CN110503919B - 有源矩阵显示器和用于驱动有源矩阵显示器的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于驱动包括多个像素(110)的有源矩阵显示器(200)的方法，其中每个像素(110)包括具有驱动器栅极(122)的驱动晶体管(120)。该方法包括：接收(302)要被显示的期望图像的信息；基于校准数据为每个像素(110)确定(304)给驱动器栅极(122)的经补偿电压，该校准数据包括适用于不同像素(110)的一组个体校准值，其中所述经补偿电压补偿各像素之间的差异，该差异影响由像素(110)输出的光强度因变于被施加到驱动器栅极(122)的电压与驱动晶体管(120)的阈值电压之间的差异的关系；以及为像素(110)的每一者输出(306)给驱动器栅极(122)的经补偿电压。

Description

有源矩阵显示器和用于驱动有源矩阵显示器的方法
技术领域
本发明构思涉及有源矩阵显示器和用于驱动有源矩阵显示器的方法。具体而言，本发明构思涉及补偿非均匀显示行为。
背景技术
有源矩阵显示器包括以阵列布置的多个像素，其中每个像素都具有发光元件。由像素的发光元件发出的光一起形成由显示器呈现的图像。发光元件可以例如是有机发光二极管(OLED)，并且显示器可以因此是有源矩阵OLED(AMOLED)显示器。
诸如AMOLED显示器之类的有源矩阵显示器可使用例如呈一个或多个薄膜晶体管(TFT)阵列的形式的驱动背板。背板可在低温制备中制造，这使得能够使用合适的基板，例如，以形成柔性显示器。诸如AMOLED显示器之类的有源矩阵显示器因此经常被用于各种应用中，并且对未来应用而言也是有前景的技术。
驱动晶体管可被用来驱动通过OLED的电流以从像素发射光。如果OLED电流是电压控制的，则通过OLED的电流取决于驱动晶体管的阈值电压，其可以随时间变化并且变化可以在像素与像素之间不同。因此，为了避免来自显示器的非均匀输出，用于处置阈值电压中的变化的补偿电路可被使用。然而，这意味着在像素内可能需要更多数量的晶体管，这可能限制显示器的分辨率。
发明内容
本发明构思的目的是提供一种有源矩阵显示器，其能够提供显示器的均匀输出，从而不仅补偿阈值电压变化，同时还实现了显示器的高分辨率。
本发明构思的这一目的和其他目的至少部分地由如独立权利要求中所限定的本发明来满足。在从属权利要求中阐述了各优选实施例。
根据第一方面，提供了一种用于驱动有源矩阵显示器的方法，该显示器包括以阵列布置的多个像素，其中每个像素包括具有驱动器栅极的驱动晶体管，并且其中通过驱动晶体管以导致由像素输出的光强度的电流因变于被施加到驱动器栅极的电压和驱动晶体管的阈值电压之间的差异来被控制，所述方法包括：接收要被显示的期望图像的信息，所述信息定义要由有源矩阵显示器的每个像素输出的光强度；基于校准数据为每个像素确定针对驱动器栅极的经补偿电压，该校准数据包括一组个体校准值，其中该组中的各个个体校准值适用于阵列中的不同像素，其中所述经补偿电压补偿各像素之间的差异，该差异影响由像素输出的光强度因变于被施加到驱动器栅极的电压与驱动晶体管的阈值电压之间的差异的关系；以及为有源矩阵显示器中的各像素的每一者输出针对驱动器栅极的经补偿电压。
本发明的洞察在于，定义由像素输出的光因变于被施加到驱动器栅极的电压和驱动晶体管的阈值电压之间的差异的关系可以在各像素之间变化。因而，如果有源矩阵显示器使用公用关系来确定要被施加到驱动器栅极的电压以便补偿阈值电压变化，则显示器的像素的输出可能不均匀。例如，可以认识到，显示器的制造中的变化(诸如驱动晶体管的结构的几何变化)可能导致各个像素之间在定义由像素输出的光因变于被施加到驱动器栅极的电压和驱动晶体管的阈值电压之间的差异的关系方面的差异。
根据本发明，经补偿电压针对每个像素来被确定。经补偿电压补偿各像素之间的差异，该差异影响由像素输出的光强度因变于被施加到驱动器栅极的电压与驱动晶体管的阈值电压之间的差异的关系。这意味着经补偿电压可以确保显示器可以跨整个显示器以均匀方式输出光强度。
因此，根据本发明，提供了对显示器中的非均匀性的补偿，这不只是处置阈值电压中的变化。相反，经补偿电压处置所施加的电压和阈值电压之间的差异(可能针对时间变化被补偿)如何与正被输出的光相关。
由像素输出的光强度因变于被施加到驱动器栅极的电压与驱动晶体管的阈值电压之间的差异的关系可以是二次(或线性)函数。这意味着可以为每个像素储存单个或几个个体校准值(函数的(诸)常数)，使得经补偿电压可以使用基于该单个或几个个体校准值和已知函数的关系来被计算。这意味着期望的光强度可被用作输入，并且随后经补偿电压可被计算以致使期望的光强度由像素输出。然而，根据替代方案，可以为每个像素储存多个个体校准值，其中每个个体校准值可以指示针对像素的经补偿电压，以致使特定水平的期望光强度被输出。因此，取决于期望光强度的水平，对应的查找可以在为像素储存的各个个体校准值之间进行。
影响由像素输出的光强度因变于被施加到驱动器栅极的电压与驱动晶体管的阈值电压之间的差异的关系的各像素之间的差异可能主要归因于有源矩阵显示器的制造中的差异。因而，校准可以在制造有源矩阵显示器之后被执行，以便将一组个体校准值储存在有源矩阵显示器中。
根据一实施例，经补偿电压至少补偿不同像素之间的驱动晶体管结构的几何变化。即使利用良好控制的制造工艺，也可能制造出在结构中存在略微几何变化的不同像素的驱动晶体管。此类(不期望的或非预期的)几何变化可导致由像素输出的光强度因变于被施加到驱动器栅极的电压和驱动晶体管的阈值电压之间的差异的不同关系。通过使用一组个体校准值，这些差异可以在所确定的经补偿电压中得到补偿。
应该认识到，经补偿电压不一定(或仅仅)补偿驱动晶体管结构的几何变化。例如，经补偿电压还可以或替代地补偿局部材料属性、等离子体蚀刻工艺期间在电介质中捕获的电荷、晶体管中的在入射光下或者对于接地电阻压降最终加速的偏压应力中的变化，这些可以在各像素之间变化。
阈值电压变化将影响被施加到驱动器栅极的电压与阈值电压之间的差异。因此，可能在有源矩阵显示器的使用期间发生的阈值电压变化可影响由像素输出的光强度。对每个像素的阈值电压的检测可以以规律的间隔来被执行，以便允许对阈值电压变化的分开补偿。对像素的阈值电压的检测可被使用，以便调整或更新各个个体校准值，或者可被用于分开地补偿阈值电压中的差异，诸如通过向驱动晶体管的背栅施加不同的电压，如下面将进一步详细阐明的。
对像素的阈值电压的检测可以被定期地执行，以便执行对阈值电压变化的重新校准处置。执行进一步的重新校准以更新由像素输出的光强度因变于被施加到驱动器栅极的电压和驱动晶体管的阈值电压之间的差异的关系可能并不是必需的。然而，应该认识到，各个个体校准值可以被定期地更新，以便确保可以处置阈值电压中的任何改变以及由像素输出的光强度因变于被施加到驱动器栅极的电压和驱动晶体管的阈值电压之间的差异的关系中的任何改变。由于这样的更新可能需要广泛的测量，因此其可能很少被执行，诸如举例而言，每周一次。
因此，根据本发明，有源矩阵显示器可被驱动来按均匀方式输出光，同时处置各像素之间的阈值电压中的差异以及处置各像素的特性中的其他变化。
该方法可以输出经补偿电压的值，其将被直接施加到驱动器栅极。然而，应该认识到，要被施加到驱动器栅极的实际电压可以基于对被输出的针对驱动器栅极的经补偿电压的进一步处理。例如，伽马校正可被应用于经补偿电压，以用于确定要被施加到驱动器栅极的电压。
要被显示的期望图像的信息可以以可读或可理解的任何方式来被提供以用于驱动有源矩阵显示器。因而，期望图像的信息可被提供作为期望图像的每个像素的值。这些值可以直接定义要由有源矩阵显示器的每个像素输出的光强度，使得该信息可以被直接用来确定要由像素输出的光强度。替代地，这些值可以允许确定要被输出的对应光强度，使得信息可以间接地定义要由每个像素输出的光强度。该方法可接着包括处理所接收的信息以便确定要由每个像素输出的光强度。该处理可以包括使要被显示的图像与有源矩阵显示器的特性相适配，以便改善由有源矩阵显示器显示的图像的质量。
根据一实施例，校准数据被储存为查找表，该查找表包括针对同一像素的多个个体校准值，其中该多个个体校准值使不同光强度与被施加到驱动器栅极的不同电压相关，其中所述确定经补偿电压包括在查找表中执行查找。
可以非常快速地执行表查找。因而，以此方式确定经补偿电压允许快速处理以便确定经补偿电压。然而，使用查找表需要大量的存储器以供储存各个个体校准值。
校准可以测量如以要被施加到驱动器栅极的每个可能的电压电平提供的通过驱动晶体管的电流。因而，可以在查找表中为所有可能的电压电平提供各个个体校准值。
查找表可以基于像素的驱动晶体管的阈值电压的固定值来确定针对该像素的经补偿电压。因而，如果阈值电压中的改变被检测到，则查找表可以被改变，例如通过基于阈值电压中的改变将固定偏移添加到针对像素的各个个体校准值中的每一者。替代地，阈值电压可以被分开地储存，并且可以基于从查找表确定的值而在计算经补偿电压时被使用。
经更新的校准可以以规律的、相对稀少的间隔来被执行以便确定各个个体校准值并且用新的校准值替换查找表中的校准值。
根据一实施例，所述确定经补偿电压包括在通过在查找表中执行查找而接收到的各值之间进行插值。
使用从查找表中的查找接收到的各值之间的插值可以允许使用较小的查找表，因为可能不需要在查找表中提供对于可能被施加到驱动器栅极的所有可能的电压电平的各个个体校准值。因而，有源矩阵显示器中的存储器使用可被节省。
插值反而意味着当期望在查找表中提供的各值之间的电压时需要计算以便确定经补偿电压，这意味着与仅使用表查找相比，确定经补偿电压的过程可能更慢。
如果在查找表中提供较少的值，则经补偿电压的准确度可被降低。因而，可以基于可用存储器容量和在向驱动器栅极施加正确电压以实现期望光强度时的所需准确度来选择查找表的大小。
根据一实施例，一组个体校准值包括常数值，其中每个常数值定义由像素输出的光强度因变于被施加到驱动器栅极的电压和驱动晶体管的阈值电压之间的差异的关系。
因此，可以为每个像素提供一个或多个常数值。由于常数值可以定义用于实现光强度的关系，因此经补偿电压可以基于所储存的常数值来被计算。这意味着存储一组个体校准值可能需要非常小的存储器容量。然而，确定经补偿电压可能需要执行计算，这可能需要更多的处理功率和时间。
像素的常数值可以对应于固定值，该固定值使由像素输出的光强度与在被施加到驱动器栅极的电压和驱动晶体管的阈值电压之间的差异相关。该常数值可以被称为β因子(或K因子)，并且可以取决于例如驱动晶体管的结构的几何变化或驱动晶体管的局部材料参数中的变化。
根据一实施例，一组个体校准值进一步包括阈值电压值，其中每个阈值电压值定义像素的驱动晶体管的阈值电压。
阈值电压可以在计算经补偿电压时作为常数值的补充来使用。然而，根据替代方案，阈值电压可以被用作输入，以用于分开地补偿阈值电压中的差异，诸如通过向驱动晶体管的背栅施加不同的电压。
根据一实施例，所述确定经补偿电压包括至少基于要由像素输出的光强度和常数值来计算经补偿电压。
因而，该方法可包括基于所储存的各个个体校准值计算经补偿电压。这意味着要由像素输出的光强度可被用作输入，由此可以使用为像素储存的常数值来计算经补偿电压。
计算还可以使用所储存的像素的阈值电压。然而，如果阈值电压变化被分开地补偿，诸如通过向驱动晶体管的背栅施加不同的电压，则经补偿电压的计算不需要包括阈值电压。
根据一实施例，所述经补偿电压通过以下公式计算，该公式在驱动饱和区域中的驱动晶体管时有效：
Figure BDA0002062903450000061
其中VGS是关于驱动晶体管的源极的经补偿电压，IDS是通过驱动晶体管的导致由像素输出光强度的电流，β是常数值，并且VT是阈值电压。
有源矩阵显示器可被用于驱动饱和区域中的驱动晶体管。接着，可以使用将用于导致由像素输出光强度的电流作为输入并且使用所储存的常数值和阈值电压以确定经补偿电压的公式来确定经补偿电压。
应该认识到，有源矩阵显示器可以替代地被配置成用于驱动线性区域中的驱动晶体管。在这样的情形中，不同的公式可被用于计算经补偿电压，从而将驱动晶体管的漏极和源极之间的电压纳入考虑。
根据一实施例，所述经补偿电压被计算为：
Figure BDA0002062903450000062
其中VDS是驱动晶体管的漏极和源极之间的电压。
有源矩阵显示器可被用在不同操作模式中，其中有源矩阵显示器可以被控制，使得驱动晶体管要么在饱和区域中要么在线性区域中被驱动。有源矩阵显示器可以取决于要被使用的操作模式来储存要被使用的不同校准值。这些校准值可要么以查找表的形式来被提供，要么用于使用公式来计算经补偿电压。
根据一实施例，每个像素由双晶体管、单电容器(2T1C)电路形成，其包括驱动晶体管和用于选择性地将数据线连接到驱动晶体管的驱动器栅极的选择晶体管，以及被连接在驱动晶体管的驱动器栅极和驱动晶体管的源极之间的用于保持被提供给驱动器栅极的数据的存储电容器。
因而，每个像素可以仅使用单个驱动晶体管和用于选择性地将数据提供给驱动器栅极的选择晶体管来实现。这意味着有源矩阵显示器可以以非常高的分辨率来被实现，因为每个像素可占据小的空间，并且因此，各像素可以被彼此靠近地布置。
虽然可以使用2T1C像素电路来实现非常高的分辨率，但应该认识到可以使用其他像素电路。确定驱动器栅极的经补偿电压可以与任何类型的像素电路一起被使用，以用于控制通过像素的光输出。
根据其中每个像素由2T1C电路形成的一实施例，所述确定经补偿电压将阈值电压的变化纳入考虑。
使用2T1C像素电路，阈值电压变化可能在像素电路中未得到补偿。因而，阈值电压的变化可以在确定经补偿电压时被纳入考虑。例如，可以使用如上阐述的等式1来计算经补偿电压。
根据一实施例，每个像素由三晶体管、双电容器(3T2C)电路形成，其包括具有驱动器栅极和校准栅极的驱动晶体管、用于选择性地将第一数据线连接到驱动晶体管的驱动器栅极的第一选择晶体管、用于选择性地将第二数据线连接到驱动晶体管的校准栅极的校准晶体管、被连接在驱动晶体管的驱动器栅极和驱动晶体管的源极之间的用于保持被提供给驱动器栅极的数据的第一存储电容器，以及被连接在驱动晶体管的校准栅极和驱动晶体管的源极之间的用于保持被提供给校准栅极的数据的第二存储电容器。
因而，每个像素可以包括双栅极驱动晶体管。这意味着校准电压可被提供在驱动晶体管的校准栅极处，例如驱动晶体管的背栅。因此，阈值电压变化可以通过在驱动晶体管的校准栅极处提供对应电压来得到补偿。
利用3T2C像素电路，可以分开地补偿阈值电压变化以及影响由像素输出的光强度因变于被施加到驱动器栅极的电压与驱动晶体管的阈值电压之间的差异的关系的其他变化。
根据一实施例，该方法进一步包括测量每个像素的阈值电压并且储存每个像素的校准栅极电压值，其中校准栅极电压值被设置以使得根据校准栅极电压值向校准栅极施加电压补偿阈值电压的变化。
所储存的校准栅极电压值可因而被用于补偿阈值电压变化。可以针对每个像素相对于默认阈值电压来设置所储存的校准栅极值，使得所储存的校准栅极值可以补偿所测量的阈值电压相对于默认阈值电压的偏差。
校准栅极电压可被以规律的间隔施加到驱动晶体管的校准栅极，以便确保在校准栅极处保持正确的电压。
根据其中每个像素由3T2C电路形成的一实施例，所述确定经补偿电压包括仅基于要由像素输出的光强度和常数值来计算经补偿电压。
由于阈值电压变化可以通过使用被施加到驱动晶体管的校准栅极的电压来得到补偿，因此阈值电压不需要在计算经补偿电压时被纳入考虑。因而，经补偿电压可以仅使用要由像素输出的光强度和常数值来被计算。
根据第二方面，提供了一种有源矩阵显示器，其包括：以阵列布置的多个像素，其中每个像素包括具有驱动器栅极的驱动晶体管，并且其中通过驱动晶体管以导致由像素输出的光强度的电流因变于被施加到驱动器栅极的电压和驱动晶体管的阈值电压之间的差异来被控制；数据存储单元，其被配置成储存校准数据，该校准数据包括一组个体校准值，其中该组中的各个个体校准值适用于阵列中的不同像素；控制器单元，其被配置成：接收要被显示的期望图像的信息，所述信息定义要由有源矩阵显示器的每个像素输出的光强度、基于所述校准数据为每个像素确定针对驱动器栅极的经补偿电压，其中所述经补偿电压补偿各像素之间的差异，该差异影响由像素输出的光强度因变于被施加到驱动器栅极的电压与驱动晶体管的阈值电压之间的差异的关系、以及输出有源矩阵显示器中的各像素的每一者的驱动器栅极的经补偿电压。
该第二方面的效果和特征在很大程度上类似于上文结合第一方面所描述的那些效果和特征。关于第一方面所提及的各实施例在很大程度上与第二方面相兼容。
使用储存校准数据的数据存储单元可以允许使用包括少量晶体管的像素电路系统来实现有源矩阵显示器，使得高分辨率显示器可被提供。得益于校准数据被储存，有源矩阵显示器可以提供对显示器中的非均匀性的补偿，这不只是处置阈值电压中的变化。
根据一实施例，每个像素包括用于发射光的发光二极管、有机发光二极管、或量子点发光二极管。
因而，有源矩阵显示器可以包括用于基于通过驱动晶体管提供的电流来发射光的合适的小组件。
根据一实施例，像素的驱动晶体管被形成为薄膜晶体管(TFT)。
TFT可尤其有用于形成柔性显示器。然而，TFT的使用还可意味着阈值电压变化和β因子变化可能在各像素之间发生。因此，使用能够为驱动器栅极确定经补偿电压的有源矩阵显示器可能在TFT被用来形成驱动晶体管时尤其有用。
附图说明
参考附图，通过以下解说性和非限制性详细描述，将更好地理解本发明构思的以上以及附加目标、特征和优点。在附图中，除非另有说明，否则相同的附图标记将被用于相同要素。
图1是根据一实施例的有源矩阵显示器中的技术的截面的示意图。
图2是像素的驱动晶体管的俯视图。
图3是根据第一实施例的像素电路系统的示意图。
图4是根据第二实施例的像素电路系统的示意图。
图5是根据一实施例的有源矩阵显示器的示意图。
图6是根据一实施例的方法的流程图。
具体实施方式
图1例示了一横截面，其解说了可以至少部分地构成有源矩阵显示器中的像素110的技术。像素110包括驱动晶体管120，其具有驱动器栅极122、源极124和漏极126。漏极126被连接到有机发光二极管(OLED)130的阴极132。阵列的各像素的OLED可以具有公共阳极134。被施加到驱动器栅极122的电压可以控制漏源(drain-to-source)电流，并且因此控制通过OLED 130以控制由OLED 130发射的光的电流。
应该认识到，驱动晶体管120可被以替代方式连接到OLED。例如，源极124可被连接到OLED 130的阳极，并且阵列的各像素的OLED可接着具有公共阴极。
在各像素所进行的光发射是由诸OLED提供的情形中，有源矩阵OLED(AMOLED)显示器被提供。虽然这里主要讨论OLED，但应该认识到，有源矩阵显示器可被应用于按阵列布置且由有源矩阵控制的其他类型的发光元件。由电流驱动的发光元件可以以如本领域技术人员将领会的许多不同方式来提供，例如使用发光二极管(LED)或量子点发光二极管(QLED)，但是考虑到例如像素的快速切换速度，AMOLED显示器可以是优选的。
用于驱动像素110的OLED 130的拓扑结构可以被布置在使用薄膜晶体管的显示器的背板上。这可以使AMOLED显示器变得灵活并且展现出低功耗，这使得AMOLED显示器的使用在许多应用中成为感兴趣的选择。
用于控制由像素100输出的光的晶体管可以是p型以及n型晶体管。背板可包括薄膜晶体管(TFT)，例如氢化非晶硅(a-Si:H)、多晶硅、有机半导体、(非晶)铟镓锌氧化物(aIGZO、IGZO)TFT。
本发明可被应用于使用有源矩阵的显示器，但不受具体类型的显示器的限制。例如，其可被应用于AMOLED显示器，例如RGB或RGBW AMOLED显示器，这可以包括荧光或磷光OLED、聚合物或树枝状聚合物、高发电效率磷光树枝状聚合物等。
图2是驱动晶体管120的俯视图，其例示了驱动器栅极122、源极124和漏极126。
当制造像素110的阵列时，像素110可以被设计成具有特定的几何尺寸。像素110的阵列可以被设计成具有相同的特性，以便提供相同的功能性。
然而，像素110的阵列的制造可能不是完美的，使得工艺变化可致使像素110在像素110的结构方面具有几何变化。例如，如图2中所解说，栅极122的宽度W可以变化，并且栅极122的长度L可以变化。此外，栅极绝缘体128(参见图1)的厚度tox可以变化，并且介电常数εox可以变化。这意味着由下式给出的每单位面积的栅极氧化物电容Cox：
Figure BDA0002062903450000111
也可以变化。
当驱动饱和区域中的驱动晶体管120时，漏源电流IDS可以被表示为：
Figure BDA0002062903450000112
其中μ是电荷载流子的迁移率，VGS是如由被施加到驱动晶体管120的驱动器栅极122的电压控制的栅源(gate-to-source)偏压，并且VT是驱动晶体管120的阈值电压。
当在像素特性中存在变化时，例如归因于像素110的阵列的制造中的工艺变化，控制由像素110输出的光强度因变于被施加到驱动器栅极122的电压与驱动晶体管120的阈值电压之间的差异的关系的因子(本文中被表示为β)可以变化，其中因子β可以被表示为：
Figure BDA0002062903450000113
尤其是当将TFT技术用于驱动晶体管120时，驱动晶体管120的阈值电压可以随时间被改变，并且可以针对不同像素110(例如，取决于由每个像素110输出的光)被不同地改变。像素110的驱动晶体管120可经受偏压应力效应，即，将电荷从驱动晶体管120的沟道取决于时间地俘获到半导体基板中、栅极电介质中、或半导体和电介质之间的交界处的局部缺陷状态中。所俘获的电荷不会对通过驱动晶体管120的电流有贡献，但会影响驱动晶体管120的电荷平衡。因而，在使用驱动晶体管120时，可能存在归因于偏压应力的取决于时间的阈值电压偏移。
因此，可能需要以规律的间隔来估计阈值电压，例如，通过基于被施加到驱动器栅极122的电压VGS来确定漏源电流IDS。然而，根据本公开，认识到如果β因子针对不同像素110变化，则用于阈值电压补偿的阈值电压估计将仅与所施加的电压VGS的单个电平相关。
因此，根据本公开，校准测量的结果可被使用。校准测量可能非常广泛，因为对显示器的每个像素110而言可能需要多次测量。校准测量可以在显示器的制造之后被执行。这意味着校准测量可以在显示器被交付给最终客户之前被执行，并且校准测量的结果可以被储存，以便允许显示器在使用中时被正确地驱动。替代地或附加地，校准测量可以被定期地执行(例如，每周一次或每月一次)，以便将驱动各像素110的行为中的任何改变纳入考虑。
校准测量可以针对多个不同的电压电平基于被施加到驱动器栅极122的电压VGS来测量漏源电流IDS。
在一个实施例中，针对电压VGS的每个可能的电平来测量漏源电流IDS。这意味着针对不同漏源电流IDS的电压VGS被确定。这些结果可以被储存为查找表(LUT)，其可被用来为每个像素110确定哪个电压VGS是特定期望电流IDS所需的。当驱动显示器时，要被施加到像素110的电压可以简单地从LUT中选择。
LUT不一定需要储存电压VGS的每个可能的电平的数据。这意味着LUT所需的存储器空间可能受限。当驱动显示器时，要被施加到像素110的电压可以基于从LUT中选择至少两个电压值并且执行插值操作以在从LUT中选择的各值之间找到合适的电压。
如果有限大小的LUT被使用，则也不需要针对电压VGS的每个可能的电平来执行校准测量。相反，仅需要针对被储存在LUT中的数据点执行校准测量。
如果在LUT中提供较少的值，则要被施加到像素110的电压的准确度可被降低。因而，可以基于可用存储器容量和在向驱动器栅极122施加正确电压以实现期望光强度时的所需准确度来选择LUT的大小。
当使用校准测量来形成LUT时，不必知道由像素110输出的光强度因变于被施加到驱动器栅极122的电压的关系的各像素110之间的变化的原因。相反，LUT可以仅被用作用于确定要被施加到驱动器栅极122的电压的信息源。
然而，根据替代方案，校准测量可被执行以便确定每个像素110的β因子和阈值电压VT。可以针对电压VGS的数个不同电平来执行校准测量。使用的电平越多，就可以作出越准确的β因子和阈值电压VT的确定。
基于所执行的校准测量，可以为每个像素110确定对β因子和阈值电压VT的估计。所估计的β因子和所估计的阈值电压VT可以被储存并且在确定要被施加到驱动器栅极122的电压时被使用。接着，像素110的期望电流IDS可被用作输入，并且所储存的β因子和阈值电压VT可以在计算要被施加到驱动器栅极122的电压时被使用。
该电压可被计算为如下：
Figure BDA0002062903450000131
如以上所提及，阈值电压可以随时间变化。因而，经更新的校准测量可以被周期性地执行，以便确定每个像素110的驱动晶体管120的阈值电压VT。
如此更新的校准测量可以仅涉及针对每个像素110的单次测量，其中可以针对电压VGS的单个电平来测量漏源电流IDS。该测量可接着被使用以便估计阈值电压VT。
如果针对每个像素110储存阈值电压，则所储存的值可以基于经更新的校准测量来被更新。如果使用使漏源电流IDS与电压VGS的电平相关的LUT，则可以基于可以使用经更新的校准测量来被确定的阈值电压VT的改变来基于固定偏移对该LUT进行更新。
现在参考图3，将描述像素电路系统的实施例。像素110由双晶体管、单电容器(2T1C)电路形成。像素电路系统包括驱动晶体管120和用于选择性地将数据线150连接到驱动晶体管120的驱动器栅极122的选择晶体管140。
数据线150上的信号可通过选择晶体管140被提供给驱动晶体管120的驱动器栅极122。数据线150上的信号可因而提供用于打开驱动晶体管120中的沟道，并因此驱动电流通过被连接到驱动晶体管120的漏极126或源极124的OLED 130的数据。这里，将OLED 130例示为被连接到源极124并且被连接在驱动晶体管120和接地之间。然而，应该认识到，OLED 130可以被替代地连接在供电电压(Vdd)和驱动晶体管120之间。由OLED 130输出的光可取决于通过OLED 130的电流电平，使得控制电路系统可通过控制数据线110上所提供的数据来控制由像素110输出的光。
像素电路系统100可进一步包括存储电容器160，其被连接在驱动晶体管120的驱动器栅极122与驱动晶体管120的源极124之间。这意味着被提供给驱动器栅极122的数据可由存储电容器160保持，例如，以在将驱动数据提供给其他像素的同时保持显示器中的像素100的输出。存储电容器160可以被替代地连接到驱动晶体管120的漏极126。
虽然这样的存储电容器160可确保对像素110进行良好控制的驱动，但是可以替代地使用驱动晶体管120的驱动器栅极122与源极124或漏极126之间的寄生电容来将数据保持在驱动器栅极122上。
使用图3中所解说的像素电路系统，使用少量组件的电路系统可被用于每个像素110。这意味着可以在小区域中实现每个像素110，使得可以提供显示器的大分辨率。
现在参考图4，将描述像素电路系统的另一实施例。像素电路系统由三晶体管、双电容器(3T2C)电路形成。像素电路系统包括具有驱动器栅极122和校准栅极129的驱动晶体管120、用于选择性地将第一数据线150连接到驱动晶体管120的驱动器栅极122的第一选择晶体管140、用于选择性地将第二数据线180连接到驱动晶体管120的校准栅极129的校准晶体管170。
第一数据线150上的信号可通过选择晶体管140被提供给驱动晶体管120的驱动器栅极122。第一数据线150上的信号可因而提供用于打开驱动晶体管120中的沟道，并因此驱动电流通过被连接到驱动晶体管120的漏极126或源极124的OLED 130的数据。这里，将OLED130例示为被连接到源极124并且被连接在驱动晶体管120和接地之间。然而，应该认识到，OLED 130可以被替代地连接在供电电压(Vdd)和驱动晶体管120之间。由OLED 130输出的光可取决于通过OLED 130的电流电平，使得控制电路系统可通过控制第一数据线110上所提供的数据来控制由像素110输出的光。
第二数据线180上的信号可通过校准晶体管170被提供给驱动晶体管120的校准栅极129。第二数据线180上的信号可因而提供用于设置驱动晶体管120的校准栅极129处的电压的数据。校准栅极129处的该电压可被适配成补偿驱动晶体管120的阈值电压中的变化，使得在第一数据线150上提供的数据可忽略用于控制由像素110输出的光的阈值电压中的变化。被驱动通过OLED 130的电流可因而取决于驱动晶体管120的驱动器栅极122和源极124处的电压之间的电压差，并且还取决于驱动晶体管120的校准栅极129和源极124处的电压之间的电压差，其中校准栅极129处的电压电平关于由第一数据线150上所提供的数据假设的默认阈值电压来被提供。
像素110可进一步包括第一存储电容器160，其被连接在驱动晶体管120的驱动器栅极122与驱动晶体管120的源极124之间。这意味着被提供给驱动器栅极122的数据可由存储电容器160保持，例如，以在将驱动数据提供给其他像素的同时保持显示器中的像素110的输出。第一存储电容器160可以被替代地连接到驱动晶体管120的漏极126。
虽然这样的第一存储电容器160可确保对像素110进行良好控制的驱动，但是可以替代地使用驱动晶体管120的驱动器栅极122与源极124或漏极126之间的寄生电容来将数据保持在驱动器栅极122上。
像素100可进一步包括第二存储电容器190，其可被连接在驱动晶体管120的校准栅极129与驱动晶体管120的源极124之间。这意味着被提供给校准栅极129的数据可由存储电容器190保持，例如，以确保校准数据在校准栅极129上被保持相当长的一段时间，而不需要在第二数据线180上向校准栅极129提供新的校准信号。第二存储电容器190可以被替代地连接到驱动晶体管120的漏极126。
虽然这样的第二存储电容器190可确保校准数据在校准栅极129处被保持相当长的一段时间，但是可以替代地使用驱动晶体管120的校准栅极129与源极124或漏极126之间的寄生电容来将数据保持在校准栅极129上。而且，如果不提供第二存储电容器190，则校准数据可改为被更频繁地提供给校准栅极129以刷新校准数据并且使像素110保持被校准至像素110的驱动晶体管120的阈值电压。
使用图4中所解说的像素电路系统，使用相对少量组件的电路系统可被用于每个像素110。这意味着可以在小区域中实现每个像素110，使得可以提供显示器的大分辨率。
此外，图4中所解说的像素电路系统可以通过在校准栅极129处提供电压来主动地补偿阈值电压变化。这意味着，为了计算要被施加到像素110的驱动晶体管120的驱动器栅极122的电压，不需要将阈值电压纳入考虑，并且该计算可以对应于：
Figure BDA0002062903450000151
而且，如果LUT被用于确定要被施加到驱动器栅极122的电压，则即使像素110的阈值电压被改变，也不需要更新或调整LUT。相反，校准栅极129处的电压可被改变，并且如在LUT中提供的在所施加的电压和源漏电流之间的相同关系可被使用。
现在参考图5，示意性地例示了包括以行和列布置的像素110的阵列的有源矩阵显示器200。显示器200可以包括数据线150(并且取决于所使用的像素电路系统而任选地包括数据线180)，其沿着阵列的列的方向延伸。显示器200进一步包括被连接到数据线150、180的控制电路系统202。控制电路系统202可以被布置成在数据线150、180上提供数据。
控制电路系统202可被提供作为数据驱动器集成电路，其提供用于向数据线150、180生成数据信号的组件。
控制电路系统202可以是控制器单元210的一部分，该控制器单元210可以被配置成确定要在数据线150、180上提供的数据。替代地，控制电路系统可被连接到控制器单元210，以用于从控制器单元210接收数据。
控制器单元210可以进一步被连接到用于储存像素110的校准数据的数据存储单元220。替代地，数据存储单元220可被形成为控制器单元210中的集成存储器。
显示器200可进一步包括选择线204(以及任选地，取决于所使用的像素电路系统而包括校准线206)，其沿着阵列的行的方向延伸，垂直于数据线150、180。选择线204可提供用于在一行像素110中选择性地激活选择晶体管140的信号。类似地，校准线206可提供用于在一行像素110中选择性地激活校准晶体管170的信号。
显示器200可进一步包括用于驱动选择线204和校准线206的驱动器电路系统208。驱动器电路系统208可例如被布置为在显示器200的背板上的集成板内栅级(GIP)。根据替代方案，驱动器电路系统208可被提供为专用硅驱动器。
控制器单元210可以访问数据存储单元220中的校准数据。校准数据可以包括一组个体校准值，其中各个个体校准值适用于阵列中的不同像素110。
如以上所阐述，校准数据可以被储存为LUT，其中多个数据值针对每个像素110来被提供，以用于使要由像素110输出的期望光强度与要被施加到驱动器栅极122的对应电压相关。
根据替代方案，校准数据可被储存为像素110的一个或多个常数值，其可以在计算要被施加到驱动器栅极122的电压以实现要由像素110输出的期望光强度时被使用。
控制器单元210可以被配置成接收要被显示的期望图像的信息。控制器单元210可以基于该信息来确定要由每个像素110输出的光强度，例如，以要在像素110中提供的漏源电流IDS的形式。
控制器单元210可以使用漏源电流IDS作为用于确定要被施加到像素110的驱动晶体管120的驱动器栅极122的电压的过程的输入。该过程可以被实现为在LUT中执行查找(可能结合插值的值的计算)，或者通过基于待施加的电压和漏源电流IDS之间的已知关系来直接计算电压。
所确定的电压可被称为经补偿电压，因为其将各像素110之间在由像素输出的光强度因变于被施加到驱动器栅极的电压与驱动晶体管的阈值电压之间的差异的关系方面的变化纳入考虑。
当使用2T1C像素电路时，可以在数据存储单元220中为每个像素110储存两个参数(1/β和VT)。控制器单元210所作的计算可接着包括将期望的漏源电流IDS作为输入以及执行一次乘法(*1/β)，接着是平方根并且最后是加法(+VT)。
当使用3T2C像素电路时，可以在数据存储单元220中为每个像素110储存两个参数(1/β和VBG)。背栅电压(VBG)可被施加到校准栅极120，并且可以因此被用于补偿阈值电压变化。控制器单元210所作的计算可接着包括将期望的漏源电流IDS作为输入以及执行一次乘法(*1/β)，接着是平方根。
应该认识到，经补偿电压值不需要被直接用作施加到驱动器栅极122的电压。例如，对要在数据线150上输出的数据的进一步处理可以被提供，诸如执行伽马校正。
然而，伽马校正事实上可以与经补偿电压值的计算相结合，以便进一步减少要由控制器单元执行的操作的数量。因而，如果要执行带γ＝2的伽马校正，则控制器单元210所作的计算可被减少到仅一次乘法(*1/β)。
控制器单元210可以以硬件或以软件和硬件的任何组合来被实现。例如，控制器单元210可以包括中央处理单元(CPU)，其包括用于在通用处理器中提供控制器单元210的功能性的软件。替代地，控制器单元210可被实现为布置在显示器200的嵌入式系统中的固件。作为进一步的替代方案，控制器单元120可被实现为用于提供特定逻辑操作的专用电路系统。因而，控制器单元210可以例如以专用集成电路(ASIC)、专用指令集处理器(ASIP)或现场可编程门阵列(FPGA)的形式来被提供。
数据存储单元220可被实现为用于储存数据信息的任何类型的单元，其可以由控制器单元210适当地访问和读取。因而，数据存储单元220可以被实现为随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存存储器，等等。
现在参考图6，将简要描述用于驱动有源矩阵显示器200的方法。
该方法包括接收302要被显示的期望图像的信息。可以以任何合适的方式提供该信息，例如，使用用于编码图像信息的任何类型的协议。而且，应该认识到，要被显示的视频或顺序图像流可被接收，使得显示器200可被控制以输出图像序列。
信息可以定义要由有源矩阵显示器200的每个像素110输出的光强度。然而，所接收的信息可能首先需要被解码或处理，以便基于所接收的信息确定要由每个像素110输出的光强度。
该方法进一步包括基于校准数据为每个像素110确定304针对驱动器栅极122的经补偿电压。经补偿电压可以被确定为要被施加到驱动器栅极122的电压，以使期望光强度得以输出。经补偿电压可以例如通过LUT中的查找或通过使用所储存的校准数据的计算来被确定，如以上所阐述。
该方法进一步包括为有源矩阵显示器200中的每个像素110输出306针对驱动器栅极122的经补偿电压。经补偿电压值可因而被用作要被提供给数据线150的数据。或者，对针对驱动器栅极122的经补偿电压的进一步处理可以被提供，以便确定要在数据线150上输出的数据。
在上文中已主要参考有限数量的示例描述了本发明的构思。然而，如本领域技术人员容易领会的，除了上文所公开的各示例以外的其他示例在如所附权利要求限定的发明构思的范围内同样是可能的。

Claims (14)

1.一种用于驱动有源矩阵显示器(200)的方法，所述显示器(200)包括以阵列布置的多个像素(110)，其中每个像素(110)包括具有驱动器栅极(122)的驱动晶体管(120)，并且其中通过所述驱动晶体管(120)以致使由所述像素(100)输出光强度的电流因变于被施加到所述驱动器栅极(122)的电压和所述驱动晶体管(120)的阈值电压之间的差异来被控制，所述方法包括：
接收(302)要被显示的期望图像的信息，所述信息定义要由所述有源矩阵显示器(200)的每个像素(110)输出的光强度；
基于校准数据为每个像素(110)确定(304)针对所述驱动器栅极(122)的经补偿电压，所述校准数据包括一组个体校准值，其中所述一组个体校准值中的各个个体校准值适用于所述阵列中的不同像素(110)，其中所述经补偿电压补偿各像素之间的差异，所述差异影响由所述像素(110)输出的光强度因变于被施加到所述驱动器栅极(122)的电压与所述驱动晶体管(120)的阈值电压之间的差异的关系，所述一组个体校准值包括常数值，其中每个常数值定义由所述像素(110)输出的光强度因变于被施加到所述驱动器栅极(122)的电压和所述驱动晶体管(120)的阈值电压之间的差异的关系，所述常数值取决于驱动晶体管的结构的几何变化或驱动晶体管的局部材料参数中的变化；以及
为所述有源矩阵显示器(200)中的各像素(110)的每一者输出(306)针对所述驱动器栅极(122)的所述经补偿电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述校准数据被储存为查找表，所述查找表包括针对同一像素(110)的多个个体校准值，其中所述多个个体校准值使不同光强度与被施加到所述驱动器栅极(122)的不同电压相关，其中所述确定(304)所述经补偿电压包括在所述查找表中执行查找。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定(304)所述经补偿电压包括在通过在所述查找表中执行所述查找而接收到的各值之间进行插值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一组个体校准值进一步包括阈值电压值，其中每个阈值电压值定义所述像素(110)的驱动晶体管(120)的阈值电压。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定(304)所述经补偿电压包括至少基于要由所述像素(110)输出的光强度和所述常数值来计算所述经补偿电压。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述经补偿电压通过以下公式计算，该公式在驱动饱和区域中的所述驱动晶体管(120)时有效：
Figure FDA0003630023210000021
其中VGS是关于所述驱动晶体管(120)的源极的所述经补偿电压，IDS是通过所述驱动晶体管(120)的致使由所述像素(110)输出光强度的电流，β是所述常数值，并且VT是所述阈值电压。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，每个像素(110)由双晶体管、单电容器(2T1C)电路形成，所述双晶体管、单电容器电路包括所述驱动晶体管(120)和用于选择性地将数据线(150)连接到所述驱动晶体管(120)的驱动器栅极(122)的选择晶体管(140)，以及被连接在所述驱动晶体管(120)的驱动器栅极(122)和所述驱动晶体管(120)的源极(124)之间的用于保持被提供给所述驱动器栅极(122)的数据的存储电容器(160)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述确定所述经补偿电压将所述阈值电压的变化纳入考虑。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，每个像素(110)由三晶体管、双电容器(3T2C)电路形成，所述三晶体管、双电容器电路包括具有所述驱动器栅极(122)和校准栅极(129)的驱动晶体管(120)、用于选择性地将第一数据线(150)连接到所述驱动晶体管(120)的驱动器栅极(122)的第一选择晶体管(140)、用于选择性地将第二数据线(180)连接到所述驱动晶体管(120)的校准栅极(129)的校准晶体管(170)、被连接在所述驱动晶体管(120)的驱动器栅极(122)和所述驱动晶体管(120)的源极(124)之间的用于保持被提供给所述驱动器栅极(122)的数据的第一存储电容器(160)，以及被连接在所述驱动晶体管(120)的校准栅极(129)和所述驱动晶体管(120)的源极(124)之间的用于保持被提供给所述校准栅极(129)的数据的第二存储电容器(190)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包括测量每个像素(110)的阈值电压并且储存每个像素(110)的校准栅极电压值，其中所述校准栅极电压值被设置以使得根据所述校准栅极电压值向所述校准栅极(129)施加电压补偿所述阈值电压的变化。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述确定(304)所述经补偿电压包括仅基于要由所述像素(110)输出的光强度和常数值来计算所述经补偿电压。
12.一种有源矩阵显示器(200)，包括：
以阵列布置的多个像素(110)，其中每个像素(110)包括具有驱动器栅极(122)的驱动晶体管(120)，并且其中通过所述驱动晶体管(120)以致使由所述像素(100)输出光强度的电流因变于被施加到所述驱动器栅极(122)的电压和所述驱动晶体管(120)的阈值电压之间的差异来被控制，
数据存储单元(220)，所述数据存储单元(220)被配置成储存校准数据，所述校准数据包括一组个体校准值，其中所述一组个体校准值中的各个个体校准值适用于所述阵列中的不同像素(110)，
控制器单元(210)，所述控制器单元(210)被配置成：
接收要被显示的期望图像的信息，所述信息定义要由所述有源矩阵显示器的每个像素(110)输出的光强度；
基于所述校准数据为每个像素确定针对所述驱动器栅极(122)的经补偿电压，其中所述经补偿电压补偿各像素(110)之间的差异，所述差异影响由所述像素(110)输出的光强度因变于被施加到所述驱动器栅极(122)的电压与所述驱动晶体管(120)的阈值电压之间的差异的关系，所述一组个体校准值包括常数值，其中每个常数值定义由所述像素(110)输出的光强度因变于被施加到所述驱动器栅极(122)的电压和所述驱动晶体管(120)的阈值电压之间的差异的关系，所述常数值取决于驱动晶体管的结构的几何变化或驱动晶体管的局部材料参数中的变化；以及
为所述有源矩阵显示器(200)中的各像素(110)的每一者输出针对所述驱动器栅极(122)的所述经补偿电压。
13.根据权利要求12所述的有源矩阵显示器，其特征在于，每个像素(110)包括用于发射光的发光二极管、有机发光二极管(130)、或量子点发光二极管。
14.根据权利要求12至13中任一项所述的有源矩阵显示器，其特征在于，所述像素(110)的驱动晶体管(120)被形成为薄膜晶体管(TFT)。
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