具有补偿技术和/或共用级资源的显示系统的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉参考
[0002] 本申请：
[0003](1)主张享有于2013年5月24日提交的美国临时申请第61/827404号（代理律 师案卷号058161-000039PL03)的权益；
[0004] (2)是于2013年5月9日提交的美国专利申请第13/890926号（代理律师案 卷号058161-000039USP2)的部分连续案，美国专利申请第13/890926号是于2013年4 月24日提交的美国专利申请第13/869399号（代理律师案卷号058161-000039USP1)的 部分连续案，美国专利申请第13/869399号是于2010年11月30日提交的美国专利申请 第12/956842号（代理律师案卷号058161-000039USPT)的部分连续案，美国专利申请第 12/956842号主张享有于2009年11月30日提交的加拿大申请第2688870号（代理律师案 卷号 058161-000039CAPT)的权益；
[0005](3)是于2013年3月16日提交的美国专利申请第13/844856号（代理律师案卷 号058161-000034USC1)的部分连续案，美国专利申请第13/844856号是于2010年6月16 日提交的美国专利申请第12/816856号（代理律师案卷号058161-000034USPT)的连续案， 美国专利申请第12/816856号主张享有于2009年6月16日提交的加拿大申请第2669367 号（代理律师案卷号058161-000034CAPT)的权益；
[0006] (4)是于2014年3月13日提交的国际申请第PCT/IB2014/059753号（代理 律师案卷号058161-000081W0PT)的部分连续案，国际申请第PCT/IB2014/059753号主 张享有于2013年3月13日提交的美国临时申请第61/779776号（代理律师案卷号 058161-000081PL01)的权益；并且
[0007](5)主张享有于2014年4月8日提交的美国临时申请第61/976910号（代理律师 案卷号 058161-000081PL02)的权益；
[0008] 据此，将上述申请的全部内容以引用的方式并入本文。
[0009] 版权声明
[0010] 本专利申请文件的部分公开内容包含受版权保护的材料。版权所有人不反对任何 人按照其在美国专利和商标局的专利文档或记录中的形式对本专利公开内容进行复制，但 在其它方面保留所有版权。
技术领域
[0011] 本发明一般来说涉及有源矩阵有机发光器件（AM0LED)显示器，特别地，涉及确定 需要对这样的显示器的像素进行补偿的老化条件。
【背景技术】
[0012] 目前，正在引入有源矩阵有机发光器件（"AM0LED"）显示器。与常规的液晶显示 器相比，该显示器的优点包括低功耗、制造柔性和更高刷新率。与常规的液晶显示器相反， AM0LED显示器中不存在背光，因为各像素是由不同颜色的独立发光的0LED构成的。0LED 基于通过驱动晶体管供给的电流而发光。驱动晶体管通常是薄膜晶体管（TFT)。各像素消 耗的功率与像素产生的光量有直接关系。
[0013] 驱动晶体管的驱动电流决定像素的0LED亮度。因为像素电路是电压可编程的，所 以改变驱动晶体管的电压-电流特性的显示器表面的时空热曲线影响显示的质量。薄膜晶 体管器件的短期老化速率也是温度依赖性的。此外，像素的输出受驱动晶体管的长期老化 的影响。为了补偿不需要的热驱动型视觉影响，可以对视频流施加适当的校正。可以通过针 对用于确定老化效应的像素的存储数据的像素校准来适当地确定驱动晶体管的长期老化。 因此，在显示器的整个寿命中均需要精确的老化数据。
[0014]目前，通过将所有像素供电至最大亮度来在运送前测试具有像素的显示器。然后 对像素阵列进行光学检查来判断是否所有像素都进行运作。然而，光学检查无法检测出在 像素输出中可能不会表现出来的电故障。像素的基线数据基于的是离开工厂前确定的像素 的设计参数和特性，但是它并不说明像素自身的实际物理特性。
[0015] 各种补偿系统使用这样的普通驱动方案：视频帧一直被显示在面板上且0LED和 TFT电路不断地经受电应力。此外，在各视频帧期间通过将有源子像素的灰度值改变为期望 的值，对各子像素进行像素校准（数据替换和测量）。这造成在校准期间看到被测子像素的 视觉伪像。这也可能使被测子像素的老化变得更糟，因为修改的灰度级在整个帧的持续期 间都保持在该子像素上。
[0016] 此外，以前的0LED显示器补偿技术考虑背板老化和0LED效率损失。提取面板的 老化（和/或均匀性）且将其存储于查找表中作为原始或处理过的数据。然后，补偿模块 使用存储的数据补偿背板的电参数的任何偏移（例如，阈值电压偏移）或0LED的电参数的 任何偏移（例如，0LED工作电压偏移）。这样的技术也能够用来补偿0LED效率损失。这些 技术基于这样的假设：尽管0LED效率降低，但是0LED颜色坐标还是稳定的。取决于0LED 材料和要求的器件寿命，该假设可能是有效的假设。然而，对于颜色坐标的稳定性低的0LED 材料，该假设可能导致过度的显示色移以及图像残留问题。
[0017]0LED的颜色坐标（即，色度）随着时间而偏移。这些偏移在白色0LED中更加显 著，这时因为0LED结构中组合用来创建白光的不同颜色成分可能不同地偏移（例如，组合 的0LED堆叠的蓝色部可能比红色或绿色部更快地老化），从而造成显示白点的不期望的偏 移，这样的不期望的偏移又造成图像残留等伪像。此外，这种现象也可适用于其它0LED，例 如二维阵列中仅由单色成分构成的0LED(即，单一红色0LED堆叠、单一绿色0LED堆叠等 等）等。因此，显示器中发生的色移能够造成严重的图像残留问题。
[0018] 此外，如在先的文档和专利所述，IGNISMaxlife?能够补偿包括老化、非均匀性和 温度等等在内的0LED和背板问题。用显示器的专用资源进行补偿因子的计算。
[0019] 因此，需要提供显示器时域和空域信息的精确测量的技术以及应用该信息来提高 AM0LED显示器中的显示均匀性的方法。还需要为了老化补偿的目的而精确地确定像素特性 的基线测量。
【发明内容】
[0020] 一种电压编程显示系统，其允许测量对面板中的像素的影响，所述系统包括：用于 形成显示面板以在工作条件下显示图像的多个有源像素，所述有源像素分别连接至供给线 和编程线；和被包含于显示区内的多个参考像素。所述有源像素和所述参考像素都连接至 所述供给线和所述编程线。所述参考像素被控制为不随着时间发生因老化和工作条件而造 成的实质性变化。读出电路连接至所述有源像素和所述参考像素以当所述像素供给有已知 的输入信号时从所述像素读取电流、电压或电荷中的至少一者。所述读出电路随着时间发 生因老化和工作条件而造成的变化，但是来自所述参考像素的读出值被用来对来自所述有 源像素的读出值进行调整以补偿不想要的影响。
[0021] 根据另一个实施例，一种被设置用来在由多个像素的阵列形成的彩色显示器的长 期工作中维持基本恒定的显示白点的系统，其中，各所述像素包括具有不同颜色的多个子 像素且所述子像素均包括发光器件。显示是通过对相继地选择的像素的子像素供电来产生 的，且各被选像素的颜色通过所述被选像素中的子像素的供电的相对水平来控制。各像素 中的子像素的退化行为被确定，且调整各像素中的子像素的供电的相对水平以调整所述子 像素的亮度份额，从而补偿所述子像素的退化行为。优选地，所述亮度份额被调整为维持基 本恒定的显示白点。
[0022] 根据又一个实施例，所述发光器件是0LED，且使用的所述退化行为是被选像素 (例如RGBW显示中的白色像素等）的子像素的色度坐标的偏移。输入至各0LED的电流处 的电压被测量且用于确定色度坐标的偏移。
[0023] 根据另一个实施例，彩色显示器使用诸如0LED等发光器件，在更加具体的示例 中，随着发光器件老化，色移在这样的显示器中得到补偿。
[0024] 根据另一个实施例，一种在由多个像素的阵列形成的彩色显示器的长期工作中维 持基本恒定的显示白点的系统，其中，所述像素均包括具有不同颜色的多个子像素且所述 子像素均包括发光器件。显示是通过对相继地选择的像素的子像素供电来产生的，且各被 选像素的颜色通过所述被选像素的子像素的供电的相对水平来控制。各像素中的子像素的 退化行为被确定，且调整各像素中的子像素的供电的相对水平以调整所述子像素的亮度份 额，从而补偿所述子像素的退化行为。优选地，所述亮度份额被调整为维持基本恒定的显示 白点。
[0025] 根据另一个实施例，实施例特征针对显示器中使用的电路，更加具体他，旨在用于 补偿多个退化现象。
[0026] 根据另一个实施例，一种旨在同时补偿多个退化现象的方法，其中，所述退化现象 不利地影响有源矩阵显示器中电流驱动型像素的亮度性能。所述像素电路均包括由驱动晶 体管驱动的发光器件（例如有机发光二极管或0LED等）。退化现象包括非均匀性现象（由 工艺非均匀性造成）、时间依赖的老化现象和动态效应现象（可能是由像素电路的驱动晶 体管的阈值电压的偏移造成的）。
[0027] 根据另一个实施例，作为使用针对各补偿阶段的离散步骤的替代，集成补偿带来 更有效的实施。因此，本发明的方面提出了一种对不利地影响有源矩阵显示器中的电流驱 动型像素电路的亮度性能的多个退化现象的补偿方法。各所述像素电路包括由驱动晶体管 驱动的发光器件。所述方法包括：使用一个或多个控制器将用来补偿所述退化现象的第一 现象的多个第一因子存储于第一表格中且将用来补偿所述退化现象的第二现象的多个第 二因子存储于第二表格。所述方法还包括：使用至少一个所述控制器测量受到所述第一现 象和所述第二现象中被检测的一者影响的被选择的一个所述像素电路的特性，并且响应于 所述测量，使用至少一个所述控制器确定针对被检测的现象的相应的第一因子和第二因子 的新值以产生第一调整值。所述方法还包括：响应于确定所述新值，使用至少一个所述控制 器自动地计算所述第一因子和第二因子中的另一者来产生第二调整值，并且使用至少一个 所述控制器将所述第一调整值和所述第二调整值存储在所述第一表格和所述第二表格中 的对应的表格中。所述方法还包括：响应于所述第一调整值和所述第二调整值的存储，随后 使用至少一个所述控制器根据基于所述第一调整值和所述第二调整值的像素电路特性来 驱动被选选的像素电路。这些前述的行为能够以任何顺序来实施且能够补偿一个或多个现 象的任何组合。
[0028] 根据另一个实施例，提出了一种对不利地影响有源矩阵显示器中的电流驱动型像 素电路的亮度性能的多个退化现象进行补偿的方法。所述像素电路分别包括由驱动晶体 管驱动的发光器件。所述方法包括：使用一个或多个控制器将用来补偿各所述像素电路的 退化现象的非均匀性现象的多个幂因子存储于幂因子表格中，所述非均匀性现象与所述有 源矩阵显示的制造中的工艺非均匀性有关。所述方法还包括：使用至少一个所述控制器将 用来至少补偿所述像素电路的各个发光器件或驱动晶体管的一者或多者的退化现象的时 间依赖的老化现象的多个比例因子存储于比例因子表格中。所述方法还包括：使用至少一 个所述控制器将用来至少补偿所述退化现象的动态效应现象的多个偏置因子存储于偏置 因子表格中，所述动态效应现象至少由各所述像素电路的驱动晶体管的阈值电压的偏移造 成。所述方法还包括：使用至少一个所述控制器测量受到所述非均匀性现象、所述老化现象 或所述动态效应现象中被检测的一者影响的被选择的一个所述像素电路的特性。所述方法 还包括：响应于所述测量，使用至少一个所述控制器确定针对被检测的现象的相应的幂因 子、比例因子或偏置因子的新值来产生第一调整值。所述方法还包括：响应于所述新值的确 定，使用至少一个所述控制器自动地计算所述幂因子、所述比例因子和所述偏置因子中的 另外两者以产生第二调整值和第三调整值。所述方法还包括：使用至少一个所述控制器将 所述第一、第二和第三调整值存储在所述幂因子表格、所述比例因子表格和所述偏置因子 表格中的相应的表格中。所述方法还包括：响应于所述第一、第二和第三调整值的存储，随 后使用至少一个所述控制器根据基于所述第一、第二和第三调整值的电流来驱动所选的像 素电路。这些前述的行为能够以任何顺序来实施且能够补偿一个或多个现象的任何组合。
[0029] 根据另一个实施例，提出了一种对不利地影响亮度性能的退化现象进行补偿的显 示系统。所述系统包括具有电流驱动型像素电路的有源矩阵，各所述像素电路包括：由驱 动晶体管驱动的发光器件；处理器；和存储器件。所述存储器件具有存储的指令，当所述存 储的指令被所述处理器执行时，所述存储的指令造成所述系统：将用来补偿所述退化现象 的第一现象的多个第一因子存储于第一表格中且将用来补偿所述退化现象的第二现象的 多个第二因子存储于第二表格中。当所述存储的指令被所述处理器执行时，所述存储的指 令还造成所述系统：测量受到所述第一现象和所述第二现象中被检测的一者影响的被选择 的一个所述像素电路的特性，并且响应于所述测量，确定针对被检测的现象的相应的第一 因子和第二因子的新值以产生第一调整值。当由所述处理器执行且响应于所述新值的确定 时，所述存储的指令还造成所述系统：自动地计算所述第一因子和第二因子中的另一者以 产生第二调整值。当由所述处理器执行时，所述存储的指令还造成所述系统：将所述第一调 整值和所述第二调整值存储在所述第一表格和所述第二表格中的对应的表格中，并且响应 于所述第一调整值和所述第二调整值的存储，随后根据基于所述第一调整值和所述第二调 整值的像素电路特性来驱动被选择的像素电路。这些前述的行为能够以任何顺序来实施且 能够补偿一个或多个现象的任何组合。
[0030] 根据另一个实施例且为了使MaxLife?的复杂度达到便携式应用的舒适水平，将 面板的测量移动至离线阶段。因此，这样的时序控制器（"TC0N")、测量调度器、计算模块、 驱动电路和存储接口变得更简化。
[0031] 根据另一个实施例，一种系统包括显示模块和系统模块。所述显示模块集成于便 携式设备中且具有与驱动单元、测量单元、时序控制器、补偿子模块和显示存储单元中的一 者或多者通信连接的显示器。所述系统模块通信连接至所述显示模块且具有一个或多个接 口模块、一个或多个处理单元和一个或多个系统存储单元。所述处理单元和所述系统存储 单元中的至少一者是能够编程的以在离线工作期间计算用于所述显示模块的新补偿参数。
[0032] 鉴于参照附图作出的各种实施例和/或方面的详细说明，本发明的前述和额外的 方面和实施例对本领域普通技术人员而言将是显然的。接下来将提供附图的简要说明。
【附图说明】
[0033] 在阅读下面的详细说明以及参照附图的基础上，本发明的前述及其它优点将变得 显然。
[0034] 图1是具有参考像素的AM0LED显示器的框图，所述参考像素用来校正用于参数补 偿控制的数据；
[0035] 图2A是其老化参数可以被测试的AM0LED的一个像素的驱动电路的框图；
[0036] 图2B是AM0LED的一个像素的驱动电路的电路图；
[0037] 图3是用来确定被测器件的一个基线老化参数的系统的框图，；
[0038] 图4A是图3中的在老化补偿使用的电流比较器的框图，该电流比较器用于将参考 电流水平与被测器件进行比较；
[0039] 图4B是图4A的电流比较器的详细电路图；
[0040] 图4C是与图4A中的电流比较器连接的图3中的被测器件的详细框图；
[0041] 图5A是在被测器件的电流输出的确定步骤中图3-4中的电流比较器所用信号的 信号时序图；
[0042] 图5B是图3-4中的电流比较器的偏置电流校准所用信号的信号时序图；
[0043] 图6是用来补偿图1的AM0LED显示装置的老化的参考电流系统的框图；
[0044] 图7是使用用于在不同情况下的显示器调整的多个亮度曲线的系统的框图；
[0045] 图8是显示器的像素校准所用视频帧的帧图；且
[0046] 图9是示出了为了更精确老化补偿而施加于参考像素的小电流的使用的曲线图。
[0047] 图10是具有包括有参考像素行的像素阵列的显示器的示意图。
[0048] 图11是通过在用复位值对像素进行编程的编程期间之前施加复位周期来进行老 化补偿的时序图。
[0049] 图12A是具有IR降补偿的像素电路的电路图。
[0050] 图12B是图12A的像素电路的正常工作的时序图。
[0051] 图12C是来自图12A的像素电路的TFT直接读出的时序图。
[0052] 图12D是来自图12A的像素电路的0LED直接读出的时序图。
[0053] 图13A是具有基于电荷的补偿的像素电路的电路图。
[0054] 图13B是图13A的像素电路的正常工作的时序图。
[0055] 图13C是来自图13A的像素电路的TFT直接读出的时序图。
[0056] 图13D是来自图13A的像素电路的0LED直接读出的时序图。
[0057] 图13E是来自图13A的像素电路的0LED间接读出的时序图。
[0058] 图14是偏置像素电路的电路图。
[0059] 图15A是具有与0LED和像素电路连接的信号线的像素电路的电路图。
[0060] 图15B是具有图案化为信号线的ΙΤ0电极的像素电路的电路图。
[0061] 图16是用于面板探测的焊盘布置的示意图。
[0062] 图17是用于背板测试的像素电路的电路图。
[0063] 图18是用于全显示器测试的像素电路的电路图。
[0064] 图19是对使用0LED的彩色显示器的像素的色移进行补偿的系统的功能框图。
[0065] 图20是CIE色度图。
[0066] 图21是对图19的系统的色移进行补偿的过程的流程图。
[0067] 图22A是一对曲线图，它示出了经受两种不同应力状况的两个白色0LED的被测亮 度值的色度坐标Cx的变化，该Cx的变化是测量的0LED电压与不老化的参考0LED电压之 间的差的函数。
[0068] 图22B是一对曲线图，它示出了经受两种不同应力状况的两个白色0LED的被测亮 度值的色度坐标Cy的变化，该Cy的变化是测量的0LED电压与不老化的参考0LED电压之 间的差的函数。
[0069] 图23是示出了亮度校正因子的变化的曲线图，该亮度校正因子的变化是经受图4 所绘出的应力状况中的一者的白色0LED的0LED电压的函数。
[0070] 图24是对使用0LED的彩色显示器的像素的色移进行补偿的变型系统的功能框 图。
[0071] 图25图示了对像素的退化进行监测且对像素退化提供补偿的系统的示例性构 造。
[0072] 图26是根据本发明一个方面的整合补偿数据通路的流程图。
[0073] 图27图示了用于提高在低灰度下的分辨率的非线性伽马曲线。
[0074] 图28图示了使用位分配的压缩线性伽马曲线。
[0075] 图29是图示了MaxLife?显示器集成于便携式设备中的示意图。
[0076] 尽管本发明容易获得各种修改和替代形式，但是已经通过附图中的示例示出了具 体的实施例，并将在本文详细说明这些具体的实施例。然而，应当理解，本发明不是旨在限 于公开的特定形式。相反，本发明旨在覆盖落在随附权利要求所限定的发明主旨和范围内 的所有变型例、等同物和替代方案。
【具体实施方式】
[0077] 图1是具有有源矩阵区或像素阵列102的电子显示系统100,在有源矩阵区或像素 阵列102中，有源像素104a_d的阵列以行列构造布置。为了便于说明，仅示出了两行两列。 有源矩阵区（作为像素阵列102)的外部是周边区106,其中配置有对像素阵列102的区域 进行驱动和控制的周边电路。周边电路包括栅极或地址驱动电路108、源极或数据驱动电路 110、控制器112和可选电源电压（例如，Vdd)驱动器114。控制器112控制栅极、源极和电 源电压驱动器108、110和114。栅极驱动器108在控制器112的控制下操作地址或选择线 SEL[i]、SEL[i+l]等等，一条地址或选择线对应像素阵列102中的一行像素104。在下面所 述的像素共享构造中，栅极或地址驱动电路108还能够选择性地操作全局选择线GSEL[j] 和选择性地操作全局选择线/GSEL[j]，全局选择线操作像素阵列102中像素104a-d的多个 行（例如像素l〇4a-d的每两行）。源极驱动电路110在控制器112的控制下操作电压数据 线Vdata[k]、Vdata[k