TW201642237A - 具有學習式驅動電路的顯示器 - Google Patents

Abstract

一種具有學習式驅動電路的顯示器，其包含複數學習式驅動電路、一學習控制器與複數發光元件。學習式驅動電路包含一切換電路、一輸出電路及一取樣電路。複數學習式驅動電路耦接至一學習控制器。切換電路耦接一掃描訊號與一資料訊號，掃描訊號控制切換電路傳輸資料訊號；輸出電路耦接切換電路而接收資料訊號，資料訊號控制輸出電路產生一驅動訊號；取樣電路耦接於輸出電路與發光元件之間而取樣驅動訊號並產生一取樣訊號；學習控制器耦接取樣電路而接收取樣訊號，並依據取樣訊號的變化控制資料訊號；資料訊號穩定輸出電路的一電氣特性。

Description

具有學習式驅動電路的顯示器 【0001】

本發明係關於一種具有驅動電路的顯示器，尤其是關於一種具有學習式驅動電路的顯示器。

【0002】

按，主動式矩陣有機發光二極體顯示器的電路設計會利用到薄膜電晶體與電容器，但是以薄膜電晶體作為設計有機發光二極體顯示器的元件時，因薄膜電晶體的電氣特性會隨操作時間產生變化，操作時間越長薄膜電晶體的電氣特性衰減幅度越大，如此薄膜電晶體的特性衰減會造成有機發光二極體顯示器的亮度降低，及整個顯示畫面的顯示品質不均。

【0003】

為了改善薄膜電晶體之電氣特性變化的影響, 許多研究者提出補償電路來改善,但補償電路對以底部發光型（bottom emission）設計的有機發光二極體顯示器而言，會犧牲開口率而影響畫素發光面積及顯示器發光亮度。再者，為了解決底部發光型的缺點，也有研究者將顯示器改為上部發光型(top emission)的有機發光二極體顯示器，但是上部發光型的顯示器仍然需要補償電路，而補償電路也是需要一定的佈局面積，造成有機發光二極體顯示器之成本提升。

【0004】

鑒於上述問題，本發明提出一種具有學習式驅動電路的顯示器，而無須於顯示器的像素內設計補償電路。

【0005】

本發明之目的之一，為提供一種學習式驅動電路，其可以恢復學習式驅動電路的電氣特性，以維持顯示畫面的品質。

【0006】

為達以上目的，本發明係一種具有學習式驅動電路的顯示器，其包含複數學習式驅動電路、一學習控制器與複數發光元件。學習式驅動電路包含一切換電路、一輸出電路及一取樣電路。複數學習式驅動電路耦接至一學習控制器。切換電路耦接一掃描訊號與一資料訊號，掃描訊號控制切換電路傳輸資料訊號；輸出電路耦接切換電路而接收資料訊號，資料訊號控制輸出電路產生一驅動訊號；取樣電路耦接於輸出電路與發光元件之間並取樣驅動訊號而產生一取樣訊號；學習控制器耦接取樣電路而接收取樣訊號，並依據取樣訊號的變化控制資料訊號；資料訊號穩定輸出電路的一電氣特性。

10‧‧‧顯示器
20‧‧‧發光元件
30‧‧‧學習式驅動電路
40‧‧‧切換電路
50‧‧‧輸出電路
60‧‧‧取樣電路
70‧‧‧學習控制器
72‧‧‧學習表
A‧‧‧節點
CST‧‧‧電容器
DATA‧‧‧資料訊號
Ids‧‧‧驅動訊號
Ids1‧‧‧分流訊號
Ids2‧‧‧取樣訊號
M1‧‧‧電晶體
M2‧‧‧電晶體
M3‧‧‧電晶體
M4‧‧‧電晶體
VC‧‧‧控制訊號
VDD‧‧‧第一訊號
VS‧‧‧掃描訊號
VSS‧‧‧第二訊號
VTH‧‧‧門檻值
△VTH‧‧‧門檻差值

【0007】

第一圖：其係為本發明之學習式驅動電路運作時的示意圖；
第二圖：其係為本發明之學習式驅動電路未驅動發光元件產生光線的示意圖；
第三圖：其係為本發明之學習式驅動電路的時序圖；
第四圖：其係為本發明之驅動訊號、取樣訊號與資料訊號的工作時間推移圖；及
第五圖：其係為本發明之學習控制器的運作示意圖。

【0008】

為使　貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以實施例及配合詳細之說明，說明如後：

【0009】

本發明之顯示器包含複數學習式驅動電路、一學習控制器與複數發光元件，該些學習式驅動電路驅動該些發光元件產生光線，而用於顯示一畫面；並且該些學習式驅動電路耦接學習控制器，使學習控制器控制資料訊號以穩定學習式驅動電路的電氣特性。然而，於實施例說明時僅以一個學習式驅動電路、一個學習控制器與一個發光元件作為說明之用，其餘以此類推。

【0010】

請參閱第一圖，其係為本發明之學習式驅動電路運作時的示意圖。如圖所示，一種具有學習式驅動電路30的顯示器10，其包含一學習式驅動電路30、一學習控制器70與一發光元件20。學習式驅動電路30包含一切換電路40、一輸出電路50及一取樣電路60。切換電路40耦接一掃描訊號VS與一資料訊號DATA，掃描訊號VS控制切換電路40傳輸資料訊號DATA；輸出電路50耦接切換電路40而接收資料訊號DATA，資料訊號DATA控制輸出電路50產生一驅動訊號Ids；取樣電路60耦接於輸出電路50與發光元件20之間而取樣驅動訊號Ids並產生一取樣訊號Ids2；學習控制器70耦接取樣電路60而重覆接收取樣訊號Ids2，並依據取樣訊號Ids2的變化控制資料訊號DATA；資料訊號DATA穩定輸出電路50的一電氣特性，換言之，資料訊號DATA穩定學習式驅動電路30的一電氣特性。

【0011】

切換電路40包含複數電晶體M1、M2，電晶體M1具有一輸入端、一控制端與一輸出端，輸入端耦接資料訊號DATA，控制端耦接掃描訊號VS，輸出端耦接電晶體M2，其中掃描訊號VS為顯示器10的一閘極驅動電路所輸出的掃描訊號VS，掃描訊號VS經由掃描線掃描顯示器10的複數像素。

【0012】

電晶體M2具有一輸入端、一控制端與一輸出端，輸入端耦接電晶體M1的輸出端，控制端同樣耦接掃描訊號VS，輸出端耦接輸出電路50與一電容器CST的一第一端。掃描訊號VS經由電晶體M1的控制端與電晶體M2的控制端，而控制資料訊號DATA的傳輸。換言之，掃描訊號VS控制切換電路40傳輸資料訊號DATA至輸出電路50。

【0013】

復參閱第一圖，輸出電路50可以為一電晶體M3，電晶體M3具有一輸入端、一控制端與一輸出端，輸入端耦接一第一訊號VDD，控制端耦接切換電路40之電晶體M2的輸出端，輸出端耦接電容器CST的一第二端與發光元件20的一第一端。電晶體M3依據資料訊號DATA與第一訊號VDD產生驅動訊號Ids至發光元件20。換言之，輸出電路50接收資料訊號DATA與第一訊號VDD，且資料訊號DATA控制輸出電路50依據第一訊號VDD產生驅動訊號Ids至發光元件20。

【0014】

承接上述，發光元件20的第一端耦接驅動訊號Ids，發光元件20的一第二端耦接一第二訊號VSS，換言之，發光元件20耦接於驅動訊號Ids與第二訊號VSS之間，且發光元件20依據驅動訊號Ids產生光線以用於顯示畫面，其中第二訊號VSS可以為一參考電源。

【0015】

再者，取樣電路60可以為一電晶體M4，電晶體M4具有一輸入端、一控制端及一輸出端，輸入端耦接輸出電路50的輸出端與發光元件20的第一端，換言之，電晶體M4的輸入端耦接於輸出電路50的輸出端與發光元件20的第一端之間。再者，電晶體M4的控制端耦接一控制訊號VC，電晶體M4的輸出端耦接學習控制器70。控制訊號VC控制電晶體M4開啟（導通）而取樣取樣訊號Ids2，其中控制訊號VC可以自行設計由顯示器的其他電路產生，本發明並未限制控制訊號VC的來源。

【0016】

當驅動訊號Ids為一電流訊號，而輸出電路50產生驅動訊號Ids時，電流會分流至發光元件20與電晶體M4，經由分流後分別產生一分流訊號Ids1與一取樣訊號Ids2，分流訊號Ids1用於驅動發光元件20，取樣訊號Ids2為取樣電路60欲取樣的訊號。再者，分流訊號Ids1與取樣訊號Ids2兩者之間為一第一比例關係，此比例可以經由電晶體M4的設計而改變，本發明未對此比例作一限制。因此，取樣電路60取樣到的取樣訊號Ids2相關於驅動訊號Ids與分流訊號Ids1。

【0017】

同理，取樣訊號Ids2與驅動訊號Ids兩者之間也具有一第二比例關係。所以，學習控制器70耦接取樣電路60的輸出端而重覆接收取樣訊號Ids2後，可以依據取樣訊號Ids2的變化得知驅動訊號Ids的變化，而且驅動訊號Ids的變化相當於電晶體M3之電氣特性的變化。故，本發明設計取樣電路60與學習控制器70而獲得學習式驅動電路30的電氣特性的變化。

【0018】

復參閱第一圖，於顯示器10顯示畫面的時間（顯示畫面的時間於本實施例稱之為一顯示時間）內，輸出電路50必須產生驅動訊號Ids，而當輸出電路50欲產生驅動訊號Ids時，輸出電路50的輸入端接收一第一訊號VDD，輸出電路50的控制端接收資料訊號DATA，第一訊號VDD與資料訊號DATA為一正電壓（ON），且經由一電容器CST的耦合驅動訊號Ids的準位低於資料訊號DATA的準位。再者，當發光元件20欲產生光線時，發光元件20耦接驅動訊號Ids與一第二訊號VSS，且驅動訊號Ids的準位需高於第二訊號VSS的準位。

【0019】

反之，參閱第二圖，其係為本發明之學習式驅動電路未驅動發光元件產生光線的示意圖。如圖所示，於顯示器10未顯示畫面的時間（未顯示畫面的時間於本實施例稱之為一非顯示時間）內，輸出電路50無需輸出驅動訊號Ids時，第一訊號VDD可以為0伏特，也就是分流訊號Ids1為0安培，而且第二訊號VSS同樣為0伏特，如此發光元件20不會產生光線。或者，將分流訊號Ids1與第二訊號VSS設定為分流訊號Ids1的準位低於第二訊號VSS的準位，則發光元件20同樣不會產生光線，以此類推，第一訊號VDD的準位低於第二訊號VSS的準位，則發光元件20也不會產生光線。

【0020】

此外，當顯示器10長時間顯示畫面時，電晶體M3（如第二圖所示）長時間處於輸出驅動訊號Ids的工作狀態，如此電晶體M3的電氣特性會持續的衰減。因電晶體M3的電氣特性會隨著工作時間而衰減，所以驅動訊號Ids的準位會隨著電晶體M3的工作時間越長而越低。再者，因分流訊號Ids1和取樣訊號Ids2兩者皆與驅動訊號Ids成一比例關係，所以當驅動訊號Ids的準位降低時，分流訊號Ids1和取樣訊號Ids2的準位也會隨著降低。換言之，電晶體M3的電氣特性會造成分流訊號Ids1和取樣訊號Ids2的準位有所變化，反之，分流訊號Ids1和取樣訊號Ids2的準位降低時，代表電晶體M3的電氣特性衰減。

【0021】

承接上述，當電晶體M3的電氣特性於顯示時間衰減時，本發明於顯示器10的非顯示時間恢復電晶體M3的電氣特性，於本發明的實施例中電晶體M3恢復電氣特性的時間稱之為一回復時間。換言之，輸出電路50具有回復時間，且輸出電路50的電氣特性於回復時間內調整，而回復時間位於顯示器10的非顯示時間。

【0022】

本發明輸出電路50具有工作時間，工作時間包含顯示時間與回復時間，於回復時間內控制資料訊號DATA的準位而使輸出電路50的電氣特性恢復。如第三圖所示，其係為本發明之學習式驅動電路的時序圖，本發明顯示器10於回復時間控制掃描訊號VS的準位為高準位及資料訊號DATA的準位為一低準位（負電壓，-Vdn），如此電晶體M3的控制端（節點A）接收負準位的資料訊號DATA，而且此時為非顯示時間所以第一訊號VDD為0伏特。再者，回復時間需要多長及資料訊號DATA的負準位需要多低，皆是依據取樣訊號Ids2的變化而決定。換言之，本發明學習控制器70重覆接收取樣訊號Ids2後，依據取樣訊號Ids2的變化決定輸出電路50所需的回復時間及控制回復時間內資料訊號DATA的準位。

【0023】

此外，回復時間位於顯示器10的非顯示時間，及回復時間內資料訊號DATA為一負電壓，而且資料訊號DATA為負電壓的時間需要多長亦可以自行設計，本發明並未限制。復參閱第二圖與第三圖，當資料訊號DATA為負電壓時，驅動訊號Ids的準位（0伏特）高於資料訊號DATA的準位且低於（或相同於）該第二訊號VSS的準位。

【0024】

由上述內容可知，於顯示時間時，資料訊號DATA為正電壓會導致電晶體M3的電氣特性衰減，則取樣訊號Ids2的準位會逐漸降低。於電晶體M3的回復時間，資料訊號DATA為負電壓可以使電晶體M3的電氣特性逐漸恢復，則取樣訊號Ids2的準位會逐漸提升。換言之，資料訊號DATA可以使取樣訊號Ids2的準位逐漸降低，亦可以逐漸提升取樣訊號Ids2的準位。即當資料訊號DATA為負電壓時可以穩定輸出電路50的電氣特性。

【0025】

請參閱第四圖，其係為本發明之驅動訊號、取樣訊號與資料訊號的工作時間推移圖。一併參閱第一圖與第四圖，於顯示時間時，學習控制器70藉由取樣電路60於初始時間點(t=0)獲得第一次的取樣訊號Ids2，而於後續時間點(t=10、20或30等等)重覆接收取樣訊號Ids2，如此學習控制器70可以獲得取樣訊號比。再者，於顯示時間內，電晶體M3的門檻值VTH（電氣特性）會隨著時間增加而逐漸上升，而門檻值VTH的上升會造成取樣訊號Ids2的準位降低。因此，利用回復時間恢復電晶體M3的電氣特性，此時學習控制器70計算接收到的取樣訊號Ids2而算出取樣訊號比，並依據取樣訊號比決定回復時間的長短與回復時間內的資料訊號DATA的準位高低，例如：-25伏特或-30伏特。此外，第四圖所示的△VTH用於表示門檻差值，也就是門檻值VTH之間的差值。

【0026】

請參閱第五圖，其係為本發明之學習控制器的運作示意圖。如圖所示，本發明的學習控制器70更具有一學習表72，學習表72會記錄顯示時間內取樣訊號Ids2的變化、每一回復時間的多寡與每一回復時間後取樣訊號Ids2的變化，如此學習控制器70依據學習表72內的紀錄而控制輸出電路50的回復時間與回復時間內資料訊號DATA的準位。

【0027】

再者，學習表72更包含一對照取樣訊號比、一參考回復電壓與一參考回復時間，如下表所示：

【0028】

因此，學習控制器70會計算學習表72所記錄的取樣訊號Ids2而獲得取樣訊號比（例如：0.98），再將取樣訊號比與對照取樣訊號比進行比對，如此學習控制器70可以獲得對應取樣訊號比的參考回復電壓（-25伏特）與參考回復時間（1000秒）。其中，參考回復時間即為電晶體M3恢復電氣特性的回復時間，而參考回復電壓即為回復時間內資料訊號DATA的準位，換言之，回復時間對應參考回復時間，資料訊號DATA對應參考回復電壓。如此本發明顯示器10經由取樣電路60獲得取樣訊號Ids2及學習控制器70計算出取樣訊號比後，可以決定回復時間和於回復時間內資料訊號DATA的準位。

【0029】

復參閱第五圖，於第N-1次工作期間的顯示時間，學習控制器70的學習表72會記錄資料訊號DATA、顯示時間的長短與取樣訊號Ids2的變化，之後於第N-1次工作期間的回復時間，學習控制器70可以利用先前的紀錄運算出回復電壓（資料訊號DATA）的準位，而使學習式驅動電路30恢復電氣特性。

【0030】

再者，於第N-1次工作期間的回復時間結束時，學習控制器70同樣會記錄取樣訊號Ids2，而運算出取樣訊號比，如此於回復時間結束時就可以知道學習式驅動電路30是否有恢復電氣特性，或者電氣特性是否在容許範圍內。若學習式驅動電路30的電氣特性非在容許範圍內，則學習表72也會記錄第N-1次工作的結果，如此於第N次工作期間的回復時間內，學習控制器70可以按照學習表72所記錄的資料，而增加或減少回復時間和於回復時間內資料訊號DATA的準位，以使電氣特性不會發散，因此顯示器10的顯示品質較為穩定。

【0031】

綜上所述，本發明係一種具有學習式驅動電路的顯示器，其包含複數學習式驅動電路、一學習控制器與複數發光元件。學習式驅動電路包含一切換電路、一輸出電路及一取樣電路。複數學習式驅動電路耦接至一學習控制器。切換電路耦接一掃描訊號與一資料訊號，掃描訊號控制切換電路傳輸資料訊號；輸出電路耦接切換電路而接收資料訊號，資料訊號控制輸出電路產生一驅動訊號；取樣電路耦接於輸出電路與發光元件之間而取樣驅動訊號並產生一取樣訊號；學習控制器耦接取樣電路而接收取樣訊號，並依據取樣訊號的變化控制資料訊號；資料訊號穩定輸出電路的一電氣特性。

10‧‧‧顯示器

20‧‧‧發光元件

30‧‧‧學習式驅動電路

40‧‧‧切換電路

50‧‧‧輸出電路

60‧‧‧取樣電路

70‧‧‧學習控制器

CST‧‧‧電容器

DATA‧‧‧資料訊號

Ids‧‧‧驅動訊號

Ids2‧‧‧取樣訊號

M1‧‧‧電晶體

M2‧‧‧電晶體

M3‧‧‧電晶體

M4‧‧‧電晶體

VC‧‧‧控制訊號

VDD‧‧‧第一訊號

VS‧‧‧掃描訊號

VSS‧‧‧第二訊號

Claims (7)

1. 【第1項】

   一種具有學習式驅動電路的顯示器，其包含：
   複數學習式驅動電路，其包含：
   一切換電路，耦接一掃描訊號與一資料訊號，該掃描訊號控制該切換電路傳輸該資料訊號；
   一輸出電路，耦接該切換電路，接收該資料訊號，該資料訊號控制該輸出電路產生一驅動訊號；
   一取樣電路，耦接於該輸出電路與該發光元件之間，取樣該驅動訊號而產生一取樣訊號；
   一學習控制器，耦接該取樣電路，接收該取樣訊號，該學習控制器依據該取樣訊號的變化控制該資料訊號；及
   複數發光元件，該些學習式驅動電路驅動該些發光元件產生光線，而用於顯示一畫面；
   其中，該資料訊號穩定該輸出電路的一電氣特性。
2. 【第2項】

   如申請專利範圍第1項所述之具有學習式驅動電路的顯示器，其中該輸出電路具有一回復時間，該輸出電路的該電氣特性於該回復時間內調整，該取樣訊號的變化決定該輸出電路的該回復時間與該回復時間內該資料訊號的準位。
3. 【第3項】

   如申請專利範圍第2項所述之具有學習式驅動電路的顯示器，其中該回復時間位於該顯示器的一非顯示時間，該資料訊號於該回復時間為一負電壓。
4. 【第4項】

   如申請專利範圍第3項所述之具有學習式驅動電路的顯示器，其中該輸出電路接收一第一訊號與該資料訊號，該發光元件耦接該驅動訊號與一第二訊號，於該顯示器的一顯示時間時，該第一訊號與該資料訊號為一正電壓，該驅動訊號的準位低於該資料訊號的準位且高於該第二訊號的準位，於該顯示器的該回復時間，該驅動訊號的準位高於該資料訊號的準位，該驅動訊號的準位低於或等於該第二訊號的準位。
5. 【第5項】

   如申請專利範圍第1項所述之具有學習式驅動電路的顯示器，其更包含一學習表，其中該學習控制器於該學習表記錄一顯示時間內該取樣訊號的變化、每一回復時間與每一該回復時間後該取樣訊號的變化，以依據該學習表控制該輸出電路的該回復時間與該回復時間內該資料訊號的準位。
6. 【第6項】

   如申請專利範圍第5項所述之具有學習式驅動電路的顯示器，其中於該顯示時間，該資料訊號使該取樣訊號的準位逐漸降低，於該回復時間，該資料訊號逐漸提升該取樣訊號的準位。
7. 【第7項】

   如申請專利範圍第5項所述之具有學習式驅動電路的顯示器，其中該學習表包含一對照取樣訊號比、一參考回復電壓與一參考回復時間，該學習控制器依據該取樣訊號計算出一取樣訊號比，並比對該取樣訊號比與該對照取樣訊號比，而獲得該參考回復電壓與該參考回復時間，該資料訊號對應該參考回復電壓，該回復時間對應該參考回復時間，以決定於該回復時間下的該資料訊號。