專利名稱：具有初始非均勻性補(bǔ)償?shù)碾娭掳l(fā)光顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固態(tài)電致發(fā)光平板顯示器，更明確地講，涉及一種有辦法對組成這種顯示器的各個組件的特征差異進(jìn)行補(bǔ)償?shù)娘@示器。
背景技術(shù)：
電致發(fā)光(EL)器件早已為人們所知，最近被用于商用顯示設(shè)備中。這種器件既使用有源矩陣控制方案又使用無源矩陣控制方案，并且可以使用多個子像素。各個子像素都包括EL發(fā)射器和用于驅(qū)動流過EL發(fā)射器的電流的驅(qū)動晶體管。子像素通常被布置成二維陣列，每個子像素都有一個行地址和一個列地址，并且具有與該子像素相關(guān)的數(shù)據(jù)值。將不同顏色(例如，紅色、綠色、藍(lán)色以及白色)的子像素進(jìn)行分組以形成像素?？梢杂酶鞣N發(fā)射器工藝來制造EL顯示器，包括可涂覆無機(jī)發(fā)光二極管、量子點(diǎn)以及有機(jī)發(fā)光二極管(0LED organic light-emitting diode)。然而，這種顯示器存在多種限制了顯示器質(zhì)量的缺陷。 具體來講，OLED顯示器的子像素在顯示器上存在可見的非均勻性。可以將這些非均勻性歸因于顯示器中的EL發(fā)射器(對于有源矩陣顯示器)和用于驅(qū)動EL發(fā)射器的薄膜晶體管的變化。圖5示出了給出像素間特征差異的子像素亮度的示例性直方圖。所有的子像素是以相同電平驅(qū)動的，所以應(yīng)該具有相同的亮度。如圖5所示，所產(chǎn)生的亮度在兩個方向上都變化了 20個百分點(diǎn)。這導(dǎo)致了無法接受的顯示性能。諸如低溫多晶硅(LTPS low-temperature polysilicon)的某些晶體管工藝可能產(chǎn)生了遷移率和閾值電壓在顯示器表面上出現(xiàn)變化的驅(qū)動晶體管(Kuo，Yue, ed. ThinFilm Transistors :Materials and Processes，vol. 2 :Polyc stalline Thin Film Transistors. Boston Wuwcne Acadmie Publishers，2004，pg. 412)。這產(chǎn)生了討厭的可見非均勻性。此外，非均勻OLED材料沉積會產(chǎn)生性能出現(xiàn)變化的發(fā)射器，也導(dǎo)致了討厭的非均勻性。這些非均勻性出現(xiàn)在板(panel)銷售給最終用戶的時候，所以也稱為初始非均勻性。在現(xiàn)有技術(shù)中，測量顯示器中各個像素的性能，然后校正像素的性能，以提供在顯示器上更加均勻的輸出是已知的。Ishizuki等人的美國專利申請公報第2003/012^13號公開了一種用于提供高品質(zhì)圖像而沒有不規(guī)則亮度的顯示板驅(qū)動裝置及驅(qū)動方法。當(dāng)各個像素連續(xù)地并且獨(dú)立地發(fā)光時測量發(fā)光驅(qū)動電流。然后，根據(jù)測得的驅(qū)動電流值針對各個輸入像素數(shù)據(jù)來校正亮度。根據(jù)另一方面，調(diào)整驅(qū)動電壓，使得一個驅(qū)動電流值變得與預(yù)定的參考電流值相等。另一方面，當(dāng)將與顯示板的漏電流相對應(yīng)的偏置電流與從驅(qū)動電壓發(fā)生器電路輸出的電流相加時，測量電流，并且將所得的電流供應(yīng)至各個像素部分。這種測量技術(shù)是反復(fù)的，因此速度慢。此外，該技術(shù)的目的是對老化的補(bǔ)償，而不是對初始非均勻性的補(bǔ)償。Salam的題為“Matrix Display with Matched Solid-State Pixels”的美國專利第6，081，073號描述了一種具有用于減少像素的亮度變化的處理和控制電路的顯示矩陣。 該專利描述了根據(jù)顯示器中最弱像素的亮度與各個像素的亮度之間的比例，對各個像素應(yīng)用線性縮放方法。然而，該方法將導(dǎo)致顯示器的動態(tài)范圍和亮度的總體下降以及像素可工作的位深度的減小和變化。Fan 白勺題為"Methods of improving display uniformity of organic light emittingdisplays by calibrating individual pixel，，的美國專利第 6，473，065B1 號描述了改善OLED的顯示均勻性的方法。為了改善OLED的顯示均勻性，測量所有有機(jī)發(fā)光元件的顯示特征，并且從所測得的對應(yīng)有機(jī)發(fā)光元件的顯示特征獲得各個有機(jī)發(fā)光元件的校準(zhǔn)參數(shù)。將各個有機(jī)發(fā)光元件的校準(zhǔn)參數(shù)存儲在校準(zhǔn)存儲器中。該技術(shù)使用查找表與計算電路的組合來實現(xiàn)均勻性校正。然而，所描述的方法需要提供各個像素的全部特征的查找表，或者需要設(shè)備控制器中的大量計算電路。在大多數(shù)應(yīng)用中這或許是昂貴的并且不切實際的。Shen 入的M為"Method and apparatus for calibrating display devices andautomatical 1 y compensating for loss in their efficiency over time，，的美國專利申請第6，414，661B1號描述了一種通過根據(jù)施加至像素的累積驅(qū)動電流來計算并預(yù)測各個像素的光輸出效率的衰減，從而對OLED顯示器件中的單獨(dú)的有機(jī)發(fā)光二極管的發(fā)光效率的長期變化進(jìn)行補(bǔ)償，并且獲得施加至各個像素的下一驅(qū)動電流的修正系數(shù)的方法及相關(guān)系統(tǒng)。該專利描述了使用照相機(jī)獲得多個相等大小的子區(qū)域的圖像。這種處理是耗時的，并且需要機(jī)械固定裝置來獲得多個子區(qū)域圖像。Kasai等人的美國專利申請公報第2005/0007392A1號描述了一種電光器件，其通過執(zhí)行與多個干擾因素相對應(yīng)的修正處理來穩(wěn)定顯示器質(zhì)量。灰階特征生成單元生成具有通過改變顯示數(shù)據(jù)的灰階特征而獲得的灰階特征的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，所述顯示數(shù)據(jù)定義了各個像素對于其描述內(nèi)容包括修正因子的轉(zhuǎn)換表的灰階。然而，其方法需要大量的查找表(LUT)(在任一特定的時間并非所有的查找表都在使用)來執(zhí)行處理，而沒有描述填充 (populate)那些LUT的方法。Gu的美國專利第6，897，842B2號描述了使用脈寬調(diào)制(PWM :pulse widthmodulation)機(jī)制來可控地驅(qū)動顯示器(例如，形成顯示元件陣列的多個顯示元件)。 從均勻脈沖間隔時鐘生成非均勻脈沖間隔時鐘，然后用于調(diào)制驅(qū)動信號的寬度(可選地， 幅度)，以可控地驅(qū)動顯示元件陣列的一個或更多個顯示元件。連同初始非均勻性補(bǔ)償提供了 gamma校正。然而，該技術(shù)僅適用于無源矩陣顯示器，而不適用于通常使用的更高性能的有源矩陣顯示器。因此，需要更完整的方法來補(bǔ)償電致發(fā)光顯示器的組件之間的差異，更明確地來講，補(bǔ)償這種顯示器的初始非均勻性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是對多個電致發(fā)光(EL)子像素的特性差異進(jìn)行補(bǔ)償。該目的通過一種對多個電致發(fā)光(EL)子像素的特性差異進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒▉韺崿F(xiàn)，該方法包括以下步驟(a)為多個EL子像素中的每個EL子像素提供具有第一電極、第二電極和柵極的驅(qū)動晶體管；(b)提供第一電壓源和第一開關(guān)，該第一開關(guān)用于選擇性地將第一電壓源連接至每個驅(qū)動晶體管的第一電極；(c)為連接至相應(yīng)驅(qū)動晶體管的第二電極的每個EL子像素提供EL發(fā)射器，以及第二電壓源和第二開關(guān)，該第二開關(guān)用于選擇性地將每個EL發(fā)射器連接至第二電壓源；(d)為每個EL子像素提供具有第一電極和第二電極的讀出晶體管，并且將每個讀出晶體管的第一電極連接至相應(yīng)驅(qū)動晶體管的第二電極；(e)提供電流源和第三開關(guān)，該第三開關(guān)用于選擇性地將該電流源連接至每個讀出晶體管的第二電極；(f)提供電流阱和第四開關(guān)，該第四開關(guān)用于選擇性地將該電流阱連接至每個讀出晶體管的第二電極；(g)選擇EL子像素及其對應(yīng)的驅(qū)動晶體管、讀出晶體管和EL發(fā)射器；(h)向所選擇的驅(qū)動晶體管的柵極提供測試電壓，并且提供連接至所選擇的讀出晶體管的第二電極的電壓測量電路；(i)閉合第一開關(guān)和第四開關(guān)，打開第二開關(guān)和第三開關(guān)，并使用電壓測量電路來測量所選擇的讀出晶體管的第二電極處的電壓，以提供表示所選擇的驅(qū)動晶體管的特性的
對應(yīng)第一信號；(j)打開第一開關(guān)和第四開關(guān)，閉合第二開關(guān)和第三開關(guān)，并使用電壓測量電路來測量所選擇的讀出晶體管的第二電極處的電壓，以提供表示所選擇的EL發(fā)射器的特性的
對應(yīng)第二信號；(k)針對所述多個EL子像素中其余的每個EL子像素重復(fù)步驟g至步驟j ；以及(1)使用每個子像素的第一信號和第二信號來補(bǔ)償所述多個EL子像素的特性差
已本發(fā)明的一個優(yōu)勢是電致發(fā)光(EL)顯示器，其對組成EL顯示器的EL子像素的特性差異進(jìn)行補(bǔ)償，具體來講，對顯示器的初始非均勻性進(jìn)行補(bǔ)償，而不需要大量的或者復(fù)雜的電路來收集發(fā)光元件的使用或工作時間的連續(xù)測量值。本發(fā)明的另一個優(yōu)勢是其使用了簡單的電壓測量電路。本發(fā)明的另一個優(yōu)勢是，全部進(jìn)行電壓的測量，相比測量電流的方法而言對改變更加靈敏。本發(fā)明的另一個優(yōu)勢是，可以與對OLED變化的補(bǔ)償一起進(jìn)行對驅(qū)動晶體管的特性變化的補(bǔ)償，因而，提供了完整的補(bǔ)償解決方案。本發(fā)明的另一個優(yōu)勢是，測量與補(bǔ)償(0LED及驅(qū)動晶體管)這兩個方面都可以快速地完成，而不會混淆兩者。這有利地提高了補(bǔ)償測量中的信噪比。本發(fā)明的另一個優(yōu)勢是，可以使用單條選擇線來實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)讀出。本發(fā)明的另一個優(yōu)勢是，子像素中的驅(qū)動晶體管和EL發(fā)射器的特性的表征和補(bǔ)償對于特定子像素而言是唯一的，不會受到其他可能是開路或短路的子像素的影響。


圖1是可用于實踐本發(fā)明的電致發(fā)光(EL)顯示器的一個實施方式的示意圖；圖2是可用于實踐本發(fā)明的EL子像素的一個實施方式的示意圖；圖3是例示了兩個EL子像素的特征差異對器件電流的影響的圖；圖4是本發(fā)明的方法的一個實施方式的框圖；圖5是給出像素之間的特征差異的像素亮度的直方圖。
具體實施例方式現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖1，其示出了可用于實踐本發(fā)明的電致發(fā)光(EL)顯示器的一個實施方式的示意圖。EL顯示器10包括布置成多行和多列的預(yù)定數(shù)量的EL子像素60的陣列。注意到可以與在此所示不同地確定行和列的方向；例如，可以將其旋轉(zhuǎn)九十度。EL顯示器10 包括多條選擇線20，其中，EL子像素60的每一行都有一條選擇線20。EL顯示器10包括多條讀出線30，其中，EL子像素60的每一列都有一條讀出線30。每條讀出線30都連接至一個開關(guān)單元(switch block) 130，其在校準(zhǔn)處理期間將讀出線30連接至電流源160或者電流阱(current sink) 165。雖然為了說明清楚沒有示出，如本領(lǐng)域所熟知的，EL子像素60 的每一列也都有一條數(shù)據(jù)線。可以想到的是，將多條讀出線30連接至一個或更多個復(fù)用器 40，其允許從EL子像素60并行/串行讀出信號。復(fù)用器40可以是與EL顯示器10相同的結(jié)構(gòu)的一部分，或者可以是可以連接至EL顯示器10或者與EL顯示器10分離開的單獨(dú)構(gòu)造?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2，其示出了可用于實踐本發(fā)明的EL子像素的一個實施方式的示意圖。EL子像素60包括EL發(fā)射器50、驅(qū)動晶體管70、電容器75、讀出晶體管80以及選擇晶體管90。每個晶體管都有第一電極、第二電極和柵極?？梢酝ㄟ^第一開關(guān)110將第一電壓源140選擇性地連接至驅(qū)動晶體管70的第一電極，第一開關(guān)110可以位于EL顯示基板上或者單獨(dú)的結(jié)構(gòu)上。連接的意思是元件直接連接或者經(jīng)由另一組件(例如，開關(guān)、二極管或另一晶體管)電連接。驅(qū)動晶體管70的第二電極連接至EL發(fā)射器50，并且可以通過第二開關(guān)120將第二電壓源150選擇性地連接至EL發(fā)射器50，第二開關(guān)120也可以脫離EL顯示器基板。為EL顯示器提供了第一開關(guān)110和第二開關(guān)120中的至少一個。如果EL顯示器具有多個加電的像素子群，則可以提供額外的第一開關(guān)和第二開關(guān)。在正常顯示模式下， 第一開關(guān)和第二開關(guān)是閉合(closed)的，而其它開關(guān)(下面描述)是打開(open)的。如同本領(lǐng)域所熟知的，驅(qū)動晶體管70的柵極連接至選擇晶體管90，以選擇性地將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)線35提供至驅(qū)動晶體管70。在EL子像素60的行中，選擇線20連接至選擇晶體管90的柵極。選擇晶體管90的柵極連接至讀出晶體管80的柵極。讀出晶體管80的第一電極連接至驅(qū)動晶體管70的第二電極，并連接至EL發(fā)射器 50。在EL子像素60的列中，讀出線30連接至讀出晶體管80的第二電極。讀出線30連接至開關(guān)單元130。為每一列EL子像素60提供了一個開關(guān)單元130。開關(guān)單元130包括第三開關(guān)S3和第四開關(guān)S4,以及非連接狀態(tài)NC。盡管第三開關(guān)和第四開關(guān)可以是單獨(dú)的實體，但是它們在該方法中從不同時閉合，因而開關(guān)單元130提供了這兩個開關(guān)的便利實施方式。第三開關(guān)允許將電流源160選擇性地連接至讀出晶體管80的第二電極。當(dāng)通過第三開關(guān)連接后，電流源160允許預(yù)定的恒定電流流入EL子像素60。第四開關(guān)允許將電流阱165選擇性地連接至讀出晶體管80的第二電極。當(dāng)通過第四開關(guān)連接后，電流阱165允許當(dāng)將預(yù)定的數(shù)據(jù)值施加至數(shù)據(jù)線35時從EL子像素60流出預(yù)定的恒定電流。開關(guān)單元 130、電流源160以及電流阱165可以位于EL顯示器基板上，或者脫離EL顯示器基板。在包括多個EL子像素的EL顯示器中，通過第三和第四開關(guān)將單個電流源和電流阱選擇性地分別連接至多個EL子像素中的各個讀出晶體管的第二電極。如果在任一特定的時間將讀出晶體管的第二電極選擇線地連接至一個電流源或者一個電流阱，或者什么也沒有連接，則可以使用多于一個電流源或者電流阱。
讀出晶體管80的第二電極還連接至電壓測量電路170，其測量電壓以提供表示EL 子像素60的特征的信號。電壓測量電路170包括用于將電壓測量值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器185，以及處理器(Proc) 190。來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器185的信號被發(fā)送至處理器190。 如果必要，電壓測量電路170還可以包括用于存儲電壓測量值的存儲器195 (Mem)以及低通濾波器180。可以通過復(fù)用器輸出線45和復(fù)用器(MUX)40將電壓測量電路170連接至多個讀出線30和讀出晶體管80，以從預(yù)定數(shù)量的EL子像素60順序地讀出電壓。如果有多個復(fù)用器40，則各個復(fù)用器40可以具有其自已的復(fù)用器輸出線45。因而，可以同時驅(qū)動預(yù)定數(shù)量的EL子像素60。多個復(fù)用器40將允許從不同的復(fù)用器40并行讀出電壓，同時每個復(fù)用器40將允許順序地讀出附接到其上的讀出線30。在此將其稱為并行/順序處理。也可以通過控制線95和數(shù)模轉(zhuǎn)換器155將處理器190連接至數(shù)據(jù)線35。因而，處理器190可以在此處將要描述的測量處理期間向數(shù)據(jù)線35提供預(yù)定的數(shù)據(jù)值。處理器190 也可以經(jīng)由數(shù)據(jù)線85接收顯示數(shù)據(jù)，并且如將要在此描述的提供對于變化的補(bǔ)償，從而在顯示處理期間將補(bǔ)償數(shù)據(jù)提供至數(shù)據(jù)線35。圖1中所示的實施方式是非翻轉(zhuǎn)(non-inverted)的NMOS子像素。本領(lǐng)域已知的其它配置可以與本發(fā)明一起使用。各個晶體管(70、80、90)可以是N溝道的或P溝道的， 并且EL發(fā)射器50可以按照翻轉(zhuǎn)的或者非翻轉(zhuǎn)的配置連接至驅(qū)動晶體管70。EL發(fā)射器50 可以是但并不限于如Tang等人的美國專利第4，769，292號以及VanSlyke等人的美國專利第5，061，569號中所公開的有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)發(fā)射器，或者是本領(lǐng)域已知的其它發(fā)射器類型。當(dāng)EL發(fā)射器50是OLED發(fā)射器時，EL子像素60是OLED子像素，EL顯示器10是 OLED顯示器。驅(qū)動晶體管70以及其它晶體管(80、90)可以是低溫多晶硅(LTPS)、氧化鋅 (ZnO)、或者非晶硅(a-Si)晶體管，或者是本領(lǐng)域已知的其它類型的晶體管。晶體管(如EL子像素60的驅(qū)動晶體管70)具有包括閾值電壓Vth和遷移率μ的特征。驅(qū)動晶體管70的柵極上的電壓必須大于閾值電壓，才能在第一電極與第二電極之間流動顯著的電流。遷移率涉及晶體管導(dǎo)通時電流量。當(dāng)使用具有低溫多晶硅(LTPQ晶體管的晶體管背板的顯示器時，并非顯示器中所有的晶體管都必須有同樣的Vth或者遷移率值。 當(dāng)所有的驅(qū)動晶體管由相同的柵源電壓Vgs來驅(qū)動時，EL子像素60中的各種驅(qū)動晶體管的特征間差異會導(dǎo)致顯示器表面上的光輸出的可見非均勻性。這種非均勻性可以包括顯示器的不同部分中的亮度及色彩平衡的差異。期望補(bǔ)償這種閾值電壓及遷移率差異以避免這種問題。而且，EL發(fā)射器50的特征(例如，效率或者電阻率)會存在差異，這也會導(dǎo)致可見的非均勻性。本發(fā)明可以在任何期望的時間補(bǔ)償特征差異以及所導(dǎo)致的非均勻性。然而，對于最終用戶首次觀看顯示器而言，非均勻性是特別令人討厭的。EL顯示器的工作壽命是從最終用戶首次觀看該顯示器上的圖像的時間到該顯示器被丟棄時的時間。初始非均勻性是在顯示器的工作壽命開始時所出現(xiàn)的任何非均勻性。本發(fā)明可以通過在EL顯示器的工作壽命開始之前進(jìn)行測量來有利地校正初始非均勻性。測量可以作為顯示器制造的一部分在工廠中進(jìn)行。測量也可以在用戶首次激活包括EL顯示器的產(chǎn)品之后、在該顯示器上顯示第一幅圖像之前立即進(jìn)行。這允許最終用戶觀看顯示器時顯示器向最終用戶顯示高品質(zhì)的圖像，從而使最終用戶對顯示器的第一印象會是良好的?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖3，其示出了例示兩個EL發(fā)射器或驅(qū)動晶體管的、或者兩者的特征差異對EL子像素電流的影響的圖。圖3的橫坐標(biāo)表示驅(qū)動晶體管70的柵電壓?？v坐標(biāo)是經(jīng)過EL發(fā)射器50的電流的以10為底的對數(shù)。第一 EL子像素I-V特性230和第二 EL子像素I-V特性240示出了兩個不同EL子像素60的I-V曲線。針對特性M0，需要比特性230 更大的電壓來得到期望的電流；即，曲線向右移動了 Δν。如圖所示，AV是閾值電壓的變化 (AVth, 210)與由EL發(fā)射器電阻率的變化導(dǎo)致的EL電壓的變化(ΔνΕ ，220)的和。該變化導(dǎo)致分別具有特性230和MO的子像素之間的非均勻的光發(fā)射特性240上的給定柵電壓將控制比特性230上更少的電流，因此控制更少的光。 EL電流(也是通過驅(qū)動晶體管的漏源電壓)、EL電壓以及飽和閾值電壓之間的關(guān)系是其中，W是TFT溝道寬度，L是TFT溝道長度，μ是TFT遷移率，C0是每單位面積的氧化物電容率，Vg是柵電壓，Vgs是驅(qū)動晶體管的柵極與源極之間的電壓差。為了簡化，我們忽略了 μ對于Vgs的依賴。因而，為了從具有特性230與240的子像素產(chǎn)生相同的電流， 必須對Vth與Va的差異進(jìn)行補(bǔ)償。因此，期望測量這兩種變化?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖4，并且也參照圖2，示出了本發(fā)明的方法的一個實施方式的框圖。將預(yù)定的測試電壓(Vdata)提供至數(shù)據(jù)線35 (步驟310)。閉合第一開關(guān)110并打開第二開關(guān) 120。閉合第四開關(guān)并打開第三開關(guān)，即，將開關(guān)單元130切換至S4(步驟315)。針對所選擇的行來激活選擇線20，以將測試電壓提供至驅(qū)動晶體管70的柵極，并且導(dǎo)通所選擇的EL 子像素中的讀出晶體管80(步驟320)。這樣就選擇了所選擇的EL子像素的驅(qū)動晶體管、 讀出晶體管以及EL發(fā)射器。因而，電流從第一電壓源140流經(jīng)驅(qū)動晶體管70到達(dá)電流阱 165。將流經(jīng)電流阱165的電流值(Itestsk)選擇為小于由于施加Vdata而產(chǎn)生的經(jīng)過驅(qū)動晶體管70的電流；典型值將在1微安至5微安的范圍內(nèi)，并且針對在特定的測量裝置中進(jìn)行的所有測量將是恒定的。所選擇的Vdata的值對于所有這種測量都是恒定的，因此即使在顯示器的壽命中預(yù)期的老化之后也足夠使流經(jīng)驅(qū)動晶體管70的電流大于電流阱165處的電流。因而，將由電流阱165來完全地控制流經(jīng)驅(qū)動晶體管70的電流的極值，其在整個驅(qū)動晶體管70中將是相同的?？梢愿鶕?jù)驅(qū)動晶體管70的已知的或確定的電流-電壓以及老化特性來選擇Vdata的值。在該處理中可以使用多于一個測量值，例如，可以選擇1微安、2微安以及3微安來進(jìn)行測量。所使用的Vdata的值必須足夠得到不小于最大測試電流的電流。 電壓測量電路170用于測量讀出線30上的電壓，其是所選擇的讀出晶體管80的第二電極處的電壓V。ut，提供了表示所選擇的驅(qū)動晶體管70的特性的對應(yīng)第一信號V1 (步驟325)，所述特性包括驅(qū)動晶體管70的閾值電壓Vth。如果EL顯示器包含多個EL子像素，并且在要測量的行中存在額外的EL子像素，則可以使用連接至多條讀出線30的復(fù)用器40，以允許電壓測量電路170從預(yù)定數(shù)量的EL子像素(例如，該行中的每一個子像素)順序地讀出第一信號V1 (步驟330)。如果顯示器足夠大，可能需要多個復(fù)用器，其中，可以在并行/順序處理中提供第一信號。如果存在要測量的額外子像素行(步驟33 ，則通過不同的選擇線來選擇不同的行，并且重復(fù)進(jìn)行測量?？梢詫⒏鱾€子像素中的組件的電壓描述為V1 = Vdata-Vgs(Itestsk)-Vread (等式 2)
其中，Vgsatestsk)是必須施加至驅(qū)動晶體管70使得其漏源電流Ids等于Itestsk的柵源電壓。這些電壓的值將使得讀出晶體管80的第二電極的電壓(V。ut，讀取它以提供義)被調(diào)整為滿足等式2。在上述條件下，Vdata是設(shè)定值，并且可以假設(shè)Vread是恒定的。Vgs將收到電流阱165所設(shè)置的電流值以及驅(qū)動晶體管70的電流-電壓特性的控制，并且將針對驅(qū)動晶體管的閾值電壓的不同值而有所不同。為了補(bǔ)償遷移率變化，必須在Itestsk的不同的值處取兩個V1的值?？梢詾槊總€具有針對電流阱165而選擇的值的子像素記錄第一信號V1的值。然后，從所測量的全部子像素中選擇具有最大V1的子像素(因而具有最小Vgsatestsk)，故最小 Vth)作為第一目標(biāo)信號vltogrt。另選地，可以將所有V1值的最小值或者平均值、或者對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的其它函數(shù)的結(jié)果選為Vltmgrt。然后，可以將針對各個子像素所測量的第一信號V1與第一目標(biāo)信號Vltogrt進(jìn)行比較，以形成每個子像素的AV1，如下AV1 = -AVth = V1-Vltarget (等式 3)Δ V1表示各個子像素與目標(biāo)之間的閾值電壓差異。注意，本發(fā)明僅應(yīng)用于多個EL子像素，因為當(dāng)沒有要比較的子像素時，單個EL子像素在特性上沒有差別。即，針對單個EL子像素，V1 = Vltoget，所以總滿足AV1 = 0?，F(xiàn)在參考圖4，為了測量EL發(fā)射器，隨后打開第一開關(guān)110并閉合第二開關(guān)120。 開關(guān)單元130切換至S3，從而打開了第四開關(guān)并閉合了第三開關(guān)(步驟340)。針對所選擇的行來激活選擇線20，以導(dǎo)通讀出晶體管70 (步驟345)。因而，電流Itestsu從電流源160流經(jīng)EL發(fā)射器50到達(dá)第二電壓源150。將流經(jīng)電流源160的電流的值選擇為小于可能流經(jīng) EL發(fā)射器50的最大電流值；典型值將在1微安至5微安的范圍內(nèi)，并且針對在特定測量裝置中進(jìn)行的所有測量將是恒定的。在該處理中可以使用多于一個測量值，例如，可以選擇1 微安、2微安以及3微安進(jìn)行測量。電壓測量電路170用于測量讀出線30上的電壓，其是所選擇的讀出晶體管80的第二電極處的電壓V。ut，提供了表示所選擇的EL發(fā)射器50的特性的第二信號V2,其中，所述特性包括EL發(fā)射器50的電阻率(步驟350)。如果在要測量的行中存在額外的EL子像素，則可以使用連接至多條讀出線30的復(fù)用器40，以允許電壓測量電路170針對預(yù)定數(shù)量的EL子像素(例如，該行中的每一個子像素)順序地讀出第二信號 V2(步驟355)。如果顯示器足夠大，可能需要多個復(fù)用器，其中，可以在并行/順序處理中提供第一信號。如果EL顯示器中存在要測量的額外子像素行，則針對每一行重復(fù)步驟345 至步驟355 (步驟360)?？梢詫⒏鱾€子像素中的組件的電壓描述為V2 = CV+VEL+Vread (等式 4)這些電壓的值將使得讀出晶體管80的第二電極的電壓(V。ut，讀取它以提供％)被調(diào)整為滿足等式4。在上述條件下，CV是設(shè)定值，并且可以假設(shè)Vread是恒定的。Va將收到電流源160所設(shè)置的電流值以及EL發(fā)射器50的電流-電壓特性的控制。針對不同的EL 發(fā)射器50，Va可以是不同的?？梢詾槊總€具有針對電流源160選擇的值的子像素記錄第二信號V2的值。然后， 從所測量的全部子像素中選擇具有最小VeJ即，測得的V2最小)的子像素選擇為第二目標(biāo)信號V2tawt。另選地，可以將所有V2值的最大值或者平均值、或者對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的其它函數(shù)的結(jié)果選擇為V2togrt。然后，可以將針對各個子像素所測量的第二信號V2與第二目標(biāo)信號V2togrt進(jìn)行比較，以形成Δ V2，如下AV2= AVel = V2-V2target (等式 5)AV2表示各個子像素與目標(biāo)之間的EL發(fā)射器電壓差異。如圖4所示，當(dāng)測量多個EL子像素中的各個EL子像素時，可以針對所有EL子像素來讀取第一信號，然后可以針對所有EL子像素來讀取第二信號。然而，測量可以是交錯的。 可以針對第一 EL子像素來讀取第一信號，然后可以針對第一 EL子像素來讀取第二信號，然后可以針對第二 EL子像素來讀取第一信號，然后可以針對第二 EL子像素來讀取第二信號， 以此類推，直到針對多個EL子像素的所有EL子像素讀出了第一信號和第二信號為止。然后，可以分別使用各個EL子像素的第一信號中的AV1以及第二信號中的AV2 來補(bǔ)償多個EL子像素(例如，EL顯示器)中的不同EL子像素60的特性差異(步驟370)。 為了補(bǔ)償多個子像素之間的電流差異，必須針對ΔVth(與ΔV1有關(guān))和ΔΚ與八^有關(guān))進(jìn)行修正。為了補(bǔ)償EL子像素60的特性差異，可以使用下式形式的第一信號與第二信號的細(xì)節(jié) Δ Vdata = ( Δ V1) +f2 ( Δ V2) (等式 7)其中，AVdata是驅(qū)動晶體管70的柵極上維持由所選擇的Vdata指定的期望亮度所需的偏置電壓，^(AV1)是針對閾值電壓差異的修正，f2 (AV2)是針對EL電阻率差異的修正。AV1和等式3中給出的一樣；AV2和等式5中給出的一樣。例如，EL顯示器可以包括控制器，其可以包括查找表或者算法，以針對各個EL發(fā)射器來計算偏置電壓。例如，由于驅(qū)動晶體管的Ids由Vgs-Vth決定，所以可以是線性函數(shù)，所以通過將Vdata(其約等于Vg)改變相同的量，可以補(bǔ)償給定的Vth變化Mxo在具有連接至驅(qū)動晶體管的源端子的EL發(fā)射器的實施方式中，由于類似的原因，f2也可以是線性函數(shù)將源電壓變化Vgs改變相同的量。 對于更復(fù)雜的情況，可以通過本領(lǐng)域已知的技術(shù)(例如，SPICE仿真)來對系統(tǒng)進(jìn)行建模， 并且以預(yù)先計算的值的查找表來實現(xiàn)1與4。為了補(bǔ)償遷移率變化，可以使用不同Itestsk 值處的兩個測得V1值來確定偏置以及增益，其將每個子像素的I-V曲線映射至參考I-V曲線，參考I-V曲線被選擇為所有子像素的I-V曲線的平均值、最小值或者最大值。偏置與增益可用于將參考曲線上的Vdata變換至變換后曲線上的等價電壓。該線性變換可以同時解決 Vth和遷移率差異。計算偏置電壓AVdata以針對由于驅(qū)動晶體管70的閾值電壓以及遷移率的差異所導(dǎo)致的電流差異以及EL發(fā)射器50的電阻率差異提供校正。這提供了完整的補(bǔ)償解決方案。 可以由控制器來施加這些改變，以將光輸出修正至所期望的標(biāo)稱亮度值。通過控制施加至 EL發(fā)射器的信號，實現(xiàn)了具有恒定輸出亮度以及在特定亮度下壽命得到增長的EL發(fā)射器。 因為該方法針對顯示器中的各個EL發(fā)射器提供了校正，所以它將針對多個EL發(fā)射器的特性差異進(jìn)行補(bǔ)償，因而可以對具有多個EL子像素的EL顯示器的初始非均勻性進(jìn)行補(bǔ)償。部件列表10 EL 顯示器20選擇線30讀出線35數(shù)據(jù)線0069]40復(fù)用器0070]45復(fù)用器輸出線0071]50EL發(fā)射器0072]60EL子像素0073]70驅(qū)動晶體管0074]75電容器0075]80讀出晶體管0076]85數(shù)據(jù)入0077]90選擇晶體管0078]95控制線0079]100第一開關(guān)0080]120第二開關(guān)0081]130開關(guān)單元0082]140第一電壓源0083]150第二電壓源0084]155數(shù)模轉(zhuǎn)換器0085]160電流源0086]165電流阱0087]170電壓測量電路0088]180低通濾波器0089]185模數(shù)轉(zhuǎn)換器0090]190處理器0091]195存儲器0092]210AVth0093]220AVel0094]230第一 EL子像素0095]240第EL子像素I-0096]310步驟0097]315步驟0098]320步驟0099]325步驟0100]330判定步驟0101]335判定步驟0102]340步驟0103]345步驟0104]350步驟0105]355判定步驟0106]360判定步驟0107]370步驟
1權(quán)利要求
1.一種對多個電致發(fā)光EL子像素的特性差異進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ摲椒òㄒ韵虏襟E(a)為多個EL子像素中的每個EL子像素提供具有第一電極、第二電極和柵極的驅(qū)動晶體管；(b)提供第一電壓源和第一開關(guān)，該第一開關(guān)用于選擇性地將第一電壓源連接至每個驅(qū)動晶體管的第一電極；(c)為連接至相應(yīng)驅(qū)動晶體管的第二電極的每個EL子像素提供EL發(fā)射器，并提供第二電壓源和第二開關(guān)，該第二開關(guān)用于選擇性地將每個EL發(fā)射器連接至第二電壓源；(d)為每個EL子像素提供具有第一電極和第二電極的讀出晶體管，并且將每個讀出晶體管的第一電極連接至相應(yīng)驅(qū)動晶體管的第二電極；(e)提供電流源和第三開關(guān)，該第三開關(guān)用于選擇性地將該電流源連接至每個讀出晶體管的第二電極；(f)提供電流阱和第四開關(guān)，該第四開關(guān)用于選擇性地將該電流阱連接至每個讀出晶體管的第二電極；(g)選擇EL子像素及其對應(yīng)的驅(qū)動晶體管、讀出晶體管和EL發(fā)射器；(h)向所選擇的驅(qū)動晶體管的柵極提供測試電壓，并且提供連接至所選擇的讀出晶體管的第二電極的電壓測量電路；(i)閉合第一開關(guān)和第四開關(guān)，打開第二開關(guān)和第三開關(guān)，并使用所述電壓測量電路來測量所選擇的讀出晶體管的第二電極處的電壓，以提供表示所選擇的驅(qū)動晶體管的特性的對應(yīng)第一信號；(j)打開第一開關(guān)和第四開關(guān)，閉合第二開關(guān)和第三開關(guān)，并使用所述電壓測量電路來測量所選擇的讀出晶體管的第二電極處的電壓，以提供表示所選擇的EL發(fā)射器的特性的對應(yīng)第二信號；(k)針對所述多個EL子像素中其余的每個EL子像素重復(fù)步驟g至步驟j ；以及(1)使用每個子像素的第一信號和第二信號來補(bǔ)償所述多個EL子像素的特性差異。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述電壓測量電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述電壓測量電路還包括低通濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，針對預(yù)定數(shù)量的EL子像素執(zhí)行步驟g至步驟j， 在此期間，所述預(yù)定數(shù)量的EL子像素被同時驅(qū)動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟j包括將所測得的所述多個EL子像素中的每個EL子像素的第一信號和第二信號分別與第一目標(biāo)信號和第二目標(biāo)信號進(jìn)行比較， 以對所述EL子像素的特性差異進(jìn)行補(bǔ)償。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述EL子像素被布置成多行多列，該方法還包括以下步驟為每一行提供連接至該行中的選擇晶體管的柵極的選擇線，并且為每一列提供連接至該列中的所述讀出晶體管的第二電極的讀出線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，該方法還包括以下步驟使用連接至所述多個讀出線的復(fù)用器，順序地讀出所述預(yù)定數(shù)量的EL子像素的第一信號和第二信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法還包括以下步驟提供連接至所述驅(qū)動晶體管的柵極的選擇晶體管，并且其中，該選擇晶體管的柵極連接至所述讀出晶體管的柵極。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，每個EL發(fā)射器都是OLED發(fā)射器，并且其中，每個EL子像素都是OLED子像素。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，每個驅(qū)動晶體管都是低溫多晶硅驅(qū)動晶體管。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多個EL子像素組成了EL顯示器，并且其中，在該EL顯示器的工作壽命之前執(zhí)行步驟g至步驟k的測量。
全文摘要
一種對多個具有讀出晶體管(80)的電致發(fā)光(EL)子像素的特性差異進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒?，該方法包括以下步驟提供通過第一開關(guān)(51)連接至各個子像素的驅(qū)動晶體管(70)的第一電壓源(PVDD)以及通過第二開關(guān)(52)連接至各個子像素的EL發(fā)射器(50)的第二電壓源(CV)；提供通過第三開關(guān)(53)連接至讀出晶體管的電流源(160)以及通過第四開關(guān)(54)連接至讀出晶體管的電流阱(165)；向子像素提供測試電壓；僅閉合第一開關(guān)和第四開關(guān)，并測量讀出晶體管電壓，以提供表示驅(qū)動晶體管的特性的第一信號；僅閉合第二開關(guān)和第三開關(guān)，并測量電壓，以提供表示EL發(fā)射器的特性的第二信號；針對各個子像素進(jìn)行重復(fù)；并且使用各個子像素的第一信號和第二信號來補(bǔ)償EL子像素的特性差異。
文檔編號G09G3/32GK102203846SQ200980142078
公開日2011年9月28日 申請日期2009年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月25日
發(fā)明者加里·帕雷特, 查爾斯·I·利維 申請人:全球Oled科技有限責(zé)任公司