專利名稱：均勻顯示低亮度的電致發(fā)光顯示器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電致發(fā)光顯示器件，例如采用有機(jī)LED器件如聚合物L(fēng)ED的電致發(fā)光顯示器件。
背景技術(shù)：
采用電致發(fā)光，發(fā)光顯示元件的矩陣顯示器件是眾所周知的。這些顯示元件可以包括例如采用聚合物材料的有機(jī)薄膜電致發(fā)光元件，或者為采用傳統(tǒng)III-V半導(dǎo)體復(fù)合物的發(fā)光二極管(LED)。近年來在有機(jī)電致發(fā)光材料，特別是在聚合物材料方面的研究已經(jīng)證明了它們可實際應(yīng)用于視頻顯示器件的能力。這些材料一般包括一層或多層夾在一對電極之間的半導(dǎo)體共軛聚合物，其中一個是透明的，另一個是一種適合于將空穴或電子注入聚合物層的材料?？衫肅VD工藝或簡單由采用了可溶解共軛聚合物的溶液的旋涂技術(shù)來制造聚合物材料。也可以使用噴墨打印。有機(jī)電致發(fā)光材料展示了類似二極管的I-V特性，所以它們能提供顯示功能和開關(guān)功能，且因此能在無源類型的顯示器中使用。另一選擇為，這些材料可用于有源矩陣顯示器件，其中每個像素包括一個顯示元件和一個用于控制流過顯示元件的電流的開關(guān)器件。
此類顯示器件具有電流尋址的顯示元件。結(jié)果，在更為成熟的液晶顯示技術(shù)中使用的驅(qū)動方案一般不適用于電致發(fā)光顯示。用于電致發(fā)光顯示的傳統(tǒng)模擬驅(qū)動方案包括給顯示元件提供可控電流。將一個電流源晶體管設(shè)置為像素結(jié)構(gòu)的一部分，將柵電壓加到電流源晶體管上用于確定流過顯示元件的電流已為公眾所知。存儲電容在尋址階段之后保持柵電壓。然而，跨襯底的晶體管特性的不同產(chǎn)生了柵電壓和源-漏電流之間的關(guān)系的不同，并且在顯示的圖像結(jié)果中產(chǎn)生了偽像。
特別是在低亮度級別，這些顯示將不均勻。
也已經(jīng)提出了數(shù)字驅(qū)動方案。在這些方案中，將LED器件有效地驅(qū)動為兩個可能的電壓級別。這樣克服了不均勻的問題，因為這些像素不再被驅(qū)動為低亮度級別。這樣也減少了像素電路中的功率消耗，因為不再需要在線性區(qū)中將晶體管操作為電流源。替代地，可將所有晶體管完全導(dǎo)通或完全截止，這樣將減少功率消耗。由于相同的原因這樣的方案對晶體管特性變化不敏感。此方案僅給出了兩個可能的像素輸出。然而，灰度級像素輸出能采用多種方法來實現(xiàn)。
在一種方案中，可將像素分組而形成較大的像素?？瑟毩⒌貙M中的像素進(jìn)行尋址，以產(chǎn)生灰度級，其是激活的組中的像素數(shù)目的函數(shù)。這通常稱為面積比方法。此方案的缺陷在于降低了顯示的分辨率和增加了像素的復(fù)雜性。
在另一種可選的方法中，像素能被比幀速率更快地接通和切斷，因此灰度級實施為接通像素的工作周期的函數(shù)。這通常稱為時間比方法。例如，可將一個幀周期以比率1∶2∶4(平均間隔地給出8個灰度級值)分成子幀周期。這樣增加了所需的驅(qū)動能力(否則需要降低幀速率)，且因此增加了顯示成本。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的第一方面，提供一種包括一個顯示像素陣列的電致發(fā)光(EL)顯示器件，每個顯示像素包括一個EL顯示元件和一個用于根據(jù)數(shù)據(jù)電壓驅(qū)動流過該EL顯示元件的電流的電流源電路，其中該顯示器件可工作在位于每個幀周期中的至少第一和第二階段(phase)中第一階段具有第一持續(xù)時間，且在此期間能驅(qū)動第一多個模擬驅(qū)動電流中的第一個流過該EL顯示元件；及第二階段具有不同于第一持續(xù)時間的第二持續(xù)時間，且在此期間，能驅(qū)動第二多個模擬驅(qū)動電流中的第二個流過該EL顯示元件，其中多個模擬驅(qū)動電流中的第一和第二個是獨立可選的。
此器件結(jié)合了具有一個模擬驅(qū)動方案的時間比方法。在不同的階段(兩個或多個)期間，像素可被驅(qū)動為多個模擬級別中的一個。因此，一個較短的階段可以提供較高(較小)分辨率的增加，而一個較長的階段能提供較低(較大)分辨率的增加。然后合并的輸出可提供比模擬驅(qū)動級別(drive level)更多的級別。能利用較高的驅(qū)動電流依次實現(xiàn)低亮度輸出，但這是在一個短的持續(xù)時間上進(jìn)行的。
多個模擬驅(qū)動級別可以包括n個驅(qū)動級別，且其中一個階段的持續(xù)時間大約等于另一個階段的持續(xù)時間的n倍。
在一個實施例中，第一多個模擬驅(qū)動電流的數(shù)目與第二多個模擬驅(qū)動電流的數(shù)目相同。在每個階段中，然后能結(jié)合n個級別(包括零)以提供n2個模擬級別。例如，可以使用8個模擬級別(包括零)提供6位(64級)的分辨率。那么最低的電流驅(qū)動級別是最高電流驅(qū)動級別的1/7。
在另一個實施例中，第一多個模擬驅(qū)動電流包括第一數(shù)目為n個的用于提供最低n個亮度級的驅(qū)動電流級別(包括零)，且第二多個模擬驅(qū)動電流包括第二數(shù)目為m個的用于提供最高m個亮度級的非零驅(qū)動電流級別，其中n+m是亮度級的總數(shù)。在此情況下，較短的階段僅用于第一最低的亮度級。對于較高的亮度級，僅使用第二階段。那么在第二階段中能被驅(qū)動的像素的級別數(shù)目m高于在第一階段中能被驅(qū)動的像素的級別數(shù)目n。例如，n可以是能提供給最低8個級別(0至7)的8，而通過在第二階段中將像素驅(qū)動為56個不同級別中的一個來提供第8至第63的級別。
每個像素可以包括一個驅(qū)動晶體管、一個用于存儲驅(qū)動晶體管的柵電壓的存儲電容和一個在尋址階段向驅(qū)動二極管的柵極切換數(shù)據(jù)電壓的尋址晶體管。因此，可以使用一個傳統(tǒng)的電壓尋址電流源像素來實施本發(fā)明。
本發(fā)明的顯示器件可在一個便攜式裝置如移動電話中使用。
本發(fā)明還提供一種驅(qū)動一個含有一個顯示像素陣列的電致發(fā)光(EL)顯示器件的方法，每個顯示像素包括一個EL顯示元件和一個用于根據(jù)數(shù)據(jù)電壓驅(qū)動流過該EL顯示元件的電流的電流源電路，該方法包括在具有第一持續(xù)時間的第一階段中，驅(qū)動第一多個模擬驅(qū)動電流中的第一個流過該EL顯示元件；及在具有不同于第一持續(xù)時間的第二持續(xù)時間的第二階段中，驅(qū)動第二多個模擬驅(qū)動電流中的第二個流過該EL顯示元件，其中多個模擬驅(qū)動電流中的第一和第二個被選擇以提供所希望的組合的EL顯示元件輸出。


參照附圖，現(xiàn)在將以實例的方式描述根據(jù)本發(fā)明的顯示器件的實施例，其中圖1顯示了一個傳統(tǒng)的EL顯示器件的結(jié)構(gòu)；圖2是一個公知的用于電流尋址一個EL顯示像素的像素電路的簡化示意圖；
圖3顯示了本發(fā)明的第一實施例的驅(qū)動方案的不同階段中的可能驅(qū)動級別；圖4顯示了如何使用圖3的級別提供第6亮度級的顯示；圖5顯示了如何使用圖3的級別提供第50亮度級的顯示；圖6顯示了本發(fā)明的第二實施例的驅(qū)動方案的不同階段中的可能驅(qū)動級別；圖7顯示了如何使用圖6的級別提供第6亮度級的顯示；圖8顯示了如何使用圖3的級別提供第50亮度級的顯示；圖9顯示了一個結(jié)合了本發(fā)明的顯示屏42的移動電話40。
具體實施例方式
參照圖1，一個有源矩陣尋址電致發(fā)光顯示器件包括一個具有一個規(guī)則間隔像素的行列矩陣陣列的面板，該面板由方塊1表示，且該面板包括電致發(fā)光顯示元件2和關(guān)聯(lián)的開關(guān)裝置，該面板位于行(選擇)和列(數(shù)據(jù))地址導(dǎo)線4和6的交叉組之間的交叉點上。為了簡化在圖中僅示出了一些像素。實際上可以有幾百行和幾百列像素。由外圍驅(qū)動電路經(jīng)由行列地址導(dǎo)線組對像素1進(jìn)行尋址，該外圍驅(qū)動電路包括一個行掃描驅(qū)動電路8和一個列數(shù)據(jù)驅(qū)動電路9，電路8和9連接至各組導(dǎo)線的末尾。
電致發(fā)光顯示元件2包括一個有機(jī)發(fā)光二極管，在此表示為二極管元件且包括一對電極，在該對電極之間夾著一層或多層有機(jī)電致發(fā)光顯示材料有源層(active layer)。該陣列的顯示元件和關(guān)聯(lián)的有源矩陣電路一起被支承在一個絕緣支承的一側(cè)。顯示元件的陰極或者陽極由透明導(dǎo)電材料形成。支承是如玻璃的透明材料，最接近襯底的顯示元件2的電極由一種如ITO的透明導(dǎo)電材料組成，因此由電致發(fā)光層產(chǎn)生的光能穿過這些電極和該支承以便被位于支承的另一側(cè)的觀眾看見。有機(jī)電致發(fā)光材料層的厚度一般在100nm和200nm之間。能用于元件2的合適的有機(jī)電致發(fā)光材料的典型例子是公知的，且在EP-A-0717446中已經(jīng)描述了。也能使用如在WO96/36959中所描述的共軛聚合物材料。
圖2以簡單示意的形式顯示了一個公知的像素和驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)。每個像素1包括EL顯示元件2和相關(guān)的驅(qū)動電路。驅(qū)動電路具有尋址晶體管16，該晶體管被行導(dǎo)線4上的行尋址脈沖導(dǎo)通。當(dāng)尋址晶體管16被導(dǎo)通時，列導(dǎo)線6上的電壓能傳遞到像素的剩余部分。具體而言，尋址晶體管16將列導(dǎo)線電壓加到電流源20上，該電流源包括一個驅(qū)動晶體管22和一個存儲電容24。列電壓被加到驅(qū)動晶體管22的柵極上，即使在行尋址脈沖已經(jīng)結(jié)束之后，該柵極仍被存儲電容24保持在此電壓。
驅(qū)動晶體管22是一個PMOS器件，且該電路是采用低溫多晶硅(LTPS)形成的。LTPS晶體管的晶體管特性是不均勻的，且此不均勻的效應(yīng)將對像素電路產(chǎn)生不均勻的電流源操作。由于LED的亮度取決于電流，所以顯示的亮度是不均勻的。
有幾種提議是利用電流尋址的像素，其中像素電路包括用于取樣驅(qū)動電流的電流鏡電路。然而，這樣增加了像素的復(fù)雜性，但其能在保持電壓尋址的像素的同時優(yōu)選解決了不均勻問題。
這些電壓尋址的像素在低像素電流時趨向于不均勻，而在較高電流時趨向于可接受。
本發(fā)明提供一種驅(qū)動方案，利用該方案僅在高電流時驅(qū)動像素，但其保持了大量的模擬驅(qū)動級別，例如滿足每像素6位的標(biāo)準(zhǔn)。
圖3顯示了本發(fā)明的第一驅(qū)動方案的可能驅(qū)動級別。幀周期被分成兩個階段30、32。這樣需要在每幀中對所有像素尋址兩次。例如，在第一階段30的開頭能對所有像素一行接一行地尋址一次，然后當(dāng)以相同的一行接一行的順序?qū)λ邢袼卦俅螌ぶ窌r，需要在第二階段32的開頭對全部像素陣列及時尋址。
這樣可以提供一個較短的可利用的行尋址周期，但這對于例如用于便攜式產(chǎn)品的小(具有較少行)顯示屏，不是問題，或者其中例如對于便攜式設(shè)備還能降低幀速率。
第一階段30具有相對較短的持續(xù)時間，在此階段中能驅(qū)動8個模擬驅(qū)動電流級別31(包括零)中的一個流過EL顯示元件。作為短持續(xù)時間的結(jié)果，這8個級別提供了最低的8個亮度級別(即，級別0到7)。
第二階段32具有相對較長的持續(xù)時間，具體為比第一階段的持續(xù)時間長8倍。在圖3的例子中，能驅(qū)動同樣8個模擬驅(qū)動電流級別33流過EL顯示元件，因此第二階段提供了亮度級0、8、16、24、32、40、48和56。第一和第二階段的級別是獨立可選的，所以對從兩個階段輸出的亮度相加能實現(xiàn)所有的64級。
圖4顯示了如何利用圖3的級別提供第6亮度級的顯示。在此情況下，像素在第一階段中被驅(qū)動為第6級，而在第二階段中被切斷。
圖5顯示了如何利用圖3的級別提供第50亮度級的顯示。在此情況下，像素在第一階段中被驅(qū)動為第2級，而在第二階段中被驅(qū)動為第6級。
圖6顯示了本發(fā)明的第二此驅(qū)動方案的不同階段中的可能驅(qū)動級別。在此實施例中，在第一階段30中像素被驅(qū)動到級別31，其提供了最低的n個亮度級別，但第二階段32采用不同的更大數(shù)目的驅(qū)動電流級別34來(單獨)提供剩余的亮度級。
例如，第一階段還能具有8個用于提供最低的8個級別(包括零)的級別，而在第二階段中通過將像素驅(qū)動為56個不同的級別34中的一個而能提供第8到第63級。為此目的，第二階段又比第一階段長8倍。為了提供最高的級別(63)，第二階段中的峰值驅(qū)動電流如圖6所示那樣更高，因此平均電流等于第一階段30中的峰值驅(qū)動電流，盡管第一階段被關(guān)掉了。第二階段(采用一個正?；募墑e)中的峰值電流需要為63/8(7.875)。
圖7顯示了如何使用圖6的級別提供第6亮度級的顯示。這僅使用第一階段30來實現(xiàn)。圖8顯示了如何使用圖3的級別提供第50亮度級的顯示。在此情況下，僅使用第二階段，且驅(qū)動為50/8的級別。
如上所述，本發(fā)明的顯示器件可在一個便攜式裝置如移動電話中使用。圖9顯示了一個結(jié)合了本發(fā)明的顯示屏42的移動電話40。
上述像素電路僅是能利用本發(fā)明改進(jìn)的可能的像素結(jié)構(gòu)的例子。具體而言，為了增加最小的驅(qū)動電流，能采用本發(fā)明的教導(dǎo)改進(jìn)任意的用于給EL顯示元件提供固定電壓的像素設(shè)計。這也可通過減少驅(qū)動級別的數(shù)目來實現(xiàn)，或者不希望如此。所需的用于提供緊密間隔的電壓驅(qū)動級別的驅(qū)動電路是能很容易地得到的。
上面給出了具有兩個階段的特定例子，且在第一階段中具有7個電壓級別。然而，可以存在兩個以上的以指數(shù)方式(例如1∶4∶16或1∶3∶9)縮放持續(xù)時間的階段，。在這些情況下，級別的數(shù)目相應(yīng)地縮放。在第一階段中減少的級別的數(shù)目越多，最高與最低驅(qū)動電流之間的差別越小，因此減少了不均勻效應(yīng)。然而，保持一個基本的模擬驅(qū)動方案以使能容易地獲得多個級別(例如6位)的分辨率。在上述例子中，最低的驅(qū)動電流是峰值驅(qū)動電流的1/7(圖3)和1/7.875(圖6)。
通過閱讀本發(fā)明的說明書，可以看出其它調(diào)整對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是很明顯的。這些調(diào)整可以包括在矩陣電致發(fā)光顯示及其部件領(lǐng)域來說已經(jīng)是公知的其它特征，其可代替或加到在此已經(jīng)描述的特征上使用。
權(quán)利要求
1.一種包括一個顯示像素(1)陣列的電致發(fā)光(EL)顯示器件，每個顯示像素包括一個EL顯示元件(2)和一個用于根據(jù)數(shù)據(jù)電壓驅(qū)動流過該EL顯示元件的電流的電流源電路(20)，其中該顯示器件可工作在位于每個幀周期中的至少第一和第二階段(30，32)中第一階段(30)具有第一持續(xù)時間，且在此期間能驅(qū)動第一多個模擬驅(qū)動電流(31)中的第一個流過該EL顯示元件；及第二階段(32)具有不同于第一持續(xù)時間的第二持續(xù)時間，且在此期間，能驅(qū)動第二多個模擬驅(qū)動電流(33)中的第二個流過該EL顯示元件，其中相應(yīng)的多個模擬驅(qū)動電流中的第一和第二個是獨立可選的。
2.如權(quán)利要求1所述的器件，其中第一多個模擬驅(qū)動電流包括含有零的n個驅(qū)動電流級別，且其中一個階段的持續(xù)時間大約等于另一個階段的持續(xù)時間的n倍。
3.如權(quán)利要求2所述的器件，其中n是8。
4.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的器件，其中第一多個模擬驅(qū)動電流(31)與第二多個模擬驅(qū)動電流(33)相同。
5.如權(quán)利要求1至3中的任一項所述的器件，其中第一多個模擬驅(qū)動電流(31)包括第一數(shù)目為n個的用于提供最低n個非零亮度級的驅(qū)動電流級別，且第二多個模擬驅(qū)動電流包括第二數(shù)目為m個的用于提供最高m個亮度級的非零驅(qū)動電流級別(34)，其中n+m是亮度級的總數(shù)。
6.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的器件，其中每個像素包括一個驅(qū)動晶體管(22)、一個用于存儲驅(qū)動晶體管(22)的柵電壓的存儲電容(24)和一個在尋址階段對驅(qū)動二極管(22)的柵極切換數(shù)據(jù)電壓的尋址晶體管(16)。
7.一種含有如前述權(quán)利要求中的任一項所述的顯示器件的便攜式電子裝置(40)。
8.一種驅(qū)動一個含有一個顯示像素陣列的電致發(fā)光(EL)顯示器件的方法，每個顯示像素包括一個EL顯示元件(2)和一個用于根據(jù)數(shù)據(jù)電壓驅(qū)動流過該EL顯示元件的電流的電流源電路(2)，該方法包括在具有第一持續(xù)時間的第一階段(30)中，驅(qū)動第一多個模擬驅(qū)動電流(31)中的第一個流過該EL顯示元件；及在具有不同于第一持續(xù)時間的第二持續(xù)時間的第二階段(32)中，驅(qū)動第二多個模擬驅(qū)動電流(33)中的第二個流過該EL顯示元件，其中多個模擬驅(qū)動電流中的第一和第二個被選擇以提供所希望的組合的EL顯示元件輸出。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中多個模擬驅(qū)動級別包括n個驅(qū)動級別，且其中一個階段的持續(xù)時間大約等于另一個階段的持續(xù)時間的n倍。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中n是8。
11.如權(quán)利要求8至10中任一項所述的方法，其中第一多個模擬驅(qū)動電流(31)與第二多個模擬驅(qū)動電流(33)相同。
12.如權(quán)利要求8至10中任一項所述的方法，其中第一多個模擬驅(qū)動電流(31)包括第一數(shù)目為n個的用于提供包括零的最低n個亮度級的非零驅(qū)動電流級別，且第二多個模擬驅(qū)動電流包括第二數(shù)目為m個的用于提供最高m個亮度級的非零驅(qū)動電流級別(34)，其中n+m是非零亮度級的總數(shù)。
全文摘要
一種電致發(fā)光(EL)顯示器件具有電流驅(qū)動像素，且可工作在位于每個幀周期的至少兩個階段中。在一個階段中，能驅(qū)動第一多個模擬驅(qū)動電流(31)中的一個流過EL顯示元件。在另一個較長階段中，獨立地驅(qū)動第二多個模擬驅(qū)動電流(33)中的一個流過該EL顯示元件。此器件結(jié)合了具有一個模擬驅(qū)動方案的時間比方法。一個較短的階段可以提供較高(較小)分辨率的增加，而一個較長的階段能提供較低(較大)分辨率的增加。能利用較高的驅(qū)動電流實現(xiàn)低亮度輸出，但這是在一個短的持續(xù)時間上進(jìn)行的，其減少了像素輸出中的不均勻性。
文檔編號G09G3/32GK1675670SQ03818854
公開日2005年9月28日 申請日期2003年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月6日
發(fā)明者M·J·蔡爾茲, D·A·菲什 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司