專利名稱：具省電功能的自發光電路與方法
技術領域：
本發明有關一種具省電功能的自發光電路與方法，特別是關于一種具省電功能的有機發光二極管電路。
背景技術：
自發光性(emissive)顯示器因具有輕薄、色彩飽和度高、主動發光、顯像速度快、省電等優點，被視為邁向下一世代取代液晶顯示器的平面顯示技術之一。有機電激發光顯示器(Organic Electro-luminescence Display，OELD)是自發光性顯示器的主要技術之一，又稱為有機發光二極管(Organic Light EmittingDiode，OLED)顯示面板，此種技術兼具了液晶顯示器(LCD)和二極管(LED)兩者的優點。
圖1顯示有機發光二極管顯示器的一像素單元的電路示意圖。在每一個像素單元100中，P型薄膜晶體管101的柵極G輸入數據輸入信號Vdata后，其形成的柵極-源極電位(Vgs)控制電流Id的大小，借以驅動有機發光二極管102的發光。
由于自發光性顯示器的消耗電量是與其發光亮度及發光面積成正比關系，所以當顯示器所顯示的畫面中亮的區域越多時，消耗電流也就越高；當畫面中都是暗的區域時，這時候消耗電流幾乎為零，這就為什么自發光性顯示器的耗電量會有如此大的波動的原因。舉例來說，以目前一個2英寸的有機發光二極管顯示器而言，從全暗畫面至全亮畫面的功率波動為0mW至1200mW。又由于顯示器系統在設計時，需要考量最大可能的電源消耗情況，對于傳統有機發光二極管顯示器如此大的功率波動，不但會造成系統設計上的困難，更會減少元件的使用壽命。因此亟待提出一種自發光性顯示器，其可以減少消耗功率的波動，且可以借此降低整體的消耗電量。
發明內容
鑒于上述先前技術中，傳統顯示器的諸多缺點，本發明的目的之一是提供一種自發光電路與方法，其可以自動配合發光面積與亮度而調整顯示面板的亮度。
本發明的另一目的為提供一種自發光電路與方法，用以節省電源的消耗，且不會影響顯示器的顯示品質。
本發明的再一目的為提供一種自發光電路與方法，其可以實質性的減少消耗功率的波動，以利于整體顯示器系統的設計。
根據本發明一方面提供一種自發光電路，具有一電源供應端，包括復數個驅動元件，每一該些驅動元件具有一源極、一漏極及一柵極；復數個自發光元件，每一該些自發光元件電性連接于該漏極；以及一阻抗元件，分別電性連接該源極及該電源供應端，以調節該柵極及該源極的電位差，并同時調節該自發光元件的亮度。
根據本發明另一方面提供一種自發光電路，具有一電源供應端，且提供一第一電位，包括至少一驅動元件，具有一柵極、一源極及一漏極；一阻抗元件，分別電性連接該源極及該電源供應端，且于該源極形成一第二電位；以及至少一自發光元件，電性連接于該漏極，且該自發光元件的亮度是依據該源極及該柵極的電位差而定；其中，該阻抗元件的總電流與該漏極的電位成反比。
根據本發明再一方面提供一種自發光顯示器的電源消耗調節方法，包含提供一電源；電性連接復數個驅動元件與該電源，其中每一該些驅動元件具有一柵極、一源極及一漏極；根據該柵極及該源極電位，驅動復數個自發光元件，其中每一該些自發光元件與該漏極電性連接；根據該復數個自發光元件發光，提供一總電流；及根據該總電流，調整一阻抗元件的兩端電位，其中該阻抗元件分別與該源極及該電源電性連接。
本發明所提供的一種具省電功能的自發光電路與方法，其具有一阻抗元件，電性連接于電源供應端與驅動電路，根據像素單元所消耗的總電流量，以調節像素單元的供給電位。在本發明其中一實施例中，此阻抗元件包含一電阻元件，當像素單元所消耗的總電流量增大時，此電阻元件所產生的電位降將會降低像素單元的供給電位，使得流經像素單元的電流隨之降低。由于人的眼睛對于此有限度電位降所減少的發光亮度并不會明顯察覺出來，因此不會影響到顯示器的顯示品質。借由本發明，可以實質性的減少消耗功率的波動，且節省電源的消耗。
圖1是顯示傳統有機發光二極管顯示器的一像素單元的電路示意圖；圖2是顯示本發明實施例的一的自發光電路示意圖；及圖3是顯示本發明另一實施例的自發光電路示意圖。
具體實施例方式
接下來是本發明的詳細說明，下述說明中對具省電功能的自發光性顯示器的描述并不包括詳細的流程以及運作原理的完整描述。本發明所沿用的現有技術，在此僅作重點式的引用，以助本發明的闡述。而且相關的附圖亦并未依據實際比例繪制，其作用僅在表達出本發明的特點。
圖2所顯示的電路示意圖為本發明的具省電功能的自發光電路的實施例。為了方便說明，在此僅顯示三個像素單元201、202及203以作說明，然而，熟悉該技術的人員當可知道如何將多數個像素單元組合成為一個完整的顯示器畫面。本發明包括多個像素單元201、202及203，及阻抗元件204。而每個像素單元201、202、203具有各自的自發光性元件串聯于驅動電路。在本實施例中，自發光性元件是使用有機發光二極管，驅動電路則可為三端元件如P型薄膜式晶體管包含柵極、源極及漏極，其也可為低溫多晶硅(LTPS)、非晶硅(a-Si)或有機(Organic)薄膜式晶體管。在像素單元中，有機發光二極管的陰極連接于電源Vss，陽極接到驅動P型薄膜式晶體管的漏極D，而驅動P型薄膜式晶體管的柵極G則接收數據輸入信號Vdata，源極S接至阻抗元件204。阻抗元件204串聯于供給電源Vdd與像素單元(201、202、203)之間；此阻抗元件204可以為單一阻抗元件，或者為晶體管組成的阻抗元件。
接下來為電路動作的說明。在本實施例中，每一像素單元201、202及203中的驅動P型薄膜式晶體管的源極S電位分別為V1p、V2p及Vnp；而流經每一像素單元201、202及203的電流則分別是I1p、I2p及Inp。由電路結構可知，Ix為總電流，其相當于I1p、I2p及Inp的總和。另外，驅動晶體管的柵極-源極間電位|Vgs|的大小則決定像素單元的電流量(I1p、I2p及Inp)。當畫面顯示亮的面積越多時，總電流Ix就越大；其造成阻抗元件204兩端的電位降也跟著增加。因此，使得各像素單元(201、202、203)的驅動P型薄膜式晶體管的源極S電位V1p、V2p及Vnp下降。此下降的源極電位促使柵極-源極間電位|Vgs|下降，像素單元中的電流I1p、I2p及Inp也隨著減少；如此便形成一個負回授控制回路。換句話說，總電流與阻抗元件本身電位成正比，且與自發光元件亮度成正比，更可以說，流經阻抗元件的總電流與晶體管的漏極電位成反比。借由本發明的阻抗元件，可以實質性的減少消耗功率的波動；且當大面積顯示白色亮區域時，顯示器將自動減少亮度的輸出以節省電源的消耗。由于人的眼睛對于此有限度電位降所減少的發光亮度并不會明顯察覺出來，因此并不會影響到顯示器的顯示品質。
圖3所顯示的電路示意圖為本發明的具省電功能的自發光電路的另一實施例。同樣地，為了方便說明，在此僅顯示三個像素單元301、302及303作為說明，然而，熟悉該技術者當可知道如何將多數個像素單元組合成為一個完整顯示器畫面。本發明包括多個像素單元301、302及303，及阻抗元件304。每個像素單元301、302、303具有各自的自發光性元件及驅動電路。在本實施例中，自發光性元件是使用有機發光二極管串聯于驅動電路，而驅動電路則包含N型薄膜式晶體管。和前一實施例(圖2)比較不同的是，有機發光二極管的陽極是連接于電源Vdd，而陰極則連接于驅動N型薄膜式晶體管的漏極D，驅動P型薄膜式晶體管的柵極G接收數據輸入信號Vdata，源極則連至阻抗元件304。與前一實施例相同的，阻抗元件304可以為單一阻抗元件，也可為晶體管組成的電阻元件；且阻抗元件304是串聯在供應電源Vss與像素單元之間。
此實施例的電路動作原理與前一實施例類似。在本實施例中，每一像素單元301、302及303中的驅動N型薄膜式晶體管的源極S電位分別為V1n、V2n及Vnn；而流經每一像素單元301、302及303的電流則分別是I1n、I2n及Inn。由電路結構可知，Iy為總電流，其相當于I1n、I2n及Inn的總和。另外，驅動晶體管的柵極-源極間電位|Vgs|的大小則決定像素單元的電流量(I1n、I2n及Inn)。當畫面顯示亮的面積越多時，總電流Iy就越大；其造成阻抗元件304兩端的電位降也跟著增加。因此，使得各像素單元(301、302、303)的驅動N型薄膜式晶體管的源極S電位V1n、V2n及Vnn下降。此下降的源極電位促使柵極-源極間電位|Vgs|下降，像素單元中的電流I1n、I2n及Inn也隨著減少；如此便形成一個負回授控制回路。借由本發明的阻抗元件，可以實質性的減少消耗功率的波動；且當大面積顯示白色亮區域時，顯示器將自動減少亮度的輸出以節省電源的消耗。由于人的眼睛對于此有限度電位降所減少的發光亮度并不會明顯察覺出來，因此并不會影響到顯示器的顯示品質。
在上述的實施例中，阻抗元件位于像素單元的源極端以及電源電路的穩壓輸出點之間。阻抗元件可與像素單元同時制作于玻璃基板上，也可單獨制作于玻璃基板的外部組件。阻抗元件可視顧客需求予以定作，而其最佳的阻抗范圍大約為1歐姆至25毆姆之間。另值得說明的是，根據晶體管的柵-源極電位|Vgs|特性來控制有機發光二極管的亮度，要比利用漏-源極電位|Vds|來的理想，因為當晶體管操作在飽和區時，晶體管的電流Id是受到柵-源極電位|Vgs|來控制的。
為了更明確的說明本發明的實施效果，因此底下將以第一實施例(圖2)來分別說明(一)不使用阻抗元件的傳統顯示器，以及(二)使用阻抗元件的本發明顯示器。
(一)當不使用阻抗元件時當畫面全暗時Vdd設定為3V，Vg＝Vdata＝3V，總電流Ix＝0mA，但因為R＝0，所以(Ix)R＝0V，因此Vs＝Vdd-(Ix)R＝3V-0V＝3V，Vgs＝0V，最后總電流為0mA。
當畫面全亮時Vdd設定為3V，Vg＝Vdata＝0V，總電流Ix＝100mA，但因為R＝0，所以(Ix)R＝0V，因此Vs＝Vdd-IR＝3V-0V＝3V，Vgs＝3V，最后總電流為100mA。
(二)使用阻抗元件，且阻抗為5歐姆時當畫面全暗時Vdd設定為3V，Vg＝Vdata＝3V，總電流Ix＝0mA，但因為R＝0，所以(Ix)R＝0V，因此Vs＝Vdd-IR＝3V-0＝3V，Vgs＝0V，最后總電流為0mA。
當畫面全亮時Vdd設定為3V，Vg＝Vdata＝0V，總電流Ix＝100mA，但因為R＝5，所以(Ix)R＝0.5V，因此Vs＝Vdd-(Ix)R＝3V-0.5＝2.5V，Vgs＝-2.5V，最后總電流為80mA。
根據上述數據，于未使用阻抗元件時，全亮畫面的最后總電流為100mA，其亮度大約為150nits；當使用阻抗元件時，全亮畫面的最后總電流為80mA，其亮度大約為120nits。亦即，全亮畫面的總電流量節省了20mA。由于人眼對于大面積亮度的畫面是150nits或是120nits是分辨不太出來的，因此，顯示器的顯示品質并不會受到影響。借由本發明，可以實質性的減少消耗功率的波動，且節省電源的消耗。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，并非用以限定本發明的申請專利范圍；凡其它未脫離本發明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在下述的本申請的權利要求范圍中。
權利要求
1.一種自發光電路，具有一電源供應端，包括復數個驅動元件，每一該些驅動元件具有一源極、一漏極及一柵極；復數個自發光元件，每一該些自發光元件電性連接于該漏極；以及一阻抗元件，分別電性連接該源極及該電源供應端，以調節該柵極及該源極的電位差，并同時調節該自發光元件的亮度。
2.如權利要求1所述的自發光電路，其特征在于，該自發光元件包含有機發光二極管。
3.如權利要求1所述的自發光電路，其特征在于，每一該些自發光元件具有一陽極，且該陽極電性連接該漏極。
4.如權利要求1所述的自發光電路，其特征在于，每一該些驅動元件為一P型薄膜晶體管或N型薄膜晶體管。
5.如權利要求1所述的自發光電路，其特征在于，每一該些驅動元件是與每一該些自發光元件串聯。
6.如權利要求1所述的自發光電路，其特征在于，該阻抗元件的電流等于該些自發光元件所消耗的總電流量。
7.如權利要求6所述的自發光電路，其特征在于，該阻抗元件的電流增加時，則降低該自發光元件的供應電位，使得該自發光元件的電流降低，以達到省電的功能。
8.如權利要求1所述的自發光電路，其特征在于，該阻抗元件包含一電阻元件。
9.如權利要求7所述的自發光電路，其特征在于，該電阻元件的電阻值為1歐姆至25歐姆。
10.如權利要求1所述的自發光電路，其特征在于，該阻抗元件包含一晶體管。
11.一種自發光電路，具有一電源供應端，且提供一第一電位，包括至少一驅動元件，具有一柵極、一源極及一漏極；一阻抗元件，分別電性連接該源極及該電源供應端，且于該源極形成一第二電位；以及至少一自發光元件，電性連接于該漏極，且該自發光元件的亮度是依據該源極及該柵極的電位差而定；其中，該阻抗元件的總電流與該漏極的電位成反比。
12.如權利要求11所述的自發光電路，其特征在于，該第二電位為該第一電位扣除流經該阻抗元件的電流所造成的該阻抗元件的電位。
13.如權利要求11所述的自發光電路，其特征在于，該自發光元件包含有機發光二極管。
14.如權利要求11所述的自發光電路，其特征在于，該自發光元件具有一陽極，且該陽極電性連接該漏極。
15.如權利要求11所述的自發光電路，其特征在于，該驅動元件為一P型薄膜晶體管或N型薄膜晶體管。
16.如權利要求11所述的自發光電路，其特征在于，該驅動元件是與該自發光元件串聯。
17.如權利要求11所述的自發光電路，其特征在于，該阻抗元件的電流等于全部該自發光元件所消耗的總電流量。
18.如權利要求11所述的自發光電路，其特征在于，該阻抗元件包含一電阻元件。
19.如權利要求11所述的自發光電路，其特征在于，該電阻元件的電阻值為1歐姆至25歐姆。
20.如權利要求11所述的自發光電路，其特征在于，該阻抗元件包含一晶體管。
21.一種自發光顯示器的電源消耗調節方法，包含提供一電源；電性連接復數個驅動元件與該電源，其中每一該些驅動元件具有一柵極、一源極及一漏極；根據該柵極及該源極電位，驅動復數個自發光元件，其中每一該些自發光元件與該漏極電性連接；根據該復數個自發光元件發光，提供一總電流；及根據該總電流，調整一阻抗元件的兩端電位，其中該阻抗元件分別與該源極及該電源電性連接。
22.如權利要求23所述的自發光顯示器的電源消耗調整方法，其特征在于，提供一總電流步驟包含該復數個自發光元件亮度與該總電流大小成正比。
23.如權利要求23所述的自發光顯示器的電源消耗調整方法，其特征在于，調整一阻抗元件的兩端電位步驟包含該總電流大小與該阻抗元件的兩端電位成正比。
全文摘要
本發明提供一種具省電功能的自發光電路與方法，其具有一阻抗元件分別電性連接于電源供應端與驅動電路，是根據像素單元所消耗的總電流量，自動調整整體的耗電量。借此，可以實質性的減少消耗功率的波動，且節省電源的消耗，而不會影響顯示品質。
文檔編號H05B37/00GK1622705SQ200410101979
公開日2005年6月1日 申請日期2004年12月10日 優先權日2004年12月10日
發明者胡碩修 申請人:友達光電股份有限公司