專利名稱：有源矩陣顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有源矩陣顯示裝置，具體但非排他地涉及具有與每個(gè)像素有關(guān)的薄膜開關(guān)晶體管的有源矩陣電致發(fā)光顯示裝置。
采用電致發(fā)光、發(fā)光顯示元件的矩陣顯示裝置是眾所周知的。顯示元件可包括例如使用聚合物材料的有機(jī)薄膜電致發(fā)光元件，或使用傳統(tǒng)的III-V族半導(dǎo)體化合物的發(fā)光二極管(LED)。對(duì)于有機(jī)電致發(fā)光材料，特別是對(duì)聚合物材料的最新研究表明，它們實(shí)際上可用于視頻顯示裝置。這些材料通常包括夾在一對(duì)電極之間的一層或多層半導(dǎo)電共軛聚合物，其中一個(gè)電極是透明的，另一電極為適于使空穴或電子注入聚合物層中的材料。
可使用CVD方法，或者簡單地通過使用可溶共軛聚合物溶液的旋涂技術(shù)，來制造聚合物材料。還可以使用噴墨印刷。有機(jī)電致發(fā)光材料可以呈現(xiàn)類似于二極管的I-V特性，從而它們同時(shí)能提供顯示功能和開關(guān)功能，因而可用在無源型顯示器中。或者，這些材料可用于有源矩陣顯示裝置，每個(gè)像素包括顯示元件和用于控制流過該顯示元件的電流的開關(guān)裝置。
這類顯示裝置具有電流尋址顯示元件，從而常規(guī)的模擬驅(qū)動(dòng)機(jī)制包括向顯示元件輸送可控電流。已知提供一種電流源晶體管作為像素結(jié)構(gòu)的一部分，施加到電流源晶體管的柵電壓決定流過顯示元件的電流。在尋址階段之后，存儲(chǔ)電容器保持該柵電壓。


圖1表示用于有源矩陣尋址的電致發(fā)光顯示裝置的一種已知的像素電路。該顯示裝置包括具有方塊1所示的規(guī)則間隔的像素的行和列矩陣陣列的面板，其中像素包括設(shè)置在相交的行(選擇)地址導(dǎo)線4與列(數(shù)據(jù))地址導(dǎo)線6的組之間的交點(diǎn)處的電致發(fā)光顯示元件2以及相關(guān)的開關(guān)裝置。為了簡單起見，圖中僅示出少數(shù)幾個(gè)像素。實(shí)際上，存在數(shù)百個(gè)像素行和列。外圍驅(qū)動(dòng)電路借助行和列尋址導(dǎo)線組尋址象素1，外圍驅(qū)動(dòng)電路包括與各組導(dǎo)線端部相連的行掃描驅(qū)動(dòng)電路8和列數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電路9。
電致發(fā)光(EL)顯示元件2包括有機(jī)發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管在此表示為二極管元件(LED)并包括一對(duì)電極，在該對(duì)電極之間夾有一個(gè)或多個(gè)有機(jī)電致發(fā)光材料有源層。顯示元件陣列與相關(guān)的有源矩陣電路一起安裝在絕緣載體的一側(cè)上。顯示元件的陰極或陽極由透明導(dǎo)電材料形成。該載體為諸如玻璃之類的透明材料，最靠近基板的顯示元件2的電極由諸如銦錫氧化物(ITO)之類的透明導(dǎo)電材料構(gòu)成，從而電致發(fā)光層產(chǎn)生的光透射通過這些電極和載體，可由處于載體另一側(cè)的觀察者觀看到。通常，有機(jī)電致發(fā)光材料層的厚度為100nm至200nm?？捎糜谠?的適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)電致發(fā)光材料的典型例子是公知的，并且在EP-A-0 717446中已有描述。還可以使用如WO96/36959中所描述的共軛聚合物材料。
圖2用一種簡化的示意形式表示出已知像素和用于提供電壓尋址操作的驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)。每個(gè)像素1包括EL顯示元件2及相關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路。該驅(qū)動(dòng)電路具有尋址晶體管16，尋址晶體管16由行導(dǎo)線4上的行尋址脈沖導(dǎo)通。當(dāng)尋址晶體管16導(dǎo)通時(shí)，列導(dǎo)線6上的電壓可傳遞到像素的其余部分。特別是，尋址晶體管16將列導(dǎo)線電壓提供給電流源20，該電流源20包括驅(qū)動(dòng)晶體管22和存儲(chǔ)電容器24。列電壓提供給驅(qū)動(dòng)晶體管22的柵極，即便在行尋址脈沖結(jié)束之后，也能通過存儲(chǔ)電容器24使柵極保持該電壓。
在該電路中用n型TFT實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)晶體管22，并且存儲(chǔ)電容器24保持柵源電壓固定。這就導(dǎo)致固定的源漏電流流過該晶體管，從而提供像素所需的電流源操作?？墒褂梅蔷Ч鑱韺?shí)現(xiàn)n型驅(qū)動(dòng)晶體管?？捎蓀型晶體管實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)晶體管，這一般適用于使用多晶硅的執(zhí)行方案，當(dāng)然存在其他電路改變。
在上述的基本像素電路中，對(duì)于基于多晶硅的電路而言，因晶體管溝道中多晶硅顆粒的統(tǒng)計(jì)分布，導(dǎo)致晶體管的閾值電壓改變。不過，在電流和電壓應(yīng)力下，多晶硅晶體管相當(dāng)穩(wěn)定，從而閾值電壓基本上保持恒定。
特別感興趣的是實(shí)現(xiàn)用于有源矩陣LED顯示器的非晶硅像素電路。隨著裝置效率的改善，LED裝置所需電流的降低，這逐漸成為可能。例如，通過使用磷光，有機(jī)LED裝置和經(jīng)溶液處理的有機(jī)LED裝置近來表現(xiàn)出極高的效率。至少在基板上較短的范圍內(nèi)，非晶硅晶體管中閾值電壓的改變很小，不過，閾值電壓對(duì)電壓應(yīng)力非常敏感。施加比驅(qū)動(dòng)晶體管所需的閾值更高的高壓，導(dǎo)致閾值電壓發(fā)生大的改變，這種改變?nèi)Q于所顯示圖像的信息量。在用非晶硅晶體管驅(qū)動(dòng)的LED顯示器中，這種老化是一個(gè)嚴(yán)重的問題。
除晶體管特性改變之外，LED本身也存在不同的老化。這是因?yàn)樵陔娏鲬?yīng)力之后，發(fā)光材料的效率降低。在大多數(shù)情形中，通過LED的電流和電荷越多，則效率越低。
已經(jīng)提出了電壓尋址的像素電路，以補(bǔ)償LED材料的老化。例如，已經(jīng)提出了其中的像素包括光敏元件的各種像素電路。該元件對(duì)顯示元件的光輸出作出響應(yīng)，并響應(yīng)于該光輸出泄漏存儲(chǔ)電容器上所存儲(chǔ)的電荷，以便控制尋址周期期間顯示器的積分光輸出。圖3表示用于該目的的使用p型驅(qū)動(dòng)晶體管的像素結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。在WO 01/20591和EP 1 096 466中詳細(xì)描述了這種像素結(jié)構(gòu)的例子。
在圖3的像素電路中，光電二極管27將電容器24上所存儲(chǔ)的柵電壓放電。當(dāng)驅(qū)動(dòng)晶體管22上的柵電壓達(dá)到閾值電壓時(shí)，EL顯示元件2將不再發(fā)光，從而存儲(chǔ)電容器24將停止放電。電荷從光電二極管27泄放的速度，是顯示元件輸出的函數(shù)，從而光電二極管27起光敏反饋裝置的作用。考慮光電二極管27的作用，積分光輸出由下式給出LT=CSηPD(V(0)-VT)---[1]]]>在該公式中，ηPD為光電二極管的效率，在顯示器上ηPD非常均勻，CS為存儲(chǔ)電容，V(0)為驅(qū)動(dòng)晶體管的初始柵源電壓，VT為驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值電壓。從而，光輸出與EL顯示元件效率無關(guān)，因此提供老化補(bǔ)償。不過，對(duì)于低溫多晶硅TFT，在顯示器上VT改變，從而表現(xiàn)出非均勻性。參考D.A.Fish等人的文章“A comparison of pixel circuitsfor Active Matrix Polymer/Organic LED Displays”(32.1，SID02 Digest，2002年5月)。
該基本電路存在改進(jìn)結(jié)構(gòu)，不過依然存在實(shí)際電壓尋址電路仍然易受閾值電壓改變影響的問題。
對(duì)于非晶硅驅(qū)動(dòng)晶體管，圖3的電路不能補(bǔ)償應(yīng)力引起的非晶硅驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值電壓變化。
還對(duì)電壓尋址像素電路提出了多種建議，補(bǔ)償因老化導(dǎo)致所使用的驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值電壓發(fā)生的改變。某些建議在每個(gè)像素中引入了附加電路元件，以便通常每幀都可測(cè)量驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值電壓。測(cè)量閾值電壓的一種方法是在部分尋址序列時(shí)使驅(qū)動(dòng)晶體管導(dǎo)通，并按照以下方法將驅(qū)動(dòng)晶體管斷開驅(qū)動(dòng)晶體管電流使橫跨驅(qū)動(dòng)晶體管柵源結(jié)的電容器放電。在某一時(shí)刻，電容器被放電到其保持驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值電壓的程度，驅(qū)動(dòng)晶體管不再導(dǎo)通。然后將閾值電壓(即測(cè)得的)存儲(chǔ)到電容器上。接下來將該閾值電壓添加到數(shù)據(jù)輸入電壓中(也是使用像素內(nèi)的電路元件)，從而提供給驅(qū)動(dòng)晶體管的柵電壓將閾值電壓考慮在內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種包括顯示像素陣列的有源矩陣顯示裝置，每個(gè)像素包括電流驅(qū)動(dòng)的發(fā)光顯示元件；驅(qū)動(dòng)電流流過顯示元件的驅(qū)動(dòng)晶體管；存儲(chǔ)電容器，用于存儲(chǔ)待用來尋址驅(qū)動(dòng)晶體管的像素驅(qū)動(dòng)電壓；光敏裝置，用于感測(cè)顯示元件的亮度；以及補(bǔ)償電路，用于產(chǎn)生補(bǔ)償電壓，該補(bǔ)償電壓與像素?cái)?shù)據(jù)電壓結(jié)合，得出像素驅(qū)動(dòng)電壓，并且用于施加像素驅(qū)動(dòng)電壓，以便補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值電壓改變以及顯示元件的老化。
該結(jié)構(gòu)同時(shí)補(bǔ)償顯示元件老化和閾值電壓改變。
優(yōu)選地，補(bǔ)償電路包括閾值電壓測(cè)量電路，用于測(cè)量驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值電壓以與像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)結(jié)合得出像素驅(qū)動(dòng)電壓。
在該電路中，通過光學(xué)反饋路徑提供對(duì)顯示元件的老化的補(bǔ)償，通過測(cè)量閾值電壓為驅(qū)動(dòng)晶體管閾值改變提供補(bǔ)償。這樣就提供了一種對(duì)閾值電壓改變的可靠補(bǔ)償機(jī)制，同時(shí)還提供老化補(bǔ)償。
可提供放電晶體管，用于將存儲(chǔ)電容器放電，從而使驅(qū)動(dòng)晶體管截止。在此情形中，可使用放電晶體管的操作定時(shí)來控制光輸出，并且該定時(shí)取決于光輸出，從而實(shí)現(xiàn)光學(xué)反饋系統(tǒng)。
因而，在像素尋址期間執(zhí)行閾值補(bǔ)償，而在像素驅(qū)動(dòng)期間執(zhí)行老化補(bǔ)償。例如，光敏裝置可以根據(jù)顯示元件的光輸出，通過改變施加給放電晶體管的柵電壓，來控制放電晶體管的操作時(shí)序。
在放電晶體管的柵極與光敏裝置之間可設(shè)置定時(shí)開關(guān)。當(dāng)光敏裝置中已經(jīng)產(chǎn)生足夠多的電荷時(shí)，閉合定時(shí)開關(guān)，從而啟動(dòng)放電晶體管。
每個(gè)像素還可包括連接在驅(qū)動(dòng)晶體管的源極與讀出線(senseline)之間的感測(cè)晶體管。該讀出線則與閾值電壓測(cè)量電路相連接。當(dāng)驅(qū)動(dòng)晶體管導(dǎo)通時(shí)，電流可流經(jīng)感測(cè)晶體管到達(dá)閾值電壓測(cè)量電路，例如通過向驅(qū)動(dòng)晶體管的柵極提供同步斜坡信號(hào)，這可以用來測(cè)量閾值電壓。
在另一實(shí)施例中，在驅(qū)動(dòng)晶體管的柵極與源極之間，光敏裝置與開關(guān)串聯(lián)連接。當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，光敏裝置用于將柵源電容(可以為寄生的或附加部件)放電。從而，對(duì)于給定輸出，像素抽取附加電流，且該附加電流取決于光輸出。因而，該電路提供了一種感測(cè)光輸出的方法。存儲(chǔ)電容器優(yōu)選連接在驅(qū)動(dòng)晶體管的柵極與源極之間。
在這種結(jié)構(gòu)中，補(bǔ)償電路優(yōu)選包括用于向像素施加斜坡電壓輸入的裝置，和用于測(cè)量光敏裝置輸出從而確定與預(yù)定顯示元件亮度相應(yīng)的斜坡電壓輸入的裝置。
在這種結(jié)構(gòu)中，在像素尋址階段執(zhí)行閾值電壓和老化補(bǔ)償。
在另一實(shí)施例中，光敏裝置與感測(cè)晶體管串聯(lián)連接在電源線與讀出線之間。可在讀出線上測(cè)量光敏裝置中產(chǎn)生的電流，以提供對(duì)光輸出的測(cè)量。
在這種結(jié)構(gòu)中，補(bǔ)償電路優(yōu)選包括用于將預(yù)定電壓作為輸入施加給像素的裝置，和用于測(cè)量光敏裝置輸出從而確定與預(yù)定電壓輸入相應(yīng)的光輸出的裝置。然后，使用所確定的光輸出得出一種補(bǔ)償機(jī)制，補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)晶體管閾值電壓和顯示元件老化。
在這種結(jié)構(gòu)中，也是在像素尋址階段執(zhí)行閾值電壓和老化補(bǔ)償。
從而，在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，在像素發(fā)光期間使用光反饋以調(diào)節(jié)發(fā)光周期。在其他實(shí)施例中，在像素尋址期間使用光反饋，調(diào)節(jié)像素驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以產(chǎn)生發(fā)光周期所需的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。不過，在每種情況下，都將光學(xué)反饋與閾值感測(cè)相結(jié)合，以便提供對(duì)像素性質(zhì)的完全補(bǔ)償。
本發(fā)明允許像素電路中使用非晶硅n型晶體管。
本發(fā)明還提供一種包括顯示像素陣列的有源矩陣顯示裝置的驅(qū)動(dòng)方法，每個(gè)像素包括驅(qū)動(dòng)晶體管和電流驅(qū)動(dòng)發(fā)光顯示元件，該方法包括，在每一次尋址像素時(shí)至少考慮驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值電壓，得出像素驅(qū)動(dòng)電壓；感測(cè)顯示元件的光輸出；以及得出取決于閾值電壓和光輸出的像素驅(qū)動(dòng)機(jī)制，并將所述的像素驅(qū)動(dòng)機(jī)制應(yīng)用于像素。
現(xiàn)在將參照附圖，通過例子描述本發(fā)明，其中圖1表示一種已知的EL顯示裝置；圖2是用于電流尋址EL顯示像素的一種已知像素電路的簡化示意圖；圖3表示對(duì)不同老化進(jìn)行補(bǔ)償?shù)囊环N已知像素設(shè)計(jì)；圖4表示本發(fā)明顯示裝置的第一示例；圖5為第一時(shí)序圖，用于說明圖4電路的操作；圖6為第二時(shí)序圖，用于說明圖4電路的另一種操作；圖7表示本發(fā)明顯示裝置的第二示例；圖8為用于說明圖7電路的操作的時(shí)序圖；圖9表示本發(fā)明顯示裝置的第三示例；以及圖10為用于說明圖9電路的操作的時(shí)序圖。
應(yīng)當(dāng)注意，這些附圖是示意性的，并未依照比例繪出。為了清楚和方便，在附圖中放大或縮小尺寸地表示出這些附圖的部件的相對(duì)尺寸和比例。
圖4表示本發(fā)明的第一顯示裝置像素。該像素具有常規(guī)的尋址晶體管16、驅(qū)動(dòng)晶體管22、顯示元件2以及存儲(chǔ)電容器24(其可以為晶體管22的寄生電容)。提供放電晶體管28，用于響應(yīng)于(積分)光輸出已經(jīng)達(dá)到所需水平的指示，將存儲(chǔ)電容器24放電。
放電晶體管部分地受用于感測(cè)顯示元件的亮度的光敏裝置，特別是光電二極管27的控制。在照射光電二極管27期間(并且晶體管30、32截止)，光電二極管電流對(duì)晶體管34的柵源寄生電容充電，直至其導(dǎo)通為止。這樣就使放電晶體管28導(dǎo)通，其使電容器24放電。從而，晶體管34用作放電晶體管的柵極與光敏裝置之間的定時(shí)開關(guān)。當(dāng)光敏裝置中已經(jīng)產(chǎn)生了足夠的電荷時(shí)，定時(shí)開關(guān)閉合，從而啟動(dòng)放電晶體管。
光敏裝置可以為二極管連接的光電晶體管，而非所示的光電二極管。晶體管34被二極管連接，可以用二極管來代替。
更亮的顯示輸出導(dǎo)致晶體管寄生電容更迅速地充電，從而更迅速地將驅(qū)動(dòng)晶體管22截止。從而，實(shí)現(xiàn)一種對(duì)顯示元件的老化進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆答仚C(jī)制。
該電路還具有閾值電壓測(cè)量電路，用于測(cè)量驅(qū)動(dòng)晶體管22的閾值電壓，并調(diào)整像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)，以便得出像素驅(qū)動(dòng)電壓。因此，通過測(cè)量閾值電壓來補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)晶體管閾值改變。
為了測(cè)量驅(qū)動(dòng)晶體管22的閾值電壓，將讀出線40與虛地電流傳感器50相連接。驅(qū)動(dòng)晶體管22的源極通過感測(cè)晶體管42與讀出線40相連接。傳感器50測(cè)量電流且不允許讀出線40上的電壓發(fā)生任何改變，從而能感測(cè)到非常小的電流。電流傳感器控制斜坡電壓發(fā)生器52的操作。
在顯示器的每個(gè)場周期開始時(shí)，使用像素電路執(zhí)行閾值電壓測(cè)量操作。
為了進(jìn)行閾值測(cè)量操作，使尋址晶體管16和感測(cè)晶體管42導(dǎo)通。然后，使驅(qū)動(dòng)晶體管22的柵極放電到數(shù)據(jù)列6上的電壓，此時(shí)，數(shù)據(jù)列6上的電壓設(shè)置成小于驅(qū)動(dòng)晶體管22的閾值電壓，從而使其截止。LED顯示元件2的陽極也保持為讀出線40的電壓(接地)。電源總線(power rail)26為高電平。
接下來，例如通過增大緩沖器的電壓輸出，或者通過向列注入電荷，斜坡發(fā)生器52按照線性或者階梯方式增大列6上的電壓。驅(qū)動(dòng)晶體管22的柵極根據(jù)列電壓，直至驅(qū)動(dòng)晶體管導(dǎo)通為止，然后，電流注入到讀出線40，并被電流傳感器50感測(cè)到。此時(shí)，斜坡發(fā)生器的電壓輸出被保存并用作驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值電壓的度量。
然后，在模擬或數(shù)字領(lǐng)域中，例如在源驅(qū)動(dòng)電路中數(shù)字式地將測(cè)得的閾值電壓加入像素所需的數(shù)據(jù)電壓。還可以將閾值電壓加入到像素本身中(模擬)。
以這種方式，響應(yīng)于測(cè)得的閾值電壓調(diào)整用于多個(gè)顯示像素的像素驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
在兩種模式下使用圖4的電路。在尋址模式，按照上述方法測(cè)量閾值電壓，并將閾值電壓加入像素驅(qū)動(dòng)電壓中，以將存儲(chǔ)電容器24充電到新的已補(bǔ)償值。在隨后的驅(qū)動(dòng)模式中，將顯示器驅(qū)動(dòng)到該已補(bǔ)償值，直至光學(xué)反饋系統(tǒng)將驅(qū)動(dòng)晶體管22關(guān)斷。
圖5中示出用于圖4電路的第一時(shí)序圖。
控制晶體管16、42、30、32均受一條控制線的控制，該控制線在尋址階段使所有這些晶體管都導(dǎo)通，在隨后的像素驅(qū)動(dòng)階段使所有這些晶體管都截止。
在尋址階段開始時(shí)，將上面所述的電壓斜坡加到列6上。當(dāng)在讀出線40上檢測(cè)到電流流動(dòng)時(shí)，存儲(chǔ)斜坡電平，且將像素驅(qū)動(dòng)電壓Vd加入閾值電壓電平。在列6上提供所得到的電壓，用于對(duì)存儲(chǔ)電容器24充電。在尋址階段，陽極保持在讀出線40上的電壓(例如0V)，以便關(guān)斷顯示元件。
晶體管30、32保證在尋址期間，晶體管34(定時(shí)開關(guān))和放電晶體管28截止，從而它們對(duì)于尋址期間的電路操作不起作用。
提供晶體管34以加速放電晶體管28的導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)顯示元件2的快速截止。如果放電晶體管28的柵極允許緩慢地充電，那么將從電容器24抽取電流，這會(huì)減少光輸出，從而減小光電二極管27中的光電流。這將使反饋回路放慢速度。從而，晶體管34使反饋回路具有快速關(guān)斷特性。因此，放電晶體管不受反饋回路影響，直至晶體管34被導(dǎo)通為止，并且這消除了電路操作對(duì)于放電晶體管28的閾值電壓的任何依賴性。使用二極管連接的晶體管34，僅使用一條附加的地址線就能進(jìn)行電路操作。
在尋址階段結(jié)束時(shí)，控制晶體管均截止，顯示元件2導(dǎo)通。光學(xué)反饋機(jī)制也被啟動(dòng)，從而與暗像素相比，對(duì)于亮像素，驅(qū)動(dòng)晶體管22將更迅速地截止，從而補(bǔ)償因老化引起的像素亮度改變。
加入閾值電壓的數(shù)據(jù)電壓將考慮光學(xué)反饋電路的影響，從而實(shí)現(xiàn)所需的電路操作。
圖6為用于圖4電路的第二時(shí)序圖。
在這種方案中，一旦已經(jīng)測(cè)得閾值電壓，則在讀出線40上提供相應(yīng)的負(fù)階越60，從而將未經(jīng)調(diào)整的數(shù)據(jù)電壓施加給數(shù)據(jù)線6，導(dǎo)致將數(shù)據(jù)電壓與閾值電壓的組合存儲(chǔ)到電容器24(有效地連接在讀出線40與數(shù)據(jù)線6之間)上。
在上面的實(shí)施例中，在尋址期間執(zhí)行閾值補(bǔ)償，在像素驅(qū)動(dòng)期間執(zhí)行老化補(bǔ)償。
圖7表示第二實(shí)施例，其中在尋址階段執(zhí)行所有補(bǔ)償。
在驅(qū)動(dòng)晶體管22的柵極與源極之間，光電二極管27與晶體管開關(guān)62串聯(lián)連接。當(dāng)開關(guān)62閉合時(shí)，光電二極管將柵源電容器24放電。從而，由像素抽取的電流取決于光輸出，因此可使用所抽取電流的測(cè)量值確定像素亮度?？稍谧x出線40上測(cè)量光電二極管放電電流，且這與顯示元件電流無關(guān)。顯示元件電流是恒定的，這是因?yàn)橛捎诰w管42導(dǎo)通，LED陽極上為恒定的電壓。從而，可測(cè)量光電二極管電流，給出顯示元件亮度的測(cè)量值。通過考慮給定驅(qū)動(dòng)條件下的像素亮度，獲得像素老化的測(cè)量值。
該電路具有相同的用于測(cè)量驅(qū)動(dòng)晶體管閾值電壓的電路元件。不過，在尋址過程中還獲得像素老化對(duì)亮度的影響的度量，從而在列驅(qū)動(dòng)器中可執(zhí)行補(bǔ)償，在像素驅(qū)動(dòng)過程中不需要光學(xué)反饋機(jī)制起作用。
控制晶體管16、42、62也是受一條控制線的控制。在該電路中，顯示元件2必須在尋址過程中驅(qū)動(dòng)，以便提供光學(xué)反饋信號(hào)。更簡單地，可對(duì)像素進(jìn)行尋址，以便尋找出對(duì)于給定的讀出線電流，與給定輸出亮度相應(yīng)的所需柵源電壓。
圖8表示用于圖7電路的時(shí)序圖的一個(gè)示例。如圖所示，控制晶體管16、42、62在尋址過程中均是導(dǎo)通的，從而線6上的電壓被施加到驅(qū)動(dòng)晶體管22的柵極-源極上，在讀出線上測(cè)量任何光敏電流。
將斜坡施加給線6，并且當(dāng)檢測(cè)到正確的電流流過讀出線時(shí)，斜坡停止。此時(shí)，柵源電壓63與已知亮度相應(yīng)，該信息可以同時(shí)用來補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值電壓和LED材料的老化。然后使用該信息調(diào)整施加給像素的數(shù)據(jù)。
在另一實(shí)施例中，如圖9中所示，在電源線26與讀出線40之間光電二極管與感測(cè)晶體管42串聯(lián)連接。在讀出線上可測(cè)量光敏裝置中產(chǎn)生的電流，以提供光輸出的度量。
在該電路中，使用對(duì)數(shù)據(jù)線6上提供的電流進(jìn)行的電流感測(cè)，來檢測(cè)驅(qū)動(dòng)晶體管22是否導(dǎo)通。使用對(duì)流動(dòng)到讀出線40的電流進(jìn)行的電流感測(cè)，提供對(duì)顯示元件亮度(對(duì)于給定驅(qū)動(dòng)條件)的測(cè)量。
該電路中，存儲(chǔ)電容器處于驅(qū)動(dòng)晶體管的柵極與漏極之間。因此，光輸出取決于顯示元件的陽極電壓，因?yàn)槠鋵⒂绊憱旁措妷?。不過，光輸出測(cè)量使得像素驅(qū)動(dòng)信號(hào)能夠被調(diào)整以考慮LED陽極電壓改變以及LED材料的老化和驅(qū)動(dòng)晶體管閾值電壓變化。
圖10表示用于圖9電路的時(shí)序圖的一個(gè)示例?？刂凭w管16、42在尋址期間均導(dǎo)通，從而顯示元件2響應(yīng)于數(shù)據(jù)線6上的信號(hào)而發(fā)光，同時(shí)在讀出線40上測(cè)量光電二極管電流。如圖10中所示，最初將參考電壓施加給列6。該參考電壓高到足以克服驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值電壓，并導(dǎo)致LED發(fā)出閃光，這允許測(cè)量光電流。
根據(jù)測(cè)得的光電流，確定與所施加的參考電壓相應(yīng)的預(yù)期亮度與實(shí)際測(cè)得的亮度之間的差值。使用所述差值計(jì)算數(shù)據(jù)電壓需要的調(diào)節(jié)量，如箭頭63所示。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，在像素發(fā)光期間使用光學(xué)反饋來調(diào)節(jié)發(fā)光周期。在其他實(shí)施例中，使用光學(xué)反饋來調(diào)整像素驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以產(chǎn)生發(fā)光周期所需的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。不過，在每種情形中，均將光學(xué)反饋與閾值感測(cè)相結(jié)合，以提供對(duì)像素特性的完全補(bǔ)償。
本發(fā)明允許像素電路中使用非晶硅n型晶體管，并且示出了僅使用n型晶體管的電路。不過，存在多種可能的技術(shù)，如晶體硅、氫化非晶硅、多晶硅、甚至半導(dǎo)電聚合物。盡管本發(fā)明在使用n型非晶硅晶體管實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路方面特別有益，不過在有些情況下用其他技術(shù)并且用p型晶體管可能是理想的。這些均處在如權(quán)利要求所述的本發(fā)明范圍之內(nèi)。
顯示裝置可以為聚合物L(fēng)ED裝置、有機(jī)LED裝置、含磷材料以及其他發(fā)光結(jié)構(gòu)。
在上述電路中，電路與LED的陽極相連，這樣就能夠使用公共陰極。取而代之，可能希望使用結(jié)構(gòu)化的陰極，電路與該陰極相連。本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然可以想到所需的電路變型。
在上述電路中，在顯示像素陣列的外部，例如在列驅(qū)動(dòng)電路中，考慮閾值電壓和LED老化對(duì)像素驅(qū)動(dòng)電壓進(jìn)行調(diào)整。另一種選擇是在像素中提供補(bǔ)償。已經(jīng)提出了多種進(jìn)行閾值電壓補(bǔ)償?shù)臋C(jī)制，通常包括將閾值電壓存儲(chǔ)到一個(gè)與被提供數(shù)據(jù)電壓的電容器串聯(lián)連接的電容器上。因此，本發(fā)明可采用外部閾值電壓測(cè)量，而非如上所述調(diào)整像素驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而可以在像素電路內(nèi)部的電容器上提供閾值電壓，并在數(shù)據(jù)(列)導(dǎo)線上提供未經(jīng)調(diào)整的數(shù)據(jù)電壓。
本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然可以想到多種其他變型。
權(quán)利要求
1.一種包括顯示像素陣列的有源矩陣顯示裝置，每個(gè)像素包括電流驅(qū)動(dòng)發(fā)光顯示元件(2)；驅(qū)動(dòng)晶體管(22)，用于驅(qū)動(dòng)電流流過顯示元件(2)；存儲(chǔ)電容器(24)，用于存儲(chǔ)用來對(duì)驅(qū)動(dòng)晶體管(22)進(jìn)行尋址的像素驅(qū)動(dòng)電壓；光敏裝置(27)，用于檢測(cè)顯示元件的亮度；以及補(bǔ)償電路，用于產(chǎn)生補(bǔ)償電壓，該補(bǔ)償電壓與像素?cái)?shù)據(jù)電壓相結(jié)合得到像素驅(qū)動(dòng)電壓，并且用于施加所述像素驅(qū)動(dòng)電壓，以便補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)晶體管(22)的閾值電壓變化和顯示元件(2)的老化。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述補(bǔ)償電路包括用于測(cè)量驅(qū)動(dòng)晶體管(22)的閾值電壓的閾值電壓測(cè)量電路(50，52，54)，該閾值電壓與像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)相結(jié)合以得出像素驅(qū)動(dòng)電壓。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，還包括用于將存儲(chǔ)電容器(24)放電從而關(guān)斷驅(qū)動(dòng)晶體管的放電晶體管(28)。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述光敏裝置(27)根據(jù)顯示元件(2)的光輸出，通過改變施加給放電晶體管(28)的柵電壓，來控制放電晶體管(28)的操作定時(shí)。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述光敏裝置(27)控制放電晶體管(28)從截止到導(dǎo)通狀態(tài)的切換定時(shí)。
6.如權(quán)利要求3、4或5所述的裝置，其中在放電晶體管(28)的柵極與光敏裝置(27)之間設(shè)置定時(shí)開關(guān)(34)。
7.如前面任一權(quán)利要求所述的裝置，其中每個(gè)像素還包括連接在驅(qū)動(dòng)晶體管(22)的源極與讀出線(40)之間的感測(cè)晶體管(42)。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光敏裝置(27)與開關(guān)(62)串聯(lián)連接在驅(qū)動(dòng)晶體管(22)的柵極與源極之間。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中存儲(chǔ)電容器(24)連接在驅(qū)動(dòng)晶體管(22)的柵極與源極之間。
10.如權(quán)利要求8或9所述的裝置，其中所述補(bǔ)償電路包括用于將斜坡電壓輸入施加給像素的裝置(52)，和用于測(cè)量光敏裝置輸出從而確定與預(yù)定顯示元件亮度相對(duì)應(yīng)的該電壓輸入的裝置(42，50)。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中使用所確定的斜坡電壓輸入作為補(bǔ)償電壓，其補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)晶體管閾值電壓和顯示元件老化。
12.如權(quán)利要求8至11其中任何一個(gè)所述的裝置，其中每個(gè)像素還包括連接在驅(qū)動(dòng)晶體管(22)的源極與讀出線(40)之間的感測(cè)晶體管(42)。
13.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光敏裝置(27)與感測(cè)晶體管(42)串聯(lián)連接在電源線(26)與讀出線之間。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述補(bǔ)償電路包括用于將預(yù)定電壓作為輸入施加給像素的裝置(52)，和用于測(cè)量光敏裝置輸出從而確定與預(yù)定電壓輸入相對(duì)應(yīng)的光輸出的裝置(42，50)。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其中使用所確定的光輸出得出對(duì)驅(qū)動(dòng)晶體管閾值電壓和顯示元件老化進(jìn)行補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償機(jī)制。
16.如前面任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述光敏裝置(27)包括放電光電二極管。
17.如前面任一權(quán)利要求所述的裝置，其中每個(gè)像素還包括連接在數(shù)據(jù)信號(hào)線(6)與像素輸入端之間的尋址晶體管(16)。
18.如前面任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述驅(qū)動(dòng)晶體管(22)連接在電源線(26)與顯示元件(2)之間。
19.如前面任一權(quán)利要求所述的裝置，其中每個(gè)像素的晶體管包括非晶硅n型晶體管。
20.如前面任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述電流驅(qū)動(dòng)發(fā)光顯示元件(2)包括電致發(fā)光顯示元件。
21.一種驅(qū)動(dòng)包括顯示像素陣列的有源矩陣顯示裝置的方法，每個(gè)像素包括驅(qū)動(dòng)晶體管(22)和電流驅(qū)動(dòng)發(fā)光顯示元件(2)，該方法包括，在每一次尋址像素時(shí)至少考慮驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值電壓，得出像素驅(qū)動(dòng)電壓；感測(cè)顯示元件(2)的光輸出；以及得到取決于該閾值電壓和該光輸出的像素驅(qū)動(dòng)機(jī)制，并將所述像素驅(qū)動(dòng)機(jī)制應(yīng)用于像素。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述像素驅(qū)動(dòng)機(jī)制包括，在尋址階段，得出將閾值電壓考慮在內(nèi)的像素驅(qū)動(dòng)電壓，以及在驅(qū)動(dòng)階段，當(dāng)積分光輸出達(dá)到閾值時(shí)關(guān)斷驅(qū)動(dòng)晶體管。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述像素驅(qū)動(dòng)機(jī)制包括，在尋址階段，得出將閾值電壓和顯示元件的光輸出特性考慮在內(nèi)的像素驅(qū)動(dòng)電壓。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中為預(yù)定驅(qū)動(dòng)條件測(cè)量光輸出。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其中改變驅(qū)動(dòng)條件，直至獲得預(yù)定的光輸出為止。
全文摘要
一種有源矩陣LED顯示器，具有用于檢測(cè)顯示元件亮度的光敏裝置，和用于測(cè)量像素驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值電壓的閾值電壓測(cè)量電路。從而，通過光學(xué)反饋路徑對(duì)顯示元件的老化提供補(bǔ)償，并通過測(cè)量閾值電壓為驅(qū)動(dòng)晶體管閾值改變提供補(bǔ)償。這提供了一種對(duì)閾值電壓改變的可靠補(bǔ)償機(jī)制，同時(shí)還提供老化補(bǔ)償。
文檔編號(hào)G09G3/20GK1846243SQ200480025039
公開日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2004年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月2日
發(fā)明者D·A·菲什, J·R·赫克托爾 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司