有源矩阵有机发光二极管显示器的制造方法
【专利说明】有源矩阵有机发光二极管显示器
[0001]本申请是申请日为2006年6月10日，申请号为200680009664.8，发明名称为“有源矩阵有机发光二极管显示器”的申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明一般涉及平板显示器领域，更具体地说但不是排他地，涉及一种改善的有源矩阵有机发光二极管(AM OLED)显示器，以及在用于商业和军事应用的这种显示器中，例如驾驶舱显示器、航空设备显示器或手持军事用通信器件显示器，进行宽动态范围调光(dimming)的方法。
【背景技术】
[0003]AM OLED显示器是新兴的平板显示技术，其已经生产出新的产品，如用于蜂窝电话和汽车声频系统的无源矩阵寻址显示器。AM OLED显示器最有可能取代背光AM液晶显示器(IXD)，因为AM OLED显示器更加省电，坚固，重量轻，成本低，且比现有的AM IXD具有更好的图像质量。由此，基于AM OLED的显示器的市场估计从2006年开始每年会达到大约17亿美兀。
[0004]由于对图像质量的严格要求以及在较宽范围的环境，如高温、潮湿和周围发光的环境内需要出色的操作性能，所以驾驶舱显示器领域对现有的显示器技术要求较高。对于过去十年的较好部分，由于AM LCD在较轻重量、较平坦的波形因数、较低功耗、具有相对小边框的大有源面积的使用、较高可靠性、较高亮度、较大亮度均匀性、较宽的调光范围以及较好的日光可读性方面而言比CRT显示器具有优势，所以在驾驶舱领域中AM IXD已经取代了阴极射线管(CRT)。由此，AM IXD在很多年都作为选择用于驾驶舱和航空设备显示器领域的显示器。
[0005]AM IXD用于显示器应用(例如驾驶舱、航空设备和手持器件显示器)存在的显著问题是，AM IXD的背光给这些类型的显示器增加了显著的重量和体积。然而，AM IXD的这种背光特征的优点是，为了在周围发光的条件下获得最佳的性能，其提供了高度可控的功能以(独立地)对显示器调光。一些重要的显示器应用(例如航空设备和特定的军事器件显示器)要求在较宽的动态范围中对显示器调光(例如，>2000:1 )，从而在白天(亮)和晚上(暗)观看条件中进行舒适的观看。当前，可以通过调节显示器背光的亮度(在较大的动态范围内)，同时保持AM IXD的最佳驱动条件来实现AM IXD的这种调光功能。
[0006]对于航空设备或手持器件应用的AM IXD存在的重量和体积问题，例如可用AMOLED显示器缓解。与AM IXD相比，AM OLED显示器具有下述显著的优点，如较宽的视角、较低的功耗、较轻的重量、出色的响应时间、出色的图像质量和较低的成本。然而，现有的AMOLED显示器的缺点是，除了通过改变AM OLED显示器的驱动条件或通过改变阳极(Vdd)和/或阴极(Vk)电压之外，很难将AM OLED调光(即调节它们的亮度)到理想的亮度级别。
[0007]一般地，对于“正常的”白天(明亮的外部环境)观看条件而言，现有的AM OLED显示器的灰度驱动条件被最佳化。然而，使用常规的AM OLED显示器来改变AM OLED显示器的灰度驱动条件或vDD/vK电压以获得用于晚上(暗的外部化境)条件的较低的显示亮度级别，会导致在这些显示器的表面上出现亮度和颜色不均匀。
[0008]这样，对于在这种重要应用，如驾驶舱显示器、航空设备显示器或军事用手持器件显示器中的AM OLED显示器的重要要求是，在显示器调光时，这些显示器必须能在较宽的动态范围(如，>2000:1)内调整它们的亮度，而不影响显示器表面的亮度和色度的颜色平衡和/或均匀。用于现有AM OLED显示器的驱动方法通过调节灰度数据电压(或电流)或VDD/VK电压来获得所需的亮度。然而，调节AM OLED显示器亮度的这些现有方法对于较宽动态范围的显示器调光应用来说产生了几个问题，例如:(1)使用目前可用于AM OLED显示器的8位数据(列)驱动器的现有的驱动方法很难获得理想的较宽动态范围的调光要求；(2)当为了晚上(低亮度)操作，改变(例如减小)对于“标准的”白天操作而最佳化的灰度数据电压(或电流)或、/\电压时，由于所使用的红色、绿色和蓝色(R，G，B) AM OLED显示器材料的不同转移特性(亮度对电压)，显示器的颜色平衡一般会改变；(3)由于薄膜晶体管(TFT)中变化增加以及低亮度(灰度)状况中的OLED性能，现有的AM OLED显示器以与晚上观看条件相关的较低的亮度级别操作时会导致显示器表面上的亮度和色度显著地不均匀。
[0009]由此，为了说明现有的AM OLED显示器的这些问题，图1描述了典型的AM OLED子像素电路100的电学示意图(标为“现有技术”)，其在AM OLED显示器调光的常规方法中普遍使用。参照图1，常规的子像素电路100包括第一 TFT102、第二 TFT104、存储电容器106、和OLED像素108。如图所示，晶体管102是扫描晶体管，晶体管104是驱动晶体管。扫描晶体管102的栅极端110与所涉及的显示器的行(扫描/行启动(row-enable)))地址总线相连，扫描晶体管102的漏极端112与显示器的列(数据)地址总线相连。扫描晶体管102的源极与存储电容器106处的节点107和驱动晶体管104的栅极端相连。在显示器操作的行寻址时间周期过程中，扫描晶体管102将存储电容器106处的节点107和驱动晶体管104的栅极端充电到数据电压(信号)，VDATA。在行寻址时间周期之后，扫描晶体管102断开，OLED像素108与数据总线电隔离。在该帧时间的剩余时间过程中，与驱动晶体管104的漏极端114连接的电源电压，Vdd提供用于驱动OLED像素108的电流。
[0010]由图1中所示的AM OLED显示器电路100中的常规方法通过改变数据总线上的数据电压(信号)来获得灰度。此外，通过改变数据电压(信号)或vDD/vK电压直接调整(用于显示器调光)显示器的亮度(最大亮度)。然而，如之前所述，从图1可以看出，调整AM OLED显示器亮度的这些常规方法的显著问题是，因为通过改变数据电压(或电流)，或通过改变电源(Vdd和/或Vk)电压来进行调光操作，从而调节灰度，所以不能以合适的均匀性来获得较宽动态范围的调光(例如，>2000:1)。然而，如下面详细所述的，本发明提供了一种改善的AMOLED显示器和方法，该方法能用出色的调光能力(例如，宽动态范围>2000:1)调节亮度，其解决了现有的AM OLED显示器和其他现有技术显示器遇到的问题。
【发明内容】
[0011]本发明提供了一种改善的AM OLED像素电路和对AM OLED显示器进行宽动态范围调光的方法，其能在整个调光范围内保持颜色平衡，且当显示器调光到较低亮度值时还可在低灰度级处保持显示器的亮度和色度的均匀性。这样，本发明能使AM OLED显示器满足现有的和未来航空设备、驾驶舱和手持军事用器件显示器应用所需的严格的颜色/调光规格。基本地，本发明提供了一种改善的AM OLED像素电路和动态范围调光的方法，其使用OLED像素电流的脉冲宽度调制(PWM)来获得理想的显示亮度(辉度(brightness))。
[0012]为了获得理想的显示亮度，本发明提供了两个实例实施例，用于对公共阴极电压(Vk)或公共电源电压(Vdd)进行外部(例如AM OLED玻璃显示器外部)PW调制，以便调制OLED电流。为了在帧时间过程中调制OLED电流，本发明还提供了三个另外的实例实施例，其在