专利名称：有源矩阵显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有源矩阵显示装置，尤其但不专门涉及具有与每个像素相关的薄膜开关晶体管的有源矩阵电致发光显示装置。
背景技术：
采用电致发光的发光显示元件的矩阵显示装置是公知的。显示元件可以包括有机薄膜电致发光元件，如采用聚合物材料的元件，或其他采用传统III-V半导体化合物的发光二极管(LED)。在有机电致发光材料现在的发展中，特别是聚合物材料已经表明了其特别用于视频显示装置的能力。上述材料典型地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而另一个电极是用适于将空穴或电子注入到聚合物层内的材料制成的。
图1示出了现有的有源矩阵寻址的电致发光显示装置。显示装置包括一个具有规则间隔的像素的行和列矩阵的面板，上述像素由块1表示并包括电致显示元件2和相关的开关器件，且位于行(选择)寻址导体4和列(数据)寻址导体6的相交组的交叉点。为了简单，图中仅示出了一些像素。实际上有几百个像素行和列。像素1是利用外围驱动电路通过行和列寻址导体组寻址的，其中外围驱动电路包括连接到各个导体组的末端的行、扫描、驱动器电路8和列、数据、驱动器电路9。
上述类型的显示装置包括电流寻址的显示元件。存在提供大量通过显示元件的可控电流的像素电路，并且上述像素电路典型地包括一个电流源晶体管，该电流源晶体管具有用于确定通过显示元件的电流并提供到电流源晶体管的栅极电压。在寻址阶段后存储电容器保持上述栅极电压。
对于基于多晶硅的电路，由于晶体管沟道内的多晶硅颗粒的统计分布使晶体管的阈值电压变化。然而，多晶硅晶体管在电流和电压应力下是比较稳定的，从而使阈值电压基本上保持恒定。
在非晶硅晶体管内闽值电压的变化是非常小的，至少是超过基板的较小的范围，但阈值电压对电压应力非常敏感。对于驱动晶体管需要的高于阈值的高电压的应用导致在阈值电压内发生了很大变化，其改变依赖于显示图像的信息内容。因此将在非晶硅晶体管的闽值电压内有很大不同，该非晶硅晶体管总是在与另一个不是非晶硅晶体管相比较。差动老化在利用非晶硅晶体管驱动的LED显示器内是一个比较严重的问题。
除了晶体管特性的变化，LED本身也有差动老化的问题。这是由于在施加电流应力后发光材料的效率降低而造成的。在很多种情况下，通过LED的电流和电荷越多，效率越低。
已经有很多关于电压寻址的像素电路，其用于补偿LED材料的老化问题。例如，已经有其中像素包括光敏元件的各种像素电路。上述元件响应显示元件的光输出并起到响应光输出泄漏存储在存储电容器上的电荷的作用，从而在寻址期间控制显示的总光输出。图2示出了用于上述目的的像素布局的一个例子。WO01/20591和EP1096466中已经详细描述了上述类型的像素结构的例子。
在寻址阶段，栅极上的电压控制驱动晶体管22，上述电压存储在电容器24内。在寻址阶段，通过寻址晶体管16将所需电压从列6传送到电容器24内，上述寻址晶体管16仅在寻址阶段被接通。
在图2的像素电路内，光电二极管27释放存储在电容器24内的栅极电压。当驱动晶体管22上的栅极电压达到阈值电压时，EL显示元件2将不再发光，并且存储电容器24接下来将停止放电。电荷从光电二极管27泄漏的速度是显示元件输出的函数，从而光电二极管27起到光敏反馈装置的功能。考虑到光电二极管27的影响，给出总的光输出LT=CSηPD·TP(V(0)-VT)...[1]]]>在上述等式中，ηPD是光电二极管的效率，其在整个显示器上是非常一致，CS是存储电容，TF是帧周期，V(0)是驱动晶体管的初始栅-源电压并且VT是驱动晶体管的阈值电压。因此光输出与EL显示元件的效率无关并且因此提供了老化补偿。然而，整个显示器上的VT改变，从而将展示出不均匀性。
对上述基本电路有改进，但实际电压寻址电路仍容易受到阈值电压变化影响的问题仍然存在。因而，图2的电路将不能补偿非晶硅驱动晶体管的阈值电压变化导致的应力。此外，因为保持栅-源电压的电容器被放电，用于显示元件的驱动电流急剧下降。因而，亮度变差。这将导致较低的平均光强度。
申请人也提出了一种可选择的光学反馈像素电路，在该电路中控制驱动晶体管从显示元件提供恒定的光输出。将用于老化补偿的光学反馈用于改变放电晶体管的操作定时(尤其是接通)，其依次快速地切断驱动晶体管。放电晶体管的操作定时也依赖于将要提供到像素上的数据电压。这样，平均光输出可以高于响应光输出较慢地关断驱动晶体管的方案。因而可以更有效地操作显示元件。驱动晶体管的阈值电压的任何偏移将其自身表明为显示元件的(恒定)亮度内的变化。结果是，申请人提出的变形光学反馈电路补偿了LED老化和驱动晶体管闽值电压变化这两方面导致的输出亮度的改变。
尽管已知的像素电路，并且尤其是上面概括描述(并且下面也要详细描述)的像素电路，可以提供对不同像素的LED显示元件的差动老化的校正，但是它们没有延长显示器的寿命。
发明内容
根据本发明，提供了一种有源矩阵显示装置，该显示装置包括排列呈阵列的显示像素，每个像素都包括一个电流驱动发光显示元件；一个驱动电流通过显示元件的驱动晶体管；包括光学反馈元件的像素电路，用于控制驱动晶体管以驱动一基本恒定的电流在一个持续时间内通过显示元件，该持续时间取决于所需的显示像素输出电平和光学反馈元件的光学反馈信号；和为显示器提供输出配置的控制装置，输出配置包括用于至少像素电源电压、场周期和像素驱动电平的允许范围的值，其中控制装置通过响应显示元件的老化来改变一个或多个所述值用于改变输出配置。
在该装置中，输出配置随装置的老化而变化，从而使光学反馈系统可以连续地为显示元件提供差动老化的补偿以使显示器能使用较长的时间。
像素电路可以包括一个存储用于寻址驱动晶体管的电压的存储电容器和一个使存储电容器放电从而关断驱动晶体管的放电晶体管。光敏装置通过依靠显示元件的光输出改变施加到放电晶体管上的栅极电压来控制放电晶体管的操作定时。上述占空比控制方案能使显示元件基本上在全亮度下操作，并且其依次能使场周期减小到最小，这对于大显示器是需要的。
一个放电电容器可以提供在放电晶体管的栅极和恒定电压线之间，且光敏装置用于对放电电容器充电或放电。
每个像素还包括一个连接在充电线和驱动晶体管的栅极之间的充电晶体管，并且每个像素还包括一个与驱动晶体管串连连接的绝缘晶体管。
在一种结构中，为每列像素提供电源线。例如为不同颜色的像素列提供不同的电源线。上述垂直电源线还可以起到监控目的，以监控显示元件的老化。例如每个像素还包括一个能从列导体检测出驱动晶体管的状态的读出晶体管。通过在场周期结束时检测驱动晶体管的状态，确定光学反馈系统是否关断了驱动晶体管。如果没有，其指示显示元件老化到下述程度，即显示器的电流操作特性不允许校正补偿发生。
在一种结构中，每个像素还包括一个从列导体能检测出驱动晶体管的状态的读出晶体管。
作为选择，每个像素列还包括一个在列中检测出驱动晶体管的状态的读出晶体管。
本发明还提供了一种驱动包括有显示像素阵列的有源矩阵显示装置的方法，其中每个显示像素都包括一个驱动晶体管、一个电流驱动发光显示元件和一个包括有光学反馈元件的像素电路，上述方法包括步骤(i)提供用于显示器的输出配置，输出配置包括用于至少像素电源电压、场周期和像素驱动电平允许的范围的值；(ii)通过控制驱动晶体管以驱动一基本恒定的电流在一个持续时间内通过显示元件来寻址每个像素，该持续时间取决于所需的显示像素输出电平和光学反馈元件的光学反馈信号；和(iii)监控阵列中显示元件的老化，通过响应显示元件的老化而改变一个或多个所述值来改变输出配置，并对于变化的输出配置重复步骤(i)和(ii)。
现在将参考附图通过例子详细描述本发明，其中图1示出了现有的EL显示装置；图2示出了现有的补偿差动老化的像素结构；图3示出了申请人提出的像素电路；图4是解释图3的电路操作的时序图；
图5示出了图3的电路的变形；图6是解释图5的电路操作的时序图；图7为了详细解释图6中电路的操作，示出了图6的电路装置特性；图8示出了一场的像素输出；图9示出了更严重的老化效应后如何不能校正像素输出；图10示出了像素输出功率如何随着时间变化；图11示出了本发明变形的像素电路；图12示出了实现本发明的变形的列电路的第一实施例；图13是用于解释图12的电路操作的时序图；图14示出了实现本发明的变形的列电路的第二实施例；图15是用于解释图14的电路操作的时序图；图16示出了实现本发明的变形的列电路的第三实施例；图17用于解释本发明可选择电路的操作；图18示出了实现本发明的变形的像素电路的另一示例；图19示出了与图3示出的相似，根据本发明如何修改非晶硅电路。
具体实施例方式
应该理解上述附图是示意性的并且没有按着比例示出。为了使附图清楚和方便，上述附图的部分的相对尺寸和比例已经放大或缩小。
将首先描述申请人已经提出(但在本申请登记日之前没有出版)的像素电路。在上述像素电路中，在特定帧周期期间和在考虑LED材料和驱动晶体管两方面造成的老化效应以及所需的亮度输出的显示元件发光(以恒定亮度)期间的时间周期，利用恒定栅极电压驱动驱动晶体管。
图3示出了提出的像素结构的一个例子。像素电路用在诸如图1所示的显示器中。图3的电路适于利用非晶硅n-型晶体管实现。
将用于驱动晶体管22的栅-源电压再次保持在存储电容器30内。然而，利用充电晶体管34从充电线32将上述电容器充电到固定电压。因而，当显示元件发光时，将驱动晶体管22驱动到不受输入到像素的数据影响的恒定电平。通过改变占空比，尤其是当驱动晶体管关断时通过改变时间来控制亮度。
利用对存储电容器30放电的放电晶体管36来关断驱动晶体管22。当放电晶体管36接通时，电容器30快速放电并且驱动晶体管关断。
当栅极电压达到一足够电压时放电晶体管接通。光电晶体管38通过显示元件2发光并根据显示元件2的光输出产生光电流。光电流为放电电容器40充电，并且在一定时间点，电容器40上的电压将达到放电晶体管40的阈值电压并因此使其接通。上述时间将取决于最初存储在电容器40和光电流上的电荷，其依次取决于显示元件的光输出。
因而，提供到数据线6上的像素的数据信号通过寻址晶体管16被提供并被存储在放电电容器40内。高数据信号表示低亮度(从而仅需要少量附加电荷使晶体管36关断)并且低数据信号表示高亮度(从而需要大量附加电荷使晶体管36关断)。
上述电路因而具有用于补偿显示元件的老化的光学反馈，并还具有驱动晶体管22的阈值补偿，因为驱动晶体管特性的改变将导致显示元件输出的不同，其再次受到光学反馈的补偿。对于晶体管36，超过阈值电压的栅极电压保持为非常小，从而阈值电压的变化不太显著。
如图3所示，每个像素还都具有一个连接在驱动晶体管22的源极和旁路线44之间的旁路晶体管42(T3)。上述旁路线44可以对所有像素是公共的。在对存储电容器30充电时这将确保驱动晶体管的源极上的恒定电压。因而，其将消除源极电压对显示元件上的电压降的的依赖，其是电流的函数。因而，固定的栅-源电压保持在电容器30内，并且当数据电压被存储在像素内时显示元件关断。
图4示出了图3中的电路操作的时序图并且用于进一步详细解释电路操作。
电源线具有施加到其上的切换电压。曲线50表示该电压。在写入数据到像素的期间，电源线26被切换为低，从而使驱动晶体管22关断。这样能使旁路晶体管42提供好的接地参考。
三个晶体管16、34、42的控制线连接在一起，并且当电源线为低电压时三个晶体管都接通。上述共享的控制线信号如曲线52所示。
接通晶体管16具有对放电电容器40充电到数据电压的效果。接通晶体管34具有从充电线32对存储电容器30充电到恒定充电电压的效果，并且接通晶体管42具有将显示元件2旁路掉并且使驱动晶体管22的源极电压固定的效果。如曲线54所示，在这个时间期间内将数据(阴影区域)施加到像素内。
上述电路仅是n-型结构，其因此适于非晶硅实现。
图5示出了n-型和p-型电路，其适于利用低温度多晶硅工艺实现，并且其使用n-型和p-型装置。
驱动晶体管2 2作为p-型装置被实施。存储电容器30连接在电源线26和驱动晶体管22的栅极之间，因为源极当前连接到电源线。相似地，放电晶体管36是p-型装置，并且放电电容器40因此连接在电源线26和晶体管36的栅极之间。在上述电路中，通过光电二极管38从电容器40移走电荷以导致放电晶体管36的栅极电压下降直到其接通。
充电晶体管34也是p-型装置并连接在驱动晶体管22的栅极和地之间。晶体管34产生的充电操作为电容器充电直到其上的电压为电源电压。其将驱动晶体管22的栅极电压保持为地电压，这样使驱动晶体管完全导通(因为其是p-型装置)。
最根本的是，因此，该电路与上述电路以相同的方式操作，因此允许使用p-型晶体管。
在寻址期间绝缘晶体管62使显示元件2关断从而保持黑色性能。在图5中，其是p-型装置，虽然其当然也可以是n-型结构。
如图6所示，当栅极控制信号56为低时接通p-型晶体管62，并且当其在寻址期间变为高时，晶体管62关断而晶体管16、34接通(利用与56相反的信号)。
OLED显示器的总寿命是保证该类型的显示器的最重要因素，尤其是蓝色LED像素。因此任何能延长使用寿命的措施都是很重要的。
为了得到较长的使用寿命，本发明涉及对上述类型的像素电路的使用寿命的控制，同时保持补充差动老化的效果。影响显示器使用寿命的最主要因素是电源电压、帧周期和数据电压范围。本发明涉及对上述参数的控制以得到最好可能的显示寿命并具有最低限度的差动老化。
本发明利用光学反馈补充系统，但确定光学反馈系统何时已经达到其校正能力范围极限，并接下来改变显示器的输出配置，从而延长了显示器的寿命。上述输出配置包括用于像素电源电压、场周期和像素驱动电平允许的范围的值。通过改变-个或多个上述参数，将提高校正能力。
为了解释本发明的方法和电路变形，更详细地分析上述电路的操作是很有用的。为了这个目的，图7示出了图6的电路，具有为了分析而表示的分量值。下标1与驱动晶体管22(并且其表示为TD)相关并且下标2与放电晶体管36(并且其表示为Ts)相关。
通过TD提供到OLED的电流可以写为I1＝f(V1，VDS)并且OLED的亮度是L＝ηLEDI1/ALED，其中ηLED是Cd/A内OLED的效率并且ALED是像素孔径的面积。可以假定TS是理想开关从而使I1＝H(V2-VT2)，其中H是为零的阶梯函数直到V2等于VT2描述上述电路操作的差动等式在等式[2]中给出。
C1dV1dt=-H(V2(t)-VT2)]]>C2dV2dt=ηPDηLEDf(V1(t),VDS(t))APDALED---[2]]]>上述一对等式中的第一个来自于电容C1的放电并且第二个来自于利用光电二极管对C2的充电，上述光电二极管的效率是单位为A/Cd的ηPD并且面积为APD。因为H是阶梯函数，我们很容易解出上述关系式。其对于V1的解是V1(t)=V1(0)t≤tON0t>tON]]>其中tON是如图8所示电路发光的时间。
因为V1(t)是固定的直到到达ton,VDS(t)也可以被解出。
VDS(t)=VP-VLED(0)t≤tONVP-VTLEDt>tON]]>其中VP是电源电压，VLED是OLED的阳极电压，并且VTLED是OLED的阈值电压。这样就很容易地解出V2。
V2(t)-V2(0)=ηPDηLEDC2APDALEDf(V1(0),VP-VLED(0))tt≤tONηPDηLEDC2APDALEDf(0,VP-VTLED)tt>tON]]>TON可以然后被解出，因为其将是TS被接通的时间，也就是当V2(t)＝VT2时。电路的平均亮度通过下面给出LAV=ηLEDALEDf(V1(0),VP-VLED(0))tONTF]]>其中TF是帧周期。因此当tON＜TF时，LAV=C2APDηPDTF(VT2-V2(0))---[3]]]>这就示出了假定TS是理想开关时电路不依赖OLED的效率和驱动晶体管TFT TD的参数。上述可以用于控制亮度的参数是电压V2(0)和帧周期TF。
然而，如果tON＞TF，则接下来将在电路的差动老化校正能力内产生误差。在这种情况下，亮度误差将是ΔL=C2APDηPDTF(VT2-V2(0))-ηLEDAηLEDf(V1(0),VP-VLED(0))]]>其是正的，也就是因为已经到达了帧周期的末尾，所以电路提供了过多的亮度，如图9所示。
上述误差需要小于或等于零，也就是ΔL＜0，其给出C2APDηPDTF(VT2-V2(0))≤ηLEDALEDf(V1(0),VP-VLED(0))---[4]]]>可以关于驱动TFT TD给出一个假定。因为当TD在其线性区域被驱动时可以得到电路的最低功耗，所以可以采取I1＝f(V1(0)，VP-VLED(0))＝β(V1(0)-VT1)(VP-VLED(0))其中β是TD的跨导参数。假定OLED的一个简单模型，也就是I1=α2(VLED(0)-VTLED)2]]>然后，VP-VLED(0)=α(VLED(0)-VTLED)22β(V1-VT1)]]>代入等式[4]VLED(0)≥VTLED+(VT2-V2(0))2C2ηLEDηPDαTFALEDAPD]]>或VLED(0)≥VTLED+(VT2-V2(0))τTF---[5]]]>其中τ是时间常数，通过下面给出τ=2C2ηLEDηPDα(VT2-V2(0))ALEDAPD]]>因为OLED老化，ηLED和α都将减小，这将使τ增大，并且因此初始OLED电压必须在一个帧周期内给出足够的亮度并确保在上述帧周期内关断电路。因为TD在线性区域内，接下来电源将稍微地高于OLED电压。因此，因为OLED的退化，必须增大电源或帧周期、或减小数据电压范围。
图10内示出了使用AMPLED显示的像素。其示出了与时间T相对的像素使用寿命的几率P(TP)＝TP/Tmax。TP是总的像素接通时间，且Tmax是像素接通最大可能的时间。三条曲线都示出了具有给定接通时间的任何像素的几率，并且每条曲线表示不同老化程度的显示器的像素。
在显示器使用寿命(T1)开始时像素使用的扩展(也就是，像素接通时间)是非常小的并且因此老化的视觉影响可以忽略。超过在显示器的使用寿命(T2然后是T3)，分布将变得更宽并且老化影响将变得更加严重。
其示出了老化影响(也就是，LED显示元件的差动老化)在显示器寿命初期不明显，所以光学反馈补偿方案将不需要在全帧周期执行差动老化补偿。
结果是，在显示器寿命初期，显示器可以在低电源电压(VP)下操作并将不会产生老化。这将会减少发热并因此减缓OLED的退化。因为显示器老化，像素使用的扩展将变得更加严重并且将需要开始使用光学反馈的校正措施。这就需要(A)增大电源电压(从而可以在场周期内提供足够得光输出)；和/或(B)增大帧周期(从而有更多的时间为所有像素提供补偿的总光输出)；和/或(C)减小数据电压范围(从而使没有像素被驱动至最大亮度输出)。
措施(A)能够以发出更多的热为代价在整个寿命周期内提供一个恒定的亮度，因此缩短了寿命。措施(B)和(C)将降低整个寿命周期的亮度但不会导致老化。例如，通过增大帧周期，将减小帧速度，其当然要降低平均光输出，并且这也可能导致闪烁。
本发明涉及控制显示器的整个寿命周期内的电源电压、和/或帧周期和/或数据电压范围，以能够实现在显示器延长的寿命周期内有效的差动老化补偿。
在优选实施例中，电源线设置为垂直运行，并且对于红、绿和蓝色显示元件都有单独的电源线。将每条电源线都调整为适合每种颜色的电压操作并因此降低全部功耗并提高寿命。
为了执行显示器操作特性的控制，需要确定显示器内像素使用的分布。对于具有垂直电源线的显示器来说，其可以通过检测用于驱动晶体管栅极电压的存储电容器图7中的C1的电压状态得到。
如果C1在场周期的结尾处被完全充电，则接下来将没有足够的亮度使像素关断。在这种情况下，本发明将考虑既需要增大电源电压，也需要增大帧周期或减小该像素的数据电压范围。
本发明涉及检测所有像素的状态，并接下来判断是否需要执行上述三种措施中的任一种。
图11示出了图7的像素电路的变形以允许检测驱动晶体管的导通状态，其依次提供C1上的电压指示。像素电路包括附加晶体管70，其利用与绝缘晶体管62相同的控制线被选通但以互补的方式操作。该电路能从列检测出C1上的电压状态并需要一个附加TFT但不需要更多的列或寻址线。
晶体管70与驱动晶体管串连，并且如果驱动晶体管接通，其将通过被检测的驱动晶体管连接到电源线。
晶体管70只有当寻址特定行内的像素时才接通。因而，对于任一列，仅有一个像素在任何时候具有一个接通的晶体管70，并且可以为单独的像素确定C1的状态。
图12示出了列驱动器内的检测电路并且图13示出了像素寻址线以及图12中的列驱动器开关M1、M2和M3的定时，其高电压关闭。
在一个像素刚刚被寻址前(也就是，前一场周期的末尾)，通过关闭开关M3利用低电压对列进行预充电。
接下来打开M3并关闭M2以测量列电压的状态。如果C1未被充电，则接下来因为驱动TFT是接通的，列将被充电到高电压，而如果C1被放电则因为驱动TFT是关闭的，列将保持在低电压。因而列电压的充电是接通驱动晶体管的指示，其依次是光学反馈系统不能提供全部校正的指示。
接下来将列的状态存储在存储器内。然后打开M2并关闭M1从而将列充电到下一数据电压。接下来将跟随正常的寻址阶段，并且本发明在寻址周期内作为附加的步骤执行，具有与M2的控制脉冲的持续时间相对应的持续时间。上述持续时间必须对于通过接通的驱动晶体管利用电源线为列电容器充电是足够的，并且可以是几微秒的时间。
在场周期的末尾，所有像素将都被检测并且响应收集到的数据使多种方案用于控制显示参数。
在一种方案中，如果任一像素具有在场周期的末尾没有被放电的存储电容器C1，将采用校正措施。如前面描述的，上述校正措施可以是
(i)在每场后使电源线电压增大ΔV直到没有列被检测为高电压，和/或(ii)在每场后使帧周期增大ΔTD直到没有列被检测为高电压，和/或(iii)在每场后使数据电压范围减小ΔVD直到没有列被检测为高电压。
在作为选择的控制方案中，如果大于预定数目N的像素具有在场周期的末尾未被充电的电容器C1，则可以仅采用校正措施。
基于单独像素的校正方案能容许没有老化，但这可能不需要，因为可能没有像素缺陷。因此允许利用预定数目N指定的老化程度的校正方案是优选的。
图14示出了另一种得到像素状态检测的方法，并且其在每一列都需要附加晶体管80。像素的低电势线排列为与列平行运行，并且附加晶体管80选择性地将低电势线连接到低电势电压电源(地)。
在上述排列中，低电势线可以被预充电到低电压。在检测操作期间，该线通过晶体管与低电压源隔离，并且接下来线上的电压被监控。在上述排列中，如果存储电容器C1已经被放电，则放电晶体管TS用于将低电势列充电到高电压。如果电容器C1已经放电，这是因为光学反馈系统已经接通了放电晶体管。结果是，就有了从电源线通过放电晶体管和充电晶体管34(其在场周期期间被接通)的导电路径。
在这种情况下，放电晶体管TS将位于其阈值电压从而使充电时间变得很长。因此当需要充足的时间时，上述方法是最优的，例如每个时间内显示器被关断。
图15示出了用于检测的时序图，对于将列充电到高电压的情况，在在C1已经放电时发生。图15示出了其中像素在检测后立即被寻址的情况。上述结构还能在显示器的整个寻址周期内确定每个像素放电晶体管的状态。
上述电路内的列状态的存储可以以模拟或数字模式实现。
图16示出了模拟实现。如果当M2关闭时(参考图12)列被充电到高电压，则接下来电流将流过晶体管TM。任何其他变成高电压的列也将通过该列的TM提取电流，从而使检测线上的电流(如果被所有列共享)将是所有变成高电压的列的总和并且将被检测。其表示对一行内的像素组合的分析。与上述电流对应的值将与显示器内所有其他行产生的电流一起被存储和累积。上述结果值将接下来被用于调节电流源、帧周期等等。
数字方法可以在列驱动移位寄存器的输出使用锁存器以存储和时钟输出在该列上检测到的值。接下来将该值进行累积并馈送到将要调节适合参数的判定逻辑。
在上面的例子中，检测功能描述为仅发生在线被重新寻址之前。其也可以延伸到帧周期的任何时间内。例如，其可能需要限制LED显示元件的占空比，从而其不能超过50％。通过用更亮的亮度但用更短的占空比使显示元件发光，可以进一步延长显示器的寿命。在这种情况下，在没有光输出的部分场周期期间，检测功能可以在场周期的中途发生。
如果每个寻址阶段都包括检测周期，则然后任何线(例如行导体)都可以用于检测，而不同的线可以用于寻址。可以通过具有图17所述的两个输出的行驱动器控制被寻址的线和被检测的线。
图17示出了具有两个输出A、B的行驱动器8。在任何时候，一个输出A用于寻址一行像素，并且另一个输出B用于实现检测功能。上述两个输出错开场周期的一部分81，从而使检测功能发生在行内像素发光完成之后。
如时序图所示，每行的寻址周期82包括两部分。一部分84(第一部分)用于实现检测功能并且另一部分86用于实现寻址功能。
在检测操作期间，列导体最初为高阻状态(“高Z”)，但接下来被驱动为低电压以确保像素关断。在像素寻址操作期间，行脉冲86照常对应列导体上的数据信号的时序。对于每一场周期，因而每列都被使用两次，一次用于检测并且一次用于寻址。
上面描述的优选实施例使用垂直电源线。然而，也可以使用水平电源线。在这种情况下，可以以与上述相同的方式在适当的时间检测水平电源线上流动的电流并执行校正。
上面的描述涉及本发明实施例用于一种特定光学反馈像素设计。也可以使用各种可选择的可以用于本发明的光学反馈系统。
图18示出了图7的像素电路的变形，其中附加晶体管90提供在放电晶体管36的栅极和地线之间并且当光学反馈系统操工作以关断显示元件时用于提高放电速度。
图18内示出的电路还可以用于检测，因为如果电路被关断，TFT 90将能将列驱动为低电压。
虽然图3示出了非晶硅光学反馈电路的例子，本发明上面的例子使用多晶硅驱动TFT。图3的一个变形是将光电二极管连接到充电线32，从而使电源线26仅与驱动晶体管22连接。其能使电源线26被切换，从而在寻址阶段显示元件可以关断。这就提高了驱动变黑的像素的暗度。此外，其可以省略旁路晶体管。图19示出了使用上述类型电路的本发明的实现。
图19基本上与图3对应，具有上面概述的变形，并且其中附加晶体管开关100连接在显示元件的阳极和列线之间，以能实现检测操作。
在上面的例子中，控制参数包括电源电压。其可以是提供到电源线26的电压，但是还可以通过修改充电线32上的电压来实现显示器的控制。上述充电线电压是像素电源电压之一。因而，像素电源电压包括充电线32的电压(充电线32独立于主电源线)和电源线26的电压。
上面的例子是公共阴极的方案，其中使LED显示元件的阳极形成图案并且使所有LED元件的阴极共用公共的未形成图案的电极。这是当前在制造LED显示元件阵列中使用的材料和过程的优选方案。然而，也可以采用形成图案的阴极，并这样将简化像素电路。
在上面的例子中，光学反馈用于补偿LED材料和驱动晶体管的老化。如果阈值电压的变化非常大，这可能是使用非晶硅驱动晶体管的情况，可能需要一些电阈值电压补偿。这可以通过在串连的两个电容器，即存储电容器和阈值电容器上保持驱动晶体管的栅-源电压来实现。将用于关断放电晶体管的放电电容器设置为使存储电容器短路。上述电路可以接下来将(固定的)驱动电压电平提供在存储电容器30上并且存储驱动晶体管的阈值电压在阈值电容器上。
有很多上述的关于光学反馈系统的变形和改进。
在上面的例子中，光敏元件是光电二极管，但是可以利用光敏晶体管或光敏电阻器设计像素电路。已经示出了利用各种晶体管半导体技术的电路。很多变形都是可能的，例如，晶体硅、氢化非晶硅、多晶硅以及甚至半导体聚合物。这些都落在本发明所要求保护的范围内。显示装置可以是聚合物LED装置、有机LED装置、含磷材料或其他发光结构。
显示结构的调整可以改变所有像素的结构。例如，当帧周期变化时其是合适的。然而，显示结构的调整可以是对于像素的单独组，尤其是像素列。因而，不同的电源电压可以用于不同列。电压的上述变化可以需要待处理的图像数据。尤其是，LED显示元件的老化可以在整个所有输出级上没有线性影响，并且可能需要一个应用到调整列的像素数据的函数。对于全显示代替地可以进行电压变化，其中不需要像素数据处理的情况。
可以使用上面描述的用于改变输出配置的一个或多个措施，并且可以是其任何组合。
用于改变显示操作特性的控制装置将是传统的设计并且将控制行和列寻址电路的电压和/或定时操作，并且上述控制装置如图1内的附图标记10所示。对于其中电压电平发生变化的方案，可以使用传统电路来调整电源电压电平，例如列驱动器电源、显示器电源或像素充电线电源电平。
检测操作和显示结构的控制对于本领域的普通技术人员来说是常规的。
各种其他变形对于本领域的普通技术人员来说也是显而易见的。
权利要求
1.一种包括显示像素阵列的有源矩阵显示装置，每个像素都包括一个电流驱动发光显示元件(2)；一个驱动电流通过显示元件的驱动晶体管(22)；包括光学反馈元件(38)的像素电路，其用于控制驱动晶体管以驱动基本恒定的电流在一个持续时间内通过显示元件，该持续时间取决于所需要的显示像素输出电平和光学反馈元件的光学反馈信号；和为显示器提供输出配置的控制装置(10)，该输出配置包括用于至少是像素电源电压、场周期和像素驱动电平的允许范围的值，其中控制装置通过响应显示元件的老化而改变一个或多个所述值来用于改变输出配置。
2.如权利要求1所述的装置，其中像素电路包括一个用于存储电压的存储电容器(30；C1)，所述电压用于寻址驱动晶体管(22)。
3.如权利要求2所述的装置，其中像素电路包括一个使存储电容器放电以便从而关断驱动晶体管(22)的放电晶体管(36；T2)，并且其中光学反馈元件(38)通过根据显示元件(2)的光输出改变施加到放电晶体管上的栅极电压来控制放电晶体管(36；T2)的操作的定时。
4.如权利要求3所述的装置，其中光学反馈元件(38)控制放电晶体管(36；T2)从关断到接通的定时。
5.如权利要求3或4所述的装置，其中光学反馈元件(38)包括一个放电光电二极管。
6.如权利要求3、4或5所述的装置，其中一个放电电容器(40；C2)被提供在放电晶体管(36；T2)的栅极和恒定电压线之间，且光学反馈元件用于为放电电容器充电或放电。
7.如前面任一权利要求所述的装置，其中驱动晶体管(22)连接在电源线(26)和显示元件(2)之间。
8.如权利要求7所述的装置，其中存储电容器(30；C1)连接在驱动晶体管(22)的栅极和源极之间。
9.如前面任一权利要求所述的装置，其中每个像素还包括一个连接在充电线和驱动晶体管的栅极之间的充电晶体管(34)。
10.如前面任一权利要求所述的装置，其中每个像素还包括一个与驱动晶体管(22)串联连接的绝缘晶体管(62)。
11.如前面任一权利要求所述的装置，其中为每列像素提供电源线。
12.如权利要求11所述的装置，其中为不同颜色像素的列提供不同的电源线。
13.如前面任一权利要求所述的装置，其中每个像素还包括一个从列导体检测出驱动晶体管(22)的状态的读出晶体管(70；100)。
14.如权利要求1到12之一的装置，其中每个像素列还包括一个在列中检测出驱动晶体管的状态的读出晶体管(80)。
15.如前面任一权利要求所述的装置，其中电流驱动发光显示元件(2)包括电致发光显示元件。
16.一种驱动包括显示像素阵列的有源矩阵显示装置的方法，其中每个显示像素都包括一个驱动晶体管(22)、一个电流驱动发光显示元件(2)和一个包括光学反馈元件(38)的像素电路，所述方法包括步骤(i)提供输出配置到显示器，该输出配置包括用于至少是像素电源电压、场周期和像素驱动电平允许的范围的值；(ii)通过控制驱动晶体管(22)以驱动基本恒定的电流在一个持续时间内通过显示元件(2)来寻址每个像素，该持续时间取决于所需要的显示像素输出电平和光学反馈元件(38)的光学反馈信号；和(iii)监控阵列中的显示元件的老化，通过响应显示元件的老化改变一个或多个所述值来改变输出配置，并对于变化的输出配置重复步骤(i)和(ii)。
17.如权利要求16所述的方法，其中监控阵列的显示元件的老化包括在场周期的开始或结束时监控驱动晶体管(22)的接通或关断状态。
18.如权利要求17所述的方法，其中如果在场周期的结束时多于预定数目的驱动晶体管(22)被接通，则改变输出配置。
全文摘要
一种有源矩阵显示装置包括显示像素阵列，每个像素包括一个电流驱动发光显示元件(2)；一个驱动电流通过显示元件的驱动晶体管(22)；和包括光学反馈元件(38)的像素电路，其用于控制驱动晶体管以驱动基本恒定的电流在一个持续时间内通过显示元件，该持续时间取决于所需要的显示像素输出电平和光学反馈元件的光学反馈信号。将一种输出配置提供到显示器内，所述输出配置包括用于至少是像素电源电压、场周期和像素驱动电平的允许范围的值。输出配置响应显示元件的老化而变化。在所述装置内，输出配置因为装置的老化而变化，从而使光学反馈系统可以连续地为显示元件的差动老化提供补偿以使显示器能使用较长的时间周期。
文档编号G09G3/20GK1965340SQ200580018357
公开日2007年5月16日 申请日期2005年6月2日 优先权日2004年6月5日
发明者D·A·菲什 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司