相較於流入電致發光元件的電流，該驅動器所需的電 流爲微小的。 通常，可以本發明獲得的影像品質已發現較習知液晶 顯示器爲佳，並至少與習知CRT顯示器相同。此外，本發 明之顯示裝置所需的低電源消耗使其對行動與可攜式裝置 而言爲理想的。 修改 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 將可瞭解地是，雖然以上有關具體實施例的諸多細節 係以有機電致發光顯示裝置做說明，但本發明亦可應用於 其他類型的顯示裝置。此外，雖然上述實施例已提及使用 TFT技術（通常爲多晶矽）的具體執行，但本發明並不限 定於使用TFT技術。本發明不僅可應用於薄膜電晶體技術 ，且亦可應用於矽基電晶體。矽基電晶體可使用多種不同 方法棑列於顯示基板上。例如，矽基電晶體可排列於液體 中〇 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -14- 1235012 A7 B7 五、發明説明（ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明有利於使用在小型的行動電子產品，諸如行動 電話、電腦、CD撥放機、DVD撥放機及類似物一然而並 不僅限於此。 現將說明使用根據本發明之顯示裝置的電子設備。 < 1 :行動電腦> 現將說明根據以上實施例之一的顯示裝置應用於行動 個人電腦的實例。 第1 3圖爲舉例說明此個人電腦結構的等角圖。在該圖 式中，個人電腦1100設有包含鍵盤1102與顯示單元1106的 本體1104。顯示單元1106係使用根據本發明所製造的顯示 面板（如上所述）執行。 < 2 :可攜式電話> 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其次將說明該顯示裝置應用於可攜式電話之顯示部分 的實例。第14圖爲舉例說明可攜式電話結構的等角圖。在 該圖式中，可攜式電話1 200設有多數個操作鍵1 202、聽筒 1 204、話筒1206及顯示面板100。此顯示面板100係使用根 據本發明所製造的顯示面板（如上所述）執行。 < 3 :數位靜態相機> 其次將說明使用OEL顯示裝置作爲取景器的數位靜態 相機.。第1 5圖爲舉例說明數位靜態相機結構的等角圖以及 對外部裝置的連接簡圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15- 1235012 A7 B7___ 五、發明説明（）3 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 普通相機係根據物體的光學影像而使底片感光；然而 數位靜態相機1 300係藉由使用諸如電荷耦合裝置（CCD) 進行光電轉換，而由物體的光學影像產生成像訊號。該數 位靜態相機1 300在外殻1302背面設有OEL元件100，以根據 來自CCD的成像訊號進行顯示。因此，顯示面板100作用 爲顯示物體的取景器。包含光學鏡片的光接收單元1 304與 CCD設於外殻1 302正面（在該圖示背後）。 當攝影者決定要顯示於OEL元件面板100中的物體影 像並按下快門時，來自CCD的影像訊號會傳遞至並儲存於 電路板1 308中的記憶體。在數位靜態相機1 300中，視訊輸 出端13 12及資料傳送之輸入/輸出端13 14設於外殼1 302側 面。如該圖示所示，若有必要，則一電視監視器14 3 0及一 個人電腦1440係分別連接至視訊輸出端13 12及輸入/輸出 端1314。藉由一特定操作，儲存於電路板1 308之記憶體中 的成像訊號會輸出至電視監視器1430及個人電腦1440。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 除了第13圖所示的個人電腦、第14圖所示的可攜式電 話及第1 5圖所示的數位靜態相機以外，電子設備的實例包 含有電視機、取景器式及監控式錄影機、汽車導引系統、 傳呼機、電子書、可攜式計算機、文書處理器、工作站、 電視電話、銷售點系統終端機及設有觸板的裝置。當然， 本發明之上述實施例可應用於這些電子設備的顯示部分。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -16-

Claims (1)

1235012 A8 B8 C8 D8 P年-肿日修正_補充 經濟部智慧財,4局員工消費合作社印製 煩請委員明示，本案修正後是否變更原實質内容 .六、申請專利範圍 附件5A : 第90124179號專利申請案 中文申請專利範圍替換本 民國92年2月24日修正 1 · 一種顯示裝置，包含一驅動電路，作爲以類比驅動波 形而驅動圖素，並經建構而藉由控制相對於參考電壓之類 比驅動波形之振幅大小，而在圖幀週期時，調制圖素之接 通狀態之工作週期。 2·如申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中該驅動電路 之個別一個係提供給矩陣中的每個圖素。 • 3.如申請專利範圍第1或2項之顯示裝置，其中該驅動電 路包含有一比較器。 4.如申請專利範圍第3項之顯示裝置，其中該比較器係 由薄膜電晶體構成。 5 ·如申請專利範圍第4項之顯示裝置，其中該薄膜電晶 體由多晶矽構成。 6.如申請專利範圍第3項之顯示裝置，其中該驅動器電 路包含有一資料儲存電容器’該資料儲存電容器係作爲儲 存該參考電壓，並連接至該比較器的一輸入端，且該類比 驅動波形係送入至該比較器之另一輸入端。 7 ·如申請專利範圍第3項之顯示裝置，’其中該比較器包 含有一差動對電路及一反相器電路。 8 ·如申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中該顯示裝置 爲一主動矩陣式顯示裝置。 · 9·如申請專利範圍第丨或2項之顯示裝置，其中該顯示裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 、11 1^ 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) Λ4規格（210X29?公釐） 1235012 A8 B8 C8 · D8 " •六、申請專利範圍 置爲有機電致發光顯示裝置。 10·如申請專利範圍第8項之顯示裝置，其中該驅.動電 路包含一共用類比波形產生器，作爲提供該類比驅動波形 至該顯示裝置之各列中，且該類比波形產生器經建構，而 對於施加於連續列之類比驅動波形而提供列對列相位移。 11 ·如申請專利範圍第9項之顯示裝置，包含一用於各圖 素之該發光元件的共用操作電壓線，以及一與該共用操作 電壓線分開的驅動電.路供應電壓線。 1 2·如申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中該類比驅 動波形包含一鋸齒波形。 1 3.如申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中該類比驅 動波形包含一三角波形。 14. 一種驅動顯示裝置之方法，包含以類比驅動波形 而驅動一圖素，以及藉由控制相對於參考電壓之類比驅動 波形之振幅大小，以在圖幀週期，調制圖素之接通狀態之 工作週期。 1 5 ·如申請專利範圍第1 4項之方法，其中調制該工作週 期的步驟包含將參考電壓以及類比驅動波形之比較。 1 6.如申請專利範圍第1 5項之方法，包含提供鋸齒波形 形狀之類比驅動波形的步驟。 17.如申請專利範圍第16項之方法，包含提供三角波形 之類比驅動波形的步驟。 i 8•如申請專利範圍第1 5至1 7項中任一項之方法，包含 選擇該顯不裝置作爲主動矩陣顯不裝置的步驟。 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2IOX 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝- 訂 經濟部智慧財產局§(工消費合作社印製 -2 - 1235012 A8 B8 C8 _ D8 *· 六、申請專利範圍 19. 如申請專利範圍第18項之方法，包含使用一共用波 形產生器而驅動矩陣列的步驟’該波形產生器係對於施加 於連續列的類比驅動波形而提供列對列的相位移。 20. —種電子設備，包含有如申請專利範圍第1至13項中 之顯示裝置。 (請先閲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 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -3-