有源矩陣顯示器的低功率數(shù)字驅(qū)動的制作方法
【專利說明】有源矩陣顯示器的低功率數(shù)字驅(qū)動發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于顯示器的低功率數(shù)字驅(qū)動的設(shè)備和方法。更具體地，本發(fā)明設(shè)計用于補(bǔ)償并數(shù)字地驅(qū)動有源矩陣顯示器(諸如例如AMOLED (有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管)顯示器)的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]本領(lǐng)域中現(xiàn)有的用于有源矩陣顯示器(例如AMOLED顯示器)的背板為每個發(fā)光元件(例如每個0LED)使用一個像素驅(qū)動電路，每個像素驅(qū)動電路驅(qū)動一個預(yù)定的電流通過相應(yīng)的發(fā)光元件。實現(xiàn)了多個像素驅(qū)動電路的電路圖，這些電路圖都包括驅(qū)動預(yù)定的電流通過發(fā)光元件的驅(qū)動晶體管。圖1中示出了一個示例，其中發(fā)光元件(在這一示例中是OLED 101)與驅(qū)動晶體管Ml串聯(lián)地耦合在電源電壓VDD和接地GND之間。驅(qū)動晶體管Ml的柵極連接到選擇晶體管M2的主電極，選擇晶體管M2的柵極連接到選擇線SA，選擇晶體管M2的第二主電機(jī)連接到數(shù)據(jù)線DA。電容器Cl耦合在驅(qū)動晶體管Ml的柵極和與驅(qū)動晶體管Ml耦合的OLED 101的電極之間。
[0003]在一種模擬驅(qū)動方法中，使用了一種幅度調(diào)制方法，其中每一個發(fā)光元件(例如，0LED)在一個完整的幀周期期間以對應(yīng)于所要求的灰度的強(qiáng)度來發(fā)射光。通過發(fā)光元件(例如，0LED)的電流是根據(jù)驅(qū)動晶體管Ml的柵極上的模擬數(shù)據(jù)電壓來確定的。由于這一晶體管Ml優(yōu)選地以飽和狀態(tài)工作以便進(jìn)行準(zhǔn)確的電流控制(例如，為了消除或顯著減少不同發(fā)光元件(例如0LED)之間由于發(fā)光元件(例如0LED)的閾值電壓的差異而導(dǎo)致的亮度差異)，這類背板通常以超過8V的電源電壓來驅(qū)動。驅(qū)動晶體管上的壓降遠(yuǎn)高于(典型地大于4V)發(fā)光元件上的壓降。這導(dǎo)致與發(fā)光元件相比，更多的能量被消耗在背板中。通過發(fā)光元件的電流(并因此導(dǎo)致的發(fā)光元件亮度)隨Ml柵極電壓的平方而變化。這引入了非線性的顯示響應(yīng)，限制了精度，并且使顯示器對噪聲敏感。
[0004]在數(shù)字驅(qū)動方法中，可使用脈寬調(diào)制(PWM)方法，其中每一個發(fā)光元件(例如0LED)在一個幀周期的一部分期間以單一亮度發(fā)射光。在這種方法中，在期間發(fā)光元件發(fā)射光的那部分幀周期具有對應(yīng)于所需灰度的持續(xù)時間。在使用基于脈寬調(diào)制的數(shù)字驅(qū)動的有源矩陣顯示器(例如AMOLED顯示器)中，優(yōu)選的是以線性方式驅(qū)動晶體管以降低顯示器的功率消耗。然而，當(dāng)以線性方式驅(qū)動晶體管時，由于發(fā)光元件特性、晶體管特性或設(shè)備溫度，和/或由于發(fā)光元件隨時間的降級的緣故，通過發(fā)光元件的電流存在變化。這些效應(yīng)在AMOLED顯示器中尤其可觀。這些效應(yīng)導(dǎo)致圖像的降級，這可導(dǎo)致例如屏幕老化。此外，尤其是對于AMOLED彩色顯示器(但也不限于此)，降級在不同顏色中是不均勻的(藍(lán)色通常比其它顏色降級得快)。因此，通常為每一個像素使用補(bǔ)償電路，導(dǎo)致相對復(fù)雜的像素驅(qū)動器電路，且增加了像素大小。
[0005]作為使用補(bǔ)償電路的替代，也已提出了用于直接控制通過數(shù)字驅(qū)動的顯示器中的發(fā)光元件(例如0LED)的電流的方法。這類驅(qū)動方法的示例描述在US2011/0134163中。在這一方法中，顯示器的每個像素具有串聯(lián)地連接在電源供應(yīng)參考線和電源供應(yīng)線之間的電流供應(yīng)電路、開關(guān)部分以及發(fā)光元件。開關(guān)部分使用數(shù)字視頻信號在打開和關(guān)閉之間切換。電流供應(yīng)電路生成流過發(fā)光元件(例如OLED)的恒定電流。盡管通過這一方法，即便在(例如，由于降級導(dǎo)致)電流特性改變時，每個發(fā)光元件也能夠以恒定亮度發(fā)光，但這一方案的缺點在于顯示器的分辨率被降低。原因是在每個像素中提供電流供應(yīng)電路導(dǎo)致具有增加的像素大小的復(fù)雜像素電路，并由此導(dǎo)致變低的分辨率。此外，由于晶體管匹配問題，這一像素內(nèi)電流控制的準(zhǔn)確性可能是受限的。
[0006]發(fā)明概述
[0007]本發(fā)明的各實施例的一個目的是提供良好的用于數(shù)字驅(qū)動有源矩陣顯示器的方法，有源矩陣顯示器諸如例如但不限于AMOLED顯示器。
[0008]上述目的通過根據(jù)本發(fā)明的各實施例的方法和設(shè)備來實現(xiàn)。
[0009]本發(fā)明的各方面涉及用于驅(qū)動有源矩陣顯示器的數(shù)字驅(qū)動電路，以及用于數(shù)字地驅(qū)動有源矩陣顯示器的方法，數(shù)字驅(qū)動電路可包括以線性方式工作的像素驅(qū)動晶體管，其中像素電路的大小和復(fù)雜度相對于現(xiàn)有技術(shù)被減小，并且具有對通過發(fā)光元件的電流的良好控制。
[0010]一個方面涉及用于驅(qū)動有源矩陣顯示器(諸如AMOLED顯示器)的數(shù)字驅(qū)動電路，該數(shù)字驅(qū)動電路包括被邏輯地組織成多個行和多個列的多個像素。每個像素包括諸如OLED之類的發(fā)光元件。該數(shù)字驅(qū)動電路包括針對所述多個列中的每一個列的電流驅(qū)動器，用于驅(qū)動預(yù)定電流通過對應(yīng)的列，所述預(yù)定電流與該列中打開的像素的數(shù)目(以及因此的它們在該列中打開的發(fā)光元件(例如0LED)的數(shù)目)成比例。數(shù)字驅(qū)動電路包括用于依次選擇所述多個行的數(shù)字選擇線驅(qū)動電路，和用于與所述的數(shù)字選擇線驅(qū)動電路同步地將數(shù)字圖像編碼寫入所選擇的行中的像素的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)線驅(qū)動電路。
[0011]本發(fā)明的各實施例的優(yōu)點在于晶體管可被以線性模式驅(qū)動，與以飽和狀態(tài)驅(qū)動的系統(tǒng)相比降低了功耗，實現(xiàn)了降低的電路復(fù)雜度，降低了串?dāng)_，并且實現(xiàn)了驅(qū)動晶體管的信道長度的降低以及信道寬度的增加。本發(fā)明的各實施例的另一優(yōu)點在于可使用外部IC來實現(xiàn)電流控制，因此更為準(zhǔn)確。附加的優(yōu)點在于驅(qū)動電路中的額外的亮度控制可降低明亮的環(huán)境光下可見性降低的問題。
[0012]本發(fā)明的各實施例的一個優(yōu)點在于每個列需要一個唯一的電流控制，而不是每個像素都需要。這簡化了完整的驅(qū)動電路。
[0013]顯示器可包括背板，并且在根據(jù)本發(fā)明的各實施例的數(shù)字驅(qū)動電路中，電流驅(qū)動器電路可以位于背板外部。這允許緊湊的顯示器電路和更高的分辨率。
[0014]在本發(fā)明的各實施例中，電流驅(qū)動器電路包括基于單晶質(zhì)半導(dǎo)體電路。這具有驅(qū)動電路高度同質(zhì)的優(yōu)點，從而最小化或甚至避免了晶體管與晶體管之間的變化的問題，并因此提供了非常良好的晶體管匹配。
[0015]在本發(fā)明的各實施例中，每個電流驅(qū)動器包含一個計數(shù)器，用于存儲等于在給定時刻對應(yīng)列中打開的發(fā)光元件(例如0LED)的數(shù)目的自然數(shù)。對計數(shù)器中存儲的自然數(shù)的更新與選擇線驅(qū)動電路同步，并且響應(yīng)于數(shù)據(jù)線電路中呈現(xiàn)的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的變化來執(zhí)行。本發(fā)明的各實施例的一個優(yōu)點在于顯示器能夠在具有良好的亮度穩(wěn)定性情況下實時改變。
[0016]在將給定列中的發(fā)光元件(例如0LED)的狀態(tài)從關(guān)閉改為打開之際，存儲在計數(shù)器中的數(shù)字加I。在將給定列中的發(fā)光元件(例如OLED)的狀態(tài)從打開改為關(guān)閉之際，存儲在計數(shù)器中的數(shù)字減I。驅(qū)動通過對應(yīng)列的預(yù)定電流等于存儲在計數(shù)器中的自然數(shù)乘以預(yù)定的參考電流。對此，計數(shù)器可以是加/減計數(shù)器。該計數(shù)器可容易地通過例如IC來實現(xiàn)。
[0017]在本發(fā)明的各實施例中，每個電流驅(qū)動器在電阻上匹配的具有第一阻性路徑的第一線和具有第二阻性路徑的第二線之間驅(qū)動預(yù)定電流，使得對于給定列中的所有發(fā)光元件(例如OLED)阻性路徑在第一和第二線的長度上基本相等。本發(fā)明的各實施例的一個優(yōu)點在于阻性壓降與打開像素的數(shù)目無關(guān)。電阻匹配可通過設(shè)計來實現(xiàn)，或者可通過技術(shù)來實現(xiàn)。例如，電阻匹配可通過將每個發(fā)光元件(例如OLED)的頂部電極連接回用在背板中的金屬層來獲得，以及通過設(shè)計來匹配電阻。
[0018]在本發(fā)明的各實施例中，有源矩陣顯示器(例如AMOLED顯示器)包含包括像素驅(qū)動電路的背板，所述像素驅(qū)動電路可連接到所述顯示器的多個發(fā)光元件，其中每個像素驅(qū)動電路包括用于補(bǔ)償列中的不同像素之間的壓降中的差異，所述壓降是在所述發(fā)光元件(例如0LED)和所述像素驅(qū)動電路的串聯(lián)連接上確定的。本發(fā)明的各實施例的一個優(yōu)點在于補(bǔ)償糾正了輸出中由于晶體管特性的差異、發(fā)光元件特性的差異、溫度改變、隨時間的降級導(dǎo)致的差異。
[0019]在本發(fā)明的各實施例中，補(bǔ)償裝置可包括用于應(yīng)用數(shù)字補(bǔ)償?shù)难b置。