TWI836064B - 補償顯示器亮度的方法和顯示器 - Google Patents
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Abstract
提供一種使用垂直有機發光電晶體補償顯示器的亮度的方法和顯示器，所述方法抑制亮度在長的時間段內的變動。此方法是一種補償包括多個垂直有機發光電晶體及儲存垂直有機發光電晶體的特性資訊的記憶體的顯示器的亮度的方法。此方法包括：步驟（A），對欲被修正的垂直有機發光電晶體的閘極電極施加用於亮度檢查的電壓；步驟（B），量測藉由對欲被修正的垂直有機發光電晶體的閘極電極施加用於亮度檢查的電壓而流過電流供應線的電流，所述電流經由電流供應線而供應至垂直有機發光電晶體的源極電極；以及步驟（C），基於在步驟（B）中量測的電流的值以及儲存於記憶體中的垂直有機發光電晶體的特性資訊，確定欲被施加至垂直有機發光電晶體的閘極電極的電壓的修正值。
Description
本發明是有關於一種驅動及操作發光顯示器的方法和顯示器。
近年來，使用有機半導體元件（例如有機發光二極體（organic light emitting diode））作為光源元件的顯示器已經投入實際使用，且現在可在市場上購得。在使用有機半導體元件作為光源的顯示器的開發中，為了進一步提高效能，一直持續進行研究以實現更高的亮度、更高的清晰度、更低的功耗及更長的壽命。
傳統上，有機電致發光（electroluminescence，EL）顯示器的發光元件（亦稱為「畫素」及/或「子畫素」）由有機發光二極體（亦稱為「OLED」）及控制流過有機發光二極體的電流的電晶體構成。有機發光二極體是因應於自形成於剛性或可撓性基底上的薄膜電晶體（thin film transistor）（亦稱為「TFT」）輸入至夾置於陽極電極與陰極電極之間的有機EL層的電流而發光的裝置。
然而，對於上述配置，下面的專利文獻1闡述了一種電晶體，所述電晶體用作用於減少控制元件的數目並增加發光面積以實現更高亮度的元件並且控制被施加至閘極電極的電壓以調節流過所述電晶體的電流，專利文獻1亦闡述了根據流過垂直有機發光電晶體的電流量而自身發光的垂直有機發光電晶體（vertical organic light emitting transistor）（亦稱為「VOLET」）。下面的專利文獻2闡述了使用垂直有機發光電晶體的顯示器，且預期會大大增加顯示器的亮度。
PTL1：專利文獻1:WO 2009/036071
PTL2：專利文獻2:JP-A-2014-505324
類似於場效電晶體，垂直有機發光電晶體包括源極電極、閘極電極及汲極電極。源極電極對應於陽極電極，且汲極電極對應於陰極電極。在源極電極與汲極電極之間形成EL元件及有機半導體層，且各個電極被配置成藉由使電流通過EL元件及有機半導體層來發射EL。源極電極及汲極電極中的至少一者被配置成透明的，以使藉由發光獲得的光被發射至外部。
已知，當傳統配置中使用的有機發光二極體持續被點亮達長的時間段時，會與所注入的電流成比例地發生劣化且亮度會逐漸降低。潛在的原因是由於有機發光二極體中的化學變化、電荷在各個有機層介面處的累積等引起的層間注入效率的變動。所述情形同樣適用於垂直有機發光電晶體，如上所述，垂直有機發光電晶體藉由使電流通過EL元件及夾置於對應於陽極電極的源極電極與對應於陰極電極的汲極電極之間的有機半導體層來發射EL。
然而，藉由深入研究，本發明者等人已經發現，依據詳細的裝置結構及所使用的材料而定，使用垂直有機發光電晶體的顯示器可能遭遇以下問題。當垂直有機發光電晶體對閘極電極施加電壓以藉由使電流流過EL元件及有機半導體層來發射EL時，電荷會累積於閘極電極與閘極絕緣膜層之間的介面、源極電極與有機半導體層及表面層等之間的介面、以及各個閘極絕緣膜層及表面層處。當電荷累積於該些介面處時，會出現如下現象：即使垂直有機發光電晶體對閘極電極施加預定電壓，亦不會有與在電晶體剛被製成或在工廠裝運時的狀態下的電荷相等的電荷注入至EL元件及有機半導體層，因而亮度較有機發光二極體降低得更快。因此，使用垂直有機發光電晶體的顯示器往往會在短的時間段內引起特性波動且往往具有短的壽命，因而產品的可靠性成為問題。
即使流過垂直有機發光電晶體的電流發生改變，亦可配置實行回饋控制的電路以使得流過期望的電流。然而，此會增加複雜的電路配置，因此需要供元件放置的區。即，發光區會變小，且會妨礙實現更高的亮度。
鑒於上述問題，本發明的目的是提供一種補償使用垂直有機發光電晶體的顯示器的亮度的方法和顯示器，所述方法抑制在長的時間段內亮度的變動而不增加複雜的電路配置。
根據本發明的補償顯示器的亮度的方法是一種補償包括多個垂直有機發光電晶體及儲存垂直有機發光電晶體的特性資訊的記憶體的顯示器的亮度的方法。
此方法包括：步驟（A），對欲被修正的垂直有機發光電晶體的閘極電極施加用於亮度檢查的電壓；步驟（B），量測藉由對欲被修正的垂直有機發光電晶體的閘極電極施加用於亮度檢查的電壓而流過電流供應線的電流，所述電流經由電流供應線而供應至垂直有機發光電晶體的源極電極；以及步驟（C），基於在步驟（B）中量測的電流的值以及儲存於記憶體中的垂直有機發光電晶體的特性資訊，確定欲被施加至垂直有機發光電晶體的閘極電極的電壓的修正值。
記憶體儲存顯示器剛被製成時或工廠裝運時垂直有機發光電晶體的特性資訊。此處，垂直有機發光電晶體的特性資訊包括例如電子遷移率（μ）、電導（gm = Id/Vg）、臨限電壓（Vt）、亮度-電壓及/或電流-電壓特性的查找表等。Id表示在垂直有機發光電晶體的源極電極與汲極電極之間流動的電流值，且Vg表示施加至垂直有機發光電晶體的閘極電極的電壓。
如上所述，確認流過電流供應線或各個垂直有機發光電晶體的電流的電流值，且在各個垂直有機發光電晶體中，基於儲存於記憶體中的特性資訊修正施加至閘極電極的電壓，以使具有期望的電流值的電流流動。即，對在長時間段內供應至垂直有機發光電晶體的有機半導體層的電流進行調節以使得具有期望的電流值。因此，由於垂直有機發光電晶體本身及/或OLED堆疊的劣化引起的亮度的變動得到抑制且能長時間對亮度進行補償。
可為各個垂直有機發光電晶體各別地量測電流值，或者可為排列於特定區或同一條線上的垂直有機發光電晶體共同地量測電流值。當量測流過各個垂直有機發光電晶體的源極電極的電流的電流值並調節施加至閘極電極的電壓時，可精確地修正流過源極電極的電流以獲得期望的亮度。
然而，由於具有大量畫素的顯示器是由數百萬至數千萬個垂直有機發光電晶體構成，因此當各別地對垂直有機發光電晶體進行修正時，修正所有垂直有機發光電晶體需要耗費很長時間。因此，在施加至閘極電極的電壓被修正的部分與未實行修正的部分之間存在亮度差，且影像品質可能不均勻。因此，較佳為以短的時間對排列於特定區或同一條線上的垂直有機發光電晶體共同地實行修正。
亮度補償方法的步驟（A）可包括以下步驟（A1）：切斷向不欲被修正的垂直有機發光電晶體的電流供應。
當實行步驟（A）及步驟（B）時，對垂直有機發光電晶體的閘極電極施加用於亮度檢查的電壓而非施加對應於欲顯示的影像的電壓，以暫時在螢幕上顯示非預期的顯示（unintended display）。此時，若立即顯示明亮的螢幕，則觀看顯示器的人往往感覺到螢幕的閃爍等。因此，較佳為使用盡可能暗的螢幕。
藉由採取上述方法，可切斷用作流過垂直有機發光電晶體的電流的供應源的路徑，在較暗的螢幕上實行修正步驟，並更精確地量測電流。
所述亮度補償方法的步驟（A）及步驟（B）是在影像更新間隔期間實行。
垂直有機發光電晶體的特性容易受到溫度影響，且在溫度高於電源接通時的溫度的操作期間，即使當將相同的電壓施加至垂直有機發光電晶體的閘極電極時，流動電流的值亦不同。因此，需要量測並修正處於操作期間的溫度下的電流值。
藉由採取上述方法，在顯示器開始操作且溫度上升時以及在溫度上升至運作溫度的狀態下，對施加至垂直有機發光電晶體的閘極電極的電壓進行修正，以使得可實現期望的亮度，結果，可實現在修正後具有期望亮度的發光。在接通電源後，藉由單次電流量測來確定修正值，並且獲得並儲存各個垂直有機發光電晶體的偏置電壓，且可實行控制以使得能夠根據時間的流逝及溫度來偏置（offset）施加至垂直有機發光電晶體的閘極電極的電壓。
在液晶顯示器或顯示器中，暫時插入與在欲顯示的影像的更新間隔期間顯示的影像不同的螢幕，以提供如下效果：在前一影像被切換至下一影像時，可減少殘留影像（afterimage）。
所述亮度補償方法的步驟（B）可包括以下步驟（B1）：將在步驟（B）中量測的電流值儲存於記憶體中。
藉由採取上述方法，可實行修正以使得不僅對儲存於記憶體中的各個垂直有機發光電晶體的初始特性資訊進行調節而且亦對相對於在先前步驟中量測的電流值及經修正的電壓值的差值等進行調節。因此，即使在剛接通電源後亦不量測垂直有機發光電晶體的源極電極的電流值，且可在基於上次修正時的電流值實行修正的狀態下顯示影像及電影。
本發明的顯示器包括：
多個垂直有機發光電晶體，排列成陣列；
資料線，供應用於控制所述多個垂直有機發光電晶體的閘極電極的電壓；
電流供應線，向所述多個垂直有機發光電晶體的源極電極供應電流；
第一薄膜電晶體，連接於各個垂直有機發光電晶體的閘極電極與資料線之間且控制向垂直有機發光電晶體的閘極電極的電壓供應；
第一閘極線，連接至第一薄膜電晶體的閘極電極且控制第一薄膜電晶體；
控制器，控制被施加至至少第一閘極線的電壓；
電流量測部，量測流過電流供應線的電流；以及
記憶體，儲存各個垂直有機發光電晶體的特性資訊。
控制器實行控制以對欲被修正的垂直有機發光電晶體的閘極電極施加用於亮度檢查的電壓，
電流量測部量測藉由對欲被修正的垂直有機發光電晶體的閘極電極施加用於亮度檢查的電壓而流過垂直有機發光電晶體的源極電極的電流，且將所量測的電流的值儲存於記憶體中，且
控制器基於所量測的電流的值以及儲存於記憶體中的垂直有機發光電晶體的特性資訊而確定欲被施加至垂直有機發光電晶體的閘極電極的電壓的修正值。
舉例而言，控制器控制第一閘極線的電壓以接通連接至欲被修正的垂直有機發光電晶體的第一薄膜電晶體，且在此接通狀態下，根據由電流量測部量測的電流供應線的電流值以及儲存於記憶體中的垂直有機發光電晶體的特性資訊來確定施加至資料線的電壓的修正值。因此，可修正欲被修正的垂直有機發光電晶體的亮度。
根據上述配置，可調節施加至資料線的電壓，以顯示期望的影像。因此，可修正流過垂直有機發光電晶體的電流的值，並構成儘管長時間使用影像品質及亮度亦不發生變化的顯示器，且可針對長時間照明來補償亮度。
在顯示器中，介電層可形成於垂直有機發光電晶體的閘極電極與源極電極之間。
藉由順序地切換連接至各個垂直有機發光電晶體的第一薄膜電晶體的接通/關斷狀態並根據各個畫素向垂直有機發光電晶體的閘極電極施加期望的電壓來更新在顯示器上顯示的影像。此時，在完成向垂直有機發光電晶體的閘極電極的電壓施加且將第一薄膜電晶體切換至關斷狀態之後，垂直有機發光電晶體必須維持其亮度達預定時間。即，為了維持流過垂直有機發光電晶體的電流，需要維持垂直有機發光電晶體的閘極電極與源極電極之間的電壓。
出於此種目的，用於維持電荷的元件（例如電容器）必須連接於垂直有機發光電晶體的閘極電極與源極電極之間。若使用被配置成半導體電路的電容器來獲得用於維持電壓的電容值，則需要非常大的元件，且會壓縮發光區。
因此，利用上述配置，電容器可被配置成垂直有機發光電晶體中的寄生元件，所述寄生元件被形成為具有大的大小以增大發光區。即，不需要單獨地連接用於維持電壓的電容器，且不會壓縮發光區，從而可構成具有更高亮度的顯示器。
在顯示器的垂直有機發光電晶體中，源極電極及/或汲極電極可由含碳的導電材料形成。
此外，在顯示器的垂直有機發光電晶體中，源極電極及/或汲極電極可由碳奈米管（carbon nanotube）（亦稱為「CNT」）形成。
含碳的導電材料（特別是碳奈米管）具有承載高電流密度的高的容量，且可形成對可見光透明的導電膜。因此，藉由使用如上所述的材料，可構成對可見光透明且可流動大的電流的垂直有機發光電晶體。由於碳奈米管具有高的機械強度且是可撓性的，因此亦可構成可撓性顯示器。
上述顯示器更包括第二薄膜電晶體及第二閘極線，第二薄膜電晶體連接於垂直有機發光電晶體的源極電極與電流供應線之間並控制向垂直有機發光電晶體的源極電極的電流供應，第二閘極線連接至第二薄膜電晶體的閘極電極並控制第二薄膜電晶體。控制器可實行控制以使連接至不欲被修正的垂直有機發光電晶體的第二薄膜電晶體處於關斷狀態。
此外，顯示器的第二薄膜電晶體可由氧化物半導體形成。
在正常操作期間，處於接通狀態的第二薄膜電晶體被切換至關斷狀態，從而可切斷流過垂直有機發光電晶體的電流的供應路徑。此外，當第二薄膜電晶體由即使在關斷狀態下亦有少量電流（漏電流（leakage current））流動的氧化物半導體形成時，可進一步減小流過不欲被修正的垂直有機發光電晶體的電流。
本發明實現一種使用垂直有機發光電晶體來補償顯示器的亮度的方法和顯示器，所述方法抑制在長的時間段內亮度的變動而不增加複雜的電路配置。
在下文中，將參考圖式闡述本發明的顯示器的配置。以下圖式是示意性地進行例示，且圖式中的尺寸比率及數目未必與實際尺寸比率及實際數目一致。
配置
首先，將闡述顯示器的配置。圖1是顯示器1的實施例的一部分的示意性配置圖。如圖1中所示，本實施例的顯示器1包括：發光單元10，包括排列成陣列的垂直有機發光電晶體；資料線11，向垂直有機發光電晶體的閘極電極供應電壓；電流供應線12，向垂直有機發光電晶體的源極電極供應電流；第一閘極線13，控制第一薄膜電晶體；第二閘極線14，控制第二薄膜電晶體；控制器15；電流量測部16，量測流過電流供應線12的電流；以及記憶體17。
圖2是圖1中的發光單元10的電路圖。如圖2中所示，發光單元10包括：垂直有機發光電晶體20；第一薄膜電晶體21，控制向垂直有機發光電晶體20的閘極電極的電壓供應；第二薄膜電晶體22，控制向垂直有機發光電晶體20的源極電極的電流供應；以及電容器23，連接於垂直有機發光電晶體20的源極電極與閘極電極之間。
資料線11是經過第一薄膜電晶體21向垂直有機發光電晶體20的閘極電極施加電壓的佈線，以根據欲顯示的影像調節垂直有機發光電晶體20的發光亮度。電流供應線12是經過第二薄膜電晶體22向垂直有機發光電晶體20的源極電極供應電流的佈線。
第一閘極線13連接至第一薄膜電晶體21的閘極電極，並控制第一薄膜電晶體21的接通/關斷，即，控制垂直有機發光電晶體20的閘極電極與資料線11之間的通電（energization）。第二閘極線14連接至第二薄膜電晶體22的閘極電極，並控制第二薄膜電晶體22的接通/關斷，即，控制垂直有機發光電晶體20的源極電極與電流供應線12之間的通電。
電流量測部16被設置成量測流至連接至同一電流供應線12的發光單元10（垂直有機發光電晶體20）的電流量的總值。
圖3是圖1中的控制器15的配置圖。如圖3中所示，控制器15包括：多個閘極驅動器15a，用於驅動資料線11；多個源極驅動器15b，用於驅動電流供應線12；多個閘極控制器15c，用於控制第一閘極線13的電壓及第二閘極線14的電壓；資料輸入/輸出電路15d，接收由電流量測部16量測的電流值並將電流值儲存於記憶體17中；以及算術處理電路15e，根據由電流量測部16量測的電流值及儲存於記憶體17中的垂直有機發光電晶體20的特性資訊來計算施加至垂直有機發光電晶體20的閘極電極的電壓的修正值。關於控制的細節將在下面的控制方法項中進行闡述。
構成控制器15的各個區塊的具體配置是由專用電路、由軟體程式控制的處理器、或其組合來構成。舉例而言，專用電路可為專用積體電路（應用專用積體電路（Application Specific Integrated Circuit，簡稱為ASIC））或可程式化裝置（可程式化邏輯裝置（programmable logic device，PLD）、複雜可程式化邏輯裝置（complex programmable logic device，CPLD）、現場可程式化閘陣列（field programmable gate array，FPGA））。ASIC被配置成電性連接至用於產生控制訊號的邏輯電路及驅動電路，所述邏輯電路配置於上面配置有垂直有機發光電晶體20的基底上，所述驅動電路用於驅動各個垂直有機發光電晶體20或各條線（11、12、13、14）。可程式化裝置可藉由程式化來構建專用電路。
處理器可為中央處理單元（central processing unit，簡稱為CPU）、另一通用處理器、數位訊號處理器（digital signal processor，簡稱為DSP）、ASIC等。通用處理器可為微處理器，且處理器可為任何標準處理器等。各種處理步驟可由硬體處理器直接執行或者可由處理器中的硬體與軟體（或軟體功能模組）的組合來執行。此外，可使用例如微控制器的控制裝置。
記憶體17可包括高速隨機存取記憶體（random access memory，RAM），且可由任何類型的揮發性或非揮發性記憶體裝置或其組合來實現。實例包括靜態隨機存取記憶體（static random access memory，SRAM）、電可抹除可程式化唯讀記憶體（electrically erasable programming read only memory，EEPROM）、可抹除可程式化唯讀記憶體（erasable programming read only memory，EPROM）、可程式化唯讀記憶體（programming read only memory，PROM）、唯讀記憶體（read only memory，ROM）、磁性記憶體、快閃記憶體、磁碟及光碟。
電容器23是被設置成在第一薄膜電晶體21處於關斷狀態時使顯示影像維持預定時間的電壓保持元件，且保持垂直有機發光電晶體20的閘極電極與源極電極之間的電壓。
接下來，將闡述形成於基底上的各個元件的結構。圖4是配置於基底30上的發光單元10的示意性元件配置的俯視圖。圖5是圖4中的發光單元10的側視圖。如圖4及圖5中所示，垂直有機發光電晶體20、第一薄膜電晶體21及第二薄膜電晶體22形成於由資料線11、電流供應線12、第一閘極線13及第二閘極線14劃分的區中。
基底30可由玻璃材料或塑膠材料（例如聚對苯二甲酸乙二酯（Poly Ethylene Terephthalate，PET）、聚萘二甲酸乙二酯（Poly Ethylene Naphthalate，PEN）或聚醯亞胺）製成。
在以下說明中，將藉由如下假設來進行說明：資料線11及電流供應線12的佈線方向是X方向，第一閘極線13及第二閘極線14的佈線方向是Y方向，與X方向及Y方向正交的方向是Z方向，且朝向遠離基底30的方向（+ Z方向）的一側是上層側。
在垂直有機發光電晶體20的配置中，形成源極電極層20s，並經由由介電質形成的閘極絕緣膜層20h在源極電極層20s下面進一步形成閘極電極層20g。源極電極層20s被配置成自上層將含碳的導電材料（在本實施例中，為碳奈米管）施加至對應於陰極電極的汲極電極層20d、有機EL層20c、有機半導體層20a及表面層31的表面上。當向閘極電極層20g施加電壓時，有機半導體層20a與源極電極層20s之間的肖特基勢壘（Schottky barrier）發生改變，且一旦超過預定臨限值，電流便會自源極電極層20s流至有機半導體層20a，從而使垂直有機發光電晶體20發光。
在本實施例的顯示器1中，基底30由對可見光透明的材料製成，且閘極電極層20g及源極電極層20s被配置成具有可見光可穿過的間隙，以使自有機半導體層20a發射的光穿過基底30並發射至外部，從而顯示影像。如上所述，使光穿過基底30並發射光的方法亦被稱為「底部發射方法（bottom emission method）」，所述方法具有電極之間的佈線連接容易且易於製造的優點。
第一薄膜電晶體21及第二薄膜電晶體22分別連接至源極電極層（21s、22s）及汲極電極層（21d、22d），氧化物半導體層（21a、22a）夾置於源極電極層（21s、22s）與汲極電極層（21d、22d）之間，且閘極電極層（21g、22g）形成於氧化物半導體層（21a、22a）下面，絕緣層或介電層夾置於閘極電極層（21g、22g）與氧化物半導體層（21a、22a）之間。當向閘極電極層（21g、22g）施加電壓時，在氧化物半導體層（21a、22a）中形成通道，且源極電極層（21s、22s）及汲極電極層（21d、22d）被通電。
在第一薄膜電晶體21中，源極電極層21s連接至資料線11，且汲極電極層21d連接至垂直有機發光電晶體20的閘極電極層20g。在第二薄膜電晶體22中，源極電極層22s連接至電流供應線12，且汲極電極層22d連接至垂直有機發光電晶體20的源極電極層20s。在第一薄膜電晶體21中，源極電極層21s可連接至垂直有機發光電晶體20的閘極電極層20g，且汲極電極層21d可連接至資料線11。
如圖4中所示，垂直有機發光電晶體20被形成為使發光區盡可能大，以實現高的亮度，且第一薄膜電晶體21及第二薄膜電晶體22被形成為在所分段的區的拐角處盡可能小，以使對於垂直有機發光電晶體20的發光區的影響小。
在圖4及圖5中，並未例示電容器23，但是如圖5中所示，在本實施例的垂直有機發光電晶體20中，源極電極層20s與閘極電極層20g被排列成以將閘極絕緣膜層20h夾置於源極電極層20s與閘極電極層20g之間的方式彼此面對，以提供作為寄生元件的電容器23。在此種作為寄生元件的電容器23中，當電容值不足時，可另外形成另一電容器。
在下文中，將舉例說明用於各層的材料。
垂直有機發光電晶體20的汲極電極層20d的材料的實例包括單層或多層石墨烯、碳奈米管、鋁（Al）、氟化鋰（LiF）、氧化鉬（MoXOY）、氧化銦錫（ITO）及氧化鋅（ZnO）。
垂直有機發光電晶體20的閘極電極層20g的材料的實例包括摻雜有金屬（例如鋁（Al）、錫（Sn）、釔（Y）、鈧（Sc）或鎵（Ga））的氧化鋅（ZnO）、摻雜有金屬及未進行摻雜的透明導電氧化物（例如氧化銦（In2
O3
）、二氧化錫（SnO2
）及氧化鎘（CdO））、以及包含其組合的材料。作為另外一種選擇，可採用鋁（Al）、金（Au）、銀（Ag）、鉑（Pt）、鎘（Cd）、鎳（Ni）及鉭（Ta）及其組合、以及p-摻雜矽（Si）或n-摻雜矽（Si）及砷化鎵（GaAs）。
垂直有機發光電晶體20的表面層31與閘極電極層20g之間的閘極絕緣膜層20h的材料的實例包含有機化合物，例如氧化矽（SiOX
）、氧化鋁（Al2
O3
）、氮化矽（Si3
N4
）、氧化釔（Y2
O3
）、鈦酸鉛（PbTiOX
）、鈦酸鋁（AlTiOX
）、玻璃及聚對二甲苯聚合物、聚苯乙烯、聚醯亞胺、聚乙烯基苯酚、聚甲基丙烯酸甲酯及氟聚合物。
垂直有機發光電晶體20的有機半導體層20a的材料的實例包含：線型縮合（linear condensed）多環芳族化合物（或並苯化合物（acene compound））（例如萘、蒽、紅螢烯、稠四苯、稠五苯、稠六苯及其衍生物）、顏料（例如銅酞菁（copper phthalocyanine，CuPc）化合物、偶氮化合物、苝化合物及其衍生物）、低分子量化合物（例如腙化合物、三苯基甲烷化合物、二苯基甲烷化合物、二苯乙烯化合物、烯丙基乙烯基化合物、吡唑啉化合物、三苯胺衍生物（triphenylamine derivative，TPD）、烯丙基胺化合物、低分子量胺衍生物（a-NPD）、2,2',7,7'-四(二苯基胺基)-9,9'-螺二芴（2,2',7,7'-tetrakis(diphenylamino)-9,9'-spirobifluorene，spiro-TAD）、N,N'-二(1-萘基)-N,N'-二苯基-4,4'-二胺基聯苯基（N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-4,4'-diamonobiphenyl，spiro-NPB）、4,4',4"-三[N-3-甲基苯基-N-苯基胺基]三苯基胺（4,4',4"-tris[N-3-methylphenyl-N-phenylamino]triphenylamine，mMTDATA）、2,2',7,7'-四(2,2-二苯基乙烯基)-9,9-螺二芴（2,2',7,7'-tetrakis(2,2-diphenylvinyl)-9,9-spirobifluorene，spiro-DPVBi）、4,4'-雙(2,2-二苯基乙烯基)聯苯基（4,4'-bis(2,2-diphenylvinyl)biphenyl，DPVBi）、(8-羥基喹啉)鋁（(8-quinolinolato)aluminum，Alq）、三(8-羥基喹啉)鋁（tris(8-quinolinolato)aluminum，Alq3
）、三(4-甲基-8羥基喹啉)鋁（tris(4-methyl-8quinolinolato)aluminum，Almq3
）及其衍生物）、聚合物化合物（例如聚噻吩、聚(對伸苯伸乙烯)（poly(p-phenylene vinylene)，PPV）、含聯苯基的聚合物、含二烷氧基的聚合物、烷氧基苯基PPV、苯基PPV、苯基/二烷氧基PPV共聚物、聚(2-甲氧基-5-(2'-乙基己氧基)-1,4-伸苯基伸乙烯基)（poly(2-methoxy-5-(2'-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene)，MEH-PPV）、聚(乙烯二氧基噻吩）（poly(ethylenedioxythiophene)，PEDOT）、聚(苯乙烯磺酸)（poly(styrenesulfonic acid)，PSS）、聚苯胺（poly(aniline)，PAM）、聚(N-乙烯基咔唑)、聚(乙烯基芘)、聚(乙烯基蒽)、芘甲醛樹脂、乙基咔唑甲醛鹵化樹脂及其改質化合物）、n型傳輸有機低分子（例如5,5_-二全氟己基羰基-2,2_：5_,2_：5_,2_-四噻吩（DFHCO-4T）、α,ω-二全氟己基四噻吩（DFH-4T）、二(全氟苯基羰基)-2,2'5',2''5'',2-四聚噻吩（DFCO-4T）、聚{[N,N'-雙(2-辛基十二烷醇)萘-1,4,5,8-雙-(二甲醯亞胺)-2,6-二基]-5,5'-(2,2'-雙噻吩)}（P(NDI2OD-T2)）、N,N'-雙(正辛基)-二氰乙炔-3,4,9,10-雙(二甲醯亞胺)（PDI8-CN2）、N,N'-1H,1H-全氟丁基二氰基苝醯亞胺（PDIF-CN2）、氟化酞菁銅（F16CuPc）、富勒烯、萘、苝及寡聚噻吩衍生物、寡聚物或聚合物），以及具有噻吩環的芳族化合物（例如噻吩並[3,2-b]噻吩、二萘基[2,3-b：2',3'-f]噻吩並[3,2-b]噻吩（dinaphthyl[2,3-b: 2',3'-f]thieno[3,2-b]thiophene，DNTT）及2-癸基-7-苯基[1]苯並噻吩並[3,2-b][1]苯並噻吩（2-decyl-7-phenyl[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene，BTBT））。
此處，在垂直有機發光電晶體20中，適當地選擇具有合適能級的有機半導體，從而可有利地使用通常用於OLED顯示器中的電洞注入層、電洞傳輸層、有機EL層、電子傳輸層、電子注入層等。藉由選擇構成有機EL層20c的材料而調節發射至外部的光的顏色，以發射例如紅色、綠色及藍色等顏色的光。此外，垂直有機發光電晶體20可被配置成發射白光，且在具有相同垂直有機發光電晶體20的畫素中，可併入彩色濾光片並使用彩色濾光片來選擇期望顏色的光並因此發射光。此外，垂直有機發光電晶體20可被配置成發射短波長的光（例如藍光），且在具有相同垂直有機發光電晶體20的畫素中，可使用由能量轉換材料（例如量子點）組成的層將發射的光轉換成期望的波長，並因此發射期望顏色（例如綠色及紅色）的光。
表面層31是為了固定源極電極層20s（具體而言是CNT層）而形成於閘極絕緣膜層20h上的層。表面層31可藉由施加含有由矽烷偶合材料、丙烯酸樹脂等形成的黏合劑樹脂的組合物來形成。
由第一薄膜電晶體21及第二薄膜電晶體22構成的氧化物半導體層（21a、22a）的材料的實例包括In-Ga-Zn-O系半導體、Zn-O系半導體（ZnO）、In-Zn-O系半導體（IZO（註冊商標））、Zn-Ti-O系半導體（ZTO）、Cd-Ge-O系半導體、Cd-Pb-O半導體、氧化鎘（CdO）、Mg-Zn-O系半導體、In-Sn-Zn-O系半導體（舉例而言，In2
O3
-SnO2
-ZnO）及In-Ga-Sn-O系半導體。
在本實施例中，第一薄膜電晶體21及第二薄膜電晶體22為各自由氧化物半導體製成的薄膜電晶體，但是亦可為由非晶矽製成的薄膜電晶體。可使用p型或n型。此外，作為特定配置，可採用任何配置，例如交錯型、倒置交錯型、共面型或倒置共面型。
亦可採用專利文獻1及專利文獻2中闡述的垂直有機發光電晶體20作為垂直有機發光電晶體20。
控制方法
最後，將闡述顯示控制方法。在本實施例中，如圖1中所示，發光單元10排列成陣列。圖1中垂直方向上的一行共享資料線11及電流供應線12，且圖1中水平方向上的一行共享第一閘極線13及第二閘極線14。
在以下說明中，在上述配置的前提下，將每次欲被修正的發光單元10闡述為圖1中共享第一閘極線13及第二閘極線14的水平列的組合。然而，每次欲被修正的發光單元10可按圖1中的共享第一閘極線13的水平方向上的多個組合來同時修正，或者可按次序修正單個發光單元10。
根據本實施例的亮度補償方法是在顯示器1正顯示影像的同時在用於顯示相對於所顯示影像而言的下一影像的影像更新間隔期間實行的。以下亮度補償方法可在任意時間實行，可在電源接通時實行，或者可自電源接通後以某些時間間隔實行。在剛接通電源時實行亮度補償方法的情況下，在顯示器1顯示來自任何訊號輸入的任何影像或視訊之前，可實行標準亮度修正程序，在所述標準亮度修正程序期間，顯示器中被量測的畫素將點亮，且在顯示器1上將觀察到閃爍或顏色偏移或滾動圖案。此可被認為是顯示器的啟動序列（bootup sequence），乃因其是在顯示器1上顯示來自任何訊號輸入的任何影像或視訊之前完成的，顯示器的觀眾所體驗到的顯示器觀看體驗的中斷將最小。
圖6是示出顯示器1的亮度修正程序的流程圖。如圖6中所示，當顯示器1自實行正常影像顯示的狀態開始進行修正控制時，控制器15的閘極控制器15c將連接至欲被修正的垂直有機發光電晶體20的第二薄膜電晶體22切換至接通狀態，並將連接至不欲被修正的垂直有機發光電晶體20的第二薄膜電晶體22切換至關斷狀態（S1）。
在實行步驟S1之後，控制器15的閘極控制器15c將連接至欲被修正的垂直有機發光電晶體20的第一薄膜電晶體21切換至接通狀態，並將連接至不欲被修正的垂直有機發光電晶體20的第一薄膜電晶體21切換至關斷狀態（S2）。控制器15因此實行控制，以不向不欲被修正的垂直有機發光電晶體20的閘極電極施加電壓，且沒有電流被供應至源極電極。
在如上所述實行控制時，對連接至處於接通狀態的第一薄膜電晶體21的資料線11或對所有資料線11施加用於亮度檢查的電壓（S3）。因此，當對欲被修正的垂直有機發光電晶體20施加用於亮度檢查的電壓時獲得的與各個電流值之和對應的電流流過電流供應線12。
因此，電流量測部16量測連接至處於接通狀態的第二薄膜電晶體22的電流供應線12或所有電流供應線12的電流（S4）。此時，理想地，當對第二薄膜電晶體22的閘極電極施加用於亮度檢查的電壓時，量測藉由將自電流供應線12流向源極電極的電流的值乘以欲被修正的垂直有機發光電晶體20的數目而獲得的電流值。
量測電流值的方法的具體實例包括：藉由類比/數位轉換器（analog/digital converter，A/D converter）量測電流值的方法；將電阻器設置於電流供應線12上並將電阻器兩端出現的電壓與期望的電壓值進行比較的方法；以及提供分流路徑的方法，當對應於預定電流值的電流流過電流供應線12時，利用安培計量測流過分流路徑而不流過各個垂直有機發光電晶體的電流，並對所量測的電流值與預定的供應電流值之間的差值進行量測。
控制器15獲取由資料輸入/輸出電路15d作為特性資訊而實際量測的與用於亮度檢查的電壓(Vc)對應的電流值(I1)，並將電流值儲存於記憶體17中。此時，控制器15的資料輸入/輸出電路15d自記憶體17讀取在剛製成或在工廠裝運時的狀態下與用於亮度檢查的電壓(Vc)對應的電流值(I0)。然後，算術處理電路15e確認與特性資訊的偏差，並確定施加至資料線11的電壓的修正值，以減小電流值產生的偏差(ΔI=I1-I0)(S5)。此時用於比較的特性資訊可為由算術處理電路15e計算的電導(gm1=I1/Vc)。
當確定出修正值時，控制返回至正常影像顯示控制，控制器15的閘極控制器15c將第二薄膜電晶體22切換至接通狀態，且修正電壓被施加至資料線11，所述修正電壓是對應於將由控制器15的閘極驅動器15a顯示的影像的電壓。
如上所述，修正電壓值被施加至垂直有機發光電晶體20的閘極電極，以使即使在對閘極電極施加電壓的情況下由於劣化而並未有預期的電流流過源極電極時，對閘極電極的控制進行修正以獲得預期電流值，且可抑制亮度的改變並針對長時間照明來補償亮度。
在本實施例的亮度補償方法中，如上所述，幾乎沒有電流流過不欲被修正的垂直有機發光電晶體20。因此，當在發光單元10中每次實行修正控制時，儘管圖1中共享第一閘極線13及第二閘極線14的僅一個水平列輕微發光，但是其他垂直有機發光電晶體20被關斷。因此，此相當於在影像更新間隔中進行黑螢幕插入（black screen insertion）。可在每一個影像顯示訊框之後實行黑螢幕插入，即，在顯示器1的操作時間期間，黑螢幕與影像顯示螢幕每隔一訊框交替一次。因此，在每一黑螢幕插入時間中，圖1中的一個水平列可經歷亮度量測及補償過程，且顯示器中的所有畫素將連續地以滾動方式（rolling fashion）一列接一列地被量測及補償。為了將在黑螢幕插入訊框中被量測及補償的列對顯示品質的影響最小化，可對所述列中各個畫素的亮度訊號進行調節，以使所述畫素發出的時間平均亮度（time average brightness）等於顯示內容所需的畫素的目標亮度。由於黑螢幕插入，在影像顯示訊框期間，畫素一般需要兩倍的亮度以滿足時間平均亮度要求。舉例而言，若畫素具有在接下來的訊框中顯示內容所需的100 cd/m^2的目標亮度，則在影像顯示訊框期間此畫素的實際輸出亮度需為200 cd/m^2，且此乃因所述畫素在黑螢幕插入訊框期間將不發出任何光，因而所述畫素在影像顯示訊框及黑螢幕插入訊框期間的平均亮度是100 cd/m^2。然而，若在下一黑螢幕插入訊框期間將經歷量測及補償序列的一列中的畫素需要點亮至顯示內容所需的100 cd/m^2的目標亮度，則由於所述畫素將在黑螢幕插入訊框期間發光，因此可調節所述畫素在影像顯示訊框及黑螢幕插入訊框期間的亮度以得到目標值，例如影像顯示訊框亮度：黑螢幕插入訊框亮度= 100 cd/m^2 : 100 cd/m^2、或150 cd/m^2 : 50 cd/m^2、或50 cd/m^2 : 150 cd/m^2、或0 cd/m^2 : 200 cd/m^2、等等。可在黑螢幕插入訊框期間使用合適的亮度值且因此使用畫素的合適的電流值來滿足進行更精確及有效的量測及補償的需要。
當在液晶顯示器或發光顯示器中在影像更新間隔中插入黑螢幕時，暫時插入與在欲顯示的影像的更新間隔期間顯示的影像不同的螢幕，以在前一影像被切換至下一影像時可減少殘留影像。因此，藉由以上述方法抑制殘留影像，顯示器可更清楚地顯示影像及移動影像。
另一實施例
在下文中，將闡述另一實施例。
＜1＞ 可基於儲存於記憶體17中的在先前修正控制期間量測的電流值或電導來確定修正值。基於在先前修正控制期間量測的值，顯示器1亦可用於根據時間的流逝及缺陷的檢測來修正修正值。
＜2＞ 圖7是顯示器1的另一實施例的一部分的示意性配置圖。如圖7中所示，本發明的顯示器1可不包括第二薄膜電晶體22。第二薄膜電晶體22切斷電流路徑，因此沒有電流流過不欲被修正的垂直有機發光電晶體20。藉由在資料線11上施加合適的資料訊號電壓並將合適的電壓饋送至垂直有機發光電晶體20的閘極電極，垂直有機發光電晶體20可被轉換至其關斷狀態，在關斷狀態中只有最小的電流流過垂直有機發光電晶體20。換言之，若在垂直有機發光電晶體20關斷的狀態下流過不欲被修正的垂直有機發光電晶體20的電流非常小且並非高至影響修正計算的值，則可不需要第二薄膜電晶體22。
利用上述配置，可減少佈線及元件，且可進一步增大發光區。因此，可實現具有更高亮度的顯示器1。
＜3＞ 顯示器1可被配置成將自有機半導體層20a發射的光發射至基底30的相對側並顯示影像。此種配置亦被稱為「頂部發射方法（top emission method）」，且具有可在垂直有機發光電晶體20與基底30之間配置元件的優點。
＜4＞ 上述顯示器1中所包括的配置僅為實例，且本發明並不限於所例示的配置。
1:顯示器
10:發光單元
11:資料線/線
12:電流供應線/線
13:第一閘極線/線
14:第二閘極線/線
15:控制器
15a:閘極驅動器
15b:源極驅動器
15c:閘極控制器
15d:資料輸入/輸出電路
15e:算術處理電路
16:電流量測部
17:記憶體
20:垂直有機發光電晶體
20a:有機半導體層
20c:有機EL層
20d、21d、22d:汲極電極層
20g、21g、22g:閘極電極層
20h:閘極絕緣膜層
20s、21s、22s:源極電極層
21:第一薄膜電晶體
21a、22a:氧化物半導體層
22:第二薄膜電晶體
23:電容器
30:基底
31:表面層
S1、S2、S3、S4、S5:步驟
X、Y、Z:方向
[圖1]圖1是顯示器的實施例的一部分的示意性配置圖。
[圖2]圖2是圖1中的發光單元的電路圖。
[圖3]圖3是圖1中的控制器的配置圖。
[圖4]圖4是配置在基底上的發光單元的示意性元件配置的俯視圖。
[圖5]圖5是圖4中的發光單元的側視圖。
[圖6]圖6是示出顯示器的亮度修正程序的流程圖。
[圖7]圖7是顯示器的另一實施例的一部分的示意性配置圖。
1:顯示器
10:發光單元
11:資料線/線
12:電流供應線/線
13:第一閘極線/線
14:第二閘極線/線
15:控制器
16:電流量測部
17:記憶體
Claims (11)
- 一種補償顯示器的亮度的方法，所述顯示器包括多個垂直有機發光電晶體及記憶元件，所述記憶元件儲存關於所述多個垂直有機發光電晶體的效能特性的特性資訊，所述方法包括：步驟(A)，對欲被修正的垂直有機發光電晶體的閘極電極施加用於亮度檢查的電壓；步驟(B)，量測藉由對欲被修正的所述垂直有機發光電晶體的所述閘極電極施加所述用於亮度檢查的電壓而流過電流供應線的電流，所述電流經由所述電流供應線而供應至所述垂直有機發光電晶體的源極電極；以及步驟(C)，基於在所述步驟(B)中量測的所述電流的值以及儲存於所述記憶元件中的所述垂直有機發光電晶體的所述特性資訊，確定欲被施加至所述垂直有機發光電晶體的所述閘極電極的所述電壓的修正值，所述步驟(A)包括以下步驟(A1)：切斷向不欲被修正的垂直有機發光電晶體的電流的供應。
- 如請求項1所述的補償顯示器的亮度的方法，其中所述步驟(A)及所述步驟(B)是在影像更新間隔期間實行。
- 如請求項1或2所述的補償顯示器的亮度的方法，其中所述步驟(B)包括以下步驟(B1)：將在所述步驟(B)中量測的所述電流的值儲存於所述記憶元件中。
- 一種顯示器，包括： 多個垂直有機發光電晶體；資料線，供應用於控制所述多個垂直有機發光電晶體的閘極電極的電壓；電流供應線，向所述多個垂直有機發光電晶體的源極電極供應電流；第一薄膜電晶體，連接於各個所述垂直有機發光電晶體的所述閘極電極與所述資料線之間且控制向所述垂直有機發光電晶體的所述閘極電極的電壓供應；第一閘極線，連接至所述第一薄膜電晶體的閘極電極且控制所述第一薄膜電晶體；控制器，控制被施加至至少所述第一閘極線的電壓；電流量測部，量測流過所述電流供應線的電流；記憶體，儲存各個所述垂直有機發光電晶體的特性資訊；第二薄膜電晶體，連接於所述垂直有機發光電晶體的所述源極電極與所述電流供應線之間且控制向所述垂直有機發光電晶體的所述源極電極的電流供應；以及第二閘極線，連接至所述第二薄膜電晶體的閘極電極且控制所述第二薄膜電晶體，其中所述控制器實行控制以對欲被修正的垂直有機發光電晶體的所述閘極電極施加用於亮度檢查的電壓，並實行控制以使連接至不欲被修正的垂直有機發光電晶體的所述第二薄膜電晶體處於關斷狀態， 所述電流量測部量測藉由所述對欲被修正的所述垂直有機發光電晶體的所述閘極電極施加所述用於亮度檢查的電壓而流過所述垂直有機發光電晶體的所述源極電極的電流，且將所量測的所述電流的值儲存於所述記憶體中，且所述控制器基於所量測的所述電流的所述值以及儲存於所述記憶體中的所述垂直有機發光電晶體的所述特性資訊而確定欲被施加至所述垂直有機發光電晶體的所述閘極電極的所述電壓的修正值。
- 如請求項4所述的顯示器，其中在所述垂直有機發光電晶體的所述閘極電極與所述源極電極之間形成介電層。
- 如請求項4或5所述的顯示器，其中在所述垂直有機發光電晶體中，選自所述源極電極及汲極電極中的至少一者包含含碳的導電材料。
- 如請求項6所述的顯示器，其中在所述垂直有機發光電晶體中，選自所述源極電極及所述汲極電極中的至少一者包含碳奈米管或石墨烯。
- 如請求項4所述的顯示器，其中處於一行中的一組所述第二薄膜電晶體以使電流每次只流過所述一行中的僅一個垂直有機發光電晶體的順序運作。
- 如請求項8所述的顯示器，其中由位於面板的周邊上的量測電路量測經由單個所述第二薄膜電晶體流至單個所述垂直有機發光電晶體中的流過所述電流供應線的所述電流。
- 如請求項4所述的顯示器，其中所述第二薄膜電晶體包括氧化物半導體。
- 如請求項4所述的顯示器，其中所述第二薄膜電晶體包括非晶矽半導體。
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