提取有源矩阵有机发光器件显示器中的参数的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明一般地涉及有源矩阵有机发光器件（AM0LED)显示器，且特别地涉及对此 显示器的驱动器中的像素电路和发光器件中的阈值和迀移率因子的参数的提取。
【背景技术】
[0002] 目前，正引入有源矩阵有机发光器件（"AM0LED"）显示器的优点。这种显示器相 对于传统液晶显示器优点包括低功耗、制造灵活以及刷新速率更快。与传统液晶显示器相 比，AM0LED显示器无背光，因此各个像素由独立发光的不同颜色的0LED组成。0LED基于通 过各个驱动晶体管提供的电流而发光，这些驱动晶体管由各个编程电压控制。各个像素的 功耗与该像素中产生的光的大小有关。
[0003] 基于0LED的像素中的输出质量受驱动晶体管及0LED本身的性能的影响，驱动晶 体管通常由包括但不限于非晶硅、多晶硅或金属氧化物等的材料制成。尤其，随着像素的老 化，驱动晶体管的阈值电压和迀移率均会变化。为了保持图像质量，必须通过调整编程电压 来补偿这些参数的变化。为了实施该过程，必须从驱动电路中提取这些参数。为在简单驱 动电路中提取这些参数而增加的元件需要在显示器基板上为该驱动电路占用更多的空间， 因此减少了从0LED发光的孔径或面积的大小。
[0004] 当偏置在饱和时，薄膜驱动晶体管的I-V特性取决于迀移率和阈值电压，该迀移 率和阈值电压是用于制造晶体管的材料的函数。因此，受老化和迀移率和阈值电压的工艺 偏差的影响，在整个显示器面板上设置的不同薄膜晶体管器件可呈现出不一致的行为。于 是，对于恒定的电压，各个器件可具有不同的漏极电流。在极端示例中，一个器件可具有低 阈值电压和低迀移率，相反地，第二个器件可具有高阈值电压和高迀移率。
[0005] 因此，当仅使用很少的电子元件来保持所需的孔径时，对驱动TFT和0LED的非一 致性参数（即，阈值电压V th和迀移率的提取变得具有挑战性。期望以尽可能少的元件 提取0LED像素的驱动电路中的这类参数以使像素孔径最大化。
【发明内容】
[0006] 在用于从像素电路中提取电路参数的另一个实施例中，编程像素电路，使驱动器 件导通，并通过下列方式提取驱动器件的参数：（i)将预定电压施加至驱动器件的同时读 取驱动器件中流过的电流，或者（ii)在使预定电流流过驱动器件的同时读取驱动器件上 的电压。
[0007] 在用于从像素电路中提取电路参数的又一个实施例中，使驱动器件导通，且在改 变驱动晶体管的栅极与源极之间或栅极与漏极之间的电压以使驱动晶体管在第一时间间 隔期间在线性区域中操作并在第二时间间隔期间在饱和区域中操作的同时，测量驱动晶体 管的电流和电压，以及根据在上述两个区域中操作的驱动晶体管的所测量的电流和电压的 关系，提取发光器件的参数。
[0008] 在披露的一个用于从像素电路中读取期望的电路参数的实施例中，像素电路包括 发光器件、用于向发光器件提供可编程驱动电流的驱动器件、编程输入端和用于存储编程 信号的存储器件。提取方法包括：使驱动器件关断，并将来自外部源的预定电压提供到发光 器件，使发光器件放电，直到发光器件关断，并接着在发光器件关断的同时，读取发光器件 上的电压。在一个实施中，在不同时间经由相同的外部线读取多个像素电路中的发光器件 上的电压。期望参数的读取可以通过下列操作来实现：使像素电路连接至电荷栗放大器，使 电荷栗放大器与像素电路隔离，以提供与来自像素电路的电荷电平或积分电流成比例的电 压输出，读取电荷栗放大器的电压输出，并根据电荷栗放大器的电压输出确定至少一个像 素电路参数。
[0009] 在用于从像素电路中提取电路参数的另一个实施例中，使驱动器件导通，使得发 光器件的电压升高到比发光器件的导通电压高的电平，使所述驱动器件关断，使得发光器 件上的电压通过发光器件放电，直到发光器件关断，并接着在发光器件关断的同时，读取发 光器件上的电压。
[0010] 披露的一个用于从像素电路中读取期望的电路参数的实施例中，像素电路包括发 光器件、用于向发光器件提供可编程驱动电流的驱动器件、编程输入端和用于存储编程信 号的存储器件。提取方法包括：使驱动器件关断且将来自外部源的预定电压提供到发光器 件，使发光器件放电，直到发光器件关断，并接着在发光器件关断的同时，读取发光器件上 的电压。在一个实施中，在不同的时间经由相同的外部线路读取多个像素电路中的发光器 件上的所述电压。期望参数的读取可以通过下列操作实现：使像素电路连接至电荷栗放大 器，使电荷栗放大器与像素电路隔离，以提供与来自像素电路的电荷电平或积分电流成比 例的电压输出，读取电荷栗放大器的电压输出，并根据电荷栗放大器的电压输出确定至少 一个像素电路参数。
[0011] 在用于从像素电路中提取电路参数的另一个实施例中，使驱动器件导通，使得发 光器件的电压升高到比发光器件的导通电压高的电平，使驱动器件关断，使得发光器件上 的电压通过发光器件放电，直到发光器件关断，并接着在发光器件关断的同时，读取发光器 件上的电压。
[0012] 在用于从像素电路中提取电路参数的另一个实施例中，编程像素电路，使驱动器 件导通，并通过下列方式提取驱动器件的参数：（i)在将预定电压施加到驱动器件的同时， 读取驱动器件中流过的电流，或（ii)在使预定电流路过驱动器件的同时，读取驱动器件上 的电压。
[0013] 在用于从像素电路中提取电路参数的又一个实施例中，使驱动器件导通，且在改 变驱动晶体管的栅极与源极之间或栅极与漏极之间的电压以使驱动晶体管在第一时间间 隔期间在线性区域中操作并在第二时间间隔期间在饱和区域中操作的同时，测量驱动晶体 管的电流和电压，以及根据在上述两个区域中操作的驱动晶体管的所测量的电流和电压的 关系，提取发光器件的参数。
[0014] 对本领域的普通技术人员而言，参照附图对各种实施例和/或方面进行的详细说 明，本发明的上述及其它方面和实施例将是显而易见的。下面将对附图进行简要说明。
【附图说明】
[0015] 通过阅读下面的详细说明并参照附图，本发明的上述和其它优点将会变得显而易 见。
[0016] 图1是具有补偿控制的AM0LED显示器的框图。
[0017] 图2是用于图1中的AM0LED显示器中的二晶体管像素的数据提取电路的电路图。
[0018] 图3A是施加至数据提取电路以提取图2中的n型驱动晶体管的阈值电压和迀移 率的信号的信号时序图。
[0019] 图3B是施加至数据提取电路以提取图2中的具有n型驱动晶体管的0LED的特征 电压的信号的信号时序图。
[0020] 图3C是施加至用于直接读取的数据提取电路以提取图2中的n型驱动晶体管的 阈值电压的信号的信号时序图。
[0021] 图4A是施加至数据提取电路以提取图2中的p型驱动晶体管的阈值电压和迀移 率的信号的信号时序图。
[0022] 图4B是施加至数据提取电路以利用p型驱动晶体管提取图2中的0LED的特征电 压的信号的信号时序图。
[0023] 图4C是施加至用于直接读取的数据提取电路以提取图2中的p型驱动晶体管的 阈值电压的信号的信号时序图。
[0024] 图4D是施加至数据提取电路以通过使用图2中的n型或p型驱动晶体管来直接 读取0LED的导通电压的信号的信号时序图。
[0025] 图5是图1中的AM0LED显示器中的一个像素的三晶体管驱动电路的用于提取参 数的数据提取电路的电路图。
[0026] 图6A是施加至数据提取电路以提取图5中的驱动晶体管的阈值电压和迀移率的 信号的信号时序图。
[0027] 图6B是施加至数据提取电路以提取图5中的0LED的特征电压的信号的信号时序 图。
[0028] 图6C是施加至用于直接读取的数据提取电路以提取图5中的驱动晶体管的阈值 电压的信号的信号时序图。
[0029] 图6D是施加至用于直接读取的数据提取电路以提取图5中的0LED的特征电压的 信号的信号时序图。
[0030] 图7是读取AM0LED显示器中像素电路的驱动晶体管和0LED的特征的提取周期的 流程图。
[0031] 图8是不同参数提取周期和最终应用的流程图。
[0032] 图9是数据提取系统的部件的框图和图表。
[0033] 图10是施加至数据提取电路以提取图5中的电路的变形例中的驱动晶体管的阈 值电压和迀移率的信号的信号时序图。
[0034] 图11是施加至数据提取电路以提取图5中的电路的变形例中的0LED的特性电压 的信号的信号时序图。
[0035] 图12是用于从图1中的AM0LED显示器中的像素的驱动电路中读取像素电荷的数 据提取电路的电路图，其是具有电流测量能力的像素电路的示意图。
[0036] 图13是施加至图12中的数据提取电路以通过从外部使节点初始化来读取像素状 态的信号的信号时序图。
[0037] 图14是通过从外部使节点初始化来读取图12中的电路的像素状态的流程图。
[0038] 图15是施加至图12中的数据提取电路以通过从内部使节点初始化来读取像素状 态的信号的信号时序图。
[0039] 图16是通过从内部使节点初始化来读取图12中的电路的像素状态的流程图。
[0040] 图17是一对与用于从图1中的AM0LED显示器中的两个不同像素中读取像素电荷 的公共监测线一起使用且类似于图12中的电路的电路的电路图。
[0041] 图18是在监测线被共用时施加至图17中的数据提取电路以读取像素电荷的信号 的信号时序图。
[0042] 图19是利用公共监测线读取一对类似于图17中的电路的电路的像素状态的流程 图。
[0043] 图20A是提供对内部节点的访问的变形像素电路的示意性电路图。
[0044] 图20B是图示了 14的操作的时序图，其是图20A中的具有基于电荷的补偿读出能 力的0LED显示器像素电路的示意图。
[0045] 图21是图示了图20A中的像素电路的用于实现驱动晶体管的参数的读出的操作 的时序图。
[0046] 图22是图示了图20A中的像素电路的用于实现0LED的参数的读出的操作的时序 图。
[0047] 图23是图示了图20A中的像素电路的用于实现0LED的参数的读出的变形操作的 时序图。
[0048] 图24是具有电流测量能力的像素电路的不意图。
[0049] 图25是提供对内部节点的访问的像素电路的示意性电路图。
[0050] 图26是具有电荷读出能力的0LED显示器像素电路的示意图。
[0051] 尽管本发明可有多种变换和替代形式，但是已通过示例的形式在图中示出了一些 具体实施例，并将在本文对这些具体实施例进行详细说明。然而，应理解，本发明并不限于 所公开的特定形式。相反，本发明旨在涵盖所有落入所附权利要求限定的本发明精神和范 围内的所有变换、等同物和替代物。
【具体实施方式】
[0052]图1是电子显示系统100,该系统100具有像素阵列102的有源矩阵区域，其中，像 素104的nXm阵列按行和列的形式布置。为了便于说明，仅示出了两行与两列。像素阵列 102的有源矩阵区域之外是外围区域106,用于驱动和控制像素阵列102的外围电路设置在 外围区域106中。外围电路包括地址或栅极驱动电路108、数据或源极驱动电路110、控制 器112以及可选的供给电压（例如Vdd)驱动器114。控制器112控制栅极、源极和供给电 压驱动器108、110和114。栅极驱动器108在控制器112的控制下对地址或选择线SEL[i]、 SEL[i+l]等进行操作，该地址或选择线与像素阵列102中各行像素104 -一对应。在下 面说明的像素共享配置中，栅极或地址驱动电路108也可选择性地对全局选择线GSEL[j] 和/[GSEL[j]进行操作，所述全局选择线对像素阵列102的多行像素104(比如每两行像 素104)进行操作。源极驱动电路110在控制器112的控制下对电压数据线Vdata[k]和 Vdata[k+1]等进行操作，该电压数据线与像素阵列102中各列像素104--对应。电压数 据线将指示像素104中各个发光器件的亮度的电压编程信息传送至各个像素104。各个像 素104中的储存元件（比如电容器）储存该电压编程信息，一直到发光或驱动周期使发光 器件导通为止。可选的供给电压驱动器114在控制器112的控制下控制供给电压（EL_Vdd) 线，该供给电压线与像素阵列102中各行或各列像素104 -一对应。
[0053] 显示系统100还包括电流供给和读出电路120,以用于读出来自数据输出线VD[k] 和VD[k+l]等的输出数据，该数据输出线线与像素阵列102中的各列像素104 -一对应。
[0054] 众所周知，需要使用指示像素104中发光器件的亮度的信息对显示系统100中的 各个像素104进行编程。帧界定了时间段，该时间段包括：（i)编程周期或阶段，在此阶段期 间，使用指示亮度的编程电压对显示系统100中的每个像素进行编程，以及（ii)驱动或发 光周期或阶段，在此阶段期间，使各个像素中的各个发光器件导通以发光，光的亮度与储存 在储存元件中的编程电压相称。因此，帧是许多静止图像之一，这些静止图像组成在显示系 统100上显示的一个完整运动画面。用于编程或驱动像素的方案至少有：逐行或逐帧。在 逐行编程中，首先对一行像素进行编程再驱动，然后再对下一行像素进行编程和驱动。在逐 帧编程中，首先对显示系统100中所有行的像素进行编程，然后再立即驱动所有行的像素。 两种方案都可在各个帧开始或结束时采用短暂的垂直消隐时间，在垂直消隐时间期间，像 素既没被编程也没被驱动。
[0055] 位于像素阵列102外侧的部件可设置在像素阵列102周围的外围区域106中并与 像素阵列102设置在同一物理基板上。这些部件包括栅极驱动器108