用于amoled显示器的像素电路的缺陷检测及修正的制作方法_3

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比较器电路408在输出410上的输出应当为正,这表示与泄漏电流相比 的正电流。
[0077] 当校准信号556再次被拉高从而关闭校准开关426时,进入第四阶段576。为了重 置从电压比较器电路408输出的电压,比较器使能信号558被拉低。来自被测装置302的 监控线的任何泄漏电流被转换成存储在电容器444中的电压。
[0078] 当输入至开关424的校准信号被拉低且随后校准信号556被拉低从而打开开关 426时,进入第五阶段578。然后,输入至开关424的信号被拉高,从而关闭开关424。小电 流从参考电流源被输出至电流输入418。该小电流为与电流比较器400的最小可检测信号 (MDS)范围相对应的最小值,但是是与第二阶段572中的正电流相反的负电流。
[0079] 当比较器使能信号558被拉高从而使电压比较器电路408能够读取输入时,进入 第六阶段580。电压比较器电路408在输出410上的输出应当为零,这表示与泄漏电流相比 的负电流。
[0080] 重复阶段570、572、574、576、578和580。通过调整偏置电流的值,最终,在1和0 之间的有效输出电压触发的比率达到表示最佳偏置电流值的最大值。
[0081] 图6是图1中的显示系统100的控制器112的补偿组件的框图。补偿组件包括老 化提取部600、背板老化/匹配模块602、色彩共享/伽马修正模块604、OLED老化存储器 606以及补偿模块608。用于驱动显示系统100的具有电子元件的背板可以是包括(但不 限于)非晶硅、多晶硅、单晶硅、有机半导体和氧化半导体的任何技术。而且,显示系统100 可以是包括(但不限于)LED或OLED的任何显示器材料(或器件)。
[0082] 老化提取部600被连接用来接收来自阵列102的输出数据,该输出数据基于阵列 的像素的输入并且与用于测试老化对于阵列102的影响的输出相对应。老化提取部600使 用列参考像素130的输出作为用于与有效像素104a-d的输出进行比较的基线,以确定包括 各个列参考像素130在内的每列上的像素104a-d中的各者受到的老化影响。可替代地, 可计算出列中的像素的平均值并将其与参考像素的值进行比较。色彩共享/伽马修正模 块604也从列参考像素130获取数据以确定适当的色彩修正,从而补偿像素受到的老化影 响。用于比较对比测量的基线可以被存储在存储器606中的查找表中。背板老化/匹配模 块602计算用于显示器的背板和电子产品的组件的调整。补偿模块608被提供有来自老化 提取部600、背板老化/匹配模块602以及色彩共享/伽马修正模块604的输入,以修改输 入至图1中的像素104a-d的编程电压从而对老化影响进行补偿。补偿模块608访问查找 表,以获得阵列102上的像素104a-d中的每个像素基础数据,所述基础数据将与校准数据 结合使用。补偿模块608基于查找表中的值以及从显示阵列102中的像素获得的数据对像 素104a-d的编程电压进行相应地修改。
[0083] 图2中的控制器112对来自图1中的显示阵列102中的像素104a_d的数据进行 测量,以对测量期间收集到的数据进行正确地规一化。对于每列上的像素,列参考像素130 在这些功能中起到辅助作用。列参考像素130可位于用图1中的像素104a-d代表的有效观 看区域(active viewing area)的外部,但是这类参考像素也可嵌入积极观察区域内。列 参考像素130保存有诸如未老化或以预定方式老化等受控条件,从而为显示阵列102中的 像素 l〇4a_d的测量数据提供补偿和抵消信息(offset and cancellation information)。 此信息帮助控制器112抵消来自诸如室温等外源或诸如来自其它像素104a-d的泄漏电流 等系统自身内部的共模噪声。使用阵列102上的几个像素的加权平均值也可提供关于全面 板特性的信息,以解决诸如由于整个面板上的电阻引起的电压降,即电流/电阻(IR)降等 问题。列参考像素130的由已知和受控源施加的信息可被使用在由补偿模块608执行的补 偿算法中,以减小任何发散性产生的补偿误差。可使用从面板的初始基线测量收集的数据 来对多个列参考像素130进行选择。坏的参考像素被识别出,且可选择替代的参考像素130 以确保进一步的可靠性。当然,应当理解的是,为了校准和测量,可以使用行参考像素132 来代替列参考像素130并且可以使用行来代替列。
[0084] 在使用外部读出电路来对像素特性的漂移进行补偿的显示器中,当像素随时间而 被提供已知的输入信号时,读出电路从像素中读取电流、电压和电荷中的至少一者。读出信 号被翻译成像素参数的漂移并被用来对像素特性变化进行补偿。这些系统主要容易出现因 诸如温度变化、老化和漏电等不同的现象产生的读出电路变化的偏移。如图10所述,可使 用参考像素行(图10中的具有阴影线的像素)来从读出电路消除这些影响,且可在显示阵 列中使用这些参考行。这些参考像素行以大体上不受老化影响的方式而被偏置。读出电路 读出这些参考像素行,也读出正常的显示行。之后,通过参考值来对正常行的读出值进行修 正,以消除不期望的影响。由于每一列连接至一个读出电路,所以实用的方法是使用列中的 参考像素来调整这列的正常像素。
[0085] 主要变化将是面板上的既影响参考像素又影响像素电路的诸如温度等的全局影 响。在此情况下,将通过补偿值来消除这种影响,所以将存在针对这样的现象的单独补偿。
[0086] 为了在没有额外补偿因素或传感器的情况下提供针对全局现象的补偿,从参考像 素减去全局现象的影响。有不同的方法来计算全局现象的影响。然而,直接影响是:
[0087] 平均参考值:这里,参考像素值的平均值被用作全局现象的影响。然后,可从所有 的参考像素中减去此值。因此,如果使用全局现象对参考值进行修改,那么它将被从这些参 考值中减去。因此,当通过参考值对像素测量值进行修正时,像素值中的全局影响将保持不 变。因此,这将能够对这样的影响进行补偿。
[0088] 主参考像素:另一种方法是使用主参考像素(主参考像素可以是参考像素的子集 或完全不同的参考像素)。与前一方法类似,从参考像素电路中减去主参考像素的平均值, 这导致在像素测量值中留有全局现象的影响。
[0089] 有多种可以利用图1中的列参考像素130的补偿方法。例如,在薄膜晶体管测量 中,将列参考像素130所需的用于输出电流的数据值从有源区(像素阵列102)中的相同列 的像素 l〇4a-d的数据值中减去,以输出相同的电流。列参考像素130和像素104a-d的测 量在时间上可以发生得非常接近,例如,在相同的视频帧期间内。电流的任何差异表示像素 104a-d受到的老化影响。控制器112可使用获得的值来计算对像素104a-d的编程电压的 适当调整,以在显示器的使用寿命内保持相同的亮度。列参考像素130的另一作用是为其 它像素104提供参考电流以用作基线并且确定那些像素的电流输出受到的老化影响。因为 参考像素130和有效像素104具有共同的数据和供电线,所以一些共模噪声抵消在测量中 是固有的,因而参考像素130可简化数据操作。为了验证在生产显示器期间为了补偿用控 制器的使用而存储的像素的亮度曲线是正确的,可对行参考像素132进行周期性地测量。
[0090] 对于1080P显示器,在发货之前对显示器上的诸如图2中的驱动电路200等所有 驱动电路的驱动晶体管和OLED的测量需要60至120秒,并将检测任何短路和开路的驱动 晶体管和OLED (这导致故障或不发光的像素)。它还将检测驱动晶体管或OLED性能中的不 均匀性(这导致亮度不均匀)。此技术可代替使用数码相机的光学检测,这使得在生产设备 中不需要此昂贵的部件。由于滤色器是纯光学元件,所以不能够以电学的方式对使用滤色 器的AMOLED进行完全地检测。在此情况下,通过提供额外的诊断信息并潜在地降低光学检 测的复杂性,诸如Ignis的MAXLIFE?等对老化进行补偿的技术结合光学检测步骤可能是有 用的。
[0091] 这些测量提供的数据比光学检测可以提供的数据更多。知道点缺陷是否是由于短 路或开路的驱动晶体管或者短路或开路的OLED而造成的可以帮助识别生产过程中的根本 原因或缺陷。例如,短路OLED的最常见原因是在处理期间落在玻璃上的使OLED的阳极和 阴极短路的微粒子污染。OLED短路的增加可以表明应当关闭生产线进行反应室清洗,或可 以开始查找颗粒的新源头(过程,或设备,或人员,或材料的变化)。
[0092] 诸如MAXLIFE?系统等用于对老化影响进行补偿的弛豫系统可以对过程不均匀性 进行修正,这提高了显示器的良品率(yield)。然而,TFT或OLED中的测量电流和电压关系 或特性对诊断也是有帮助的。例如,OLED电流电压特性的形状可以揭示出增大的电阻。可 能的原因可能是晶体管源级/漏极金属与ITO之间的接触电阻的变化(在底部发射AMOLED 中)。如果显示器的角落里的OLED显示出不同的电流电压特性,那么可能的原因可能是制 造过程中的掩模未对准。
[0093] 显示器上的具有不同的OLED电流电压特性的条纹或圆形区域可能是由于在制造 过程中用来使有机蒸汽分散的歧管中的缺陷而造成的。在一个可能的情况中,OLED材料的 小颗粒可能从高处护罩剥落并落在歧管上,从而部分地阻塞孔口。测量数据将以具体图案 显示出不同的OLED电流电压特性,这将有助于讯速地诊断问题。由于测量的精确性(例如, 4. 8英寸显示器以IOOnA的分辨率测量电流)以及OLED电流电压特性本身(代替亮度)的 测量,所以能够检测到使用光学检测无法发现的变化。
[0094] 此高精度的数据可用于统计过程控制,从而在处理开始漂移出所述控制的控制界 限时进行识别。这能够使在完成的产品中检测出缺陷之前就提早进行修正动作(在OLED 或驱动晶体管(TFT)的制造过程中)。由于对每个显示器上的每个TFT和OLED进行采样, 所以测量样品被最大化。
[0095] 如果驱动晶体管和OLED都正常地工作,那么期望范围内的读数将被返回至各组 件。像素驱动电路要求,当对驱动晶体管进行测量时,OLED关闭(反之亦然),所以如果驱 动晶体管或OLED处于短路中,那么将使其它的测量不准确。如果OLED短路(所以电流读 数为MAX),那么数据将显示驱动晶体管开路(电流读出MIN),但是实际上,驱动晶体管可能 是能够进行操作的或开路。如果需要关于驱动晶体管的额外数据,那么暂时地断开电源电 压(EL_VSS)并使它浮动,这将获得表明TFT实际上是能够进行操作的还是处于开路的正确 的驱动晶体管测量。
[0096] 以相同的方式,如果驱动晶体管短路,数据将显示OLED开路(但是OLED可能是能 够进行操作的或开路)。如果需要关于OLED的额外数据,那么断开电源电压(EL_VDD)并使 它浮动,这将获得表明OLED实际上是能够进行操作的还是处于开路的正确的OLED测量。
[0097] 如果像素中的OLED和TFT均表现为短路,那么像素中的一个元件将在测量期间讯 速被烧毁,这导致了开路并进入不同的状态。在下面的表1中对这些结果进行了概括。
[0100] 图7示出了用于基于不同方面随时间控制显示器702的亮度的控制系统700的系 统图。显示器702可包括OLED阵列或基于其它像素的显示装置。系统700包括文件生成 器(profile generator) 704和决策器706。文件生成器704接收来自OLED特性表710、背 板特性表712和显示器规格文件714的特性数据。对于不同的条件,文件生成器704生成 不同的亮度文件720a、720b-720n。这里,为了提高功率消耗、显示寿命和图像质量,可基 于OLED和背板信息定义不同的亮度文件720a、720b··· 720η。而且,基于不同的应用,人们 可以从亮度文件720a、720b··· 720η中选择不同的文件。例如,与时间相关的平板亮度文件 可用于显示诸如电影等视频输出,而对于更明亮的应用,亮度能够以限定的速率降低。决策 器706可以基于软件或硬件并包括作为对编程电压进行调整的因数的应用输入730、环境 参数输入732、背板老化数据输入734和OLED老化数据输入736,以确保显示器702的适当 亮度。
[0101] 为了完美地对显示器老化进行补偿,在显示特性中,短期和长期变化是分离的。一 个方法是在测量之间以更短的时间测量显示器上的多个点。因此,快速扫描能够揭示出短 期影响,而正常的老化提取能够揭示出长期影响。
[0102] 补偿系统的之前的实施示例使用常规驱动方案,其中,总是存在显示在面板上的 视频帧且OLED和TFT电路不断地处于电压力下。每个像素的校准通过如下方式发生:在视 频帧期间通过将有效像素的灰度值改变为期望值来进行各像素的校准,所述期望值导致在 校准期间看见所测量的子像素的视觉伪影(visual artifact)。如果视频的帧率为X,那么 在常规视频驱动中,每个视频帧在图1中的像素阵列102上显示1/X秒且面板始终在运行 视频帧。相比之下,如图8所示,本示例中的弛豫视频驱动将帧时间分成四个子帧。图8是 包括视频子帧802、虚拟子帧804、弛豫子帧806和替换子帧808的帧800的时序图。
[0103] 视频子帧802是作为实际视频帧的第一子帧。该视频帧以与常规视频驱动相同的 方
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