专利名称：用于oled无源矩阵显示器的驱动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及显示器，且更具体地涉及一种用于有机发光二极管(OLED)无源矩阵显示器的驱动器。
背景技术：
液晶显示器(LCD)是当今所使用的最常见类型的平板显示器。然而，LCD的一个缺陷是其需要典型为荧光背光的单独光源来照亮面板。事实上，LCD的亮度仅取决于其背光，并且正是此背光限制了LCD的寿命。
由于这些缺陷，OLED显示器正得到普及。OLED显示器是自发光的，因此不需要单独的背光。无源矩阵OLED显示器具有简单的结构并且很适合于低成本和低信息容量的应用，如字母数字显示器。有源矩阵OLED具有实现了包括视频和图形的高分辨率、高信息容量应用的集成电子背板。在任何情形下，OLED显示器都是很薄的、紧凑的显示器，具有宽视角(高达180度)、快速响应、高分辨率和良好的显示质量。
基本OLED单元包括夹在阳极和金属阴极之间的薄有机层的堆叠。有机层通常包括空穴注入层、空穴传输层、发射层和电子传输层。发射层主要负责光的产生或电致发光。具体而言，当适当的电压施加至该单元时，注入的正电荷和负电荷在发射层中复合以产生光。阳极和阴极、有机层的结构被设计为使发射层中的复合过程最大，由此使从OLED显示器输出的光最大。
OLED显示器的光输出或亮度与电流成正比。另外，OLED的阻抗随着正向电压(VF)增大而呈指数下降。因此，随着阻抗下降，光输出迅速增大，并且在电流的产生与光输出的产生之间几乎没有延迟。
OLED显示器的一个问题是电流-电压(I-V)特性随时间的变化，这引起发光效率和像素之间亮度均匀度的劣化。若干因素对此I-V特性变化有贡献，包括工作温度、外部光(例如日光)、显示器上的像素位置等。驱动方法也影响I-V特性。例如，在OLED无源矩阵显示器中，一种所用的方法称为复合线寻址(multiplexing line address，MLA)，其中将偏置OLED所需的平均电流与行的占空比相乘来计算等效复合电流，其取决于行数和材料效率而可以是平均偏置电流(从暗到亮为1μA至1mA)的50至200倍。这样的大电流引起OLED上过大的电压降，从而导致不必要的功率消耗。
Cambridge Display Technology Limited的国际申请WO 03/107313A2公开了一种通过使用电流传感器和电压传感器并通过对响应于所感测的电压而调节电压的可调节电源进行控制来减少有源矩阵显示器中的功率消耗的技术。然而，此申请仅公开了间接测量显示器像素所使用的电压和电流，这是较不理想的。另外，没有明确的针对OLED显示器的高效上电而公开的技术。就是说，当最初对显示器通电时，像素是关断的并且OLED显示器需要的所需电压未明确限定。
因此，存在对这样一种显示器的需要，其可使OLED高效地通过上电模式并且允许在完成上电模式之后对提供给OLED的功率电平进行调节。
发明内容
为了克服现有技术的不足，公开了一种OLED无源矩阵显示器，其允许高效的上电工作模式，以及在正常的稳态条件期间基于需要来调节提供给OLED的功率(例如电压和/或电流)的能力。
根据要求保护的发明，提供了如权利要求1和11所限定的OLED显示器及其工作方法。
在一个实施例中，OLED无源矩阵显示器包括监视电路和电压调节电路，监视电路监视OLED所使用的实时电压电平，电压调节电路响应于从监视电路接收到的信号而改变电源电压。在上电模式期间，当OLED所需的功率未明确限定时，电压调节电路使用固定的基准电压作为产生电源电压的基础。但在预定的时间段之后或响应于外部信号，电压调节电路从读取固定基准电压切换至读取从监视电路供给的可变电压电平。此可变电压基于OLED的电压读数，如直接读取OLED上的电压降。响应于此可变电压电平，电压调节电路修改提供给OLED的电压。以此方式，避免了不必要的功率消耗，并且该电路能够实时跟踪所有OLED。
现在参考下面的附图描述本发明的一个示例实施例图1是OLED无源矩阵显示器的显示部分的电路图。
图2是根据本发明的一个示例实施例的OLED无源矩阵显示器的高级框图。
图3是示出了图2中的框图的进一步特征的详细电路图。
图4是用于使OLED无源矩阵显示器工作的方法的流程图。
具体实施例方式
图1示出了OLED无源矩阵显示器的显示部分10。OLED 13的矩阵12包括与平行导线列16正交的平行导线行14。每行14包括OLED Dx1至Dxm(其中x是行数，m是列数)，而每列16包括OLED D1x至Dnx(其中n是行数，x是列数)。每列利用电流发生器18(1至m)来偏置，电流发生器18的上游端耦合至电压源VH，而下游端耦合至列开关SC1-SCm之一。每行14包括行开关SR1-SRn之一，其上游端耦合至OLED，而下游端耦合至阴极21。列开关SC1-SCm和行开关SR1-SRn可独立开关，使得可以与其他OLED无关地单独选择每个OLED。为了直接测量OLED上的电压，电压抽头20被耦合至所述列，如VFD1-VFDm所示。可以将这些电压抽头20耦合在开关SC1-SCm的上游或下游，并且可以使用抽头20在外部读取OLED电压。
考虑到OLED“接通”电压、行14和列16上的电压降、电流发生器18的电压饱和以及开关(SC1-SCm和SR1-SRn)上的电压降，电压源VH必须具有足够高的电压。未在图1中示出但在下面描述的驱动电路用来产生从电压源VH供给的功率。
在工作中，显示部分10执行扫描操作，其中通过依次激励开关SR1-SRn来一次激励一行。然而，其频率使得OLED的激励和去激励不能被人眼检测到。因为一次仅激励行开关SR1-SRn中的一个，所以电压抽头20被用来一次直接读取一列中的一个OLED上的电压降。这样的直接测量是一种很精确的确定显示器中每个OLED所使用的电压的方式。
图2是包括显示部分10和驱动器部分28的OLED无源矩阵显示器26的高级框图。驱动器部分28包括监视电路32和电压调节电路34。监视电路32通过电压抽头20耦合至显示部分10。
电压调节电路34包括两个部分上电部分36(也称为上电装置)和工作模式部分38(也称为工作模式装置)。
当最初对OLED无源矩阵显示器26通电时，电压调节电路34使用上电部分36。基准电压Vref被提供给上电部分，并且在第一时间段期间此基准电压被用来产生电源电压VH。在预定时间段之后或响应于外部信号，电压调节电路34从使用上电部分36切换至使用工作模式部分38来产生电源电压。电压调节电路34在此第二时间段期间读取从监视电路32供给的电压来产生电源电压。上电部分36和工作模式部分38共同耦合于如图1所示的用来将功率提供给显示部分10的电源节点VH。
图3是示出OLED无源矩阵显示器26的驱动器部分28的详细电路图的示例实施例。电压抽头20(来自图1)如通过直接连接耦合至多输入缓冲器46，如VFD1-VFDM所示。缓冲器46是“m”个差动级并联连接(多个栅级，而源极和漏极公用)的简单缓冲器。二极管48、电容器50和缓冲器46一起起到检测OLED 13(图1)上的最大电压降的峰值检测器51的作用。为了存储的目的，此最大电压降被反馈至多输入缓冲器46，如52所示。电容器50上的电压被指示为Vfmax并且表示显示器中所有像素(即OLED)上的最大电压降。电容器的大小可根据设计而变化，但示例值可以在100-300nf的范围内。电压调节电路34包括共享公共开关58的两个并联电路环54和56(公共开关58允许对电路环的交替选择)、DC/DC转换器60以及电压电源节点VH(耦合至图1中的电流发生器18)。
第一电路环54对应于上电部分36(图2)并且包括运算放大器62，运算放大器62的输出耦合至开关58而其非反相输入耦合至基准电压VREF。VREF的一个示例值是1.25伏，但此值可根据设计而变化。包括R1和R2的电阻分压电路64用于将一个百分比的电源电压VH提供给运算放大器62的反相输入。R1和R2的值依赖于设计而变化，但示例的R1/R2比在10到20之间。
第二电路环56对应于工作模式部分38(图2)并且包括第二运算放大器66，第二运算放大器66的非反相输入耦合至电容器50，该电容器提供在OLED 13上读取的最大电压。此外，运算放大器66的反相输入通过电压偏移68耦合至电压电源节点VH。电压偏移68考虑了显示器26的电流发生器18的饱和范围并且可通过数模转换器(未示出)在外部控制。因此，电压调节电路34所供给的电压与在OLED上读取的最大电压与电压偏移68之和成比例。
图4是用于使OLED显示器工作的方法的流程图。在过程框80，在上电工作模式期间，电压调节电路34使用基准电压(VREF)产生电源电压。在过程框82，在预备时段之后，电压调节电路34通过切换开关58从上电模式切换至工作模式。在本领域很容易理解，存在许多种控制这样的开关58的方式。例如，外部处理器可基于显示器状况控制该开关，或定时器可在预定时间段之后提供信号以控制该开关。
在过程框84，监视电路32直接读取OLED上的电压。在显示器的工作期间实时地执行这样的读取。在过程框86，存储OLED的峰值电压。因此，OLED显示器中任何OLED所使用的最大电压被存储在电容器50上。在过程框88，电压调节电路34使用峰值电压来调节或维持电源节点VH上的当前供给的电压。
根据上面的描述，显然可以对这里描述和图示的装置和方法进行许多修改和变化，其全部落入如所附权利要求所限定的本发明的范围内。
例如，虽然在图1中示出了特定的显示部分，但监视电路还可用来读取在无源矩阵OLED显示器中使用的其他类型的显示部分。另外，虽然使用了特定类型的峰值检测器，但本领域的技术人员应认识到可使用许多种峰值电压检测器。另外，虽然按列来监视电压，但可以容易地将电路设置为单独监视每个像素上的电压。最后，虽然在上述设计中监视每个OLED，但将认识到，如果需要，可监视全部OLED中的一部分。
权利要求
1.一种OLED无源矩阵显示器(26)，包括多个列导线(16)，在第一方向上延伸；多个行导线(14)，在与所述第一方向正交的第二方向上延伸；多个OLED(13)，各与一列和一行相关联以便允许对其进行选择；监视电路(32)，耦合至所述OLED(13)以便检测所述OLED上的电压降；电压调节电路(34)，用于将功率提供给所述OLED(13)，所述电压调节电路(34)耦合至所述监视电路(32)；其特征在于所述电压调节电路(34)被配置为具有两种工作模式上电模式，其中所述电压调节电路(34)使用基准电压(VREF)将功率提供给所述OLED(13)；以及工作模式，其中所述电压调节电路(34)使用从所述监视电路(32)供给的可变电压将功率提供给所述OLED(13)。
2.根据权利要求1的OLED无源矩阵显示器，其特征在于所述电压调节电路包括用于接收所述基准电压(VREF)并且用于产生第一供电量的上电模式装置(36)、以及用于接收所述电压降并且用于产生第二供电量的工作模式装置(34)。
3.根据权利要求1或2的OLED无源矩阵显示器，其中所述电压调节电路(34)包括电源节点(VH)以及第一(54)和第二(56)电路环，电压可通过所述电源节点(VH)提供到所述OLED(13)，所述第一(54)和第二(56)电路环是可交替选择的，所述第一电路环(54)在被选择时将所述基准电压(VREF)耦合至所述电源节点(VH)，而所述第二电路环(56)在被选择时将所述监视电路(32)耦合至所述电源节点(VH)。
4.根据权利要求3的OLED无源矩阵显示器，其中所述第一(54)和第二(56)电路环耦合至允许所述电路环的交替选择的开关(58)。
5.根据权利要求3或4的OLED无源矩阵显示器，其中所述第一电路环(54)包括电阻分压器(64)和运算放大器(62)，其中所述电阻分压器耦合至所述运算放大器(62)的一个输入，而所述基准电压(VREF)耦合至所述运算放大器(62)的第二输入。
6.根据权利要求3-5中的任何一项的OLED无源矩阵显示器，其中所述第二电路环(56)包括运算放大器(66)，其中第一输入耦合至所述监视电路(32)，而第二输入耦合至所述电源节点(VH)。
7.根据权利要求6的OLED无源矩阵显示器，进一步包括耦合在所述第二输入与所述电源节点(VH)之间的电压偏移(68)。
8.根据权利要求3-7中的任何一项的OLED无源矩阵显示器，其中所述第一(54)和第二(56)电路环具有公共部分，所述公共部分包括DC至DC转换器(60)、开关(58)和所述电源节点(VH)，所述DC至DC转换器(60)耦合在所述开关(58)和电源节点(VH)之间。
9.根据权利要求1-8中的任何一项的OLED无源矩阵显示器，其中所述监视电路(32)包括检测所述OLED(13)所使用的最大电压的峰值检测器(51)。
10.根据权利要求9的OLED无源矩阵显示器，其中所述峰值检测器(51)包括多输入缓冲器(46)和电容器(50)，所述多输入缓冲器(46)耦合至所述OLED(13)以便读取所述OLED(13)上的电压降，所述电容器(50)耦合至所述多输入缓冲器(46)的输出以便存储所述OLED(13)所使用的最大电压。
11.一种驱动OLED无源矩阵显示器的方法，包括读取(84)所述OLED(13)上的电压；存储(86)所述OLED(13)所使用的最大电压；在工作模式期间，基于所述最大电压来调节(88)提供给所述OLED(13)的电压；其特征在于，在切换(82)至所述工作模式之前，在上电模式期间使用(80)基准电压(VREF)产生提供给所述OLED的电压。
12.根据权利要求11的方法，其中所述最大电压的所述存储(86)使用电容器(50)来完成。
13.根据权利要求11-12中的任何一项的方法，其中所述切换(82)在预定时间段之后进行。
14.根据权利要求11-13中的任何一项的方法，其中在工作模式期间提供给所述OLED(13)的电压与所述最大电压与偏移电压(68)之和成比例。
15.根据权利要求14的方法，其中所述偏移电压(68)由外部控制器来控制。
16.根据权利要求11-15中的任何一项的方法，其中所述读取使用多输入缓冲器(46)来执行。
全文摘要
一种OLED(有机发光二极管)无源矩阵显示器(26)，包括显示部分(10)和驱动器部分(28)。所述显示部分(10)包括用于显示信息的OLED(13)的矩阵。所述驱动器部分(28)包括监视电路(32)和电压调节电路(34)。所述电压调节电路(34)具有基于基准电压(VREF)产生电源电压(VH)的上电部分(36)。响应于切换模式的指示，所述电压调节电路(34)切换至工作模式，其中基于在所述OLED(13)上读取的最大电压降来产生所述电源电压(VH)。
文档编号G09G3/22GK101014989SQ200480043249
公开日2007年8月8日 申请日期2004年4月8日 优先权日2004年4月8日
发明者弗朗切斯科·普尔维伦蒂, 格雷戈里奥·邦滕波, 村形昌希, 早藤晶纪 申请人:St微电子有限公司