TWI423196B - 顯示器裝置及其驅動方法 - Google Patents

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Min-Koo Han
Jae-Hoon Lee
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Description

顯示器裝置及其驅動方法 相關申請案之相互參照
此一申請案係主張2004年十一月15日提出申請之韓國專利申請案第10－2004－0093210號的優先權，以及其全文內容係藉由參照使合併進此說明書內。
發明領域
本發明係論及一種顯示器裝置及其驅動方法，以及更明確地說，本發明係論及一種光發射顯示器裝置及其驅動方法。
 發明背景
質輕、形薄之個人電腦和電視機組的新近趨勢，亦需要質輕、形薄之顯示器裝置，以及一些可滿足此種需求之平面顯示器，係已取代傳統式陰極射線管("CRT")。
平面顯示器之範例係包括：液晶顯示器("LCD")、場致發射顯示器("FED")、有機發光顯示器("OLED")顯示器、電漿顯示面板("PDP")、等等。
通常，一個主動矩陣平面顯示器，係包含有多個排列成矩陣之像素，以及該顯示器係基於即定之亮度資訊，藉由控制該等像素之亮度，來顯示影像。一個OLED顯示器，係一種自發光顯示器裝置，其係以電氣方式激勵光發射有機材料來顯示影像，以及該OLED顯示器係具有：低耗電量、寬視角、和快速應答時間，因而係有利於顯示移動影像。
一個OLED顯示器之像素，係包含有一OLED和一驅動薄膜電晶體("TFT")。該OLED可發出一具有依據該驅動TFT所驅動之電流的強度之光波，其復係依據該驅動TFT之臨界電壓，和該驅動TFT之閘極與源極間的電壓。
該TFT係包括多晶矽或非晶矽a－Si。一多晶矽TFT係具有某些優點，然而，其亦具有一些類似多晶矽製造複雜等之缺點，因而會增加其製造成本。此外，採用多晶矽TFT，係很難製作大型OLED顯示器。
另一方面，一a－Si TFT係可輕易應用至大型OLED顯示器，以及係以數目少於多晶矽TFT者之程序步驟來製造。然而，該a－Si TFT之臨界電壓，會在長期施加一DC控制電壓下，隨時間之推移而偏移，以致其亮度就一即定之資料電壓會有所改變。
而且，該OLED之長時間驅動，會使該OLED之臨界電壓偏移。就一採用n－型驅動TFT之OLED顯示器而言，由於該OLED係連接至該驅動TFT之源極，該OLED之臨界電壓的偏移，將會改變該驅動TFT之源極處的電壓，而改變該驅動TFT所驅動之電流。因此，該OLED顯示器之影像品質，便可能會劣化。
該OLED和驅動電晶體之臨界電壓的偏移，可藉由在一驅動電壓與該OLED之間，設置若干電晶體來加以補償。然而，該等多樣電晶體可能會消耗大電力。
 發明概要
本發明解決了傳統技術之此等問題。
在本發明之範例性實施例中，係提供一種包含有多個像素之顯示器裝置。每一像素係包含有：一光發射元件；一電容器；一驅動電晶體，其係具有一控制端子、一輸入端子、和一輸出端子，以及可供應一驅動電流，給該光發射元件，藉以發出光波；一第一交換單元，其係以二極體方式連接至該驅動電晶體，以及可響應一掃描信號，藉以供應一資料電壓給該電容器；和一第二交換單元，其可供應一驅動電壓給該驅動電晶體，以及可響應該發射信號，使該電容器連接至該驅動電晶體，其中，該電容器係透過該第一交換單元，使連接至該驅動電晶體，可依據該資料電壓和該驅動電晶體之臨界電壓，來儲存一控制電壓，以及係透過該第二交換單元，使連接至該驅動電晶體，藉以供應該控制電壓，給該驅動電晶體。
該第一交換單元可包含有：一第一電晶體，其可響應該掃描信號，使該控制端子連接至該驅動電晶體之輸入端子；和一第二交換電晶體，其可響應該掃描信號，使該電容器連接至該資料電壓。
該第一交換單元，可進一步包含有一第三交換電晶體，其可響應該掃描信號，藉以供應一共用電壓，給該驅動電晶體之輸出端子。
該第二交換單元可包含有：一第四交換電晶體，其可響應該發射信號，使該驅動電晶體之輸入端子，連接至該驅動電壓；和一第五交換電晶體，其可響應該發射信號，使該電容器連接至該驅動電晶體之輸出端子。
該控制電壓可使等於該等共用電壓和臨界電壓之總和減除該資料電壓。
該資料電壓可具有一負值。
該等第一至第五交換電晶體和驅動電晶體，可包含有非晶矽薄膜電晶體，以及可包含有N－型薄膜電晶體。
該光發射元件，可包含有一有機光發射構件。
該等驅動電壓和光發射元件，可在該光發射元件之發射周期期間，僅藉由該等第四交換電晶體和驅動電晶體使相連接。
該光發射元件之發射周期前的一段截止周期，可在該發射周期中，在該第四交換電晶體啟通之前，確使該第一交換電晶體啟斷。
在一預充電周期期間，該等第一至第五交換電晶體係可使啟通，在一主充電周期期間，該等第四和第五交換電晶體可使啟斷，以及該等第一至第三交換電晶體可使保持啟通，在一截止周期期間，該等第一至第三交換電晶體可使啟斷，以及該等第四和第五交換電晶體可使保持啟斷，以及在一發射周期期間，該等第四和第五交換電晶體可使啟通，以及該等第一至第三交換電晶體可使保持啟斷。
在該光發射元件之發射周期中，該光發射元件之輸出電流，可使不依賴該驅動電晶體之臨界電壓。該光發射元件之輸出電流，可為k(Vss－Vdata)2 ，其中，k為一常數，Vss為一共用電壓，以及Vdata為一資料電壓。
該等驅動電壓和光發射元件，可在該光發射元件之發射周期期間，僅以兩個電晶體使相連接。
該顯示器裝置可進一步包含有：一些可提供掃描信號之掃描線、一些可提供資料電壓之資料線、和一些可提供發射信號之發射線，其中該等掃描線和發射線，大體上係彼此相平行，以及該等資料線大體上係與該等掃描線和發射線相垂直。
在本發明之其他範例性實施例中，係提供一種顯示器裝置，其係包含有：一光發射元件；一驅動電晶體，其係具有一連接至第一電壓之第一端子、一連接至該光發射元件之第二端子、和一控制端子；一電容器，其係連接在該驅動電晶體之第二端子與控制端子之間；一第一交換元件，其在運作上可響應該掃描信號，以及係連接在該驅動電晶體之第一端子與控制端子之間；一第二交換元件，其在運作上可響應該掃描信號，以及係連接在該電容器與一資料電壓之間；一第三交換元件，其在運作上可響應該掃描信號，以及係連接在該驅動電晶體之第二端子與一第二電壓之間；一第四交換元件，其在運作上可響應該發射信號，以及係連接在該第一電壓與該驅動電晶體之第一端子之間；和一第五交換元件，其在運作上可響應該發射信號，以及係連接在該電容器與該驅動電晶體之第二端子之間。
在第一至第四周期期間，逐次地，在第一周期期間，使該等第一至第五電晶體啟通；在第二周期期間，使該等第一、第二、和第三電晶體啟通，以及使該等第四和第五電晶體啟斷；在第三周期期間，使該等第一至第五電晶體啟斷；以及在第四周期期間，使該等第一、第二、和第三電晶體啟斷，以及使該等第四和第五電晶體啟通。
該資料電壓可使大約等於或低於零。
在本發明之又一其他範例性實施例中，係提供一種顯示器裝置之驅動方法，該顯示器裝置係包含有：一光發射元件；一驅動電晶體，其係具有一控制端子、一第一端子、和一連接至該光發射元件之第二端子；和一電容器，其係連接至該驅動電晶體之控制端子，此種方法所包括之步驟有：使該控制端子連接至該驅動電晶體之第一端子；使該驅動電晶體之第二端子連接至一共用電壓；使該電容器連接至一資料電壓；使該電容器連接在該驅動電晶體之控制端子與第二端子之間；以及使該驅動電晶體之第一端子，連接至一驅動電壓。
該方法可進一步包括之步驟有：施加一第一電壓至該驅動電晶體之控制端子，而使該電容器充電。
該方法可進一步包括之步驟有：在該驅動電晶體之控制端子與第一端子相連接之後，使該驅動電晶體之控制端子與第一端子相隔離。
該方法可進一步包括之步驟有：使該等電容器和驅動電晶體，與外部信號源分開。
在本發明之又一其他範例性實施例中，係提供一種顯示器裝置之驅動方法，該顯示器裝置係包含有：一光發射元件；一連接至該光發射元件之驅動電晶體；和一電容器，其係連接至該等驅動電晶體和光發射元件，此種方法所包括之步驟有：施加一第一電壓和一資料電壓，使充電進該電容器內；透過該驅動電晶體，使該電容器內所儲存之電壓，放電至一第二電壓；在該放電後施加該電容器之電壓，給該驅動電晶體，藉以啟通該驅動電晶體；以及透過該驅動電晶體，供應一驅動電流給該光發射元件，藉以發出光波。
在本發明之又一其他範例性實施例中，一顯示器裝置係包含有：一光發射元件；和一驅動電晶體，其可供應一驅動電流，給該光發射元件；其中，該驅動電晶體之臨界電壓中的改變，在一發射周期期間，大體上並不會影響該光發射元件之輸出電流。
該顯示器裝置，可進一步包含有一可提供一資料電壓之資料線，其中，該光發射元件，係使連接至一共用電壓，以及在該發射周期期間，該光發射元件之輸出電流，係k(Vss－Vdata)2 ，其中，k為一常數，Vss為該共用電壓，以及Vdata為該資料電壓。
一驅動電壓和該光發射元件，在該發射周期期間，可藉由僅以兩個電晶體使相連接，因而可使其耗電量保持很小。
圖式簡單說明
本發明將可藉由詳細參照所附諸圖，對其實施例之說明而變得更加明確，其中：第1圖係一依據本發明之OLED顯示器的範例性實施例之方塊圖；第2圖係一依據本發明之OLED顯示器的範例性實施例之範例性像素的等效電路圖；第3圖係第2圖中所顯示之範例性光發射元件和範例性交換電晶體的橫截面圖；第4圖係一依據本發明之有機光發射元件的範例性實施例之示意圖；第5圖係一可例示一依據本發明之OLED顯示器的範例性實施例有關之數種範例性信號的時序圖；第6A－6D圖係第5圖中所顯示之對應周期有關的範例性像素之等效電路圖；第7圖係例示一依據本發明之OLED顯示器的範例性實施例之範例性驅動電晶體的端子處之電壓的波形；第8圖係例示該範例性驅動電晶體之不同臨界電壓有關的輸出電流之波形；而第9圖則係例示該範例性光發射元件之不同臨界電壓有關的輸出電流之波形。
 較佳實施例之詳細說明
本發明將可在下文參照所附諸圖，而有更完全之說明，其中係顯示本發明之較佳實施例。
諸圖中，為清晰計，該等薄層和區域之厚度係加以誇大。類似之數字始終係論及類似之元件。理應瞭解的是，當一類似薄層、區域、或基板等元件，被稱為"在"另一元件上面時，其係可直接在另一元件上面，或者亦可存在有一些中介元件。相形之下，當一元件被稱為"直接在"另一元件上面時，其中便無中介元件存在。
茲將參照所附諸圖，說明上述依據本發明之顯示器裝置的範例性實施例及其驅動方法。
參照第1－7圖，將詳細說明一依據本發明之有機發光("OLED")顯示器的範例性實施例。
第1圖係一依據本發明之OLED顯示器的範例性實施例之方塊圖，以及第2圖係一依據本發明之OLED顯示器的範例性實施例之範例性像素的等效電路圖。
參照第1圖，一OLED顯示器係包含有：一片顯示面板300；三個包括一掃描驅動器400、一資料驅動器500、和一發射驅動器700之驅動器，彼等各係連接至該顯示面板300；和一可控制以上元件之信號控制器600。
參照第1圖，該顯示器面板300係包含有：多條信號線、多條電壓線(未示出)、和多個與其相連且大體上排列成矩陣之像素PX。
該等信號線係包含有：多條可傳輸掃描信號(否則名為"閘極信號")之掃描線G1 －Gn (否則名為"閘極線")、多條可傳輸資料信號之資料線D1 －Dm ，和多條可傳輸發射信號之發射線S1 －Sn 。該等掃描線G1 －Gn 和發射線S1 －Sn ，大體上係延伸於列方向中，以及大體上係彼此相平行，而該等資料線D1 －Dm 大體上係延伸於行方向中，以及大體上係彼此相平行。該等像素PX係位於相鄰對之資料線D1 －Dm 與相鄰對之掃描線G1 －Gn 之間。
參照第2圖，該等電壓線係包含有一些可傳輸一驅動電壓Vdd之驅動電壓線(未示出)。
每一像素PX，舉例而言，一個連接至一掃描線Gi 和一資料線Dj 之像素，係包含有一個OLED LD、一個驅動電晶體Qd、一個電容器Cst、和五個交換電晶體Qs1－Qs5。每一像素PX如所示，亦使連接至一發射線Si。
該驅動電晶體Qd係具有：一控制端子Ng，諸如閘極端子；一輸入端子Nd，諸如汲極端子；和一輸出端子Ns，諸如源極端子。該驅動電晶體Qd之輸入端子Nd，係連接至該驅動電壓Vdd。
該電容器Cst係連接在該驅動電晶體Qd之控制端子Ng與輸出端子Ns之間。
該OLED LD係具有：一個連接至該驅動電晶體Qd之輸出端子Ns的陽極，和一個連接至一共用電壓Vss之陰極。該OLED LD可發出一具有取決於該驅動電晶體Qd之輸出電流IL D 的強度之光波。該驅動電晶體Qd之輸出電流IL D ，係取決於該等控制端子Ng與輸出端子Ns之間的電壓Vgs。
該等交換電晶體Qs1－s3，可響應來自該等掃描線G1 －Gn 之掃描信號而運作。誠如將作之進一步說明，該等交換電晶體Qs1－s3，係共同形成該顯示器裝置中之第一交換單元，其係以二極體方式連接至該驅動電晶體Qd，以及可響應該等掃描信號，藉以供應一資料電壓給該電容器Cst。
該交換電晶體Qs1，係連接在該驅動電晶體Qd之輸入端子Nd與控制端子Ng之間，該交換電晶體Qs2，係連接在一資料線Dj 與該電容器Cst之間，以及該交換電晶體Qs3，係連接在該驅動電晶體Qd之輸出端子Ns與該共用電壓Vss之間。
該等交換電晶體Qs4和Qs5，可響應來自該等發射線S1－Sn之發射信號而運作。誠如將作之進一步說明，該等交換電晶體Qs4和Qs5，係共同形成該顯示器裝置中之第二交換單元，其可響應該等發射信號，藉以供應一驅動電壓Vdd，給該驅動電晶體Qd，以及使該電容器Cst，連接至該驅動電晶體Qd。
該交換電晶體Qs4，係連接在該驅動電晶體Qd之輸入端子Nd與該驅動電壓Vdd之間，以及該交換電晶體Qs5，係連接在該電容器Cst與該驅動電晶體Qd之輸出端子Ns之間。
該等交換電晶體Qs1－Qs5和驅動電晶體Qd，係一些內含a－si或多晶矽之n－通道場效電晶體("FET")。然而，該等電晶體Qs1－Qs5和Qd，可為一在與n－通道FET相反之方式中運作之p－通道FET。
茲將進一步詳細參照第3和4圖，說明一OLED LD和一如第2圖所示與其相連接之交換電晶體Qs5的結構。
第3圖係第2圖中所顯示之範例性OLED LD和範例性交換電晶體Qs5的橫截面圖，以及第4圖係一依據本發明之OLED的範例性實施例之示意圖。
一控制電極124，係使形成在一絕緣基板110上面，以及也被稱為一閘極電極。該控制電極124，最好是製自包括Al和Al合金等金屬之鋁Al、包括Ag和Ag合金等金屬之銀Ag、包括Cu和Cu合金等金屬之銅Cu、包括Mo和Mo合金等金屬之鉬Mo、鉻Cr、鈦Ti、或鉭Ta。該控制電極124，可具有一種多層結構，包括兩層具有不同之物理特性的薄膜，在該情況中，兩層薄膜中的一個，最好是製自含Al之金屬、含Ag之金屬、含Cu之金屬等低電阻性金屬，藉以降低信號延遲或電壓降。一個多層結構中的另一薄膜，最好是製自類似含Mo、Cr、Ta、或Ti金屬等具有良好物理、化學、和電氣接觸特性之材料，連同其他類似銦錫氧化物("ITO")或銦氧化鋅("IZO")之材料。上述展現適當特性之兩層薄膜的組合之範例，係包括一下Cr薄膜與一上Al(合金)薄膜和一下Al(合金)薄膜與一上Mo(合金)薄膜。然而，該閘極電極124，係可由各種不同之金屬或導體製成，以及並非受限於本說明書所說明之範例。該閘極電極124之側部，係相對於該絕緣基板110之表面而傾斜，以及其傾斜角度係在30-80度之範圍內。
一最好由矽氮化物(SiNx)製成之絕緣層140，係使形成在該控制電極124上面，以及可進一步使形成在該絕緣基板110未被控制電極124覆蓋之部分上方。
一最好由氫化a-Si或多晶矽製成之半導體154，係使形成在該絕緣層140上面，以及一對最好由一以矽化物或類似磷等n-型雜質重度摻雜之n+氫化a-Si製成之歐姆接點163和165，係使形成在該半導體154上面。理應瞭解的是，一雜質係一種可使合併進一半導體內之物質，以及可提供自由之電子(n－型雜質)或電洞(p－型雜質)。該攙雜程序係將摻雜劑導入一半導體內，以期改變其電氣特性，其中，該摻雜劑係一種為建立p－型(受體)或n－型(施體)導電率而導入半導體內之元素。該半導體154和歐姆接點163和165之側部，係相對於該基板110之表面而傾斜，以及彼等之傾斜角度，最好係在30－80度之範圍內。
一輸入電極173，舉例而言，汲極電極，和一輸出電極175，舉例而言，源極電極，係使形成在該等歐姆接點163和165和該絕緣層140上面。該等輸入電極173和輸出電極175，最好係由Cr、Mo、Ti、Ta、或彼等之合金等耐火性金屬製成。然而，彼等可具有一種包括一耐火性金屬薄膜(未示出)和一低電阻性薄膜(未示出)之多層結構。上述展現適當特性之多層結構的範例，係包括一具有下Cr/Mo(合金)薄膜和一上Al(合金)薄膜之雙層結構，和一具有下一Cr/Mo(合金)薄膜和一上Al(合金)薄膜之雙層結構，和一下Mo(合金)薄膜、一中間Al(合金)薄膜、和一上Mo(合金)薄膜之三層結構。與該控制電極124相同，該等輸入電極173和輸出電極175，係具有一些傾斜邊緣之輪廓，以及彼等相對於絕緣基板110之傾斜角度，係在30－80度之範圍內。
該等輸入電極173和輸出電極175，係彼此分開，以及係相對於該控制電極124彼此面對而佈置。
該等控制電極124、輸入電極173、和輸出電極175、加上該半導體154，係形成一被用作交換電晶體Qs5之TFT，其係具有一位於該半導體154上方且在該等輸入電極173與輸出電極175之間的通道。
該等歐姆接點163和165，係僅安插在該半導體154之下層半導體條帶與其上面之覆疊電極173和175之間，以及可降低其間之接觸電阻。該半導體154係包含有一暴露部分，其並未被該等輸入電極173和輸出電極175覆蓋。
一鈍化層180係使形成在該等電極173和175、該半導體154之暴露部分、和該絕緣層140未被電極173和175和半導體154覆蓋之部分上面。該鈍化層180最好係由一類似矽氮化物或矽氧化物等無機絕緣體、一有機絕緣體、或一低電介質絕緣材料製成。該低電介質絕緣材料，最好係具有一低於4.0之介電常數，以及其範例係包括電漿增強化學蒸氣澱積法("PECVD")所形成之a－Si：C：O和a－Si：O：F。該有機絕緣體可具有光敏性，以及該鈍化層180可具有一平坦表面。該鈍化層180可具有一內含一下無機薄膜和一上無機薄膜之雙層結構，以使其可利用有機薄膜，加上可保護該半導體154之暴露部分。該鈍化層180係具有一可使部份之輸出電極175暴露出的接觸孔185。
一像素電極190係使形成在該鈍化層180上面。該像素電極190係透過該接觸孔185，在實體上及電氣上使連接至該輸出電極175，以及其最好係由一類似ITO或IZO或類似Cr、Ag、或Al等反射性金屬等透明性導體製成。
一隔膜361係使形成在該鈍化層180上面，以及可進一步覆蓋該像素電極190之某些部分，該隔膜361係包圍該像素電極190，藉以在此像素電極190上面，界定出一如同觸排之開口，以及其最好係以有機或無機絕緣材料製成。
一有機光發射構件370，係使形成在上述未被隔膜361覆蓋之像素電極190上面。換言之，該有機光發射構件370，係被局限在該隔膜361所包圍之開口內。
參照第4圖，該有機先發射構件370，係具有一多層結構，其係包含有一發射層EML和一些可提昇此發射層EML之光發射效益的輔助層。該等輔助層係包含有一電子傳輸層ETL和電洞傳輸層HTL，藉以提昇該等電子和電洞之平衡。該發射層EML可使佈置在該等電子傳輸層ETL與電洞傳輸層HTL之間。該等輔助層可進一步包含有一可強化電子和電洞之注入的電子注射層EIL和電洞注射層HIL。該電洞傳輸層HTL，可使位於該等電洞注射層HIL與發射層EML之間。該電子傳輸層ETL，可使位於該等發射層EML與電子注射層EIL之間。或者，該等輔助層可使省略。
誠如第3圖中之進一步顯示，一類似Al(合金)等具有低電阻性之輔助電極382，係使形成在該隔膜361上面。
一供有共用電壓Vss之共用電極270，係使形成在該等有機光發射構件370和隔膜361上面，以及可進一步使形成在該輔助電極382上面。該共用電極270，最好是由一類似Ca、Ba、Cr、Al、或Ag等反射性金屬或一類似ITO或IZO等透明電導性材料製成。
當該共用電極270，形成在該輔助電極382上方時，該輔助電極382，係與該共用電極270相接觸，而補償該共用電極270之導電率，藉以避免該共用電極270之電壓的失真。
一些不透明性像素電極190與一透明性共用電極270之組合，係被採用在一頂發射型OLED顯示器中，其可朝向該顯示面板300之頂部發出光波，以及一透明性像素電極190和一不透明性共用電極270之組合，係被採用在一底發射型OLED顯示器，其可朝向該顯示面板300之底部發出光波。
一像素電極190、一有機光發射構件370、和一共用電極270，係形成一具有以像素電極190作為陽極和以共用電極270作為陰極或反之亦然的OLED LD。該OLED LD係依據該光發射構件370之材料，獨一地發出一組彩色光波中的一種色彩。一種範例組之色彩，係包括紅色、綠色、和藍色，以及一影像之顯示，可藉由加入此三種色彩來具現。該色彩組可為某些原色，以及一影像之顯示，可藉由加入此三種原色來具現。
再次參照第1圖，該掃描驅動器400，係使連接至該顯示面板300之掃描線G1 －Gn ，以及可合成一可用以啟通交換電晶體Qs1－Qs3(顯示在第2圖中)之高位準電壓Von，和一可用以啟斷交換電晶體Qs1－Qs3之低位準電壓Voff，使產生一些要施加給掃描線G1 －Gn 之掃描信號。
該等資料驅動器500，係使連接至該顯示面板300之資料線D1 －Dm ，以及可將資料信號Vdata，施加給該等資料線D1 －Dm 。
該發射驅動器700，係使連接至該顯示面板300之發射線S1－Sn，以及可合成一可用以啟通交換電晶體Qs4和Qs5之高位準電壓Von，和一可用以啟斷交換電晶體Qs4和Qs5之低位準電壓Voff，使產生一些要施加給發射線S1 －Sn 之發射信號。
該信號控制器600，可控制該等掃描驅動器400、資料驅動器500、和發射驅動器700。
一或多之掃描驅動器400、資料驅動器500、發射驅動器700，可被具現為一積體電路("IC")晶片，而使安裝在該顯示面板300上面，或在一膠帶載片套件("TCP")內之撓曲性印刷電路("FPC")薄膜上面，彼等係使裝接至該顯示面板300。或者，該等掃描驅動器400、資料驅動器500、和/或發射驅動器700，可連同該等信號線G1 －Gn 、D1 －Dm 、和S1 －Sn 、和電晶體Qd和Qs1－Qs5，使整合進該顯示面板300內。
茲將詳細參照第1－2圖且額外參考第5－7圖，說明上文所說明之OLED顯示器的運作。
第5圖係一可例示一種依據本發明之OLED顯示器的範例性實施例有關之數種信號的時序圖，第6A－6D圖係第5圖中所顯示之對應周期有關的範例性像素之等效電路圖，第7圖係例示一依據本發明之OLED顯示器的範例性實施例之範例性驅動電晶體的端子處之電壓的波形。
誠如第1圖所示，該信號控制器600，係供有一些輸入影像信號R、G、和B，和一些可控制顯示面板300之輸入控制信號。該等輸入控制信號舉例而言係包含有：一垂直同步信號Vsync、一水平同步信號Hsync、一主時鐘信號MCLK、和一來自外部圖形控制器(未示出)之資料致能信號DE。在產生該等掃描控制信號CONT1、資料控制信號CONT2、和發射控制信號CONT3，以及基於該等該等輸入控制信號和輸入影像信號R、G、和B，來處理該等適合顯示面板300之運作的影像信號R、G、和B過後，該信號控制器600，將可傳送該等掃描控制信號CONT1，給該掃描驅動器400，將可傳送該等處理過之影像信號DAT和資料控制信號CONT2，給該資料驅動器500，以及將可傳送該等發射控制信號CONT3，給該發射驅動器700。
該等掃描控制信號CONT1係包含有：一可下令掃描開始之掃描起始信號STV，和至少一可控制上述高位準電壓Von之輸出時序的時鐘信號。該等掃描控制信號CONT1，係可包含有多個用以界定高位準電壓Von之時寬的輸出致能信號OE。
該等資料控制信號CONT2係包含有：一可通告一群組之像素PX有關的資料傳輸之起始的水平同步起始信號STH、一可下令施加該等資料電壓給資料線D1 －Dm 之負載信號LOAD、和一資料時鐘信號HCLK。
響應來自上述信號控制器600之資料控制信號CONT2，該資料驅動器500，可接收一群組之像素PX有關的影像資料之封包，舉例而言，來自上述信號控制器600之第i列的像素，可將該等影像資料，轉換成一些類比資料電壓Vdata，以及可施加該等資料電壓Vdata給資料線D1 －Dm 。
該掃描驅動器400，可響應來自上述信號控制器600之掃描控制信號CONT1，使第i條掃描信號線Gi 有關之掃描信號Vg i ，等於該高位準電壓Von，藉以啟通該等連接至上述第i條掃描信號線Gi 之交換電晶體Qs1－Qs3。此時，該驅動電晶體Qd，係使連接成二極體，其中，該驅動電晶體Qd之輸入端子Nd與控制端子Ng，係使彼此相連接。
該發射驅動器700，可響應來自上述信號控制器600之發射控制信號CONT3，而保持該發射信號Vs i ，使等於該高位準電壓Von，藉以使該等交換電晶體Qs4和Qs5維持啟通。
第6A圖係顯示一像素在此一狀態中之等效線路，以及此一周期如第5圖中所顯示係被稱為預充電周期T1。該等交換電晶體Qs4和Qs5，如第6A圖中所示，係分別表示為電阻器r1和r2。
由於該電容器Cst之端子N1和該驅動電晶體Qd之控制端子Ng，係透過該電阻器r1，使連接至該驅動電壓Vdd，彼等之電壓係等於該驅動電壓Vdd減除該電阻器r1之電壓降，以及會被該電容器Cst維持。此時，該驅動電壓Vdd，最好係使高於該資料電壓Vdata，藉以啟通該驅動電晶體Qd。
接著，該驅動電晶體Qd將會啟通，藉以輸出一電流，以及該驅動電晶體Qd所驅動之電流，將會流進該共用電壓Vss內，而非進入該OLED LD內。因此，該OLED LD在該預充電周期T1內並不會發出光波，以致其影像品質將會被提昇。
其次，第5圖中所顯示之主充電周期T2，係在該發射驅動器700，使該發射信號Vs i 改變成低位準電壓Voff，藉以啟斷該等先前在第6A圖中表示為r1和r2之交換電晶體Qs4和Qs5。由於該掃描信號Vg i ，在此一周期T2中，係維持高位準電壓Von，該等交換電晶體Qs1－Qs3，將會保持彼等之導電狀態。
參照第6B圖，該驅動電晶體Qd，在維持一種二極體連接期間，係與該驅動電壓Vdd分隔，其中，該驅動電晶體Qd之控制端子Ng與輸入端子Nd係彼此相連接，以及該驅動電晶體Qd之輸出端子Ns，係仍供有該共用電壓Vss。由於該驅動電晶體Qd之控制端子電壓Vng係充份地高，該驅動電晶體Qd將會維持其之導電狀態。
所以，該電容器Cst將會透過驅動電晶體Qd，開始使其在上述預充電周期T1中預充電之電壓放電，以及該驅動電晶體Qd之控制端子電壓Vng，將會如第7圖中所示變得較低。該控制端子電壓Vng之電壓將會繼續下降，直至該驅動電晶體Qd之控制端子Ng與輸出端子Ns之間的電壓Vgs，等於該驅動電晶體Qd之臨界電壓Vth為止，其中，上述之電壓Vgs係等於該控制端子之電壓Vng減除該輸出端子之電壓Vns，而使等於臨界電壓Vth，以致該驅動電晶體Qd，將不再供應電流。
亦即，在該主充電周期T2期間，Vgs＝Vth (1)
在此期間，該電容器Cst之端子N2，係仍供有一資料電壓Vdata，以及該電容器Cst內所儲存之電壓，係等於該驅動電晶體Qd之控制端子電壓Vng與該資料電壓Vdata之間的差異。
接著，該電容器Cst內所儲存之電壓Vc係定為：Vc＝Vss＋Vth－Vdata. (2)
因此，該電容器Cst內所儲存之電壓，係僅取決於該資料電壓Vdata和該驅動電晶體Qd之臨界電壓Vth，因為該共用電壓Vss可能為零。由於該電壓Vc在發射周期T4中，可決定該OLED之電流IL D ，上述輸入之資料電壓Vdata，係等於或少於零。
在該電壓Vc儲存進該電容器Cst內之後，該掃描驅動器400，將會使該掃描信號Vg i ，改變成低位準電壓Voff，而啟斷該等交換電晶體Qs1－Qs3，其係被稱為一截止周期T3。由於該發射信號Vs i ，在此一周期T3中，係保持低位準電壓Voff，該等交換電晶體Qs4和Qs5，將會維持彼等之啟斷狀態。
參照第6C圖，該驅動電晶體Qd之輸入端子Nd和該電容器Cst之端子N2係呈開路。雖然該驅動電晶體Qd之輸出端子Ns，係耦合至該OLED LD，該驅動電晶體Qd並不會驅動電流，以及因而其係與該驅動電晶體Qd之輸出端子Ns呈開路的情況等效。因此，該電路並無電荷流入及流出，以及該電容器Cst將會維持其在上述主充電周期T2中所儲存之電壓Vc。
在所有交換電晶體Qs1和Qs5之啟斷起的一段預定時間過去之後，該發射驅動器700，將會使該發射信號Vs i ，改變成高位準電壓Von，而啟通該等交換電晶體Qs4和Qs5，以使一發射周期T4開始。由於該掃描信號Vg i ，可在此一周期T4內維持其之低位準電壓Voff，該等交換電晶體Qs1－Qs3，係仍在啟斷之狀態中。
參照第6D圖，該電容器Cst係連接在該驅動電晶體Qd之控制端子Ng與輸出端子Ns之間，該驅動電晶體Qd之輸入端子Nd，係連接至該驅動電壓Vdd，以及該驅動電晶體Qd之輸出端子Ns，係連接至該OLED LD。
參照第7圖，由於該電容器Cst之端子N1係呈開路，該驅動電晶體Qd之控制端子電壓Vng與輸出端子電壓Vns之間的電壓Vgs，將會變為等於該電容器Cst內所儲存之電壓Vc(亦即，Vgs＝Vc)。該驅動電晶體Qd，將會供應上述具有大小受到電壓Vgs之控制的輸出電流IL D ，給該OLED LD。因此，該OLED LD可發出一具有強度取決於該輸出電流IL D 之光波，藉以顯示一影像。
由於該電容器Cst可維持上述主充電周期T2中所儲存之電壓Vc(亦即，Vc＝Vss＋Vth－Vdata)，而無論該OLED LD所加諸之負載如何，該輸出電流IL D 係表示如下：
其中，k為一取決於該電晶體之特性的常數，以及係由一方程式k＝μ．Ci．W/L來表示，其中，μ係表示場效遷移率，Ci係表示一佈置在其控制端子與通道之間的絕緣體之電容值，W係表示其通道寬度，以及L係表示其通道長度。
參照關係式3，該發射周期T4內之輸出電流ILD ，係僅由該等資料電壓Vdata和共用電壓Vss來決定，因為k為一常數。所以，該輸出電流ILD ，係不會受到該驅動電晶體Qd之臨界電壓Vth的改變之影響，也不會受到該OLED LD之臨界電壓VthLD 的改變之影響。
結果，上述依據本發明之OLED顯示器的範例性實施例，係可就該驅動電晶體Qd之臨界電壓Vth與該OLED LD之臨界電壓VthLD 的改變進行補償。
此外，由於在該發射周期T4中，僅有該等交換電晶體Qs4和驅動電晶體Qd，係連接在該等驅動電壓Vdd與OLED LD之間，其耗電量係很小。
若該發射周期T4在主充電周期T2完成之後立刻開始，該交換電晶體Qs4，可在該交換電晶體Qs1啟斷之前啟通，以致來自該驅動電壓Vdd之電荷載體，將會進入該電容器Cst，因而會改變該電容器Cst中所儲存之電壓Vc。更確切地說，在本發明之範例性實施例中，該截止周期T3係被佈置在該等主充電周期T2與發射周期T4之間，以及可確使該交換電晶體Qs4，在該交換電晶體Qs1被啟斷之後方被啟通。
該發射周期T4將會繼續，直至該等對應之像素有關的預充電周期T1，在次一訊框中再次開始為止。該OLED顯示器在周期T1-T4中之運作，將會就次一群組之像素而重複。然而，理應注意的是，第(i+1)像素列有關之預充電周期T1，舉例而言，將會在第i像素列有關之主充電周期T2完成後開始。在此一方式下，該等周期T1－T4中之運作，係就所有之像素加以執行，藉以顯示影像。
該等周期T1－T4之長度係可加以調整。
該共用電壓Vss可使大約等於0 V。該驅動電壓Vdd舉例而言，最好具有一等於15 V之大小，使足以供應電荷載體給該電容器Cst，以及足以使該驅動電晶體Qd，產生該輸出電流IL D 。該資料電壓Vdata，如上文所說明係具有一負號，以及該輸出電流IL D ，將會隨該資料電壓Vdata之絕對值的增加而增加。
茲將詳細參照第8和9圖，說明就臨界電壓之改變而執行的模擬。
第8圖係例示該範例性驅動電晶體之不同臨界電壓有關的輸出電流之波形，以及第9圖係例示該範例性OLED之不同臨界電壓有關的輸出電流之波形。
該等模擬係使用SPICE(側重積體電路之模擬程式)來執行。該等模擬係在該驅動電壓Vdd等於15 V、該共用電壓Vss等於0 V、以及該資料電壓Vdata等於－4.5 V之情況下被執行。理應瞭解的是，此等實施例之OLED顯示器，亦可在不同之條件下運作，以及此等條件僅屬範例性。
第8圖係顯示該輸出電流IL D 在驅動電晶體Qd之臨界電壓Vth自2.0 V改變至3.0 V時的變動。該OLED LD之電流，亦即，該輸出電流IL D 就2.0 V之臨界電壓Vth而言，大約係等於1.394 μ A，以及就3.0 V之臨界電壓Vth而言。係大約等於1.375 μ A。因此，當該驅動電晶體Qd之臨界電壓Vth增加1V時，該電流之變動係大約僅有19 nA，其僅為初始電流之1.363%。
第9圖係顯示該輸出電流IL D 在OLED LD之臨界電壓Vth_ L D 自2.8 V改變至3.3 V時的變動。該輸出電流IL D 就2.8 V之臨界電壓Vth_ L D 而言，大約係等於1.306 μ A，以及就3.3 V之臨界電壓Vth_ L D 而言，大約係等於1.291 μ A。因此，當該OLED LD之臨界電壓Vth_ L D 增加0.5 V時，該電流之變動係大約僅有15 nA，其僅為初始電流之1.149%。
該輸出電流IL D 之此等變動，相較於每一像素包含兩個驅動電晶體之傳統式OLED顯示器係可被忽略。
該等模擬係顯示，上述依據本發明之實施例的OLED顯示器，可補償該驅動電晶體Qd之臨界電壓Vth和該OLED LD之臨界電壓Vth_ L D 的變化。
誠如上文所說明，上述依據本發明之OLED顯示器的範例性實施例係包含有：五個交換電晶體、一個驅動電晶體、一個OLED、和一個電容器。該電容器可儲存一種取決於一資料電壓和一驅動電晶體之臨界電壓的電壓，來補償該等驅動電晶體和OLED之臨界電壓的偏移，藉以避免上述影像品質之劣化。
此外，上述除在發射周期中外流過OLED之電流將會被阻斷，藉以提昇該影像品質，以及在該發射周期中，僅有兩個電晶體連接在該等驅動電壓與OLED之間，藉以降低耗電量。
雖然本發明之較佳實施例，在上文已詳加說明，理應清楚瞭解的是，本說明書所揭示說明為本技藝之專業人員所明瞭的基本原創性觀念之眾多變更形式和/或修飾體，仍將隸屬所附申請專利範圍中所界定之本發明的精神與界定範圍內。此外，術語"第一、第二、等等"之使用，並不表示任何之次序或重要性，而更確切地說，術語"第一、第二、等等"，係被用來使一元件可與另一元件作區分。此外，術語"a(一)、an(一)、等等"之使用，並不表示量方面之限制，而是表示至少有一被提及之項目的存在。
100,200．．．面板
110．．．絕緣基板
124．．．控制電極
140．．．絕緣層
154．．．半導體
163,165．．．歐姆接點
173．．．輸入電極
175．．．輸出電極
180．．．鈍化層
185．．．接觸孔
190．．．像素電極
270．．．共用電極
300．．．顯示面板
361．．．隔膜
370．．．光發射構件
382．．．輔助電極
400．．．掃描驅動器
500．．．資料驅動器
600．．．信號控制器
700．．．發射驅動器
CONT1,CONT2,CONT3．．．控制信號
DE．．．資料致能信號
D1 －Dm ．．．資料線
G1 －Gn ．．．掃描線
S1 －Sn ．．．發射信號線
Hsync．．．水平同步信號
Vsync．．．垂直同步信號
Cst．．．儲存電容器
LD．．．光發射元件
Qd．．．驅動電晶體
Qs1－Qs5．．．交換電晶體
r1,r2．．．電阻器
N1,N2,Ng,Ns,Nd．．．端子
R,G,B．．．輸入影像信號
DAT．．．輸出影像信號
Vdata．．．資料電壓
Vdd．．．驅動電壓
Vss．．．共用電壓
Von．．．高位準電壓
Voff．．．低位準電壓
Vg i ．．．閘極信號
Vs i ．．．發射信號
T1－T4．．．周期
EML．．．發射層
ETL．．．電子傳輸層
HTL．．．電洞傳輪層
EIL．．．電子注射層
HIL．．．電洞注射層
第1圖係一依據本發明之OLED顯示器的範例性實施例之方塊圖；第2圖係一依據本發明之OLED顯示器的範例性實施例之範例性像素的等效電路圖；第3圖係第2圖中所顯示之範例性光發射元件和範例性交換電晶體的橫截面圖；第4圖係一依據本發明之有機光發射元件的範例性實施例之示意圖；第5圖係一可例示一依據本發明之OLED顯示器的範例性實施例有關之數種範例性信號的時序圖；第6A－6D圖係第5圖中所顯示之對應周期有關的範例性像素之等效電路圖；第7圖係例示一依據本發明之OLED顯示器的範例性實施例之範例性驅動電晶體的端子處之電壓的波形；第8圖係例示該範例性驅動電晶體之不同臨界電壓有關的輸出電流之波形；而第9圖則係例示該範例性光發射元件之不同臨界電壓有關的輸出電流之波形。
Cst．．．儲存電容器
Qs1－Qs5．．．交換電晶體
Dj ．．．資料線
N1,N2,Ng,Ns,Nd．．．端子
Gi ．．．掃描線
Vdd．．．驅動電壓
si ．．．發射信號線
Vss．．．共用電壓

Claims (25)

  1. 一種包含有多個像素之顯示器裝置，每一像素係包含有：一光發射元件；一電容器；一驅動電晶體，其係具有一控制端子、一輸入端子、和一輸出端子，其係連接至該光發射元件，該驅動電晶體係用以供應一驅動電流給該光發射元件，藉以發出光波；一第一交換單元，其包含一第一交換電晶體，用以響應一掃描信號電性地連接該驅動電晶體的該控制端子與該輸入端子；和一第二交換單元，其係響應一發射信號供應一驅動電壓給該驅動電晶體，以及使該電容器連接至該驅動電晶體，其中，該電容器係透過該第一交換單元連接至該驅動電晶體，係取決於一共用電壓、一資料電壓和該驅動電晶體之一臨界電壓來儲存一控制電壓，以及係透過該第二交換單元連接至該驅動電晶體，藉以供應該控制電壓給該驅動電晶體。
  2. 如申請專利範圍第1項之顯示器裝置，其中，該第一交換單元進一步包含有：一第二交換電晶體，其係響應該掃描信號，使該電容器連接至該資料電壓。
  3. 如申請專利範圍第2項之顯示器裝置，其中該第一交換 單元係進一步包含一第三交換電晶體，其係響應該掃描信號，藉以供應一共用電壓給該驅動電晶體之該輸出端子。
  4. 如申請專利範圍第3項之顯示器裝置，其中，該第二交換單元包含有：一第四交換電晶體，其係響應該發射信號，使該驅動電晶體之該輸入端子連接至該驅動電壓；和一第五交換電晶體，其係響應該發射信號，使該電容器連接至該驅動電晶體之該輸出端子。
  5. 如申請專利範圍第4項之顯示器裝置，其中該控制電壓係等於該等共用電壓和臨界電壓之總和減除該資料電壓。
  6. 如申請專利範圍第4項之顯示器裝置，其中該資料電壓係具有一負值。
  7. 如申請專利範圍第4項之顯示器裝置，其中該等第一至第五交換電晶體和該驅動電晶體包含非晶矽薄膜電晶體。
  8. 如申請專利範圍第4項之顯示器裝置，其中該等第一至第五交換電晶體和該驅動電晶體包含N型薄膜電晶體。
  9. 如申請專利範圍第4項之顯示器裝置，其中，該光發射元件包含一有機光發射構件。
  10. 如申請專利範圍第4項之顯示器裝置，其中該驅動電壓和該光發射元件，在該光發射元件之一發射周期期間，係僅藉由該第四交換電晶體和該驅動電晶體相連接。
  11. 如申請專利範圍第4項之顯示器裝置，其中該光發射元件之一發射周期前的一段截止周期，係在該發射周期中，在該第四交換電晶體啟通之前，確使該第一交換電晶體啟斷。
  12. 如申請專利範圍第4項之顯示器裝置，其中，在一預充電周期期間，該等第一至第五交換電晶體係為啟通，在一主充電周期期間，該等第四和第五交換電晶體係為啟斷，以及該等第一至第三交換電晶體係為保持啟通，在一截止周期期間，該等第一至第三交換電晶體係為啟斷，以及該等第四和第五交換電晶體係為保持啟斷，以及在一發射周期期間，該等第四和第五交換電晶體係為啟通，以及該等第一至第三交換電晶體係為保持啟斷。
  13. 如申請專利範圍第4項之顯示器裝置，其中該第四交換電晶體的一輸出端子係連接該第一交換電晶體之一輸入端子以及該驅動電晶體的該輸入端子兩者。
  14. 如申請專利範圍第4項之顯示器裝置，其中該第三交換電晶體的一輸出端子係連接該第五交換電晶體之一輸出端子以及該驅動電晶體的該輸出端子兩者。
  15. 如申請專利範圍第1項之顯示器裝置，其中，在該光發射元件之一發射周期中，該光發射元件之一輸出電流係不依賴該驅動電晶體之該臨界電壓。
  16. 如申請專利範圍第15項之顯示器裝置，其中該光發射元件之輸出電流，係1/2k(Vss-Vdata)2 ，其中k為一常數，Vss為該共用電壓，以及Vdata為該資料電壓。
  17. 如申請專利範圍第1項之顯示器裝置，其中該驅動電壓和該光發射元件，在該光發射元件之一發射周期期間係以不多於兩個電晶體相連接。
  18. 如申請專利範圍第1項之顯示器裝置，係進一步包含有：可提供該掃描信號之一些掃描線、可提供該資料電壓之一些資料線、和可提供該發射信號之一些發射線，其中該等掃描線和發射線大體上係彼此相平行，以及該等資料線大體上係與該等掃描線和該等發射線相垂直。
  19. 一種顯示器裝置，其係包含有：一光發射元件；一驅動電晶體，其係具有連接至一驅動電壓之一個第一端子、連接至該光發射元件之一個第二端子、和一個控制端子；一電容器，其係連接於該驅動電晶體之該控制端子，且取決於一共用電壓、一資料電壓和該驅動電晶體之一臨界電壓來儲存一控制電壓；一第一交換元件，其係連接在該驅動電晶體之該第一端子與該控制端子之間用以響應一掃瞄信號電性地連接該驅動電晶體之該控制端子與該第一端子；一第二交換元件，其在運作上可響應該掃描信號，以及係連接在該電容器與該資料電壓之間；一第三交換元件，其在運作上可響應該掃描信號，以及係連接在該驅動電晶體之該第二端子與該共用電壓之間； 一第四交換元件，其在運作上可響應一發射信號，以及係連接在該驅動電壓與該驅動電晶體之該第一端子之間；和一第五交換元件，其在運作上可響應該發射信號，以及係連接在該電容器與該驅動電晶體之該第二端子之間。
  20. 如申請專利範圍第19項之顯示器裝置，其中，逐次地，在一第一周期期間，使該等第一至第五交換元件啟通；在一第二周期期間，使該等第一、第二、和第三交換元件啟通，以及使該等第四和第五交換元件啟斷；在一第三周期期間，使該等第一至第五交換元件啟斷；以及在一第四周期期間，使該等第一、第二、和第三交換元件啟斷，以及使該等第四和第五交換元件啟通。
  21. 如申請專利範圍第20項之顯示器裝置，其中該資料電壓係等於或低於約零。
  22. 一種顯示器裝置之驅動方法，該顯示器裝置係包含有：一光發射元件；一驅動電晶體，其係具有一控制端子、一第一端子、和連接至該光發射元件之一第二端子；和一電容器，其係連接至該驅動電晶體之該控制端子，此種方法所包含之步驟有：使該驅動電晶體之該控制端子與該第一端子連接；使該驅動電晶體之該第二端子連接至一共用電壓； 使該電容器連接至一資料電壓；使該電容器連接在該驅動電晶體之該控制端子與該第二端子之間；使該驅動電晶體之該第一端子，連接至一驅動電壓；以及取決於該共用電壓、該資料電壓和該驅動電晶體之一臨界電壓，施加一第一電壓至該電容器。
  23. 如申請專利範圍第22項之方法，其進一步包括之步驟有：在該驅動電晶體之該控制端子與該第一端子相連接之後，使該驅動電晶體之該控制端子與該第一端子相隔離。
  24. 如申請專利範圍第23項之方法，其進一步包括之步驟有：使該電容器和該驅動電晶體與外部信號源分開。
  25. 一種顯示器裝置，其係包含有：一光發射元件；一驅動電晶體，其可供應一驅動電流，給該光發射元件；和提供一資料電壓之資料線，其中，在一充電周期期間，該光發射元件之一陰極與該驅動電晶體之一輸出端子係連接至一共用電壓，於該充電周期期間，該光發射元件未發射光線，以及在該充電周期之後，於一發射周期期間，該光發 射元件之一輸出電流，係1/2k(Vss-Vdata)2 ，其中，k為一常數，Vss為該共用電壓，以及Vdata為該資料電壓，其中該驅動電晶體之臨界電壓中的改變，在該發射周期期間，大體上並不會影響該光發射元件之該輸出電流。
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