CN1711479A - Led矩阵显示器的检查方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种检测有源矩阵显示像素单元(20；20’)中发光元件的方法，该有源矩阵显示像素单元还包括可与驱动元件(24)和发光元件(25)的第一电极(29)相连的数据线(21)。数据线(21)与发光元件(25)的阳极(29)相连，检测电压(V1)将发光元件(25)反向偏置，并检测流过发光元件(25)的任何漏电流(IL)。

Description

LED矩阵显示器的检查方法和设备
技术领域
本发明涉及用于检测有源矩阵显示像素单元中发光元件的方法。还涉及一种有源矩阵显示器，该有源矩阵显示器包括多个像素单元，每个像素单元具有电流驱动发光元件，诸如有机或聚合物发光二极管，以及可与驱动元件和发光元件的电极相连的数据线。
背景技术
诸如来自衬底或由装置加工产生的粒子以及各层中的针孔和小丘之类的缺陷或结构不均匀性，对于所有OLED显示器(包括聚合物和小分子、分段、无源矩阵和有源矩阵显示器)寿命而言，是一个严重问题。
可采用初筛和老化措施减小制造过程中出现的缺陷，但是在显示器使用期限中还可能激活这些缺陷。
在WO 01/22504中预先提出了在初筛和操作过程中用于识别矩阵显示器中任何缺陷像素的一个选择标准。根据该技术，通过在OLED上施加反向电压，并一直检测所产生的漏电流的变化，可检查OLED的稳定性。在理想装置中这种漏电流较小，但是如果存在缺陷的话，则漏电流明显变大。从而，可以识别出缺陷像素。相反，在二极管导通(ON)的正向模式中，流过二极管的电流较大，并且缺陷对电流的任何贡献都被隐藏起来。图1中对此进行了说明。
在使用像素作为传感器时可利用相同效应。当受到诸如光、温度、颜色、辐射或物理接触之类的外部影响时，OLED的漏电流将改变。可按照上面所述的与检测OLED中的缺陷相同的方式检测这种改变。
还提出了对无源和有源矩阵显示器校正像素缺陷的技术。按照反向模式向OLED施加强电压脉冲。这种高电场能诱发高电流，可以既修复又隔离像素中的缺陷。
在有源矩阵的情形中，考虑具有两个晶体管(寻址和驱动晶体管)的简单电路。由列驱动器通过数据线对该像素电路进行电压控制。在正常寻址时，在选择像素之后，将电压写入存储点，并控制从电源线通过驱动晶体管流到OLED的电流。从而，OLED根据输送给存储点的电压发光。
这种用于校正缺陷的已知技术包括，在电源线上施加相对于OLED阴极为负的电压。从而在驱动晶体管和OLED上提供负电压。当OLED通过这种方式被反向偏置时，流过驱动晶体管的电流通常远小于OLED正向偏置时的电流，从而驱动晶体管仅略微打开。为了使OLED上具有最大电压降，驱动晶体管应当按照线性模式操作。由此使源-漏电压最小。但是，由于并未直接控制OLED阳极的电压，并且晶体管非常宽(相当于即使在低压下电流也能够较大)，晶体管非常难以实现按照线性模式操作。
发明内容
本发明的目的在于克服该问题，并且向有源矩阵显示器中发光元件提供改进的反向偏置。
根据本发明第一方面，通过引言所述的这种方法实现这一目的，其中在重复输出期间，数据线与驱动元件相连，并且数据线上提供的驱动信号使发光元件发光，而且在两个输出周期之间的检测周期中，数据线与发光元件第一电极如阳极相连，在数据线上提供检测电压，该检测电压相对于发光元件阴极电压为负，从而使发光元件反向偏置，并检测流过发光元件的任何漏电流。
根据本发明第二方面，通过引言所述类型的显示装置实现这一目的，还包括用于在数据线上提供检测电压的装置，检测电压相对于发射元件阴极电压为负，从而使发光元件反向偏置；以及用于检测流过发光元件的任何漏电流的装置。
因此，本发明的基本思想在于使用像素单元的数据线，向发光元件输出负电压，并检测流过数据线的任何漏电流。这样就避免发生了与使用电源线向发光元件输送反向偏置有关的任何问题。
通过在数据线与阳极之间增加一开关，可实现由数据线访问发光元件的阳极。有些像素电路，例如单晶体管电流镜(参见图4)，已经具有这种开关，在其他电路中，可增加该开关，以形成新颖像素电路，这是本发明的第三方面。
可间隔预定数量的输出周期，例如每隔三个输出周期，循环地执行检测周期。
最好，像素单元包括两个开关，用于将数据线分别与驱动元件和/或发光元件阳极相连。在此情形中，该方法进一步包括控制开关，从而在所述检测周期期间数据线仅与发光元件阳极相连。
两个开关可以串联设置在数据线与驱动元件之间，使发光元件的阳极与开关之间的某一点相连。这相当于一种本身已知的像素单元。或者，每个像素单元包括设置在数据线与驱动元件之间的第一开关，和设置在数据线与发光元件的阳极之间的第二开关。这是根据本发明第三方面的像素单元。
该方法进一步包括分析漏电流，以判断发光元件是否存在缺陷，并且如果是存在缺陷的情形，则向该发光元件的阳极提供修复电压，以便消除发光元件中的任何缺陷。将修复电压调节成用比检测期间更大的电压将发光元件反向偏置。已经证明这种强反向偏置可消除发光元件中的缺陷。最好在下一相继检测周期期间施加修复电压，即取代检测电压。
并非施加修复电压，或者作为施加修复电压的一个补充，本发明方法可包括根据缺陷调节像素的驱动。例如，可降低驱动电流，使发光元件发射更少的光。或者，可以将缺陷像素去激励。在这种调节像素驱动的情形中，还可以调节周围像素，以便掩蔽缺陷，即使其对于用户而言是不可见的。最好在下一相继输出周期之前或期间对像素驱动进行调节。
已知可使用被施以反向偏置的LED作为检测器。从而，根据本发明的方法还包括分析反向偏流，以确定发光元件是否受到任何外部影响，例如光、温度、颜色、辐射或物理接触。
电流驱动的发光元件可以为发光二极管，如有机发光二极管(OLED)。
附图说明
根据参照附图更清楚地描述的优选实施例，本发明的这些和其他方面将是显而易见的。
图1表示作为电压函数的流过OLED的电流的曲线图，
图2为根据本发明实施例的装置的示意框图。
图3为表示根据本发明不同驱动方案的时序图。
图4为根据现有技术的示意性像素电路，适于实现图2中所示的装置。
图5为根据本发明实施例的示意性像素电路，也适于实现图2中所示的装置。
图6为图2中检测部件部分的电路图。
具体实施方式
通过图2中的框图示意地说明本发明的功能。
利用处于显示区外部的数据列线2顶部上的开关1，数据列线2可以在提供代表图像显示数据的驱动信号(此处为电压(V)，但是也可以为电流)的常规列驱动器3与提供负(相对于OLED阴极)检测电压(V1)的检测部件4之间进行切换。该负电压将反向偏置当前寻址的像素单元5中的OLED，并能够使漏电流(IL)流过数据列线2。
根据本发明的方法需要特殊的寻址，将时间分成输出周期和检测周期。在输出周期(或帧)期间，开关1与列驱动器3相连，将数据编程到像素5中，以便点亮OLED。在这些输出周期之前，开关1与检测部件4相连。从而像素5未点亮，代替地检测来自OLED的漏电流IL。
由于检测不需要如输出那样的高速率，因此两种周期(检测和输出周期)不必交替。
在某些应用中，可以非定期地进行检测，例如每次打开装置时执行检测。在图3所示的例子中，每三帧执行检测。
在检测期间，正如在输出期间那样，采用正常的线扫描以便能访问每个单独像素，一般是逐线地。由行选择线6上的信号决定当前扫描的线。但是，选择信号(或者如下面所述，多个选择信号)将根据当前周期是输出周期还是检测周期而不同。在输出周期期间，具有像素数据电压V(或数据电流I)的数据列与每个像素5的存储点相连。在检测期间，具有检测电压V1的数据列代替地与每个像素中的OLED阳极相连。下面将对其进行进一步地描述。
检测部件4还包括用于检测反向馈送期间流过OLED的漏电流的装置。通过访问存储器8，可以将所检测的电流IL与阈值进行比较，以便检测高泄漏，并与前面的测量结果进行比较，以便检测稳定性(波动或增大/减小)。然后可以将所检测到的电流保存到存储器8中。如引言中所提及的，可使用检测出的漏电流IL作为检测器信号，或者作为缺陷像素的指示符。
存储器8还可以由与列驱动器3进行通信的控制器9访问。这使得控制器9能够调节下一输出周期期间的像素驱动电压V。
检测部件还被设置成交替地提供更强的反向电压V2，其以与检测电压V1相同的方式可以施加给像素。该电压V2称作修复电压，因为其意在熔化OLED，从而有望消除缺陷。
在此处引作参考的共同未决的欧洲申请EP01130166.0中描述了这种熔化。
图3示出了与不同缺陷校正策略有关的时序图示例。
在第一种情形10a中，在第一检测周期11a期间没有检测到缺陷，该像素在输出周期12a期间可以继续照常起作用，并在下一检测周期13a期间再次被检测。
在第二种情形10b中，在第一检测周期11b期间检测到缺陷。在相继的输出周期12b期间，该像素照常被驱动。在下一相继的检测周期13b期间，向该缺陷像素施加修复电压，试图消除该缺陷。
此外，在第三种情形10c中，在第一检测周期11c期间检测到缺陷，但是在输出周期12c期间适应了像素行为。可以将像素驱动调节成更加柔和的驱动，例如仅仅降低寻址时施加给该像素的数据信号电压。还可以完全去激励。在这两种情形中，也可以适应周围像素或整个显示器，以便减小该缺陷像素的影响，即屏蔽光输出降低。
图4示出了本领域中已知的自补偿(单晶体管)电流镜像素单元20的示意电路图。可使用这种像素实现本发明。像素单元20具有数据线21、电源线22、存储元件23、驱动元件24和OLED形式的发光元件25。两个开关26、27串联设置在存储点28与数据线22之间，并且OLED阳极29与这些开关26、27之间的点30相连。驱动元件24为晶体管。驱动开关也可以为PMOS或NMOS型晶体管。
一般地，在寻址像素时(列信号馈送给存储点28和OLED阳极29)，两个开关26、27导通。在该像素驱动OLED 25时(电压从存储元件23提供给驱动元件24)，它们都关断。在输出周期期间将采用这部分的像素寻址。
根据本发明，在检测周期期间对像素进行不同的寻址。在此期间，第一开关26关断，同时第二开关27导通。然后，将相对于OLED阴极电压31为负的检测电压从数据线21提供给OLED25的阳极29，从而使二极管25处于反向模式。这导致漏电流IL流过OLED 25，并流过数据线21，如上所述，可检测、保存和分析该电流。
注意在检测期间，对于显示器中的所有像素可同时控制第一开关26，同时第二开关27从线到线是独立的。
图5表示根据本发明的新颖像素单元20’的示意电路图。用相同附图标记表示与图4中的元件相应的元件。该像素基本上基于传统像素电路，具有一个连接在数据线与存储点之间的开关32。根据本发明，在数据线21与OLED阳极29之间设置第二开关33，从而能够从数据线21直接访问OLED阳极29。
在输出周期期间，第二开关33关断，而在像素的寻址期间第一开关32导通，在驱动OLED期间关断。
在检测周期期间，第一开关32关断，同时第二开关33导通。然后从数据线21向OLED 25施加负的(相对于OLED阴极31)检测电压V1，从而使二极管25处于反向模式。而且，这也导致漏电流IL流过OLED 25和数据线21，可如上所述检测、保存和分析该电流。
要注意的是，通过使用互补开关，例如一个NMOS和一个PMOS晶体管和适当的行信号，可以将图5中的两个选择信号合并成一个。
在两个所述实施例(图4和5)中，在检测期间驱动元件24(此处为驱动晶体管)需要关断，以便使从电源线22流过驱动晶体管24的漏电流最小，否则其将影响所检测的漏电流IL。
最好在检测周期一开始时，对于显示器中的所有像素进行驱动晶体管24的复位。这可以无需逐线扫描而完成，可仅仅通过用所选择的所有行在所有数据列上施加适当的电压而进行。该电压应该为使得驱动晶体管关断，即不会泄漏任何电流。
还可以通过减小电源线22电压、或者甚至通过完全断开电源线22，来实现复位。
另一种方法是在OLED阳极29与驱动晶体管24之间设置附加开关(未示出)，以便能够将驱动晶体管24从数据线断开，从而不会干扰所检测的漏电流。还可以将这些选择方法中的一部分或全部组合。
图6a-d表示对于与图5中所示相类似的电压可编程像素电路，用于实现图2中的检测部件4的一个示例。该电路包括具有负反馈电容器42的运算放大器41，作为电荷灵敏放大器工作。开关43与电容器42平行地设置，从而能将放大器41旁路。
图6a表示正常寻址过程中，即输出周期期间的电路。在此情形中，从列驱动器3为运算放大器41的输入提供数据列信号(V)，且闭合开关43。从而信号V通过数据列线2提供给被寻址的像素5。
图6b表示检测期间的电路。此时，运算放大器41的输入电压为将OLED 25设置成反向模式所需的电压V1，并保持恒定。该检测电压V1通过数据列线2提供给被寻址的像素5。开关43打开，从而使得放大器41接收来自反向偏置像素5的任何漏电流IL，并将输出电压Vout发送给存储器8。
将另一开关44设置成使数据列2直接与修复电压V2相连。为了将该电压施加给数据列2，切换开关44，从而断开数据列线与运算放大器41，并将其与V2端相连。在图6c中表示出了这种情形。然后修复电压V2通过数据列线2施加给被寻址的像素5。通过改变放大器输入端上的电压，可交替地施加修复电压V2。
另一种选择是使用开关45在三个不同端之间，即V，V2和运算放大器41之间切换，如图6d中所示。根据该电路，在检测期间运算放大器41仅与数据列线2相连。在修复期间，开关45将数据列2与V端相连，而在修复期间与V2端相连。
本领域技术人员可想到上述实施例的多种变型。例如，显然尽管在本说明书中，数据信号逐列连接，选择信号逐行连接，但是本发明不限于此。不必与输出期间使用相同类型的扫描来进行检测，或者为此完全使用任何扫描。
此外，可使用其他部件作为开关和驱动元件，取代或者补充上述晶体管。存储元件并非必须为电容器，另一种静态存储器同样良好。
而且，已经就OLED显示器描述了本发明，但是本领域技术人员显然可知，可以将本发明的原理扩展到用有源矩阵寻址的其他电流驱动发光显示器，例如场致发射显示器和电致发光显示器。

Claims (16)

1、一种用于检测有源矩阵显示像素单元(20；20’)中发光元件(25)的方法，还包括可与驱动元件(24)和发光元件(25)的第一电极(29)相连的数据线(21)，所述方法包括：在重复的输出周期期间，将数据线(21)与驱动元件(24)相连，并在数据线(21)上提供驱动信号(V)以便使发光元件(25)产生光，并且在两个输出周期之间的检测周期期间，将数据线(21)与发光元件(25)的第一电极(29)相连，在数据线(21)上提供检测电压(V1)以便反向偏置发光元件(25)，并检测流过发光元件(25)的任何漏电流(IL)。
2、根据权利要求1所述的方法，其中，以预定数量的输出周期为间隔，循环地执行检测周期。
3、根据权利要求1-2所述的方法，其中所述像素单元(20；20’)包括用于将所述数据线(21)与驱动元件(24)和/或发光元件(25)的阳极(29)相连的两个开关(26，27；32，33)，所述方法还包括：控制所述开关，从而在所述检测周期期间，数据线(21)仅与所述第一电极(29)相连。
4、根据权利要求1-3所述的方法，还包括分析漏电流(IL)，以便判断该发光元件(25)是否受到任何外部影响。
5、根据权利要求1-3所述的方法，还包括：分析所述漏电流，以便判断该发光元件(25)是否是缺陷的，并且如果是这种情况，则向发光元件(25)的第一电极(29)提供修复电压，以消除发光元件中的任何缺陷。
6、根据权利要求4所述的方法，其中，在相继的检测周期期间施加所述修复电压。
7、根据权利要求1-3所述的方法，还包括：分析所述漏电流，以便判断该发光元件是否是缺陷的，并且如果是这种情况，则根据该缺陷调节像素的驱动。
8、根据权利要求7所述的方法，其中将该缺陷像素去除激励。
9、根据权利要求7-8所述的方法，其中，为了屏蔽缺陷，调节周围像素的驱动。
10、根据权利要求7-9所述的方法，其中，在下一相继输出周期之前或期间，执行所述调节步骤。
11、根据前面任一权利要求所述的方法，其中该发光元件为有机或聚合物发光二极管。
12、一种有源矩阵显示装置，包括多个像素单元(20；20’)，每个具有电流驱动发光元件(25)和用于将数据线(21)与发光元件的第一电极(29)相连的装置，其特征还在于：用于在数据线上提供检测电压(V1)的装置(1；43，44)，所述检测电压(V1)相对于发光元件阴极电压(31)为负，从而反向偏置发光元件(25)；以及用于检测流过发光元件的任何漏电流的装置(41，42)。
13、根据权利要求12所述的显示装置，其中每个像素单元(20)包括串联设置在数据线(21)与驱动元件(24)之间的两个开关(26，27)，发光元件第一电极(29)与所述开关之间的点(30)相连。
14、根据权利要求12所述的显示装置，其中每个像素单元(20’)包括设置在数据线(21)与驱动元件(24)之间的第一开关(32)，以及设置在数据线(2)与发光元件的第一电极(29)之间的第二开关(33)。
15、根据权利要求12-14所述的显示装置，其中，该发光元件(25)是有机或聚合物发光二极管。
16、一种有源矩阵显示装置中的像素单元，包括数据线(21)、驱动元件(24)、发光元件(25)、以及设置在数据线(21)与驱动元件(24)之间的第一开关(32)，其特征在于设置在数据线(21)与发光元件的第一电极(29)之间的第二开关(33)。
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