提取有源矩陣有機(jī)發(fā)光器件顯示器中的參數(shù)的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明一般地涉及有源矩陣有機(jī)發(fā)光器件（AM0LED)顯示器，且特別地涉及對(duì)此 顯示器的驅(qū)動(dòng)器中的像素電路和發(fā)光器件中的閾值和迀移率因子的參數(shù)的提取。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，正引入有源矩陣有機(jī)發(fā)光器件（"AM0LED"）顯示器的優(yōu)點(diǎn)。這種顯示器相 對(duì)于傳統(tǒng)液晶顯示器優(yōu)點(diǎn)包括低功耗、制造靈活以及刷新速率更快。與傳統(tǒng)液晶顯示器相 比，AM0LED顯示器無(wú)背光，因此各個(gè)像素由獨(dú)立發(fā)光的不同顏色的0LED組成。0LED基于通 過(guò)各個(gè)驅(qū)動(dòng)晶體管提供的電流而發(fā)光，這些驅(qū)動(dòng)晶體管由各個(gè)編程電壓控制。各個(gè)像素的 功耗與該像素中產(chǎn)生的光的大小有關(guān)。
[0003] 基于0LED的像素中的輸出質(zhì)量受驅(qū)動(dòng)晶體管及0LED本身的性能的影響，驅(qū)動(dòng)晶 體管通常由包括但不限于非晶硅、多晶硅或金屬氧化物等的材料制成。尤其，隨著像素的老 化，驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值電壓和迀移率均會(huì)變化。為了保持圖像質(zhì)量，必須通過(guò)調(diào)整編程電壓 來(lái)補(bǔ)償這些參數(shù)的變化。為了實(shí)施該過(guò)程，必須從驅(qū)動(dòng)電路中提取這些參數(shù)。為在簡(jiǎn)單驅(qū) 動(dòng)電路中提取這些參數(shù)而增加的元件需要在顯示器基板上為該驅(qū)動(dòng)電路占用更多的空間， 因此減少了從0LED發(fā)光的孔徑或面積的大小。
[0004] 當(dāng)偏置在飽和時(shí)，薄膜驅(qū)動(dòng)晶體管的I-V特性取決于迀移率和閾值電壓，該迀移 率和閾值電壓是用于制造晶體管的材料的函數(shù)。因此，受老化和迀移率和閾值電壓的工藝 偏差的影響，在整個(gè)顯示器面板上設(shè)置的不同薄膜晶體管器件可呈現(xiàn)出不一致的行為。于 是，對(duì)于恒定的電壓，各個(gè)器件可具有不同的漏極電流。在極端示例中，一個(gè)器件可具有低 閾值電壓和低迀移率，相反地，第二個(gè)器件可具有高閾值電壓和高迀移率。
[0005] 因此，當(dāng)僅使用很少的電子元件來(lái)保持所需的孔徑時(shí)，對(duì)驅(qū)動(dòng)TFT和0LED的非一 致性參數(shù)（即，閾值電壓V th和迀移率的提取變得具有挑戰(zhàn)性。期望以盡可能少的元件 提取0LED像素的驅(qū)動(dòng)電路中的這類參數(shù)以使像素孔徑最大化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 在用于從像素電路中提取電路參數(shù)的另一個(gè)實(shí)施例中，編程像素電路，使驅(qū)動(dòng)器 件導(dǎo)通，并通過(guò)下列方式提取驅(qū)動(dòng)器件的參數(shù)：（i)將預(yù)定電壓施加至驅(qū)動(dòng)器件的同時(shí)讀 取驅(qū)動(dòng)器件中流過(guò)的電流，或者（ii)在使預(yù)定電流流過(guò)驅(qū)動(dòng)器件的同時(shí)讀取驅(qū)動(dòng)器件上 的電壓。
[0007] 在用于從像素電路中提取電路參數(shù)的又一個(gè)實(shí)施例中，使驅(qū)動(dòng)器件導(dǎo)通，且在改 變驅(qū)動(dòng)晶體管的柵極與源極之間或柵極與漏極之間的電壓以使驅(qū)動(dòng)晶體管在第一時(shí)間間 隔期間在線性區(qū)域中操作并在第二時(shí)間間隔期間在飽和區(qū)域中操作的同時(shí)，測(cè)量驅(qū)動(dòng)晶體 管的電流和電壓，以及根據(jù)在上述兩個(gè)區(qū)域中操作的驅(qū)動(dòng)晶體管的所測(cè)量的電流和電壓的 關(guān)系，提取發(fā)光器件的參數(shù)。
[0008] 在披露的一個(gè)用于從像素電路中讀取期望的電路參數(shù)的實(shí)施例中，像素電路包括 發(fā)光器件、用于向發(fā)光器件提供可編程驅(qū)動(dòng)電流的驅(qū)動(dòng)器件、編程輸入端和用于存儲(chǔ)編程 信號(hào)的存儲(chǔ)器件。提取方法包括：使驅(qū)動(dòng)器件關(guān)斷，并將來(lái)自外部源的預(yù)定電壓提供到發(fā)光 器件，使發(fā)光器件放電，直到發(fā)光器件關(guān)斷，并接著在發(fā)光器件關(guān)斷的同時(shí)，讀取發(fā)光器件 上的電壓。在一個(gè)實(shí)施中，在不同時(shí)間經(jīng)由相同的外部線讀取多個(gè)像素電路中的發(fā)光器件 上的電壓。期望參數(shù)的讀取可以通過(guò)下列操作來(lái)實(shí)現(xiàn)：使像素電路連接至電荷栗放大器，使 電荷栗放大器與像素電路隔離，以提供與來(lái)自像素電路的電荷電平或積分電流成比例的電 壓輸出，讀取電荷栗放大器的電壓輸出，并根據(jù)電荷栗放大器的電壓輸出確定至少一個(gè)像 素電路參數(shù)。
[0009] 在用于從像素電路中提取電路參數(shù)的另一個(gè)實(shí)施例中，使驅(qū)動(dòng)器件導(dǎo)通，使得發(fā) 光器件的電壓升高到比發(fā)光器件的導(dǎo)通電壓高的電平，使所述驅(qū)動(dòng)器件關(guān)斷，使得發(fā)光器 件上的電壓通過(guò)發(fā)光器件放電，直到發(fā)光器件關(guān)斷，并接著在發(fā)光器件關(guān)斷的同時(shí)，讀取發(fā) 光器件上的電壓。
[0010] 披露的一個(gè)用于從像素電路中讀取期望的電路參數(shù)的實(shí)施例中，像素電路包括發(fā) 光器件、用于向發(fā)光器件提供可編程驅(qū)動(dòng)電流的驅(qū)動(dòng)器件、編程輸入端和用于存儲(chǔ)編程信 號(hào)的存儲(chǔ)器件。提取方法包括：使驅(qū)動(dòng)器件關(guān)斷且將來(lái)自外部源的預(yù)定電壓提供到發(fā)光器 件，使發(fā)光器件放電，直到發(fā)光器件關(guān)斷，并接著在發(fā)光器件關(guān)斷的同時(shí)，讀取發(fā)光器件上 的電壓。在一個(gè)實(shí)施中，在不同的時(shí)間經(jīng)由相同的外部線路讀取多個(gè)像素電路中的發(fā)光器 件上的所述電壓。期望參數(shù)的讀取可以通過(guò)下列操作實(shí)現(xiàn)：使像素電路連接至電荷栗放大 器，使電荷栗放大器與像素電路隔離，以提供與來(lái)自像素電路的電荷電平或積分電流成比 例的電壓輸出，讀取電荷栗放大器的電壓輸出，并根據(jù)電荷栗放大器的電壓輸出確定至少 一個(gè)像素電路參數(shù)。
[0011] 在用于從像素電路中提取電路參數(shù)的另一個(gè)實(shí)施例中，使驅(qū)動(dòng)器件導(dǎo)通，使得發(fā) 光器件的電壓升高到比發(fā)光器件的導(dǎo)通電壓高的電平，使驅(qū)動(dòng)器件關(guān)斷，使得發(fā)光器件上 的電壓通過(guò)發(fā)光器件放電，直到發(fā)光器件關(guān)斷，并接著在發(fā)光器件關(guān)斷的同時(shí)，讀取發(fā)光器 件上的電壓。
[0012] 在用于從像素電路中提取電路參數(shù)的另一個(gè)實(shí)施例中，編程像素電路，使驅(qū)動(dòng)器 件導(dǎo)通，并通過(guò)下列方式提取驅(qū)動(dòng)器件的參數(shù)：（i)在將預(yù)定電壓施加到驅(qū)動(dòng)器件的同時(shí)， 讀取驅(qū)動(dòng)器件中流過(guò)的電流，或（ii)在使預(yù)定電流路過(guò)驅(qū)動(dòng)器件的同時(shí)，讀取驅(qū)動(dòng)器件上 的電壓。
[0013] 在用于從像素電路中提取電路參數(shù)的又一個(gè)實(shí)施例中，使驅(qū)動(dòng)器件導(dǎo)通，且在改 變驅(qū)動(dòng)晶體管的柵極與源極之間或柵極與漏極之間的電壓以使驅(qū)動(dòng)晶體管在第一時(shí)間間 隔期間在線性區(qū)域中操作并在第二時(shí)間間隔期間在飽和區(qū)域中操作的同時(shí)，測(cè)量驅(qū)動(dòng)晶體 管的電流和電壓，以及根據(jù)在上述兩個(gè)區(qū)域中操作的驅(qū)動(dòng)晶體管的所測(cè)量的電流和電壓的 關(guān)系，提取發(fā)光器件的參數(shù)。
[0014] 對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，參照附圖對(duì)各種實(shí)施例和/或方面進(jìn)行的詳細(xì)說(shuō) 明，本發(fā)明的上述及其它方面和實(shí)施例將是顯而易見(jiàn)的。下面將對(duì)附圖進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 通過(guò)閱讀下面的詳細(xì)說(shuō)明并參照附圖，本發(fā)明的上述和其它優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得顯而易 見(jiàn)。
[0016] 圖1是具有補(bǔ)償控制的AM0LED顯示器的框圖。
[0017] 圖2是用于圖1中的AM0LED顯示器中的二晶體管像素的數(shù)據(jù)提取電路的電路圖。
[0018] 圖3A是施加至數(shù)據(jù)提取電路以提取圖2中的n型驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值電壓和迀移 率的信號(hào)的信號(hào)時(shí)序圖。
[0019] 圖3B是施加至數(shù)據(jù)提取電路以提取圖2中的具有n型驅(qū)動(dòng)晶體管的0LED的特征 電壓的信號(hào)的信號(hào)時(shí)序圖。
[0020] 圖3C是施加至用于直接讀取的數(shù)據(jù)提取電路以提取圖2中的n型驅(qū)動(dòng)晶體管的 閾值電壓的信號(hào)的信號(hào)時(shí)序圖。
[0021] 圖4A是施加至數(shù)據(jù)提取電路以提取圖2中的p型驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值電壓和迀移 率的信號(hào)的信號(hào)時(shí)序圖。
[0022] 圖4B是施加至數(shù)據(jù)提取電路以利用p型驅(qū)動(dòng)晶體管提取圖2中的0LED的特征電 壓的信號(hào)的信號(hào)時(shí)序圖。
[0023] 圖4C是施加至用于直接讀取的數(shù)據(jù)提取電路以提取圖2中的p型驅(qū)動(dòng)晶體管的 閾值電壓的信號(hào)的信號(hào)時(shí)序圖。
[0024] 圖4D是施加至數(shù)據(jù)提取電路以通過(guò)使用圖2中的n型或p型驅(qū)動(dòng)晶體管來(lái)直接 讀取0LED的導(dǎo)通電壓的信號(hào)的信號(hào)時(shí)序圖。
[0025] 圖5是圖1中的AM0LED顯示器中的一個(gè)像素的三晶體管驅(qū)動(dòng)電路的用于提取參 數(shù)的數(shù)據(jù)提取電路的電路圖。
[0026] 圖6A是施加至數(shù)據(jù)提取電路以提取圖5中的驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值電壓和迀移率的 信號(hào)的信號(hào)時(shí)序圖。
[0027] 圖6B是施加至數(shù)據(jù)提取電路以提取圖5中的0LED的特征電壓的信號(hào)的信號(hào)時(shí)序 圖。
[0028] 圖6C是施加至用于直接讀取的數(shù)據(jù)提取電路以提取圖5中的驅(qū)動(dòng)晶體管的閾值 電壓的信號(hào)的信號(hào)時(shí)序圖。
[0029] 圖6D是施加至用于直接讀取的數(shù)據(jù)提取電路以提取圖5中的0LED的特征電壓的 信號(hào)的信號(hào)時(shí)序圖。
[0030] 圖7是讀取AM0LED顯示器中像素電路的驅(qū)動(dòng)晶體管和0LED的特征的提取周期的 流程圖。
[0031] 圖8是不同參數(shù)提取周期和最終應(yīng)用的流程圖。
[0032] 圖9是數(shù)據(jù)提取系統(tǒng)的部件的框圖和圖表。
[0033] 圖10是施加至數(shù)據(jù)提取電路以提取圖5中的電路的變形例中的驅(qū)動(dòng)晶體管的閾 值電壓和迀移率的信號(hào)的信號(hào)時(shí)序圖。
[0034] 圖11是施加至數(shù)據(jù)提取電路以提取圖5中的電路的變形例中的0LED的特性電壓 的信號(hào)的信號(hào)時(shí)序圖。
[0035] 圖12是用于從圖1中的AM0LED顯示器中的像素的驅(qū)動(dòng)電路中讀取像素電荷的數(shù) 據(jù)提取電路的電路圖，其是具有電流測(cè)量能力的像素電路的示意圖。
[0036] 圖13是施加至圖12中的數(shù)據(jù)提取電路以通過(guò)從外部使節(jié)點(diǎn)初始化來(lái)讀取像素狀 態(tài)的信號(hào)的信號(hào)時(shí)序圖。
[0037] 圖14是通過(guò)從外部使節(jié)點(diǎn)初始化來(lái)讀取圖12中的電路的像素狀態(tài)的流程圖。
[0038] 圖15是施加至圖12中的數(shù)據(jù)提取電路以通過(guò)從內(nèi)部使節(jié)點(diǎn)初始化來(lái)讀取像素狀 態(tài)的信號(hào)的信號(hào)時(shí)序圖。
[0039] 圖16是通過(guò)從內(nèi)部使節(jié)點(diǎn)初始化來(lái)讀取圖12中的電路的像素狀態(tài)的流程圖。
[0040] 圖17是一對(duì)與用于從圖1中的AM0LED顯示器中的兩個(gè)不同像素中讀取像素電荷 的公共監(jiān)測(cè)線一起使用且類似于圖12中的電路的電路的電路圖。
[0041] 圖18是在監(jiān)測(cè)線被共用時(shí)施加至圖17中的數(shù)據(jù)提取電路以讀取像素電荷的信號(hào) 的信號(hào)時(shí)序圖。
[0042] 圖19是利用公共監(jiān)測(cè)線讀取一對(duì)類似于圖17中的電路的電路的像素狀態(tài)的流程 圖。
[0043] 圖20A是提供對(duì)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的訪問(wèn)的變形像素電路的示意性電路圖。
[0044] 圖20B是圖示了 14的操作的時(shí)序圖，其是圖20A中的具有基于電荷的補(bǔ)償讀出能 力的0LED顯示器像素電路的示意圖。
[0045] 圖21是圖示了圖20A中的像素電路的用于實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)晶體管的參數(shù)的讀出的操作 的時(shí)序圖。
[0046] 圖22是圖示了圖20A中的像素電路的用于實(shí)現(xiàn)0LED的參數(shù)的讀出的操作的時(shí)序 圖。
[0047] 圖23是圖示了圖20A中的像素電路的用于實(shí)現(xiàn)0LED的參數(shù)的讀出的變形操作的 時(shí)序圖。
[0048] 圖24是具有電流測(cè)量能力的像素電路的不意圖。
[0049] 圖25是提供對(duì)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的訪問(wèn)的像素電路的示意性電路圖。
[0050] 圖26是具有電荷讀出能力的0LED顯示器像素電路的示意圖。
[0051] 盡管本發(fā)明可有多種變換和替代形式，但是已通過(guò)示例的形式在圖中示出了一些 具體實(shí)施例，并將在本文對(duì)這些具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。然而，應(yīng)理解，本發(fā)明并不限于 所公開的特定形式。相反，本發(fā)明旨在涵蓋所有落入所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明精神和范 圍內(nèi)的所有變換、等同物和替代物。
【具體實(shí)施方式】
[0052]圖1是電子顯示系統(tǒng)100,該系統(tǒng)100具有像素陣列102的有源矩陣區(qū)域，其中，像 素104的nXm陣列按行和列的形式布置。為了便于說(shuō)明，僅示出了兩行與兩列。像素陣列 102的有源矩陣區(qū)域之外是外圍區(qū)域106,用于驅(qū)動(dòng)和控制像素陣列102的外圍電路設(shè)置在 外圍區(qū)域106中。外圍電路包括地址或柵極驅(qū)動(dòng)電路108、數(shù)據(jù)或源極驅(qū)動(dòng)電路110、控制 器112以及可選的供給電壓（例如Vdd)驅(qū)動(dòng)器114?？刂破?12控制柵極、源極和供給電 壓驅(qū)動(dòng)器108、110和114。柵極驅(qū)動(dòng)器108在控制器112的控制下對(duì)地址或選擇線SEL[i]、 SEL[i+l]等進(jìn)行操作，該地址或選擇線與像素陣列102中各行像素104 -一對(duì)應(yīng)。在下 面說(shuō)明的像素共享配置中，柵極或地址驅(qū)動(dòng)電路108也可選擇性地對(duì)全局選擇線GSEL[j] 和/[GSEL[j]進(jìn)行操作，所述全局選擇線對(duì)像素陣列102的多行像素104(比如每?jī)尚邢?素104)進(jìn)行操作。源極驅(qū)動(dòng)電路110在控制器112的控制下對(duì)電壓數(shù)據(jù)線Vdata[k]和 Vdata[k+1]等進(jìn)行操作，該電壓數(shù)據(jù)線與像素陣列102中各列像素104--對(duì)應(yīng)。電壓數(shù) 據(jù)線將指示像素104中各個(gè)發(fā)光器件的亮度的電壓編程信息傳送至各個(gè)像素104。各個(gè)像 素104中的儲(chǔ)存元件（比如電容器）儲(chǔ)存該電壓編程信息，一直到發(fā)光或驅(qū)動(dòng)周期使發(fā)光 器件導(dǎo)通為止?？蛇x的供給電壓驅(qū)動(dòng)器114在控制器112的控制下控制供給電壓（EL_Vdd) 線，該供給電壓線與像素陣列102中各行或各列像素104 -一對(duì)應(yīng)。
[0053] 顯示系統(tǒng)100還包括電流供給和讀出電路120,以用于讀出來(lái)自數(shù)據(jù)輸出線VD[k] 和VD[k+l]等的輸出數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)輸出線線與像素陣列102中的各列像素104 -一對(duì)應(yīng)。
[0054] 眾所周知，需要使用指示像素104中發(fā)光器件的亮度的信息對(duì)顯示系統(tǒng)100中的 各個(gè)像素104進(jìn)行編程。幀界定了時(shí)間段，該時(shí)間段包括：（i)編程周期或階段，在此階段期 間，使用指示亮度的編程電壓對(duì)顯示系統(tǒng)100中的每個(gè)像素進(jìn)行編程，以及（ii)驅(qū)動(dòng)或發(fā) 光周期或階段，在此階段期間，使各個(gè)像素中的各個(gè)發(fā)光器件導(dǎo)通以發(fā)光，光的亮度與儲(chǔ)存 在儲(chǔ)存元件中的編程電壓相稱。因此，幀是許多靜止圖像之一，這些靜止圖像組成在顯示系 統(tǒng)100上顯示的一個(gè)完整運(yùn)動(dòng)畫面。用于編程或驅(qū)動(dòng)像素的方案至少有：逐行或逐幀。在 逐行編程中，首先對(duì)一行像素進(jìn)行編程再驅(qū)動(dòng)，然后再對(duì)下一行像素進(jìn)行編程和驅(qū)動(dòng)。在逐 幀編程中，首先對(duì)顯示系統(tǒng)100中所有行的像素進(jìn)行編程，然后再立即驅(qū)動(dòng)所有行的像素。 兩種方案都可在各個(gè)幀開始或結(jié)束時(shí)采用短暫的垂直消隱時(shí)間，在垂直消隱時(shí)間期間，像 素既沒(méi)被編程也沒(méi)被驅(qū)動(dòng)。
[0055] 位于像素陣列102外側(cè)的部件可設(shè)置在像素陣列102周圍的外圍區(qū)域106中并與 像素陣列102設(shè)置在同一物理基板上。這些部件包括柵極驅(qū)動(dòng)器108