TW201915997A - 顯示裝置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一種顯示裝置包括：基板、第一發光元件以及第二發光元件。基板包括至少一個畫素區。第一發光元件設置於畫素區中，用以發出第一色光，且具有第一發光效率-注入電流密度(injection current density)函數；第二發光元件設置於畫素區，用以發出第二色光，具有第二發光效率-注入電流密度函數。其中，第二發光效率-注入電流密度函數與第一高發光效率-注入電流密度函數交叉處用以定義出一個臨界轉換電流密度，且第一色光與第二色光為同一色系。

Description

顯示裝置及其控制方法
本揭露書是有關於一種顯示裝置及其控制方法。特別是有關於一種高效率的顯示裝置及其控制方法。
隨著可攜式電子裝置，例如筆記型電腦、平板電腦、智慧型手表、手機等，資訊處理量的增加，待機時間會進一步縮短，電池續航力常無法滿足消費者的期待。而顯示器為攜帶式裝置中最為耗電的元件之一，若能有效降低顯示器中每一個畫素結構的耗電量，即可提高攜帶式裝置的待機時間，解決電池續航力不足的問題。
因此，有需要提供一種具有省電、穩定性高與發光效率佳的顯示裝置及其控制方法，來解決習知技術所面臨的問題。
本發明的一實施例揭露一種顯示裝置包括：基板、第一發光元件以及第二發光元件。基板包括至少一個畫素區。第一發光元件設置於畫素區中，用以發出第一色光，且具有第一發光效率-注入電流密度(injection current density)函數；第二發光元件設置於畫素區，用以發出第二色光，具有第二發光效率-注入電流密度函數。其中，第二發光效率-注入電流密度函數與第一高發光效率-注入電流密度函數交叉處用以定義出一個臨界轉換電流密度，且第一色光與第二色光為同一色系。
本發明的另一實施例揭露一種顯示裝置的控制方法，包括下述步驟：首先，提供一種顯示裝置，包括基板、第一發光元件以及第二發光元件。基板包括至少一個畫素區。第一發光元件，設置於畫素區中，用以發出第一色光；第二發光元件設置於畫素區中，用以發出第二色光，其中第一色光與第二色光係同一色系。藉由第一發光元件的第一發光效率-注入電流密度函數以及第二發光元件的第二發光效率-注入電流密度函數的交叉處定義出一個臨界轉換電流密度。根據環境亮度(ambient lightness)或影像灰階(gray level)，選擇性地開啟第一發光元件和第二發光元件至少一者，以對被開啟的第一發光元件施加第一電流，對被開啟的第二發光元件施加第二電流。其中被開啟的第一發光元件具有第一注入電流密度，被開啟的第二發光元件具有第二注入電流密度。第一注入電流密度小於臨界轉換電流密度，且臨界轉換電流密度小於第二注入電流密度。
根據上述實施例，本發明是在提供一種顯示裝置，具有至少二個發出同一色系之色光的發光元件。此二發光元件分別具有彼此交叉的發光效率-注入電流密度函數，可在此交叉處決定出一個臨界轉換電流密度。並根據環境亮度或影像灰階，選擇性地開啟第一發光元件和第二發光元件至少一者。被開啟的第一發光元件被施加第一電流，且被開啟的第一發光元件具有第一注入電流密度。被開啟的第二發光元件被施加第二電流，且被開啟的該第二發光元件具有一第二注入電流密度。其中，第一注入電流密度小於臨界轉換電流密度，且臨界轉換電流密度小於第二注入電流密度。
由於，第一發光元件和第二發光元件分別在具有第一注入電流密度和第二注入電流密度時，可以得到較佳的發光效率。因此，藉由在不同亮度環境或影像灰階下，選擇開啟發光效率較佳的發光元件，並關閉發光效率較差的發光元件，可有效的降低顯示裝置的耗電量，達到高效節能的目的。在本發明的一些實施例中，還可根據顯示需求同時開啟第一發光元件和第二發光元件，或在第一發光元件和第二發光元件之一者失效時，選擇開啟未失效的另一者，達到提高顯示裝置發光穩定性的目的。
本發明的實施例是提供一種具有省電、穩定性高與發光效率佳的顯示裝置及其控制方法，可有效降低顯示器的耗電量，提高待機時間，解決電池續航力不足的問題。為了對本發明的上述實施例及其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出多個顯示裝置及其製作方法作為較佳實施例，並配合所附圖式作詳細說明。
但必須注意的是，這些特定的實施案例與方法，並非用以限定本發明。本發明仍可採用其他特徵、元件、方法及參數來加以實施。較佳實施例的提出，僅係用以例示本發明的技術特徵，並非用以限定本發明的申請專利範圍。該技術領域中具有通常知識者，將可根據以下說明書的描述，在不脫離本發明的精神範圍內，作均等的修飾與變化。在不同實施例與圖式之中，相同的元件，將以相同的元件符號加以表示。
第1A圖係根據本發明的一實施例所繪示的一種顯示裝置100簡化示意圖。在本發明的一些實施例中，顯示裝置100可以是內建於可攜式電子裝置之顯示裝置，可攜式電子裝置例如包括筆記型電腦、平板電腦、智慧型手表或手機。顯示裝置100包括基板101、第一發光元件102、第二發光元件103以及控制電路104。基板101包括至少一個畫素區101a。第一發光元件102以及第二發光元件103設置於畫素區101a中。如第1A圖所示，畫素結構10包含基板101、第一發光元件102以及第二發光元件103。 在一實施例中，第一發光元件102和第二發光元件103可以共同地透過一連接件107設置於畫素區101a中，但不以此為限；在其他實施例中，第一發光元件102和第二發光元件103可以透過例如黏著劑、導電膠等設置於畫素區101a中。第一發光元件102和第二發光元件103都發出同一色系的色光。在本發明的一些實施例中，第一發光元件102和第二發光元件103所發出之色光，二者主波長的差值實質小於50奈米(nm)。控制電路104以一內連線108電性連接第一發光元件102和第二發光元件103。
在本發明的一些實施例中，第一發光元件102和第二發光元件103分別由單一個微發光二極體晶粒(Micro Light Emitting Diode，µLED)所構成，並且都發出例如波長範圍實質介於476奈米至490奈米之間的藍光(B)、波長範圍實質介於490奈米至505奈米之間的青光、波長範圍實質介於505奈米至570奈米之間的綠光(G)、波長範圍實質介於570奈米至590奈米之間的黃光(Y)或者波長範圍實質介於590奈米至750奈米的紅光(R)。
而在本發明的另一些實施例中，第一發光元件102和第二發光元件103分別由三個可分別發出紅光(R)、綠光(G)和藍光(B)的微發光二極體晶粒所構成，經由混光之後發出白色色光。在本發明的又一些實施例中，第一發光元件102和第二發光元件103分別由單一個包覆不同螢光粉(phosphor)材料的微發光二極體晶粒所構成，其中這兩種微發光二極體晶粒激發不同螢光粉材料所發出的色光，二者主波長的差值實質小於50奈米(nm)。
此外，請參見第1B圖。第1B圖係繪示第1A圖的顯示裝置100中另一畫素結構10A的示意圖。基板101包括複數個畫素區101a1、101a2、101a3，複數個畫素區101a1、101a2、101a3於基板101上形成一畫素陣列。為了方便說明，第1B圖中僅繪示由三個畫素區101a1、101a2、101a3所組成畫素陣列。在本實施例中，畫素區101a1中包含兩個紅光的第一發光元件R1以及第二發光元件R2、畫素區101a2中包含兩個綠光的第一發光元件G1以及第二發光元件G2、畫素區101a3包含兩個藍光的第一發光元件B1以及第二發光元件B2中。但畫素結構10A中畫素區的數目、各畫素區所發出的色光以及其排列方式並不以此為限。
請再參見第1A圖。在本實施例中，第一發光元件102和第二發光元件103係分別由單一個發出相同色光(例如藍光)的微發光二極體晶粒所構成。其中，第一發光元件102和第二發光元件103具有不同的量子井(quantum well)結構。例如，第一發光元件102的量子井結構，可以是由尺寸相同之氮化鎵銦層/氮化鎵層(Inx Gay N/GaN)整齊堆疊(2至20層) 所構成；第二發光元件103的量子井結構，可以是一種氮化鎵銦層/氮化鎵層所構成的階梯狀結構。然而，第一發光元件102和第二發光元件103的量子井結構並不以此為限，在本發明的一些實施例中，可以藉由改變構成量子井結構的堆疊層的排列組合、成分、厚度或上述的任意組合來得到具有不同發光特性的微發光二極體晶粒。
由於第一發光元件102和第二發光元件103具有不同的量子井結構，當注入相同密度的電流時，二者的發光效率會有所不同。因此可以做出兩條不同的發光效率-注入電流密度函數曲線。請參照第2圖，第2圖係根據本發明的一實施例所繪示的第一發光元件102和第二發光元件103的發光效率-注入電流密度函數曲線圖。曲線圖的橫軸為電流密度(Current density)(單位為安培/平方公分(A/cm2 ))；曲線圖的縱軸分別為外部量子效率(External Quantum Efficiency，EQE)(單位為百分比(%))和光輸出功率(light output power，單位為毫瓦(mW))。在本實施例中，光輸出功率實質等於外部量子效率與施加於發光元件之電流(I)和電壓(V)的乘積(light output= EQE×I×V)。
曲線201代表第一發光元件102的發光效率-注入電流密度函數(以下簡稱第一發光效率-注入電流密度函數201)；曲線202代表第二發光元件103的發光效率-注入電流密度函數(以下簡稱第二發光效率-注入電流密度函數202)；曲線203代表第一發光元件102的光輸出功率-注入電流密度函數；曲線204代表第二發光元件103的光輸出功率-注入電流密度函數。其中，第一發光效率-注入電流密度函數201和第二發光效率-注入電流密度函數202的交叉處200可用以定義出一個臨界轉換電流密度值CDc。第一發光效率-注入電流密度函數201的最高光輸出功率所對應的注入電流密度CD1 實質小於臨界轉換電流密度值CDc；第二發光效率-注入電流密度函數202的最高光輸出功率值所對應的注入電流密度CD2 實質大於臨界轉換電流密度值CDc。
控制電路104係用於選擇性地開啟第一發光元件102和第二發光元件103的至少一者；也就是說，控制電路104用以選擇性地開啟第一發光元件102和第二發光元件103的其中之一者或同時開啟二者，而被開啟後的第一發光元件102具有注入電流密度CD1，被開啟後的第二發光元件103具有注入電流密度CD2。在本實例中，控制電路104是根據外部環境亮度感測器105所測得的環境亮度值來選擇開啟第一發光元件102和第二發光元件103的其中之一者，或同時開啟二者，以因應不同外部環境，得到顯示裝置100最佳的顯示效率。
例如請再參照第2圖，在本實施例中，第一發光元件102和第二發光元件103臨界轉換電流密度值CDc實質為33安培/平方公分。當對第一發光元件102和第二發光元件103注入的電流密度小於臨界轉換電流密度CDc，例如20安培/平方公分時，第一發光元件102的光輸出功率(參見曲線203)為12毫瓦；第二發光元件103的光輸出功率(參見曲線204)為9毫瓦； 第一發光元件102的外部量子效率(參見曲線201)為22.0%；第二發光元件103的外部量子效率(參見曲線202)為16.4%。當對第一發光元件102和第二發光元件103注入大於臨界轉換電流密度CDc的電流密度，例如100安培/平方公分時，第一發光元件102的光輸出功率(參見曲線203)為50毫瓦；第二發光元件103的光輸出功率(參見曲線204)為68.4毫瓦；第一發光元件102的外部量子效率(參見曲線201)為18.3%；第二發光元件103的外部量子效率(參見曲線202)為24.4%。
因此，當外部環境亮度感測器105測得的環境亮度較低，顯示器的不需太高的亮度即可達到顯示效果時，控制電路104較佳可以透過時序控制電路(Tcon)106來選擇開啟第一發光元件102，注入較小的電流(例如1.2×10-5 A)，而以較低的光輸出功率得到較佳的發光效率。當外部環境亮度感測器105測得的環境亮度較高，顯示器需要提高亮方可達到顯示效果時，此時控制電路104可以透過時序控制電路(Timing Controller，Tcon)106選擇開啟第二發光元件103，並注入較大的電流(例如4×10-5 A)，而得到較高的光輸出功率和較佳的發光效率。
在本發明的另一些實施例中，控制電路104也可以因應顯示需求，選擇同時開啟第一發光元件102和第二發光元件103分別對第一發光元件102和第二發光元件103注入不同電流密度，以提供更高的光輸出功率同時能兼顧發光效率。其中，注入第一發光元件102和第二發光元件103二者的電流密度差額，可以實質介於10安培/平方公分至150安培/平方公分之間。在本發明的又一些實施例中，當控制電路104偵測到所要開啟的第一發光元件102或第二發光元件103失效時，會選擇開啟第一發光元件102和第二發光元件103未失效的另一者。另外，控制電路104也可以偵測對應於顯示裝置100之顯示資料的影像灰階，並根據影像灰階選擇性地開啟第一發光元件102、開啟第二發光元件103或同時開啟第一發光元件102和第二發光元件103。
請參照第3A圖和第3B圖，第3A圖係根據本發明的一實施例所繪示之部分控制電路104的佈線圖。第3B圖係根據第3A圖所繪示的控制電路104部分結構上視圖。控制電路104包括第一電晶體開關301、第二電晶體開關302、第三電晶體開關303、第四電晶體開關304、資料線DL、第一電容C1、第二電容C2、電壓源VDD 、第一掃描線EM1、以及第二掃描線EM2。在本實施例中，第一電晶體開關301、第二電晶體開關302、第三電晶體開關303、第四電晶體開關304可以是具有N型電性的電晶體(n-type transistor) 。但並不以此為限，在另一個實施例中，第一電晶體開關301、第二電晶體開關302、第三電晶體開關303、第四電晶體開關304可以是具有P型電性的電晶體(p-type transistor)。
第一電晶體開關301的汲極301d和源極301s分別電性連接至電壓源VDD和第一發光元件102。第二電晶體開關302的閘極302g電性連接至第一掃描線EM1，第二電晶體開關302的汲極302d和源極302s分別電性連接至資料線DL和第一電晶體開關301的閘極301g。第三電晶體開關303的汲極303d和源極303s分別電性連接至電壓源VDD 和第二發光元件103。第四電晶體開關304的閘極304g、汲極304d和源極304s分別電性連接至第二掃描線EM2、資料線DL和第三電晶體開關303的閘極303g。第一電容C1的一端電性連接至電壓源VDD 和第一電晶體開關301的汲極301d，另一端電性連接至第一電晶體開關301的閘極301g和第二電晶體開關302的源極302s。第二電容C2的一端電性連接至電壓源VDD 和第三電晶體開關303的汲極303d，另一端電性連接至第三電晶體開關303的閘極303g和第四電晶體開關304的源極304s。
為了方便說明起見，本實施例中控制電路104的第一電晶體開關301、第二電晶體開關302、第三電晶體開關303和第四電晶體開關304都是以N型電晶體來實現，但不以此為限。在其他實施例中。控制電路104的第一電晶體開關301、第二電晶體開關302、第三電晶體開關303和第四電晶體開關304，亦可以P型電晶體來實施。
當控制電路104選擇開啟第一發光元件102時，控制電路104會經由第一掃描線EM1和第二掃描線EM2輸出控制訊號，以關閉第四電晶體開關304，同時開啟第二電晶體開關302；並經由資料線DL輸出控制訊號，通過第二電晶體開關302使第一電晶體開關301致能(enable)，藉以使電流由電壓源VDD 通過第一電晶體開關301注入第一發光元件102。當控制電路104選擇開啟第二發光元件103時，控制電路104會經由第一掃描線EM1和第二掃描線EM2輸出控制訊號，以關閉第二電晶體開關302，同時開啟第四電晶體開關304；並經由資料線DL輸出控制訊號，通過第四電晶體開關304使第三電晶體開關303致能，藉以使電流由電壓源VDD通過第三電晶體開關303注入第二發光元件103。
在本發明的一些實施例中，第一電晶體開關301和第三電晶體開關303可以是以同一道製程所製作而成的薄膜電晶體元件(TFT)。注入第一發光元件102和第二發光元件103的電流量，可以藉由調整第一電晶體開關301和第三電晶體開關303的通道的尺寸來加以控制。其中，第一電晶體開關301的通道寬度W1與通道長度L1的比值(W1/L1，以下簡稱第一通道長寬比(channel aspect ratio))，實質小於第三電晶體開關303的通寬長度W2與通道度L2的比值(W2/L2，以下簡稱第二通道長寬比)。在本發明的一些實施例中，第二通道長寬比(W2/L2)和第一通道長寬比(W1/L1)的比值(W2/L2)/(W1/L1)實質大於1.5。為了方便說明起見，第3B圖僅繪示第一電晶體開關301的通道寬度W1與通道長度L12的量測方式，其中第一電晶體開關301包含閘極301g、1源極301s、汲極301d以及半導體層SE。第三電晶體開關303的通寬長度W2與通道度L2的量測方式可依此類推。
詳言之，在線性操作區間中，驅動薄膜電晶體元件的電流公式為： IDS = Cox × μ × W/L × (VGS - Vth ) × VDS 其中，IDS 為通過電晶體源極/汲極的電流、Cox 為電晶體的單位電容、μ為電晶體的載子遷移率、W/L為通道長寬比、VGS 為電晶體源極/閘極之間的電壓、Vth 為電晶體臨界電壓、VDS 為電晶體源極/汲極之間的電壓。由於，第一電晶體開關301和第三電晶體開關303是由同一道製程所製作。因此，電晶體的電流IDS 、單位電容Cox 和載子遷移率μ皆相同。在所施加的電壓VGS 和VDS 相同的情形下，第一電晶體開關301和第三電晶體開關303長寬比(W/L)實質正比於注入第一電晶體開關301和第三電晶體開關303的電流量IDS1 和IDS2 。第一通道長寬比(W1/L1)和第二通道長寬比(W2/L2)的比值 (W1/L1)/(W2/L2)，實質上正比於輸出電流量IDS 的比值，即： IDS2 /IDS1 = (W2/L2)/(W1/L1)
若以第2圖所繪示的實施例中第一發光元件102和第二發光元件103的電流密度來換算注入第一發光元件102和第二發光元件103的電流量。再代入上述公式，即可推算出第一電晶體開關301和第三電晶體開關303的第一通道長寬比(W1/L1)和第二通道長寬比(W2/L2)的比值 (W2/L2)/(W1/L1)，實質為IDS2 /IDS1 =4×10-5 A/1.3×10-5 A=10/3。然而，第一通道長寬比(W1/L1)和第二通道長寬比(W2/L2)並不以此為限，該技術領域中具有通常知識者皆可根據實際需要，藉由調整第一電晶體開關301和第三電晶體開關303的通道寬度W1和W2與通道長度L1和L2，來調整控制注入第一電晶體開關301和第三電晶體開關303的電流量IDS1 和IDS2 。
顯示裝置100之控制電路的佈線方式並不以此為限。請參照第4A圖和第4B圖，第4A圖和第4B圖係根據本發明的另一實施例，繪示顯示裝置100之部分控制電路404的佈線圖及其操作狀態。控制電路404包括第一電晶體開關41、第二電晶體開關42、第三電晶體開關43、第一電壓源OVSS、第二電壓源OVDD、第一掃描線EM1、第二掃描線EM2、資料線DL以及電容C4。
其中，第一電晶體開關41、第二電晶體開關42和第三電晶體開關43可以是具有N型電性的電晶體，但並不以此為限。在本發明的一些實施例中，第一電晶體開關41、第二電晶體開關42和第三電晶體開關43可以是具有P型電性的電晶體。
第一發光元件102電性連接至第一電壓源OVSS。第一電晶體開關41與第一發光元件102並聯；且第一電晶體開關41的閘極41g和源極41s分別電性連接至第一掃描線EM1和第一電壓源OVSS；汲極41d則與第三電晶體開關43的源極43s電性連接。第二發光元件103電性連接至第二電壓源OVDD。第二電晶體開關42與第二發光元件103並聯；且第二電晶體開關42的閘極42g和汲極42d分別電性連接至第二掃描線EM2和第二電壓源OVDD；源極42s則與第三電晶體開關43的汲極43d電性連接。第三電晶體開關43的閘極43g、源極43s和汲極43d分別電性連接至資料線DL、第一發光元件102和第二發光元件103。電容C4的一端電性連接至資料線DL和第三電晶體開關43的閘極43g，另一端電性連接至第一發光元件102、第一電晶體開關41的源極41s和第一電壓源OVSS。在本發明的一些實施例中，資料線DL和第三電晶體開關43之間，還包括一個控制開關45。
當控制電路404選擇開啟第一發光元件102時(如第4A圖所繪示)，控制電路404會經由第一掃描線EM1、第二掃描線EM2輸出控制訊號，以關閉第一電晶體開關41，同時開啟第二電晶體開關42；並經由資料線DL輸出控制訊號，通過控制開關45使第三電晶體開關43致能，藉以使電流I41 由電壓源OVDD通過第二電晶體開關42、第三電晶體開關43注入第一發光元件102。當控制電路404選擇開啟第二發光元件103時(如第4B圖所繪示)，控制電路404會經由第一掃描線EM1、第二掃描線EM2輸出控制訊號，以關閉第二電晶體開關42，同時開啟第一電晶體開關41。並經由資料線DL輸出控制訊號，通過控制開關45使第三電晶體開關43致能，藉以使電流I42 由電壓源OVDD注入第二發光元件103。
請參照第5圖，第5圖係根據本發明的一實施例繪示顯示裝置100之部分控制電路504的佈線圖。其中，控制電路504的佈線方式與第4A圖和第4B圖所繪示的控制電路404類似，差別在於第4A圖和第4B圖中的電容C4與第5圖中的電容C5連接方式不同。在本實施例中，電容C5的一端電性連接至資料線DL和第三電晶體開關43的閘極43g，另一端電性連接至第二發光元件103、第二電晶體開關42的汲極42d和第二電壓源OVDD。由於，控制電路504的控制方式與操作狀態和第4A圖和第4B圖所繪示者相同故不在此贅述。
請參照第6圖，第6圖係根據本發明的一實施例繪示顯示裝置100之部分控制電路604的佈線圖。其中，控制電路604的佈線方式與第4A圖和第4B圖所繪示的控制電路404類似，差別在於第4A圖和第4B圖中的電容C4與第6圖中的電容C6連接方式不同。在本實施例中，電容C6的一端電性連接至資料線DL和第三電晶體開關43的閘極43g，另一端電性連接至第二發光元件103、第二電晶體開關42的源極42s和第三電晶體開關43的汲極43d。由於，控制電路604的控制方式與操作狀態和第4A圖和第4B圖所繪示者相同故不在此贅述。
請參照第7圖，第7圖係根據本發明的一實施例繪示顯示裝置100之部分控制電路704的佈線圖。其中，控制電路704的佈線方式與第4A圖和第4B圖所繪示的控制電路404類似，差別在於第4A圖和第4B圖中的電容C4與第7圖中的電容C7連接方式不同。在本實施例中，電容C7的一端電性連接至資料線DL和第三電晶體開關43的閘極43g，另一端電性連接至第一發光元件102、第一電晶體開關41的汲極42d和第三電晶體開關43的源極43g。由於，控制電路704的控制方式與操作狀態和第4A圖和第4B圖所繪示者相同故不在此贅述。
在本發明的一些實施例中，顯示裝置100的控制電路還可以包括一個感測電路。例如，請參照第8A圖和第8B圖，第8A圖和第8B圖係根據本發明的又一實施例，繪示顯示裝置100之部分控制電路804的佈線圖及其操作狀態。控制電路804包括第一電晶體開關81、第二電晶體開關82、第三電晶體開關83、控制開關85、第一電壓源OVSS、第二電壓源OVDD、第一掃描線EM1、第二掃描線EM2、資料線DL、電容C8以及感測電路SL。其中，感測電路SL可以連接外部的參考電路(未繪示)，對注入第一發光元件102和第二發光元件103的電流進行外部補償。
第一電晶體開關81、第二電晶體開關82、第三電晶體開關83和控制開關85可以是具有N型電性的電晶體，但並不以此為限。在本發明的一些實施例中，第一電晶體開關81、第二電晶體開關82、第三電晶體開關83和控制開關85可以是具有P型電性的電晶體。
第一發光元件102電性連接至第一電壓源OVSS。第一電晶體開關81的閘極81g電性連接至第一掃描線EM1，源極81s電性連接至感測電路SL，汲極81d與第一發光元件102和第三電晶體開關83的源極83s電性連接。第二發光元件103電性連接至第二電壓源OVDD。第二電晶體開關82與第二發光元件103並聯；且第二電晶體開關82的閘極82g和汲極82d分別電性連接至第二掃描線EM2和第二電壓源OVDD；源極82s則與第三電晶體開關83的汲極83d電性連接。第三電晶體開關83的閘極83g、源極83s和汲極83d分別電性連接至資料線DL、第一發光元件102和第二發光元件103。電容C8的一端電性連接至資料線DL和第三電晶體開關83的閘極83g，另一端電性連接至第一發光元件102、第三電晶體開關83的源極83s和第一電晶體開關81。控制開關85電性連接於資料線DL和第三電晶體開關83之間。
當控制電路804選擇開啟第一發光元件102時，控制電路804會經由第一掃描線EM1、第二掃描線EM2輸出控制訊號，以關閉第一電晶體開關81，並開啟第二電晶體開關82；且使控制開關85致能，並經由資料線DL輸出控制訊號，通過控制開關85開啟第三電晶體開關83，藉以使電流I81 由第二電壓源OVDD流經第二電晶體開關82和第三電晶體開關83而注入第一發光元件102(如第8A圖所示)。當控制電路804選擇開啟第二發光元件103時，控制電路804會經由第一掃描線EM1、第二掃描線EM2輸出控制訊號，以開啟第一電晶體開關81，同時關閉第二電晶體開關82；且使控制開關85致能，並經由資料線DL輸出控制訊號，通過控制開關85開啟第三電晶體開關83，藉以使電流I82 由第二電壓源OVDD注入第二發光元件103(如第8B圖所示)。
請參照第9圖，第9圖係根據本發明的一實施例，繪示顯示裝置100之部分控制電路904的佈線圖。其中，控制電路904的佈線方式與第8A圖和第8B圖所繪示的控制電路804類似，差別在於第8A圖和第8B圖中的電容C8與第9圖中的電容C9連接方式不同。在本實施例中，電容C9的一端電性連接至資料線DL和第三電晶體開關83的閘極83g，另一端電性連接至第一發光元件102和第一電壓源OVSS。由於，控制電路904的控制方式與操作狀態和第8A圖和第8B圖所繪示者相同故不在此贅述。
請參照第10圖，第10圖係根據本發明的一實施例，繪示顯示裝置100之部分控制電路1004的佈線圖。其中，控制電路1004的佈線方式與第8A圖和第8B圖所繪示的控制電路804類似，差別在於第8A圖和第8B圖中的電容C8與第10圖中的電容C10連接方式不同。在本實施例中，電容C10的一端電性連接至資料線DL和第三電晶體開關83的閘極83g，另一端電性連接至第二發光元件103、第二電晶體開關82的汲極82d和第二電壓源OVDD。由於，控制電路1004的控制方式與操作狀態和第8A圖和第8B圖所繪示者相同故不在此贅述。
請參照第11圖，第11圖係根據本發明的一實施例繪示顯示裝置100之部分控制電路1104的佈線圖。其中，控制電路1104的佈線方式與第8A圖和第8B圖所繪示的控制電路804類似，差別在於第8A圖和第8B圖中的電容C8與第11圖中的電容C11連接方式不同。在本實施例中，電容C11的一端電性連接至資料線DL和第三電晶體開關83的閘極83g，另一端電性連接至第二發光元件103、第二電晶體開關82的源極82s和第三電晶體開關83的汲極83d。由於，控制電路1104的控制方式與操作狀態和第8C圖和第8D圖所繪示者相同故不在此贅述。
值得注意的是，第11圖所繪示之第一電晶體81、第一發光元件102、第二電晶體82 、第三電晶體開關83、控制開關85和第二發光元件103的連接方式，並不以此為限。其還可以根據第一電晶體開關81、第二電晶體開關82、第三電晶體開關83和控制開關85所採用之電晶體的電性(N型或P型)差異來進行調整。例如在本發明的另一實施例中，可以將第二電晶體82的一端電性連接至感測電路SL，另一端與第一發光元件102電性連接，第一電晶體開關81與第一發光元件103並聯(未繪示)。
請參照第12圖，第12圖係根據本發明的另一實施例繪示顯示裝置100之部分控制電路1204的佈線圖。控制電路1204包括第一電晶體開關121、第二電晶體開關122、第三電晶體開關123、控制開關125、第一電壓源OVSS、第二電壓源OVDD、第一掃描線EM1、第二掃描線EM2、資料線DL、電容C12以及感測電路SL。控制電路1204的佈線方式與第11圖所繪示的控制電路1104類似，差別在於第12圖中的第二電晶體開關122並未與與第二發光元件103並聯；且第一電晶體開關121和第二電晶體開關122的一端皆與感測電路SL電性連接。
值得注意的是，顯示裝置100之控制電路的布線方式並不以此為限。例如，第4A圖至第12圖實施例中的第一電晶體開關、第二電晶體開關、第三電晶體開關、控制開關、第一發光元件和第二發光元件相互之間的連接方式，可以根據第一電晶體開關、第二電晶體開關、第三電晶體開關和控制開關的電性不同(N型或P型)來進行調整。
根據上述實施例，本發明是在提供一種顯示裝置，具有至少二個發出同一色系之色光的發光元件。此二發光元件分別具有二個彼此交叉的發光效率-注入電流密度函數，可在此交叉處決定出一個臨界轉換電流密度。可根據環境亮度或顯示裝置的影像灰階，選擇性地開啟第一發光元件和第二發光元件至少一者。對被開啟的第一發光元件施加第一電流，使被開啟的第一發光元件具有第一注入電流密度。對被開啟的第二發光元件施加第二電流，使被開啟的第二發光元件具有第二注入電流密度。其中，第一注入電流密度小於臨界轉換電流密度，且臨界轉換電流密度小於第二注入電流密度。
由於，第一發光元件和第二發光元件分別在具有第一注入電流密度和第二注入電流密度時，可以得到較佳的發光效率。因此，藉由在不同亮度環境或顯示裝置的影像灰階下，選擇開啟發光效率較佳的發光元件，並關閉發光效率較差的發光元件，可有效的降低顯示裝置的耗電量，達到高效節能的目的。在本發明的一些實施例中，還可根據顯示需求同時開啟第一發光元件和第二發光元件，或在第一發光元件和第二發光元件之一者失效時，選擇開啟未失效的另一者，達到提高顯示裝置發光穩定性的目的。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何該技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10、10A‧‧‧畫素結構
41、81、121‧‧‧第一電晶體開關
41g、42g、43g、81g、82g、83g‧‧‧閘極
41s、42s、43s、81s、82s、83s‧‧‧源極
41d、42d、43d、81d、82d、83d‧‧‧汲極
42、82、122‧‧‧第二電晶體開關
43、83、123‧‧‧第三電晶體開關
45、85、125‧‧‧控制開關
100‧‧‧顯示裝置
101‧‧‧基板
101a、101a1、102a2、103a3‧‧‧畫素區
102、R1、G1、B1‧‧‧第一發光元件
103、R2、G2、B2‧‧‧第二發光元件
107‧‧‧連接件
108‧‧‧內連線
104、404、504、604、704、804、904、1004、1104、1204、‧‧‧控制電路
105‧‧‧環境亮度感測器
106‧‧‧時序控制電路
200‧‧‧第一發光效率-注入電流密度函數和第二發光效率-注入電流密度函數的交叉處
201‧‧‧第一發光效率-注入電流密度函數
202‧‧‧第二發光效率-注入電流密度函數
203‧‧‧第一光輸出功率-注入電流密度函數
204‧‧‧第二發光輸出功率-注入電流密度函數
301‧‧‧第一電晶體開關
301g‧‧‧第一電晶體開關的閘極
301d‧‧‧第一電晶體開關的汲極
301s‧‧‧第一電晶體開關的源極
302‧‧‧第二電晶體開關
302g‧‧‧第二電晶體開關的閘極
302d‧‧‧第二電晶體開關的汲極
302s‧‧‧第二電晶體開關的源極
303‧‧‧第三電晶體開關
303g‧‧‧第三電晶體開關的閘極
303d‧‧‧第三電晶體開關的汲極
303s‧‧‧第三電晶體開關的源極
304‧‧‧第四電晶體開關
304g‧‧‧第四電晶體開關的閘極
304d‧‧‧第四電晶體開關的汲極
304s‧‧‧第四電晶體開關的源極
CDc‧‧‧臨界轉換電流密度值
CD1、CD2‧‧‧注入電流密度
DL‧‧‧資料線
C1‧‧‧第一電容
C2‧‧‧第二電容
VDD‧‧‧電壓源
OVSS‧‧‧第一電壓源
OVDD‧‧‧第二電壓源
EM1‧‧‧第一掃描線
EM2‧‧‧第二掃描線
SL‧‧‧感測電路
SE‧‧‧半導體層
W1‧‧‧第一電晶體開關的通道寬度
L1‧‧‧第一電晶體開關的通道長度
W2‧‧‧第二電晶體開關的通道寬度
L2‧‧‧第二電晶體開關的通道長度
C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12‧‧‧電容
I41、I42、 I81、I82、‧‧‧電流
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下： 第1A圖係根據本發明的一實施例所繪示的一種顯示裝置簡化示意圖； 第1B圖係繪示第1A圖的顯示裝置中另一畫素結構的示意圖； 第2圖係根據本發明的一實施例所繪示之第一發光元件和第二發光元件的發光效率-注入電流密度函數曲線圖； 第3A圖係根據本發明的一實施例所繪示之控制電路的佈線(layout)圖； 第3B圖係根據第3A圖所繪示的控制電路部分結構上視圖； 第4A圖和第4B圖係根據本發明的另一實施例所繪示的顯示裝置之部分控制電路的佈線圖及其操作狀態； 第5圖係根據本發明的一實施例所繪示的顯示裝置之部分控制電路的佈線圖； 第6圖係根據本發明的一實施例所繪示的顯示裝置之部分控制電路的佈線圖； 第7圖係根據本發明的一實施例所繪示的顯示裝置之部分控制電路的佈線圖； 第8A圖和第8B圖係根據本發明的又一實施例所繪示的顯示裝置之部分控制電路的佈線圖及其操作狀態； 第9圖係根據本發明的一實施例所繪示的顯示裝置之部分控制電路的佈線圖； 第10圖係根據本發明的一實施例所繪示的顯示裝置之部分控制電路的佈線圖； 第11圖係根據本發明的一實施例所繪示的顯示裝置之部分控制電路的佈線圖； 第12圖係根據本發明的另一實施例所繪示的顯示裝置之部分控制電路的佈線圖。
無。

Claims (20)

  1. 一種顯示裝置，包括： 一基板，包括一畫素區； 一第一發光元件，設置於該畫素區中，用以發出一第一色光，且具有一第一發光效率-注入電流密度函數；以及 一第二發光元件，設置於該畫素區中，用以發出一第二色光，具有一第二發光效率-注入電流密度函數，該第二發光效率-注入電流密度函數與該第一發光效率-注入電流密度函數交叉處用以定義出一臨界轉換電流密度，其中該第一色光與該第二色光具有同一色系。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該第一發光元件與該第二發光元件為紅色發光二極體、綠色發光二極體、藍色發光二極體、黃色發光二極體、青色發光二極體或白色發光二極體。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該第一色光的主波長和該第二色光的主波長差值小於50nm。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，更包括一控制電路，用於以選擇性地開啟該第一發光元件和該第二發光元件至少一者，其中該第一發光元件和該第二發光元件分別具有一第一注入電流密度和一第二注入電流密度，且該臨界轉換電流密度位於該第一注入電流密度和該第二注入電流密度之間。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置，其中該控制電路根據一環境亮度，選擇性地開啟該第一發光元件和該第二發光元件至少一者。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置，其中該控制電路根據一影像灰階，選擇性地開啟該第一發光元件和該第二發光元件至少一者。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置，該控制電路包括： 一第一電晶體開關，電性連接該第一發光元件與一電壓源，且具有一第一通道長寬比； 一第二電晶體開關，電性連接一第一掃描線、一資料線以及該第一電晶體開關； 一第三電晶體開關，電性連接該第二發光元件與該電壓源，且具有一第二通道長寬比；以及 一第四電晶體開關，電性連接一第二掃描線、該資料線以及該第三電晶體開關。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之顯示裝置，其中該第一通道長寬比小於該第二通道長寬比。
  9. 如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置，該控制電路包括： 一第一電晶體開關，與該第一發光元件並聯，並電性連接一第一電壓源和一第一掃描線； 一第二電晶體開關，與該第二發光元件並聯，並電性連接一第二電壓源和一第二掃描線； 一控制開關，電性連接一資料線； 一第三電晶體開關，電性連接該控制開關、該第一電晶體開關、該第一發光元件、該第二電晶體開關、以及該第二發光元件；以及 一電容，一端電性連接該控制開關，另一端選擇性地連接該第一發光元件或該第二發光元件。
  10. 如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置，該控制電路包括： 一第一電晶體開關，電性連接該第一發光元件、一感測電路和一第一掃描線； 一第二電晶體開關，與該第二發光元件並聯，並連接一第二電壓源和一第二掃描線； 一控制開關，電性連接一資料線； 一第三電晶體開關，電性連接該控制開關、該第一電晶體開關、該第一發光元件、該第二電晶體開關以及該第二發光元件；以及 一電容，一端電性連接該控制開關，另一端選擇性地電性連接該第一發光元件或該第二發光元件。
  11. 如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置，該控制電路包括： 一第一電晶體開關，電性連接一感測電路、該第一發光元件和一第一掃描線； 一第二電晶體開關，電性連接該感測電路、該第二發光元件和一第二掃描線； 一控制開關，電性連接一資料線； 一第三電晶體開關，電性連接該控制開關 、該第一電晶體開關、該第一發光元件、該第二電晶體開關以及該第二發光元件；以及 一電容，一端連接該控制開關，另一端選擇性地電性連接該第一發光元件或該第二發光元件。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該第一發光元件和該第二發光元件共同地透過一連接件設置於該畫素區中，並以一內連線將該第一發光元件和該第二發光元件與該控制電路連接。
  13. 一種顯示裝置的控制方法，包括： 提供一顯示裝置，包括： 一基板，包括一畫素區； 一第一發光元件，設置於該畫素區中，用以發出一第一色光；以及 一第二發光元件，設置於該畫素區中，用以發出一第二色光，其中該第一色光與該第二色光具有同一色系； 藉由該第一發光元件的一第一發光效率-注入電流密度函數以及該第二發光元件的一第二發光效率-注入電流密度函數的交叉處以定義出一臨界轉換電流密度； 根據一環境亮度或該顯示裝置的一影像灰階，選擇性地開啟該第一發光元件和該第二發光元件至少一者，其中被開啟的該第一發光元件被施加一第一電流且具有一第一注入電流密度，而被開啟的該第二發光元件被施加一第二電流且具有一第二注入電流密度； 其中該第一注入電流密度小於該臨界轉換電流密度，且該臨界轉換電流密度小於該第二注入電流密度。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之顯示裝置的控制方法，其中該顯示裝置更包括採用一控制電路，該控制電路根據一第一環境亮度以開啟該第一發光元件，以及根據一第二環境亮度以開啟該第二發光元件。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之顯示裝置的控制方法，其中該第一環境亮度小於該第二環境亮度。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之顯示裝置的控制方法，其中該控制電路根據一第三環境亮度同時開啟該第一發光元件和該第二發光元件。
  17. 如申請專利範圍第13項所述之顯示裝置的控制方法，其中該顯示裝置更包括採用一控制電路，該控制電路根據一第一灰階值以開啟該第一發光元件，以及根據一第二灰階值以開啟該第二發光元件。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之顯示裝置的控制方法，其中該第一灰階值小於該第二灰階值。
  19. 如申請專利範圍第13項所述之顯示裝置的控制方法，其中該控制電路根據一第三灰階值同時開啟該第一發光元件和該第二發光元件。
  20. 如申請專利範圍第13項所述之顯示裝置的控制方法，其中當所要開啟的該第一發光元件和該第二發光元件之一者失效時，選擇開啟該第一發光元件和該第二發光元件的另一者。
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