專利名稱：有源矩陣電致發(fā)光顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個包括在行和列電極的交叉區(qū)域處的象素矩陣的顯示設(shè)備，每一個象素包括至少一個基于一個存儲元件的，與一個發(fā)光元件相串聯(lián)的電流調(diào)整電路。
這種基于電致發(fā)光的顯示設(shè)備越來越基于(聚合體)半導(dǎo)體有機材料。該顯示設(shè)備可通過分段象素(或固定圖案)來發(fā)光，但是借助于矩陣圖案來顯示也是可以的。通過存儲元件對象素的調(diào)整確定了將要由象素所發(fā)射的光強。借助與一個存儲元件的所述調(diào)整，其中要使用額外的開關(guān)元件(稱為有源驅(qū)動)發(fā)現(xiàn)了更加廣泛的應(yīng)用。
這種顯示設(shè)備適合的應(yīng)用領(lǐng)域，例如，移動電話，組織器(organizer)等。
在開頭段落中描述的顯示設(shè)備在PCT WO 99/42983中被描述。在所述文件中，流過一個LED的電流借助于在發(fā)光象素矩陣中每一個象素兩個TFT晶體管來調(diào)整，經(jīng)由一個TFT晶體管產(chǎn)生一個通過一個電容器的充電。該TFT晶體管和該電容器構(gòu)成一個存儲元件。在第一TFT晶體管已經(jīng)被關(guān)斷之后，該電容器的充電確定了通過第二TFT晶體管的電流并從而確定了通過LED的電流。在后續(xù)選擇中，重復(fù)這一過程。
在這一驅(qū)動模式中，LED也在非選擇期間傳送電流，這會增大功率耗散并且加速老化。此外，會在運動圖象中引入人造物。
就此，本發(fā)明的一個目的是提供一個在開頭段落中描述的那種類型的顯示設(shè)備，其中上述問題會減小到較低程度。為此，這種設(shè)備的特征在于該設(shè)備包括至少一個在電流調(diào)整電路和發(fā)光元件的電流路徑中可獨立開關(guān)的開關(guān)。
借助于該開關(guān)(例如，一個TFT晶體管或雙極型晶體管)，這些發(fā)光元件被提供有一個相應(yīng)于所需發(fā)光度的電流。對該驅(qū)動電路的一部分的調(diào)整發(fā)生在該開關(guān)閉合之前。該驅(qū)動電路的各部分(具體地是，一個電容器和一個晶體管的組合)被用于對于驅(qū)動電流的預(yù)調(diào)整和用于確定流過這些發(fā)光元件的最終電流。因為這些發(fā)光元件現(xiàn)在可以在非常短的一段時間內(nèi)傳運電流，因此它們優(yōu)選地，但非必要地，在所謂的恒定效率范圍內(nèi)被驅(qū)動。在此，LED的效率作為二極管電壓的函數(shù)實際上是穩(wěn)定的，而發(fā)光量實際上是與流過LED的電流成正比的。這提供以一種高效率來精確調(diào)整灰度值的可能性，從而使得LEDs的短驅(qū)動脈沖是足夠的。
在第一實施例中，顯示設(shè)備包括至少一個在電流調(diào)整電流和發(fā)光元件的電流路徑中的開關(guān)。然而，這要求每個象素具有至少一個開關(guān)，并且?guī)砉怅@孔徑的代價。為此，一個優(yōu)選實施例的特征在于該開關(guān)存在與多個發(fā)光元件和一個工作電壓的連接點之間。
本發(fā)明的這些和其他方面通過參照下面描述的實施例將變得更清楚。
在附圖中

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個顯示設(shè)備的示意圖，圖2為作為電壓函數(shù)的效率和通過LED的電流，圖3為圖1所使用的晶體管的晶體管特性，同時圖4示出了一個有關(guān)的時序圖，和圖5示意性顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個附加象素。
這些圖是示意性的；相應(yīng)的部件通常由相同的參考標記來表示。
圖1示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備1的一部分的等效電路圖。該顯示設(shè)備包括一個具有n行(1，2，...，n)和m列(1，2，...，m)的(P)LEDs或(O)LEDs14的矩陣。行和列在此被描述，如果需要，它們可被互換。這一設(shè)備還包括一個行選擇電路16和一個數(shù)據(jù)寄存器15。外部提供的信息17，例如，一個視頻信號，在處理單元18中被處理，該處理單元根據(jù)將要顯示的信息，經(jīng)由電源線19對數(shù)據(jù)寄存器15的分離部分15-1，...，15-n進行充電。
一行的選擇借助行選擇電路16經(jīng)由線路8，在此例中，TFT晶體管或MOS晶體管22的柵電極，通過為它們提供所要求的選擇電壓來發(fā)生。
寫入數(shù)據(jù)發(fā)生在被認為是理想電流源的電流源10，在選擇期間，借助于數(shù)據(jù)寄存器15，例如，經(jīng)由開關(guān)9而接通時。電流值由數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容來確定。電流源10可以是多行所共用的。如果不是這種情形，開關(guān)9可以被分配。在本方面指出“可以電連接到電流源”的段落處，該情形還可以被認為包含于其中。
在尋址期間，電容器24被提供某個經(jīng)由晶體管21，22和23的充電。該電容器確定晶體管21的調(diào)整并且因而確定在驅(qū)動周期中通過LED20的實際電流，和象素(n，l)的發(fā)光度(在此例中)，這將在下面進行描述。在行8的選擇和給列7提供電壓之間的相互同步借助于驅(qū)動單元18經(jīng)由驅(qū)動線路14來發(fā)生。
當選擇一行，在此例中為行1，的時刻，電流源10開始傳運電流。在選擇期間，信息由列寄存器15(在此例中)經(jīng)由線路7給出。該信息確定通過(調(diào)整)晶體管21，22和23的電流，從而使得電容器24獲得一個給定的依賴于所傳送的電流和時間期間的充電。電容器24的另一塊板被連接到正的電源線12。在選擇(在開關(guān)9閉合)之后，該電容器具有一個確定在(控制)晶體管21的柵極處電壓的確定充電。根據(jù)本發(fā)明，二極管(LED)20未開始導(dǎo)通直至所有象素已經(jīng)被調(diào)整之后，即當所有晶體管21已經(jīng)以一種類似方式調(diào)整時。在這一時刻(在一幀期間的終點)，在一個或多個LEDs20和，例如，地(在此例中經(jīng)由線路13)的一個共用開關(guān)11被閉合一段短時，從而使得電流可以流過晶體管21和LEDs20，從而使得LED與所調(diào)整的值相一致地發(fā)光。該開關(guān)還可以在線路的一部分(1/2，1/4，...)已經(jīng)被寫入(稱為子幀驅(qū)動)之后閉合。
下面將參照圖2描述本發(fā)明的優(yōu)點。該圖顯示了，作為LED兩端電壓的函數(shù)，的LED的效率(實線)和流過LED的電流(虛線)的對數(shù)。該圖示出了由電壓V1起，效率達到了一個給定的最大值。流過LED的電流(從而發(fā)光度也是)由V1起基本上以指數(shù)形式增加。因為在一個或多個開關(guān)11被短路，所需的光量可以高效率和短電流脈沖被發(fā)射一段短時。
可調(diào)整的電流優(yōu)選地具有這樣一些值，使得它們實際上總大于與電壓V1有關(guān)的電流I1(圖2)。為此，晶體管21具有如圖3所示的特性。在此實施例中，晶體管21是一個p型的TFT晶體管，它根據(jù)柵極電壓Vg1-Vg4來提供在I2和I3之間的電流(圖3)，這些電流比I2大，當時范圍I2-I3寬到足夠調(diào)整在高效率范圍內(nèi)的所有灰度級。在此范圍中的(O)LEDs的線性電流特性經(jīng)受了一個可能的灰度值的簡單調(diào)整。
參照圖1和4多次解釋了顯示設(shè)備的工作過程。通過在對行1到n連續(xù)選擇期間(圖4(a)，4(b)，4(c))接通與列1到m有關(guān)的電流源10(圖4(d))，使得電容器24被提供了在每一象素中一個具體的充電。被保存在數(shù)據(jù)寄存器15中的信息以類似于上面對于類似與上述的方式來確定了通過晶體管21，22和23的電流。在電源線12上的電壓使得電容器的一塊板并且因而使得節(jié)點25接收到在范圍Vg1-Vg4之內(nèi)的電壓，該電壓在電流源10已經(jīng)被關(guān)斷之后仍然保持。
在節(jié)點25處的電壓并且因此在晶體管21的柵極處的電壓在范圍Vg1-Vg4之內(nèi)。然而，如果開關(guān)11被打開，則晶體管21不能導(dǎo)通。該開關(guān)在此例中直到其中所有象素被充電的周期tcharge之后的幀周期tF結(jié)束都未閉合。該開關(guān)11閉合，例如一段短周期tswitch，該周期長到足以使得有關(guān)的二極管(LED)20在校正調(diào)整中發(fā)光。因為所有(期望的)LEDs以最大效率導(dǎo)通一段短時間，在此模式中的性能惡化比在傳統(tǒng)的無源和有源結(jié)構(gòu)中的性能惡化更小。
借助于一個驅(qū)動電路(未示出)，開關(guān)的占空比tswitch/tf，如果需要，作為溫度或老化的函數(shù)而被調(diào)整，從而使得效率基本保持恒定(最佳的)。還可以選擇占空比對于每種顏色不同(在彩色顯示器中)并且因此獲得最佳的彩色點。
開關(guān)11優(yōu)選在單晶硅中實現(xiàn)。以此方式，可以快速地提供一個驅(qū)動全部象素所需的大電流。該開關(guān)可以，例如，在一個驅(qū)動IC中實現(xiàn)。使用時還可以由一些并聯(lián)開關(guān)構(gòu)成。
圖5顯示了一個變型，其中在電容器兩端的電壓利用一個電壓控制而被調(diào)整。在電容器24兩端的電壓(和因而LED20的調(diào)整)現(xiàn)在依賴于來自電壓源30，31(Vdata)和數(shù)據(jù)電壓Vsel的電壓。
在本發(fā)明范圍內(nèi)當然可以具有幾個變型。在給定的應(yīng)用中，并非所有象素需要在LED驅(qū)動啟動之前預(yù)先調(diào)整。此外，用雙極型晶體管來實現(xiàn)是切實可行的。
本發(fā)明的保護范圍并不限于所述實施例。本發(fā)明存在于每個或每一新穎性特征和這些特征的每個或每一組合中。在權(quán)利要求中的參考標記不限于這些權(quán)利要求的保護范圍。動詞“包括”的使用和其結(jié)合不排除在存在除權(quán)利要求中描述的元件之外的元件。在一個元件之前使用代詞“a”和“an”不排除存在多個這種元件。
權(quán)利要求
1.一個包括在行和列電極的交叉區(qū)域處的象素矩陣的顯示設(shè)備，每一個象素包括至少一個基于一個存儲元件的，與一個發(fā)光元件相串聯(lián)的電流調(diào)整電路，其特征在于，該顯示設(shè)備包括至少一個在電流調(diào)整電路和發(fā)光元件的電流路徑中可獨立開關(guān)的開關(guān)。
2.權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其特征在于，該開關(guān)被安置在存儲元件和發(fā)光元件之間。
3.權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其特征在于，該開關(guān)被安置在多個發(fā)光元件和一個用于工作電壓的連接點之間。
4.權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其特征在于，該存儲元件和一個用于調(diào)整灰度值的調(diào)整電路具有一個共用開關(guān)。
5.權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其特征在于，所述顯示設(shè)備包括用于改變該可獨立開關(guān)的開關(guān)被閉合的時間的驅(qū)動裝置
6.權(quán)利要求5所述的顯示設(shè)備，其特征在于，該用于不同顏色發(fā)光元件的驅(qū)動裝置可以在不同時間周期閉合相關(guān)的可獨立開關(guān)的開關(guān)。
7.權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其特征在于，該發(fā)光元件包括一個有機LED或一個聚合體LED。
全文摘要
通過以一種開關(guān)模式操作顯示器可以改善在有源矩陣(O)LEDs中的灰度級線性度和功率效率。
文檔編號G09G3/30GK1381033SQ01801341
公開日2002年11月20日 申請日期2001年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月22日
發(fā)明者A·塞姆佩爾, I·M·亨特, M·T·約翰森, E·W·A·楊 申請人:皇家菲利浦電子有限公司