CN102725786A

CN102725786A - 在amoled显示器中用于老化补偿的系统和方法

Info

Publication number: CN102725786A
Application number: CN2010800603969A
Authority: CN
Inventors: G·查吉; J·M·迪昂尼; A·霍尔马蒂; 刘彤; S·亚历山大
Original assignee: Ignis Innovation Inc
Current assignee: Ignis Innovation Inc
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2012-10-10
Also published as: US10679533B2; US20140375701A1; EP2507784A4; JP2013512473A; US20110130981A1; US20180005557A1; CA2688870A1; US9786209B2; WO2011064761A1; EP2507784A1; US8914246B2

Abstract

公开了用于提供用于显示装置的老化补偿的基准测量的方法和系统。示例显示系统具有多个有源像素和参考像素。公共的输入信号被提供给参考像素和多个有源像素。参考像素的输出被测量和与有源像素的输出相比以便确定老化影响。显示系统还可以通过施加第一已知参考电流给具有第二可变参考电流和被测器件（例如像素之一）的输出的电流比较器来被测试。可变参考电流被调节直到第二电流和被测器件的输出等于第一电流。结果得到的被测器件的电流被存储在用于显示系统操作期间的老化测量的基准的查找表中。显示系统还可以被测试以便通过确定像素组件（例如OLED和驱动晶体管）中的诸如短路之类的异常来确定制作瑕疵。

Description

在AMOLED显示器中用于老化补偿的系统和方法

优先权要求

本申请要求2010年11月30日提交的加拿大申请No.2,688,870的优先权。

版权

技术领域

本发明一般涉及有源矩阵有机发光器件（AMOLED）显示器，并且特别地涉及确定要求补偿这种显示器的像素的老化条件。

背景技术

当前，正在引入有源矩阵有机发光器件（“AMOLED”）显示器。这种显示器的优点包括与传统液晶显示器相比更低功率消耗、制造灵活以及更快的刷新速率。与传统的液晶显示器相反，在AMOLED显示器中没有背光，因为每个像素由独立发光的不同颜色的OLED组成。OLED基于通过驱动晶体管供给的电流而发光。驱动晶体管典型地是薄膜晶体管（TFT）。每个像素中消耗的功率与该像素中产生的光的大小有直接关系。

驱动晶体管的驱动电流确定像素的OLED亮度。由于像素电路是电压可编程的，因此改变驱动晶体管的电压电流特性的显示表面的空间-时间的热分布影响显示器的质量。薄膜晶体管器件的短时老化的速率也是与温度有关的。此外像素的输出受驱动晶体管的长期老化的影响。能够将适当的校正应用于视频流以便补偿不需要的热驱动的视觉效果。驱动晶体管的长期老化可以经由针对像素的存储数据校准像素来适当地确定，以便确定老化影响。因此在显示装置的整个寿命期间精确的老化数据是必需的。

当前，具有像素的显示器在发货之前通过给所有像素以全亮度提供电力来被测试。然后像素的阵列被用光学方法检查以便确定所有像素是否起作用。然而，光学检查未能检测可能没有在像素的输出中表明自身的电气故障。用于像素的基准数据基于在出厂之前确定的像素的特性和设计参数，但是这不考虑像素自身的实际物理特性。

各种补偿系统使用正常驱动方案，其中视频帧总是被示出在面板上并且OLED和TFT电路持续地处于电应力之下。此外，每个子像素的像素校准（数据替换和测量）通过将有源子像素的灰度值改为期望值而发生在每个视频帧期间。这使得在校准期间看见测量的子像素的视觉假像（artifact）。它还可以使测量的子像素的老化恶化，因为在整个帧持续期间在子像素上保持修改的灰度级。

因此，存在对用于提供显示器时间和空间信息的精确测量以及应用该信息来提高AMOLED显示器中的显示均匀性的方式的技术的需求。还存在对出于老化补偿目的精确地确定像素特性的基准测量的需求。

发明内容

本公开的方面包括一种电压编程的显示面板，其允许测量对面板中的像素的影响。所述面板包括：多个有源像素，形成显示面板以便在操作条件下显示图像。每个有源像素与供应线和编程线耦接。参考像素与供应线和编程线耦接。所述参考像素具有与有源像素的操作条件无关的受控条件。控制器与多个有源像素中的每一个有源像素以及参考像素耦接。所述控制器使得测试电压被施加到多个有源像素和参考像素。所述控制器将参考像素的输出与多个有源像素中的一个有源像素的输出进行比较。

另一种示例是一种确定对于包括多个发光器件像素的基于晶体管的显示器的老化影响的基准值的方法。每个像素具有用于确定亮度的编程电压输入。向显示器的被测器件输入设定的编程电压。基于设定的编程电压输入产生输出电流。经由电流比较器将第一参考电流和可变第二参考电流与输出电流进行比较，直到第一参考电流与第二参考电流和输出电流的组合相同。在第二参考电流和输出电流的组合与第一参考电流相同时，基于第二参考电流的值确定输出电流值。

另一种示例是一种确定用于制作具有多个像素的显示装置的数据的方法。向多个像素中的每一个像素施加测试信号。对于每个像素测量电压和电流特性。确定对于每个像素是否存在异常。存储来自展示出异常的像素的异常数据。

另一种示例是一种显示系统，其包括用于显示图像的像素的阵列。存储器包括特性数据。分布产生器与所述存储器耦接，用于基于所述特性数据产生多个亮度分布。控制器耦接到所述分布产生器和像素的阵列，以便根据多个亮度分布中的所选的一个亮度分布来改变像素的阵列的亮度。

鉴于参考附图进行的各种实施例和/或方面的详细描述，本领域技术人员将明白本发明的上述和另外的方面和实施例，接下来提供附图的简短描述。

附图说明

在阅读以下详细描述时和在参考附图时本发明的上述和其它优点将变得清晰。

图1是具有用于校正用于参数补偿控制的数据的参考像素的AMOLED显示器的框图；

图2A是可以被测试老化参数的AMOLED的像素之一的驱动器电路的框图；

图2B是AMOLED的像素之一的驱动器电路的电路图；

图3是用于确定被测器件的基准老化参数之一的系统的框图；

图4A是用于比较参考电流电平与被测器件以供老化补偿之用的图3中的电流比较器的框图；

图4B是图4A中的电流比较器的详细电路图；

图4C是与图4A中的电流比较器耦接的图3中的被测器件的详细框图；

图5A是在确定被测器件的电流输出过程中图3-4中的电流比较器的信号的信号定时图；

图5B是图3-4中的电流比较器的用于校准偏置电流的信号的信号定时图；

图6是用于补偿图1中的AMOLED显示器的老化的参考电流系统的框图；

图7是使用用于在不同环境中调节显示器的多个亮度分布的系统的框图；

图8是用于校准显示器中的像素的视频帧的帧图；以及

图9是示出了使用小电流施加到参考像素以用于更精确的老化补偿的图示。

虽然本发明易受到各种修改和可替代的形式，但是特定实施例已经在附图中通过示例的方式而示出并且将在本申请中详细描述。然而，应当明白，本发明并不意图限于所公开的特殊形式。相反，本发明覆盖落入如由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代方案。

具体实施方式

图1是具有有源矩阵区域或像素阵列102的电子显示系统100，在该像素阵列102中有源像素104a-d的阵列以行和列的配置来布置。为了方便示例，仅仅示出了两行和两列。在作为像素阵列102的有源矩阵区域的外部是外围区域106，其中布置有用于驱动和控制像素区域102的区域的外围电路。外围电路包括栅极或地址驱动器电路108、源极或数据驱动器电路110、控制器112和可选的电源电压（例如，Vdd）驱动器114。控制器112控制栅极驱动器108、源极驱动器110和电源电压驱动器114。栅极驱动器108在控制器112的控制之下对地址线或选择线SEL[i]、SEL[i+1]等进行操作，对于像素阵列102中的像素104中的每一行有一个地址线或选择线。在下述的像素共享的配置中，栅极或地址驱动器电路108还可以可选地对全局选择线GSEL[j]且可选地对/GSEL[j]进行操作，全局选择线GSEL[j]或/GSEL[j]对像素阵列102中的像素104a-d中的多个行（诸如像素104a-d的每两行）进行操作。源极驱动器电路110在控制器112的控制之下对电压数据线Vdata[k]、Vdata[k+1]等进行操作，对于像素阵列102中的像素104a-d中的每一列有一个电压数据线。电压数据线给每一个像素104运送表示像素104中的每个发光器件的亮度的电压编程信息。在每个像素104中的存储元件（诸如电容器）存储电压编程信息直到发射或驱动周期使发光器件导通。可选的电源电压驱动器114在控制器112的控制之下控制电源电压（EL_Vdd）线，对于像素阵列102中的像素104a-d中的每一行有一个电源电压线。

显示系统100还可以包括电流源电路，该电流源电路供应电流偏置线上的固定的电流。在一些配置中，参考电流能够被供应给电流源电路。在这样的配置中，电流源控制部分控制电流偏置线上的偏置电流的施加的定时。在其中参考电流不被供应给电流源电路的配置中，电流源地址驱动器控制电流偏置线上的偏置电流的施加的定时。

如已知的，显示系统100中的每个像素104a-d需要被用指示像素104a-d中的发光器件的亮度的信息来编程。一个帧限定了包括编程周期或阶段以及驱动或发射周期或阶段的时间段，在编程周期或阶段期间用表示亮度的编程电压来对显示系统100中的每个像素进行编程，并且在驱动或发射周期或阶段期间每个像素中的每个发光器件被导通以便以与存储在存储元件中的编程电压相称的亮度发光。因此帧是组成在显示系统100上显示的完整的运动图像的许多静态图像中的一个。至少存在用于编程和驱动像素的两种方案：逐行或者逐帧。在逐行编程中，一行像素被编程并且随后在下一行像素被编程和驱动之前被驱动。在逐帧编程中，显示系统100中的所有行的像素都被首先编程，并且所有帧被逐行地驱动。任一种方案都可以采用在每个帧的开始或结束处的简短的垂直消隐时间，在该垂直消隐时间期间像素既不被编程也不被驱动。

位于像素阵列102外面的组件可以被布置在其上布置有像素阵列102的同一个物理衬底上的在像素阵列102周围的外围区域106中。这些组件包括栅极驱动器108、源极驱动器110和可选的电源电压控制114。可替代地，在外围区域中的一些组件可以被布置在与像素阵列102相同的衬底上而其它组件被布置在不同的衬底上，或者在外围区域中的所有组件可以被布置在与其上布置有像素阵列102的衬底不同的衬底上。栅极驱动器108、源极驱动器110和电源电压控制114一起构成显示驱动器电路。某些配置中的显示驱动器电路可以包括栅极驱动器108和源极驱动器110但不包括电源电压控制114。

显示系统100还包括电流供应和读出电路120，其从数据输出线VD [k]、VD[k+1]等读取输出数据，对于像素阵列102中的每一列像素104a、104c有一个数据输出线。一组列参考像素130被制造在每个列（诸如像素104a和104c的列）的末端处的像素阵列102的边缘上。列参考像素130还可以从控制器112接收输入信号，并且将数据信号输出到电流供应和读出电路120。列参考像素130包括驱动晶体管和OLED，但是不是显示图像的像素阵列102的一部分。如将在下面所解释的，在编程周期的大部分时候，不驱动列参考像素130，因为它们不是用于显示图像的像素阵列102的一部分，并且因此，与像素104a和104c相比，没有由于经常施加编程电压而老化。虽然图1中仅仅示出了一个列参考像素130，但是应当理解，可以存在任意数目的列参考像素，不过在该示例中对于每一列像素可以使用两个到五个这种参考像素。在阵列102中的每一行像素也在像素104a-d的每一行（诸如像素104a和104b）的末端处包括行参考像素132。行参考像素132包括驱动晶体管和OLED，但是不是显示图像的像素阵列102的一部分。如将解释的，行参考像素132具有提供对于在制作时确定的像素的亮度曲线的参考检查的功能。

图2A示出了用于图1中的像素104的驱动器电路200的框图。图2B示出了对于驱动器电路200的一个示例的详细电路图。驱动器电路200包括驱动器件202、有机发光器件（“OLED”）204、存储元件206和切换器件208。电压源212与驱动晶体管206耦接。选择线214要到切换器件以便激活驱动器电路200。数据线216允许编程电压被施加到OLED 204。监视线218允许监视OLED 204和或驱动器件202的输出。

图2B示出了用于实现图2A中的驱动器电路200的电路的一个示例。如图2B所示，驱动器件202是驱动晶体管，在该示例中驱动晶体管是由非晶硅制造的薄膜晶体管。在该示例中存储元件206是电容器。切换器件208包括选择晶体管226和监视晶体管230，其将不同的信号切换到驱动电路200。选择线214耦接到选择晶体管226和监视晶体管230。在读出时间期间，选择线214被拉高。编程电压可以经由编程电压输入线216被施加。监视电压可以被从与监视晶体管230耦接的监视线218读取。到选择线214的信号可以与像素编程周期并行地被发送。如将在下面所解释的，驱动器电路200可以通过施加参考电压到驱动晶体管的栅极而被周期性地测试。

存在用于从被测器件（DUT）（诸如显示系统100）提取电学特性数据的几种技术。被测器件（DUT）可以是任何材料（或者器件），包括（但不限于）发光二极管（LED）或者OLED。该测量在确定由像素的阵列（诸如图1中的阵列102）组成的面板中的OLED的老化（和/或均匀性）方面可以是有效的。该提取的数据可以作为原始的或者处理过的数据被存储在图1中的控制器112中的存储器中的查找表中。查找表可以被用来补偿背板的电学参数的任何漂移（例如，阈值电压漂移）或者OLED的电学参数的任何漂移（例如，OLED操作电压的漂移）。尽管在这些示例中使用图1中的OLED显示器，但是在这里描述的技术可以被应用于任何显示技术，包括但不限于OLED、液晶显示器（LCD）、发光二极管显示器或者等离子体显示器。在OLED的情况下，测量的电气信息可以提供可能已经发生的任何老化的指示。

电流可以被施加到被测器件并且输出电压可以被测量。在该示例中，利用模数转换器（ADC）测量电压。对于相同的输出，与新的OLED的编程电压相比，老化的器件（诸如OLED）需要更高编程电压。该方法给出被测器件的电压变化的直接测量。电流流动可以沿任何方向，但是出于示例的目的电流一般被馈入被测器件（DUT）中。

图3是可以被用来确定被测器件302的基准值以便确定被测器件302的老化影响的比较系统300的框图。比较系统使用两个参考电流来确定被测器件302的基准电流输出。被测器件302可以是驱动晶体管（诸如图2B中的驱动晶体管202）或者OLED（诸如图2B中的OLED 204）。当然，其它类型的显示器件也可以使用图3所示出的系统来被测试。被测器件302具有编程电压输入304，其被保持在用于输出电流的恒定电平处。电流比较器306具有第一参考电流输入308和第二参考电流输入310。参考电流输入308经由开关314与第一参考电流源312耦接。比较器306的第二电流输入310经由开关318与第二参考电流源316耦接。被测器件302的输出320也与第二电流输入310耦接。电流比较器306包括比较输出322。

通过将到输入304的电压保持恒定，被测器件302的输出电流也是恒定的。该电流取决于被测器件302的特性。对于来自第一参考电流源312的第一参考电流建立恒定电流，并且第一参考电流经由开关314被施加到电流比较器306的第一输入308。第二参考电流被调节到不同的电平，每个电平经由开关318连接到比较器306的第二输入310。第二参考电流与被测器件302的输出电流结合。因为第一和第二参考电流电平已知，所以来自电流比较器306的输出322的两个参考电流电平之间的差是被测器件302的电流电平。结果得到的输出电流针对被测器件302被存储，并且与在被测器件302的寿命操作期间基于相同编程电压电平周期性地测量的电流进行比较，以用于确定老化影响。

结果得到的确定的器件电流可以被存储在用于显示器中的每个器件的查找表中。随着被测器件302老化，电流将变化偏离期望电平并且因此编程电压可以基于通过图3中的校准过程确定的基准电流而被改变以便补偿老化影响。

图4A是电流比较器电路400（诸如图3中的电路）的框图，其可以被用来比较参考电流与被测器件302。电流比较器电路400具有控制结（junction）402，其允许各种电流输入（诸如两个参考电流和被测器件（诸如图1中的像素驱动器电路200）的电流）。电流可以在驱动晶体管202的电流被比较时是正电流，或者在OLED 204的电流被比较时是负的。电流比较器电路400还包括运算跨阻放大器电路404、前置放大器406和产生电压输出410的电压比较器电路408。结合的电流被输入到运算跨阻放大器电路404并且转换为电压。电压被馈送给前置放大器并且电压比较器电路408确定电流差是正的还是负的并且输出相应的一或零值。

图4B是图4A中的示例电流比较器系统400的组件的电路图，其可以被用来比较如图3中的过程中所述的被测器件（诸如器件302）的电流。运算跨阻放大器电路404包括运算放大器412、第一电压输入414（CMP_VB）、第二电压输入416（CMP_VB）、电流输入418和偏置电流源420。运算跨阻放大器电路404还包括两个校准开关424和426。如将在下面所解释的，各种电流（诸如如图3所示的被测器件302的电流、可变第一参考电流和固定第二参考电流）在该示例中与电流输入418耦接。当然，如果需要，固定第二参考电流可以被设定为零。

第一参考电流输入与运算放大器412的负输入端耦接。因此运算放大器412的负输入端与图3中的被测器件302的输出电流以及一个或两个参考电流耦接。运算放大器412的正输入端与第一电压输入414耦接。运算放大器412的输出与晶体管432的栅极耦接。电阻器434耦接在运算放大器412的负输入端和晶体管432的源极之间。电阻器436耦接在晶体管432的源极和第二电压输入416之间。

晶体管432的漏极直接耦接到晶体管446的漏极并且经由校准开关426耦接到栅极。采样电容器444通过开关424耦接在晶体管446的栅极和电压供应轨411之间。446的源极还与供应轨411耦接。晶体管446的栅极和漏极分别与晶体管440和442的栅极端子耦接。晶体管440和442的源极被连在一起并且与偏置电流源438耦接。晶体管442和440的漏极与相应的晶体管448和450耦接，晶体管448和450以二极管连接的配置方式被连线到电源电压。如图4B所示，晶体管440、442、448和450以及偏置电流源438是前置放大器406的一部分。

晶体管442和440的漏极与相应的晶体管452和454的栅极耦接。晶体管452和454的漏极与晶体管456和458耦接。晶体管456和458的漏极与晶体管460和462的相应的源极耦接。晶体管460和462的漏极和栅极端子与晶体管464和466的相应的漏极和栅极端子耦接。晶体管464和466的源极端子与电源电压耦接。晶体管464和466的源极和漏极被连到晶体管468和470的相应的源极和漏极。晶体管456和458的栅极被连到使能输入472。使能输入472还被连到双晶体管468和470的栅极。

缓冲电路474耦接到晶体管462的漏极和晶体管460的栅极。输出电压410耦接到缓冲电路476，缓冲电路476耦接到晶体管460的漏极和晶体管462的栅极。缓冲电路474被用来平衡缓冲器476。晶体管452、454、456、458、460、462、464、466、468和470以及缓冲电路474和476构成电压比较器电路408。

电流比较器系统400可以基于任何集成电路技术，包括但不限于CMOS半导体制造。电流比较器系统400的组件在该示例中是CMOS器件。对于来自第一电流输入418的给定参考电流电平（I_ref）确定输入电压414和416的值。在该示例中，输入电压414和416两者的电压电平是相同的。到运算放大器412的电压输入414和416可以使用图4中未示出的数模转换器（DAC）器件来控制。如果DAC的电压范围不足，则还能够添加电平移动器（Level shifter）。偏置电流可以来源于电压控制的电流源（诸如运算跨导放大器电路）或者晶体管（诸如薄膜晶体管）。

图4C示出了诸如图3所示出的系统300的测试系统的一个示例的详细框图。图4C中的测试系统耦接到被测器件302，被测器件302可以是像素驱动器电路，诸如图2所示出的像素驱动器电路200。在该示例中，用于面板显示器的所有驱动器电路被测试。栅极驱动器电路480耦接到所有驱动器电路的选择线。栅极驱动器电路480包括使能输入，在该示例中该使能输入在输入上的信号为低时启用被测器件302。

被测器件302从源极驱动器电路484接收数据信号。源极电路484可以为源极驱动器（诸如图1中的源极驱动器120）。数据信号为预定值的编程电压。在栅极驱动器电路480启用器件时被测器件302在监视线上输出电流。来自被测器件302的监视线的输出耦接到允许测试多个器件的模拟多路复用器电路482。在该示例中，模拟多路复用器电路482允许210个输入的多路复用，但是当然可以对任意数目的输入进行多路复用。

从被测器件302输出的信号耦接到运算跨阻放大器电路404的参考电流输入418。在该示例中，可变参考电流源耦接到电流输入418，如图3所述。在该示例中，没有固定参考电流，诸如图3中的第一参考电流源。因此在该示例中图3中的第一参考电流源的值被认为是零。

图5A为用于图4A-4C所示出的电流比较器的信号的时序图。图5A中的时序图示出了到图4C中的栅极驱动器480的栅极使能信号502、与模拟多路复用器482耦接的CSE使能信号504、由可变参考电流源产生的对于测试过程的每次重复操作（iteration）被设定在预定电平并且与电流输入418耦接的电流参考信号506、控制校准开关426的校准信号508、控制校准开关424的校准信号510、与使能输入472耦接的比较器使能信号512以及在输出410之上的输出电压514。CSE使能信号504被保持为高以便确保在最后的电流比较中消除来自被测器件302的监视线上的任何泄漏。

在第一阶段520中，栅极使能信号502被拉高，并且因此图4C中的被测器件302的输出为零。因此输入到电流比较器400的唯一的电流是来自被测器件302的监视线的泄漏电流。参考电流506的输出也被设为零，使得图4B和图4C中的晶体管432和436的最佳的静止（quiescent）条件仅仅最低限度地受到线泄漏或者读出电路的偏置的影响。校准信号508被设为高，使得校准开关426闭合。校准信号510被设为高，使得校准开关424闭合。比较器使能信号512被设为低并且来自电压比较器电路408的输出被复位到逻辑1。因此泄漏电流在电流输入418中被输入并且表示来自面板上的监视线的泄漏电流的电压被存储在电容器444上。

在第二阶段522中，栅极使能信号502被拉低，并且因此被测器件302的输出在来自源极电路484的设定编程电压输入下产生未知的电流。来自被测器件302的电流通过电流输入418与参考电流506一起被输入，参考电流506被设定为第一预定值并且与被测器件的电流的方向相反。因此电流输入418是参考电流506与来自被测器件302的电流之间的差。校准信号510被暂时地设为低，以便断开开关424。然后校准信号508被设为低，并且因此开关426断开。然后到开关424的校准信号510被设为高，以便闭合开关424，用于控制电容器444上的电荷。比较器使能信号512保持为低，并且因此没有来自电压比较器电路408的输出。

在第三阶段524中，比较器使能信号512被拉高，并且电压比较器408在电压输出410上产生输出。在该示例中，对于输出电压信号514的正电压输出逻辑1指示正电流，因此表示被测器件302的电流大于预定的参考电流。电压输出410上的零电压指示负电流，表示被测器件302的电流小于参考电流的预定电平。以这样的方式，被测器件的电流与参考电流之间的任何差被放大并且由电流比较器电路400检测。然后基于该结果将参考电流的值移动到第二预定电平，并且重复阶段520、522和524。调节参考电流允许测试系统使用比较器电路400来确定由被测器件302输出的电流。

图5B是施加到图4C所示出的测试系统的信号的时序图，以便确定对于运算跨阻放大器电路404的图4B中的偏置电流源420的最佳的偏置电流值。为了实现对于电流比较器电路400的最大信噪比（SNR），校准电流比较器是必要的。通过细调偏置电流源420来实现校准。偏置电流源420的最佳的偏置电流电平使在像素的测量期间的噪声功率最小化，其还与线泄漏有关。因此，要求在校准电流比较器期间捕获线泄漏。

图5B中的时序图示出了到图4C中的栅极驱动器480的栅极使能信号552、与模拟多路复用器482耦接的CSE使能信号554、由可变参考电流源产生的对于校准过程的每次重复操作被设定在预定电平并且与电流输入418耦接的电流参考信号556、控制校准开关426的校准信号558、与使能输入472耦接的比较器使能信号560以及在输出410之上的输出电压562。

CSE使能信号554被保持为高以便确保在最后的电流比较中消除线上的任何泄漏。栅极使能信号552也被保持为高，以便防止被测器件302从任何数据输入输出电流。在第一阶段570中，校准信号556被拉高，由此使校准开关426闭合。另一个校准信号被拉高以便闭合校准开关424。比较器使能信号558被拉低，以便复位从电压比较器电路408输出的电压。来自被测器件302的监视线的任何泄漏电流被转换为存储在电容器444上的电压。

第二阶段572在到开关524的校准信号被拉低并且随后校准信号556被拉低由此断开开关526时出现。然后到开关524的信号被拉高，使开关524闭合。小电流从参考电流源输出到电流输入418。小电流值是与电流比较器400的最小可检测信号（MDS）范围对应的最小值。

第三阶段574在比较器使能信号560被拉高由此允许电压比较器电路408读取输入时出现。电压比较器电路408的在输出410上的输出应该为正的，指示与泄漏电流的正的电流比较。

第四阶段576在到开关524的校准信号被拉低并且随后校准信号556被拉低由此断开开关526时出现。然后到开关524的信号被拉高，使开关524闭合。比较器使能信号558被拉低，以便防止电压从电压比较器电路408输出。来自被测器件302的任何泄漏电流被转换为存储在电容器444上的电压。

第五阶段578在校准信号556被拉低由此断开开关524和526时出现。小电流从参考电流源输出到电流输入418。小电流值是与电流比较器400的最小可检测信号（MDS）范围对应的最小值，但是为与第二阶段572中的正电流相反的负电流。

第六阶段580在比较器使能信号560被拉高由此允许电压比较器电路408读取输入时出现。电压比较器电路408的在输出410上的输出应该为零，指示与泄漏电流的负的电流比较。

重复阶段570、572、574、576、578和580。通过调节偏置电流的值，最终在一和零之间的有效输出电压切换的速率（rate）将最大化，指示最佳的偏置电流值。

图6是图1中的显示系统100的控制器112的补偿组件的框图。补偿组件包括老化提取单元600、背板老化/匹配模块602、颜色/共享灰度系数校正模块604、OLED老化存储器606以及补偿模块608。具有用于驱动显示系统100的电子组件的背板可以是任何技术，包括（但不限于）非晶硅、多晶硅、晶体硅、有机半导体、氧化物半导体。此外，显示系统100可以是任何显示材料（或者器件），包括（但不限于）LED或者OLED。

老化提取单元600被耦接为接收基于到阵列的像素的输入的来自阵列102的输出数据以及接收用于测试阵列102上的老化影响的相应输出。老化提取单元600使用列参考像素130的输出作为用于与有源像素104a-d的输出比较的基准，以便确定包括相应的列参考像素130的每个列上的像素104a-d中的每一个上的老化影响。可替代地，列中的像素的平均值可以被计算并且与参考像素的值进行比较。颜色/共享灰度系数校正模块604还从列参考像素130获取数据，以便确定适当的颜色校正，用于补偿像素上的老化影响。用于比较的测量的基准可以被存储在存储器606上的查找表中。背板老化/匹配模块602计算用于背板的组件和显示器的电子器件的调节。补偿模块608被提供有来自提取单元600、背板/匹配模块602和颜色/共享灰度系数校正模块604的输入，以便修改给图1中的像素104a-d的编程电压，以用于补偿老化影响。补偿模块608访问用于要结合校准数据使用的用于阵列102上的像素104a-d中的每一个的基准数据的查找表。补偿模块608基于查找表中的值以及从显示阵列102中的像素获得的数据来相应地修改给像素104a-d的编程电压。

图2中的控制器112测量来自图1中的显示阵列102中的像素104a-d的数据以便正确地规格化（normalize）在测量期间收集的数据。列参考像素130有助于用于每个列上的像素的这些功能。列参考像素130可以位于由图1中的像素104a-d表示的有源观看区域外部，但是这种参考像素也可以被嵌入在有源观看区域内。列参考像素130被保持具有受控条件（诸如未老化，或者以预定的方式老化），以便针对显示阵列102中的像素104a-d的测量数据提供偏置和抵消信息。该信息帮助控制器112抵消来自外部来源（诸如室温）或者在系统本身内（诸如来自其它像素104a-d的泄漏电流）的共模噪声。使用来自阵列102上的几个像素的加权平均还可以提供关于全面板的特性的信息，以便解决诸如由于跨过面板的电阻而引起的电压降（即电流/电阻（IR）下降）之类的问题。来自通过已知和可控来源加应力的列参考像素130的信息可以在补偿模块608运行的补偿算法中被用来减少由于任何发散（divergence）而出现的补偿误差。可以使用从面板的初始基准测量收集的数据来选择各种列参考像素130。识别出坏的参考像素，并且可以选择可替代的参考像素130以便确保进一步可靠性。当然应当理解，行参考像素132可以代替列参考像素130来被使用，并且行可以代替列来被用于校准和测量。

存在各种补偿方法，其可以利用图1中的列参考像素130。例如在薄膜晶体管测量中，列参考像素130要求用来输出电流的数据值被从有源区（像素阵列102）中的同一列像素中的像素104a-d的数据值中减去，以便输出相同电流。列参考像素130和像素104a-d两者的测量可以在时间上非常接近地（例如在同一个视频帧期间）发生。电流的任何差指示像素104a-d上的老化影响。结果值可以由控制器112使用来计算适当的对给像素104a-d的编程电压的调节，以便在显示器的寿命期间维持相同的亮度。列参考像素130的其它用途是为其它像素104提供参考电流以便用作基准和确定那些像素的电流输出上的老化影响。参考像素130可以简化数据操作，因为一些共模噪声抵消是为测量所固有的，因为参考像素130具有与有源像素104共同的数据和供应线。行参考像素132可以出于检验为了控制器用来在显示器制作期间补偿而存储的对于像素的亮度曲线正确的目的而被周期性地测量。

在将显示器发货之前显示器上的所有驱动器电路（诸如图2中的驱动器电路200）的驱动晶体管和OLED的测量对于1080p显示器花费60-120秒，并且将检测任何短路和断路的驱动晶体管和OLED（其引起钉住（stuck）的或不发光的像素）。它还将检测驱动晶体管或OLED性能的不均匀性（其引起亮度不均匀性）。该技术可以代替通过数字式照相机的光学检查，去除在制作设施中对该昂贵的组件的需要。使用滤色器的AMOLED不能被电学上完全地检查，因为滤色器是纯粹地光学组件。在该情况下，补偿老化的技术（诸如来自Ignis的MaxLife^TM）可以通过提供额外的诊断信息并且可能地减少光学检查的复杂度来有利地与光学检查步骤结合。

这些测量提供比光学检查可以提供的数据更多的数据。知道点缺陷是由于短路或断路驱动晶体管还是由于短路或断路OLED可以有助于识别制作过程中的瑕疵或根本原因。例如，对于短路OLED的大部分共同的原因是在处理期间落在玻璃上的颗粒污染物使OLED的阳极和阴极短路。OLED短路的增加可以指示制作线应该被关闭来进行腔室（chamber）清洁，或者可以启动搜索新的颗粒来源（过程或设备或人员或材料的变化）。

用于补偿老化影响的弛豫（relaxation）系统（诸如MaxLife^TM系统）可以校正工艺不均匀性，这增大显示器的成品率。然而测量的TFT或者OLED的电流和电压关系或者特性对于诊断也是有用的。例如，OLED电流-电压特性的形状可以揭示增大的电阻。可能的原因可能是（在底部发射AMOLED中）晶体管源极/漏极金属与ITO之间的接触电阻的变化。如果显示器的角落中的OLED表现出了不同的电流-电压特性，则可能的原因可以是制造过程中的掩模未对准。

具有不同的OLED电流-电压特性的显示器上的条纹或者圆形的区域可能是由于用于在制造过程中分配有机物蒸气的歧管（manifold）中的缺陷。在一种可能的情形中，OLED材料的小颗粒可以从头上的挡板剥落并且落在歧管上，局部地阻塞管口。测量数据将以具体的图案表现不同的OLED电流-电压特性，该图案将有助于迅速地诊断问题。由于测量的精度（例如，4.8英寸显示器利用100nA的分辨率测量电流）以及OLED电流-电压特性（而不是亮度）的测量本身，可以检测出利用光学检查不可见的变化。

该高精度的数据可以被用于统计过程控制，识别过程何时开始偏离在其控制限度外。这可以允许在成品中检出缺陷之前及早采取校正动作（在OLED或者驱动晶体管（TFT）制造过程中）。因为每个显示器上的每个TFT和OLED被采样,所以测量样本被最大化。

如果驱动晶体管和OLED两个都正确地起作用，则对于组件将返回期望范围中的读数。像素驱动器电路要求在测量驱动晶体管时OLED截止（并且反之亦然），因此如果驱动晶体管或者OLED短路，则它将模糊另一个的测量。如果OLED短路（因此当前的读数是MAX），则数据将表示驱动晶体管是断路（当前的读数为MIN），但实际上，驱动晶体管可以是工作的或者断路。如果需要关于驱动晶体管的额外的数据，则临时断开连接电源电压（EL_VSS）并且允许它浮置将得到正确的驱动晶体管测量，该测量指示TFT是实际上工作的还是断路的。

以同样的方式，如果驱动晶体管是短路的，则数据将表示OLED是断路的（但是OLED可以是工作的或者断路的）。如果需要关于OLED的额外的数据，则断开连接电源电压（EL_VDD）并且允许它浮置将得到正确的OLED测量，该测量指示OLED是实际上工作的还是断路的。

如果像素中的OLED和TFT两者表现为短路，则像素中的元件之一（可能为TFT和OLED之间的接触）将在测量期间迅速地烧坏，使得断路，并且移动到不同的状态。这些结果被概括成下方的表1。

表1

图7示出了基于不同的方面的用于控制显示器702随时间的亮度的控制系统700的系统图。显示器702可以由OLED的阵列或者基于其它像素的显示器件组成。系统700包括分布产生器704和判决进行机器706。分布产生器704接收来自OLED特性表710、背板特性表712和显示器规范（specification）文件714的特性数据。分布产生器704产生针对不同条件的不同的亮度分布720a、720b、…、720n。这里，为了改善功率消耗、显示器寿命和图像质量，不同的亮度分布720a、720b、…、720n可以基于OLED和背板信息来被限定。此外，基于不同的应用，可以从亮度分布720a、720b、…、720n中选择不同的分布。例如，平坦的亮度对（vs.）时间分布可以被用于显示视频输出（诸如电影），而对于更明亮的应用，亮度可以以定义的速率下降。判决进行机器706可以是基于软件或者硬件的，并且包括应用输入730、环境参数输入732、背板老化数据输入734和OLED老化数据输入736，这些是在进行编程电压调节以便确保显示器702的适当的亮度中的因素。

为了完美地补偿显示器老化，在显示器特性中短期变化和长期变化被分离。一种方式是在测量之间利用更快时间测量横越显示器的少量点。结果，快速扫描可以揭示短期影响而正常老化提取可以揭示长期影响。

先前的补偿系统的实现方式使用正常驱动方案，在其中总有视频帧被示出在面板上并且OLED和TFT电路持续地处于电应力之下。每个像素的校准通过将有源像素的灰度值改为期望值而在视频帧期间发生，这使得在校准期间看见测量的子像素的视觉假像。如果视频的帧率为X，则在正常视频驱动中，每个视频帧被示出在图1中的像素阵列102上持续1/X秒，并且面板总是运行视频帧。与此对比，本示例中的弛豫视频驱动将帧时间分成四个子帧，如图8所示。图8是包括视频子帧802、伪子帧804、弛豫子帧806和替换子帧808的帧800的时序图。

视频子帧802是作为实际视频帧的第一子帧。视频帧以和用于利用从编程输入接收的视频数据对图1中的整个像素阵列102进行编程的正常视频驱动一样的方式产生。伪子帧804是没有任何实际数据被发送给像素阵列102的空闲的子帧。伪子帧804用于在应用弛豫子帧806之前保持在面板102上显示相同的视频帧一段时间。这增大面板的亮度。

弛豫子帧806是作为黑色帧的第三子帧，其对于像素阵列102中的所有红绿蓝白（RGBW）子像素具有零灰度值。这使得面板变黑并且设定所有像素104为准备好校准和下一个视频子帧插入的预先定义的状态。替换子帧808是仅仅出于校准的目的产生的短子帧。当弛豫子帧806结束并且面板是黑色的时，数据替换阶段开始去往下一个视频帧。在该阶段期间除具有替换数据的行之外没有视频或者空白（blank）数据被发送给像素阵列102。对于不替换行仅仅栅极驱动器的时钟被切换以便在整个栅极驱动器期间移动标记（token）。这被进行以便加速整个面板的扫描并且还能够对于每个帧进行更多的测量。

另一个技术被用来在替换子帧808期间进一步减轻测量的子像素的视觉假像。这已经通过一完成校准就利用黑色重新编程测量的行来进行。这使子像素返回与弛豫子帧806期间相同的状态。然而，仍然存在小电流通过像素中的OLED，其使得像素点亮并且变得对于外部空间而言容易看见的。因此为了重新引导通过OLED的电流，控制器112被利用非零的值编程以便接收来自像素的驱动晶体管的电流并且保持OLED截止。

具有替换子帧808具有将测量时间限制到整个帧的小部分的缺点。这限制每个帧的子像素测量的数量。在像素阵列102的工作时间期间该限制是可接受的。然而，对于面板的快速基准测量，它将是用于测量整个显示器的耗时的任务，因为每个像素必须被测量。为了克服这个问题，基准模式被添加到弛豫驱动方案。图8还示出了在显示器的基准测量模式期间用于驱动方案的基准帧820。基准测量帧820包括视频子帧822和替换子帧824。如果系统被切换到基准模式，驱动方案改变以使得在基准帧（诸如帧820）中会仅仅存在两个子帧。视频子帧822包括用于图像的正常编程数据。在该示例中，替换（测量子帧）824具有比正常替换帧更长的持续时间，如图8所示。更长的子帧急剧地增大了每个帧的测量的总数并且允许面板的更精确测量，因为可以在帧时间期间测量更多的像素。

在早期的OLED应力时间处的ΔV漂移（电气老化）的陡峭的斜度得到了效率下降对ΔV漂移的曲线，其与高ΔV范围相比对于低值的ΔV有不同表现。这可以产生高度非线性的Δη-ΔV曲线，其对于OLED的初始电气老化或者OLED预老化过程非常敏感。此外，早期的ΔV漂移下降的形状（持续时间和斜度）可以由于工艺变化而在面板之间显著变化。

上面解释了参考像素和对应OLED的使用。这种参考像素的使用抵消对ΔV测量的热影响，因为热影响相同地影响有源像素和参考像素两者。然而，代替使用没有老化（零应力）的OLED作为参考像素（诸如图1中的列参考像素130），带有具有低水平应力的OLED的参考像素可以被使用。对电压的热影响与未老化OLED类似，因此低应力OLED仍然可以被用来去除由于热影响引起的测量噪声。同时，由于与相同的面板上的其余的基于OLED器件类似的制造条件，稍微受应力的OLED可以作为良好的参考来抵消工艺变化对列中的有源像素的Δη-ΔV曲线的影响。如果这种OLED被用作参考，陡峭的早期的ΔV漂移也将被减轻。

为了使用受应力的OLED作为参考，参考OLED被利用恒定的低电流（全电流的1/5到1/3）加应力，并且其电压（对于一定的施加的电流）必须被用来如下地抵消像素OLED的热和工艺问题：

W = \frac{V_{pixelOLED} - V_{refOLED}}{V_{refOLED}}

在该公式中，W是基于有源像素OLED和参考像素OLED的电压之间的差除以参考像素OLED的电压的相对电气老化。图9是图示900，其示出了基于W值的对于268uA的应力电流的点的绘图902。如图示900所示出的，W值是接近线性的关系，对于像素OLED具有亮度下降，如对于高应力OLED所示出的。

上述的提取阵列中的像素的基准测量的方法可以由诸如图1中的112的处理设备或者其它这种设备执行，所述其它这种设备可以使用计算机、软件和网络领域中的技术人员将明白的根据如在本申请中描述和示出的教导而编程的一个或更多个通用计算机系统、微处理器、数字信号处理器、微控制器、专用集成电路（ASIC）、可编程逻辑器件（PLD）、现场可编程逻辑器件（FPLD）、现场可编程门阵列（FPGA）等方便地实现。

另外，两个或更多个计算系统或设备可以代替在本申请中描述的控制器中的任何一个。因此，还能够根据期望实现诸如冗余、复制等的分布式处理的原理和优点，以便增加在本申请中描述的控制器的稳健性和性能。

可以通过机器可读指令执行示例基准数据确定方法的操作。在这些示例中，机器可读指令包括由如下装置执行的算法：（a）处理器，（b）控制器，和/或（c）一个或更多个其它合适的处理设备。算法可以被具体实现为存储在诸如闪存存储器、CD-ROM、软盘、硬盘驱动、数字视频（多用途）盘（DVD）之类的有形的介质或者其它存储器件上的软件，但是本领域技术人员将容易明白整个算法和/或其部分能够可替代地由除处理器以外的设备执行和/或以公知的方式被具体实现为固件或专用硬件（例如，它可以由专用集成电路（ASIC）、可编程逻辑器件（PLD）、现场可编程逻辑器件（FPLD）、现场可编程门阵列（FPGA）、离散的逻辑等实现）。例如，基准数据确定方法的组成部分的任一个或全部能够由软件、硬件和/或固件实现。此外，表示的机器可读指令的一些或全部可以被手动地实现。

虽然已经示出和描述了本发明的特定实施例和应用，但是应当理解，本发明不限于在本申请中公开的精确的构造和布局，并且在不脱离如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下各种修改、改变和变化可以根据上述描述而明白。

Claims

1.一种电压编程的显示面板，允许测量对面板中的像素的影响，所述显示面板包括：

多个有源像素，形成显示面板以便在操作条件下显示图像，每个有源像素耦接到供应线和编程线；

参考像素，与供应线和编程线耦接，所述参考像素具有与操作条件无关的受控条件；以及

控制器，与多个有源像素中的每一个有源像素以及参考像素耦接，所述控制器使得测试电压被施加到多个有源像素和参考像素，所述控制器还将参考像素的输出与多个有源像素中的一个有源像素的输出进行比较。

2.根据权利要求1所述的系统，其中显示器是AMOLED型，并且其中有源像素和参考像素中的每一个包括驱动晶体管和与驱动晶体管耦接的有机发光器件。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器基于参考像素的输出与多个有源像素中的一个有源像素的输出的比较来补偿到多个像素中的所述一个像素的编程电压。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述参考像素是多个参考像素中的一个参考像素，并且所述控制器确定所述参考像素是否起作用，并且如果所述参考像素不起作用，则所述测试电压被施加到多个参考像素中的另一个参考像素。

5.根据权利要求1所述的系统，其中面板具有多列和多行的像素，并且所述参考像素与一列像素关联。

6.根据权利要求5所述的系统，其中来自参考像素和多个有源像素中的一个有源像素的输出是输出电流。

7.根据权利要求5所述的系统，其中所述参考像素与一行像素关联。

8.根据权利要求7所述的系统，还包括存储器，所述存储器存储对于多个有源像素中的所述一个有源像素的亮度曲线数据，并且其中所述控制器将存储的亮度曲线数据与来自参考像素的输出进行比较。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述参考像素的受控条件是未老化条件，其中多个有源像素在显示图像时受老化的影响。

10.根据权利要求1所述的系统，其中多个有源像素具有施加的电流电平，并且其中参考像素具有比多个有源像素的电流电平小的施加的电流电平。

11.一种确定对于包括多个发光器件像素的基于晶体管的显示器的老化影响的基准值的方法，每个像素具有用于确定亮度的编程电压输入，所述方法包括如下步骤：

向显示器的被测器件施加设定的编程电压输入；

基于设定的编程电压输入产生输出电流；

经由电流比较器将第一参考电流和可变第二参考电流与输出电流进行比较，直到第一参考电流与第二参考电流和输出电流的组合相同；以及

在第二参考电流和输出电流的组合与第一参考电流相同时，基于第二参考电流的值确定输出电流值。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括在与被测器件关联的表中存储确定的输出电流值。

13.根据权利要求11所述的方法，其中被测器件是有机发光二极管。

14.根据权利要求11所述的方法，其中被测器件是驱动晶体管。

15.一种确定用于制作具有多个像素的显示装置的数据的方法，所述方法包括如下步骤：

向多个像素中的每一个像素施加测试信号；

对于每个像素测量电压和电流特性；

确定对于每个像素是否存在异常；以及

存储来自展示出异常的像素的异常数据。

16.根据权利要求15所述的方法，其中存储的异常数据被分析以便确定显示装置的制作过程中的瑕疵。

17.根据权利要求15所述的方法，其中存储的异常数据被分析以便确定显示装置中的瑕疵。

18.根据权利要求15所述的方法，其中像素包括驱动晶体管和有机发光器件，并且其中所述异常包括短路的有机发光器件和短路的驱动晶体管。

19.一种显示系统，包括：

用于显示图像的像素的阵列；

存储器，包括特性数据；

分布产生器，与所述存储器耦接，用于基于所述特性数据产生多个亮度分布；以及

控制器，与所述分布产生器和像素的阵列耦接，用于根据多个亮度分布中的所选的一个亮度分布来改变像素的阵列的亮度。

20.根据权利要求19所述的显示系统，其中所述特性包括像素的OLED特性、背板特性和对于显示器的预定的规范。

21.根据权利要求19所述的显示系统，其中所选的亮度分布是基于影响显示系统的外部条件或者基于在像素的阵列上显示的图像的应用来选择的。

22.根据权利要求19所述的显示系统，还包括老化判决机器，与所述控制器耦接，用于调节发送给像素的阵列的图像数据以便补偿老化。