專利名稱：垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種顯示器的像素結構，且特別是涉及一種半自發光半反射式顯示器的像素結構。
背景技術：
圖1為一種公知的半自發光半反射式顯示器的像素結構，其包括基板10、自發光像素單元14、反射像素單元12與透明覆蓋層16。此為一種水平式的像素結構，即自發光像素單元14與反射像素單元12是在同一平面的左右兩邊。因此，顯示器的開口率無法提高，故降低顯示器的圖像質量。
一般使用在傳統水平式半自發光半反射式顯示器時，由于在半穿透模式亦使用背光模塊，故較耗電。同時，由于采用水平式結構，顯示器的開口率亦無法提高。目前大部分自發光與反射式結合的顯示器其基本上均采用水平式或共面的半穿透半反反射式(以下簡稱半穿半反)結構，如美國專利US24164292A1與PCT專利申請WO04077137A1均采用此結構，且以自發光元件為背光源作為半反半穿的顯示器。然而，此種顯示器會有開口率無法提高的問題。另外，美國專利US6714268B2提出一種水平式，以自發光元件為背光源作為半反半穿的顯示器。而這種結構也有開口率小且耗電量大的缺點。
因此如何提出一種有效的像素結構，以增加開口率并且降低耗電量，便是當務之急。
發明內容
本發明的目的就是提供一種垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構，其可解決傳統水平式半自發光半反射顯示器的低開口率與高耗電的缺點。
本發明的再一目的是提供一種垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構，其驅動電路使用傳統驅動LCD驅動IC即可。
因此，本發明提出一種垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構，包括第一晶體管，具有柵極、源極與漏極其中第一晶體管的柵極與源極分別耦接到第一掃描線與第一數據線；第二晶體管，具有柵極、源極與漏極，其中第二晶體管的柵極耦接至第一晶體管的源極；第一存儲電容，具有一端耦接至第二晶體管的柵極，另一端耦接至第二晶體管的源極；自發光顯示單元，具有陽極、有機發光層與陰極，其中陽極耦接至第二晶體管的漏極；第三晶體管，具有柵極、源極與漏極，其中該第三晶體管的柵極與源極分別耦接到第二掃描線與第二數據線；第二存儲電容，具有一端耦接至該第三晶體管的漏極，另一端耦接至共同電壓；以及反射式顯示單元，具有一端耦接至該第三晶體管的漏極與有機發光單元的陰極，另一端耦接至該共同電壓。在這種架構下，在自發光顯示模式時，該反射式顯示單元為關閉，且在反射式顯示模式時，該自發光顯示單元為關閉。
依據本發明的一實施型態，在上述垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構中，前述第一、第二與第三晶體管為可以是任何可作為開關的元件，例如薄膜晶體管。此外，薄膜晶體管可以是有機薄膜晶體管、低溫多晶硅薄膜晶體管、非晶硅薄膜晶體管、硅基式薄膜晶體管、微硅薄膜晶體管(μ-Si-TFT)與透明薄膜晶體管等等。
依據本發明的一實施方式，在上述垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構中，前述第一存儲電容的另一端可以耦接至操作電壓或接地電壓。
依據本發明的一實施方式，在上述垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構中，前述自發光顯示單元可以例如是有機發光二極管。前述有機發光二極管可以例如是反相式有機發光二極管。此外，前述反射式顯示單元可以是液晶。
依據本發明的一實施方式，在上述垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構中，前述第一與第二數據線還通過開關耦接到數據線。此外，前述第一與第二掃描線還可通過開關耦接到掃描線。前述兩種情況的開關可由晶體管構成。
再者，本發明還提出一種垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構，包括基板；自發光像素單元，位于基板上；反射像素單元，位于自發光像素單元上；以及透明覆蓋層，位于該反射像素單元上。
依據本發明的一實施方式，在上述垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構中，前述基板為可撓式基板。此基板可以例如是玻璃基板、金屬薄基板、塑料基板、硅基式基板。
前述該自發光像素單元可以由有機發光二極管構成。前述有機發光二極管為反相式有機發光二極管。此外，前述反射式像素單元為由液晶構成。
依據本發明的一實施方式，在上述垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構中，控制導通或關閉前述自發光像素單元與前述反射式像素單元可以是開關元件，例如是晶體管。此晶體管可以例如是薄膜晶體管。此外，此薄膜晶體管可以是有機薄膜晶體管、低溫多晶硅薄膜晶體管、非晶硅薄膜晶體管、硅基式薄膜晶體管、微硅薄膜晶體管(μ-Si-TFT)與透明薄膜晶體管等等。
通過上述垂直式結構，不僅可解決顯示器的開口率無法提高的問題，同時此種顯示器組合(例如結合有機發光二極管與液晶)可以達到是最佳省能源的顯示器，并且可同時應用于戶外或戶內的顯示器。
為讓本發明的上述和其它目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。
圖1為公知的像素結構的示意圖。
圖2為依據本發明所示的半自發光半反射式顯示器的像素結構的示意圖。
圖3是依據本發明實施例所示的垂直式半自發光半反射式顯示器的單一像素結構的示意圖。
圖4是圖3的像素結構的變化例示意圖。
圖5是依據本發明另一實施例所示的垂直式半自發光半反射式顯示器的單一像素結構的示意圖。
主要元件標記說明10基板 12反射像素單元14自發光顯示單元16透明覆蓋層100基板 102自發光顯示單元104反射像素單元 106透明覆蓋層具體實施方式
接著，配合附圖來進一步地說明本發明的技術特征。本發明的概念是把自發光顯示單元與反射式顯示單元以垂直于基板的方式排列。
圖2為依據本發明所示的半自發光半反射式顯示器的像素結構的示意圖。此圖是一個像素為單元來解釋，但是以整個面板垂直于基板方向來看，也是具有相同的結構。此外，在此所謂的半自發光半反射式是指在一個像素結構中具有自發光顯示單元與反射式顯示單元的意思。
在此先聲明，圖1僅僅表示出本發明概念的基本圖。實際上的像素結構圖可能包括更多的結構，但由于與本發明的概念較不相關，在此省略以求簡化。所屬技術領域的技術人員當知在具體實施時，應該加入的結構。因此，簡化的圖并無缺少必要可實施特征之虞。
如圖2所示，本發明的半自發光半反射式顯示器像素也同樣地建立在一個基板100之上。此基板100可以例如是柔性基板。另外，基板100也可以是玻璃基板、塑料基板、硅基式(silicon-based)基板或金屬薄基板等。
接著，自發光像素單元102位于前述基板100上。反射像素單元104則位于自發光像素單元102上。最后，透明覆蓋層106再覆蓋于反射像素單元104上。因此，明顯地此像素結構為一種垂直式的結構。這里所謂的垂直式結構乃是指自發光像素單元102與反射像素單元104是采用上下堆棧的方式，而非公知左右水平置放的方式。通過將自發光像素單元102設置在反射像素單元104下，便不需要設置反射像素單元104的背光源。
在前述的構造中，自發光像素單元102可以是一種主動式發光元件，例如是由有機發光二極管。在此，任何形式的有機發光元件均適用于本發明的垂直式像素結構，舉例來說如反相式有機發光二極管(inverted-typeOLED)，但是并不局限于此種。此外，前述的反射式像素單元可以例如由液晶構成，實際實施時并不特別限定液晶的種類。
對于所屬技術領域的技術人員，自發光像素單元102與反射像素單元104大部分均通過一個開關電路來控制他們的發光或不發光，亦即是否將圖像數據寫入。對于本發明而言，此開關電路并不特別限定，例如可以晶體管，而此晶體管則可以例如是最被業界所使用的薄膜晶體管(TFT)。一般來說，各種不同種類的薄膜晶體管均可以使用，故并不特別限制，例如可以是有機薄膜晶體管(organic TFT，OTFT)、低溫多晶硅薄膜晶體管(lowtemperature polysilicon TFT)、非晶硅薄膜晶體管(amorphous TFT，a-TFT)、硅基式(silicon-based)薄膜晶體管、微硅薄膜晶體管(μ-Si-TFT)與透明薄膜晶體管(transparent thin film transistor)等等。
此外，在上述的結構中，自發光像素單元102與反射像素單元104之間還可以包括絕緣層(圖中未表示)，其可以是絕緣薄膜。自發光像素單元102的上電極與下電極均需圖型化，可獨立控制每個像素。在此，每一自發光像素單元102獨立由像素電路控制，每一反射像素單元104獨立由另一像素電路控制。
通過這樣的設置，在每一像素層都只包含一種特定的顯示單元，亦即在同一像素層水平上，不會像公知結構一般，有兩種不同的顯示單元各占據一半的面板面積。因此，當在運作時，每一顯示單元層(自發光像素單元102元或反射像素單元104)均是占據整個面板面積。因此，本發明的垂直式半自發光半反射式顯示器像素可以提供高開口率。換句話說，由于此種結構反射區與穿透區均在同一平面的上下兩邊，故反射區與穿透區發光區域很容易達到50％或超過，故可解決傳統水平式的低開口率(≤30％)。
此外，因為將自發光顯示單元置放在反射式顯示單元下方，故不需要額外提供背光模塊。因此，公知的高耗電的缺點，便可以解決。
為了更詳細說明本發明的電路結構，下面將以等效電路圖來進行說明。
圖3是依據本發明實施例所示的垂直式半自發光半反射式顯示器的單一像素結構的示意圖。如圖3所示，垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構，包括第一晶體管T1、第二晶體管T2、第一存儲電容Cst1、自發光顯示單元OLED、第三晶體管T3、第二存儲電容Cst2、反射式顯示單元LC。此外，每個像素還包括兩條數據線Data1、Data2與兩條掃描線Scan1、Scan2。
如圖3所示，第一晶體管T1具有柵極、源極與漏極，其中第一晶體管T1的柵極與源極分別耦接到第一掃描線Scan1與第一數據線Data1。第二晶體管T2具有柵極、源極與漏極，其中第二晶體管T2的柵極耦接至第一晶體管T1的源極。第一存儲電容Cst1具有一端耦接至第二晶體管T2的柵極，另一端耦接至第二晶體管T2的源極。第一存儲電容Cst1的另一端與第二晶體管T2的源極則一起耦接到操作(電源)電壓VDD。自發光顯示單元OLED具有陽極、自發光層(例如有機發光層)與陰極，其中陽極耦接至第二晶體管T2的漏極。第三晶體管T3具有柵極、源極與漏極，其中第三晶體管T3的柵極與源極分別耦接到第二掃描線Scan2與第二數據線Data2。第二存儲電容Cst2具有一端耦接至第三晶體管T3的漏極，另一端耦接至共同電壓Vcom。反射式顯示單元LC具有一端耦接至第三晶體管T3的漏極與該有機發光單元的陰極，另一端耦接至該共同電壓Vcom。
通過上述的連接方式，便可以達到圖2所示的垂直式像素結構。在像素運作時，當自發光顯示模式時，反射式顯示單元為關閉；當反射式顯示模式時，自發光顯示單元為關閉。
如前面所述，圖3中的第一、第二與第三晶體管T1、T2、T3相當于像素的開關元件，其可以例如是薄膜晶體管。相同地，此薄膜晶體管可以是有機薄膜晶體管、低溫多晶硅薄膜晶體管、非晶硅薄膜晶體管、硅基式薄膜晶體管、微硅薄膜晶體管(μ-Si-TFT)與透明薄膜晶體管等等。
在前述的構造中，自發光像素單元可以是一種主動式發光元件，例如是由有機發光二極管。在此，任何形式的有機發光元件均適用于本發明的垂直式像素結構，舉例來說如反相式有機發光二極管(inverted-typeOLED)，但是并不局限于此種。此外，前述的反射式像素單元可以例如由液晶構成，實際實施時并不特別限定液晶的種類。
接著，簡單敘述前述電路的運作。當自發光像素單元在運作(ON狀態)時，反射式像素單元為停止運作(OFF狀態)。在數據寫入期間，第一掃描線Scan1與第二掃描線Scan2被導通(turn on)，圖像數據從第一數據線Data1，通過第一晶體管T1將第二晶體管T2導通，進而點亮自發光像素單元OLED。依據輸入的圖像數據，第二晶體管T2可以控制流過自發光像素單元OLED的電流，并依據此電流大小，來進行圖像數據的顯示。此時，第二數據線Data2是給共同電壓Vcom。接著在數據保持期間，第一掃描線Scan1被中止(disable，off)與第二掃描線Scan2被導通(turn on)，以促使LC不動作。此時第一數據線Data1不寫入數據，第二數據線Data2仍是給共同電壓Vcom。
當反射式像素單元在運作(ON狀態)時，自發光像素單元為停止運作(OFF狀態)。在數據寫入期間，第一掃描線Scan1與第二掃描線Scan2被導通，第一數據線Data1上提供操作電壓VDD。此時，第三晶體管T3因為第二掃描線Scan2被導通，圖像數據通過第二數據線Data2寫入至反射式像素單元LC，以顯示圖像數據。在反射式像素單元LC顯示期間，反射式像素單元LC的跨壓由第二存儲電容Cst2所維持。接著在數據保持期間，第一掃描線Scan1與第二掃描線Scan2被中止。此時第一數據線Data1與第二數據線Data2均不寫入數據。
圖4是圖3的像素結構的變化例示意圖。在圖4與圖3的差異在于自發光顯示單元部分的部分連接方式。在圖3中，第一存儲電容Cst1的另一端與第二晶體管T2的源極則一起耦接到操作電壓VDD。圖4則是顯示出第一存儲電容Cst1的另一端與第二晶體管T2的源極則一起耦接到接地電壓。換句話說，第二晶體管T2的源極或第一存儲電容Cst1的另一端可以視實際情形，例如電路結構、OLED種類等等，將其連接到操作電壓VDD或是接地電壓。
圖5是依據本發明另一實施例所示的垂直式半自發光半反射式顯示器的單一像素結構的示意圖。一般來說，整個像素陣列的數據線是連接到所謂的源極驅動器，而掃描線是連接到所謂的柵極驅動器。通常，同一行像素的晶體管源極均會通過一條數據線來串接，而同一列像素的晶體管柵極也都會通過一條掃描線來串接。
但是，從圖3或圖4的像素結構來看，因為自發光與反射式顯示單元都是以獨立的電路來進行控制，因此在一個像素中，自發光與反射式顯示單元也就個別保有自己的數據線Data1、Data2與掃描線Scan1、Scan2。換句話說，同一行像素的晶體管源極(自發光與反射式顯示單元)會通過兩條數據線來串接，而同一列像素的晶體管柵極(自發光與反射式顯示單元)也會通過兩條掃描線來串接。在此結構下，有可能一般的柵極驅動器與源極驅動器都無法使用。因為柵極驅動器與源極驅動器要重新設計，使對應于每一行與每一列的像素均由兩條配線來連接。
為了減少此不便利，圖5便是一種變化例。在圖5中，每個像素的第一與第二數據線D11、D12還通過開關SW1耦接到數據線D1，而第一與第二掃描線還通過開關SW2耦接到一條掃描線。這些開關SW1、SW2可以是晶體管所構成。如此，在進行驅動時，便可以以控制開關SW1、SW2的切換時序，使將第一與第二數據線D11、D12的中之一條連接到數據線D1，而將第一與第二掃描線的中之一條連接到掃描線。如此便可以利用一般的驅動電路，只要在時序控制器略做調整即可。
綜上所述，通過本發明的垂直式像素結構，不僅可解決顯示器的開口率無法提高的問題，同時此種顯示器組合(例如結合有幾發光二極管與液晶)可以達到是最佳省能源的顯示器，并且可同時應用于戶外或戶內的顯示器。
雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然其并非用以限定本發明，任何所屬技術領域的技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些許的更動與改進，因此本發明的保護范圍當以權利要求所界定者為準。
權利要求
1.一種垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構，其特征是包括第一晶體管，具有柵極、源極與漏極，其中該第一晶體管的柵極與源極分別耦接到第一掃描線與第一數據線；第二晶體管，具有柵極、源極與漏極，其中該第二晶體管的柵極耦接至該第一晶體管的源極；第一存儲電容，具有一端耦接至該第二晶體管的柵極，另一端耦接至該第二晶體管的源極；自發光顯示單元，具有陽極、自發光層與陰極，其中該陽極耦接至該第二晶體管的漏極；第三晶體管，具有柵極、源極與漏極，其中該第三晶體管的柵極與源極分別耦接到第二掃描線與第二數據線；第二存儲電容，具有一端耦接至該第三晶體管的漏極，另一端耦接至共同電壓；以及反射式顯示單元，具有一端耦接至該第三晶體管的漏極與該有機發光單元的陰極，另一端耦接至該共同電壓，其中在自發光顯示模式時，該反射式顯示單元為關閉，且在反射式顯示模式時，該自發光顯示單元為關閉。
2.根據權利要求1所述的垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構，其特征是該第一、該第二與該第三晶體管為薄膜晶體管。
3.根據權利要求2所述的垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構，其特征是該薄膜晶體管為選自于有機薄膜晶體管、低溫多晶硅薄膜晶體管、非晶硅薄膜晶體管、硅基式薄膜晶體管、微硅薄膜晶體管(μ-Si-TFT)與透明薄膜晶體管所構成的族群之一。
4.根據權利要求1所述的垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構，其特征是該第一存儲電容的另一端耦接至操作電壓或接地電壓。
5.根據權利要求1所述的垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構，其特征是該自發光顯示單元為有機發光二極管。
6.根據權利要求5所述的垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構，其特征是該有機發光二極管為反相式有機發光二極管。
7.根據權利要求1所述的垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構，其特征是該反射式顯示單元為液晶。
8.根據權利要求1所述的垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構，其特征是該第一與該第二數據線還通過開關耦接到數據線。
9.根據權利要求8所述的垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構，其特征是該開關為晶體管。
10.根據權利要求1所述的垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構，其特征是該第一與該第二掃描線還通過開關耦接到掃描線。
11.根據權利要求10所述的垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構，其特征是該開關為晶體管。
12.一種垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構，其特征是包括基板；自發光像素單元，位于該基板上；反射像素單元，位于該自發光像素單元上；以及透明覆蓋層，位于該反射像素單元上。
13.根據權利要求12所述的垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構，其特征是該基板為可撓式基板。
14.根據權利要求12所述的垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構，其特征是該自發光像素單元由有機發光二極管構成。
15.根據權利要求14所述的垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構，其特征是該有機發光二極管為反相式有機發光二極管。
16.根據權利要求12所述的垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構，其特征是該反射式像素單元為由液晶構成。
17.根據權利要求12所述的垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構，其特征是該基板包括選自于由玻璃基板、金屬薄基板、塑料基板、硅基式基板所構成的群組之一。
18.根據權利要求12所述的垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構，其特征是控制導通或關閉該自發光像素單元與該反射式像素單元的為晶體管。
19.根據權利要求18所述的垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構，其特征是該晶體管為薄膜晶體管。
20.根據權利要求19所述的垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構，其特征是該薄膜晶體管為選自于有機薄膜晶體管、低溫多晶硅薄膜晶體管、非晶硅薄膜晶體管、硅基式薄膜晶體管、微硅薄膜晶體管(μ-Si-TFT)與透明薄膜晶體管所構成的族群之一。
21.根據權利要求12所述的垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構，其特征是還包括絕緣層位于該自發光像素單元與該反射像素單元之間。
全文摘要
一種垂直式半自發光半反射式顯示器的像素結構，其包括基板、位于基板上的自發光像素單元以及位于自發光像素單元的反射像素單元。通過這種垂直式結構，可以增加顯示器的開口率，并且降低耗電量。
文檔編號G09G3/36GK1892769SQ200510080
公開日2007年1月10日 申請日期2005年7月4日 優先權日2005年7月4日
發明者葉永輝, 王右武, 賴志明, 廖奇璋, 王興龍 申請人:財團法人工業技術研究院