专利名称：降低有源矩阵led显示器中的老化的驱动的制作方法
技术领域：
本发明涉及有源矩阵显示器的驱动器、包含有源矩阵显示器和这种驱动器的显示模块、包含该显示模块的显示装置、以及驱动有源矩阵显示器的方法。
背景技术：
US 6,583,775B1公开了一种有源矩阵显示器，其像素包括发光元件，该发光元件具有根据供给给发光元件的电流量的亮度级别。发光元件是OLED(有机发光二极管)。扫描线驱动电路一个一个地选择像素的行，每一个都在行选择周期期间。数据线驱动电路与所选择的像素的行并行地供给数据信号。像素包括根据接收的数据确定电流水平的像素驱动电路。在行选择周期开始时，发光元件开始以由电流确定的亮度发射。在行选择周期之后，发光元件继续以该亮度发射，通常直到扫描周期或帧周期之后再次选择相同行的像素及接收新的数据信号为止。
US 6,583,775B1公开了像素驱动电路进一步包括通过停止控制线接收停止信号的输入。停止信号的发生使得行的相关发光元件在再次选择该行之前的时刻停止发光。占空比(duty cycle)表示像素的接通时间与帧周期之间的比率。通过调整所有像素的占空比，可调整显示器亮度。公开了甚至更明显的是对于所有像素占空比可以小于1，例如为1/10，以增加峰值电流并降低包含在每个像素中的有源矩阵中的薄膜晶体管的沟道长度。这样，通过适当选择占空比，设计薄膜晶体管的自由度增加了。
在存在红色、绿色和蓝色像素的彩色显示器中，行中的所有红色像素与同一个停止控制线相连，所有绿色像素与另一个停止控制线相连，所有蓝色像素与再一个停止控制线相连。可在不同时刻停止具有不同颜色的像素的发光。这些不同的停止时刻以简单的方式用于控制颜色平衡。
此外，公开了通过将占空比设为大约50％或优选设为25％或更小，可减小运动模糊。
然而像素的接通时间和帧周期之间的比率变得越小，通过发光元件的电流越大，以获得相同的亮度。由于老化函数的非线性，这些高电流使得发光元件更快速地老化。该比率还称作占空比。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于有源矩阵显示器的驱动器，其中发射不同颜色的光的发光元件的老化更加均等。
本发明的第一个方面提供了如权利要求1中所述的驱动器。本发明的第二个方面提供了一种如权利要求7中所述的显示模块。本发明的第三个方面提供了一种如权利要求11中所述的显示装置。本发明的第四个方面提供了一种如权利要求12中所述的驱动有源矩阵显示器的方法。在从属权利要求中限定了有利的实施方案。
依照第一个方面的驱动器给有源矩阵显示器的第一发光元件供给第一电流，以及给有源矩阵显示器的第二发光元件供给第二电流。因为以帧速率刷新数据，所以这些电流也以帧速率产生。如果使用相同的占空比，则在特定的亮度输出下，第二发光元件比第一发光元件老化得快。该驱动器以比第一发光元件的占空比高的值选择第二发光元件的占空比。这将第二电流限制为比当第二光元件的占空比等于第一发光元件的占空比时相对更低的最大值。因而，通过限制经过其的电流防止了第二发光元件的太快速的老化。另一方面，因为第一发光元件的占空比小于一，所以将降低运动模糊。
US 6,583,775B1公开了亮度控制、运动模糊降低、以及设计薄膜晶体管的较高自由度要求所有像素的占空比都小于一。在特定实施方案中，不同颜色的像素的占空比可以不同，以控制颜色平衡。但是，该现有技术没有公开和教导将较快老化像素(其具有第二颜色)的占空比控制成大于较慢老化像素(其具有第一颜色)的占空比。这些不是相关问题；通过显示器的所需显示的白点来确定颜色平衡设定。这可以例如通过不同颜色的材料的效率或观察者的优先选择来确定。通过不同颜色的材料的老化特性来确定老化速度。
在权利要求2中所述的实施方案中，通过将最快老化的发光元件的最小占空比限定为比最慢老化的发光元件的最小占空比更高的值，相对于经过最慢老化的发光元件的电流的最大值来限定经过最快老化的发光元件的电流的最大值。由于对于最快老化的发光元件可获得较长的占空比，所以经过该元件的最大电流将被限定为较低的值，并且因而其老化将减慢。因而，不同发光元件的老化将变得更加均等。这是由于下面的事实，即聚合物材料的使用寿命LT依赖于在下面的方程中给出产生亮度LU时间TLT～LU-p/T，其中p是功率因子，其依赖于材料特性。本发明可用于表现出上述特性且因子p大于1的所有发光元件。已知小分子OLED以及聚合物OLED材料具有这种特性。SimoneI.E.Vulto等人的公开物“用于全彩色聚合物发光显示器的技术和材料(Technology and materials for full-color polymerlight-emitting displays)”(Proceedings of the SPIE，卷5214-6，2003年)讨论了聚合物材料的老化特性。
在根据权利要求3中所述的依照本发明的实施方案中，在其期间最慢老化的发光元件发射光的第一时间周期被选择为等于或小于帧周期的一半(占空比等于或小于0.5)，以将运动模糊降低到可接受的级别。然而，为了防止最快老化的发光元件过快老化，其用大于0.5的占空比来驱动。因而，因为必须获得该最快老化的发光元件的相同光输出，所以经过该最快老化的发光元件的电流的水平相应降低。
尽管发光元件之一利用相对于另一个来说相对大的占空比驱动，但另一个利用相对小的占空比来驱动，并降低了整体的运动模糊。如果最快老化的发光元件具有对像素的亮度贡献最低的颜色，或者其对运动模糊的影响最低，则情况尤其是这样。
在实际的彩色显示器的实施方式中，可以存在三种不同的发光元件，其发射红色、绿色和蓝色。在OLED显示器中，通常发射蓝色光的发光元件具有最短的使用寿命。由于蓝色对亮度具有相对小的贡献，所以通过将蓝色发光元件的占空比选择为比红色和绿色发光元件的占空比长几乎不影响运动模糊的可见性。
在根据权利要求4中所述的依照本发明的实施方案中，最快老化的发光元件的占空比被选择为基本为1，以获得经过该发光元件的最低电流，使得其使用寿命是最大的。最慢老化的发光元件的占空比被选择为小于1，以降低运动模糊。
在根据权利要求5中所述的依照本发明的实施方案中，如果占空比小于一，那么发光元件发射光的时间周期中心在帧周期内以将色分离效果最小化，如果使用地址和快速寻址方案一个颜色的所有像素同时接通或关断。另一个选择是其中这些行被逐个寻址并顺序发光的系统。在该情形中，光产生周期现在是每行相对于彼此中心对准。
在根据权利要求6中所述的依照本发明的实施方案中，通过对应于将要显示的图像的数据信号确定经过发光元件的电流。具有不同使用寿命的发光元件的不同占空比被选择为具有每一帧周期不同的固定值。每一帧周期的这些不同的固定值可以例如依赖于平均图像内容，以进行功率限制。在该情形中，不同颜色的占空比之间的比率是固定的。不管其他占空比控制机制，最快老化的像素与其他像素的占空比之间的比率应尽可能地大。这意味着最快老化的像素的占空比尽可能地大，通常为一，而其他颜色像素的占空比尽可能地小以尽可能大地降低运动模糊的可见性。不同颜色像素的光输出(占空比乘以电流)之间的比率应是固定的，以获得所需的白点。然后每个颜色的最大电流自动地从所选择的占空比得出，或者反之亦然。
优选地，发光元件是有机发光二极管(OLED)。优选地，不同的发光元件发射具有不同颜色的光。
参照下文描述的实施方案，本发明的这些和其他方面将变得明显并将被阐明。
在附图中图1示出了部分有源矩阵显示装置的示意图，图2示出了在有源矩阵显示装置中产生的信号，图3示出了像素的驱动电路的实施方案，和图4解释了相对于帧周期给驱动脉冲定中心的效果。
具体实施例方式
图1示出了有源矩阵显示装置的示意图。所示的有源矩阵显示器AMD仅包括三个像素1，2和3。在实际的实施方案中，矩阵显示器包括更多的像素。
每个像素1，2和3分别包括一系列设置的共同称作PDi的像素驱动电路PD1，PD2和PD3、共同称作PSi的像素开关电路PS1，PS2和PS3、共同称作PLi并发射光LI1，LI2和LI3的发光元件PL1，PL2和PL3。像素驱动电路PDi中的每一个包括用于接收电源电压VB的输入、用于接收数据信号Di(对于所示的像素1，2，3分别为RD1，BD1和GD1)的输入、用于接收行选择信号RS的输入、和用于给相关像素开关电路PSi供给电流的输出。像素1，2，3共同称作Pi。
像素开关电路PSi中的每一个从相关像素驱动电路PDi接收电流和占空比信号DCi(对于所示的像素Pi分别为DR，DB和DG)并给相关发光元件PLi供给电流Ii(对于所示的像素Pi分别为I1，I2和I3)。根据占空比信号DCi利用占空比将电流Ii提供给发光元件PLi。占空比被限定为在帧周期Tf与帧周期Tf的持续时间期间发光元件PLi的接通时间的比率。
通过电源PS供给电源电压VB。给所有像素Pi可供给相同的电源电压VB。选择驱动器SD接收控制信号CR并供给行选择信号RS。通常，行选择信号RS(仅示出了一个)一个一个地被激活，以便一个一个地选择像素Pi的行。数据驱动器DD接收控制信号CC和输入图像信号IV并与所选像素Pi的行并行地供给数据信号Di。定时电路TC接收与输入图像信号IV相关的同步信息SY并供给控制信号CC和CR，以使选择驱动器SD和数据驱动器DD相对于彼此且相对于输入图像信号IV同步。图1示出了选择驱动器SD进一步供给占空比信号DCi。如果占空比是固定的，那么以简单的方式这是可以的。如果占空比是可变的，则选择驱动器SD需要关于输入信号IV的信息。代替输入信号IV，选择驱动器SD可从数据驱动器DD接收占空比信息。可替换地，代替选择驱动器SD，可通过数据驱动器DD供给占空比信号DCi。
发光元件PLi可以是根据流过其的电流Ii产生具有亮度LIi的光的任何元件。例如，发光元件PLi可以是还称作OLED的有机发光二极管。由于非线性退化影响，这种OLED的高峰值亮度和由此的经过该OLED的高电流Ii可能显著地缩短了其使用寿命。由此，长占空比是优选的，因为需要相对低的相关峰值电流来获得特定的所需亮度。然而，长占空比导致了运动模糊人为现象(artifact)。如果在供给相同电流的相同时间周期之后其亮度的衰减更大，则发光元件PLi比另外的发光元件更快地老化。
对于电流型OLED显示器，发射不同颜色光的不同OLED的使用寿命是不同的。尤其是，蓝色OLED的使用寿命显著比红色和绿色OLED的使用寿命短。可通过减小红色和绿色OLED的占空比，同时蓝色OLED的占空比被保持相对大，可在使用寿命与运动模糊人为现象之间作出折衷。在该折衷中，当蓝色光对图像的锐度效果(sharpnessimpression)贡献很小时获得运动模糊的显著降低，而同时使蓝色OLED的老化最小化。
有源矩阵显示器AMD通常称作显示面板，其被限定为包括像素Pi。在实际的实施方案中，显示面板AMD还可包括所有的或一些驱动器电路DD，SD和TC。驱动器电路DD，SD和TC与显示面板1的组合通常称作显示模块。在许多显示装置中，例如在电视机、计算机显示装置、游戏控制台中、或在移动装置，如PDA(个人数字助理)或移动电话中可使用该显示模块。
图2示出了在有源矩阵显示装置中产生的信号。图2A和2C示出了提供给发光元件PL1的电流I1。图2B示出了提供给比发光元件PL1更快地老化的发光元件PL2的电流I2。
图2A借助例子示出了经过发光元件PL1的电流I1具有0.5的占空比。发光元件的接通时间T1具有帧周期Tf的一半的持续时间。在从时刻0持续到时刻Tf的第一帧周期Tf期间，电流I1具有比最大水平ML1低的水平L1。在从时刻Tf持续到时刻2Tf的第二帧周期Tf期间，电流I1具有其最大水平ML1。
图2B借助例子示出了经过发光元件PL1的电流I2具有接近一的占空比。发光元件PL2的接通时间T2具有几乎为帧周期Tf的持续时间。在从时刻0持续到时刻Tf的第一帧周期Tf期间，电流I2具有比最大水平ML2低的水平L2。在从时刻Tf持续到时刻2Tf的第二帧周期Tf期间，电流I2具有比最大水平ML1(其他像素的)低的最大水平ML2。因而，因为通过最快老化的发光元件PL2的最大水平ML2低于通过最慢老化的发光元件PL1的最大水平ML1，所以提高了最快老化的发光元件PL2和整个显示系统的实际使用寿命。在优选的实施方案中，通过将电流I2的占空比的最小值限定为比电流I1的占空比的最小值高的值实现将最大水平ML1限定为比最大水平ML2低的值。或者所述不同地，通过将其间最快老化的发光元件PL2发射光的时间T2的周期的最小持续时间限定为比其间最慢老化的发光元件PL1发射光的时间T1的周期的最小持续时间大的值。
图2C示出了与图2A所示的相同的脉冲，但是现在分别相对于帧周期Tf的中心1/2Tf，3/2Tf来定中心，以降低色分离人为现象。如果像素行被顺序寻址并顺序发射光，则应当相对于相同行中的像素为不同颜色像素的接通周期定中心。
图3示出了像素的驱动电路的实施方案。借助实例，示出了像素1的详细结构。其他像素大体上具有相同的结构。
像素驱动电路PD1包括第一晶体管S1，其具有被耦接以接收第一行选择信号RS1的控制电极，和耦接在数据线与节点N1之间的主电流通路。数据线运载数据信号RD1。在节点N1与运载电源电压VB的电源线之间设置电容器C1。在节点N1与节点N2之间设置电容器C2。晶体管S2具有与节点N2耦接的控制电极和设置于电源线与节点N3之间的主电流通路。晶体管S3具有被耦接用来接收第二行选择信号RS2的控制电极和设置于节点N2与N3之间的主电流通路。
像素开关电路PS1包括晶体管S4，该晶体管S4具有被耦接用来接收占空比信号DR的控制输入和设置于作为像素驱动电路D1的输出的节点N3与OLED PL1的阳极之间的主电流通路。OLED PL1的阴极耦接到地。
现在在下面解释像素的驱动电路的操作。假定晶体管S1到S4是MOSFET。在开始情形中，行选择信号RS1和RS2以及占空比信号DR都具有高电平，并且因而晶体管S1，S3和S4是有传导性的。数据信号RD1具有明确限定的参考电压电平。电流I1流过发光元件PL1。因为该阶段具有非常短的持续时间，例如1到2微秒，所以产生的光的量是可以忽略的。接下来，占空比信号DR转向低电平，并且晶体管S4停止传导电流I1。然后电流I1通过晶体管S2的栅电极流到数据线，直到晶体管S2的栅极-源极电压等于其阈值电压且晶体管S2停止传导为止。由于传导的晶体管S1和S3以及参考数据电压RD1，该阈值电压存储在电容器C2中。
现在接下来是寻址步骤，其中行选择信号RS1具有高电平，且行选择信号RS2和占空比信号具有低电平。相对于其中测量阈值电压的前面的阶段，现在开关S3闭合，并且数据电压RD1被提供到节点N1并由此总计为存储在电容器C2中的阈值电压。因而，晶体管S2的栅极处的驱动电压等于数据电压加上阈值电压，并将产生校正电流I。接下来，行选择信号RS1变为低电平，并且晶体管S1也停止传导。保持电容器C1上的电压直到下一周期为止。此外，占空比信号DR变为高电平，从而电流I1开始流过光产生元件PL1。在接通周期T1结束时，占空比信号DR变回低电平，且电流I1停止流动。
可替换地，许多其他的像素驱动电路是可以的。
图4阐明了相对于帧周期为驱动脉冲定中心的效果。借助实例，假定矩阵显示器分别包括红色、绿色和蓝色发光元件PL1，PL3，PL2。此外，借助实例，红色和绿色发光元件PL1和PL3的占空比为50％，且蓝色发光元件PL2的占空比为100％。
图4A示出了在四个连续帧周期Tf过程中在屏幕上移动的白块的位置SP。以50％的占空比显示绿色和红色对白块的贡献，以100％的占空比显示蓝色的贡献。帧周期Tf内的白条表示红色和绿色发光元件PLi的接通时间，帧周期Tf中的黑条表示红色和绿色发光元件PLi的关断时间。尽管看不到，但黑条实际上是蓝色的，因为蓝色发光元件在整个帧周期Tf是激活的。仅借助实例，白块在时间上线性移动。
图4B示出了当观察者的眼睛追随移动的块时观察者对移动的白块的感觉。现在，在每个帧周期Tf期间观察者将移动的白块投射在相同的位置处，并通过眼睛总计(积分)它们的贡献。右手边的条表示所得到的积分亮度。在该亮度条中的白色区域具有高亮度，黑色区域具有低亮度。然而，由于在整个帧周期Tf期间存在蓝色贡献同时仅在帧周期Tf的第一半期间存在红色和绿色贡献的事实，所以该条的底部处的黑色区域实际上是浅蓝色的。因而发生了色分离。垂直轴表示重新定位的屏幕位置RSP。
图4C再次示出了在四个连续帧周期过程中在屏幕上移动的白块的位置SP。这与图4A中所示的情形相同，但是其中红色和绿色发光元件PL1和PL3的接通时间中心在帧周期Tf的中心周围。另外，蓝色发光元件PL2在整个帧周期Tf期间发射光。因而，现在白条中心在帧周期Tf的中心周围。
如同在图4B中，图4D示出了当观察者的眼睛追随移动的块时观察者对移动的白块的感觉。现在，在每个帧周期Tf期间观察者将移动的白块投射在相同的位置处，并通过眼睛总计(积分)它们的贡献。右手边的条表示所得到的积分亮度。现在，该右手边的条的浅蓝色部分在该右手边的条的顶部和底部区域上方被分开，并且变得不太可见。垂直轴表示重新定位的屏幕位置RSP。
应当注意到，上述实施方案说明了而不是限制了本发明，且在不脱离所附权利要求的范围的情况下，本领域技术人员能设计多种可替换的实施方案。
在权利要求中，放在括号之间的任何参考标记都不应解释为限制权利要求。动词“包括”及其变形的使用不排除存在除权利要求中所述的那些之外的元件或步骤。元件前面的冠词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可借助包含几个不同元件的硬件以及借助适当编程的计算机来实现。在列举了几个装置的器件权利要求中，可借助相同的硬件项来实施这几个装置。在互不相同的从属权利要求中列举了特定措施，仅此事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。
权利要求
1.一种驱动器(DD，SD，PD1，PS1，PD2，PS2)，其用于以帧速率将具有小于一的第一占空比的第一电流(I1)提供给有源矩阵显示器(AMD)的第一发光元件(PL1)，以及将具有第二占空比的第二电流(I2)提供给有源矩阵显示器(AMD)的第二发光元件(PL2)，其中第二发光元件(PL2)具有比第一发光元件(PL1)短的使用寿命，以及其中该驱动器(DD，SD，PD1，PS1，PD2，PS2)被设置用来控制第二占空比比第一占空比大以增加第二发光元件(PL2)的使用寿命。
2.根据权利要求1中所述的驱动器(DD，SD，PD1，PS1，PD2，PS2)，其包括用于仅在帧周期(Tf)内的第一时间周期(T1)期间供给第一电流(I1)的第一像素开关电路(PS1)，和用于仅在帧周期(Tf)内的第二时间周期(T2)期间供给第二电流(I2)的第二像素开关电路(PS2)，其中第二时间周期(T2)的最小持续时间比第一时间周期(T1)的最小持续时间长。
3.根据权利要求1中所述的驱动器，其中第一时间周期(T1)被选择为等于或短于帧周期(Ts)的一半，而第二时间周期(T2)被选择为比帧周期(Ts)的一半长。
4.根据权利要求1中所述的驱动器，其中第二时间周期(T2)被选择为基本等于帧周期(Tf)，且其中第一时间周期(T1)被选择为比帧周期(Tf)的一半短。
5.根据权利要求2中所述的驱动器，其中第一像素开关电路(PS1)和第二像素开关电路(PS2)被设置用于将第一时间周期(T1)和第二时间周期(T2)基本上相对于彼此来定中心。
6.根据权利要求2中所述的驱动器，其中该驱动器(DD，SD，PD1，PS1，PD2，PS2)进一步包括第一像素驱动电路(PD1)，其用于给第一像素开关电路(PS1)供给第一电流(I1)，第一电流(I1)的水平借助第一数据信号(RD1)来确定，和第二像素驱动电路(PD2)，其用于给第二像素开关电路(PS2)供给第二电流(I2)，第二电流(I2)的水平借助第二数据信号(BD1)来确定，根据每一帧周期预期的运动模糊量，第一时间周期(T1)和第二时间周期(T2)具有每一帧周期预定的固定持续时间。
7.一种显示模块，包括有源矩阵显示器(AMD)，其包含第一发光元件(PL1)和第二发光元件(PL2)，以及如权利要求1中所述的驱动器(DD，SD，PD1，PS1，PD2，PS2)。
8.根据权利要求7中所述的显示模块，其中第一和第二发光元件(PL1，PL2)是有机发光二极管。
9.根据权利要求8中所述的显示模块，其中第一发光元件(PL1)被设置用于发射具有第一颜色的光，以及第二发光元件(PL2)被设置用于发射具有与第一颜色不同的第二颜色的光。
10.根据权利要求9中所述的显示模块，其中第一颜色是红色，以及第二颜色是蓝色。
11.一种显示装置，包括如权利要求8中所述的显示模块。
12.一种驱动有源矩阵显示器(AMD)的方法，该有源矩阵显示器包括第一发光元件(PL1)和第二发光元件(PL2)，所述方法包括以帧速率将具有小于一的第一占空比的第一电流(I1)供给(DD，SD，PD1，PS1，PD2，PS2)到有源矩阵显示器(AMD)的第一发光元件(PL1)，以及将具有第二占空比的第二电流(I2)供给到有源矩阵显示器(AMD)的第二发光元件(PL2)，其中第二发光元件(PL2)具有比第一发光元件(PL1)短的使用寿命，所述供给(DD，SD，PD1，PS1，PD2，PS2)控制第二占空比比第一占空比大以增加第二发光元件(PL2)的使用寿命。
13.根据权利要求12中所述的驱动有源矩阵显示器的方法，其中所述供给(DD，SD，PD1，PS1，PD2，PS2)包括供给(PD1)第一电流(I1)，该第一电流具有借助第一数据信号(RD1)确定的水平，和供给(PD2)第二电流(I2)，该第二电流具有借助第二数据信号(BD1)确定的水平，仅在帧周期(Tf)内的第一时间周期(T1)期间给第一发光元件(PL1)供给(PS1)第一电流(I1)，以及仅在帧周期(Tf)内的第二时间周期(T2)期间给第二发光元件(PL2)供给(PS2)第二电流(I2)，第一时间周期(T1)和第二时间周期(T2)具有预定的固定持续时间，第二时间周期(T2)的最小持续时间比第一时间周期(T1)的最小持续时间长。
全文摘要
一种驱动器(DD，SD，PD1，PS1，PD2，PS2)，以帧速率将具有小于一的第一占空比的第一电流(I1)供给到有源矩阵显示器(AMD)的第一发光元件(PL1)，以及将第二电流(I2)供给到有源矩阵显示器(AMD)的第二发光元件(PL2)。第二发光元件(PL2)具有比第一发光元件(PL1)短的使用寿命。该驱动器(DD，SD，PD1，PS1，PD2，PS2)控制第二占空比比第一占空比大。该驱动器还控制第二电流(I2)比第一电流(I1)小。
文档编号G09G3/32GK1985294SQ200580020857
公开日2007年6月20日 申请日期2005年6月13日 优先权日2004年6月22日
发明者C·N·科德斯, F·布德泽拉阿, I·M·L·C·沃格尔斯, J·霍彭布罗沃斯, M·A·克隆霍沃, N·C·范德瓦尔特 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司