TWI855059B - 驅動發光顯示器的方法及顯示器 - Google Patents
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Abstract
提供一種驅動發光顯示器的方法,所述方法即使在長期使用情況下仍能夠抑制影像品質及亮度的變動而不增加複雜的電路配置。所述驅動發光的方法包括:步驟(A),對垂直有機發光電晶體的閘極電極施加電壓,所述電壓基於欲被顯示的影像資料;以及步驟(B),在步驟(A)之後基於被施加至垂直有機發光電晶體的源極電極的電壓的值而對垂直有機發光電晶體的閘極電極施加具有與在步驟(A)中被施加至垂直有機發光電晶體的閘極電極的電壓的極性相反的極性的電壓。
Description
本發明是有關於一種驅動及操作發光顯示器的方法及顯示器。
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。下面的專利文獻3闡述了一種垂直場效電晶體(vertical field effect transistor),所述垂直場效電晶體具有插入於其閘極電極與電性滲透源極電極之間的電荷儲存層,所述垂直場效電晶體可具有由注入並儲存於電荷儲存層中的電荷調變的可調諧臨限電壓(tunable threshold voltage)。
PTL1:專利文獻1:WO 2009/036071
PTL2:專利文獻2:JP-A-2014-505324
PTL3:專利文獻3:WO2011109693A2
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,且每一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,會根據所注入的電流而發生劣化且亮度會逐漸降
低。此被認為是由於有機發光二極體中的化學變化、電荷在每一有機層介面處的累積等引起的層間注入效率的變動造成的。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,本發明者藉由深入研究發現,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、以及閘極絕緣膜層及表面層中的每一者處。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驅動使用垂直有機發光電晶體的發光顯示器的方法及顯示器,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。
根據本發明的驅動發光顯示器的方法包括:步驟(A),對垂直有機發光電晶體的閘極電極施加電壓,所述電壓基於欲被顯示的影像資料;以及步驟(B),在步驟(A)之後基於被施加至所述垂直有機發光電晶體的源極電極的電壓的值而對所述垂直有機發光電晶體的閘極電極施加具有與在步驟(A)中被施加至所述垂直有機發光電晶體的閘極電極的電壓的極性相反的極性的電壓。
首先,將確認在將有機發光二極體與薄膜電晶體加以組合的配置(其為一種傳統配置)中實行上述方法時的操作及效果。許多薄膜電晶體被配置成使源極電極與汲極電極相對於閘極電極對稱。即使具有相反極性的電壓被施加至薄膜電晶體的閘極電極,此亦僅會使得僅累積於源極電極以及源極電極附近的閘極絕緣膜層介面及有機半導體介面處的電荷被釋放,且對恢復薄膜電晶體特性並無效果。
然而,當在包括垂直有機發光電晶體的顯示器中實行上述施加反向電壓的方法時,累積於例如垂直有機發光電晶體的源極電極與閘極絕緣膜層及有機半導體層之間的介面處的電荷被釋放,且垂直有機發光電晶體的特性可被恢復至接近電晶體剛被製成或在工廠裝運時的狀態。
垂直有機發光電晶體被配置成使得源極電極相對於汲極電極而言明顯靠近閘極電極來定位,且源極電極覆蓋閘極絕緣膜層及閘極電極的大部分。因此,此歸因於有效地利用了垂直有機發光電晶體的如下特性:施加至閘極電極的電壓自較施加至源極電極的電壓更高的狀態反轉至更低的狀態,或者自高狀態反轉至更低狀態,因此可高效地釋放累積於會影響電晶體特性的源極電極與閘極絕緣膜層及有機半導體層之間的介面處的電荷。
如上所述,由於垂直有機發光電晶體的亮度是藉由調節施加至閘極電極的電壓來調節,因此亦不需要用於實行驅動控制的薄膜電晶體。根據上述方法,無需增加新電路,且可僅藉由為驅動器配置簡單的控制電路或控制程式以在預定時刻向資料線施加反向電壓來實現。因此,不需要用於監測垂直有機發光電晶體的電流值的偵測配置及複雜的控制。
另外,如專利文獻1中所述,由於在閘極電極與源極電極之間形成大的寄生電容器,因此無需單獨地提供用於維持電壓的電容器。即使存在電容值不足且需要提供電容器的情況,亦僅需要連接具有足以補償短缺的電容值的電容器,因此專利文獻1與傳統配置相比是由小的元件構成。
因此,根據上述方法,所需的元件數目少,垂直有機發光電晶體的發光區可擴展至最大,且顯示器的亮度可進一步提高。
在所述驅動發光的方法中,步驟(A)及步驟(B)可針對每一訊框率(frame rate)實行。
根據上述方法,每次更新欲被顯示的影像時,累積於例如垂直有機發光電晶體的源極電極與閘極絕緣膜層及有機半導體之間的介面處的電荷被釋放。因此,可抑制由於長時間電荷累積狀態引起的劣化,且可進一步延長顯示器的壽命。
此外,每次更新欲被顯示的影像時,可藉由對垂直有機發光電晶體的閘極電壓進行調變及/或藉由對電流供應線的Vdd電壓進行調變來停止供應至垂直有機發光電晶體的電流,以瞬時插入其中垂直有機發光電晶體不發光的黑螢幕(black screen)。因此,當所顯示的影像被更新為欲被顯示的下一影像時可抑制殘留影像(afterimage)。
可實行控制以使得被施加至垂直有機發光電晶體的源極電極的電壓(Vs1)與在所述驅動發光的方法的步驟(A)中被施加至垂直有機發光電晶體的閘極電極的電壓(Vg1)之間的差(Vg1-Vs1)越大,則被施加至垂直有機發光電晶體的源極電極的電壓(Vs2)與在步驟(B)中被施加至垂直有機發光電晶體的閘極電極的電壓(Vg2)之間的差(ΔV2=Vg2-Vs2)越大。
另一方面,可實行控制以使得被施加至垂直有機發光電晶體的源極電極的電壓與在所述驅動發光的方法的步驟(B)中被施加至垂直有機發光電晶體的閘極電極的電壓之間的差等於被施加至垂直有機發光電晶體的源極電極的電壓與在步驟(A)中被施加至垂直有機發光電晶體的閘極電極的電壓之間的差。
被施加至垂直有機發光電晶體的閘極電極的電壓依據欲
被顯示的影像資料而不同。因此,在每一影像資料的顯示中,累積於例如垂直有機發光電晶體的源極電極與閘極絕緣膜層及有機半導體層之間的介面處的電荷量亦不同。因此,為充分地釋放累積於例如垂直有機發光電晶體的源極電極與閘極絕緣膜層及有機半導體層之間的介面處的電荷而需要的電壓亦不同。
因此,為了根據施加至垂直有機發光電晶體的閘極電極的電壓釋放累積於例如垂直有機發光電晶體的源極電極與閘極絕緣膜層及有機半導體層之間的介面處的電荷以針對每一訊框率顯示影像,如上所述,調節施加至垂直有機發光電晶體的閘極電極的電壓,從而可充分地釋放累積於例如垂直有機發光電晶體的源極電極與閘極絕緣膜層及有機半導體層之間的介面處的電荷,且可恢復特性。因此,可進一步延長顯示器的壽命。
在所述驅動發光的方法的步驟(B)中對垂直有機發光電晶體的閘極電極施加電壓的時間可短於在步驟(A)中對垂直有機發光電晶體的閘極電極施加電壓的時間。
如上所述,每次更新欲被顯示的影像時,可停止供應至垂直有機發光電晶體的電流,以瞬時插入其中垂直有機發光電晶體不發光的黑螢幕。因此,若黑螢幕的顯示花費與欲被顯示的影像的顯示時間相同的時間或較欲被顯示的影像的顯示時間長的時間,則顯示裝置上的顯示會反複閃爍或變得不太亮。
在上述方法中,當在步驟(B)中對垂直有機發光電晶體的閘極電極施加電壓的時間短於在步驟(A)中對垂直有機發光電
晶體的閘極電極施加電壓的時間時,則垂直有機發光電晶體發光的時間比於電晶體熄滅的時間,且可抑制由於黑螢幕而反複閃爍的顯示或黑色顯示。
本發明的顯示器是包括多個垂直有機發光電晶體及用於控制垂直有機發光電晶體的發光驅動的控制器的顯示器,且控制器執行上述驅動發光的方法以顯示影像。
利用上述配置,由於控制器適當地控制顯示,因此顯示器可顯示平滑的影像及移動影像。另外,由於可更精確地對資料線、電流供應線及閘極線施加預期電壓,因此可執行顯示操作及釋放累積於每一介面處的電荷的操作,而不會對構成畫素的元件施強重的負擔。
根據本發明,可實現一種驅動發光顯示器的方法,所述方法即使在長期使用情況下仍能夠抑制影像品質及亮度的變動而不增加複雜的電路配置。
1:顯示器
10:發光單元
11:資料線/線
12:電流供應線/線
13: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
15e:算術處理電路
20:垂直有機發光電晶體
20a:有機半導體層
20c:有機EL層
20d、21d:汲極電極層
20g、21g:閘極電極層
20h:閘極絕緣膜層
20s、21s:源極電極層
21:薄膜電晶體
21a:氧化物半導體層
23:電容器
24:擋堤層
30:基底
31:表面層
S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9:步驟
t1、t3:時間
t2、t4:週期
ΔV1:電壓值
ΔV2:電壓值/差
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是配置於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是示出發光單元的驅動控制程序的流程圖。
[圖7]圖7是示出施加至垂直有機發光電晶體的閘極電極的電壓變動的曲線圖。
在下文中,將參考圖式闡述本發明的顯示器的配置及驅動發光的方法。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;閘極線13,控制薄膜電晶體;以及控制器15。
圖2是顯示器1的實施例中的發光單元10的示意性電路圖。如圖2中所示,發光單元10包括:垂直有機發光電晶體20;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;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(依據垂直有機發光電晶體20的閘極電極及源極電極的電容值而定,可能需要或可不需要獨立的電容器元件)。
資料線11是經由薄膜電晶體21向垂直有機發光電晶體20的閘極電極施加電壓的佈線,以根據欲被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是向垂直有機發光電晶體20的源極電極供應電流的佈線。
閘極線13連接至薄膜電晶體21的閘極電極,並控制薄膜電晶體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之間的連接性(connectivity)。
控制器15控制資料線11的電壓及閘極線13的電壓,以調節發光單元10(垂直有機發光電晶體20)中的每一者的發光亮度。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,用於控制閘極線13的電壓;以及算術處理電路15e。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的每一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垂直有機發光電晶體20中的每一者或每一條線
(11、12、13)。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等控制裝置。
電容器23是被設置成在薄膜電晶體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每一元件的結構。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及薄膜電晶體21形成於由資料線11、電流供應線12及閘極線13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,閘極線13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及有機EL層20c,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亦具有足夠的透明度以使可見光穿過而不被完全阻擋,進而使自有機EL層20c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。
在薄膜電晶體21中,源極電極層21s與汲極電極層21d連接且將氧化物半導體層21a夾置於源極電極層21s與汲極電極層21d之間,並且閘極電極層21g形成於氧化物半導體層21a下面且將絕緣膜層或介電層夾置於閘極電極層21g與氧化物半導體層21a之間。在每種情況下,當向閘極電極層21g施加電壓時,
均在氧化物半導體層21a中形成通道,且源極電極層21s及汲極電極層21d被通電。
在薄膜電晶體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,以實現高孔徑比(aperture ratio),從而有利於實現高的亮度,且薄膜電晶體21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,將舉例說明用於每一層的材料。
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(In2O3)、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的材料的實例包括有機化合物,例如氧化矽(SiOX)、氧化鋁(Al2O3)、氮化矽(Si3N4)、氧化釔(Y2O3)、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的材料的實例包括: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。
由薄膜電晶體21構成的氧化物半導體層21a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,In2O3-SnO2-ZnO)及In-Ga-Sn-O系半導體。
在本實施例中,薄膜電晶體21為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。
在有機半導體層20a與表面層31之間形成擋堤層24以進行絕緣,且在源極電極層20s連接至資料線11的部分處對擋堤層24進行填充,以填充形成於表面層31與閘極絕緣膜層20h中的間隙來進行絕緣。
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,且在圖1中水平方向上的一行中提供閘極線13。
當顯示器1的電源接通並開始進行控制時,顯示器1向資料線11施加基於影像資料確定的電壓,以向對應於一個畫素的垂直有機發光電晶體20的閘極電極施加電壓。然後,控制器15實行控制以將與被供應施加至資料線11的電壓的垂直有機發光電晶體20連接的薄膜電晶體21自關斷狀態切換至接通狀態。
當施加至資料線11的電壓被供應至垂直有機發光電晶體20時,控制器15實行控制以將薄膜電晶體21自接通狀態切換至關斷狀態。此時,由電容器23維持施加至垂直有機發光電晶體20的閘極電極的電壓,從而維持發光亮度。
此後,顯示器1向資料線11施加基於影像資料確定的電壓,以向對應於另一畫素的垂直有機發光電晶體20施加電壓,且控制器15控制薄膜電晶體21。
對垂直有機發光電晶體20中的每一者依序實行該些控制,且對所有垂直有機發光電晶體20實行上述控制,從而在顯示器1上顯示影像。
如上所述,由於顯示器1對於對應於每一畫素的垂直有機發光電晶體20依序重複相同的程序,因此下面將僅對一個發光單
元10的控制程序的細節進行闡述。
圖6是示出發光單元10的驅動控制程序的流程圖。圖7是示出施加至垂直有機發光電晶體20的閘極電極的電壓變動的曲線圖。在圖7中,縱軸表示施加至垂直有機發光電晶體20的閘極電極的電壓的值(Vg)與施加至垂直有機發光電晶體20的源極電極的電壓的值(Vs)之間的差(ΔV=Vg-Vs),且橫軸表示時間軸。
在本說明書中,將藉由如下假設來進行說明:垂直有機發光電晶體20被構成為一種如下電晶體:當ΔV為正時,隨著ΔV的絕對值變大,垂直有機發光電晶體20發射具有更高亮度的光,即,垂直有機發光電晶體20被構成為n型電晶體。然而,垂直有機發光電晶體20亦可被構成為p型電晶體:當ΔV為負時,隨著ΔV的絕對值變大,垂直有機發光電晶體20發射具有更高亮度的光。
如圖6及圖7中所示,首先,為了將基於欲被顯示的影像資料確定的電壓施加至目標垂直有機發光電晶體20的閘極電極,將此電壓施加至資料線11(S1)。然後,控制器15實行控制以將連接至目標垂直有機發光電晶體20的閘極電極的薄膜電晶體21自關斷狀態切換至接通狀態(S2)。
此處,在薄膜電晶體21自關斷狀態切換至接通狀態之後,垂直有機發光電晶體20的閘極電極達到與施加至資料線11的電壓實質上相同的電壓的時間被定義為t1。實質上相同的電壓較佳為相對於施加至資料線11的電壓為95%或更高的電壓,更佳
為99%或更高的電壓。
當時間t1經過時,控制器15將薄膜電晶體21自接通狀態切換至關斷狀態(S3),且電容器23維持電壓值(ΔV1)達預定週期t2(S4)。
在將電壓值(ΔV1)僅維持預定週期t2之後,控制器15基於在步驟S1中作為確定欲被施加至資料線11的電壓的基礎的影像資料而將具有與ΔV1的極性相反的極性的電壓值施加至與每一畫素對應的垂直有機發光電晶體20的閘極電極中的資料線11(S5)。然後,控制器15實行控制以將連接至目標垂直有機發光電晶體20的閘極電極的薄膜電晶體21自關斷狀態切換至接通狀態(S6)。
此處,在薄膜電晶體21自關斷狀態切換至接通狀態之後,垂直有機發光電晶體20的閘極電極達到與施加至資料線11的電壓實質上相同的電壓的時間被定義為t3。
當時間t3經過時,控制器15將薄膜電晶體21自接通狀態切換至關斷狀態(S7),且電容器23將電壓值(Vg2)維持僅預定週期t4(S8)。
在將電壓值(ΔV2)維持僅預定週期t4之後,控制器15基於欲被顯示的下一影像資料對資料線11施加所確定的電壓,以對目標垂直有機發光電晶體20的閘極電極施加所確定的電壓(S9)。此後,重複上述自步驟S2至步驟S9的操作,直至停止供電或停止控制。
在本實施例中,如圖7中所示,每一次均設置t2>t4,且實行控制以使ΔV1=ΔV2。然而,每一次的長度及電壓值的關係可任意確定。
在上述配置中,當實行驅動發光的方法時,累積於例如垂直有機發光電晶體20的源極電極層20s與閘極絕緣膜層20h及有機半導體層20a之間的介面處的電荷被釋放,且垂直有機發光電晶體20的特性可恢復至接近電晶體剛被製成或在工廠裝運時的狀態。因此,抑制了顯示器1在長時間段內的亮度的改變。
在本實施例的驅動發光方法中,如上所述,在t4的狀態下,垂直有機發光電晶體20處於關斷狀態,且幾乎沒有電流流動。因此,以訊框率間隔插入黑螢幕。當在本實施例的驅動發光的方法中,如上所述在t4的狀態下垂直有機發光電晶體20處於關斷狀態時,電流供應線上的Vdd電壓可維持與在t2時的狀態下相同的值。然而,在t4週期期間,電流供應線上的Vdd電壓亦可改變為不同的值,例如改變為具有合適的值的相反電壓。在此種情況下,垂直有機發光電晶體的源極電極與陰極電極之間的電壓亦將跟隨電流供應線上的電壓變化而變得相反。此將影響共享電流供應線的所有畫素,因此只有當共享電流供應線的所有畫素均處於t4週期時才會進行。垂直有機發光電晶體的源極電極與陰極電極之間的相反電壓可在垂直有機發光電晶體的整個層堆疊兩端感應出電場分佈(electric field distribution),所述電場分佈與發光週期期間的電場相反,從而對每一功能層及輔助層內以及功能層與輔助層
之間所累積或捕獲的電荷潛在地解除捕獲(de-trap),所述功能層及輔助層包括有機半導體通道層、電洞注入層、電洞傳輸層、有機EL層、電子傳輸層及電子注入層。將電荷自該些層及/或介面解除捕獲可幫助降低垂直有機發光電晶體的操作電壓並增加其壽命。由於電源供應線上的此種電壓反轉是在黑螢幕插入週期期間完成的,因此面板亮度或顯示內容不會受到影響。
在液晶顯示器或有機EL顯示器中,暫時插入與以訊框率間隔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減少殘留影像。因此,藉由以上述方法抑制殘留影像,顯示器1可更清楚地顯示影像及移動影像。
另一實施例
以下,將闡述另一實施例。
<1>在上述驅動發光的方法中,可施加預定電壓值作為被施加至垂直有機發光電晶體20的閘極電極的Vg2,而無論Vg1如何。
<2>在上述驅動發光的方法中,在更新欲被顯示的影像時,無需每次均必須將Vg2施加至垂直有機發光電晶體20的閘極電極,且可在每當實行若干次影像更新後施加一次Vg2。
<3>顯示器1可被配置成將自有機EL層20c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中所包括的配置及控制方法僅為實例,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:閘極線/線
15:控制器
Claims (7)
- 一種驅動發光顯示器的方法,包括:步驟(A),對垂直有機發光電晶體的閘極電極施加電壓,所述電壓基於欲被顯示的影像資料;以及步驟(B),在所述步驟(A)之後基於被施加至所述垂直有機發光電晶體的源極電極的電壓的值而對所述垂直有機發光電晶體的所述閘極電極施加具有與在所述步驟(A)中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極性相反的極性的電壓。
- 如請求項1所述的驅動發光顯示器的方法,其中所述步驟(A)與所述步驟(B)針對每一訊框率實行。
- 如請求項2所述的驅動發光顯示器的方法,其中實行控制以使得被施加至所述垂直有機發光電晶體的所述源極電極的所述電壓與在所述步驟(A)中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之間的差越大,則被施加至所述垂直有機發光電晶體的所述源極電極的所述電壓與在所述步驟(B)中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之間的差越大。
- 如請求項2所述的驅動發光顯示器的方法,其中實行控制以使得被施加至所述垂直有機發光電晶體的所述源極電極的所述電壓與在所述步驟(B)中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之間的所述差等於被施加至所述垂 直有機發光電晶體的所述源極電極的所述電壓與在所述步驟(A)中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之間的所述差。
- 如請求項2至4中任一項所述的驅動發光顯示器的方法,其中在所述步驟(B)中對所述垂直有機發光電晶體的所述閘極電極施加電壓的時間短於在所述步驟(A)中對所述垂直有機發光電晶體的所述閘極電極施加電壓的時間。
- 如請求項5所述的驅動發光顯示器的方法,其中在所述步驟(B)中的所述時間的持續時間中,對於共享同一電流供應線的所有畫素,對所述電流供應線施加具有與在所述步驟(A)期間被施加至所述電流供應線的所述電壓的極性相反的極性的電壓。
- 一種顯示器,包括多個垂直有機發光電晶體及用於控制驅動所述垂直有機發光電晶體的控制器,其中所述控制器執行如請求項1至6中任一項所述的驅動發光顯示器的方法以顯示影像。
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