TWI406225B - 主動式有機發光二極體顯示器 - Google Patents

主動式有機發光二極體顯示器 Download PDF

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Description

主動式有機發光二極體顯示器
本發明係關於一種顯示器，特別是關於一種主動式有機發光二極體顯示器。
有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode,OLED)有自發光、驅動電壓低、省電、反應速率快、亮度高、對比高、廣視角、可全彩化、輕薄及操作溫度範圍大(相較於液晶顯示器)等良好特性，因此是目前公認最具發展潛力的新興平面顯示技術之一。傳統的OLED像素大多為向 下發光結構，往往薄膜電晶體(TFT)和資料導線(data line)會成為阻擋光線通過的障礙，使得OLED像素的開口率過低；若要使顯示的亮度達到預定的值，則必須對OLED像素施以較大的電壓，如此一來又會使得OLED像素的壽命減低。第1圖為習知向下發光的OLED的全彩像素示意圖。像素11包括第一薄膜電晶體12(以下簡稱TFT1)、有機紅光發光二極體13、第二薄膜電晶體14(以下簡稱TFT2)、有機綠光發光二極體15、第三薄膜電晶體16(以下簡稱TFT3)、有機藍光發光二極體17。電晶體TFT1、TFT2以及TFT3分別驅動有機紅光發光二極體13、有機綠光發光二極體15以及有機藍光發光二極體17。從圖上我們可以發現，單一顏色的有機發光體所佔的面積小，而且一般利用這樣的像素，其單一顏色的開口率往往低於10%，且容易產生有色偏的情形。
本發明提供一種主動式有機發光顯示器，其包括一像素陣列，具有複數個像素，其中每一個像素包括一發光裝置、一驅動裝置以及一選擇單元。發光裝置包含第一有機發光二極體、第二有機發光二極體以及第三有機發光二極體，其中該等有機發光二極體係以為利用層疊方式形成於該畫素中。該驅動裝置係，耦接一電壓源，接收一致能信號並根據一顯示資料以驅動該發光裝置。該選擇單元係，根據一控制信號用以選擇並導通對應的有機發光二極體。
本發明另提供一種主動式有機發光顯示器，其包括一閘極驅動電路、一資料驅動電路以及一像素陣列。閘極驅動電路係用以輸出控制信號與致能信號。資料驅動電路係，用以輸出一顯示資料。該像素陣列，具有複數個像素，其中每一像素包括一發光裝置、一驅動裝置以及一選擇單元。該發光裝置，包含一第一有機發光二極體、一第二有機發光二極體以及一第三有機發光二極體，其中該等有機發光二極體係為利用製程以層疊方式形成。該驅動裝置，耦接一電壓源，接收該致能信號並根據一顯示資料以驅動該發光裝置中對應的有機發光二極體。該選擇單元係，根據該控制信號來用以選擇並導通對應的有機發光二極體。
第2圖為一利用堆疊式(stacked)有機發光二極體所形成的像素的示意圖。有機紅光發光二極體23、有機綠光發光二極體25以及有機藍光發光二極體27形成一種堆疊式的架構。像素21中除包含堆疊式架構外，尚包含第一薄膜電晶體22(以下簡稱TFT1)、第二薄膜電晶體2 (以下簡稱TFT2)及第三薄膜電晶體2(以下簡稱TFT3)。電晶體TFT1、TFT2以及TFT3分別驅動有機紅光發光二極體23、有機綠光發光二極體25以及有機藍光發光二極體27，且可以分別與有機紅光發光二極體23、有機綠光發光二極體25以及有機藍光發光二極體27位於相同的層。利用堆疊式有機發光二極體可使得像素的開口率大幅提升，且可避免產生色偏的情形。
第3圖為根據本發明之一像素的一實施例的電路示意圖。像素包括驅動裝置31以及選擇單元32，用以驅動發光裝置33。發光裝置33包括有機紅光發光二極體34、有機綠光發光二極體35以及有機藍光發光二極體36。驅動裝置31耦接電壓源VDD ，用以將顯示資料Data透過選擇單元32與控制信號C傳送到對應的有機發光二極體，其中顯示資料Data可為灰階顯示資料，使得發光二極體顯示不同的亮度。在一實施例中，控制信號C包含第一控制信號、第二控制信號以及第三控制信號。當選擇單元32接收到第一控制信號時，選擇單元控制端點N2與端點N4，使得顯示資料Data透過有機紅光發光二極體34顯示。當選擇單元32接收到第二控制信號時，選擇單元控制端點N1與端點N2，以及N3與N4，使得顯示資料Data透過有機綠光發光二極體35顯示。當選擇單元32接收到第三控制信號時，選擇單元控制端點N1與端點N3，使得顯示資料Data透過有機藍光發光二極體36顯示。利用上述的運作機制，顯示資料Data便可由對應的有機發光二極體所顯示。在另一實施例中，顯示資料Data可能為電壓信號或電流信號，並透過調整電壓信號與電流信號的振 幅來控制對應的有機發光二極體的顯示亮度。
第4圖為根據本發明之一像素的另一實施例的電路示意圖。像素包括驅動裝置41以及選擇單元42，用以驅動發光裝置43。發光裝置43包括有機紅光發光二極體44、有機綠光發光二極體45以及有機藍光發光二極體46。驅動裝置41耦接電壓源VDD ，用以將顯示資料Data透過選擇單元42與控制信號CR 、CG 以及CB 傳送到對應的有機發光二極體，其中顯示資料Data可能為灰階顯示資料，使得發光二極體顯示不同的亮度。控制信號CR 、CG 以及CB 會根據顯示資料Data是要傳送到那個有機發光二極體，使得對應該有機發光二極體的開關不導通。舉例來說，當顯示資料Data是要傳送到有機紅光發光二極體44時，控制信號CR 使開關SW1斷開(此時開關SW2與SW3仍是導通)，顯示資料Data經由端點N1傳送至有機紅光發光二極體44顯示。當顯示資料Data是要傳送到有機綠光發光二極體45時，控制信號CG 使開關SW2斷開(此時開關SW1與SW3仍是導通)，顯示資料Data經由端點N2傳送至有機綠光發光二極體45顯示。當顯示資料Data是要傳送到有機藍光發光二極體46時，控制信號CB 使開關SW3斷開(此時開關SW1與SW2仍是導通)，顯示資料Data經由端點N3傳送至有機藍光發光二極體46顯示。
利用上述的運作機制，顯示資料Data便可由對應的有機發光二極體所顯示。在另一實施例中，顯示資料Data可能為電壓信號或電流信號，並透過調整電壓信號與電流信號的振幅來控制對應的有機發光二極體的顯示亮度。在 另一實施例中，顯示資料Data可能為脈波寬度調變信號(Pulse Width Modulation signal,PWM signal)，可藉由調整PWM信號的脈波寬度來控制有機發光二極體的發光強度。
第5圖為根據本發明之一像素的另一實施例的電路示意圖。像素驅動電路包括驅動裝置51以及選擇單元52，用以驅動發光裝置53。發光裝置53包括有機紅光發光二極體54、有機綠光發光二極體55以及有機藍光發光二極體56。驅動裝置51用以將顯示資料Data透過選擇單元42與控制信號CR 、CG 以及CB 傳送到對應的有機發光二極體，其中顯示資料Data可能為一灰階顯示資料，使得發光二極體顯示不同的亮度。驅動裝置51包括第一電晶體T1以及第二電晶體T2。第一電晶體T1具有控制端、輸入端及輸出端，控制端接收致能信號S，輸入端則接收顯示資料Data。第二電晶體T2具有控制端、輸入端及輸出端，其中控制端耦接第一電晶體T1的輸出端，輸入端係耦接電壓源VDD 。當電晶體T1接收到致能信號S而導通時，顯示資料Data會傳送至第二電晶體T2的控制端，控制第二電晶體T2的導通程度，藉以控制透過第二電晶體T2流入發光裝置53的電流大小，用以控制發光裝置53的亮度。選擇單元42包括第三電晶體T3、第四電晶體T4以及第五電晶體T5。電晶體T3、T4以及T5初始是被設定為導通，因此控制信號CR 、CG 以及CB 初始是被設定為低電壓信號。在另一實施例中，電晶體T3、T4以及T5可為NMOS電晶體。控制信號CR 、CG 以及CB 會根據顯示資料Data是要傳送到那個有機發光二極體，使得對 應該有機發光二極體的電晶體不導通。舉例來說，當顯示資料Data是要傳送到有機紅光發光二極體54時，控制信號CR 被改變為高電壓信號，使得電晶體T3不導通(此時電晶體T4與T5仍是導通)，顯示資料Data經由端點N1傳送至有機紅光發光二極體54顯示。當顯示資料Data是要傳送到有機綠光發光二極體55時，控制信號CG 被改變為高電壓信號，使得電晶體T4不導通(此時電晶體T3與T5仍是導通)，顯示資料Data經由端點N2傳送至有機綠光發光二極體55顯示。當顯示資料Data是要傳送到有機藍光發光二極體56時，控制信號CB 被改變為高電壓信號，使得電晶體T5不導通(此時電晶體T3與T4仍是導通)，顯示資料Data經由端點N3傳送至有機藍光發光二極體56顯示。
利用上述的運作機制，顯示資料Data便透過控制信號CR 、CG 以及CB 使對應的有機發光二極體接收該顯示資料Data而顯示。在另一實施例中，顯示資料Data可為電壓信號或電流信號，並透過調整電壓信號與電流信號的振幅來控制對應的有機發光二極體的顯示亮度。在另一實施例中，顯示資料Data可為脈衝寬度調變信號(Pulse Width Modulation signal,PWM signal)，可藉由調整PWM信號的脈衝寬度來控制有機發光二極體的發光強度。
第6圖為第5圖的像素驅動電路的操作時序示意圖。在時間週期T1時，控制信號CR 被改變為高電壓信號，使得電晶體T3不導通，且致能信號S被改變為低電壓信號，使得顯示資料Data被傳送至有機紅光發光二極體54顯示。在時間週期T2時，控制信號CG 被改變為高電壓信 號，使得電晶體T4不導通，且致能信號S被改變為低電壓信號，使得顯示資料Data被傳送至有機綠光發光二極體55顯示。在時間週期T3時，控制信號CB 被改變為高電壓信號，使得電晶體T5不導通，且致能信號S被改變為低電壓信號，使得顯示資料Data被傳送至有機藍光發光二極體56顯示。在圖上可發現到，時間週期T1與時間週期T2之間，以及時間週期T2與時間週期T3之間存在一時間週期t，這是為避免兩個發光二極體同時發光而使得畫面變得模糊或產生色偏。
第7圖為根據本發明之一像素的另一實施例的電路示意圖。與第5圖不同處在於本實施例的顯示資料被區分為紅光顯示資料DR 、綠光顯示資料DG 以及藍光顯示資料DB ，並透過致能信號SR 、SG 以及SB 來決定輸出紅光顯示資料DR 、綠光顯示資料DG 以及藍光顯示資料DB 至對應的發光二極體的時間。驅動裝置71包括電晶體T1、T2、T6、T7、T8以及T9。電晶體T1具有控制端、輸入端及輸出端，其中控制端接收致能信號SR ，輸入端則接收顯示資料DR 。電晶體T2具有一控制端、輸入端及輸出端，其中控制端耦接電晶體T1的輸出端，輸入端則耦接電壓源VDD 。電晶體T6具有控制端、輸入端及輸出端，其中控制端接收致能信號SG ，輸入端則接收顯示資料DG 。電晶體T7具有控制端、輸入端及輸出端，其中控制端耦接電晶體T6的輸出端，輸入端則耦接高電壓源VDD 。電晶體T8具有控制端、輸入端及輸出端，控制端接收致能信號SB ，輸入端則接收顯示資料DB 。電晶體T9具有控制端、輸入端及輸出端，其中控制端耦接電晶體T8的輸出 端，輸入端耦接電壓源VDD 。
選擇單元72包括電晶體T3、T4以及T5。在本實施例中，電晶體T3、T4以及T5是PMOS電晶體，因此控制信號CR 、CG 以及CB 採用低電壓信號。在另一實施例中，電晶體T3、T4以及T5可為NMOS電晶體，且控制信號CR 、CG 以及CB 採用高電壓信號。控制信號CR 、CG 以及CB 會根據顯示資料Data是要傳送到那個有機發光二極體，使得對應該有機發光二極體的電晶體不導通。在一實施例中，致能信號SR 、SG 以及SB 與控制信號CR 、CG 以及CB 互為反相信號。舉例來說，當顯示資料Data是要傳送到有機紅光發光二極體74時，控制信號CR 被改變為高電壓信號，使得電晶體T3不導通(此時電晶體T4與T5仍是導通)，顯示資料Data經由端點N1傳送至有機紅光發光二極體74顯示。當顯示資料Data是要傳送到有機綠光發光二極體75時，控制信號CG 被改變為高電壓信號，使得電晶體T4不導通(此時電晶體T3與T5仍是導通)，顯示資料Data經由端點N2傳送至有機綠光發光二極體75顯示。當顯示資料Data是要傳送到有機藍光發光二極體76時，控制信號CB 被改變為高電壓信號，使得電晶體T5不導通(此時電晶體T3與T4仍是導通)，顯示資料Data經由端點N3傳送至有機藍光發光二極體76顯示。
第8圖為第7圖的像素驅動電路的操作時序示意圖。在時間週期T1時，控制信號CR 被改變為高電壓信號，使得電晶體T3不導通，且致能信號S被改變為低電壓信號，使得顯示資料Data被傳送至有機紅光發光二極體74顯 示。在時間週期T2時，控制信號CG 被改變為高電壓信號，使得電晶體T4不導通，且致能信號S被改變為低電壓信號，使得顯示資料Data被傳送至有機綠光發光二極體75顯示。在時間週期T3時，控制信號CB 被改變為高電壓信號，使得電晶體T5不導通，且致能信號S被改變為低電壓信號，使得顯示資料Data被傳送至有機藍光發光二極體76顯示。在圖上可發現到，時間週期T1與時間週期T2之間，以及時間週期T2與時間週期T3之間存在一時間週期t，這是為避免兩個發光二極體同時發光而使得畫面變的模糊或色偏。由第8圖的時序圖可知，一個像素的顯示週期T包含時間週期T1、T2、T3以及2倍的時間週期t。因此，若一個像素的顯示週期T為1 /60 秒，則每一時間週期T1、T2、T3的顯示時間就略小於1 /180 秒。
第9圖為根據本發明之一顯示面板的一實施例的方塊示意圖。顯示面板91包括資料驅動電路93、閘極驅動電路92以及像素陣列94。像素陣列94中包括複數個像素，如像素95，排列成矩陣的形式，其中每一個像素包含一選擇電路與一發光裝置。像素陣列94中的像素的電路以及驅動方式已在第3、4、5、6、7以及第8圖中詳細介紹。在本實施例中，每一發光裝置耦接一選擇電路，如選擇電路96，選擇單元接收資料驅動電路93傳送的顯示資料與閘極驅動電路92所輸出的控制信號，使得耦接的發光裝置顯示對應的顯示資料。在本實施例中，選擇電路包含如第5圖中的驅動裝置51與選擇單元52。閘極驅動電路92用以產生並傳送控制信號與致能信號，如致能信號S、控制信號CR 、CG 以及CB 。
雖然本發明已以具體實施例揭露如上，然其僅為說明本發明之技術內容，而並非將本發明狹義地限定於該實施例，任何所屬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。
11、21‧‧‧像素
33、43、53、73‧‧‧發光裝置
12、22‧‧‧第一薄膜電晶體
13、23、34、44、54、74‧‧‧有機紅光發光二極體
14、24‧‧‧第二薄膜電晶體
15、25、35、45、55、75‧‧‧有機紅光發光二極體
16、26‧‧‧第三薄膜電晶體
17、27、36、46、56、76‧‧‧有機紅光發光二極體
31、41、51、71‧‧‧驅動裝置
32、42、52、72‧‧‧選擇單元
N1、N2、N3、N4‧‧‧端點
Data‧‧‧顯示資料
DR ‧‧‧紅光顯示資料
DG ‧‧‧綠光顯示資料
DB ‧‧‧藍光顯示資料
C、CR 、CG 、CB ‧‧‧控制信號
SR 、SG 、SB ‧‧‧選擇信號
T1、T2、T3、t‧‧‧時間週期
SW1、SW2、SW3‧‧‧開關
92‧‧‧閘極驅動電路
93‧‧‧資料驅動電路
96‧‧‧選擇電路
95‧‧‧像素
97‧‧‧發光裝置
第1圖為習知利用向下發光的OLED的全彩像素的示意圖。
第2圖為一利用堆疊式(stacked)有機發光二極體所形成的像素的示意圖。
第3圖為根據本發明之一像素的一實施例的電路示意圖。
第4圖為根據本發明之一像素的另一實施例的電路示意圖。
第5圖為根據本發明之一像素的另一實施例的電路示意圖。
第6圖為第5圖的像素驅動電路的操作時序示意圖。
第7圖為根據本發明之一像素的另一實施例的電路示意圖。
第8圖為第7圖的像素驅動電路的操作時序示意圖。
第9圖為根據本發明之一顯示面板的一實施例的方塊示意圖。
34‧‧‧有機紅光發光二極體
35‧‧‧有機藍光發光二極體
36‧‧‧有機綠光發光二極體
31‧‧‧驅動裝置
32‧‧‧選擇單元
N1、N2、N3、N4‧‧‧端點
Data‧‧‧顯示資料
C‧‧‧控制信號
SW1、SW2、SW3‧‧‧開關

Claims (20)

  1. 一種主動式有機發光二極體顯示器，包括：一像素陣列，具有複數個像素，其中每一個像素包括：一發光裝置，包含第一有機發光二極體、第二有機發光二極體及第三有機發光二極體，其中該等有機發光二極體係以層疊方式形成於該畫素中；一驅動裝置，耦接一電壓源，接收一致能信號並根據一顯示資料以驅動該發光裝置；以及一選擇單元，根據一控制信號用以選擇並導通對應的有機發光二極體；其中該驅動裝置包含一第一驅動單元、一第二驅動單元以及一第三驅動單元，且該第一驅動單元、該第二驅動單元以及該第三驅動單元中的每一個驅動單元包括：一第一電晶體，具有第一控制端、第一輸入端以及第一輸出端，其中該第一控制端接收一選擇信號，用以控制該第一電晶體的導通，該第一輸入端接收該顯示資料；一電容，耦接該第一輸出端；以及一第二電晶體，具有第二控制端、第二輸入端以及第二輸出端，其中該第二控制端耦接該第一電晶體之第一輸出端，該第二輸入端耦接該高電壓源，該第二輸出端耦接該發光裝置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之主動式有機發光二極體顯示器，其中該選擇單元包括第一開關、第二開關及第三開關，分別並聯該第一有機發光二極體、該第二有機發光二極體以及該第三有機發光二極體。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之主動式有機發光二極 體顯示器，其中該控制信號包含第一控制信號、第二控制信號以及第三控制信號，分別控制該第一開關、該第二開關以及該第三開關。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之主動式有機發光二極體顯示器，其中該第一控制信號、該第二控制信號以及該第三控制信號在一顯示週期內以分時多工的方式分別導通該第一開關、該第二開關以及該第三開關。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之主動式有機發光二極體顯示器，其中該第一開關為第一電晶體，具有第一控制端、第一輸入端以及第一輸出端，其中該第一控制端用以接收該第一控制信號，該第一輸入端耦接該第一有機發光二極體的一第一陽極端，該第一輸出端耦接該第一有機發光二極體的一第一陰極端。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之主動式有機發光二極體顯示器，其中該第二開關為第二電晶體，具有第二控制端、第二輸入端以及第二輸出端，其中該第二控制端用以接收該第二控制信號，該第二輸入端耦接該第二有機發光二極體的一第二陽極端，該第二輸出端耦接該第二有機發光二極體的一第二陰極端。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之主動式有機發光二極體顯示器，其中該第三開關為一電晶體，具有第三控制端、第三輸入端以及第三輸出端，其中該第三控制端用以接收該第三控制信號，該第三輸入端耦接該第三有機發光二極體的一第三陽極端，該第三輸出端耦接該第三有機發光二極體的一第三陰極端。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之主動式有機發光二極 體顯示器，其中該第一有機發光二極體、該第二有機發光二極體以及該第三有機發光二極體分別為一紅光有機發光二極體、一綠光有機發光二極體以及一藍光有機發光二極體。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之主動式有機發光二極體顯示器，其中該顯示資料為一灰階資料，用以控制該發光裝置的發光強度。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之主動式有機發光二極體顯示器，其中該顯示資料包括第一顯示資料、第二顯示資料以及第三顯示資料。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之主動式有機發光二極體顯示器，其中該第一電晶體與該第二電晶體為薄膜電晶體。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之主動式有機發光二極體顯示器，其中該第一驅動單元、該第二驅動單元以及該第三驅動單元在一顯示週期內以分時多工的方式分別將該第一顯示資料、該第二顯示資料以及該第三顯示資料傳送至該發光裝置。
  13. 一種主動式有機發光二極體顯示器，包括：一閘極驅動電路，用以輸出一控制信號與一致能信號；一資料驅動電路，用以輸出一顯示資料；以及一像素陣列，具有複數個像素，其中每一像素包括：一發光裝置，包含第一有機發光二極體、第二有機發光二極體以及第三有機發光二極體，其中該等有機發光二極體為利用層疊方式形成於一畫素中； 一驅動裝置，耦接一電壓源，接收該致能信號並根據該一顯示資料以驅動該發光裝置中對應的有機發光二極體；以及一選擇單元，根據該控制信號用以選擇並導通對應的有機發光二極體；其中該驅動裝置包含一第一驅動單元、一第二驅動單元以及一第三驅動單元，且該第一驅動單元、該第二驅動單元以及該第三驅動單元中的每一個驅動單元包括：一第一電晶體，具有第一控制端、第一輸入端以及第一輸出端，其中該第一控制端接收該致能信號，用以控制該第一電晶體的導通，該第一輸入端接收該顯示資料；一電容，耦接該第一輸出端；以及一第二電晶體，具有第二控制端、第二輸入端以及第二輸出端，其中該第二控制端耦接該第一電晶體之第一輸出端，該第二輸入端耦接一電壓源，該第二輸出端耦接該發光裝置，該第二電晶體會根據該顯示資料決定流經該該發光裝置的電流大小。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之主動式有機發光二極體顯示器，其中該致能信號在一顯示週期內依序致能該第一驅動單元、該第二驅動單元以及該第三驅動單元。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之主動式有機發光二極體顯示器，其中該選擇單元包括第一開關、第二開關以及第三開關，分別並聯該第一有機發光二極體、該第二有機發光二極體以及該第三有機發光二極體。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之主動式有機發光二極體顯示器，其中該控制信號根據該顯示資料，在一顯示 週期內的不同的時間點導通該第一開關、該第二開關以及該第三開關。
  17. 如申請專利範圍第13項所述之主動式有機發光二極體顯示器，其中該顯示資料包括第一顯示資料、第二顯示資料以及第三顯示資料，分別透過該驅動裝置中的該第一驅動單元、該第二驅動單元以及該第三驅動單元傳送至該發光裝置。
  18. 如申請專利範圍第13項所述之主動式有機發光二極體顯示器，其中該第一有機發光二極體、該第二有機發光二極體以及該第三有機發光二極體分別為一紅光有機發光二極體、一綠光有機發光二極體以及一藍光有機發光二極體。
  19. 如申請專利範圍第13項所述之主動式有機發光二極體顯示器，其中該第一電晶體與該第二電晶體為薄膜電晶體。
  20. 如申請專利範圍第13項所述之主動式有機發光二極體顯示器，其中該顯示資料為一灰階資料，用以控制該發光裝置的發光強度。
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