CN101816033B - 驱动电光显示器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种驱动电光显示器的方法，包括提供电流源；对电流源进行数字调制并产生调制的数字信号；将该调制的数字信号转换成有效模拟驱动信号使得显示器像素接收有效模拟驱动电流，其中电光显示器的内部电容使数字调制的信号平滑化并产生所述有效模拟驱动信号。

Description

驱动电光显示器的方法
背景技术
有机发光二极管(OLED)包括特别有利的形式的电光显示器。它们是明亮的、彩色的、开关快速的，提供了宽视角并且是在各种基板上制造都是容易且廉价的。
有机的(在此包括有机金属的)LED可以使用聚合物或小分子来制造，聚合物或小分子所处颜色范围在由所使用的材料决定。在WO90/13148、WO 95/06400及WO 99/48160中描述了基于聚合物的有机LED的实例；在US 4,539,507中描述了基于小分子的器件的实例以及在WO 99/21935和WO 02/067343中描述了基于树形化合物的材料的实例。
在图1a中示出了典型的有机LED的基本结构100。玻璃或塑料的基板102支撑着包含例如氧化铟锡(ITO)的透明的阳极层104，在该阳极层104上沉积了空穴传输层106、电致发光层108及阴极110。例如，电子发光层108可以包括PEDOT:PSS(聚苯乙烯磺酸盐-掺杂的聚乙烯-二氧噻吩)。阴极层110典型地包括低功函数的金属(例如钙)并且可以包括直接邻接于电致发光层108的另加层，例如铝层，用于改进的电子能级匹配。到阳极和阴极的接触导线114和116分别提供了到电源118的连接。小分子器件同样可以采用相同的基本结构。
在图1a所示的实例中，光120穿过透明的阳极104及基板102射出并且这样的器件被称作“底发射器”。穿过阴极发射的器件还可以这样来构造，例如，通过使阴极层110的厚度保持小于大约50-100mm使得阴极基本上是透明的。
有机LED可以沉积于像素矩阵中的基板上以形成单色或多色的像素化显示器。多色的显示器可以使用红色、绿色及蓝色的发射像素组来构造。在这样的显示器中，一般通过激活行(或列)线路来对单个元件进行寻址以选择像素，并且像素行(或列)被写入，以产生显示。所谓的有源矩阵显示器具有与各个像素关联的存储元件，典型为存储电容器及晶体管，然而无源矩阵显示器没有这样的存储元件而改为重复扫描(有点相似于电视画面)以给出稳定图像的印像。
图1b示出了穿过无源矩阵OLED显示器150的横截面，在该图1b中与图1a中的元素相似的元素由相似的参考数字指示。在无源矩阵显示器150中，电致发光层108包括多个像素152并且阴极层110包括通向图1b的页面之内的多个相互电绝缘的传导线路154，其中每个传导线路154都具有关联的触点156。类似地，ITO阳极层104还包括与阴极线路成直角地运行的多个阳极线路158，在图1b中仅示出其中一个阳极线路158。同样给每个阳极线路提供了触点(没有在图1b中示出)。可以通过在相关的阳极线路及阴极线路之间施加电压来对在阴极线路和阳极线路的交点上的电致发光像素152进行寻址。
现在参考图2a，这在概念上示出了用于图1b所示的那种无源矩阵OLED显示器150的驱动布局。提供了多个恒流发生器200，每个恒流发生器200都连接到供电线路202并且连接到多个列线路204中的一个，为了清晰起见只示出了一个列线路204。还提供了多个行线路206(只示出其中之一)并且每个行线路206都可以分别由开关连接210选择性地连接到地线(ground line)208。如所示，在线路202上具有正电供给电压，列线路204包括阳极连接158并且行线路206包括阴极连接154，然而这种连接在电源供给线路202相对地线208为负电时会相反。
如所示，显示器的像素212具有施加其上的电源并因此被点亮。当直至寻址至结束行之前依次激活每个列线路时，保持给行建立图像连接210，然后选择下一行并且重复该过程。作为选择，行可以被选择并且并行地写入全部列，也就是选择行并且将电流同时驱动进入每个列线路，以同时以所期望的亮度点亮行中的每个像素。尽管后一布局需要更多的列驱动电路，但它是优选的，因为它使每个像素能够更快速刷新。在另一种可选布局中，在对下一列进行寻址之前可以对列中的每个像素依次进行寻址，尽管这由于尤其是如下文所讨论的列电容的影响而一般不是优选的。应当意识到，在图2a的布局中列驱动器电路及行驱动器电路的功能可以互换。
通常给OLED提供电流控制的而不是电压控制的驱动，因为OLED的亮度由流过它的电流来确定，从而确定它输出的光子数量。在电压控制的配置中，亮度能够在整个显示器的区域上改变并随时间、温度、及寿命而改变，使得在由给出的电压来驱动时难以预测像素将显示出的亮度大小。在彩色显示器中，颜色表达的精确度也可能受到影响。
图2b到2d分别示出了在对像素寻址的时间226内的施加到像素上的电流驱动220，像素两端的电压222以及像素的光输出224。包含该像素的行被寻址并且在由虚线228指示的时刻电流被驱动到像素的列线路之上。列线路(和像素)具有关联的电容，从而电压逐渐上升到最大值230。像素直到达到点232才开始发射光，在该点232像素两端的电压大于OLED二极管的电压降。类似地，当驱动电路于时刻234断开时电压及光输出随着列电容放电逐渐地衰减。在行中的像素被同时全部写入的情形中，也就是在并行地驱动列的情形中，在时刻228与时刻234之间的时间间隔对应于行扫描周期。
图3示出了用于无源矩阵OLED显示器的通用驱动器电路的示意图300。OLED显示器由虚线302指示并且包括n多个行线路304(每个都具有对应的行电极触点308)以及具有对应的多个列电极触点310的n多个列线路308。OLED在所示布局中以其阳极连接至列线路的方式连接在每对行及列线路之间。y驱动器314用恒定的电流来驱动列线路308，并且x驱动器316驱动行线路304，选择性地将行线路连接至地线。y驱动器314和x驱动器316典型地都处于处理器318的控制之下。电源320给电路并且尤其地给y驱动器314提供电能。
图4示意性地示出了无源矩阵OLED显示器(例如图3的显示器302)的一个列线路的电流驱动器402的主要特征。典型地，在列驱动器的集成电路(例如图3的y驱动器)中提供了多个这样的电流驱动器以驱动多个无源矩阵显示器列电极。
图4的电流驱动器402概括了这种电路的主要特征并且包括结合了双极晶体管416的电流驱动器块406，其中所述双极晶体管416具有基本上与供给电压为Vs的电源线路404直接相连的发射极接线端。(这不一定需要发射极接线端通过最直接的布线与电源线路或驱动器的接线端连接而优选应当是除了在发射极与电源轨之间的驱动器电路之内的迹线或连接的固有电阻之外没有插入的元件)。列驱动输出408通常经由行驱动器MOS开关(没有在图4中示出)还给具有地线连接414的OLED 412提供电流驱动。电流控制输入410被提供给电流驱动器块406，并且，为了说明的目的，示出了该电流控制输入410与晶体管416的基极连接，尽管实际上优选为电流镜布局。电流控制线路410上的信号可以包括电压信号或电流信号。在电流驱动器块406提供变量可控的电流源的情形中，每个电流驱动器块可以与数模转换器对接并由来自数模转换器的模拟输出所控制。这样的可控电流源能够提供可变的亮度或灰度的显示。改变像素亮度的其他方法包括使用脉宽调制(PWM)按时间来改变像素。在PWM方案中，像素是完全开启的或是完全关闭的，但是像素的表观亮度由于在观察者的眼睛内的时间累积而改变。
本发明的发明人已经意识到数字驱动方法需要对显示器的行和列连续充电及放电，因为在该驱动方法中像素是完全开启的或是完全关闭的。这样的连续的完全开启及关闭循环会减小OLED显示器的寿命。特别需要能够提高可应用于无源矩阵显示器的显示寿命的技术，因为制造无源矩阵显示器比制造有源矩阵显示器廉价得多。减小OLED的驱动电平(并由此减小亮度)能够显著地提高器件的寿命——例如使OLED的驱动/亮度减半能够以大约4倍地提高其寿命。在将其内容并入这里作为参考的WO 2006 035246、WO 2006 035247及WO 2006035248中，申请人在申请中已经认识到一种解决方案在于被用来(特别是在无源矩阵OLED显示器中)减小峰值显示驱动电平并因此增加显示器寿命的多行寻址技术。一般说来，这些方法包括在用第一组行驱动信号来驱动显示器的两个或更多的行电极的同时用第一组列驱动信号来驱动OLED显示器的多个列电极；然后在用第二组行驱动信号来驱动两个或更多的行电极的同时用第二组列驱动信号来驱动列电极。优选地，行及列驱动信号包括来自基本上恒定的电流发生器(例如电流源或电流宿(current sink))的电流驱动信号。优选地，电流发生器是可控的或可编程的，例如，使用数模转换器来进行。
在两个或更多的行的同时驱动列的效果是在两个或更多的行之间按照由行驱动信号所确定的比例划分列驱动——换句话说，对于电流驱动，列中的电流按照由相对值所确定的比例分配或者按照行驱动信号的比例在两个或更多的行之间划分。一般说来，这使像素行或像素线的发光分布剖面在多行扫描周期上建立，从而有效地减小OLED像素的峰值亮度，从而增加显示器像素的寿命。对于电流驱动，像素的期望发光通过对给像素的连续的驱动信号进行基本上线性的求和来获得。
特别针对克服像素的连续充电及放电的需求的另一种途径是用模拟驱动器来代替数字驱动器。但是能够调节至所需的动态范围的电流的模拟驱动器是昂贵的并且在实践中难以实现。
因此，有必要提供能够提高显示器寿命的改进的驱动方案，该驱动方案提供数字及模拟驱动的优势的结合。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种驱动具有多个显示器像素的电光显示器的方法，该方法包括提供电流源；调制电流源并产生已调制的数字信号；将已调制的数字信号转换成有效模拟驱动信号使得显示器像素接收有效模拟驱动电流，其中电光显示器的内部电容使已数字调制的信号平滑化并产生有效模拟驱动信号。
优选地，显示器是无源矩阵驱动的电光显示器并且显示器像素包含有机电致发光材料。
优选地，无源矩阵显示器包括行电极及列电极的阵列，并且行电极及列电极的驱动包括分别用第一及第二组列驱动信号和第一及第二组行驱动信号来驱动。
优选地，该方法包括在用第一组行驱动信号来驱动显示器的两个或更多的行电极的同时用第一组列驱动信号来驱动显示器的列电极；然后在用第二组行驱动信号来驱动两个或更多的行电极的同时用第二组列驱动信号来驱动列电极。
优选地，所述第一及第二列驱动信号和所述第一及第二行驱动信号被选择使得在由行及列电极所驱动的显示器中的像素的期望发光通过对由第一行和列驱动信号及亮度所确定的亮度进行基本上线性的求和来获得。
调制频率的优选值包括在1MHz以上的调制频率下调制。优选地，在1Mhz～2Mhz范围。
数字调制的优选方法包括脉宽调制及Δ-∑调制(delta-sigmamodulation)。
附图说明
现在将只通过实例的方式参考附图来描述本发明的这些及另外的实施方案，在附图中：
图1a和图1b示出了分别穿过有机发光二极管和无源矩阵OLED显示器的横截面；
图2a到2b分别示出了用于无源矩阵OLED显示器的概念上的驱动器布局，用于显示器像素的电流驱动随时间的变化图，像素电压随时间的变化图，以及像素的光输出随时间的变化图；
图3示出了用于根据现有技术的无源矩阵OLED显示器的通用驱动器电路的示意图；
图4示出了用于无源矩阵OLED显示器的列的电流驱动器；
图5示出了根据本发明的一种实施方案的列驱动器；以及
图6示出了施加于根据本发明的一种实施方案的显示器的三种驱动方案的电流随时间的变化图。
具体实施方式
参考图5，根据本发明的一种实施方案的列驱动器500包括组合在一起的一组可调整的基本上恒定的电流源502。一般说来，提供了许多开关504来使电流颤动(dither)并且提供快速开关调制来修改一个或一系列电流源502的输出。快速开关调制在大于显示器件的RC时间常数的频率下进行。更特别地，数字调制的频率大于显示器的截止频率使得显示器的电容使信号平滑化以致像素“看到”有效模拟驱动信号而不是恒定的充电及放电数字驱动。调制频率大于0.5MHz，尽管一些具体的实施方案得益于大于1Mhz、1.5MHz或2MHz的更高的频率。
如图5中所画出的，给每个电流源502都提供了可变的参考电流Iref以将电流置入列电极的每个中。用本领域已知的技术对参考电流Iref进行数字调制。这样的技术包括脉冲调制方法，例如脉宽调制和Δ-∑调制。对于多行寻址方法，能够用从如WO 2006/035247中所描述的因子矩阵的行中所获得的每个列的不同值对参考电流进行数字调制。
可由图6中明显看出的，图线A示出了调制电流随时间的变化图，标准的现有技术的脉宽调制信号600的频率为大约100Hz。每次上升和下降代表了显示器的电致发光像素的充电和放电。参考图线B，提供了频率在1MHz以上的高速脉宽调制信号602。图线C代表由显示器在使高速调制的信号B平滑化之后用来驱动显示器的电致发光像素的有效模拟驱动信号604。
无疑，本领域技术人员会想到其他许多有效的可选方案。应当理解，本发明并不限于所描述的实施方案而是包括在所附的权利要求精神及范围之内的对本领域技术人员来说显而易见的修改。

Claims (9)

1.一种驱动具有多个显示器像素的电光显示器的方法，该方法包括以下步骤：提供电流源；数字调制该电流源并产生调制的数字电流信号；将所述调制的数字电流信号平滑化成有效模拟驱动电流信号使得显示器像素接收有效模拟驱动电流，其中所述调制的调制频率在0.5MHz以上，并且所述电光显示器的内部电容使所述调制的数字电流信号平滑化并产生所述有效模拟驱动信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述显示器是无源矩阵驱动的电光显示器。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述显示器像素包含有机电致发光材料。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述无源矩阵显示器包括行电极和列电极的阵列，并且驱动所述行电极和列电极包括：分别用第一及第二组列驱动信号和第一及第二组行驱动信号来驱动。
5.根据权利要求4所述的方法，包括在用所述第一组行驱动信号来驱动所述显示器的两个或更多的行电极的同时用所述第一组列驱动信号来驱动所述显示器的所述列电极；然后在用第二组行驱动信号来驱动两个或更多的行电极的同时用所述第二组列驱动信号来驱动所述列电极。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一及第二列驱动信号和所述第一及第二行驱动信号被选择使得在由所述行电极和列电极所驱动的显示器中的像素的期望发光通过对由第一行和列驱动信号及亮度所确定的亮度进行基本上线性的求和来获得。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中数字调制的步骤的调制频率在1Mhz～2Mhz的范围。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中数字调制的步骤包括脉宽调制。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中数字调制的步骤包括Δ-∑调制。
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