專利名稱：主動矩陣顯示設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種主動矩陣顯示設備，它所包括的顯示面板具有顯示像素矩陣以及與所述顯示像素耦合的行和列電極，每一個所述顯示像素都有適合通過所述列電極接收編程電流以及復制所述編程電流用于驅(qū)動發(fā)射元件的電流反射鏡電路。
背景技術：
US 2001/0052606公開了一種包括在行和列電極交叉區(qū)域上的像素的矩陣的顯示設備。這些像素各自都包括電流反射鏡電路以應付由激勵晶體管相對于電荷載體遷移率和閾電壓的差異而引起的晶體管一致性問題。
這些類型的顯示設備中的電流信號非常低并且所涉及的電壓范圍很大，造成顯示像素的編程時間長的不利因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目標是提供一種顯示設備，其中電壓被明確定義，由此能夠縮短對顯示像素的編程時間。
這個目標是通過提供一種主動顯示設備而實現(xiàn)的，該主動顯示設備被進一步配置以執(zhí)行校準步驟，其中，在施加所述編程電流之前在每一列電極上施加校準電壓，并且在每個所述顯示像素的所述列電極上充分維持所述校準電壓，直到施加所述編程電流。
這樣可以控制該顯示設備，使得在向顯示像素施加編程電流時列線路上具有明確定義的電壓。換句話說，使得該顯示設備不僅能夠向各個列電極施加校準電壓，還能為沿著列電極的各個顯示像素穩(wěn)定這個校準電壓。因此，能夠更快地完成對顯示像素的電流編程。這個優(yōu)點對于高分辨率顯示器尤其重要。另外一個優(yōu)點是編程電壓不再依賴于顯示像素的電源電壓。注意，對于彩色顯示器，可以向紅、綠、藍顯示子像素的列電極中的每一個提供公共的校準電壓，在所述顯示子像素上維持該公共校準電壓直到對該子像素施加編程電流為止。還注意到本發(fā)明不需要在每次向顯示像素施加編程電流時執(zhí)行校準步驟，盡管為實現(xiàn)最佳效果這樣更可取。
在本發(fā)明的一種實施方案中，顯示設備被配置為對多于一行顯示像素同時執(zhí)行所述校準步驟。這樣能夠減少由校準步驟引起的尋址時間的損失，甚至減少到可以忽略。如果泄漏足夠低，可以一次對顯示面板的所有行執(zhí)行校準步驟?？梢栽诶缑總€幀時間執(zhí)行校準步驟。
在本發(fā)明的一種實施方案中，所述每個列電極或線路與至少一個開關相耦合，以施加所述校準電壓。這個開關可以是顯示面板上一個獨立的開關，例如，靠近邊緣，或者可以被實現(xiàn)在列驅(qū)動器中。在本發(fā)明的一種實施方案中，該開關將所述列電極與地連接，以獲得零伏的校準電壓，從而使得在施加編程電流之前列線路處于這個明確定義的電壓。或者施加非零校準電壓，其優(yōu)點是可以忽略包含編程電流源的列驅(qū)動器的負電源電壓。
在本發(fā)明的一種實施方案中，每個所述顯示像素都包括校準電路，校準電路具有電容器和晶體管，晶體管的電流攜帶電極被連接在所述列電極和所述電容器的第一極之間，并且該校準電路被配置為通過所述晶體管在所述校準步驟之前為所述電容器充電并在所述校準步驟期間為它放電，以使所述晶體管的柵極攜帶的電壓基本上等于所述校準電壓和所述晶體管的閾電壓之和。這樣的顯示設備就適合執(zhí)行該校準步驟。
在本發(fā)明的一種實施方案中，校準電路包括一個或多個開關來控制所述電容器的所述充電和放電，并且顯示設備包括顯示控制器來控制所述開關，例如通過行選擇電路控制。
在本發(fā)明的一種實施方案中，電容器的第二極與地或充分恒定的電源電壓相連。優(yōu)選地該電容器的第二極與地相連。但是，為該顯示設備所采用的制造技術可能復雜化或阻止這一極的對地連接，這種情況下優(yōu)選到恒定電源電壓的連接。
在本發(fā)明的一種實施方案中，顯示設備包括公共校準電路以便同時為沿著所述列電極的若干顯示像素執(zhí)行所述校準步驟。這樣的配置可以節(jié)省顯示面板上的空間，因為校準電路可以由一些顯示像素共享。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，產(chǎn)品包括根據(jù)本發(fā)明的顯示設備以及信號處理電路。產(chǎn)品可以是手持設備，如移動電話，個人數(shù)字助理(PDA)或便攜計算機，以及諸如個人計算機的監(jiān)視器、電視機或汽車儀表盤上的顯示器等設備。
優(yōu)選地該顯示面板是高分辨率的顯示面板，因為本發(fā)明特別為這種顯示面板降低或消除顯示像素的電源線上的電壓降的影響。此外，對這樣的顯示設備來說，列線路電容更大。
本發(fā)明還涉及一種校準主動矩陣顯示設備的方法，所校準的主動矩陣顯示設備包括具有顯示像素矩陣以及與所述顯示像素耦合的行和列電極的顯示面板，每個所述顯示像素包括適合通過所述列電極接收編程電流并復制所述編程電流以驅(qū)動發(fā)射元件的電流反射鏡電路，該方法包括下列步驟-在施加所述編程電流之前向每個列電極施加校準電壓；-在所述列電極上充分維持所述校準電壓直到施加所述編程電流為止。
該方法導致對顯示像素更快的電流編程，因為在施加編程電流時列電極具有明確定義的電壓。
在本發(fā)明的一種實施方案中，一次為所述顯示面板的多于一行施加校準電壓。優(yōu)選地是一次為整個顯示器執(zhí)行校準階段，這樣尋址時間的損失最小。
下面將參考附圖進一步闡述本發(fā)明，附圖示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。將會理解本發(fā)明不以任何方式受限于這些具體的和優(yōu)選的實施方案。


附圖中圖1示出了包括主動矩陣顯示設備的產(chǎn)品，圖2示出了圖1所示的主動矩陣顯示設備的示意圖，圖3示出了圖2所示顯示設備的電流可編程的電流反射鏡顯示像素，圖4示出了沿著圖2中所示顯示設備的列電極的兩個圖3中所示的顯示像素，圖5示出了引入了根據(jù)本發(fā)明的一種實施方案的顯示像素的主動矩陣顯示設備的一部分，圖6A-6C示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實施方案的主動矩陣顯示設備運行中的不同階段；和圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的主動矩陣顯示設備的替代實施方案。
具體實施例方式
圖1示出了包括主動矩陣顯示設備6和信號處理電路SP的產(chǎn)品1。該顯示設備6包括主動矩陣顯示面板2，其具有排列在行4和列5的矩陣中的多個顯示像素3。該顯示面板2是主動矩陣顯示器，所包含的顯示像素3包括聚合體發(fā)光二極管(PLED)或小分子發(fā)光二極管(SMOLED)。該顯示面板2可以是高分辨率顯示面板，因為這種顯示面板中的可用編程時間非常短。
產(chǎn)品1可以是電視接收器，這種情況下信號處理電路SP可以包括用于接收電視信號并將電視信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動顯示設備6的數(shù)據(jù)輸入10的格式的電路?；蛘撸a(chǎn)品1可以是手持設備，如移動電話或PDA、便攜式計算機或個人計算機的監(jiān)視器、或者帶有顯示設備的任意其它產(chǎn)品。在這些情況下，信號處理電路SP可以包括數(shù)據(jù)處理電路。
圖2示出了主動矩陣顯示設備6的示意圖，包括圖1所示產(chǎn)品1的PLED顯示面板2，其具有電流發(fā)射元件。該顯示設備6包括顯示控制器7，顯示控制器包括了行選擇電路8和列驅(qū)動器9。由顯示控制器7通過數(shù)據(jù)輸入10接收數(shù)據(jù)信號，數(shù)據(jù)信號包含要顯示在顯示面板2上的例如(視頻)圖像的信息或數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)被作為編程電流通過列驅(qū)動器9和數(shù)據(jù)線11寫到合適的顯示像素3。由行選擇電路8通過選擇線路12完成對顯示像素3的行4的選擇，行選擇電路由顯示控制器7控制。由顯示控制器7執(zhí)行對顯示像素3的行4的選擇和將數(shù)據(jù)寫到顯示像素3之間的同步。此外顯示控制器7可以通過電源線13控制對顯示像素3的供電。
圖3示出了圖2中所示顯示面板的電流反射鏡配置中的電流可編程顯示像素3。激勵晶體管T2不僅用于對顯示像素3編程，還用于驅(qū)動發(fā)射元件14，例如PLED元件。在數(shù)據(jù)線路11上施加編程電流，由電流源Iprog表示。在編程期間，晶體管T4將電容器C與激勵晶體管T2的電流攜帶電極相連接，而由晶體管T3將發(fā)射元件14與激勵晶體管T2絕緣。在這個編程階段期間，通過T2施加數(shù)據(jù)輸入編程電流，同時根據(jù)先前編程的值對電容器C充電或放電以達到T2的相關柵極-源極電壓VGS?，F(xiàn)在，通過打開T1和T4并關閉T3，激勵晶體管T2的漏極電流被提供給了發(fā)射元件14。電容器C的存儲功能確保了該電流是在線路11上接收到的編程電流信號的完全拷貝。
通過激勵晶體管T2的電流I是I＝Iprog＝μ(V-Vt)2其中，μ是電荷載體的遷移率，Vt是激勵晶體管T2的閾電壓，V是激勵晶體管T2的柵極-源極電壓。這里假定來自激勵晶體管T2的電流I實際等于編程電流Iprog，這對具有電流反射鏡電路的顯示像素3是一個合理的假設。因此，表示由施加編程電流Iprog而引起的電壓的編程電壓Vprog為Vprog＝Vcc-Vt-√(Iprog/μ)其中Vcc是在電源線13上提供的電壓。圖3中所示的顯示像素3的電流反射鏡電路的有利特性是，在低頻率下，不管各顯示像素3之間在激勵晶體管的遷移率μ和閾電壓Vt上的差異，通過發(fā)射元件的電流幾乎是接收到的編程電流的精確拷貝。
圖4示出了沿著顯示面板2的列電極11的所有顯示像素3中如圖3中所示的兩個顯示像素3。為清楚起見，晶體管T1、T3和T4已經(jīng)被繪制成開關S1、S3和S4。因為顯示像素電路對給定的編程電流Iprog穩(wěn)定，因而激勵晶體管T2的遷移率μ和閾電壓Vt決定列電極11上的電壓Vprog。因為晶體管T2關于遷移率和閾電壓不相同，因而電壓Vprog將變化顯著。當用第一編程電流Iprog對下顯示像素3編程時，對應的開關S1被關閉，而列電極11上的電壓Vprog將根據(jù)第一編程電流以及這個顯示像素3的T2的特性而穩(wěn)定在一個特定值。如果接下來對上顯示像素3編程，則下顯示像素3的S1打開而上顯示像素3的S1被關閉。甚至在編程電流與下顯示像素3的編程電流相同時，因為上顯示像素3的激勵晶體管2的特性可能不同于下顯示像素3的激勵晶體管的特性，電壓Vprog可能穩(wěn)定在與下顯示像素3的電壓不同的值上。
編程電流Iprog通常很低，即，在發(fā)射元件14的暗區(qū)的毫微安到完全亮區(qū)的微安量級上。列電極11的線路電容可以在100pF的量級上。因而對于上顯示像素和下顯示像素3的編程電壓Vprog之間1V的差，10毫微安的編程電流會產(chǎn)生一個10毫秒的周期將列電級11帶到所需電壓Vprog。這么長的穩(wěn)定時間限制了顯示面板2在高頻下的運行。對于高分辨率顯示器2，列電極11的電容增加，由此導致性能更差。此外，使用更高分辨率的趨勢導致每個顯示像素3的編程電流減小。
圖5示出了引入了根據(jù)本發(fā)明的一種實施方案的顯示像素3的主動矩陣顯示設備6的一部分。該顯示像素3包括與圖4中所示相同的電路。相同的引用編號表示與顯示像素3中的電路相同的部件。該顯示像素3還包括校準電路，其包括開關S5和S6、電容器Ccal和晶體管Tcal。電容器Ccal一極與地相連，另一極與晶體管Tcal的柵極相連。這一極和晶體管Tcal的柵極通過開關S5與電源線13的電壓Vcc相連。此外這一極和晶體管Tcal的柵極還通過開關S6與晶體管Tcal的電流攜帶電極相連。這個電流攜帶電極還與圖3中所示顯示像素3的電流反射鏡電路相連。晶體管Tcal的另一電流攜帶電極與列電極11相連?？梢韵衿渌_關那樣，開關S5和S6由顯示控制器7通過行選擇電路經(jīng)由選擇線12(圖5中未示出)控制。應該認識到開關S5和S6可以被實現(xiàn)為根據(jù)本發(fā)明的顯示像素3中的晶體管。
還注意到電容器Ccal不必與地相連，盡管這是優(yōu)選配置。相反電容器極可以與充分穩(wěn)定的電壓相連，例如Vcc。
此外列電極11通過開關Scal與電壓Vcal相連。
圖6A-6C中提供了圖5中所示主動矩陣顯示設備6的操作實例。
在圖6A中，顯示像素3沒有被編程，并且電容器C上的電壓可以導致T2驅(qū)動電流發(fā)射元件14。應該認識到本發(fā)明并不需要從發(fā)射元件14發(fā)出光。開關S5被關閉，這樣Ccal被充電到與在校準步驟之前使校準晶體管Tcal飽和的Vcc相等的電壓。但是，因為S1和S6處于導通，沒有電流流經(jīng)Tcal。
圖6B示出了校準步驟的一個實現(xiàn)例子。開關S1仍然處于導通狀態(tài)，這樣就不會通過對電容器C充電而對顯示像素3編程。在這個校準階段，開關Scal被關閉，向列電極11施加了例如0伏的校準電壓Vcal。此外，開關S6被關閉，導致校準電容器Ccal的放電，產(chǎn)生了通過開關S6和晶體管Tcal的電流。Tcal的柵極電壓將會下降，直到Tcal停止導通，柵極電壓即產(chǎn)生晶體管Tcal的閾電壓Vt。此時列電極11的電壓被明確限定在0伏上。這個校準電壓實際上被維持在每個顯示像素3的列電極11上，直到如圖6C所示在編程階段中施加了電流信號Iprog為止。
應該認識到如果Vcal被設置在非零電壓V1，如果柵極電壓等于Vt+V1，Tcal將停止導通。如果選擇了Vcal具有非零值V1，沒有負電源電壓就能實現(xiàn)列驅(qū)動器9。如果列驅(qū)動器9將吸收列電極11上零伏上的電流，可能會需要這種電源。
還應該認識到在校準階段期間，發(fā)射元件14仍然可以按照先前的編程階段中所編程的發(fā)光。
圖6C示出了編程階段，其中通過將電容器C充電到足夠的電壓而對顯示像素3編程。因此，開關S1和S4被關閉，而開關S3被導通。此外開關Scal被導通以讓編程電流能夠流入列電極11的顯示像素3。電容器Ccal確保在打開開關Scal后，電壓在列電極11上維持。因為S5和S6被打開，校準晶體管Tcal的柵極電壓將不會變化并且固定在閾電壓Vt。編程電流將流經(jīng)Tcal、S1和S4，以使電容器C上的電壓增加或減小到一個值，此時流經(jīng)激勵晶體管T2的電流等于編程電流Iprog。
注意，例如圖6所示，對于沿著列電極11的未編程顯示象素3來說，開關S1和S6是導通的。其它開關S3、S4和S5的狀態(tài)對本發(fā)明來說不是必需的。如果，例如未尋址的顯示象素3要發(fā)光，則開關S3是關閉的，開關S4是導通的。如果顯示像素3在其未被尋址的幀時間段的特定比例部分應該不發(fā)光，也就是說應用減小的占空因數(shù)，則對于這部分比例的幀時間開關S3應是導通的。
對于每一列5逐行執(zhí)行上述校準步驟。但是，一次對顯示像素3的多于一行4或一次對整個顯示面板2執(zhí)行該校準步驟是有利的。后一選項需要在相關時間周期上(即應該為顯示像素3維持校準電壓Vcal的時間內(nèi))，Ccal上的電荷足夠穩(wěn)定，即沒有泄漏或泄漏可以忽略。一個或多個行4的校準步驟的起始可以由顯示控制器7來控制。
校準步驟的結果是，由于電壓波動減小，能夠快速對顯示像素3進行電流編程。只有在極端情況下列電極11上的電壓波動可能達到幾伏。通常如果編程電流從1毫微安提高到1微安，電壓波動只有幾毫伏，這大大小于現(xiàn)有技術顯示設備中的電壓波動。因此能夠應用具有更高分辨率的顯示面板2。此外，編程電壓Vprog不再取決于電源線13的電壓Vcc。本發(fā)明的要點是，修改過的顯示像素電路的特色是明確定義的輸入電壓，其獨立于顯示面板2上的各個顯示像素3之間激勵晶體管T2的特性的分布。列電極11上電壓波動的大幅減小提高了電流編程速度，這樣就能夠操作更高分辨率的顯示器。根據(jù)本發(fā)明的主動矩陣顯示設備6的劣勢是每個顯示像素3的電路所占面積增加，這對于顯示像素的孔徑是不利的。但是，對于頂部發(fā)射顯示面板2，其中發(fā)射元件14的光被發(fā)射遠離顯示像素電路，這就不成為問題。
顯示像素3中校準電路的目的是應付顯示像素3自身中的激勵晶體管T2的閾電壓的變化，這樣長的列電極11不會經(jīng)受這種變化。但在顯示像素的Tcal和T2之間該變化仍然存在。在這部分中，由于低線路電容，這個變化更小或無害。因為線路電容相對較低，可以對相同列電極11上的多個顯示像素3使用單個校準電路，如圖7所示。在這個實施方案中，與每個顯示像素或顯示子像素有專用校準電路的配置相比，線路電容略高，因為這個電容是隨不同顯示像素3的Tcal和S1之間的線路距離增大的。但是這個線路電容仍然顯著低于列電極11的電容。
應該注意到上述實施方案是為了說明而不是限制本發(fā)明，本領域的技術人員將能夠在不偏離所附權利要求的范圍的前提下，設計出很多種替代實施方案。在權利要求中，放置在括號中的任何引用符號都不是為了限制本發(fā)明。動詞“包括”的使用并不排除權利要求中所聲明的那些之外的元件和步驟的存在。元件之前的“一個”并不排除多個這種元件的存在?？梢酝ㄟ^包括若干獨立元件的硬件或通過適當編程的計算機實現(xiàn)本發(fā)明。在列舉了若干裝置的設備權利要求中，這些裝置中的若干個可以由一個和相同的硬件項來實現(xiàn)。在相互不同的附屬權利要求中列舉了特定方案的事實并不表示不能用這些方案的組合來獲利。
權利要求
1.包括了顯示面板(2)的主動矩陣顯示設備(6)，該顯示面板(2)具有顯示像素(3)的矩陣和與所述顯示像素(3)耦合的行和列電極(11，12)，每個所述顯示像素(3)都有適合通過所述列電極(11)接收編程電流(Iprog)并復制所述編程電流(Iprog)用于驅(qū)動發(fā)射元件(14)的電流反射鏡電路，其中，所述顯示設備(6)被進一步配置以執(zhí)行校準步驟，校準步驟中，在施加所述編程電流(Iprog)之前在每個列電極(11)上施加校準電壓(Vcal)，并且在每個所述顯示像素(3)的所述列電極上充分維持所述校準電壓直到施加所述編程電流(Iprog)。
2.根據(jù)權利要求1的主動矩陣顯示設備(6)，其中所述顯示設備(6)被配置為多于一行(4)所述顯示像素(3)同時執(zhí)行所述校準步驟。
3.根據(jù)權利要求1的主動矩陣顯示設備(6)，其中每個所述列電極(11)與至少一個開關(Scal)耦合以施加所述校準電壓(Vcal)。
4.根據(jù)權利要求3的主動矩陣顯示設備(6)，其中所述開關(Scal)將所述列電極(11)與地連接。
5.根據(jù)權利要求1的主動矩陣顯示設備(6)，其中每個所述顯示像素(3)還包括校準電路，校準電路具有電容器(Ccal)和晶體管(Tcal)，晶體管的電流攜帶電極被連接在所述列電極(11)和所述電容器(Ccal)的第一極之間，并且被配置為通過所述晶體管(Tcal)在所述校準步驟之前對所述電容器(Ccal)充電，以及在所述校準步驟期間放電，這樣所述晶體管(Tcal)的柵極攜帶的電壓基本等于所述校準電壓(Vcal)和所述晶體管(Tcal)的閾電壓(Vt)之和。
6.根據(jù)權利要求5的主動矩陣顯示設備(6)，其中所述校準電路包括一個或多個開關(S5，S6)以控制所述電容器(Ccal)的充電和放電，并且其中所述顯示設備(6)包括顯示控制器(7)用于控制所述開關(S5，S6)。
7.根據(jù)權利要求5的主動矩陣顯示設備(6)，其中所述電容器(Ccal)的第二極與地或充分恒定的電源相連。
8.根據(jù)權利要求1的主動矩陣顯示設備(6)，其中所述顯示設備(6)包括公共校準電路以便為沿著所述列電極(11)的若干顯示像素(3)執(zhí)行所述校準步驟。
9.包括權利要求1中所主張的主動矩陣顯示設備(6)的產(chǎn)品(1)；以及用于向該主動矩陣顯示設備(6)提供信號的信號處理電路(SP)。
10.用于校準一種主動矩陣顯示設備的方法，該主動矩陣顯示設備(6)包括顯示面板(2)，該顯示面板(2)具有顯示像素(3)矩陣和與所述顯示像素(3)耦合的行和列電極(11，12)，每個所述顯示像素(3)包括適合通過所述列電極(11)接收編程電流(Iprog)并復制所述編程電流(Iprog)用于驅(qū)動發(fā)射元件(14)的電流反射鏡電路，該方法包括-在施加所述編程電流(Iprog)之前向每個列電極(11)施加校準電壓(Vcal)；-在所述列電極(11)上充分維持所述校準電壓(Vcal)直到施加所述編程電流(Iprog)。
11.根據(jù)權利要求10的方法，其中一次為所述顯示面板(2)的不止一行(4)施加所述校準電壓(Vcal)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括顯示面板(2)的主動矩陣顯示設備(6)，該顯示面板(2)具有顯示像素(3)矩陣以及與顯示像素耦合的行和列電極(11，12)。每個顯示像素(3)都有適合通過所述列電極(11)接收編程電流(I
文檔編號G09G3/32GK1930604SQ200580007845
公開日2007年3月14日 申請日期2005年2月28日 優(yōu)先權日2004年3月12日
發(fā)明者F·P·M·布德澤拉爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司