用于发光显示器的数据信号驱动器的制作方法

专利名称：用于发光显示器的数据信号驱动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及发光显示设备，例如电致发光显示器，并具体涉及具有与每个像素相关的薄膜开关晶体管的有源矩阵显示设备。
采用电致发光、发光显示元件的矩阵显示器是众所周知的。显示元件可包括例如使用聚合物材料的有机薄膜电致发光元件，或者使用传统的III-V族半导体化合物的发光二极管(LED)。对有机电致发光材料，特别是对聚合物材料的最新研究表明，其实际上可用于视频显示设备。这些材料通常包括夹在一对电极之间的一层或多层半导体共轭聚合物，其中一个电极是透明的，另一电极为适于将空穴或电子注入聚合物层中的材料。
可使用CVD工艺，或者简单地通过使用可溶共轭聚合物的旋涂技术，制造聚合物材料。还可以使用喷墨打印。有机电致发光材料显示出类似二极管的I-V特性，从而同时具有显示功能和开关功能，因此可用于无源型显示器中。或者，这些材料可用于有源矩阵显示设备，其中每个像素包括显示元件和用于控制流过该显示元件的电流的开关装置。
这种显示设备具有电流驱动显示元件，从而常规的模拟驱动机制包括向显示元件输送可控电流。已知设置电流源晶体管作为像素结构的一部分，由输送给电流源晶体管的栅电压决定通过显示元件的电流。在寻址阶段之后，存储电容保持栅电压。


图1表示一种用于有源矩阵寻址的电致发光显示设备的已知像素电路。该显示设备包括具有规则间隔像素的行和列矩阵阵列的面板，每个显示像素用方块1表示并包括电致发光显示元件2以及相关的开关装置、设置在相交的行(选择)与列(数据)寻址导线4与6之间的交点处。为了简单，图中仅表示出几个像素。实际上，具有数百行和列像素。由包括连接各导线组端部的行扫描驱动电路8和列数据驱动电路9的外围驱动电路，通过行和列地址导线组寻址像素1。
电致发光显示元件2包括此处表示成二极管元件(LED)的有机发光二极管，包括一对电极，在该对电极之间夹有一个或多个有机电致发光材料活性层。显示元件阵列与相关的有源矩阵电路一起设置在绝缘基板的一侧上。显示元件的阴极或者阳极由透明导电材料形成。基板是诸如玻璃的透明材料，显示元件2的最靠近基板的电极由透明导电材料(如ITO)形成，从而电致发光层产生的光透过这些电极和基板，可由处于基板另一侧的观察者看到。
图2用简化示意形式表示一种已知像素和用于提供电压编程操作的驱动电路结构。每个像素1包括EL显示元件2和相关的驱动电路。驱动电路具有通过行导线4上的行寻址脉冲而导通的寻址晶体管16。当寻址晶体管16导通时，列导线6上的电压可通过该像素的其余部分。特别是，寻址晶体管16为电流源20提供列导线电压，电流源20包括驱动晶体管22和存储电容24。列电压被提供给驱动晶体管22的栅极，即便在行寻址脉冲结束之后，通过存储电容24也能使栅极保持该电压。驱动晶体管22从电源线26引出电流。
在该电路中，驱动晶体管22为p型TFT，从而存储电容24保持栅-源电压固定。这样导致固定的源-漏电流流过晶体管，从而提供像素的所需电流源操作。
本发明具体涉及电源线26与列导线6平行，例如由相同金属层形成这样一种像素结构。该金属层通常为制造工艺的顶部金属，其可以较厚，从而与通常用于形成行导线的底部金属层相比，电阻更小。从而，对于风景显示器而言，电力线的长度更短。
如果图2的像素电路改为使用垂直电力线，则会发生严重的串扰。特别是，通过切断输送给显示元件的电流同时将数据存储到像素中，进行像素操作，并且所存储的数据电压为与电源线电压相当的电压。在依然沿电阻性电力线引出电流的电源列中，其他像素引起的电源线电压降，将会破坏数据电压。
电流反射镜电路不存在这一缺陷，这是因为输送给像素的功率是连续的，不需要中断。为此，电流反射镜电路通常使用垂直电源线实现像素结构。
有两种基本类型的电流反射镜电路。开关电流反射镜电路从数据导线采样电流，并且在像素编程过程中可从数据导线引出与显示期间相同的电流。不过，这种像素电路的复杂性使其不适于大型显示器。
匹配电流反射镜电路在像素编程阶段引出用于采样晶体管的电流驱动晶体管，从而像素编程阶段改变电源线上的电压。尽管像素对电流进行采样(从而像素输出与电源线上的电压没有直接关系)，不过存在二阶串扰效应，如根据下面的描述显然可以看出的。
图3表示匹配电流反射镜电路。在该电路中，列导线6与可控电流源30相连。在像素寻址期间，寻址晶体管32导通，被电流源30引出的电流通过电流采样晶体管34引导。另一晶体管36与寻址晶体管32受相同控制线38的控制，并且在寻址期间使采样晶体管的栅极和驱动晶体管22的栅极处于相同电压。由于这些晶体管的源极均与电源线26相连，源电压与栅-源电压相同。从而，驱动晶体管中的电流反映出采样晶体管中的电流。
如果采样和驱动晶体管34，22具有相同的尺寸，将引出相同电流，在寻址阶段，电源线26将引导两倍的电流源30电流。在更普通的情形中，采样晶体管34与驱动晶体管22的尺寸可以不同，从而电流反射镜实施放大。在此情形中，从电源线26引出的电流为(1+W)·ID，其中ID为驱动晶体管电流。W为基于例如两个晶体管沟道宽度之比值的比例因数。对于相同的匹配晶体管，W＝1，所引出的电流为2ID。在所有其他时间，从电源线引出的电流为ID。
图3像素电路存在的问题在于，薄膜晶体管是固有的非理想电流源装置，因为输出电流实际上取决于源和漏电压两者，而非仅取决于栅-源电压。
LED显示器的一个问题源于像素所引出的大电流。显示器通常是通过设有有源矩阵电路的基板向后发光的。这是优选结构，因为EL显示元件的所需阴极材料是不透明的，从而从EL二极管的阳极侧发光，此外，不希望将优选的阴极材料紧靠有源矩阵电路设置。将金属行或列导线形成为限定电源线26，并且对于这些向后发光显示器而言，这些导线需要占据显示区域之间的空间，因为它们是不透明的。例如，在适于便携式产品的12.5cm(对角线)显示器中，电源线导线可大约为11cm长和20μm宽。对于典型的0.2Ω/平方的金属面电阻，对金属行导线而言，线电阻为1.1kΩ。
亮像素可引出大约8μA电流，并且所引出的电流沿电源线分布。大导线电路产生沿电源线的电压降。对于电压寻址像素和电流寻址像素都存在该问题。
沿电源线的电压降意味着，电流提供TFT的漏-源电压将减小。从而，电流提供TFT的有限输出阻抗导致其电流减小。电流的这种改变也取决于从列中所有其他像素引出的电流，特定工作条件下的TFT输出阻抗以及OLED I-V特性。特别是，对于电路采样出的给定电流，OLED显示元件阳极电压随之发生的改变，将改变显示元件的亮度输出。从而，由于OLED驱动TFT 22的有限输出阻抗，将发生二阶垂直串扰。这种二阶串扰依然会在大显示器中产生可看出的串扰。
根据本发明，提供一种确定施加给设置成行和列的发光显示元件阵列的像素的像素驱动信号的方法，从相应列电源线为列中的多个像素提供电流，并逐行地寻址像素，所有行的寻址定义一个场周期，该方法包括根据像素电流-亮度特性模型，确定与所需像素亮度级相应的目标像素驱动电流；考虑以下因素调整目标像素驱动电流在一个场周期中的每个行寻址周期中，由列中的多个像素从列电源线引出的电流在每个像素处的列电源线上产生的电压；和像素亮度特性对该像素处列电源线上的电压的依赖性。
通过考虑像素亮度特性对该像素处电源线上的电压的依赖性，本发明解决了有源矩阵LED显示器中因电流提供TFT的有限输出阻抗以及用于形成电源线的金属的有限阻抗而导致的垂直串扰的问题。本发明提供一种用于校正串扰的信号处理机制。这种用于形成目标驱动电流的模型假定电源线上为恒定的电压，从而是一种用于所有像素且与施加给其他像素的像素驱动信号无关的恒定模型。
为了补偿像素亮度特性对电源线上电压的依赖性，必须考虑像素成分(例如，图3的像素结构中驱动晶体管的漏电压)工作点的改变。
本发明的技术可应用于非晶硅和多晶硅技术，用于使用列电源线向电流引出像素输送电流的任何阵列。应当注意，此处使用的术语“行”和“列”具有一些任意性，这些术语仅意在表示设置成正交矩阵的驱动元件阵列。“列”电源线与被顺序寻址的像素“行”垂直。
优选在第一阶段将每个像素编程，并在第二阶段进行驱动，其中调整目标像素驱动电流的步骤还考虑在第一与第二阶段之间由像素引出的电流之间的任何差异。
特别是，某些像素驱动机制包括与像素的驱动期间相比，在编程阶段输送更多或更少电流。通过将此考虑在内，可为任何像素驱动机制提供适当的补偿。
调整目标像素驱动电流的步骤可包括对于目标像素驱动电流实施一种算法，该算法表示在一个场周期期间施加给一列中像素的电流与像素位置处列电源线上电压之间的关系；和像素亮度特性对列电源线上电压的依赖性。
例如，施加一种算法可包括，将用于一列像素的目标像素驱动电流的矢量乘以矩阵M的逆，其中 并且其中，矩阵M的行和列的数量等于列中像素的数量。
每个像素可包括对输入电流进行采样并为驱动晶体管提供驱动电压的电流采样晶体管，从而该算法使用的值包括从以下得出的各项驱动晶体管的电压-电流特性；和发光显示元件的电压-电流特性。
特别是，该算法使用的值还可以包括从列电源线的电阻得出的项。
该算法可使用值Rλ/(1+λ/μ)，其中R为相邻像素之间列电源线的电阻；λ为驱动晶体管的漏-源电流对漏-源电压曲线的斜率；以及μ为显示元件的电流对电压曲线的斜率。
为了减小计算开销，可通过递归操作得到用于一列像素的目标像素驱动电流的矢量与矩阵M的逆的乘积
F(c,n)=F(c,n-1)+Σj=0n-1Iav(c,j)+F(c,0)]]>其中F(c，n)为用于第c列像素的目标像素驱动电流的矢量与矩阵M的逆相乘的矢量结果的第n项，F(c，0)为第一项；并且Iav(c，j)是用于第c列中第j个像素的目标电流，第一像素为j＝0。
在这种递归模型中F(c,0)=-1N+1Σj=0N-1(N-j)Iav(c,j),]]>其中N为列中总像素数量。
可将表示像素亮度特性对列电源线上电压的依赖性的数值存储到查询表中，并随时间更新查询表的数值，从而能够模拟(model)像素亮度特性随时间的改变。例如，可基于对显示器像素补偿模块的特性分析，更新查询表数值。
本发明的方法可用于驱动设置成行和列的电流寻址发光显示元件的有源矩阵阵列，其中顺序寻址每行像素，并使用列电源线为每列像素输送能量。
本发明还提供一种显示设备，包括设置成行和列的发光显示元件阵列，列中的多个像素被提供来自相应列电源线的电流，并且逐行地寻址像素，对所有行的寻址定义一个场周期，该设备还包括用于调整目标像素驱动电流的补偿电路，以将以下因素考虑在内在一个场周期中的每个行寻址周期内，由列中的多个像素从列电源线引出的电流在每个像素处的列电源线上产生的电压，以及像素亮度特性对该像素处行导线上的电压的依赖性。
该补偿电路优选地包括对于目标像素驱动电流施加一种算法，该算法表示由列中像素引出的电流与像素位置处列电源线上的电压之间的关系以及像素亮度特性对行导线上电压的依赖性。
现在将参照附图详细描述本发明的示例，其中图1表示一种传统的有源矩阵LED显示器；图2表示对于图1显示器的第一种传统的像素结构；图3表示对于图1显示器，在使用垂直电力线时的第二种传统的像素结构；图4用于研究像素输出特性随电源线电压的改变；图5更详细地表示图4的一部分；图6为用于得出像素电流与电源线上电压之间关系的等效电路；图7表示用于实现本发明第一示例方法的一部分的电路；图8表示用于实现本发明第一示例方法的另一部分的电路；图9表示用于实现本发明第二示例方法的一部分的电路；图10表示用于实现本发明第二示例方法的另一部分的电路；以及图11表示用于本发明显示器中的伪像素电路。
本发明提供一种用于确定使用列电源线施加给发光显示元件阵列的像素的像素驱动信号的方法。考虑到列电源线上的电压改变，特别是这些电压改变对像素亮度特性的影响，调整与所需像素亮度级相应的一组标准像素驱动电流。本发明还考虑在寻址和驱动显示元件时，特别是对输入电流实施采样操作的电流寻址像素，由像素引出的不同电流。像素驱动电流的调整是为了校正垂直串扰。
本发明可应用于多种像素结构，不过最重要的是可用于电流寻址像素，因为电流寻址像素是垂直电力线结构中最常使用的。
假设执行电流采样操作的电流寻址像素，在寻址后能立即提供所需的输出电流。不过，电源线上电压的随后改变，将影响像素的电流输出。当列中的其他像素被寻址时，将引起电压改变。
为了获得用于校正这种垂直串扰的算法，采取以下步骤对于由列中像素所引出的电流的任何组合，得到列电源线上电压降的通式；然后确定这些电压降对像素输出亮度的影响，该影响是像素内电流源TFT的输出阻抗引起的；以及得出对于数据的校正方案，以补偿垂直串扰。
为了得出校正算法，首先必须计算一个场时间上的平均OLED电流(不包括寻址电流)。场时间是对于该行的寻址阶段之间的时间周期。光输出与平均电流成比例。由下式给出Iav(r)=1N[I(r)+Σj=r+1r+N-1(ΔI(r,j)+I(r))]---(1)]]>可以将其写作Iav(r)=I(r)+1N[Σj=r+1r+N-1(ΔI(r,j))]---(1a)]]>其中I(r)为当寻址第r行时的OLED电流，ΔI(r，j)为寻址第j行(可将j看作时序下标)时第r行上OLED电流的改变。N为行数，Iav(r)为输送给第r行上OLED的平均电流。仅对一列进行计算，以减小符号的复杂性，不过实际上每个电流具有列下标c以及行下标r。
该公式假设依次寻址各行。从而，当寻址第r行时，在该场周期中已经寻址了第1到第(r-1)行，而从前一个寻址周期开始第(r+1)到第N行依然引出电流。由于寻址是一种周期性操作，在寻址下一行(r+1)时将会看到电流的首次改变，为总和的下限。在下一场周期中寻址前一行(r-1)时，将会看到电流的最后改变。这是寻址阶段(r-1+N)，是总和的上限。
为了得到因电源线电压降以及像素内电流提供TFT的输出阻抗而引起的像素电流改变的表达式，可使用一种简单的图示方法。
图4表示TFT和LED特性。TFT特性曲线描绘出对于恒定的栅-源电压，漏源电流(Ids)与漏电压(Vd)的关系。当漏电压达到列电源线电压时，漏-源电压达到零。从而，增大图5中曲线的电压，相当于减小漏-源电压，并且曲线与x-轴的交点处漏-源电压为零。x-轴上的这一点相当于电源线电压。
TFT特性的漂移是电源线中电压的改变造成的，假设栅-源电压保持不变(如图3中所示，栅-源电压存储在电容上)。
LED特性曲线是LED的负载线曲线，表示对于给定的电流，LED显示元件的阳极电压。
在TFT特性曲线与LED特性曲线相交的位置，定义漏极/阳极电压，且电流流过该位置。由于TFT在饱和时具有并非无限大的输出阻抗，电源电压的移动使TFT特性发生漂移，即使对于恒定的栅-源电压也会产生不同的输出电流。从而，在电流寻址像素中并未完全补偿电源线电压改变。
为了确定阳极/漏极电压的改变以及电流的改变，可更详细地研究图5中所示的电流改变区域。在图6中进行了说明。
对图6中几何图形的研究表明，由下式给出电流改变ΔI=dITFTdVΔV-dITFTdVΔVa---(2)]]>其中，ΔVa是图4中所示的LED阳极电压的改变，微分是TFT特性曲线λ(I)的梯度。由ILED＝f(Va)给出LED特性曲线，从而通过将LED特性曲线求微分，得到ΔVa。即ΔI=dfdVΔVa=μ(I)ΔVa---(3)]]>使用公式(2)和(3)ΔI=λ(I)(1+λ(I)μ(I))ΔV---(4)]]>为了进行该分析，假设这些参数的电流依赖性取决于电流I(r)。从而，通过从(1a)中减去(4)Iav(r)=I(r)+1Nλ(I(r))(1+λ(I(r))μ(I(r)))Σj=r+1r+N-1ΔV(r,j)---(5)]]>由下式给出电压改变ΔV(r，j)＝V(r，r)-V(r，j) (6)
其中，V(r，r)是对第r行进行寻址时，第r行处电力线压降，V(r，j)是对第j行进行寻址时，第r行处电力线压降。
下面的分析假设在顶部和底部，电力线保持固定的电压。不过，可知可以对保持在一端的电源列进行这种分析。从而，在分析过程中，假设电力线包括一列，在该列的两端处具有电压源，为该列中的每个像素提供电流。最初，可假设每个像素包含一个理想的电流源，从电力线引出电流，并将电流提供给OLED。图6中显示出该模型的等效电路。
可推导出下式，用第r-1、第r和第r+1行处电力线上的电压，表示第r行处像素的电流。节点之间电力线的电阻为R。
I(r)=1R(V(r-1)-V(r))+1R(V(r+1)-V(r))]]>=1R(V(r-1)-2V(r)+V(r+1))]]>(7)电流I(r)是已知的，因为已经将其编程为像素电流源，从而需要求解公式(1)得出电压V(r)，计算电力线压降。将所有项写出I(0)R＝VT-2V(0)+V(1)I(1)R＝V(0)-2V(1)+V(2)I(N-1)R＝V(N-2)-2V(N-1)+VB其中VT和VB为电力线的顶部和底部的电压源。从而，写成矩阵形式RI＝M.V+Vb(8)其中
I(j)=I(0,j)I(1,j)···I(r,j)···(W+1)I(j,j)I(j+1-N,j)···I(-1,j),V(j)=V(0,j)V(1,j)···V(r,j)···V(j,j)V(j+1,j)···V(N-1,j)Vb=VT0···0VB]]>和 用j索引的上述矢量I和V表明，这些矢量是寻址第j行时电源列上的电流和电压。注意，矢量I中第j个元素乘以(W+1)表明，也从电源列引出寻址电流。从而，在寻址期间，引出W倍于寻址电流的附加电流。如果寻址阶段导致寻址期间引出的电流加倍，则W＝1，这是针对具有相同的采样和驱动晶体管的匹配反射镜电路的情形。
通过将公式(8)求逆，得到电源线上的电压V(j)＝M-1(RI(j)-Vb)(9)对于给定大小的矩阵M，可通过标准的数学技术简单地求逆。特别是，矩阵M为对角对称矩阵，并且易于获得逆，为
此外，计算M-1作用于矢量Vb上的结果，得到Σj=0N-1M-1(n,j)Vb(j)=1N+1{(N-n)VT+(n+1)VB}---(9a)]]>当VT＝VB＝V时，简化为V。
从而V(r,r)=R[WM-1(r,r)I(r,r)+Σk=0N-1M-1(r,k)I(k,r)]]]>V(r,j)=R[WM-1(r,j)I(j,j)+Σk=0N-1M-1(r,k)I(k,j)]]]>其中，M-1(r，k)为M-1的矩阵元素。在这些公式中，忽略乘积M-1.Vb产生的常数，因为使用这些公式是为了求出差值电压，从而常数相抵消。由下式给出电压差ΔV(r,j)=R[W(M-1(r,r)I(r,r)-M-1(r,j)I(j,j))+Σk=0N-1M-1(r,k)(I(k,r)-I(k,j))]---(10)]]>当从一场到另一场图像静止时，认为垂直串扰最可见。对于运动图像而言，运动会掩饰串扰。用于补充静止图像串扰的数学分析更易于进行，下面给出这种分析。不过，可实施不同的分析，以便实现稍稍不同的串扰校正机制。本发明涵盖所有不同的可能校正机制，只要补偿考虑到每个像素处的列电源线电压，以及像素亮度特性对像素处列电源线上电压的依赖性。
在数学上，用下式表示静止场条件
I(r，j)＝I(r-N，j)即，当前场中的像素电流等于前一场中的电流。这就表明矢量I(r)和I(j)变成I(r)=I(0,r)I(1,r)···(W+1)I(r,r)I(r+1,r)···I(N-1,r),I(j)=I(0,j)I(1,j)···(W+1)I(j,j)I(j+1,j)···I(N-1,j)]]>由于在两个场中，第r行上像素中的电流相同，无论对哪一行进行寻址，电流中的第二索引不再重要(对于第一近似，忽略串扰效应)。因此ΔV(r，j)＝WR(M-1(r，r)I(r)-M-1(r，j)I(j)) (11)从而，由下式给出垂直串扰Iav(r)=I(r)+1Nλ(I(r))(1+λ(I(r))μ(I(r)))Σj=r+1r+N-1WR(M-1(r,r)I(r)-M-1(r,j)I(j))]]>=I(r)+RWλ(I(r))(1+λ(I(r))μ(I(r)))(M-1(r,r)I(r)-1NΣj=0N-1M-1(r,j)I(j))---(12)]]>为了执行校正，需要寻找出将产生不具有垂直串扰的图像的电流I(r)。这就要求对公式(12)求逆，即求解公式(12)得出I(r)。这是一个非线性问题，非常难以求解，为了能解出，假设λ(I)和μ(I)是Iav的函数，而非I的函数，即λ(Iav)和μ(Iav)。如果用矢量矩阵形式表示公式(12)，则可得到解。
Iav=I+RWD(MD-1I-1NM-1I)---(13)]]>
项D=λ(Iav)1+λ(Iav)μ(Iav)]]>是对角矩阵，M-1D也是包含矩阵M-1的对角项的对角矩阵。然后可以解出II=(1+RWD(MD-1-1NM-1))-1Iav]]>≈Iav-RWD(MD-1Iav-1NM-1Iav)---(14)]]>公式(14)表示近似地除去垂直串扰所需的电流。必须对显示器中的每一列进行计算。
该分析是针对匹配电流反射镜电路的，不过常数W使分析可以覆盖不同种类的电路，在寻址期间产生不同的电流引出特性。
现在将描述本发明的实施例。特别是，该实施例要求计算组成公式(14)的各项。按照步骤进行计算步骤1要求计算M-1Iav。
M-1Iav的实施例通常是一个在计算上开销很大的计算，特别是对于较大图像而言。从而，需要一种执行计算的快速方法。如上所述，M-1Iav的计算需要求出下面给出的和(下标c为列号)F(c,n)=Σj=0n-1(n-j)Iav(c,j)-n+1N+1Σj=0N-1(N-j)Iav(c,j)---(15)]]>通过计算F(c，n)与F(c，n-1)的差值，可得出元素F(c，n)的递归关系
F(c,n)=Σj=0n-1(n-j)Iav(c,j)-n+1N+1Σj=0N-1(N-j)Iav(c,j)]]>F(c,n-1)=Σj=0n-2(n-1-j)Iav(c,j)-nN+1Σj=0N-1(N-j)Iav(c,j)]]>通过将减法F(c，n)-F(c，n-1)展开，得出下面的递归关系F(c,n)=F(c,n-1)+Σj=0n-1Iav(c,j)+F(c,0)---(16)]]>其中F(c,0)=-1N+1Σj=0N-1(N-j)Iav(c,j)---(17)]]>需要对显示器的所有列进行这种计算。
如果将公式(14)括号中的项称为B(c，n)，则B(c,n)=F(c,n)-F(c,n)/Nifc=n-F(c,n)/Nifc≠n]]>当考虑M-1D仅具有对角项(为矩阵M-1的项)时，可以得到以上结论。
图7表示计算矢量矩阵乘法的硬件。输入数据进入加法器60中，加法器60的第二输入来自于通过计数器寻址的行存储器62，计数器计数行数(j)。行存储器62中的每个数值包含对于一个特定列，该列上以前数据值的连续求和。在每个数据场之后，行存储器为零。求和的输出向回传输到行存储器62，重写被寻址位置处所存储的以前数值。输出还传输到具有0到N-1行以及0和C-1列的场存储器64。通过行计数器来寻址场存储器，该行计数器计数从0到C-1的值c，其中c为一条线(行)内的像素数量，行计数器计数从0到N-1的数值n，其中n为线(行)数。c和n的值决定部分和的位置。在场时间结束时，部分和数据一次一行并行地传输送给行存储器66，并且在公式(16)的计算过程中将使用该数据。
输入数据还进入乘法器70，乘法器70的第二输入来源于计数器72，计数器72在场开始时从N向下计数，并且每个行时间递增。乘法器的输出被传递给加法器74，加法器74的第二输入来源于行存储器76，行存储器76的元素包含对于每一列乘法器以前输入的连续求和。在场时间开始时，将行存储器76设置为零。用于计数行内像素数量的计数器再次寻址行存储器76。
加法器74的输出向回输入行存储器76的被寻址位置，并重写以前的数值。在场结束时，行存储器76中的数值，从而方框78中所示的所有总和值，都被乘上如图所示存储在80处的相同的常数-1/(N+1)。将结果写到另一行存储器82。行存储器82中存储的结果为公式(16)的值F(c，0)。
从而可获得值F(c，0)，以及计算F(c，n)所需的部分和数据。
通过对包含F(c，0)的行存储器82和包含部分和数据的行存储器66进行寻址，并将数据与包含F(c，n-1)的另一行存储器84的输出相加，实现F(c，n)的计算。加法器87输出端处的结果构成F(c，n)，并且也写回F(c，n-1)行存储器的被寻址位置，以重写所存储的数值。
然后将总和值乘以方框86中所存储的常数-1/N，并传输给另一加法器88。加法器88的第二输入来源自判断方框90，如果n＝c，则将值F(c，n)传递给加法器，否则传递零。
加法器88的输出为处理方框B(c，n)的结果，并且与公式14中括号内的项对应。
步骤2可如图8中所示执行该算法的其余部分。输入数据通过场延迟存储器100，到达查询表(LUT)102上，找出与该输入数据值相应的WRλ/(1+λ/μ)的值。场存储器的输出也传递给减法单元106。LUT 102的输出乘以步骤1的输出(B(c，n))，并且也传递给减法单元106。这样，结果为已校正数据。
该数据处理适合于总视频处理链，优选适合于处理链的末端，即在所有其他数据调整已经执行完毕之后进行该数据处理。
由于OLED特性将随温度而变，老化也会造成用新的数值更新图8中的LUT 102，以表示这些改变。对于不同种类的AMOLED显示器，LUT需要改变参数W，例如匹配TFT到驱动TFT宽度，或者如果对于不同制造商或者对于不同的TFT输出阻抗特性，改变行电阻R。从而，LUT必须能够访问和更新。
上述分析是针对电流反射镜型电路的。具有可得益于本发明方案的其他电路和寻址方案。这些寻址技术可使用不同的技术，以避免因像素内数据电压的下降而引起的串扰。不过，由于TFT输出阻抗，依然会出现串扰。通常，寻址方案具有寻址阶段和发光阶段，在寻址像素时电流会停止流动到电力线上。由于电流沿电源列流动，按照这种方式寻址显示器时也会导致串扰。
从而，本发明的技术不限于电流寻址像素，可更普遍地用在使用列电源线的情形。本发明可应用于使用列电源线的电压寻址像素，并且这些像素已经具有集成在像素区域内的其他补偿措施。本发明为像素提供调整的目标电流。在电流寻址像素的情形中，意味着用于寻址像素的电流发生改变。在电压寻址像素的情形中，例如使用像素特性的基本模型，将调整的目标电流转换回用于像素的电压驱动电平。
从上面的公式(4)可以推导出一种简化的校正方案。在普遍的情形中，可假设寻址期间所引出的电流为αI，其中I为寻址电流。对于在寻址期间没有电流流动的方案而言，α＝0，如下面所述，将推导出一种简化算法。
如果电力线上的初始电压是由寻址电流αI引起的，则在寻址期间存在电压降Vl＝M-1(αRI-Vb) (18)如果在寻址后电流为I，则电力线电压降变为Vf＝M-1(RI-Vb) (19)从而，电力线电压的差为ΔV＝(1-α)RM-1I(20)对于调整的电流源和电压阈值测量电路，α的示例值为0；对于切换电流反射镜(即没有串扰，不过这些像素电路不适用于大显示器)，为1；对于匹配电流反射镜电路，为大于或等于2。如果匹配TFT比驱动TFT宽，则会发生大于2的情形。
(寻址后)行上的初始电流I0将引起电压降ΔV，使I0变为I1，将改变电压降，这又将改变电流，等等。希望λ非常小，从而一阶近似足以满足需要，即I1=I0+λ(I0)(1+λ(I0)μ(I0))(1-α)RM-1I0---(21)]]>可再次假设μ和λ取决于已知电流I1。如果I1与I0之间的电流改变较小，则这将是一种很好的近似。从而，公式(21)的解为I0=(1+λ(I1)(1+λ(I1)μ(I1))(1-α)RM-1)-1I1]]>≈I1-λ(I1)(1+λ(I1)μ(I1))(1-α)RM-1I1]]>(22)假设α＝0，以表示出一种简化算法解-λ(I1)(1+λ(I1)μ(I1))RM-1I1---(23)]]>I1为输入数据，I0为已校正数据。用于该情形(α＝0)的硬件非常类似于上面用于匹配电流反射镜(通常α＝1)的硬件设施，并且在图9和10中使用与图7和8中相同的附图标记表示出。
在图9中，对于“步骤1”，电路的输出为值F(c，n)，即加法器87的输出。不需要逻辑元件90和相关的加法器以及乘法器。从而，可将F(c，n)的值提供给图10中的乘法器104。图10中LUT 102不再使用参数“W”。
AMOLED显示器通常由处于阵列外部的、用于检测目的的附加像素电路构成。这些像素电路可采取图11中所示的情形，并且主要用于模拟驱动晶体管特性和行导线电阻。已经提出在阈值补偿方案中使用这些伪像素电路。使用这些伪像素电路，在显示器的寿命期间可自动地产生和更新LUT。
图11表示具有n型晶体管的伪像素110，具有p型晶体管的伪像素112以及可用于模拟行导线特性的电阻器114。每个电路具有可施加检测信号并监测输出的接线端。图11中所示的PCM处于玻璃上。具有用于非晶硅电路的n型电路和用于低温多晶硅(LTPS)电路的p型电路，或者用于LTPS电路的n型和p型电路的组合。
通过改变TFT的栅源电压，并从电路上适当探测点测量电流以及TFT的漏源电压，可测量作为电流的函数的TFT输出阻抗。从而，需要数据的斜率以给出λ。对于OLED同样可给出μ。通过使电流通过N个像素长度这么长的金属条，并测量电压，以计算像素宽度电力线金属条中的电阻，可确定R。
显示器类型规定上述匹配电流反射镜电路中的数值W。所有这些信息使得在显示器的寿命期间能计算和更新LUT。执行测量的硬件是直接的，并且可以包含在显示器驱动器芯片中。这些硬件将测量数据反馈给控制器芯片中的硬件，以计算LUT，并填充LUT。
仅给出了一种详细的算法，并且为了简化该方法的实施进行了某些假设。可进行其他假设以便获得不同的算法实施，本发明不限于上面所述的特定实施例。
将硬件示例描述为具有多个寄存器和逻辑元件。可将多个或所有元件集成到专用处理器结构中，并且该硬件示例仅是实现本发明校正方案的一种方法。
本领域技术人员显然可以想到其他变型。
权利要求
1.一种确定施加给设置成行和列的发光显示元件(2)阵列的像素的像素驱动信号的方法，将来自相应列电源线(26)的电流输送给列中的多个像素，并逐行地寻址像素，对所有行的寻址定义一个场周期，该方法包括根据像素电流-亮度特性模型，确定与所需像素亮度级相应的目标像素驱动电流；考虑以下因素调整目标像素驱动电流在一个场周期中的每个行寻址周期内，由列中的多个像素从列电源线(26)引出的电流在每个像素处的列电源线(26)上导致的电压；和像素亮度特性对像素处列电源线上的电压的依赖性。
2.如权利要求1所述的方法，其中在第一阶段将每个像素编程，并且在第二阶段进行驱动，并且其中所述的调整目标像素驱动电流的步骤还考虑第一与第二阶段之间由像素引出的电流的任何差异。
3.如前面任一权利要求所述的方法，其中所述的调整目标像素驱动电流的步骤包括对于目标像素驱动电流实施体现以下关系的一种算法在一个场周期期间施加给一列中像素的电流与像素位置处列电源线上的电压之间的关系；和像素亮度特性对列电源线上电压的依赖性。
4.如权利要求3所述的方法，其中实施一种算法包括将用于一列像素的目标像素驱动电流的矢量与矩阵M的逆相乘，其中 并且其中，矩阵M的行和列的数量等于列中像素的数量。
5.如权利要求3或4所述的方法，其中每个像素包括对输入电流进行采样并为驱动晶体管(22)提供驱动电压的电流采样晶体管(34)，并且其中该算法使用的数值包括从以下推导出的各项驱动晶体管(22)的电压-电流特性；和发光显示元件(2)的电压-电流特性。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述算法使用的值包括从列电源线的电阻得出的项(R)。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述算法使用值Rλ/(1+λ/μ)，其中R为相邻像素之间列电源线的电阻；λ为驱动晶体管的漏-源电流对漏-源电压曲线的斜率；和μ为显示元件的电流对电压曲线的斜率。
8.如权利要求7所述的方法，其中值Rλ/(1+λ/μ)使用目标像素驱动电流下驱动晶体管(22)的漏-源电流对漏-源电压曲线的斜率以及显示元件的电流对电压曲线的斜率。
9.如权利要求4所述的方法，其中通过递归操作得出用于一列像素的目标像素驱动电流的矢量与矩阵M的逆相乘的结果F(c,n)=F(c,n-1)+Σj=0n-1Iav(c,j)+F(c,0)]]>其中F(c，n)为用于第c列像素的目标像素驱动电流的矢量与矩阵M的逆相乘的矢量结果的第n项，F(c，0)为第一项；并且Iav(c，j)为用于第c列中第j个像素的目标电流，第一个像素为j＝0。
10.如权利要求9所述的方法，其中F(c,0)=-1N+1Σj=0N-1(N-j)Iav(c,j),]]>其中N为列中的总像素数。
11.如权利要求3到10中任何一个所述的方法，其中将表示像素亮度特性对列电源线上电压的依赖性的值存储到查询表(102)中。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述查询表(102)存储用于电流值范围的数值。
13.如权利要求11或12所述的方法，其中随时间更新查询表(102)的值，以便能模拟像素亮度特性随时间的改变。
14.如权利要求13所述的方法，其中根据对显示器像素补偿模块(110，112，114)特性的分析，对查询表数值进行更新。
15.一种驱动设置成行和列的电流寻址发光显示元件(2)的有源矩阵阵列的方法，包括相继地寻址每行像素，并使用列电源线(26)为每列像素提供电能，该方法包括，对于所有像素使用前面任一权利要求所述的方法确定用于每列中每个像素的像素驱动信号；和在用于每行像素的像素编程阶段期间，将像素驱动信号施加给显示器的数据列。
16.一种显示设备，包括设置成行和列的发光显示元件(2)的阵列，将来自相应列电源线(26)的电流输送给列中的多个像素，并逐行地寻址像素，对所有行的寻址定义一个场周期，该装置还包括用于调整目标像素驱动电流的补偿电路，以将下列因素考虑在内一个场周期中的每个行寻址周期内，由多个列中的像素从列电源线引出的电流在每个像素处列电源线上导致的电压；和像素亮度特性对像素处行导线上的电压的依赖性。
17.如权利要求16所述的设备，其中所述补偿电路包括对目标像素驱动电流实施体现以下关系的一种算法的装置列中的像素引出的电流与像素位置处列电源线上的电压之间的关系；和像素亮度特性对行导线上电压的依赖性。
18.如权利要求17所述的设备，其中所述用于实施一种算法的装置，推导出与用于一列像素的目标像素驱动电流的矢量和矩阵M的逆相乘对应的值，其中 并且其中，矩阵M的行和列的数量等于列中像素的数量。
19.如权利要求17或18所述的设备，其中每个像素包括对输入电流进行采样并为驱动晶体管(22)提供驱动电压的电流采样晶体管(34)，并且其中所述算法使用的值包括从以下推导出的各项驱动晶体管(22)的电压-电流特性；和发光显示元件(2)的电压-电流特性。
20.如权利要求19所述的设备，其中每个像素的驱动晶体管(22)和发光显示元件(2)在列电源线(26)与公共线之间串联连接。
21.如权利要求17至20中任何一个所述的设备，其中所述算法使用的值包括从列电源线(26)的电阻推导出的项(R)。
22.如权利要求21所述的设备，其中所述算法使用值Rλ/(1+λ/μ)，其中R为相邻像素之间列电源线的电阻；λ为驱动晶体管的漏-源电流对漏-源电压曲线的斜率；和μ为显示元件的电流对电压曲线的斜率。
23.如权利要求22所述的设备，其中值Rλ/(1+λ/μ)使用目标像素驱动电流下驱动晶体管的漏-源电流对漏-源电压曲线的斜率以及显示元件的电流对电压曲线的斜率。
24.如权利要求18所述的设备，其中所述用于实施一种算法的装置通过以下递归操作得出数值F(c,n)=F(c,n-1)+Σj=0n-1Iav(c,j)+F(c,0)]]>其中F(c，n)为用于第c列像素的目标像素驱动电流的矢量与矩阵M的逆相乘的矢量结果的第n项，F(c，0)为第一项；并且I(c，j)为用于第c列中第j个像素的目标电流，第一个像素为j＝0。
25.如权利要求24所述的设备，其中F(c,0)=-1N+1Σj=0N-1(N-j)Iav(c,j),]]>其中N为列中的总像素数。
26.如权利要求17至25中任何一个所述的设备，其中所述用于实施一种算法的装置包括查询表(102)。
27.如权利要求26所述的设备，还包括至少一个像素补偿模块(110，112，114)，并且还包括用于更新查询表数值的装置，以便能根据对像素补偿模块的特性的分析，模拟像素亮度特性随时间的改变。
28.一种用于产生像素驱动电流的电路，该像素驱动电流用于具有设置成行和列的显示元件的发光显示设备的显示元件，将来自相应列电源线(26)的电流输送给列中的多个像素，并逐行地寻址像素，对所有行的寻址定义一个场周期，该电路包括用于接收目标像素驱动电流的装置；用于调整目标像素驱动电流的补偿电路，以将下列因素考虑在内一个场周期中的每个行寻址周期内，由列中的多个像素从列电源线引出的电流在每个像素处列电源线上导致的电压；和像素亮度特性对像素处行导线上的电压的依赖性。
29.如权利要求28所述的电路，其中所述补偿电路包括对目标像素驱动电流实施一种算法的装置，所述算法体现由列中的像素引出的电流与像素位置处列电源线上的电压之间的关系，和像素亮度特性对行导线上电压的依赖性。
30.如权利要求29所述的电路，其中所述用于实施一种算法的装置，推导出与用于一列像素的目标像素驱动电流的矢量和矩阵M的逆相乘对应的数值，其中 并且其中，矩阵M的行和列的数量等于列中像素的数量。
31.如权利要求30所述的电路，其中所述算法使用的值包括从列电源线(26)的电阻推导出的项(R)。
32.如权利要求30所述的电路，其中所述用于实施一种算法的装置通过以下递归操作推导出数值F(c,n)=F(c,n-1)+Σj=0n-1Iav(c,j)+F(c,0)]]>其中F(c，n)为用于第c列像素的目标像素驱动电流的矢量与矩阵M的逆相乘的矢量结果的第n项，F(c，0)为第一项；并且I(c，j)为用于第c列中第j个像素的目标电流，第一个像素为j＝0。
全文摘要
一种具有设置成行和列的发光元件(2)的显示器，将来自相应列电源线(26)的电流输送给列中的像素。根据像素电流－亮度特性模型，确定与所需像素亮度相应的目标像素驱动电流。对其进行调整，将从列电源线引出的电流在每个像素处的列电源线(26)上引起的电压，以及像素亮度特性对于像素处列电源线上的电压的依赖性考虑在内。本发明解决了因电流提供TFT的有限输出阻抗以及用于形成电源线的电阻的有限阻抗，而在有源矩阵LED显示器中引起的垂直串扰问题。
文档编号G09G3/00GK1842835SQ200480024505
公开日2006年10月4日 申请日期2004年8月20日 优先权日2003年8月29日
发明者D·A·费什 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司