彩色顯示裝置的像素結構模塊及裝置及其顯示色彩的方法
2023-04-27 17:34:46 1
專利名稱：彩色顯示裝置的像素結構模塊及裝置及其顯示色彩的方法
技術領域：
本發明涉及有機發光顯示器(OLED)裝置，且特別涉及於一種具紅(R)、綠(G)、藍(B)、白(W)四元像素型有機發光顯示器(OLED)裝置與其顯示的影像的方法。
背景技術：
平面顯示器，例如有機發光顯示器(organic light emitting display，簡稱OLED)及液晶顯示裝置(liquid crystal display，簡稱LCD)已達全尺寸化，且可廣泛應用於計算機及通訊領域。明確地說，OLED裝置具自發光的特性，使其兼具室內及戶外不同環境光條件下的應用。大體而言，室內的應用對環境光及顯示器裝置的亮度的需求較低，相對地，戶外的應用對環境光及顯示器裝置的亮度的需求皆比較高，且需具有低的反射率。
圖1是顯示傳統白光OLED裝置的剖面結構示意圖。在圖1中，提供基板10，具有於其上的陽極電極20(例如氧化銦錫(ITO))。空穴注入層22、空穴傳輸層24、有機黃光發光層25、有機藍光發光層26及電子傳輸層28依序地沉積於ITO陽極電極20上。陰極電極30(例如氟化鋰/鋁(LiF/Al)複合電極)設置於電子傳輸層28上。由藍光發光層26及黃光發光層25光結合成白光，在經過不同顏色的彩色濾光層過濾後，而提供顯示紅(R)、綠(G)、藍(B)、白(W)四元像素的影像。
隨著OLED的技術不斷地演進，仍有許多關鍵的技術議題待解決，例如製造壽命、功率耗損等。尤其在可攜式的裝置應用領域，功率耗損是業界亟需解決的關鍵技術課題。
因而，公知技術已提出改善OLED裝置功率耗損的方法，例如增加有機發光層的材料本身的發光效率，或者降低OLED裝置的閾值電壓(thresholdvoltage)值。另一方面，在各個像素中增加白光子像素，例如傳統的OLED裝置包括在陣列基板上的彩色濾光層(color filter on array，簡稱COA)上，集成驅動RGBW四色子像素功能的控制裝置，可降低OLED裝置的功率耗損。
圖2是以1931 CIEx-y色度坐標圖說明傳統的RGBW四元像素型OLED裝置的色彩飽和度。請參閱圖2，坐標點W(0.361，0.380)與坐標點D65(0.3127，0.3290)分別顯示源自發光裝置未過濾的白光與所欲顯示的實質白光。在色素坐標圖中，位於RGB三角形中的任何顏色皆可通過R、G、B及W子像素以適當比例的混成方式顯示。然而，由於未過濾的白光W與所欲顯示的實質白光D65在色度坐標圖上的位置有所偏差，因此需要額外的補償功能修正未過濾的白光W，以達到所欲顯示的實質白光D65。
實際上，由於OLED裝置所採用的發光層材料與工藝條件的差異，致使OLED裝置所發出的白光W往往非所欲顯示的實質白光D65。因此，在當OLED欲顯示白色時，不僅需要驅動白色子像素本身，同時需驅動同一像素內的其它子像素，以補償修正未過濾的白光W以達到所欲顯示的實質白光D65。更有甚者，為了補償白色子像素，控制器需具額外的驅動功能，根據實際的偏差情況，個別地控制R、G、B子像素以補償修正未過濾的白光，增加控制器繁複的程度。
圖3是顯示將RGB輸入信號解碼轉換成RGBW輸出信號的方塊示意圖。首先將輸入信號Ri、Gi、Bi 310傳送至信號轉換器320，經邏輯運算330後將其轉換成輸出信號Ri、Gi、Bi及Wo，以控制RGBW型OLED裝置350顯示影像。由於未過濾的白光W的色度坐標偏移所欲顯示的實質白光D65的色度坐標，因而必須使控制器具額外驅動功能，以補償修正未過濾的白光以達到所欲顯示的實質白光，如此更加深了傳統影像控制方法的複雜度。
在IDW 2004所刊載的文獻「High-Performance and Low-Power AMOLEDUsing White Emitter with Color-Filter Array」，K.Mameno等人公開了一種加入白色子像素，以降低OLED裝置功率耗損的方法，同時降低在於大視角下的色彩偏移。
美國專利早期公開第2005/0040756號公開了一種RGBW型有源式液晶顯示器，通過白色子像素的輔助實質增加顯示器亮度與效率以及延長顯示器壽命。
在顯示RGBW型OLED裝置時，將RGB輸入信號解碼轉換成RGBW的輸出信號的數值運算可表示成以下數學式(Ri，Gj，Bk)→(R』l，G’m，B』n，W』p)；
其中i，j，k，l，m，n，p為灰度等級；p＝min(i，j，k)xl＝i-pm＝j-pn＝k-p發光亮度的轉換可依以下比率L(R』l)＝L(Ri)-L(Rp)；L(G’m)＝L(Gj)-L(Gp)；L(B』n)＝L(Bk)-L(Bp)；以及L(W』p)。
如上所述，在顯示白色時，同時需驅動同一像素內的R、G或B子像素，以補償修正未過濾的白光以達到所欲顯示的實質白光。因此，顯示的白光可以以下數學式表示L(W』p)＝L(p)+L(rp)+L(gp)+L(bp)其中，p表示白色子像素的亮度，rp、gp與bp分別顯示同一像素內的R、G或B子像素所補償的亮度。
因此，實際上RGBW子像素所驅動的亮度可表示成L(R』l)＝L(Ri)-L(Rp)+L(rp)；L(G’m)＝L(Gj)-L(Gp)+L(gp)；L(B』n)＝L(Bk)-L(Bp)+L(bp)；以及L(W』p)＝L(p)。
應注意的是，實際上的信號數據非常複雜且會隨著OLED白色子像素的變化，而需不斷地調整rp、gp與bp的實際補償量。為達到補償的效果，在顯示器的控制裝置需具有額外的驅動功能，根據所欲解決的補償結果同時驅動同一像素內的R、G或B子像素，如此勢必增加製造的複雜度與成本。
發明內容
有鑑於此，本發明的一個目的在於提供一種RGBW型彩色顯示裝置的像素結構，以提供至少一子像素補償以協同其它子像素所發出的色光，以達到顯示實質上欲顯示的色度坐標值。
本發明的另一目的在於提供一種顯示RGBW型彩色顯示裝置，通過像素結構的重置，而無需藉助複雜的額外驅動功能，達到修正白光偏差的方法。
本發明涉及RGBW型彩色顯示裝置在顯示白色時通過同時具有部分的R、G或B的分量，以達補償修正未過濾的白光以達到所欲顯示的實質白光的目的。
根據本發明的一實施例，本發明提供一種彩色顯示裝置的像素結構，包括對應第一顏色的第一子像素，其包括第一像素電極。對應第二顏色的第二子像素，其包括第二像素電極，其中該第二像素電極的一部分與第一子像素的一部分協同一致運作，使得驅動該第二像素電極時一起將該第一子像素及獨立於該第一像素電極的該第一子像素的部分驅動。在本發明的另一實施例中，本發明提供一種彩色顯示裝置的像素結構，包括多個彩色濾光層，各對應於一不同的顏色，以及多個發光裝置，各對應且設置於彩色濾光層，當驅動彩色發光裝置時，其產生相依於該對應的彩色濾光層的色光，其中至少一發光裝置的一部分設置於對應至少另一彩色濾光層處，使得驅動該至少一發光裝置時，其產生包括至少兩個彩色濾光層的一部分的色光。
為達上述目的，本發明還提供一種彩色顯示裝置的像素結構，包括基板，其上具有多個子像素電極；多個發光裝置，各設置且對應於各子像素電極以產生白光；以及多個彩色濾光層，各對應不同的顏色且當驅動彩色發光裝置時，其產生相依於該對應的彩色濾光層的色光，其中至少一發光裝置的一部分設置於對應至少另一彩色濾光層處，使得驅動該至少一發光裝置時，其產生包括至少兩個彩色濾光層的一部分的色光。
為達上述目的，本發明還提供一種使顯示器裝置像素顯示色彩的方法，包括設定第一子像素；設定第二子像素；提供第一信號以驅動該第一子像素並顯示第一顏色；以及提供第二信號以驅動該第二子像素並顯示第二顏色，以及驅動該第一子像素的一部分並顯示該第一顏色，其中驅動該第一子像素的該部分獨立於該第一信號。
為使本發明的上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉優選實施例，並配合附圖，作詳細說明如下。
圖1是顯示傳統白光OLED裝置的剖面結構示意圖；
圖2是以1931x-y色度坐標圖說明傳統的RGBW四元像素型OLED裝置的色彩飽和度；圖3是顯示將RGB輸入信號解碼轉換成RGBW輸出信號的方塊示意圖；圖4是顯示根據本發明的一實施例的子像素布局的平面示意圖；圖5A是顯示根據本發明的一實施例說明一頂發光型OLED裝置的RGBW子像素的剖面示意圖；圖5B是顯示根據本發明另一實施例說明一頂發光型OLED裝置的RGBW子像素的剖面示意圖；圖6A是顯示根據本發明的一實施例說明一底發光型OLED裝置的RGBW子像素的剖面示意圖；圖6B是顯示根據本發明另一實施例說明一底發光型OLED裝置的RGBW子像素的剖面示意圖；圖7是顯示根據本發明實施例的包含OLED裝置1的OLED模塊3的方塊示意圖；以及圖8是顯示根據本發明實施例的包含OLED模塊3的電子裝置5的方塊示意圖。
附圖標記說明公知部分(圖1～3)10～基板；20～陽極電極；22～空穴注入層；24～空穴傳輸層；25～有機黃光發光層；26～有機藍光發光層；28～電子傳輸層；30～陰極電極；W～未過濾的白光；D65～實質白光；310～輸入信號Ri、Gi、Bi；320～信號轉換器；330～邏輯運算；350～RGBW型OLED面板。
本申請部分(圖4-8)510R、510W、510G、510B～紅、白、綠、藍子像素；520R、520W、520G、520B～子像素電極；530R、530W、530G、530B～紅、白、綠、藍彩色濾光層；530r、530g～重疊區域；D～顯示區；P～非顯示區；600a、600b～頂發光型OLED裝置；610～基板；620～像素電極；630～絕緣層；640～白光OLED堆疊結構；650R、650W、650G、650B～紅、白、綠、藍彩色濾光層；660～黑色矩陣；670～保護層；700a、700b～底發光型OLED裝置；710～基板；720～像素電極；730～絕緣層；740～白光OLED堆疊結構；750R、750W、750G、750B～紅、白、綠、藍彩色濾光層；760～黑色矩陣；770～保護層；780～平坦層；1～OLED裝置；2～控制器；3～OLED模塊；4～輸入裝置；5～電子裝置。
具體實施例方式
根據本發明實施例，rp、gp、bp表示紅、綠、藍子像素的補償量，本發明實施例需提供rp、gp、bp中的任兩個補償量以補償白色OLED的色度坐標。通過提供額外的補償量以補償未經過濾的白光w。因此，通過適當地重新配置各R、G、B與W子像素結構，增加補償量rp、gp、bp以補償白色子像素的偏移。並且可由白色子像素內相同的像素電極驅動，而無需外加繁複的驅動機制。
根據本發明的一實施例，白色子像素的像素電極延伸至R與G子像素區域範圍內，且與R與G子像素的彩色濾光層(CF)部份重疊。在此實施例中，補償量rp與gp可通過白色子像素的像素電極控制。補償量rp與gp的實際比率可通過調整或重置重疊區域的面積而達到所欲顯示的白光色度坐標。
圖4是顯示根據本發明的一實施例的子像素布局的平面示意圖。在圖4中，白色子像素510W通過額外的延伸重疊區域530r與530g而達到補償的效果。白色子像素510W的像素電極520W與電極延伸區域的面積比為77.7∶7.7∶17.6。更明確地說，白色子像素510W的像素電極的部分與鄰近的紅及綠色子像素協同一致運作，因而當驅動白色子像素的像素電極時，白色子像素與重疊區域的紅及綠色子像素同時動作。在本實施例中，藍色子像素510B獨立於白色子像素的運作。
圖5A是顯示根據本發明的一實施例說明一頂發光型OLED裝置的RGBW子像素的剖面示意圖。請參閱圖5A，其對應於圖4中沿切割線x-x』的剖面。各個發光裝置設置於各像素電極與其對應的彩色濾光層之間，其中至少一子像素的彩色濾光層延伸至鄰近的子像素區域，且與對應的像素電極部分重疊。頂發光型OLED裝置600A包括基板610，其上具有多個像素電極620。基板610可以是透明基板，例如玻璃基板或具有薄膜電晶體(TFT)陣列的有源器件基板。各個像素電極620之間以絕緣層630隔離。白光OLED堆疊結構640設置且覆於基板610之上。彩色濾光層，包括紅650R、白650W、綠650G、藍650B設置於白光OLED堆疊結構640上。各彩色濾光層間以網狀或格狀結構的黑色矩陣(black matrix，BM)660相隔。保護層670設置於彩色濾光層上。
應注意的是，白色子像素位置的彩色濾光層包括透明的濾光層、白色濾光層或無濾光層，因而當驅動白色子像素的像素電極時，所發出的光為未經過濾的白光。
白光OLED堆疊結構640，優選為頂發光型OLED，所發的光向上經過彩色濾光層而達到觀看者。其所發的白光光譜中包含紅(R)、綠(G)、藍(B)成分。將白光OLED堆疊結構640激發且經過對應的彩色濾光層過濾後而得到所欲過濾後的色光。在本發明的一實施例中，鄰近的紅色與綠色子像素650R與650G對應的彩色濾光層延伸且與部分的白色子像素650W重疊。因而，當白色子像素的像素電極被驅動時，由重疊區域的紅r與綠g所構成的補償量與未過濾的白光W經混合而形成所要的補償白光W』。
在此實施例中，至少有一子像素與鄰近子像素的彩色濾光層協同一致運作，使得驅動該子像素時，同時產生至少兩種色光。更明確地說，至少一子像素的有機發光裝置設置與鄰近子像素的彩色濾光層重疊，使得驅動該子像素時，所產生的光一部份通過其本身的彩色濾光層，同時另一部份通過鄰近子像素重疊的彩色濾光層。
圖5B是顯示根據本發明另一實施例說明一頂發光型OLED裝置的RGBW子像素的剖面示意圖。請參閱圖5B，各個發光裝置設置於各像素電極與其對應的彩色濾光層之間，其中至少一子像素的像素電極延伸至鄰近的子像素區域，且與對應的彩色濾光層重疊。各子像素的彩色濾光層與子像素的面積實質上相等。在本發明另一實施例中，白色子像素650W的像素電極延伸而與部分鄰近的紅色與綠色子像素650R與650G對應的彩色濾光層重疊。因而，當白色子像素的像素電極被驅動時，由重疊區域的紅r與綠g所構成的補償量與未過濾的白光W經混合而形成所要的補償白光W』。
圖6A是顯示根據本發明的一實施例說明一底發光型OLED裝置的RGBW子像素的剖面示意圖。請參閱圖6A，其對應於圖4中沿切割線x-x』的剖面。各像素電極設置於各個發光裝置與其對應的彩色濾光層之間，其中至少一子像素的像素電極延伸至鄰近的子像素區域，且與對應的彩色濾光層部份重疊。底發光型OLED裝置700A包括基板710，其上具有多個彩色濾光層，包括紅750R、白750W、綠750G、藍750B。各彩色濾光層間以網狀或格狀結構的黑色矩陣(black matrix，BM)760相隔。平坦層780設置於彩色濾光層上。多個像素電極720設置於平坦層780上。各個像素電極720之間以絕緣層730隔離。白光OLED堆疊結構740設置且覆於像素電極720之上。白光OLED堆疊結構740所發的白光向下通過各個彩色濾光層與基板而達到觀看者。保護層770設置於白光OLED堆疊結構740上。各子像素的彩色濾光層與子像素的面積實質上相等。白色子像素的像素電極延伸而與部分鄰近的紅色與綠色子像素與對應的彩色濾光層重疊。因而，當白色子像素的像素電極被驅動時，由重疊區域的紅r與綠g所構成的補償量與未過濾的白光W經混合而形成所要的補償白光W』。
應注意的是，白色子像素位置的彩色濾光層包括透明的濾光層、白色濾光層或無濾光層，因而當驅動白色子像素的像素電極時，所發出的光為未經過濾的白光。
在此實施例中，至少有一子像素與鄰近子像素的彩色濾光層協同一致運作，使得驅動該子像素時，同時產生至少兩種色光。更明確地說，至少一子像素的有機發光裝置設置與鄰近子像素的彩色濾光層重疊，使得驅動該子像素時，所產生的光一部份通過其本身的彩色濾光層，同時另一部份通過鄰近子像素重疊的彩色濾光層。
圖6B是顯示根據本發明另一實施例說明一底發光型OLED裝置的RGBW子像素的剖面示意圖。請參閱圖6B，各個像素電極設置於各個發光裝置與其對應的彩色濾光層之間，其中至少一子像素的彩色濾光層延伸至鄰近的子像素區域，且與對應的像素電極重疊。各子像素的像素電極720與子像素的面積實質上相等。在本發明另一實施例中，鄰近的紅色與綠色子像素750R與750G對應的彩色濾光層延伸且與部分的白色子像素750W重疊。因而，當白色子像素的像素電極被驅動時，由重疊區域的紅r與綠g所構成的補償量與未過濾的白光W經混合而形成所要的補償白光W』。
有鑑於此，鄰近子像素對應的部分彩色濾光層延伸至白色子像素區域，與白色子像素的像素電極延伸且與鄰近子像素對應的部分彩色濾光層重疊，產生相同的補償效果。補償量rp、gp與bp的實際比率可通過調整白色子像素電極與鄰近RGB子像素對應的彩色濾光層部分的重疊區域的面積，而達到所欲顯示的白光色度坐標。
圖7是顯示根據本發明實施例的包含OLED裝置1的OLED模塊3的方塊示意圖。OLED裝置1耦接至控制器2，以構成OLED模塊3。在圖7中，OLED模塊3包括源極(source)與柵極(gate)驅動電路(未圖標)，以控制OLED裝置1，並根據輸入信號顯示具平衡色度的影像。控制器2包括信號轉換器(converter)，可將輸入信號Ri、Gi、Bi轉換成輸出信號Ro、Go、Bo、Wo、Wo』，並傳送至OLED裝置1。
圖8是顯示根據本發明實施例包含OLED模塊3的電子裝置5的方塊示意圖。輸入裝置4耦接至OLED模塊3的控制器2。輸入裝置4包括微處理器，以將信號Ri、Gi、Bi輸入至控制器2，經處理後顯示影像。電子裝置5包括例如個人數字助理(PDA)、行動電話(mobile phone)、筆記型計算機、手提電腦或其它可攜式電子裝置。
本發明的特徵與優點在於提供一種白色子像素，通過同時具有部分的R、G或B的分量，以達補償修正未過濾的白光以達到所欲顯示的實質白光的目的，因而無需藉助額外的複雜的控制功能。本發明提供至少一子像素補償量以協同其它子像素的色光，以顯示實質上欲顯示的色度坐標值。並且，補償量rp、gp與bp的實際比率可通過調整白色子像素電極與鄰近RGB子像素對應的彩色濾光層部分的重疊區域的面積，而達到所欲顯示的白光色度坐標。更有甚者，使用RGBW型OLED裝置較使用傳統的RGB型OLED裝置降低功率耗損至少達1/2以上。
本發明雖以優選實施例公開如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何本領域的普通技術人員，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視權利要求書所界定的為準。
權利要求
1.一種彩色顯示裝置的像素結構，包括對應第一顏色的第一子像素，其包括第一像素電極；以及對應第二顏色的第二子像素，其包括第二像素電極，其中所述第二像素電極的一部分與第一子像素的一部分協同一致運作，使得驅動所述第二像素電極時一起將所述第一子像素及獨立於所述第一像素電極的所述第一子像素的部分驅動。
2.如權利要求1所述的彩色顯示裝置的像素結構，其中所述第一子像素還包括具有所述第一顏色的第一彩色濾光層，並且所述第二子像素還包括具有所述第二顏色的第二彩色濾光層。
3.如權利要求2所述的彩色顯示裝置的像素結構，其中所述第一子像素還包括設置於對應所述第一彩色濾光層處的第一發光裝置，當驅動所述第一發光裝置時，其發出與所述第一顏色一致的第一色光，其中所述第二子像素還包括設置於對應所述第二彩色濾光層處的第二發光裝置，當驅動所述第二發光裝置時，其發出與所述第二顏色一致的第二色光，以及其中所述第二發光裝置的一部分設置於對應所述第一彩色濾光層處，使得所述第二發光裝置產生的色光包括對應於所述第一顏色及獨立於所述第一發光裝置的所述第二顏色。
4.如權利要求1所述的彩色顯示裝置的像素結構，其中所述第二顏色為白色，以及所述第二彩色濾光層包括透明的濾光層、白色濾光層或無濾光層，以及其中所述第二發光裝置產生白光。
5.一種彩色顯示裝置的像素結構，包括多個彩色濾光層，各對應於不同的顏色；以及多個發光裝置，各對應於且設置於彩色濾光層，當驅動彩色發光裝置時，其產生相依於所述對應的彩色濾光層的色光，其中至少一發光裝置的一部分設置於對應至少另一彩色濾光層處，致使驅動所述至少一發光裝置時，其產生包括至少兩彩色濾光層的部分的色光。
6.一種有機發光顯示器裝置，包括如權利要求2所述的彩色顯示裝置的像素結構，其中所述第一及第二發光裝置包括有機發光顯示器裝置。
7.一種有機發光顯示器模塊，包括如權利要求6所述的有機發光顯示器裝置；以及耦接至所述有機發光顯示器裝置的控制器，且根據輸入信號控制所述有機發光顯示器裝置使之產生影像。
8.一種電子裝置，包括所述有機發光顯示器模塊，如權利要求7所述；以及耦接至所述控制器的輸入裝置，以提供所述有機發光顯示器模塊顯示影像的依據。
9.一種彩色顯示裝置的像素結構，包括基板，其上具有多個子像素電極；多個發光裝置，各設置於且對應於各子像素電極以產生白光；以及多個彩色濾光層，各對應不同的顏色且當驅動彩色發光裝置時，其產生相依於所述對應的彩色濾光層的色光，其中至少一發光裝置的一部分設置於對應至少另一彩色濾光層處，使得驅動所述至少一發光裝置時，其產生包括至少兩彩色濾光層的部分的色光。
10.如權利要求9所述的彩色顯示裝置的像素結構，其中各個發光裝置設置於各子像素電極及相對應的彩色濾光層之間，其中子像素電極延伸至鄰近的彩色濾光層的區域。
全文摘要
本發明提供一種彩色顯示裝置的像素結構、有機發光顯示器(OLED)模塊及其像素結構顯示色彩的方法。上述彩色顯示裝置的像素結構，包括對應第一顏色的第一子像素，其包括第一像素電極；對應第二顏色的第二子像素，其包括第二像素電極，其中該第二像素電極的一部分與第一子像素的一部分協同一致運作，使得驅動該第二像素電極時一起將該第一子像素及獨立於該第一像素電極的該第一子像素的部分驅動。
文檔編號G09F9/30GK1815750SQ200610004
公開日2006年8月9日 申請日期2006年1月27日 優先權日2005年2月3日
發明者張世昌, 彭杜仁 申請人:統寶光電股份有限公司