电致发光光发射设备及其驱动控制方法

专利名称：电致发光光发射设备及其驱动控制方法
技术领域：
本发明涉及发光设备及用于驱动发光设备的驱动控制方法。
背景技术：
近年来围绕发光元件型显示设备(发光元件型显示器、发光设备)已进行了广泛 的研发，所述发光元件型显示设备提供将发光元件布置为矩阵的显示面板(像素阵列)作 为继液晶显示设备之后的下一代显示设备。这一类发光元件已知有电流驱动型发光元件，诸如有机电致发光元件(有机EL元 件)和无机电致发光元件(无机EL元件)或发光二极管(LED)。与已知的液晶显示设备相比较，应用有源矩阵驱动方法的发光元件型显示设备尤 其具有以下特性，包括更快的显示响应速度、没有视角依赖性、高亮度和超强对比度以及高 分辨率显示图片质量的能力。另外，发光元件型显示设备极其有益的特性在于，由于发光元件型显示设备不像 LCD设备那样需要背光或导光板，因此能够进一步使薄膜变薄。所以，预计这类器件会应用 于未来的电子设备。在未审查的日本专利申请KOKAI公开号2002-156923中公开了利用通过电压信号 控制电流的有源矩阵驱动方法的有机EL显示设备作为这类发光元件型显示设备。利用有源矩阵驱动方法的有机EL显示设备对每个像素配备有作为发光元件的有 机EL元件、具有电流控制薄膜晶体管以驱动有机EL元件的像素驱动电路以及切换薄膜晶体管。在电流控制薄膜晶体管的电流控制端上施加具有基于每个像素的图像数据确定 的电压值(以下写为“基于图像数据的电压值”)的电压信号之后，所述电流控制薄膜晶体 管通过施加的栅极电压来控制在所述电流控制薄膜晶体管的漏极和源极之间流动的电流 的电流值。被提供到有机EL元件的该电流使有机EL元件发光。切换薄膜晶体管执行切换 以将基于图像数据的电压信号提供至电流控制薄膜晶体管的栅极。在根据这种方式构成的显示设备中的电流控制薄膜晶体管的特性随着使用时间 而发生变化。具体而言，已知当电流控制薄膜晶体管由非晶TFT(薄膜晶体管)构成时，作 为TFT的特性之一的阈值电压Vth随着时间表现出相对较大的变化。即使利用由基于图像数据的电压信号的电压值来控制所显示图像的灰度的构造， 对于图像数据的相同灰度值而言将相同电压值的电压信号施加至电流控制薄膜晶体管栅 极，当阈值电压Vth改变时在电流控制薄膜晶体管的漏极和源极之间流动的电流的电流值 也改变，从而对于图像数据的相同灰度值而改变了发射自显示像素的有机EL元件的光亮 度。电流控制薄膜晶体管的其它特性，例如在像素之间的电流放大因子β的无规律 性(irregularity)，也会影响所显示的图像。在电流控制薄膜晶体管的漏极和源极之间流 动的电流的电流值与电流放大因子β成正比。因此，即便每个像素的电流控制薄膜晶体管的阈值电压相同，在源于例如制造过程的电流放大因子β值中出现无规律性时，在电流控 制薄膜晶体管的漏极和源极之间流动的电流的电流值中也出现无规律性，从而造成发射自 有机EL元件的光亮度也出现无规律性。电流放大因子的无规律性是由于迁移率(mobility)的无规律性。迁移率的无规 律性在低温度多晶硅TFT中特别显著而在非晶硅TFT中的此类无规律性相对较低。然而， 即便如此，也无法避免源于制造过程的迁移率，即电流放大因子β的无规律性的影响。根据这种方式，阈值电压Vth的变化和源于制造过程的电流放大因子β的无规律 性会影响所显示图像的图像数据再现性，即画面等同性。

发明内容
为了控制由于这些类型的阈值电压Vth的变化以及源于制造过程的电流放大因 子β的无规律性而导致的画面质量恶化，在本发明中，例如获取每个像素的阈值电压和电 流放大因子β作为特性参数，并且能够基于此特性参数校正基于所提供的图像数据而提 供到每个像素的电压信号。根据本公开内容的第一发光设备是一种发光设备，包括像素阵列，由布置的多个像素构成，所述像素连接到多个信号线中的每一个并且 均包括发光元件和像素驱动电路，所述像素驱动电路具有用于控制提供到所述发光元件的 电流的驱动晶体管以及用于通过施加到所述驱动晶体管的电流控制端子的电压来存储电 荷的保持电容，其中所述驱动晶体管的电流路径的一端连接到所述发光元件的一个端子；电压施加电路，用于输出基准电压；多个电压测量电路，配备成分别连接到多个信号线中的每一个；切换电路，用于在所述电压施加电路和每个电压测量电路之间切换每个信号线的 一端的连接；以及特性参数获取电路，用于获取与每个像素的电特性相关的特性参数；信号校正电路，用于通过基于所获取的特性参数校正所提供的图像数据来输出校 正的灰度信号；以及驱动信号施加电路，用于基于所述校正的灰度信号来产生驱动信号并且将所述校 正的灰度信号施加到每个信号线的所述一端上；其中，所述基准电压具有的电势使得在所述驱动晶体管的所述电流路径的所述一端和 另一端之间的电势差是超过所述驱动晶体管的阈值电压的值；并且所述切换电路将每个信号线的所述一端连接到所述电压施加电路并且在由所述 电压施加电路将所述基准电压施加到每个信号线的所述一端上达预定时间之后，将在每个 信号线的所述一端和所述电压施加电路之间的连接设置为中断，并且在经过预定的沉降时 间以后，将每个信号线的所述一端连接到每个电压测量电路；并且每个电压测量电路在通过所述切换电路与每个信号线的所述一端连接时获取每 个信号线的所述一端的电压作为测量电压；并且所述沉降时间被设置为第一沉降时间组中的每个值和第二沉降时间；所述第一沉 降时间组由多个不同的时间值构成，每个时间值大于比率(C/β 0)，其中C是总电容，其是寄生于单个信号线上的寄生电容、所述保持电容和寄生于所述发光元件上的发光元件电容 之和，并且β 0是电流放大因子的基准值；并且所述第二沉降时间由短于所述比率(C/βΟ) 的时间值构成；并且所述特性参数获取电路基于由所述电压测量电路针对所述第一沉降时间组获取 的多个测量电压的值来获取每个像素的所述驱动晶体管的所述阈值电压和所述像素驱动 电路的所述电流放大因子作为所述特性参数中的第一特性参数；并且所述特性参数获取电 路基于针对每个像素而获取的所述阈值电压的值和由所述电压测量电路针对所述第二沉 降时间获取的测量电压的值来获取表示所述电流放大因子的无规律性的无规律性参数作 为所述特性参数中的第二特性参数。根据本发明另一方面的驱动控制方法是一种用于基于所提供的图像数据驱动发 光设备的驱动控制方法，所述发光设备包括具有多个像素的像素阵列，所述像素连接到多 个信号线中的每一个并且均包括发光元件和像素驱动电路，所述像素驱动电路具有用于控 制提供到所述发光元件的电流的驱动晶体管，其中所述驱动晶体管的电流路径的一端连接 到所述发光元件的一个端子，所述像素驱动电路具有用于通过施加到所述驱动晶体管的控 制端子的电压来存储电荷的保持电容，所述驱动控制方法包括基准电压施加步骤，用于在每个信号线的一端上施加基准电压(Vref)，使得所述 驱动晶体管的所述电流路径的所述一端与另一端的电势差是超过所述驱动晶体管的阈值 电压的值；测量电压获取步骤，用于中断每个信号线的一端和电压施加电路之间的连接，然 后在中断所述连接之后，在经过每个预定沉降时间之后获取每个信号线的所述一端的电压 作为测量电压；特性参数获取步骤，用于根据测量电压获取与每个像素的所述驱动晶体管和所述 像素驱动电路的电特性相关的特性参数；校正的灰度信号产生步骤，用于通过基于所获取的特性参数校正所提供的图像数 据来输出校正的灰度信号；以及驱动信号产生和施加步骤，用于基于所述校正的灰度信号来产生驱动信号并且将 所述驱动信号施加到每个信号线的所述一端上；其中，在所述测量电压获取步骤中的所述沉降时间被设置为第一沉降时间组中的各个 值和第二沉降时间；所述第一沉降时间组由多个不同的时间值构成，每个时间值大于比率 (C/βΟ)，其中C是总电容，其是寄生于单个信号线上的寄生电容、所述保持电容和寄生于 所述发光元件上的所述发光元件电容之和，并且β 0是所述电流放大因子的基准值；并且 所述第二沉降时间由短于所述比率(c/βθ)的时间值构成；并且所述特性参数获取步骤包括第一特性参数获取步骤，用于基于针对所述第一沉降时间组的测量电压的值来获 取每个像素的所述驱动晶体管的所述阈值电压和所述像素驱动电路的所述电流放大因子 作为所述特性参数中的第一特性参数；以及第二特性参数获取步骤，用于基于针对每个像素而获取的所述阈值电压的值和针 对所述第二沉降时间的测量电压的值来获取表明所述电流放大因子的无规律性的无规律性参数作为所述特性参数中的第二特性参数。根据本公开内容的第二发光设备是一种发光设备，包括多个像素，所述像素连接 到多个信号线中的每一个并且均包括发光元件、驱动晶体管和保持电容，所述驱动晶体管 具有电流路径和控制端子，所述控制端子将所述电流路径的一端连接到所述发光元件的一 端并且根据施加到所述控制端子的控制电压来控制通过所述电流路径提供到所述发光元 件的电流，并且所述保持电容用于存储由施加到所述驱动晶体管的电压所确定的电荷；多个电压测量电路，均布置并连接到所述多个信号线中的每一个；特性参数获取电路，用于获取与每个像素的电特性相关的特性参数；信号校正电路，用于通过基于所获取的特性参数校正所提供的图像数据来输出校 正的灰度信号；驱动信号施加电路，用于基于所述校正的灰度信号来产生驱动信号并且将所述驱 动信号施加到每个信号线的一端上；其中，在所述驱动晶体管的所述电流路径的两端之间施加基准电压以超过每个像素的 所述驱动晶体管的阈值电压，在连接到所述电流路径的信号线中产生高阻态，从而使沉降 时间t成为从停止施加基准电压时起经过的时间之后，所述电压测量电路获取在等式(9) 中表明的每个信号线的所述一端的电压值作为测量电压，并且C是总电容，其是连接到信 号线的像素的所述保持电容、寄生于所述信号线上的寄生电容以及寄生于所述发光元件上 的发光元件电容之和；并且当所述沉降时间是由满足条件(C/β )/t < 1的多个不同值构成的第一沉降时间 组时，所述特性参数获取电路基于由所述电压测量电路获取的多个测量电压的值来获取每 个像素的所述驱动晶体管的初始阈值电压和(C/β)值作为所述特性参数中的第一特性参 数；并且当所述沉降时间是满足条件(C/i3)/t ^ 1的所述第二沉降时间时，所述特性参数 获取电路基于每个像素的所述驱动晶体管的值(C/β )的所述多个像素的平均值〈C/β >以 及由所述电压测量电路获取的测量电压的值来获取表明所述多个像素的所述驱动晶体管 的电流特性的无规律性的无规律性参数(△ β/β)作为所述特性参数中的第二特性参数; 并且所述信号校正电路通过基于满足条件(C/β )/t < 1的第三沉降时间和所述平均 值〈C/β >设置偏移电压，并且将操作中的每个像素的所述驱动晶体管基于所述偏移电压 和当所述沉降时间是所述第三沉降时间时由所述电压测量电路获取的测量电压的值的阈 值电压，增加到通过基于由所述特性参数获取电路获取的每个像素的所述无规律性参数 (Δ β/β)校正所述图像数据而获取的校正信号，来产生校正的灰度信号；并且所述驱动信号施加电路基于所述校正的灰度信号产生电压信号作为所述驱动信 号，
(9)... Vmoas (t) =Vth+------t + 1
(C/β) Vref-Vth其中t:沉降时间Vmeas (t)由所述电压测量电路获取的测量电压，其对应于所述沉降时间t
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Vth 所述驱动晶体管的阈值电压Vref:基准电压C 总电容(C = Cs+Cp+Cel)Cs:保持电容Cp 导线寄生电容Cel 发光元件电容β 常数。本发明提供了一种发光设备和用于驱动发光设备的设备控制方法，其可以通过获 取每个像素的特性参数及其获取的无规律性的值来校正对应于所提供的图像数据的电压 信号的电压值。


图1是示出根据本发明实施例的显示设备的构造的框图。图2是示出在图1中所示出的有机EL面板和数据驱动器的构造的视图。图3Α和B是用于解释在像素驱动电路写入时的电压/电流特性的视图和曲线图。图4Α和B是用于解释当使用根据本实施例的自动调零方法时数据线的电压测量 方法的曲线图。图5是示出在图1中所示出的数据驱动器的详细构造的框图。图6Α和B是用于解释在图5中所示出的DVAC和ADC的构造和功能的视图。图7是示出在图1中所示出的控制单元的构造的框图。图8是示出在图7中所示出的存储器的每个存储区域的视图。图9Α和B是示出在图7中所示出的LUT中的图像数据转换特性的例子的曲线图。图IOA和B是用于解释在图7中所示出的LUT中的图像数据转换特性的视图。图11是示出当利用自动调零方法进行电压测量时每个组件的操作的时序图。图12Α和B是示出当从数据驱动器向控制单元输出数据时每个开关的连接关系的 视图。图13Α、Β和C是示出当利用自动调零方法进行电压测量时每个开关的连接关系的 视图。图14是用于解释当获取特性参数以用于校正时由控制单元执行的驱动顺序的视 图。图15是用于解释在校正之后将基于所提供的图像数据的电压信号输出至数据驱 动器时由控制单元执行的驱动顺序的视图。图16是示出在操作时每个组件的操作的时序图。图17是示出在写入电压信号时每个开关的连接关系的视图。图18是示出在从控制单元向数据驱动器输入数据时每个开关的连接关系的视 图。
具体实施例方式以下参照在附图中示出的实施例给出关于根据本发明的像素驱动设备、发光设备
12以及在像素驱动设备中的特性参数获取方法的详细描述。另外在本实施例中，将发光设备 描述为显示设备。图1示出了根据本实施例的显示设备的构造。根据本实施例的显示设备(发光设备)1由面板模块11、模拟电源(电压施加电 路)14、逻辑电源15和控制单元(包括参数获取电路和信号校正电路)16构成。面板模块11提供有机EL面板(像素阵列)21、数据驱动器(信号线驱动电路)22、 阳极电路(功率驱动电路)12和选择驱动器(选择驱动电路)13。有机EL面板21提供在行方向上布置的多个数据线(信号线)Ldi (i = 1 m)、在 列方向上布置的多个选择线(扫描线)Lsj (j = 1 η)、在列方向上布置的多个阳极线La 以及多个像素21 (i，j) (i = 1 m，j = 1 n，m，η 自然数)。像素21 (i，j)设置在数据 线Ldi和选择线Lsj的交点附近并且分别与这些线连接。图2示出了在图1中所示出的面板模块11的构造的细节。每个像素21(i，j)示 出了图像的一个像素的图像数据，并且如图2所示，其提供有机EL元件(发光元件)101以 及由晶体管Tl到T3和保持电容(holding capacity) Cs构成的像素驱动电路DC。有机EL元件101是自发光型显示元件，其利用经由被注入到有机化合物的电子和 空穴的复合所生成的激子发光的现象。以向有机EL元件101提供的电流的电流值所确定 的照度来发光。在有机EL元件101上形成像素电极，并且在像素电极上依次形成空穴注入层、发 光层和对向(counter)电极。空穴注入层具有用于向发光层提供空穴的功能。像素电极由透明或半透明的导电材料构成，例如ITO(氧化铟锡)、ZnO(氧化锌) 等。每个像素电极通过层间绝缘体与其它相邻像素的像素电极隔离。空穴注入层由可传输的有机聚合物材料(空穴注入/传输材料)构成。此外，例 如含水PED0T/PSS悬浮液被用作包含有机聚合物的电子空穴注入/传输材料的有机化合物 溶液，在所述悬浮液中导电聚合物、聚3，4_乙撑二氧噻吩(PEDOT)和掺杂物、聚苯乙烯磺酸 盐(PSS)被分散在水介质中。例如在层间上形成发光层。像素电极和对向电极分别是阳极和阴极。发光层具有 在阳极和阴极之间施加预定电压而发光的功能。发光层由发出例如红(R)、绿(G)和蓝(B)光的发光材料形成，包括诸如聚对苯撑 苯乙炔(polyparaphenylenevinylene)基团或氟基团的共轭双键聚合物，其是公知的可以 发射荧光或磷光的发光聚合材料。此外，通过由喷嘴涂覆方法、喷墨方法等在层间上施加溶液(或悬浮液)并且随后 挥发所述溶剂来形成发光层，在所述溶液中上述发光材料溶解(或扩散)在适当的水溶剂 或诸如四氢萘、四甲苯、均三甲苯、二甲苯的有机溶剂中。当发光层由红(R)、绿(G)和蓝⑶三原色的发光材料构成时，通常向每一列应用 每种发光材料。对向电极是由导电材料构成的双层结构，例如由诸如Ca、Ba等低工函材料和诸如 Al的光反射导电层构成的层。电流从像素电极流到对向电极，即从阳极流到阴极，并且不会以相反方向流动。在 阴极上施加阴极电压Vcath。在本实施例中，阴极电压Vcath被设置为GND (地电势)。
有机EL元件101具有有机EL像素电容(光发射器电容)Cel。有机EL像素电容 Cel连接在等效电路上的有机EL元件101的阴极和阳极之间。选择驱动器13用于向每个选择线Lsj输出Gate(j)信号并且选择每一列中的像 素21 (i，j) (j = 1 n)。选择驱动器13例如提供移位寄存器，并且利用此移位寄存器根 据提供的时钟信号如图2所示连续地对从控制单元16提供的起始(start)脉冲SPl进行 移位。选择驱动器13输出关于连续移位的起始脉冲SPl的Hi (高)电平信号(VgH)或 Lo (低)电平信号(VgL)作为Gate⑴ Gate (η)信号。数据驱动器22具有用于测量每个数据线Ldi (i = 1 m)的电压并且获取时间 t时的测量电压Vmeas (t)的结构以及用于在每个数据线Ldi上施加具有基于测量电压 Vmeas (t)校正的电压值Vdata的电压信号的结构。阳极电路12经由每个阳极线La在有机EL面板21上施加电压。阳极电路12由 如图2所示的控制单元16控制，从而，用于施加到阳极线La上的电压被切换为电压ELVDD 或 ELVSS。电压ELVDD是当每个像素21 (i,j)的有机EL元件101发光时施加到阳极线La上 的显示电压。在本实施例中，电压ELVDD是具有高于地电势的正电势的电压。电压ELVSS是当像素驱动电路DC被设置为稍后描述的写入状态并且执行稍后描 述的自动调零方法时被施加到阳极线La的电压。在本实施例中，电压ELVSS被设置为与有 机EL元件101的阴极电压Vcath相同的电压。 在每个像素21 (i，j)中，像素驱动电路DC的晶体管Tl到T3是由η沟道型FET (场 效应晶体管)构成的TFT，以及例如由非晶硅或多晶硅TFT构成的TFT。晶体管Τ3是驱动晶体管(第一薄膜晶体管)和电流控制薄膜晶体管，用于通过控 制基于栅极到源极电压Vgs (以下称作栅极电压Vgs)的安培数来向有机EL元件101提供 电流。漏极(端子)被连接到阳极线La，并且源极(端子)被连接到有机EL元件101的 阳极(电极)，而漏极到源极是电流路径并且栅极是晶体管Τ3的控制端子。晶体管Tl是开关晶体管(第二薄膜晶体管)，用于在执行下述写入时将晶体管Τ3 连接到二极管。晶体管Tl的漏极被连接到晶体管Τ3的漏极，并且晶体管Tl的源极被连接到晶体 管Τ3的栅极。每个像素21 (l,j) 21 (m, j)的晶体管Tl的栅极(端子)被连接到选择线Lsj (j
=1 η) ο对于像素21(1，1)来说，当高电平Gate(I)信号VgH从选择驱动器13输出到选择 线Lsl作为Gate (1)信号时，晶体管Tl变为ON状态。当低电平Gate⑴信号VgL从选择驱动器13输出到选择线Lsl作为Gate (1)信 号时，晶体管Tl变为OFF状态。晶体管2是开关晶体管(第三薄膜晶体管)，用于在阳极电路12和数据驱动器22 之间导通或中断。晶体管T2根据选择驱动器13的选择处于ON或OFF状态。ON或OFF状 态确定在阳极电路12和数据驱动器22之间的导通或中断模式。对于其它像素21(i，j)来 说，情况也是一样。
每个像素21 (i,j)的晶体管T2的漏极被连接到有机EL元件101的阳极(电极) 以及晶体管T3的源极。每个像素21 (1，j) 21 (m, j)的晶体管T2的栅极被连接到选择线Lsj (j = 1
η) ο此外，每个像素21 (i，l) 21(i，n)的晶体管T2的源极被连接到数据线Ldi (i =
1 m) ο对于像素21(1，1)来说，当高电平Gate(I)信号(VgH)作为Gate⑴信号输出到 选择线Lsl时，晶体管T2变为ON状态，由此连接数据线Ldl和有机EL元件101的阳极以 及晶体管T3的源极。当低电平信号(VgL)输出到选择线Lsl作为Gate⑴信号时，晶体管T2变为OFF 状态并且中断数据线Ldl和有机EL元件101的阳极线以及晶体管T3的源极之间的连接。 对于其它像素21 (i，j)来说，情况也是一样。保持电容Cs是用于保持晶体管T3的栅极电压Vgs的电容，并且经由其一个端子 连接到晶体管Tl的源极和晶体管T3的栅极，并且经由其另一端子连接到晶体管T3的源极 和有机EL元件101的阳极。在晶体管T3中，晶体管Tl的源极和漏极分别连接到其栅极和漏极。当电压ELVSS 由阳极电路12施加到阳极线La，高电平信号(VgH)由选择驱动器13施加到选择线Lsl上 作为Gate(I)信号，以及电压信号施加到数据线Ldl上时，晶体管Tl和晶体管T2处于ON 状态，。在这时，晶体管T3通过晶体管Tl在栅极和漏极之间连接而处于二极管连接状态。并且，当在这时电压信号由数据驱动器22施加到数据线Ldl时，电压信号经由晶 体管T2施加到晶体管T3的源极，因此晶体管T3处于ON状态。随后，由电压信号确定的电 流经由阳极线La、晶体管T3和晶体管T2从阳极电路12流向数据线Ldl。保持电容Cs由 此时的晶体管T3的栅极电压Vgs充电，并且电荷被存储在保持电容Cs中。当低电平信号(VgL)由选择驱动器13施加到选择线Lsl作为Gate(I)信号时，晶 体管Tl和T2变为OFF状态。在这时，保持电容Cs保持晶体管T3的栅极电压Vgs。对于其 它像素21 (i，j)来说，情况也是一样。另外，在有机EL面板21内还存在导线寄生电容Cp。所述导线寄生电容Cp主要在 数据线Ldl Ldm和选择线Lsl Lsn的交点处产生。根据本实施例的显示设备1使用自动调零方法多次测量数据线电压作为每个像 素21(i，j)的像素驱动电路DC的特性值。利用该测量，能够获取每个像素21 (i，j)的晶体 管T3的阈值电压Vth和像素驱动电路DC中电流放大因子β的无规律性作为公共(common) 电路中的图像数据的校正参数。图3A和图3B是解释在像素驱动电路的图像数据写入时的电压/电流特性的视图 和曲线图。这里，图3A是示出在写入时像素21 (i，j)的每个组件的电压和电流的视图。如图3A所示，在写入时高电平信号(VgH)由选择驱动器13施加到选择线Lsj。然 后，晶体管Tl和T2变为ON状态，并且作为电流控制薄膜晶体管的晶体管3为二极管连接。随后，由图像数据确定的电压值Vdata的电压信号由数据驱动器22施加到数据线 Ldi。在这时，电压ELVSS由阳极电路12施加到阳极线La。
然后，由电压信号确定的电流Id通过晶体管T2和T3从阳极电路12经由像素驱 动电路DC流向数据线Ldi。利用下列等式(101)来表达该电流Id的电流值。等式(101)中的β是电流放大 因子，并且Vth是晶体管Τ3的阈值电压。在晶体管3的源极到漏极之间施加的电压Vds是在阳极线La的电压ELVSS被认 为是OV时，从电压Vdata的绝对值中减去晶体管Τ2的漏极到源极电压(连接点Ν13和连 接点Ν12之间的电压)的电压。换句话说，等式(101)不仅表达了晶体管Τ3的电压/电流特性而且表达了当像素 驱动电路DC实际上用作一个元件时的特性，并且β是像素驱动电路DC的有效电流放大因子。(101)…Id= β (I Vdata I-Vth)2图3Β是示出电流Id相对于电压Vdata的绝对值的变化的曲线图。晶体管Τ3具有初始状态的特性，并且当阈值电压Vth具有初始值VthO并且像素 驱动电路DC的电流放大因子β具有初始值β0(基准值)时，这种特性利用图3Β中所示 的电压/电流特性VI_0来表示。这里，作为β的基准值的β 0例如被设置为像素驱动电路DC的典型值或设计值。当晶体管Τ3随时间而恶化并且阈值电压Vth经移位(增加)AVth时，电压/电 流特性变为在图3Β中所示的电压/电流特性VI_3。当电流放大因子β的值是β 1( = βΟ-Δ β)时，由于β0(基准值)的无规律 性，β 小于βο，电压/电流特性变为电压/电流特性VI_1，并且当电流放大因子β的值 是β2( = βΟ+Δβ)时，β2大于βΟ，电压/电流特性变为电压/电流特性VI_2。接下来，将给出关于自动调零方法的描述。在自动调零方法中，首先，在上述写入期间基准电压Vref经由数据线Ldi施加到 像素21(i，j)的像素驱动电路DC晶体管T3的栅极到源极。基准电压被设置为相对于阳极 线La的电压ELVSS的电势差的绝对值超过阈值电压Vth的电压。此后，数据线Ldi处于高 阻抗的状态。由此，自然地降低(减小)了栅极数据线Ldi的电压。在完成自然降低之后， 测量数据线Ldi的电压并且所测量的电压被认为是阈值电压Vth。与上述通常的自动调零方法相比较，根据本实施例的自动调零方法仅在完全结束 上述自然降低之前时测量数据线Ldi的电压。以下将给出详细的解释。图4A和B是解释当使用根据本实施例的自动调零方法时数据线的电压测量方法 的曲线图。图4A是示出在将上述基准电压Vref施加到数据线Ldi之后所述数据线Ldi处 于高阻态时数据线Ldi的时间变化(沉降(settling)特性)的曲线图。数据线Ldi的电压由数据驱动器22获取作为测量电压Vmeas (t)。测量电压 Vmeas (t)通常是等于晶体管T3的栅极电压Vgs的电压。图4B是解释当存在图3B中所示的β无规律性时对数据线电压(测量电压 Vmeas (t))的影响的曲线图。另外，图4A和图4B中的垂直轴示出了数据线Ldi电压(测量 电压Vmeas(t))的绝对值。水平轴表示从在数据线Ldi通过在其上施加基准电压Vref而 变为高阻态并随后停止施加基准电压Vref时起所经历的时间t (沉降时间)。将给出关于利用自动调零方法来测量数据线电压的更详细的描述。
在写入状态中，首先，相对于阳极线LA的电压ELVSS的电势差的绝对值超过晶体 管T3的阈值电压Vth，并且具有比电压ELVSS更低电势的负极性的基准电压Vref经由数据 线Ldi施加到像素21 (i，j)的像素驱动电路DC晶体管T3的栅极到源极。由此，由基准电 压Vref确定的电流经由阳极线La、晶体管T3和晶体管T2从阳极电路12流向数据线Ldi。此时，连接到晶体管T3的栅极到源极(图3A中的连接点Nll和N12之间)的保 持电容Cs被充电到基于基准电压Vref的电压。接下来，数据线Ldi的数据输入侧(数据驱动器22侧)被设置为高阻抗(HZ)状 态。在建立高阻态之后立即将保持电容Cs中充电的电压保持在基于基准电压Vref的电压， 并且晶体管T3的栅极到源电压保持在所述保持电容Cs中充电的电压。由此，在建立高阻态之后，晶体管T3立即维持ON状态并且电流保持流到晶体管T3 的漏极到源极。从而，晶体管T3的源极端子侧(连接点W2)的电势随着接近漏极端子侧的电势 的时间过程逐渐地增加。因此，减小了在晶体管T3的漏极到源极之间流动的电流值。与之结合，在保持电容Cs中存储的一部分电荷被放电。当存储在保持电容Cs中 的电荷被逐渐放电时，保持电容Cs两端之间的电压逐渐地减小。根据这种方式，晶体管T3的栅极电压Vgs逐渐地减小。因此，如图4A所示，数据 线Ldi的电压的绝对值也逐渐地减小。最后，当在晶体管T3的漏极到源极之间没有电流流动时，保持电容Cs的放电停 止。晶体管T3的栅极电压Vgs在这时变为晶体管T3的阈值电压Vth。因为这时在晶体管T2的漏极到源极之间没有电流流动，所以晶体管T2的漏极到 源极之间的电压接近于零。结果，数据线Ldi的电压变得近似等于晶体管T3的阈值电压 Vth。如图4A所示，数据线Ldi的电压随时间(沉降时间)渐进地接近阈值电压Vth。 然而，即使该电压在没有时间限制的情况下接近阈值电压Vth，但是在理论上，不管将沉降 时间设置为多长，该电压也不会变得完全等于阈值电压Vth。由此，在本实施例中，显示设备1中的控制单元16被设置为高阻态并且预先设置 用于测量数据线Ldi的电压的沉降时间t。然后，在设置的沉降时间t测量数据线Ldi的电 压(测量电压Vmeas (t))，并因此基于所述测量电压Vmeas (t)来获取像素驱动电路DC的电 流放大因子β和晶体管Τ3的阈值电压Vth。可以利用下列等式(102)来表示测量电压Vmeas (t)与沉降时间t的关系。
「 ^ (102) ...Vmeas(t) =Vth屮 ......1 ■■■——~
权利要求
一种发光设备，包括像素阵列(21)，由布置的多个像素(21(i，j))构成，所述像素连接到多个信号线(Ld)中的每一个并且均包括发光元件(101)和像素驱动电路(DC)，所述像素驱动电路(DC)具有用于控制提供到所述发光元件的电流的驱动晶体管(T3)以及用于通过施加到所述驱动晶体管的电流控制端子的电压来存储电荷的保持电容(Cs)，其中所述驱动晶体管的电流路径的一端连接到所述发光元件的一个端子；电压施加电路(14)，用于输出基准电压(Vref)；多个电压测量电路(114)，配备成分别连接到多个信号线中的每一个；切换电路(Sw3)，用于在所述电压施加电路和每个电压测量电路之间切换每个信号线的一端的连接；以及特性参数获取电路(16)，用于获取与每个像素的电特性相关的特性参数；信号校正电路(16)，用于通过基于所获取的特性参数校正所提供的图像数据来输出校正的灰度信号；以及驱动信号施加电路(118)，用于基于所述校正的灰度信号来产生驱动信号并且将所述校正的灰度信号施加到所述每个信号线的所述一端上；其中，所述基准电压具有的电势使得在所述驱动晶体管的所述电流路径的所述一端和另一端之间的电势差是超过所述驱动晶体管的阈值电压的值；并且所述切换电路将每个信号线的所述一端连接到所述电压施加电路并且在由所述电压施加电路将所述基准电压施加到每个信号线的所述一端上达预定时间之后，将在每个信号线的所述一端和所述电压施加电路之间的连接设置为中断，并且在经过预定的沉降时间以后，将每个信号线的所述一端连接到每个电压测量电路；并且每个电压测量电路在通过所述切换电路与每个信号线的所述一端连接时获取每个信号线的所述一端的电压作为测量电压；并且所述沉降时间被设置为第一沉降时间组中的每个值和第二沉降时间；所述第一沉降时间组由多个不同的时间值构成，每个时间值大于比率(C/β0)，其中C是总电容，其是寄生于单个信号线上的寄生电容、所述保持电容(Cs)和寄生于所述发光元件上的发光元件电容之和，并且β0是电流放大因子的基准值；并且所述第二沉降时间由短于所述比率(C/β0)的时间值构成；并且所述特性参数获取电路基于由所述电压测量电路针对所述第一沉降时间组获取的多个测量电压的值来获取每个像素的所述驱动晶体管的所述阈值电压和所述像素驱动电路的所述电流放大因子作为所述特性参数中的第一特性参数；并且所述特性参数获取电路基于针对每个像素而获取的所述阈值电压的值和由所述电压测量电路针对所述第二沉降时间获取的测量电压的值来获取表示所述电流放大因子的无规律性的无规律性参数作为所述特性参数中的第二特性参数。
2.如权利要求1所述的发光设备，其中沿着第一方向分别布置所述像素阵列中的所述多个信号线；所述像素阵列具有沿着与所述第一方向正交的第二方向布置的至少一个扫描线 (Ls)；所述多个像素中的每一个像素被布置在所述扫描线和所述多个信号线的每个交点的 附近；所述发光设备具有选择驱动电路(13)，用于通过将选择信号施加到所述扫描线上来设 置连接到所述扫描线的每个像素的选择状态，并且所述特性参数获取电路获取每个像素的所述第一特性参数，其中所述每个像素处于通 过所述选择驱动电路选择的所述选择状态。
3.如权利要求2所述的发光设备，其中 所述像素驱动电路至少包括第一薄膜晶体管(T3)，在其电流路径的一端上施加预定的功率电压，并且其具有将所 述第一薄膜晶体管的所述电流路径的另一端连接到所述发光元件的所述一个端子的连接占.^ w\ 第二薄膜晶体管(Tl)，其控制端子连接到所述扫描线，所述第二薄膜晶体管的电流路 径的一端连接到所述第一薄膜晶体管的所述电流路径的所述一端，并且所述第二薄膜晶体 管的电流路径的另一端连接到所述第一薄膜晶体管的控制端子；以及第三薄膜晶体管(T2)，其控制端子连接到所述扫描线，所述第三薄膜晶体管的电流路 径的一端连接到信号线，并且所述第三薄膜晶体管的电流路径的另一端连接到所述连接占.^ w\ 其中，所述第一薄膜晶体管对应于所述驱动晶体管，并且当所述像素处于通过所述选择驱动电路选择的选择状态时，所述第二薄膜晶体管 和所述第三薄膜晶体管进入ON状态，所述第一薄膜晶体管的所述电流路径的所述一端与 所述第一薄膜晶体管的所述控制端子连接，并且所述信号线通过所述第三薄膜晶体管的所 述电流路径连接到所述连接点，从而将从所述电压施加电路提供的所述基准电压通过所述 第三薄膜晶体管施加到所述连接点；并且所述电压测量电路在经过每个沉降时间以后经由所述第三薄膜晶体管和每个信号线 获取处于选择状态的布置在所述第二方向上的每个像素的所述连接点的电压作为所述测 量电压。
4.如权利要求1所述的发光设备，其中所述电流放大因子的所述基准值是电流放大因子的设计值或典型值。
5.如权利要求1所述的发光设备，其中在每个像素的所述驱动晶体管具有初始特性的初始状态期间，执行在所述特性参数获 取电路中获取所述第一特性参数和所述第二特性参数。
6.如权利要求1所述的发光设备，其中在外部提供所述图像数据之后，基于所述图像数据驱动所述像素阵列的所述多个像素 时由所述信号校正电路来校正所述图像数据并且由所述驱动信号施加电路来产生所述驱动信号。
7.如权利要求1所述的发光设备，其中当所述第一沉降时间组是tl和t2、针对所述沉降时间tl和t2的所述测量电压分别是 Vmeas (tl)和Vmeas (t2)、所述阈值电压是Vth并且所述电流放大因子是β时，所述特性参数获取电路基于等式(1)来获取每个像素的所述第一特性参数，即Vth和β，
8.如权利要求1所述的发光设备，其中当所述第二沉降时间是t3、针对所述第二沉降时间像素之间的测量电压的偏差是 Δ Vmeas (t3)、所述基准电压的电压值是Vref、每个像素的所述阈值电压是Vth、所述多个 像素的电容与电流放大因子的各个比率的平均值是〈C/β〉，以及无规律特性是Δ β/β 时，所述特性参数获取电路基于等式(4)获取第二特性参数，即所述无规律性参数△ β/β 的值，
9.如权利要求8所述的发光设备，其中当图像数据的每个像素的电压值是VdataO时，所述信号校正电路基于等式(3)来计算 校正信号，并且所述校正信号的电压值是Vdatal，其中通过基于无规律性参数(Δ β/β) 来校正图像数据的每个像素的电压值获得所述Vdatal，
10.如权利要求9所述的发光设备，其中当短于所述第一沉降时间组但大于(c/βθ)的沉降时间是第三沉降时间t4、针对所述 第三沉降时间的测量电压是Vmeas (t4)、所述多个像素的电容与电流放大因子的各个比率 的平均值是〈C/β >，以及此时每个像素的阈值电压是第二阈值电压Vth2时，所述信号校正 电路基于等式(4)来计算所述第二阈值电压，
11.如权利要求10所述的发光设备，其中所述信号校正电路具有存储器电路，用于存储所述多个像素的总电容与电流放大因子 的比率的平均值与所述第三沉降时间的比率(<C/i3>/t4)作为偏移电压，并且所述第二阈值电压是针对所述第三沉降时间的测量电压与存储在所述存储器电路中 的所述偏移电压之差。
12.如权利要求10所述的发光设备，其中所述信号校正电路通过向所述校正信号增加所述第二阈值电压来产生信号作为校正 的灰度信号，并且所述驱动信号施加电路使基于所述校正的灰度信号产生的电压信号成为所述驱动信号。
13.一种用于基于提供的图像数据驱动发光设备的驱动控制方法，所述发光设备包括 具有多个像素(21(i，j))的像素阵列，所述像素连接到多个信号线(Ld)中的每一个并且均 包括发光元件(101)和像素驱动电路(DC)，所述像素驱动电路(DC)具有用于控制提供到所述发光元件的电流的驱动晶体管(T3)，其中所述驱动晶体管的电流路径的一端连接到所述 发光元件的一个端子，所述像素驱动电路具有用于通过施加到所述驱动晶体管的控制端子 的电压来存储电荷的保持电容，所述驱动控制方法包括基准电压施加步骤，用于在每个信号线的一端上施加基准电压(Vref)，使得所述驱动 晶体管的所述电流路径的一端与另一端的电势差是超过所述驱动晶体管的阈值电压(Vth) 的值；测量电压获取步骤，用于中断每个信号线的一端和电压施加电路之间的连接，然后在 中断所述连接之后，在经过每个预定沉降时间之后获取每个信号线的所述一端的电压作为 测量电压；特性参数获取步骤，用于根据测量电压获取与每个像素的所述驱动晶体管和所述像素 驱动电路的电特性相关的特性参数；校正的灰度信号产生步骤，用于通过基于所获取的特性参数校正所提供的图像数据来 输出校正的灰度信号；以及驱动信号产生和施加步骤，用于基于所述校正的灰度信号来产生驱动信号并且将所述 驱动信号施加到每个信号线的所述一端上； 其中，在所述测量电压获取步骤中的所述沉降时间被设置为第一沉降时间组中的各个值和 第二沉降时间；所述第一沉降时间组由多个不同的时间值构成，每个时间值大于比率(C/ β 0)，其中C是总电容，其是寄生于单个信号线上的寄生电容、所述保持电容和寄生于所述 发光元件上的所述发光元件电容之和，并且β 0是所述电流放大因子的基准值；并且所述 第二沉降时间由短于所述比率(C/βΟ)的时间值构成；并且 所述特性参数获取步骤包括第一特性参数获取步骤，用于基于针对所述第一沉降时间组的测量电压的值来获取每 个像素的所述驱动晶体管的所述阈值电压和所述像素驱动电路的所述电流放大因子作为 所述特性参数中的第一特性参数；以及第二特性参数获取步骤，用于基于针对每个像素而获取的所述阈值电压的值和针对所 述第二沉降时间的测量电压的值来获取表示所述电流放大因子的无规律性的无规律性参 数作为所述特性参数中的第二特性参数。
14.如权利要求13所述的用于驱动发光设备的驱动控制方法，其中 第一特性参数获取步骤，包括以下步骤当所述第一沉降时间组是tl和t2、对应于所述第一沉降时间组的测量电压分别是 Vmeas (tl)和Vmeas (t2)、阈值电压是Vth，以及所述电流放大因子是β时，基于等式(5)获 取所述第一特性参数，即每个像素的Vth和β， (5). . . Vmcas(t) = Vth+(C/β)/t 其中，t = tl, t20
15.如权利要求13所述的用于驱动发光设备的驱动控制方法，其中 所述第二特性参数获取步骤包括以下步骤当所述第二沉降时间是t3、针对所述第二沉降时间像素之间的测量电压的偏差是 Δ Vmeas (t3)、所述基准电压的电压值是Vref、每个像素的所述阈值电压是Vth、所述多个5像素的电容与电流放大因子的各个比率的平均值是〈C/β〉，以及所述无规律特性是Δ β/ β时，基于等式(6)获取所述第二特性参数，即每个像素的所述无规律性参数Δ β/β的 值，
16.如权利要求15所述的用于驱动发光设备的驱动控制方法，其中 所述校正的灰度信号产生步骤包括以下步骤当图像数据的每个像素的电压值是VdataO时，基于等式(7)来计算校正信号，并且所 述校正信号是Vdatal，所述Vdatal基于所述无规律性参数(Δ β / β )来校正VdataO，
17.如权利要求16所述的用于驱动发光设备的驱动控制方法，其中 所述校正的灰度信号产生步骤包括以下步骤当短于所述第一沉降时间但大于(C/βΟ)的沉降时间是第三沉降时间t4、对应于所述 第三沉降时间的测量电压是Vmeas (t4)、所述多个像素的总电容与电流放大因子的比率的 平均值是〈C/β >，以及此时每个像素的阈值电压是第二阈值电压Vth2时，基于等式(8)来 计算所述第二阈值电压，
18.如权利要求17所述的用于驱动发光设备的驱动控制方法，其中 所述校正的灰度信号产生步骤包括以下步骤存储所述多个像素的每个像素的所述总电容与所述电流放大因子之间的比率的平均 值与所述第三沉降时间的比率(<C/i3>/t4)作为偏移电压，以及使所述第二阈值电压成为针对所述第三沉降时间的测量电压与所存储的偏移电压之差。
19.如权利要求17所述的用于驱动发光设备的驱动控制方法，其中 所述校正的灰度信号产生步骤包括以下步骤通过向所述校正信号增加所述第二阈值电压来产生信号作为所述校正的灰度信号；并且所述驱动信号产生和施加步骤包括以下步骤产生对应于所述校正的灰度信号的电压信号作为所述驱动信号，并且将该信号施加到 每个信号线的一端上。
20.一种发光设备，包括多个像素(21(i，j))，所述像素连接到多个信号线(Ld)中的每一个并且均包括发光元 件(101)、驱动晶体管(T3)和保持电容(Cs)，所述驱动晶体管(T3)具有电流路径和控制端 子，所述驱动晶体管将所述电流路径的一端连接到所述发光元件的一端并且根据施加到所 述控制端子的控制电压来控制通过所述电流路径提供到所述发光元件的电流，并且所述保 持电容(Cs)用于存储由施加到所述驱动晶体管的电压所确定的电荷；多个电压测量电路(114)，均布置并连接到所述多个信号线中的每一个； 特性参数获取电路(16)，用于获取与每个像素的电特性相关的特性参数； 信号校正电路(16)，用于通过基于所获取的特性参数校正所提供的图像数据来输出校 正的灰度信号；驱动信号施加电路(118)，用于基于所述校正的灰度信号来产生驱动信号并且将所述 驱动信号施加到每个信号线的一端上； 其中，在所述驱动晶体管的所述电流路径的两端之间施加基准电压(Vref)以超过每个像素 的所述驱动晶体管的阈值电压(Vth)，在连接到所述电流路径的信号线中产生高阻态，从而 使沉降时间t成为从停止施加基准电压时起经过的时间之后，所述电压测量电路获取在等 式(9)中表示的每个信号线的所述一端的电压值作为测量电压，并且C是总电容，其是连接 到信号线的像素的所述保持电容、寄生于所述信号线上的寄生电容以及寄生于所述发光元 件上的发光元件电容之和；并且当所述沉降时间是由满足条件(C/β )/t < 1的多个不同值构成的第一沉降时间组时， 所述特性参数获取电路基于由所述电压测量电路获取的多个测量电压的值来获取每个像 素的所述驱动晶体管的初始阈值电压和(C/β)值作为所述特性参数中的第一特性参数; 并且当所述沉降时间是满足条件(C/β )/t > 1的所述第二沉降时间时，所述特性参数获取 电路基于所述多个像素的每个像素的所述驱动晶体管的值(C/β)的平均值〈C/β >以及由 所述电压测量电路获取的测量电压的值来获取表示所述多个像素的所述驱动晶体管的电 流特性的无规律性的无规律性参数(△ β/β)作为所述特性参数中的第二特性参数；并且 所述信号校正电路通过基于满足条件(C/β )/t < 1的第三沉降时间和所述平均值〈C/ β >设置偏移电压，并且将操作中的每个像素的所述驱动晶体管基于所述偏移电压和当所 述沉降时间是所述第三沉降时间时由所述电压测量电路获取的测量电压的值的阈值电压， 增加到通过基于由所述特性参数获取电路获取的每个像素的所述无规律性参数(Δ β/β) 校正所述图像数据而获取的校正信号，来产生校正的灰度信号；并且所述驱动信号施加电路基于所述校正的灰度信号产生电压信号作为所述驱动信号，
全文摘要
一种发光设备具有多个像素(21(i，j))，每个像素包括驱动晶体管(T3)、有机电致发光元件(101)和信号线(Ld)，所述发光设备还具有获取特性参数的特性参数获取电路(16)、通过基于所述特性参数校正图像数据来产生校正的灰度信号的信号校正电路(16)以及将基于所述校正的灰度信号所产生的驱动信号施加到像素以驱动该像素的驱动信号施加电路(118)。特性参数由阈值电压、电流放大因子及驱动晶体管的无规律性构成，并且基于从在每个像素上施加电压达预定时间长度之后发光设备切断电压的时刻起经过多个预定沉降时间中的每一个之后信号线的测量电压来获取特性参数。
文档编号G09G3/32GK101978413SQ200980109538
公开日2011年2月16日 申请日期2009年11月27日 优先权日2008年11月28日
发明者小仓润, 樫山俊二, 武居学 申请人:卡西欧计算机株式会社