具有對光學元件的亮度數據進行初始化功能的顯示裝置的製作方法
2023-10-08 00:29:39
專利名稱：具有對光學元件的亮度數據進行初始化功能的顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及顯示裝置，更確切地說是涉及提高有源矩陣型顯示裝置的顯示質量的技術。
背景技術：
筆記本個人電腦和可攜式終端的使用正在迅速普及。主要用於這種設備的顯示器是液晶顯示器，但被認為有希望成為下一代平面顯示板的顯示器是有機EL(電致發光)顯示器。而且有源矩陣驅動系統對這種顯示器的顯示方法來說是很重要的。使用該系統的顯示器被稱為有源矩陣顯示器，其中，多個像素被垂直和水平地放置在一矩陣中，且為每個像素提供一開關元件。通過該開關元件將圖像數據順序地寫入每個像素中。
當今對於設計實用的有機EL顯示器的研究和發展是處於開發階段，只是提出了多種像素電路。這種電路的一個例子就是在公開的日本專利申請第2001-60076號中披露的一種像素電路，這將在以下參考圖5作簡單的解釋。
該電路由三個n溝道電晶體的第一電晶體Tr11、第二電晶體Tr12和第三電晶體Tr13、為光學元件的有機發光二極體OLED、存儲器電容SC11、掃描線SL、電源線Vdd、通過其輸入亮度數據的數據線DL以及停止控制線ZL構成。
該電路的操作如下。為了寫入有機發光二極體OLED的亮度數據，掃描線SL轉變為高且第一電晶體Tr11導通，且輸入到數據線DL的亮度數據既設置在第二電晶體Tr12中又設置在存儲器電容SC11中。在發光的時間，掃描線SL變為低，從而使第一電晶體Tr11截止並由此保持第二電晶體Tr12的柵極電壓，由此，根據所設置的亮度數據產生亮度。
此後，在下一掃描時間使掃描線SL變為高之前，停止控制線ZL在預定的時間變為高，從而第三電晶體Tr13導通以便刪除設置在第二電晶體Tr12中的亮度數據。這樣便可以調節有機發光二極體OLED的亮度。
當為光學元件設置的亮度數據為大時，通過重寫亮度數據來設置較小亮度數據的嘗試會經常導致殘留圖像的現象，其中與先前較大亮度數據相關的電荷在沒有被完全排除的情況下殘留在光學元件中，並因此無法準確地設置想要的亮度數據。當這種情況發生時，圖像將變得非常難看見，尤其在顯示快速移動的圖片時更是如此。
發明內容
本發明正是考慮了上述的情況，且其目的是提供一種新的電路，該電路可減少上述殘留圖像現象的發生。
根據本發明的一個較佳實施例涉及了顯示裝置。該裝置包括一光學元件；一驅動元件，它被設置在流向光學元件電流的通路上，從而可通過根據亮度數據控制電流來產生流向光學元件的理想電流；一關閉電路，它通過控制與亮度數據無關的驅動元件來關閉流向光學元件的電流；以及一放電電路，它將積累在光學元件中的電荷放出。
這裡可假設光學元件是有機發光二極體，但並非僅限於此。另外，此處可假設驅動元件是，比如，MOS(金屬氧化物半導體)電晶體或TFT(薄膜電晶體)，但不僅限於此。「亮度數據」指的是在驅動電晶體中設置的與亮度或光亮度信息有關的數據，且與由光學元件發射的光的強度不同。向驅動元件設置亮度數據，且該操作在本專利說明書中也可被描述為「將亮度數據寫入一像素中」。
以光學元件和驅動元件這樣為順序或反過來也是一樣的，這兩個元件與一固定的諸如向光學元件提供電流的電源電壓之類的電位串聯。例如，在驅動元件為如上所述的一電晶體的情況下，亮度數據就以其電壓的形式設置在柵極電極上。在該情況下，如果該電晶體的柵極電極通過包括開關元件在內的通路連接於地電位，且該開關元件導通使柵極上的電位與地電位為相同電位，則作為驅動元件的電晶體將截止。此時，由於驅動元件與光學元件串聯，則供給給光學元件的電流將被截止。此處，可作為開關元件的有，比如電晶體，但不應該僅限於此，而且它可以是任何能夠具有開-關操作的任何元件。
可作為「將光學元件兩端的電荷釋放的電路」有，比如，具有與光學元件並聯的開關元件的旁路。在該電路中，積累在光學元件中的電荷通過該開關元件的導通而被釋放。
能構成的該顯示裝置，使得被關閉的電路和被放電的電路可由同一信號來激勵。另外，通過掃描信號將亮度數據設置在驅動元件中，從而該同一信號可以是用於一光學元件的掃描信號，在上述的光學元件之前即時設置亮度數據。該「掃描信號」是控制開關元件導通和截止的信號，且因此為每個像素線單獨提供信號線。也就是說，被關閉的電路和被放電的電路可通過使用為前述像素線提供的掃描信號來激勵，從而使它不必為控制這些電路而提供單獨的信號線。
根據本發明的另一實施例涉及顯示裝置。該顯示裝置包括一光學元件；一驅動電晶體，它被設置在流向光學元件電流的通路上，從而可通過根據亮度數據控制電流來產生流向光學元件的理想電流；一初始化電晶體，它通過控制與亮度數據無關的驅動電晶體的控制電壓來關閉流向光學元件的電流；以及將積累在光學元件兩端的電荷釋放的旁路電晶體，其中，初始化電晶體和旁路電晶體通過一光學元件的掃描信號來驅動，在前一掃描周期就為該光學元件設置了亮度數據。
根據本發明的還有一實施例也涉及顯示裝置。該顯示裝置包括一光學元件；一根據亮度數據驅動光學元件的驅動元件；一在驅動元件中設置的初始化電路，偽數據與亮度數據無關；將積累在光學元件兩端電荷釋放的放電電路。另外，偽數據也可以在低驅動狀態下設置光學元件的數據。
在亮度數據合適地設置在驅動元件中之前可臨時設定偽數據。例如，將關閉光學元件的值設為偽數據。
要指出的是，對上述構成部件的任意組合或重組等，在作為本實施例或包含在本實施例時都是有效的。
另外，本發明的內容不必描述所有的必要特徵，從而本發明也可以是這些所描述特徵的子組合。
圖1顯示了根據本發明一實施例顯示裝置的某像素列的第n行像素的電路。
圖2顯示了根據本發明實施例的顯示裝置的同一列三個像素的電路。
圖3是用於在根據本發明實施例的顯示裝置中掃描信號的時序圖。
圖4顯示了根據基於實施例修改的例子的顯示裝置的一個像素的電路。
圖5顯示了根據常規技術的顯示裝置中的一個像素的電路。
圖6顯示了根據基於實施例的另一修改例的顯示裝置的一個像素的電路。
圖7顯示了有機發光二極體的多層結構。
圖8顯示了有機發光二極體的另一多層結構。
圖9顯示了適用於具有圖8中所示多層結構的有機發光二極體的像素電路的一個例子。
具體實施例方式
現在將根據一較佳實施例來描述本發明，其中該實施例的使用並非限制本發明的範圍而只是對本發明進行舉例。在實施例中描述的所有特徵及其組合對本發明來說都不是絕對必要的。
在以下的實施例中，將有源矩陣有機EL(電致發光)顯示器假設為顯示裝置，且將有機發光二極體假設為光學元件。在這些實施例中，將提出可減少上述殘留圖像現象的新穎電路。因此，以光學元件的陽極到地電位並行的方式設置包括開關元件在內的旁路。在驅動電晶體的柵極電極和地電位之間也設置另一開關元件。通過即時使用在此之前的像素線的掃描信號開關這些開關元件，從而將設置在驅動電晶體中的亮度數據初始化，同時關閉流向光學元件的電流，並且也釋放積累在光學元件兩端的電荷，從而關閉光學元件。
圖1顯示了根據本發明一較佳實施例顯示裝置的某像素列的第n行像素的電路。圖2顯示了同一列的三個像素，即第n行、第(n+1)行以及第(n+2)行像素的電路，其中省略了一些標號。這些像素中的每一個都由作為光學元件的有機發光二極體OLED、數據寫入電晶體Tr1、旁路電晶體Tr3、初始化電晶體Tr4、具有適用於有機發光二極體OLED的驅動元件功能的驅動電晶體Tr2以及存儲器電容SC。
起開關元件作用的數據寫入電晶體Tr1，當寫入亮度數據的掃描信號激勵時導通，並使亮度數據進入驅動電晶體Tr2。與有機發光二極體OLED並聯且起到開關元件作用的旁路電晶體Tr3，將積累在有機發光二極體OLED兩端的電荷釋放掉。也起到開關元件作用的初始化電晶體Tr4，將設置在開關元件Tr2中的亮度數據初始化並關閉提供給有機發光二極體OLED的電流。
電源線Vdd提供電流使有機發光二極體OLED發光。數據線DL發送要被設置在驅動電晶體Tr2中的亮度數據的信號。第(n-1)根掃描線SLn-1到第(n+2)根掃描線SLn+2分別在打開設置在像素行中的有機發光二極體OLED的時候，向有效的第(n-1)行到第(n+2)行像素髮送掃描信號。數據寫入電晶體Tr1、驅動電晶體Tr2、旁路電晶體Tr3以及初始化電晶體Tr4都是n-溝道的電晶體。
數據寫入電晶體Tr1的柵極電極連接於第n根掃描線SLn，然而旁路電晶體Tr3和初始化電晶體Tr4的柵極電極都連接於第(n-1)行像素(未顯示)的第(n-1)根掃描線SLn-1。數據寫入電晶體Tr1的漏極(或源極)連接於數據線DL。數據寫入電晶體Tr1的源極(或漏極)、初始化電晶體Tr4的漏極(或源極)以及存儲器電容SC兩個電極中的一個都連接於驅動電晶體Tr2的柵極電極。驅動電晶體Tr2的一個漏極連接於電源線Vdd。驅動電晶體Tr2的一個源極、有機發光二極體OLED的陽極以及存儲器電容SC的其它電極都連接於旁路電晶體Tr3的漏極(或源極)。旁路電晶體Tr3和初始化電晶體Tr4的源極(或漏極)源極以及有機發光二極體OLED的陰極都連接於地電位。於是，驅動電晶體Tr2和有機發光二極體，以該順序串聯於電源線Vdd和地電位之間。
參考圖3中的時序圖對該電路的操作作進一步的解釋。在亮度數據寫入時間到來的時候，隨著第n根掃描線SLn變為高以便在第n行像素中寫入亮度數據，數據寫入電晶體Tr1導通，且在驅動電晶體Tr2和存儲器電容SC的柵極電極中設置了與亮度數據有關的電位。
隨後，在有機發光二極體OLED的發射時間到來的時候，第n根掃描線SLn變為低，從而使數據寫入電晶體Tr1截止。此時，旁路電晶體Tr3和初始化電晶體Tr4也截止，從而與設置在驅動電晶體Tr2和存儲器電容SC中的亮度數據相對應的電流從電源線Vdd流向有機發光二極體OLED。
接著，在第n行像素中寫入新的亮度數據之前，隨著第(n-1)根掃描線SLn-1變為高以便在第(n-1)行像素中寫入亮度數據，第n行像素的旁路電晶體Tr3和初始化電晶體Tr4導通。隨著初始化電晶體Tr4的導通，在驅動電晶體Tr2柵極電極的電荷被拉到地電位，且驅動電晶體Tr2變為關閉狀態，同時提供給該像素的電流被關閉。同時，隨著旁路電晶體Tr3的導通，在有機發光二極體OLED陽極處的電荷也被拉到地電位。因此，已設置在驅動電晶體Tr2中的亮度數據被初始化，且有機發光二極體OLED熄滅。該階段被稱為有機發光二極體OLED的非發光時間。因此在該非發光時間內，在驅動電晶體Tr2中臨時地設置關閉有機發光二極體OLED的偽數據。
此外，像素的一個幀由三個時間段組成，即，亮度數據寫入時間、發射時間以及非發光時間。由此，第n行像素的亮度數據寫入時間與第(n+1)行像素的非發光時間吻合。
在以上的較佳實施例中，在亮度數據寫入之前，通過有機發光二極體OLED所產生的電荷被釋放，且初始化了設置在驅動電晶體Tr2中的亮度數據，其中驅動電晶體Tr2用於驅動有機發光二極體OLED，從而可消除由較小的亮度數據在重寫大亮度數據時的殘留圖像現象。另外，根據圖5所示的常規操作，還設置停上控制線ZL以刪除設置在第二電晶體Tr12中的亮度數據。與之相反，本實施例與該常規的操作不同，不同之處在於上述像素的掃描信號被用於在驅動電晶體Tr2中設置偽數據，這為電路結構的簡化提供了有利之處。另外，沒有停止控制線ZL，則當然不需要為此而設置的控制電路，從而實現了對空間的節省。
已根據實施例對本發明進行了描述，其中的實施例只是例子。技術熟練人士可以理解的是，對於每一個上述的部件還存在其它不同的修改，而且這樣的修改都包含在本發明的範圍內。以下將對這樣的修改進行描述。
在以上的較佳實施例中，在有機發光二極體OLED和電源線Vdd之間設置電晶體Tr2，該電晶體是用於驅動有機發光二極體OLED的電晶體，但是對它的設置卻並非局限於此。電路也可如圖4所示的進行設置，有機發光二極體OLED和驅動電晶體Tr2的連接順序被顛倒，使得有機發光二極體OLED連接於電源線Vdd。在這種情況下，旁路電晶體Tr3與有機發光二極體OLED的兩端並聯。因此，儘管在以上的較佳實施例中，當旁路電晶體Tr3導通時，跨接有機發光二極體OLED的電位變成地電位，但在這種情況下，跨接有機發光二極體OLED的電位將變成與電源線Vdd處的相同。該修改電路的工作與以上較佳實施例一樣，並在此處被省略。
在以上的較佳實施例中，數據寫入電晶體Tr1、驅動電晶體Tr2、旁路電晶體Tr3以及初始化電晶體Tr4都是n-溝道的電晶體，但它們也可以是n-溝道或者p-溝道電晶體或者它們的組合。但是在這種情況下，控制它們的掃描信號必須是與各個類型的邏輯相關的信號。
在以上的較佳實施例中，在有機發光二極體OLED的陽極和地電位之間設置旁路電晶體Tr3，但並非僅限於此。在實施例中連接於地電位的旁路電晶體Tr3的電極可以如圖6所示地連接於負電位Vee。通過該電路進行的操作與圖1所示電路的操作相似。因此，這裡將主要描述它們之間的不同操作之處。在實施例中描繪的非發光時間內，在有機發光二極體OLED陽極處的電位變得與負電位相等。因此，在其陽極的電位低於在其陰極的電位。也就是說，有機發光二極體OLED是反向偏壓的。
通過相應地將有機發光二極體OLED設置在施加反向偏壓的狀態下，殘留在有機發光二極體OLED中的電荷可被拉出，且可抑制殘留圖像的現象。同時，可恢復構成有機發光二極體OLED的有機膜的特性。作為普通的問題，有機發光二極體會受到有機膜的損壞，即，如果長時間周期的使用段則亮度會下降，且該下降比起其它使用液晶體等的光學元件更明顯。因此，通過在亮度數據更新的時間內將有機發光二極體OLED設置在施加反向偏壓的狀態下，可避免其顯示質量降低，且同時可恢復有機膜的正常特性。
總的來說，有機發光二極體OLED的多層結構是將一陽極層110、一穿孔層120、一有機EL層130以及一陰極層140，以從其頂部到底部的順序，如圖7所示地疊加在諸如玻璃基片100之類的絕緣層上。有機發光二極體OLED的多層結構並不只局限於圖7所示的，也可以是這樣的，即一陰極層140、一有機EL層130、一穿孔層120以及一陽極層110，以從其底部到頂部的順序，如圖8所示地疊加在諸如玻璃基片100之類的絕緣層上。如果有機發光二極體OLED的多層結構是如圖7所示的，則有機發光二極體OLED的陰極連接於固定電位的地電位。如果有機發光二極體OLED的多層結構是如圖8所示的，則有機發光二極體OLED的陽極連接於固定的電位。圖9是適合於具有這種多層結構的有機發光二極體OLED的像素電路的例子。
圖9是一像素的電路，其中圖1像素電路中所示的有機發光二極體OLED的陽極和陰極，分別用其陰極和陽極替代，從而圖9所示的有機發光二極體OLED的陽極連接於既為正電位又為固定電位的電源電位Vff。另外，旁路電晶體Tr3和初始化電晶體Tr4的連接於地電位的兩個電極，現在都連接於高於電源電位Vff的正電位Vgg。另外，驅動電晶體Tr2現在被變成為一p-溝道電晶體，驅動電晶體Tr2的一源極現在連接於有機發光二極體OLED的陰極，且驅動電晶體Tr2的漏極現在連接於為地電位的低電位線Vhh。
對圖9所示電路的操作與圖1所示電路的操作基本相同。因此，此處將主要描述其不同的地方。在以上實施例中描繪的非發光時間內，有機發光二極體OLED的陰極變成正電位Vgg，而在陰極處的電位則高於電源電位Vhh的電位，即陽極的電位。換言之，有機發光二極體OLED處於施加反向偏壓的狀態。另外，在該圖9所示的電路中，為地電位的低電位線Vhh可以是負電位，且連接於有機發光二極體OLED陽極的電源電位Vff可以是地電位。
雖然本發明已通過典型的實施例進行了描述，但應該理解的是，技術熟練人士在不脫離由所附權利要求限定的本發明的範圍的情況下，還可作出許多變化和替換。
權利要求
1.一種顯不裝置，包括一光學元件；一驅動元件，它被設置在流向所述光學元件的電流通路上，並因此通過根據亮度數據控制電流來產生流向所述光學元件的理想電流；一關閉電路，它通過控制與亮度數據無關的所述驅動元件來關閉流向所述光學元件的電流；以及一放電電路，它釋放在所述光學元件兩端積累的電荷。
2.根據權利要求1的顯示裝置，其特徵在於，所述的關閉電路和所述的放電電路由同一信號驅動。
3.根據權利要求2的顯示裝置，其特徵在於，通過掃描信號對所述驅動元件設置亮度數據，且該同一信號是用於光學元件的掃描信號，在所述光學元件前即時對該光學元件設置亮度數據。
4.一種顯示裝置，包括一光學元件；一驅動電晶體，它被設置在流向所述光學元件的電流通路上，並因此通過根據亮度數據控制電流來產生流向所述光學元件的理想電流；一初始化電晶體，它通過控制與亮度數據無關的所述驅動電晶體的控制電壓來關閉流向所述光學元件的電流；以及一旁路電晶體，它釋放在所述光學元件兩端積累的電荷，其中，所述的初始化電晶體和所述的旁路電晶體由在一掃描周期前設置亮度數據的光學元件的掃描信號來激勵。
5.一種顯示裝置，包括一光學元件；一驅動元件，它根據所設置的亮度數據來驅動所述的光學元件；一初始化電路，它在所述的驅動元件中設置與亮度數據無關的偽數據；以及一放電電路，它釋放在所述光學元件兩端積累的電荷。
6.根據權利要求5的顯示裝置，其特徵在於，偽數據是將所述光學元件設置為低驅動狀態的數據。
7.根據權利要求1的顯示裝置，其特徵在於，所述的驅動元件是薄膜電晶體。
8.根據權利要求2的顯示裝置，其特徵在於，所述的驅動元件是薄膜電晶體。
9.根據權利要求3的顯示裝置，其特徵在於，所述的驅動元件是薄膜電晶體。
10.根據權利要求1的顯示裝置，其特徵在於，所述的放電電路包括由與所述光學元件並行設置的開關元件組成的旁路。
11.根據權利要求2的顯示裝置，其特徵在於，所述的放電電路包括由與所述光學元件並行設置的開關元件組成的旁路。
12.根據權利要求3的顯示裝置，其特徵在於，所述的放電電路包括由與所述光學元件並行設置的開關元件組成的旁路。
13.根據權利要求7的顯示裝置，其特徵在於，所述的放電電路包括由與所述光學元件並行設置的開關元件組成的旁路。
14.根據權利要求8的顯示裝置，其特徵在於，所述的放電電路包括由與所述光學元件並行設置的開關元件組成的旁路。
15.根據權利要求9的顯示裝置，其特徵在於，所述的放電電路包括由與所述光學元件並行設置的開關元件組成的旁路。
16.根據權利要求2的顯示裝置，其特徵在於，同一信號是在所述光學元件之前即時設置亮度數據的光學元件的掃描信號。
17.根據權利要求3的顯示裝置，其特徵在於，同一信號是在所述光學元件之前即時設置亮度數據的光學元件的掃描信號。
全文摘要
在第n行像素寫入新的亮度數據之前，隨著第(n－1)根掃描線變為高以便在第(n－1)行像素中寫入亮度數據，第n行像素的旁路電晶體和初始化電晶體導通。因此，已在驅動電晶體中設置的亮度數據被初始化，且有機發光二極體熄滅。
文檔編號H01L51/50GK1427382SQ0215749
公開日2003年7月2日 申請日期2002年12月18日 優先權日2001年12月18日
發明者山田光一 申請人:三洋電機株式會社