CN101111880A - 用于主动矩阵发光器件显示器的系统和驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种主动矩阵发光器件显示器及其驱动技术。像素包括发光器件和多个晶体管。可使用电容器来存储应用于驱动晶体管的电压,以使流过发光器件的电流不依赖于晶体管和发光器件特性的任何偏移。根据驱动方案,将偏置数据和编程数据提供给像素电路。
Description
技术领域
本发明涉及发光器件显示器,并更特别地涉及用于发光器件显示器的驱动技术。
背景技术
近来,采用非晶硅(a-Si)、多晶硅、有机或其它驱动背板技术的主动矩阵有机发光二极管(AMOLED)显示器,由于优于主动矩阵液晶显示器的优点而已经变得更加有吸引力。使用例如a-Si背板的AMOLED显示器,具有包括低温制造(其拓宽了不同基板的使用并使灵活的显示器可行)的优点,并且其低成本制造是完善建立的并能产生具有宽视角的高分辨率显示器。
AMOLED显示器包括像素的行列阵列,每个像素具有布置在行列阵列中的有机发光二极管(OLED)和背板电子器件。由于OLED是电流驱动器件,所以AMOLED的像素电路应该能够提供准确的和恒定的驱动电流。
一种已经被用于驱动AMOLED显示器的方法是直接用电流编程AMOLED像素。然而,OLED所需要的小电流,连同大的寄生电容,会不合需要地增加电流编程的AMOLED显示器的编程的建立时间。该外,难以设计外部驱动器来准确地供应所需的电流。例如,在CMOS技术中,晶体管必须工作在亚阈值状态以提供OLED所需的小电流,这是不理想的。因此,为了使用电流编程的AMOLED像素电路,适合的驱动方案是合乎需要的。
电流调整(current scaling)是一种可用于处理与OLED所需的小电流相关的问题的方法。在电流镜像素电路中,流过OLED的电流可以通过具有比镜像晶体管小的驱动晶体管而得到调整。然而,该方法不适用于其它电流编程像素电路。而且,通过调整两个镜像晶体管的大小,不匹配的效果会增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种消除或减轻现有系统的至少一个缺点的方法和系统。
根据本发明的一个方面,提供了一种显示器系统,其包括:具有发光器件和多个晶体管的像素电路,包括用于向发光器件提供像素电流的驱动晶体管的多个晶体管;用于编程和驱动像素电路的驱动器,该驱动器向像素电路提供可控制的偏置信号以加速像素电路的编程并补偿像素电路的时变参数;以及用于控制驱动器以生成稳定的像素电流的控制器。
根据本发明的又一方面,提供了一种像素电路,其包括:发光器件;以及多个晶体管,这多个晶体管包括用于向发光器件提供像素电流的驱动晶体管;其中像素电路由驱动器编程和驱动,驱动器向像素电路提供可控制的偏置信号以加速像素电路的编程并补偿像素电路的时变参数。
本发明的该概要不一定描述了本发明的所有特征。
对于本领域的那些技术人员而言,在结合附图研究了优选实施例的以下详细描述之后,本发明的其它方面和特征将很容易变得显而易见。
附图说明
根据参照了附图的以下描述,本发明的这些和其它特征将变得更加显而易见,在附图中:
图1是显示出根据本发明的一个实施例的像素电路的图;
图2是显示出应用于图1的像素电路的示例性波形的时序图;
图3是显示出应用于图1的像素电路的又一示例性波形的时序图;
图4是显示出图1的像素电路的电流稳定性的图;
图5是显示出具有p型晶体管并且与图1的像素电路相对应的像素电路的图;
图6是显示出应用于图5的像素电路的示例性波形的时序图;
图7是显示出应用于图5的像素电路的又一示例性波形的时序图;
图8是显示出根据本发明又一实施例的像素电路的图;
图9是显示出应用于图8的像素电路的示例性波形的时序图;
图10是显示出具有p型晶体管并且与图8的像素电路相对应的像素电路的图;
图11是显示出应用于图10的像素电路的示例性波形的时序图;
图12是显示出根据本发明的一个实施例的像素电路的图;
图13是显示出应用于图12的显示器的示例性波形的时序图;
图14是为不同偏置电流显示出CBVP像素电路的建立时间的图;
图15是显示出CBVP像素电路的I-V特性以及像素电流中引起的总误差的图;
图16是显示出具有p型晶体管并且与图12的像素电路相对应的像素电路的图;
图17是显示出应用于图16的显示器的示例性波形的时序图;
图18是显示出根据本发明的又一实施例的VBCP像素电路的图;
图19是显示出应用于图18的像素电路的示例性波形的时序图;
图20是显示出具有p型晶体管并且与图18的像素电路相对应的VBCP像素电路的图;
图21是显示出应用于图20的像素电路的示例性波形的时序图;
图22是显示出用于具有CBVP像素电路的显示器阵列的驱动机制的图;并且
图23是显示出用于具有VBCP像素电路的显示器阵列的驱动机制的图。
具体实施方式
通过使用具有有机发光二极管(OLED)和驱动薄膜晶体管(TFT)的像素来描述本发明的实施例。然而,像素可包括除OLED以外的任何发光器件,并且像素可包括除TFT以外的任何驱动晶体管。应注意,在本说明书中,“像素电路”和“像素”可互换使用。
现详细描述像素的驱动技术,包括电流偏置电压编程(CBVP)驱动方案。CBVP驱动方案使用电压来提供不同的灰度级(电压编程),并且使用偏置来加速编程并补偿像素的时变参数,诸如阈值电压偏移和OLED电压偏移。
图1示出了根据本发明的一个实施例的像素电路200。像素电路200采用如下所述的CBVP驱动方案。图1的像素电路200包括OLED10、存储电容器12、驱动晶体管14、以及开关晶体管16和18。每个晶体管具有栅极端、第一端和第二端。在说明书中,“第一端”(“第二端”)可以但不限于是漏极端或源极端(源极端或漏极端)。
晶体管14、16和18是n型TFT晶体管。应用于像素电路200的驱动技术也可应用于如图5所示的具有p型晶体管的互补像素电路。
晶体管14、16和18可使用非晶硅、纳米晶硅/微晶硅、多晶硅、有机半导体技术(例如有机TFT)、NMOS技术或CMOS技术(例如MOSFET)来制造。多个像素电路200可形成AMOLED显示器阵列。
向像素电路200提供两个选择线SEL1和SEL2、信号线VDATA、偏置线IBIAS、电压供应线VDD和公共接地。在图1中,公共接地用于OLED顶部电极。公共接地不是像素电路的一部分,并且在OLED 10被形成时的最后阶段形成。
驱动晶体管14的第一端被连接到电压供应线VDD。驱动晶体管14的第二端被连接到OLED 10的阳极。驱动晶体管14的栅极端通过开关晶体管16连接到信号线VDATA。存储电容器12连接于驱动晶体管14的第二和栅极端之间。
开关晶体管16的栅极端被连接到第一选择线SEL1。开关晶体管16的第一端被连接到信号线VDATA。开关晶体管16的第二端被连接到驱动晶体管14的栅极端。
开关晶体管18的栅极端被连接到第二选择线SEL2。晶体管18的第一端被连接到OLED 10的阳极和存储电容器112。开关晶体管18的第二端被连接到偏置线IBIAS。OLED 10的阴极被连接到公共接地。
晶体管14和16以及存储电容器12被连接到节点A11。OLED 10、存储电容器12和晶体管14和18被连接到B11。
像素电路200的操作包括具有多个编程周期的编程阶段和具有一个驱动周期的驱动阶段。在编程阶段期间,节点B11被充电到驱动晶体管14的阈值电压的负值,并且节点A11被充电到编程电压VP。
结果,驱动晶体管14的栅-源电压为:
VGS=VP-(-VT)=VP+VT (1)
其中VGS表示驱动晶体管14的栅-源电压,并且VT表示驱动晶体管14的阈值电压。该电压在驱动阶段保持在电容器12上,导致所需的电流在驱动阶段流过OLED 10。
现详细描述像素电路200的编程和驱动阶段。图2示出了应用于图1的像素电路200的一个示例性操作过程。在图2中,VnodeB表示节点B11的电压,并且VnodeA表示节点A11的电压。如图2中所示,编程阶段具有两个操作周期X11、X12,并且驱动阶段具有一个操作周期X13。
第一操作周期X11:选择线SEL1和SEL2均为高。偏置电流IB流过偏置线IBIAS,并且VDATA达到偏置电压VB。
结果,节点B11的电压为:
其中VnodeB表示节点B11的电压,VT表示驱动晶体管14的阈值电压,并且β表示由IDS=β(VGS-VT)2给出的TFT的电流-电压(I-V)特性中的系数。IDS表示驱动晶体管14的漏-源电流。
第二操作周期X12:在SEL2为低并且SEL1为高时,VDATA达到编程电压VP。因为OLED 20的电容11大,所以在先前周期中生成的节点B11的电压保持不变。
因此,驱动晶体管14的栅-源电压可被发现为:
VGS=VP+ΔVB+VT (3)
在基于(4)适当选择VB时,ΔVB为零。驱动晶体管14的栅-源电压,即VP+VT,被存储在存储电容器12中。
第三操作周期X13:IBIAS变为低,SEL1变为零。存储在存储电容器12中的电压被应用于驱动晶体管14的栅极端。驱动晶体管14处于开通。驱动晶体管14的栅-源电压在存储在存储电容器12中的电压上形成。这样,流过OLED 10的电流变得不依赖于驱动晶体管14的阈值电压的偏移和OLED特性。
图3示出了应用于图1的像素电路200的又一示例性操作过程。在图3中,VnodeB表示节点B11的电压,并且VnodeA表示节点A11的电压。
编程阶段具有两个操作周期X21、X22,并且驱动阶段具有一个操作周期X23。第一操作周期X21与图2的第一操作周期X11相同。第三操作周期X33与图2的第三操作周期X13相同。在图3中,选择线SEL1和SEL2具有相同的时序。这样,SEL1和SEL2可连接到共同的选择线。
第二操作周期X22:SEL1和SEL2为高。开关晶体管18处于开通。流过IBIAS的偏置电流IB为零。
如上所述,驱动晶体管14的栅-源电压可为VGS=VP+VT。驱动晶体管14的栅-源电压,即VP+VT,存储在存储电容器12中。
图4示出了图1的像素电路200的模拟结果和图2的波形。该结果显示出,由于驱动晶体管(例如图1中的14)中的2伏VT偏移而引起的OLED电流中的改变,对于大多数编程电压而言,几乎为百分之零。诸如阈值电压的模拟参数显示出,在低编程电压时,该偏移具有高百分比值。
图5示出了具有p型晶体管的像素电路202。像素电路202与图1的像素电路200相对应。像素电路202采用如图6-7所示的CBVP驱动方案。像素电路202包括OLED 20、存储电容器22、驱动晶体管24以及开关晶体管26和28。晶体管24、26和28为p型晶体管。每个晶体管具有栅极端、第一端和第二端。
晶体管24、26和28可使用非晶硅、纳米晶硅/微晶硅、多晶硅、有机半导体技术(例如有机TFT)、PMOS技术或CMOS技术(例如MOSFET)来制造。多个像素电路202可形成AMOLED显示器阵列。
向像素电路202提供两个选择线SEL1和SEL2、信号线VDATA、偏置线IBIAS、电压供应线VDD和公共接地。
晶体管24和26以及存储电容器22被连接到节点A12。OLED 20的阴极、存储电容器22和晶体管24和28被连接到B12。由于OLED阴极被连接到像素电路202的其它元件,所以这确保了与任何OLED制造的集成。
图6示出了应用于图5的像素电路202的一个示例性操作过程。图6与图2相对应。图7示出了应用于图5的像素电路202的又一示例性操作过程。图7与图3相对应。图6-7的CBVP驱动方案使用与图2-3中那些相似的IBIAS和VDATA。
图8示出了根据本发明的一个实施例的像素电路204。像素电路204采用如下所述的CBVP驱动方案。图8的像素电路204包括OLED30、存储电容器32和33、驱动晶体管34以及开关晶体管36、38和40。晶体管34、35和36中的每一个包括栅极端、第一端和第二端。该像素电路204以与像素电路200相同的方式工作。
晶体管34、36、38和40为n型TFT晶体管。应用于像素电路204的驱动技术也适用于如图10中所示的具有p型晶体管的互补像素电路。
晶体管34、36、38和40可使用非晶硅、纳米晶硅/微晶硅、多晶硅、有机半导体技术(例如有机TFT)、NMOS技术或CMOS技术(例如MOSFET)来制造。多个像素电路204可形成AMOLED显示器阵列。
向像素电路204提供选择线SEL、信号线VDATA、偏置线IBIAS、电压线VDD和公共接地。
驱动晶体管34的第一端被连接到OLED 30的阴极。驱动晶体管34的第二端接地。驱动晶体管34的栅极端通过开关晶体管36连接到其第一端。存储电容器32和33串联并且连接在驱动晶体管34的栅极和地之间。
开关晶体管36的栅极端被连接到选择线SEL。开关晶体管36的第一端被连接到驱动晶体管34的第一端。开关晶体管36的第二端被连接到驱动晶体管34的栅极端。
开关晶体管38的栅极端被连接到选择线SEL。开关晶体管38的第一端被连接到信号线VDATA。开关晶体管38的第二端被连接到存储电容器32和33的连接端(即,节点C21)。
开关晶体管40的栅极端被连接到选择线SEL。开关晶体管40的第一端被连接到偏置线IBIAS。开关晶体管40的第二端被连接到OLED30的阴极端。OLED 30的阳极被连接到VDD。
OLED 30、晶体管34、36和40在节点A21处被连接。存储电容器32以及晶体管34和36在节点B21处被连接。
像素电路204的操作包括具有多个编程周期的编程阶段,和具有一个驱动周期的驱动阶段。在编程阶段期间,第一存储电容器32被充电到编程电压VP加上驱动晶体管34的阈值电压,并且第二存储电容器33被充电到零。
结果,驱动晶体管34的栅-源电压为:
VGS=VP+VT(5)
其中VGS表示驱动晶体管34的栅-源电压,并且VT表示驱动晶体管34的阈值电压。
现详细描述像素电路204的编程和驱动阶段。图9示出了应用于图8的像素电路204的一个示例性操作过程。如图9所示,编程阶段具有两个操作周期X31、X32,并且驱动阶段具有一个操作周期X33。
第一操作周期X31:选择线SEL为高。偏置电流IB流过偏置线IBIAS,并且VDATA达到VB-VP,其中VP为编程电压,并且VB由下式给出:
结果,存储在第一电容器32中的电压为:
VC1=VP+VT (7)
其中VC1表示存储在第一存储电容器32中的电压,VT表示驱动晶体管34的阈值电压,β表示由IDS=β(VGS-VT)2给出的TFT的电流-电压(I-V)特性中的系数。IDS表示驱动晶体管34的漏-源电流。
第二操作周期:在SEL为高时,VDATA为零,并且IBIAS变为零。由于OLED 30的电容31和偏置线IBIAS的寄生电容很大,所以在先前周期中生成的节点B21的电压和节点A21的电压保持不变。
因此,驱动晶体管34的栅-源电压可被发现为:
VGS=VP+VT (8)
其中VGS表示驱动晶体管34的栅-源电压。
驱动晶体管34的栅-源电压被存储在存储电容器32中。
第三操作周期X33:IBIAS变为零。SEL变为零。节点C21的电压变为零。存储在存储电容器32中的电压被应用于驱动晶体管34的栅极端。驱动晶体管34的栅-源电压在存储在存储电容器32中的电压上形成。考虑到驱动晶体管34的电流主要由其栅-源电压限定,流过OLED 30的电流变得不依赖于驱动晶体管34的阈值电压的偏移和OLED特性。
图10示出了具有p型晶体管的像素电路206。像素电路206与图8的像素电路204相对应。像素电路206采用如图11中所示的CBVP驱动方案。图10的像素电路206包括OLED 50、存储电容器52和53、驱动晶体管54、以及开关晶体管56、58和60。晶体管54、56、58和60为p型晶体管。每个晶体管具有栅极端、第一端和第二端。
晶体管54、56、58和60可使用非晶硅、纳米晶硅/微晶硅、多晶硅、有机半导体技术(例如有机TFT)、PMOS技术或CMOS技术(例如MOSFET)来制造。多个像素电路206可形成AMOLED显示器阵列。
向像素电路206提供两个选择线SEL1和SEL2、信号线VDATA、偏置线IBIAS、电压供应线VDD和公共接地。公共接地可与图1中的公共接地相同。
OLED 50的阳极、晶体管54、56和60在节点A22处被连接。存储电容器52以及晶体管54和56在节点B22处被连接。开关晶体管58以及存储电容器52和53在节点C22处被连接。
图11示出了应用于图10的像素电路206的一个示例性操作过程。图11与图9相对应。如图11所示,图11的CBVP驱动方案使用与图9的那些相似的IBIAS和VDATA。
图12示出了根据本发明的一个实施例的显示器208。显示器208采用如下所述的CBVP驱动方案。在图12中,把与两行和一列相关的元件作为实例显示。显示器208可包括多于两行和多于一列。
显示器208包括OLED 70、存储电容器72和73、晶体管76、78、80、82和84。晶体管76为驱动晶体管。晶体管78、80和84为开关晶体管。晶体管76、78、80、82和84中的每一个包括栅极端、第一端和第二端。
晶体管76、78、80、82和84为n型TFT晶体管。应用于像素电路208的驱动技术也适用于如图16所示的具有p型晶体管的互补像素电路。
晶体管76、78、80、82和84可使用非晶硅、纳米晶硅/微晶硅、多晶硅、有机半导体技术(例如有机TFT)、NMOS技术或CMOS技术(例如MOSFET)来制造。显示器208可形成AMOLED显示器阵列。CBVP驱动方案和显示器208的组合,可提供大面积、高分辨率的AMOLED显示器。
晶体管76和80以及存储电容器72在节点A31处被连接。晶体管82和84以及存储电容器72和74在B31处被连接。
图13示出了应用于图12的显示器208的一个示例性操作过程。在图13中,“编程周期[n]”表示显示器208的行[n]的编程周期。
在两个连续行(n和n+1)之间共享编程时间。在第n行的编程周期期间,SEL[n]为高,并且偏置电流IB流过晶体管78和80。节点A31处的电压自行调整到(IB/β)1/2+VT,而节点B31处的电压为零,其中VT表示驱动晶体管76的阈值电压,并且β表示由IDS=β(VGS-VT)2给出的TFT的电流-电压(I-V)特性中的系数,并且IDS表示驱动晶体管76的漏-源电流。
在第(n+1)行的编程周期期间,VDATA变为VP-VB。结果,如果VB=(IB/β)1/2,则节点A31处的电压变为VP+VT。由于对所有像素采用恒定的电流,所以IBIAS线一贯具有适当的电压,适当没有必要对该线进行预充电,导致更短的编程时间和更低的功率消耗。更重要地,在第n行的编程周期的起始,节点B31的电压从VP-VB变为零。因此,节点A31处的电压变为(IB/β)1/2+VT,并且其已经被调整到其最终的值,导致快的建立时间。
图14中对不同的偏置电流绘出了CBVP像素电路的建立时间。此处可使用小电流作为IB,导致更低的功率消耗。
图15示出了CBVP像素电路的I-V特性以及由于驱动晶体管(例如图12的76)的阈值电压中的2-V偏移而在像素电流中引起的总误差。该结果指示出像素电流中的小于2%的总误差。应注意,IB=4.5μA。
图16示出了具有p型晶体管的显示器210。显示器210与图12的显示器208相对应。显示器210采用如图17中所示的CBVP驱动方案。在图12中,把与两行和一列相关的元件作为实例显示。显示器210可包括多于两行和多于一列。
显示器210包括OLED 90、存储电容器92和94以及晶体管96、98、100、102和104。晶体管96为驱动晶体管。晶体管100和104为开关晶体管。晶体管24、26和28为p型晶体管。每个晶体管具有栅极端、第一端和第二端。
晶体管96、98、100、102和104可使用非晶硅、纳米晶硅/微晶硅、多晶硅、有机半导体技术(例如有机TFT)、PMOS技术或CMOS技术(例如MOSFET)来制造。显示器210可形成AMOLED显示器阵列。
在图16中,驱动晶体管96连接在OLED 90的阳极和电压供应线VDD之间。
图17示出了应用于图16的显示器210的一个示例性操作过程。图17与图13相对应。图17的CBVP驱动方案使用与图13的那些相似的IBIAS和VDATA。
根据CBVP驱动方案,生成提供给驱动晶体管的过驱动电压,以便使其不依赖于其阈值电压和OLED电压。
通过存储在存储电容器中的电压并且将其应用于驱动晶体管的栅极,来补偿像素元件的特性的偏移(例如,驱动晶体管的阈值电压偏移和长时间显示操作下的发光器件的性能降低)。这样,像素电路可提供通过发光器件的稳定的电流,而不会受到任何偏移的影响,这改善了显示器工作寿命。此外,由于电路简单,其确保了比传统像素电路更高的产品收率、更低的制造成本和更高的分辨率。
由于上述像素电路的建立时间比传统像素电路少得多,所以其适合于诸如高清晰度TV的大面积显示器,但其也并不排除更小的显示器面积。
应注意,用于驱动具有CBVP像素电路(例如200、202或204)的显示器阵列的驱动器将像素亮度数据转换成电压。
现详细描述包括电压偏置电流编程(VBCP)驱动方案的像素驱动技术。在VBCP驱动方案中,像素电流被按比例减小而不用调整镜像晶体管的大小。VBCP驱动方案使用电流来提供不同的灰度级(电流编程),并且使用偏置来加速编程并补偿像素的时变参数,诸如阈值电压偏移。驱动晶体管的其中一个端被连接到虚拟地VGND。通过改变虚拟地的电压,来改变像素电流。在驱动器侧,偏置电流IB被加到编程电流IP,然后通过改变虚拟地的电压而将偏置电流从像素电路内的编程电流中去除。
图18示出了根据本发明的又一实施例的像素电路212。像素电路212采用如下所述的VBCP驱动方案。图18的像素电路212包括OLED110、存储电容器111、开关网络112以及镜像晶体管114和116。镜像晶体管114和116形成电流镜。晶体管114为编程晶体管。晶体管116为驱动晶体管。开关网络112包括开关晶体管118和120。晶体管114、116、118和120中的每个具有栅极端、第一端和第二端。
晶体管114、116、118和120为n型TFT晶体管。应用于像素电路212的驱动技术也适用于如图20中所示的具有p型晶体管的互补像素电路。
晶体管114、116、118和120可使用非晶硅、纳米晶硅/微晶硅、多晶硅、有机半导体技术(例如有机TFT)、NMOS技术或CMOS技术(例如MOSFET)来制造。多个像素电路212可形成AMOLED显示器阵列。
向像素电路150提供选择线SEL、信号线IDATA、虚拟地线VGND、电压供应线VDD和公共接地。
晶体管116的第一端被连接到OLED 110的阴极。晶体管116的第二端被连接到VGND。晶体管114的栅极端、晶体管116的栅极端和存储电容器111被连接到连接节点A41。
开关晶体管118和120的栅极端被连接到SEL。开关晶体管120的第一端被连接到IDATA。开关晶体管118和120被连接到晶体管114的第一端。开关晶体管118被连接到节点A41。
图19示出了图18的像素电路212的示例性操作。参照图18和19,详细描述应用于像素电路212的电流调整技术。像素电路212的操作具有编程周期X41和驱动周期X42。
编程周期X41:SEL为高。这样,开关晶体管118和120处于开通。VGND达到偏置电压VB。通过IDATA提供电流(IB+IP),其中IP表示编程电流,并且IB表示偏置电流。等于(IB+IP)的电流流过开关晶体管118和120。
驱动晶体管116的栅-源电压自行调整为:
其中VT表示驱动晶体管116的阈值电压,并且β表示由IDS=β(VGS-VT)2给出的TFT的电流-电压(I-V)特性中的系数。IDS表示驱动晶体管116的漏-源电流。
存储在存储电容器111中的电压为:
其中VCS表示存储在存储电容器111中的电压。
由于驱动晶体管116的一端被连接到VGND,所以在编程时间期间流过OLED 110的电流为:
其中Ipixel表示流过OLED110的像素电流。
如果IB>>IP,则像素电流Ipixel可写为:
如下所示适当地选择VB:
像素电流Ipixel变为等于编程电流IP。因此,其避免了编程周期期间不希望有的发射。
由于不需要调整大小,所以可实现电流镜像素电路中的两个镜像晶体管之间的更好的匹配。
图20示出了具有p型晶体管的像素电路214。像素电路214与图18的像素电路212相对应。像素电路214采用如图21所示的VBCP驱动方案。像素电路214包括OLED 130、存储电容器131、开关网络132、以及镜像晶体管134和136。镜像晶体管134和136形成电流镜。晶体管134为编程晶体管。晶体管136为驱动晶体管。开关网络132包括开关晶体管138和140。晶体管134、136、138和140为p型TFT晶体管。晶体管134、136、138和140中的每个具有栅极端、第一端和第二端。
晶体管134、136、138和140可使用非晶硅、纳米晶硅/微晶硅、多晶硅、有机半导体技术(例如有机TFT)、PMOS技术或CMOS技术(例如MOSFET)来制造。多个像素电路214可形成AMOLED显示器阵列。
向像素电路214提供选择线SEL、信号线IDATA、虚拟地线VGND和电压供应线VSS。
晶体管136被连接在VGND和OLED 130的阴极之间。晶体管134的栅极端、晶体管136的栅极端、存储电容器131和开关网络132在节点A42处被连接。
图21示出了用于图20的像素电路214的示例性操作。图21与图19相对应。图21的VBCP驱动方案使用与图19的那些相似的IDATA和VGND。
应用于像素电路212和214的VBCP技术适用于除电流镜类型的像素电路以外的电流编程像素电路。
例如,VBCP技术适合于用在AMOLED显示器中。VBCP技术增强了电流编程像素电路显示器(例如AMOLED显示器)的建立时间。
应注意,用于驱动具有VBCP像素电路(例如212、214)的显示器阵列的驱动器将像素亮度数据转换成电流。
图22示出了用于具有多个CBVP像素电路151(CBVP1-1、CBVP1-2、CBVP2-1、CBVP2-2)的显示器阵列150的驱动机制。CBVP像素电路151是CBVP驱动方案适用于的像素电路。例如,CBVP像素电路151可以是图1、5、8、10、12或16中所示的像素电路。在图22中,显示四个CBVP像素电路151作为实例。显示器阵列150可具有多于四个或少于四个CBVP像素电路151。
显示器阵列150为AMOLED显示器,在该AMOLED显示器中,以行和列布置多个CBVP像素电路151。在共同的列像素之间共享VDATA1(或VDATA2)和IBIAS1(或IBIAS2),同时在阵列结构中的共同的行像素之间共享SEL1(或SEL2)。
通过地址驱动器152驱动SEL1和SEL2。通过源驱动器154驱动VDATA1和VDATA2。也通过源驱动器154驱动IBIAS1和IBIAS2。提供控制器和调度器156用于控制和调度编程、校准和用于操作显示器阵列的其它操作,包括用于如上所述的CBVP驱动方案的控制和调度。
图23示出了具有多个VBCP像素电路的显示器阵列160的驱动机制。在图23中,显示图18的像素电路212作为VBCP像素电路的实例。然而,显示器阵列160可包括所描述的VBCP驱动方案适用于的任何其它像素电路。
图23的SEL1和SEL2与图18的SEL相对应。图23的VGND1和VGAND2与图18的VDATA相对应。图23的IDATA1和IDATA2与图18的IDATA相对应。在图23中,四个VBCP像素电路被作为实例显示。显示器阵列160可具有多于四个或少于四个VBCP像素电路。
显示器阵列160为AMOLED显示器,在该AMOLED显示器中,以行和列布置多个VBCP像素电路。IDATA1(或IDATA2)在共同的列像素之间共享,同时SEL1(或SEL2)和VGND1(或VGND2)在阵列结构中的共同的行像素之间共享。
SEL1、SEL2、VGND1和VGND2通过地址驱动器162被驱动。IDATA1和IDATA通过源驱动器164被驱动。提供控制器和调度器166用于控制和调度编程、校准和用于操作显示器阵列的其它操作,包括用于如上所述的CBVP驱动方案的控制和调度。
特此将所有的引证引用在此作为参考。
已经关于一个或多个实施例对本发明进行了描述。然而,对于本领域的技术人员显而易见的是,可在不脱离如权利要求中限定的本发明的范围的情况下做出许多变更和更改。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种显示系统,包括:
具有发光器件和多个晶体管的像素电路,所述多个晶体管包括用于向所述发光器件提供像素电流的驱动晶体管,连接到信号线并由第一选择线选择的第一开关晶体管,和连接到可控制的偏置线并由第二选择线选择的第二开关晶体管;
用于编程和驱动所述像素电路的驱动器,所述驱动器向所述信号线提供编程数据,并向至少所述可控制的偏置线提供可控制的偏置信号以补偿所述像素电路的时变参数;和
用于控制所述驱动器以生成稳定的像素电流的控制器。
2.如权利要求1所述的显示系统,其中所述发光器件包括有机发光二极管。
3.如权利要求1所述的显示系统,其中所述像素电路还包括至少一个用于存储所述时变参数的电容器。
4.如权利要求1所述的显示系统,其中所述晶体管中的至少一个是薄膜晶体管。
5.如权利要求1所述的显示系统,其中所述晶体管中的至少一个是n型晶体管。
6.如权利要求1所述的显示系统,其中所述晶体管中的至少一个是p型晶体管。
7.如权利要求1所述的显示系统,其中所述像素电路形成AMOLED显示器阵列,并且多个所述像素电路以行和列被布置。
8.如权利要求1所述的显示系统,其中所述偏置信号是偏置电流、偏置电压或其组合。
9.如权利要求1所述的显示系统,其中所述像素电路是电流编程电路或电压编程电路。
10.如权利要求3所述的显示系统,其中所述发光器件具有第一端和第二端,所述发光器件的所述第一端被连接到电压供应线,
所述电容器具有第一端和第二端,
所述第一开关晶体管具有栅极端、第一端和第二端,所述第一开关晶体管的所述栅极端被连接到所述第一选择线,所述第一开关晶体管的所述第一端被连接到所述信号线,所述第一开关晶体管的所述第二端被连接到所述电容器的所述第一端;
所述第二开关晶体管具有栅极端、第一端和第二端,所述第二开关晶体管的所述栅极端被连接到所述第二选择线,所述第二开关晶体管的所述第一端被连接到所述电容器的所述第二端,所述第二开关晶体管的所述第二端被连接到所述可控制的偏置线;
所述驱动晶体管具有栅极端、第一端和第二端,所述驱动晶体管的所述栅极端被连接到所述第一开关晶体管的所述第二端和所述电容器的所述第一端,所述驱动晶体管的所述第一端被连接到电压供应线,所述驱动晶体管的所述第二端被连接到所述发光器件的所述第二端。
11.如权利要求1或10所述的显示系统,其中所述第一选择线和所述第二选择线是共同的选择线。
12.如权利要求3所述的显示系统,其中所述发光器件具有第一端和第二端,所述发光器件的所述第一端被连接到第一电压源,
所述电容器包括第一电容器和第二电容器,所述第一电容器和第二电容器中的每个具有第一端和第二端,
所述第一选择线和所述第二选择线是共同的选择线,
所述第一开关晶体管具有栅极端、第一端和第二端,所述第一开关晶体管的所述栅极端被连接到所述选择线,所述第一开关晶体管的所述第一端被连接到所述信号线,所述第一开关晶体管的所述第二端被连接到所述第一电容器的所述第二端和所述第二电容器的所述第一端;
所述第二开关晶体管具有栅极端、第一端和第二端,所述第二开关晶体管的所述栅极端被连接到所述选择线,所述第二开关晶体管的所述第一端被连接到所述可控制的偏置线,所述第二开关晶体管的所述第二端被连接到所述发光器件的所述第二端;
所述晶体管还包括第三开关晶体管,所述第三开关晶体管具有栅极端、第一端和第二端,所述第三开关晶体管的所述栅极端被连接到所述选择线,所述第三开关晶体管的所述第一端被连接到所述第二开关晶体管的所述第二端和所述发光器件的所述第二端,所述第三开关晶体管的所述第二端被连接到所述第一电容器的所述第一端;
所述驱动晶体管具有栅极端、第一端和第二端,所述驱动晶体管的所述栅极端被连接到所述第三开关晶体管的所述第二端和所述第一电容器的所述第一端,所述驱动晶体管的所述第一端被连接到所述发光器件的所述第二端,所述驱动晶体管的所述第二端被连接到第二电压供应线。
13.如权利要求1-7和10-12中的任一项所述的显示系统,其中所述像素电路是电压编程像素电路,所述编程数据是编程电压,并且所述可控制的偏置信号是具有固定水平的偏置电流。
14.如权利要求7所述的显示系统,其中所述像素电路被布置成使得第n行的编程周期与第(n+1)行的编程周期重叠。
15.驱动权利要求8的像素电路的方法,包括以下步骤:
在第一编程周期,向所述像素电路提供所述偏置信号;
在第二编程周期,向所述像素电路提供编程电压;
在驱动周期,使所述编程电压和所述偏置信号无效。
16.驱动权利要求8的像素电路的方法,包括以下步骤:
在第一编程周期,向所述像素电路提供所述偏置信号;
在第二编程周期,向所述像素电路提供编程电压,并使所述偏置信号无效;
在驱动周期,使所述编程电压无效。
17.驱动权利要求1的像素电路的方法,包括以下步骤:
在第一编程周期,向所述像素电路提供偏置电流,以及由编程电压和偏置电压限定的电压;
在第二编程周期,使所述偏置信号无效。
18.驱动权利要求1的像素电路的方法,包括以下步骤:
在第一编程周期,向所述像素电路提供所述偏置信号;
在第二编程周期,使所述偏置信号无效,并提供由偏置电压和编程电压限定的电压。
19.驱动权利要求1的像素电路的方法,包括以下步骤:
在连接到所述像素电路的虚拟地上提供编程电压、偏置电压或其组合。
20.如权利要求1所述的显示系统,其中所述像素电路是基于电流镜的像素电路。
21.一种像素电路,包括:
发光器件;和
多个晶体管,所述多个晶体管包括用于向所述发光器件提供像素电流的驱动晶体管,连接到信号线并由第一选择线选择的第一开关晶体管,和连接到可控制的偏置线并由第二选择线选择的第二开关晶体管;
其中编程数据被提供给所述信号线,可控制的偏置信号被提供给至少所述可控制的偏置线以补偿所述像素电路的时变参数。
22.如权利要求21所述的像素电路,其中所述发光器件包括有机发光二极管。
23.如权利要求21所述的像素电路,其中所述像素电路还包括至少一个用于存储所述时变参数的电容器。
24.如权利要求21所述的像素电路,其中所述晶体管中的至少一个是薄膜晶体管。
25.如权利要求21所述的像素电路,其中所述晶体管中的至少一个是n型晶体管。
26.如权利要求21所述的像素电路,其中所述晶体管中的至少一个是p型晶体管。
27.如权利要求21所述的像素电路,其中所述像素电路形成AMOLED显示器阵列。
28.如权利要求21所述的像素电路,其中所述偏置信号是偏置电流、偏置电压或其组合。
29.如权利要求21所述的像素电路,其中所述像素电路是电压编程像素电路或电流编程像素电路。
30.如权利要求21-29中的任一项所述的像素电路,其中所述像素电路是电压编程像素电路,所述编程数据是编程电压,并且所述可控制的偏置信号是具有固定水平的偏置电流。
31.如权利要求21所述的像素电路,其中所述像素电路是基于电流镜的像素电路。
32.如权利要求21所述的像素电路,其中所述第一选择线和所述第二选择线是共同的选择线。
33.一种显示系统,包括:
像素电路,包括:
发光器件,所述发光器件具有第一端和第二端,所述发光器
件的所述第一端被连接到第一电压源,
开关网络,其被连接到信号线并具有第一开关晶体管和第二开关晶体管,所述第一开关晶体管和第二开关晶体管中的每个具有栅极端、第一端和第二端,和
电流镜,其具有第一和第二驱动晶体管,所述第一和第二驱动晶体管中的每个具有栅极端、第一端和第二端,所述第一和第二驱动晶体管之一为用于向所述发光器件提供像素电流的驱动晶体管,和
电容器,其被连接到所述开关网络和所述电流镜,所述电容器具有第一端和第二端,所述电容器的所述第一端被连接到虚拟地线,
用于编程和驱动所述像素电路的驱动器,所述驱动器向所述信号线提供编程数据,向所述信号线提供第一可控制的偏置信号以加速所述像素电路的所述编程并补偿所述像素电路的时变参数,并且向所述虚拟地线提供第二可控制的偏置信号以去除所述第一偏置信号,
控制器,其用于控制所述驱动器以生成稳定的像素电流。
34.如权利要求33所述的显示系统,其中
所述第一开关晶体管的所述栅极端被连接到选择线,所述第一开关晶体管的所述第一端被连接到所述信号线,所述第一开关晶体管的所述第二端被连接到所述第二开关晶体管的所述第一端和所述第一驱动晶体管的所述第一端,
所述第二开关晶体管的所述栅极端被连接到所述选择线,所述第二开关晶体管的所述第二端被连接到所述电容器的所述第二端、所述第一驱动晶体管的所述栅极端和所述第二驱动晶体管的所述栅极端,
所述第一驱动晶体管的所述第二端被连接到第二电压供应线,
所述第二驱动晶体管的所述第一端被连接到所述发光器件的所述第二端,所述第二驱动晶体管的所述第二端被连接到所述虚拟地线。
35.如权利要求33所述的显示系统,其中所述发光器件包括有机发光二极管。
36.如权利要求33所述的显示系统,其中所述晶体管中的至少一个是薄膜晶体管。
37.如权利要求33所述的显示系统,其中所述晶体管中的至少一个是n型晶体管。
38.如权利要求33所述的显示系统,其中所述晶体管中的至少一个是p型晶体管。
39.如权利要求33所述的显示系统,其中所述像素电路形成AMOLED显示器阵列,并且多个所述像素电路以行和列被布置。
40.如权利要求33所述的显示系统,其中所述编程数据是编程电流,所述第一偏置信号是偏置电流,并且所述第二偏置信号是偏置电压。
41.如权利要求33所述的显示系统,其中所述像素电路是电流编程电路或电压编程电路。
42.如权利要求33所述的显示系统,其中所述像素电路被布置成使得第n行的编程周期与第(n+1)行的编程周期重叠。
43.驱动权利要求33的像素电路的方法,包括以下步骤:
在第一编程周期,向所述虚拟地线提供偏置电压,并向所述信号线提供由编程电流和偏置电流限定的电流;
在第二编程周期,使所述偏置电压和所述电流无效。
44.一种像素电路,包括:
发光器件,所述发光器件具有第一端和第二端,所述发光器件的所述第一端被连接到第一电压源,
开关网络,其被连接到信号线并具有第一开关晶体管和第二开关晶体管,所述第一开关晶体管和第二开关晶体管中的每个具有栅极端、第一端和第二端,
电流镜,其具有第一和第二驱动晶体管,所述第一和第二驱动晶体管中的每个具有栅极端、第一端和第二端,所述第一和第二驱动晶体管之一为用于向所述发光器件提供像素电流的驱动晶体管;和
连接到所述开关网络和所述电流镜的电容器,所述电容器具有第一端和第二端,所述电容器的所述第一端被连接到虚拟地线,
其中编程数据被提供给所述信号线,第一可控制的偏置信号被提供给所述信号线以加速所述像素电路的所述编程并补偿所述像素电路的时变参数,并且第二可控制的偏置信号被提供给所述虚拟地线以去除所述第一偏置信号。
45.如权利要求44所述的像素电路,其中所述发光器件包括有机发光二极管。
46.如权利要求44所述的像素电路,其中所述晶体管中的至少一个是薄膜晶体管。
47.如权利要求44所述的像素电路,其中所述晶体管中的至少一个是n型晶体管。
48.如权利要求44所述的像素电路,其中所述晶体管中的至少一个是p型晶体管。
49.如权利要求44所述的像素电路,其中所述像素电路形成AMOLED显示器阵列。
50.如权利要求44所述的像素电路,其中所述编程数据是编程电流,所述第一偏置信号是偏置电流,并且所述第二偏置信号是偏置电压。
51.如权利要求44所述的像素电路,其中所述像素电路是电压编程像素电路或电流编程像素电路。
Claims (31)
1.一种显示系统,包括:
具有发光器件和多个晶体管的像素电路,所述多个晶体管包括用于向所述发光器件提供像素电流的驱动晶体管;
用于编程和驱动所述像素电路的驱动器,所述驱动器向所述像素电路提供可控制的偏置信号以加速所述像素电路的所述编程并补偿所述像素电路的时变参数;和
用于控制所述驱动器以生成稳定的像素电流的控制器。
2.如权利要求1所述的显示系统,其中所述发光器件包括有机发光二极管。
3.如权利要求1所述的显示系统,其中所述晶体管包括至少一个开关晶体管,并且所述像素电路还包括至少一个用于存储所述时变参数的电容器。
4.如权利要求1所述的显示系统,其中所述晶体管中的至少一个是薄膜晶体管。
5.如权利要求1所述的显示系统,其中所述晶体管中的至少一个是n型晶体管。
6.如权利要求1所述的显示系统,其中所述晶体管中的至少一个是p型晶体管。
7.如权利要求1所述的显示系统,其中所述像素电路形成AMOLED显示器阵列,并且多个所述像素电路以行和列被布置。
8.如权利要求1所述的显示系统,其中所述偏置信号是偏置电流、偏置电压或其组合。
9.如权利要求1所述的显示系统,其中所述像素电路是电流编程电路或电压编程电路。
10.如权利要求1所述的显示系统,其中所述发光器件具有第一端和第二端,所述发光器件的所述第一端被连接到电压供应线,并且所述像素电路包括:
具有第一端和第二端的电容器,并且所述晶体管包括:
具有栅极端、第一端和第二端的第一开关晶体管,所述开关晶体管的所述栅极端被连接到第一选择线,所述开关晶体管的所述第一端被连接到信号线,所述开关晶体管的所述第二端被连接到所述电容器的所述第一端;
具有栅极端、第一端和第二端的第二开关晶体管,所述开关晶体管的所述栅极端被连接到第二选择线,所述开关晶体管的所述第一端被连接到所述电容器的所述第二端,所述开关晶体管的所述第二端被连接到可控制的偏置线;
具有栅极端、第一端和第二端的驱动晶体管,所述驱动晶体管的所述栅极端被连接到所述第一开关晶体管的所述第二端和所述电容器的所述第一端,所述驱动晶体管的所述第一端被连接到电压供应线,所述驱动晶体管的所述第二端被连接到所述发光器件的所述第二端。
11.如权利要求10所述的显示系统,其中所述第一选择线和所述第二选择线是共同的选择线。
12.如权利要求1所述的显示系统,其中所述发光器件具有第一端和第二端,所述发光器件的所述第一端被连接到第一电压源,并且所述像素电路还包括第一电容器和第二电容器,所述第一电容器和第二电容器中的每个具有第一端和第二端,并且所述晶体管包括:
具有栅极端、第一端和第二端的第一开关晶体管,所述第一开关晶体管的所述栅极端被连接到选择线,所述第一开关晶体管的所述第一端被连接到可控制的偏置线,所述第一开关晶体管的所述第二端被连接到所述发光器件的所述第二端;
具有栅极端、第一端和第二端的第二开关晶体管,所述第二开关晶体管的所述栅极端被连接到所述选择线,所述第二开关晶体管的所述第一端被连接到所述第一开关的所述第二端和所述发光器件的所述第二端,所述第二开关晶体管的所述第二端被连接到所述第一电容器的所述第一端;
具有栅极端、第一端和第二端的第三开关晶体管,所述第三开关晶体管的所述栅极端被连接到所述选择线,所述第三开关晶体管的所述第一端被连接到信号线,所述第三开关晶体管的所述第二端被连接到所述第一电容器的所述第二端和所述第二电容器的所述第一端;
具有栅极端、第一端和第二端的驱动晶体管,所述驱动晶体管的所述栅极端被连接到所述第二开关晶体管的所述第二端和所述第一电容器的所述第一端,所述驱动晶体管的所述第一端被连接到所述发光器件的所述第二端,所述驱动晶体管的所述第二端被连接到第二电压供应线。
13.如权利要求1所述的显示系统,其中所述发光器件具有第一端和第二端,所述发光器件的所述第一端被连接到第一电压源,所述像素电路包括具有第一端和第二端的电容器,所述电容器的所述第一端被连接到虚拟地线,并且所述晶体管包括:
具有第一开关晶体管和第二开关晶体管的开关网络,所述第一开关晶体管和第二开关晶体管中的每个具有栅极端、第一端和第二端;
形成电流镜的第一和第二驱动晶体管,所述第一和第二驱动晶体管中的每个具有栅极端、第一端和第二端,所述第一和第二驱动晶体管之一为所述驱动晶体管;
所述第一开关晶体管的所述栅极端被连接到选择线,所述第一开关晶体管的所述第一端被连接到信号线,所述第一开关晶体管的所述第二端被连接到所述第二开关晶体管的所述第一端和所述第一驱动晶体管的所述第一端;
所述第二开关晶体管的所述栅极端被连接到所述选择线,所述第二开关晶体管的所述第二端被连接到所述电容器的所述第二端、所述第一驱动晶体管的所述栅极端和所述第二驱动晶体管的所述栅极端;
所述第一驱动晶体管的所述第二端被连接到第二电压供应线;
所述第二驱动晶体管的所述第一端被连接到所述发光器件的所述第二端,所述第二驱动晶体管的所述第二端被连接到所述虚拟地线。
14.如权利要求7所述的显示系统,其中所述像素电路被布置成使得第n行的编程周期与第(n+1)行的编程周期重叠。
15.驱动权利要求8的像素电路的方法,包括以下步骤:
在第一编程周期,向像素电路提供所述偏置信号;
在第二编程周期,向所述像素电路提供编程电压;
在驱动周期,使所述编程电压和所述偏置信号无效。
16.驱动权利要求8的像素电路的方法,包括以下步骤:
在第一编程周期,向像素电路提供所述偏置信号;
在第二编程周期,向所述像素电路提供编程电压,并使所述偏置信号无效;
在驱动周期,使所述编程电压无效。
17.驱动权利要求1的像素电路的方法,包括以下步骤:
在第一编程周期,向所述像素电路提供偏置电流,以及由编程电压和偏置电压限定的电压;
在第二编程周期,使所述偏置信号无效。
18.驱动权利要求1的像素电路的方法,包括以下步骤:
在第一编程周期,向所述像素电路提供所述偏置信号;
在第二编程周期,使所述偏置信号无效,并提供由偏置电压和编程电压限定的电压。
19.驱动权利要求1的像素电路的方法,包括以下步骤:
在第一编程周期,提供虚拟电压和由编程电流和偏置电流限定的电流;
在第二编程周期,使所述虚拟电压和所述电流无效。
20.驱动权利要求1的像素电路的方法,包括以下步骤:
在连接到所述像素电路的虚拟地上提供编程电压、偏置电压或其组合。
21.一种像素电路,包括:
发光器件;和
多个晶体管,所述多个晶体管包括用于向所述发光器件提供像素电流的驱动晶体管;
其中所述像素电路由驱动器编程和驱动,所述驱动器向所述像素电路提供可控制的偏置信号以加速所述像素电路的所述编程并补偿所述像素电路的时变参数。
22.如权利要求21所述的像素电路,其中所述发光器件包括有机发光二极管。
23.如权利要求21所述的像素电路,其中所述晶体管包括至少一个开关晶体管,并且所述像素电路还包括至少一个用于存储所述时变参数的电容器。
24.如权利要求21所述的像素电路,其中所述晶体管中的至少一个是薄膜晶体管。
25.如权利要求21所述的像素电路,其中所述晶体管中的至少一个是n型晶体管。
26.如权利要求21所述的像素电路,其中所述晶体管中的至少一个是p型晶体管。
27.如权利要求21所述的像素电路,其中所述像素电路形成AMOLED显示器阵列。
28.如权利要求21所述的像素电路,其中所述偏置信号是偏置电流、偏置电压或其组合。
29.如权利要求21所述的像素电路,其中所述像素电路是电压编程像素电路或电流编程像素电路。
30.如权利要求1所述的显示系统,其中所述像素电路是基于电流镜的像素电路。
31.如权利要求21所述的像素电路,其中所述像素电路是基于电流镜的像素电路。
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