CN1809860A - 发光显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种确定施加到排列成行和列的发光显示元件阵列的像素的像素驱动信号的方法，向一行的多个像素同时提供沿各行导体的电流。根据像素电流－亮度特征的模型，确定目标像素驱动电流。这些改进考虑了由多个像素从行导体汲取的电流所得到的每一像素处各行导体上的电压以及像素亮度特征与该像素处行导体上的电压之间的依赖关系。本发明的目的是针对由于提供电流的TFT的有限输出阻抗以及用来形成电源线的有限金属电阻而在有源矩阵LED显示器中出现的水平串扰问题。

Description

发光显示装置

技术领域

本发明涉及一种发光显示装置，例如，涉及电致发光显示器，尤其是具有与每一像素相关的薄膜开关晶体管的有源矩阵显示装置。

背景技术

采用电致发光、发光、显示元件的矩阵显示装置已为人们所知。显示元件可以包含有机薄膜电致发光元件，例如，采用聚合材料，或者是采用传统的III-V族半导体化合物的发光二极管(LED)。近年来，有机电致发光材料尤其是聚合材料的发展已经显示了它们实际用于视频显示装置的能力。这些材料通常包含夹在一对电极之间的一层或多层半导体共轭聚合物，其中的一个电极呈透明的，而另一个则是一种适合在聚合物层中注入空穴或电子的材料。

可以采用CVD工艺或简单地通过采用可溶性共轭聚合物溶液的旋涂技术来制造聚合材料。也可以采用喷墨打印。有机电致发光材料具有类似于二极管的I-V特性，因而它们既能够提供显示功能，又具有开关功能，并且因而可以用在无源型显示器中。另外，这些材料可以用于有源矩阵显示器件，其中的每一像素包含显示元件和开关装置，用来控制通过显示元件的电流。

这种类型的显示装置具有电流驱动的显示元件，因而传统的模拟驱动技术包含向显示元件提供可控电流。人们知道，有一种电流源晶体管作为像素结构的一部分，提供到电流源晶体管的栅电压决定了通过显示元件的电流。存储电容器保持在寻址阶段以后的栅电压。

图1示出了一种用于有源矩阵寻址的电致发光显示装置的已知像素电路。显示装置包含包含具有用方框1表示的间隔规整的像素的行、列矩阵阵列，并包含位于交叉行(选择)地址导体4和列(数据)地址导体6之间的交叉点处的电致发光元件2和相关的开关装置。为简便明了起见，图中仅示出了几个像素。实践中，可以有几百个行像素和列像素。采用外围驱动电路，通过几组行、列地址导体，对像素1进行寻址，该外围驱动电路包含行扫描驱动电路8以及与各组导体的尾端相连的列数据驱动电路9。

电致发光显示元件2包含本文中用二极管元件(LED)表示并且包含一对夹有一层或多层有机电致发光材料的电极的有机发光二极管。阵列的显示元件与相关的有源矩阵电路一起位于绝缘支柱的一侧。显示元件的阴极或阳极用透明导电材料形成。支柱是一种透明材料，如玻璃，而最靠近衬底的显示元件2的电极可以由诸如ITO的透明导电材料组成，从而由电致发光层产生的光通过这些电极和支柱发送出去，使得在支柱的另一侧的观察者可以看到。

图2示出一种提供电压程控操作的已知像素和驱动电路结构的简化示意形式。每一像素1包含EL显示元件2和相关的驱动电路。驱动电路具有由行导体4上的行地址脉冲开启的地址晶体管16。当地址晶体管16开启时，列导体6上的电压可以传送到其余的像素上。具体说来，地址晶体管16向电流源20提供列导体电压，后者包含驱动晶体管22和存储电容器24。向驱动晶体管22的栅极提供列电压，并且通过存储电容器24将该栅极保持在该电压下，甚至在行地址脉冲已经结束以后。驱动晶体管22从电源线26引出电流。

该电路中的驱动晶体管22是一种p型TFT，因而存储电容器24使栅极-源极电压保持固定不变。这就使得通过晶体管的源极-漏极电流固定不变，因而提供的是所希望的像素电流源操作。

上述基本像素电路是一种电压编程像素，并且也是对驱动电流进行取样的电流-编程像素。然而，所有的像素结构需要向每一像素提供电流。

LED显示器的一个问题是像素所引出的电流太大。显示器通常是通过承载有源矩阵电路的基板向后进行发光的。这是优选结构，因为所希望的EL显示器元件的阴极材料是不透明的，因此发光是从EL二极管的阳极一侧发出的，因此，不希望将该优选的阴极材料对着有源矩阵电路放置。形成金属行导体用作电源线，并且对于这些后向发光的显示器需要在显示区域之间占据一定的空间，这是因为它们是不透明的。例如，在适合用作行导体的12.5cm(对角线)的显示器中，行导体可以近似为11cm长，20μm宽。对于典型的0.2Ω/方块的金属薄层电阻，这将给出金属行导体的线电阻为1.1kΩ。亮像素的漏电流约为8μA，而所取得的电流将沿行分布。太大的行导体阻抗将引起沿行导体的电压降，并且这些沿电源线的电压变化会改变驱动晶体管上的栅-源电压，因而影响显示器的亮度。另外，行像素所取得的电流与图像有关，认为难以通过数据校正技术来校正像素驱动电平，并且失真基本上是不同列中像素之间的串扰。

通过从行的末端汲取电流，可以将电压降减小4倍，并且EL材料的效率的提高也能减少所汲取的电流。但是，仍然存在明显的电压降。这些电压降会对电流镜像像素电路的性能产生限制(其中，像素是电流寻址的而不是电压寻址的)。另外，薄膜晶体管实际上不是理想的电流源器件，因为事实上输出电流取决于源电压和漏电压，而不是仅仅取决于栅-源电压。所以，用作电流源的TFT的输出阻抗也会产生水平串扰。

沿行导体的电压降不仅会影响给定施加的栅极电压的栅-源电压(因为源极与行导体相连)，而且还意味着将减小提供电流的TFT的漏-源电压。于是，提供电流的FTF的有限输出阻抗会导致其电流的减小。电流的变化也将依赖于从该行中所有其它像素汲取的电流、特定操作条件的TFT输出阻抗以及OLED I-V特性。特别是，OLED显示元件的阳极电压的由此产生的变化将改变给定电流的显示元件的亮度输出。

人们已经提出了一些信号处理技术，用以克服通过电源线电压降所引起的数据电压错误而出现的水平串扰。这些技术不适合于用来校正像素内电流源TFT输出阻抗所引起的水平串扰。相反，它们仅仅使栅-源电压返回到原来所希望的值，而不对像素中的电流和电压工作点的其它变化进行补偿。

发明内容

本发明提供了一种确定要施加到排列成行、列的发光显示元件阵列的像素的像素驱动信号的方法，行中的多个像素同时被提供有沿各行导体的电流，所述方法包含：

根据像素的电流-亮度特征，确定相应于所需像素亮度水平的目标像素驱动电流；

修改目标像素驱动电流，以兼顾：

通过多个像素从行导体所汲取的电流所得到的每一像素处在各行导体上的电压；以及

像素亮度特征与该像素处行导体上的电压的依赖关系；以及

从修改的目标像素驱动电流来确定像素驱动信号。

考虑到像素亮度特征对像素处的行导体上电压的依赖关系，本发明所要解决的问题是由于提供电流的TFT的有限输出阻抗以及用来形成电源线的金属的有限电阻而在有源矩阵LED显示器中出现的水平串扰。本发明提供了一种校正串扰的信号处理技术。用来形成目标驱动电流的模型可以采用行导体上恒定的行电压，因而是一种用于所有像素的恒定模型，并且独立于施加到其它像素的像素驱动信号。

对像素亮度特征对像素处行导体上的电压的依赖关系的补偿不仅考虑到像素驱动信号的有效变化(例如图2所示像素结构中驱动晶体管的栅-源电压的变化)，而且考虑到像素元件的工作点(例如图2所示像素结构中驱动晶体管的漏电压)的变化。

本发明的技术也适用于采用向电流-汲取像素的行提供电流的电源线的任一阵列的非晶硅和多晶硅技术。应该指出，本文中所采用的术语“行”和“列”有些任意，并且这些术语仅用来表示排列成正交矩阵的装置元件阵列。

每一像素可以包含串联在行导体和公共线(例如地)之间的驱动晶体管和发光显示元件。于是，考虑像素亮度特征对像素处的行导体上的电压的依赖关系包括考虑由行导体电压所产生的驱动晶体管的漏-源电压和栅-源电压的任何变化。

每一像素最好以第一阶段编程，而以第二阶段驱动，并且其中，对目标像素驱动内容的修改步骤还考虑了第一、第二阶段之间像素所汲取的电流的差异。具体说来，某些像素驱动技术包含以编程阶段而不是在像素的驱动期间提供或多或少的电流。考虑到这一点，可以为任一像素驱动技术提供正确的补偿。

修改目标像素驱动电流的步骤可以包含：

对代表由某一行中的像素所汲取的电流和位于像素位置处的行导体上的电压之间的关系的目标像素驱动电流施加一种计算法；以及

采用代表像素亮度特征与行导体上的电压的依赖关系的值对所产生的值进行换算。

因此，需要进行独立的处理，以补偿行电压变化以及输出亮度上的像素的工作点变化的影响。

例如，施加计算法可以包含将一行像素的目标像素驱动电流的矢量乘以矩阵M的逆矩阵，其中：

并且其中，矩阵M的行数和列数等于该行中的像素数。

当每一像素包含采用驱动晶体管将输入电压转换成电流的电流源电路时，换算可以包含采用包含从下列各项导出项的值：

驱动晶体管的电压-电流特征；以及

发光显示元件的电压-电流特征。

换算还包括从行导体的电阻导出的项。

在一例中，换算包含采用值(1-α)Rλ/(1+λ/μ)

其中，

R是相邻像素之间的行导体的电阻；

λ是驱动晶体管的漏-源电流与漏-源电压的关系曲线的斜率；

μ是显示元件的电流与电压之间的关系曲线的斜率；以及

α是像素编程阶段中由像素所汲取的电流与显示期间由该像素所汲取的电流之间的比值。

为了减少计算的复杂性，将某一行像素的目标像素驱动电流的矢量乘以矩阵M的逆矩阵的结果可以通过递归运算来获得：

$F\left(n\right)=F(n-1)+\underset{j=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}I\left(j\right)+F\left(0\right),$

其中，F(n)是将一行像素的目标像素驱动电流矢量乘以矩阵M的逆所得矢量结果的第n项，F(0)是第一项；并且

I(j)是一行中第j个像素的目标电流，第一个像素是j＝0。

在该递归模型中：

$F\left(0\right)=\frac{1}{N+1}\underset{j=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}(N-j)I\left(j\right),$

其中：N是该行中的总像素数。

将代表像素亮度特征与用于换算的行导体上的电压的依赖关系的值存储在一查询表中，该查询表具有用作输入参数的电流值。可以随时间变化对这些查询表参数进行更新，用以使得可以形成像素亮度特征随时间变化的模型。

本发明的方法可以用来驱动沿行和列排列的电流寻址发光显示元件的有源矩阵阵列，其中每一行的像素是被顺序寻址的。

本发明还提供了一种显示装置，它包含沿行和列排列的电流寻址的发光显示元件的有源矩阵阵列，它包含：

补偿电路，用来修改目标像素驱动电流，以考虑由多个像素从行导体汲取的电流所产生的每一像素在各行导体上的电压以及像素亮度特征与像素处的行导体上的电压的依赖关系，该补偿电路包含：

对目标像素驱动电流实施一种计算的装置，该电流代表行中的像素所汲取的电流和这些像素所在位置处的行导体上的电压之间的关系；以及

采用代表像素亮度特征与行导体上的电压之间的依赖关系的值，对所产生的值进行换算的装置。

附图说明

下面参照附图详细描述本发明的例子，其中：

图1示出传统的有源矩阵LED显示器；

图2示出图1所示显示器的传统像素布局；

图3是用来导出行导体上的像素电流和电压之间的关系的等效电路；

图4是用来导出图3所示的反向关系的等效电路；

图5用来根据行电压的变化而研究像素输出特征；

图6示出图5的一部分中更进一步的细节；

图7采用图表形式示出采用本发明的方法所得到的改进；

图8采用图示方式示出采用本发明的方法所获得的改进；

图9示出用来实施本发明的方法的一部分的电路；

图10示出用来实施本发明的方法的另一部分的电路；以及

图11示出本发明的显示器中所使用的哑像素电路。

具体实施方式

本发明提供一种确定施加到发光显示元件阵列的像素的像素驱动信号的技术。修改对应于所希望的像素亮度级的一组标准像素驱动电流，以考虑行导体上的电压变化以及像素亮度特征对行导体上的电压的依赖关系。

为了导出对水平串扰进行校正的算法，采用下面的步骤：

对于由某一线路上像素所汲取电流的任意组合，获得电源线上的电压降的一般表示；

随后，确定由电源线电压降所产生的电流变化和像素中的电流源TFT的输出阻抗；以及

导出数据的校正方案，以补偿水平串扰。

下文中的分析假设从两端驱动电源线。但是，应该理解，可以对在一端处驱动的行导体进行分析。

在该分析中，可以假设电源线包含这样一行，该行的两端处的电压源向该行中的每一像素提供电流。开始时，可以假设每一像素包含从电源线汲取电流的完整电流源，并将其提供至OLED。该模型的等效电路如图3中所示。

可以按照节点n-1、n和N+1处电源线上的电压，为到达节点n处的像素处的电流，导出下面的表达式。节点之间的电源线的电阻是R。

$I\left(n\right)=\frac{1}{R}(V(n-1)-V\left(n\right))+\frac{1}{R}(V(n+1)-V\left(n\right))$

$=\frac{1}{R}(V(n-1)-2V\left(n\right)+V(n+1))---\left(1\right)$

已知电流I(n)已被编程为像素电流源，因而需要的只是对于电压V(n)来求解(1)，以计算电源线电压降。写出所有的项：

I(0)R＝V_L-2V(0)+V(1)

I(1)R＝V(0)-2V(1)+V(2)

            

I(N-1)R＝V(N-2)-2V(N-1)+V_R

这里，V_L和V_R是电源线的两端处的电压源。于是，写成矩阵形式：

RI＝M.V+V_b                (2)

其中，

$I=\left[\begin{array}{c}I\left(0\right)\\ I\left(1\right)\\ \·\\ \·\\ \·\\ I(N-2)\\ I(N-1)\end{array}\right],V=\left[\begin{array}{c}V\left(0\right)\\ V\left(1\right)\\ \·\\ \·\\ \·\\ V(N-2)\\ V(N-1)\end{array}\right],V_b=\left[\begin{array}{c}{V}_L\\ 0\\ \·\\ \·\\ \·\\ 0\\ V_R\end{array}\right]$

以及

通过对方程(2)求逆，求得电源线上的电压，即，

V＝M^-1(RI-V_b)              (3)

对于给定大小的矩阵M，可以简单地通过标准数学手段来求得其逆。具体说来，矩阵M是一个三对角线(tridiagonal)矩阵的对称矩阵，并且得到其逆矩阵是很容易的。为了得到所有可能矩阵维度的一般逆矩阵，查看一下电源线上的电压和电流稍有不同是可能的。图4与图3大体相同，但示出了在电源轨I_in和I_out的端部处由电压源所提供的电流。

现在，可以采用下面的方式，将节点0，1，2，...，n处的电压写成：

V(0)＝V_L-RI_in

V(1)＝V_L-RI_in-R(I_in-I₀)

V(2)＝V_L-RI_in-R(I_in-I₀)-R(I_in-I₀-I₁)

                                     (3a)

$V$ $\left(n\right)$ $=$ $V_L$ $-$ $R$ $(n+1)$ $I_{\mathrm{in}}+R\underset{j=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}(n-j)I\left(j\right)$



$V(N-1)=V_L-{\mathrm{RNI}}_{\mathrm{in}}+R\underset{j=0}{\overset{N-2}{\mathrm{\Σ}}}(N-1-j)I\left(j\right)$

为了从上述方程组来估计I_in，采用下面的关系式：

V(N-1)＝V_R+RI_out

$I_{\mathrm{out}}=I_{\mathrm{in}}+\underset{j=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_j---\left(3b\right)$

在节点N-1处，将等式(3b)代入(3a)，得到I_in的表达式：

$I_{\mathrm{in}}=\frac{1}{N+1}(\frac{V_L-V_R}{R}+\underset{j=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}(N-j)I\left(j\right))---\left(3c\right)$

随后，在节点n处，用等式(3c)代入方程(A1)：

$V\left(n\right)=(V_L\frac{N-n}{N+1}-V_R\frac{n+1}{N+1})+R(\underset{j=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}(n-j)I\left(j\right)-\frac{n+1}{N+1}\underset{j=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}(N-j)I\left(j\right))---\left(3d\right)$

从等式(3d)，得到如下矢量矩阵方程：

V＝M^-1(RI-V_b)                 (3e)

其中，

$I=\left[\begin{array}{c}I\left(0\right)\\ I\left(1\right)\\ \·\\ \·\\ \·\\ I(N-2)\\ I(N-1)\end{array}\right],V=\left[\begin{array}{c}V\left(0\right)\\ V\left(1\right)\\ \·\\ \·\\ \·\\ V(N-2)\\ V(N-1)\end{array}\right],V_b=\left[\begin{array}{c}{V}_L\\ 0\\ \·\\ \·\\ \·\\ 0\\ V_R\end{array}\right]$

以及

它可用于对矢量I进行运算导出逆矩阵M^-1的结果以给出合成矢量F。矢量F的元素由下式给出：

$F\left(n\right)=\underset{j=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{M}^{-1}(n,j)I\left(j\right)$

$=\underset{j=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}(n-j)I\left(j\right)-\frac{n+1}{N+1}\underset{j=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}(N-j)I\left(j\right)---\left(4\right)$

对矢量V_b计算M^-1的结果，得到结果：

$\underset{j=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{M}^{-1}(n,j)V_b\left(j\right)=\frac{1}{N+1}\{(N-n)V_L+(n+1)V_R\}---\left(5\right)$

当V_L＝V_R＝V_P时，其简化成V_P。

等式(3)是对于电源线电压降的所需的一般表达式。

当对一行像素进行寻址时，一定的电流将流向电源线。在寻址之后，由于像素电路的运作，将有不同的电流流过。

不同的像素电路以不同的方式工作，这对于本领域中的普通技术人员来说是很明显的。

举例来说，某些像素电路进行阈值电压测量操作，从而可以对驱动晶体管的老化进行补偿。这样一种电路在加上数据电压时不会有电流流过电源线，即，没有电源线电压降。在这一段时间之后，将有可编程的电流流过，因而会在电源线上产生电压降而引起串扰。

另一个例子是匹配电流镜像电路。这时，在寻址期间，有两倍于OLED电流的电流流过，而在该寻址之后，只有OLED电流流过，因而由于电源线上的电压变化会引起像素中的电流变化，电流的变化会引起串扰。

为了找到由于电源线电压降以及像素中提供电流的TFT的输出阻抗而引起的像素电流的变化的表达式，我们使用简单的图表法。

图5示出TFT和LED特征。TFT特征曲线绘出了对于恒定的栅-源电压，漏源电流(I_ds)与漏电压(V_d)之间的关系图。当漏电压达到行电压时，漏-源电压达到零。因此，如图5中所示增加电压对应于降低漏-源电压，而在曲线穿过x轴的点处，漏-源电压为零。X轴上的这一点对应于电源线的行电压。

TFT特征曲线的移位是电源线电压变化的结果，假设栅-源电压保持恒定。

LED特征曲线是LED的负载线的图，并且示出对于给定电流的LED显示元件的阳极电压。

在TFT特征曲线与LED特征曲线相交处，限定了漏极/阳极电压，并有电流流过。由于饱和时TFT具有非无限大的输出阻抗，电源线电压的移动使TFT特征移位，以给出不同的输出电流，甚至对于恒定的栅极-源极电压也是如此。因此，电源线电压的变化无法通过相应改变栅极电压以便使栅极-源极电压回到相同值来简单校正。

可以更进一步查验图5中所示的电流变化区域以便确定阳极/漏极电压的变化和电流变化。这可参见图6。

仔细观察图6中所示的几何图形，使得我们可以得知，电流变化由下式给出：

$\mathrm{\ΔI}=\frac{d{I}_{\mathrm{TFT}}}{\mathrm{dV}}\mathrm{\ΔV}-\frac{{\mathrm{dI}}_{\mathrm{TFT}}}{\mathrm{dV}}\mathrm{\Δ}{V}_a---\left(6\right)$

式中，ΔV_a是图3中所示的LED的阳极电压的变化，而微分仅仅是TFT特征λ(I)的梯度。LED特征由I_LED＝f(Va)给出，因此，我们通过对LED特征曲线求微分而求得ΔV_a，即：

$\mathrm{\ΔI}=\frac{\mathrm{df}}{\mathrm{dV}}\mathrm{\Δ}{V}_a=\mathrm{\μ}\left(I\right)\mathrm{\Δ}{V}_a---\left(7\right)$

用等式(6)和(7)：

$\mathrm{\ΔI}=\frac{\mathrm{\λ}\left(I\right)}{(1+\frac{\mathrm{\λ}\left(I\right)}{\mathrm{\μ}\left(I\right)})}\mathrm{\ΔV}---\left(8\right)$

如果电源线上的初始电压是通过寻址电流αI引起的，则我们可以得到在寻址期间的电压降为：

V_i＝M^-1(αRI-V_b)

于是，在寻址之后，我们得到电流I，于是电源线电压降变成：

V_f＝M^-1(RI-V_b)

因此，电源线电压之差是：

ΔV＝(1-α)RM^-1I

例如，对于修改的电流源和电压阈值测量电路，α值是零，对于切换的电流镜像电路来说是α值1(即无串扰，但这些像素电路是不适合大显示器的)，而对于匹配的电流镜像电路来说，α值大于或等于2。如果匹配的TFT比驱动TFT更宽，则会出现大于2的情况。

(寻址之后的)在行上的初始电流I₀会产生电压降ΔV，这接着会使I₀改变成I₁，这会使电压降产生变化，并使电流产生变化，等等。希望λ很小，因而一阶近似就足够了，即：

$I_1=I_0+\frac{\mathrm{\λ}\left(I_0\right)}{(1+\frac{\mathrm{\λ}\left(I_0\right)}{\mathrm{\μ}\left(I_0\right)})}(1-\mathrm{\α}){\mathrm{RM}}^{-1}{I}_0---\left(9\right)$

项

$D=\frac{\mathrm{\λ}\left(I_0\right)}{(1+\frac{\mathrm{\λ}\left(I_0\right)}{\mathrm{\μ}\left(I_0\right)})}$

是对角矩阵。

为了对电流误差进行校正，我们需要进行逆变换，以便确定在出现电源线电压降之后，哪一组数据电流I₀会导致所希望的电流I₁。为了解决这一问题，对于I₀，求解方程(9)。问题在于，这是极其困难的，原因是μ和λ取决于I₀，因此，作为进一步的近似，可以进一步假设，μ和λ取决于已知电流I₁。如果I₁和I₀之间的电流变化较小，则这是一个很好的近似。

于是，方程(9)的解变成：

$I_0={(1+\frac{\mathrm{\λ}\left(I_1\right)}{(1+\frac{\mathrm{\λ}\left(I_1\right)}{\mathrm{\μ}\left(I_1\right)})}(1-\mathrm{\α}){\mathrm{RM}}^{-1})}^{-1}{I}_1---\left(10\right)$

$\≈I_1-\frac{\mathrm{\λ}\left(I_1\right)}{(1+\frac{\mathrm{\λ}\left(I_1\right)}{\mathrm{\μ}\left(I_1\right)})}(1-\mathrm{\α}){\mathrm{RM}}^{-1}{I}_1$

等式(10)代表由于TFT阻抗和电源线电压降而引起的水平串扰的解。计算对水平串扰进行校正所需的电流调整的计算方法需要有两个步骤：

步骤1：给定某一行的电流数据I₁，计算M^-1I₁。

步骤2：将取决于数据的值(1-α)Rλ/(1+λ/μ)存储在“查询表(LUT)”中，并将输出与步骤1的结果相乘，并且随后将结果从初始数据中减去。

可以对该计算进行迭代，通过将步骤2的结果代回步骤1中来改善校正电流的估计值，并循环执行这些步骤，直到实现所希望的校正，但是，人们已经证明，只需一次迭代计算就足够了。

图7示出该校正计算的效果。曲线40示出当没有进行校正以及对于均匀寻址的亮度图像，计算的像素电流(I(n))与像素位置(n)之间的关系。由于电源线和像素电流源阻抗的组合效果，显示器的中间部分中像素电流出现显著的降落。

由于发光几乎正比于电流，亮度出现类似的下降。曲线42示出已经按照上述的一次迭代计算对被寻址的电流电平进行了预调整时所得到的计算像素电流。正如可以看到的那样，结果接近所需的水平直线。

图7中的曲线44是采用上述相同亮度而余者为黑色(零电流)对显示器的中央部分进行寻址时的计算像素电流。这时，显示器中间部分的像素电流的降落较小，而串扰效果的变化由箭头46表示。对于某些显示的图像，这些不同的电流电平在应当不出现亮度的地方使亮度出现尖锐的台阶变化。该尖锐的台阶比起均匀图像的亮度光滑下降要明显得多，并且在出现串扰时能被注意到。

曲线48是按照本发明一次迭代计算所得到的寻址电流电平的预调整的结果。对于经校正的二个图像，显示器的中央部分的实际像素电流非常相似，使得串扰不可见。这些结果给出了采用所建议的计算法所得到的效果。

图8示出采用图像的这些串扰效果。左侧的图像是所希望的图像，而右侧的图像则示出有串扰时出现的情形。明亮处50处出现的可见台阶是参照图7中的箭头46说明的情况。图中上半部分是均匀亮度的图像，而图中下半部分则是参照图7所描述的台阶图像。

为完整起见，将上例中的参数列举如下：

单色

最大亮度                   250Cd/m2

效率                       5.3Cd/A

孔径                       50％

占空比                     50％

像素间距                   144μm

TFT宽度                    25μm

行中的像素数(N)            768

每一像素的线电阻(R)        7.2Ω

最大像素电流(I(n)Max)      3.9μA

电源电压(Vp)               15V

可以采用按照数字数据流工作的集成电路来实施本发明的方法。下面说明该硬件实施所需的上层块(top-level block)。

步骤1：假设某一行的电流数据I₁，计算M^-1I₁。

一般情况下，M^-1I的计算通常非常烦琐，尤其是当图像很大的时候。因此，需要有一种快速的计算方法。从等式(4)中可以看到，M^-1I的计算要求对其和作出下列估算：

$F\left(n\right)=\underset{j=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}(n-j)I\left(j\right)-\frac{n+1}{N+1}\underset{j=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}(N-j)I\left(j\right)---\left(11\right)$

通过计算F(n)和F(n-1)的差，可以求得元素F(n)的递归关系：

$F\left(n\right)=\underset{j=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}(n-j)I\left(j\right)-\frac{n+1}{N+1}\underset{j=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}(N-j)I\left(j\right)$

$F(n-1)=\underset{j=0}{\overset{n-2}{\mathrm{\Σ}}}(n-1-j)I\left(j\right)-\frac{n}{N+1}\underset{j=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}(N-j)I\left(j\right)$

因此：

$F\left(n\right)-F(n-1)=\underset{j=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}(n-j)I\left(j\right)-\underset{j=0}{\overset{n-2}{\mathrm{\Σ}}}(n-1-j)I\left(j\right)-\frac{1}{N+1}\underset{j=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}(N-j)I\left(j\right)$

$=I(n-1)+\underset{j=0}{\overset{n-2}{\mathrm{\Σ}}}(n-j)I\left(j\right)-\underset{j=0}{\overset{n-2}{\mathrm{\Σ}}}(n-1-j)I\left(j\right)-\frac{1}{N+1}\underset{j=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}(N-j)I\left(j\right)$

$=\underset{j=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}I\left(j\right)-\frac{1}{N+1}\underset{j=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}(N-j)I\left(j\right)$

$=\underset{j=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}I\left(j\right)+F\left(0\right)$

因此，递归关系：

$F\left(n\right)=F(n-1)+\underset{j=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}I\left(j\right)+F\left(0\right)---\left(12\right)$

其中，

$F\left(0\right)=\frac{1}{N+1}\underset{j=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}(N-j)I\left(j\right)$

图9中示出的硬件用来实施该计算。图9中，数据被馈送到加法器60。加法器的第二输入端自寄存器62起，它含有该线路上前一数据值的计算和。每一行数据以后，该寄存器将为零。将该和的输出返回到寄存器62，并且返回到行存储器64，行存储器64中含有该行所有的部分数据和。在一行时间结束时，该部分和数据被并行传送到另一行存储器66，并将这些数据用在方程(12)的计算中。

输入数据也被馈送到乘法器70，其第二输入端来自计数器72，计数器72在一行的开始处从N起向下计数。乘法器的输出传送到加法器74，加法器74的第二输入端来自寄存器76，该寄存器76含有更前面的输入到乘法器的运算和。在行时间起始处，寄存器被设置为零。加法器74的输出被馈送到寄存器以及仅在行时间结束处被更新的另一寄存器78。将该寄存器的输出乘以另一寄存器80中所包含的常数系数-1/(N+1)。将结果存储在另一寄存器82中，并且是等式(12)中的F(0)。

现在，可以采用行存储器中的部分和数据以及寄存器中所存储的F(0)的值来计算等式(12)中的F(n)。将F(0)传送到加法器90，还向该加法器90馈送从行存储器66串行输出的时钟控制的部分和数据。将它们与来自含有F(n-1)的另一寄存器92的数据相加。在行时间开头处，寄存器将是零。

将该和的输出传送回该寄存器，同时该和的输出也是计算块的输出。

步骤2：将与这些数据相关的值(1-α)Rλ/(1+λ/μ)存入“查询表(LUT)”，并将输出与步骤1中的结果相乘，并且接着再从初始数据中减去该结果。

该计算法的其余部分如图10中所示的那样实施。将输入数据传送到查询表100(LUT)，以求解与该输入数据值相应的值(1-α)Rλ/(1+λ/μ)。随后，用FIFO102使LUT的输出和输入数据延迟一个行时间。将FIFO 102的输出传送到乘法器104，还将F(n)值馈送到乘法器104，而该F(n)值是从也被FIFO 106延迟了一个行时间的输入数据计算而得的。随后，还将该输出传送到减法单元，其从输入数据中减去该计算的校正，以给出输出数据。接着，将这些数据传送到整个视频处理链(例如γ校正)中的其它处理单元。

由于OLED特征因随温度和寿命而变化，所以也可以采用新的值来更新图10中的LUT，以表示这些变化。通过参数α(如，经修改的电流源、匹配电流镜等)，或者行电阻R因不同的制造商或不同的TFT输出阻抗特征而不同，那么就需要改变用于不同类型AMOLED显示器的LUT。因此，LUT应当是可被访问或可被更新的。

通常，AMOLED是采用位于阵列以外并且是用作测试目的的附加像素电路来构建的。这些可以采用图11中所示的形式，并且基本上采用驱动晶体管特征以及行导体电阻的特征的模型。这些哑像素电路已被用在阈值补偿技术中。采用这些哑像素电路使得可以在显示器的寿命期间自动产生和更新LUT。

图11示出带有n型晶体管的哑像素110、带有p型晶体管的哑像素112以及可以用来形成行导体特征的模型的电阻器114。每一电路具有可以施加测试信号的终端和被监控的输出端。图11中示出的PCM是做在玻璃上的。有一种n型电路用于非晶硅电路，以及一种P型电路用于低温多晶硅电路。

通过改变TFT的栅-源电压以及测量来自电路上的合适探针点的TFT的电流和漏-源电压，可以测量作为电流的函数的TFT输出阻抗。随后，需要数据梯度，以给出λ。对于OLED，也可以采用同样的方法来给出μ。通过使电流通过具有N个像素长的金属带以及测量电压，可以决定R，以计算像素宽度的带状电源线金属的电阻。

显示器类型将被用来规定α值。所有这些信息使得能够在显示器的寿命期间对LUT进行计算和更新。执行这些测量的硬件是直接的，并且是可以包括在显示驱动芯片内。这些都可以将测得的数据反馈到控制器芯片中的硬件，用以计算LUT并填充它。

在上述像素电路中，采用电压寻址电流源。本发明还可以应用于电流寻址像素，它通常存储与采样的地址电流相对应的晶体管栅极电压。

本文中，仅给出了一个详细的算法，并且作出了某些假设，以简化本方法的实施。当然，也可以作其它的假设，以实现不同的计算途径，并且本发明并非仅限于上述特定的实施方式。

上述描述的硬件实施例具有多个寄存器和逻辑元件。可以将多个或者全部的元件集成在专用的处理器结构中，并且该硬件实施例仅为实施本发明的校正技术的一种实施途径。

上述分析假设可以将所要求的栅-源电压施加于像素。因此，当已经计算了经修改的电流时，需要随后计算驱动该像素的所要求的栅-源电压，以确定像素驱动信号(用于图2中的像素结构)。可以采用基本(常数)像素模型来进行该计算。施加在像素上的栅电压将再次考虑到该像素处的行导体上的电压，以便得到所要求的栅-源电压。因此，确定来自经改进的目标像素驱动电流自身的像素驱动信号的步骤考虑了像素处的行电压。

对于本领域中的普通技术人员来说，其它形式的改进是很明显的。

Claims (29)

1.一种确定施加到以行和列布置的发光显示元件(2)阵列的像素上的像素驱动信号的方法，行中的多个像素被同时提供有沿各行导体(26)的电流，其特征在于，所述方法包含：

根据像素电流-亮度特征的模型，确定与所希望的像素亮度级对应的目标像素驱动电流；

修改所述目标像素驱动电流，以考虑到：

根据由所述多个像素从所述行导体汲取的电流而产生的在每一像素处在各行导体(26)上的电压；以及

所述像素亮度特征与所述像素处所述行导体上的电压的依赖关系；以及

根据经修改的目标像素驱动电流确定像素驱动信号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于以第一阶段对每一像素进行编程，而以第二阶段对每一像素进行驱动，并且其中对所述目标像素驱动电流进行修改的步骤还考虑了由在第一和第二阶段之间的像素所汲取的电流的任何差异。

3.如前述任一权利要求所述的方法，其特征在于对所述目标像素驱动电流进行修改的步骤包含：

对所述目标像素驱动电流执行一种算法，该目标像素驱动电流表示一行中的像素所汲取的电流与这些像素所在位置处的行导体上的电压之间的关系；以及

采用代表所述像素亮度特征与行导体上的电压之间的依赖关系的值，对所得到的值进行换算。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于执行一种算法包含将一行像素的目标像素驱动电流的矢量乘以矩阵M的逆矩阵，其中：

并且，其中矩阵M的行和列数等于该行中的像素数。

5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于每一像素包含电流源电路(22，24)，其用驱动晶体管(22)将输入电压转换成电流，并且其中所述换算包含采用包括从下述各项导出的值：

驱动晶体管(22)的电压-电流特征；以及

发光显示元件(2)的电压-电流特征。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述换算包含采用一个还包括从所述行导体的电阻(R)导出的项的值。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述换算包含采用值(1-α)Rλ/(1+λ/μ)，其中

R是相邻像素之间的行导体的电阻值；

λ是驱动晶体管的漏-源电流与漏-源电压曲线的斜率；

μ是显示元件的电流与电压曲线的斜率；以及

α是像素编程阶段期间由像素所汲取的电流与显示期间该像素所汲取的电流之比。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于用于换算的值(1-α)Rλ/(1+λ/μ)采用所述驱动晶体管的漏-源电流与漏-源电压曲线的斜率以及在第一像素驱动电流值处的显示器元件的电流与电压曲线的斜率。

9.如权利要求4所述的方法，其特征在于将一行像素的所述目标像素驱动电流的矢量乘以矩阵M的逆矩阵的结果是采用递归运算得到的：

$F\left(n\right)=F(n-1)+\underset{j=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}I\left(j\right)+F\left(0\right),$

其中，

F(n)是将一行像素的目标像素驱动电流矢量乘以矩阵M的逆矩阵的矢量结果的第n项，F(0)则是第一项；并且

I(j)是一行中第j个像素的目标电流，所述第一个像素是j＝0。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，

$F\left(0\right)=\frac{1}{N+1}\underset{j=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}(N-j)I\left(j\right),$

其中，N是所述行中的总像素数。

11.如权利要求3至10中任一权利要求所述的方法，其特征在于将代表所述像素亮度特征与用来进行换算的行导体上的电压的依赖关系的值存储在查询表(100)中。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于所述查询表(100)存储一定范围电流值的数值。

13.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于使所述查询表中的值随时间更新，使得像素亮度特征随时间变化形成模型。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于对所述查询表值进行更新是根据对所述显示器的像素补偿模块(110，112，114)的特征进行分析来进行的。

15.一种对按行和列布置的电流寻址发光显示元件的有源矩阵阵列进行驱动的方法，包含对每一行的像素顺序进行寻址，对于每一行像素，所述方法包含：

采用前述任一权利要求中所述的方法确定所述行中的每一像素的像素驱动信号；以及

在所述行像素的像素编程阶段，对所述显示器的所述列施加所述像素驱动信号。

16.一种包括对以行和列布置的发光显示元件(2)进行电流寻址的有源矩阵阵列的显示装置，，其包含：

用来修改目标像素驱动电流的补偿电路，以考虑由多个像素从行导体汲取的电流所产生的每一像素处各行导体(26)上的电压，以及像素亮度特征与该像素处所述行导体上的电压的依赖关系，所述补偿电路包含：

对所述目标像素驱动电流应用一种算法的装置(60，62，64，66，70，72，74，76，78，80，82，90，92)，所述目标像素驱动电流表示一行中由像素汲取的电流与所述像素所在位置处的行导体上的电压之间的关系；以及

采用表示所述像素亮度特征与所述行导体上的电压的依赖关系的值对所得到的值进行换算的装置(100，104)。

17.如权利要求16所述的装置，其特征在于施加一种算法的装置得出对应于一行像素的所述目标像素驱动电流的矢量与所述矩阵M的逆矩阵的乘积的值，其中：

并且其中矩阵M的行和列数等于所述行中的像素数。

18.如权利要求16或17所述的装置，其特征在于每一像素包含一个采用驱动晶体管(22)而将输入电压转换成电流的电流源电路(22，24)，并且其中所述用于进行换算的装置采用包括从下列导出的各项的值：

所述驱动晶体管的电流-电压特征；以及

所述发光显示元件的电压-电流特征。

19.如权利要求18所述的装置，其特征在于所述驱动晶体管(22)和每一像素的所述发光显示元件(2)串联在所述行导体(26)和公共线路之间。

20.如权利要求19所述的装置，其特征在于所述电压换算采用包括从所述驱动晶体管的漏-源电压与漏-源电流特征而导出的各项的值。

21.如权利要求18至20中任一权利要求所述的装置，其特征在于所述用于进行换算的装置采用还包括从所述行导体的电阻(R)导出的一项的值。

22.如权利要求21所述的装置，其特征在于所述用于进行换算的装置采用值(1-α)Rλ/(1+λ/μ)，其中：

R是相邻像素之间的行导体的电阻；

λ是驱动晶体管的电流与电压曲线的斜率；

μ是显示元件的电流与电压曲线的斜率；以及

α是像素编程阶段期间像素所汲取的电流与显示期间该像素所汲取的电流之比。

23.如权利要求17所述的装置，其特征在于所述实施一种计算的装置采用一种递归运算导出数值：

$F\left(n\right)=F(n-1)+\underset{j=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}I\left(j\right)+F\left(0\right),$

其中，F(n)是将一行像素的目标像素驱动电流的矢量乘以矩阵M的逆矩阵的矢量结果的第n项，F(0)则是第一项；并且

I(j)是一行中第j个像素的目标电流，所述第一个像素是j＝0。

24.如权利要求23所述的装置，其特征在于，

$F\left(0\right)=\frac{1}{N+1}\underset{j=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}(N-j)I\left(j\right),$

其中，N是所述行中的总像素数。

25.如权利要求16至24中任一权利要求所述的装置，其特征在于所述进行换算的装置(100)包含查询表。

26.如权利要求25所述的装置，其特征在于它还包含：至少一个像素补偿模块(110，112，114)，并且还包含对所述查询表中的值进行更新的装置，其用于使得根据对所述像素补偿模块的特征进行分析，得到形成像素亮度特征随时间变化的模型。

27.一种对显示装置的目标像素驱动电流进行修改的补偿电路，所述显示装置包含以行和列布置的电流寻址发光显示元件的有源矩阵阵列，所述行和列分别具有行和列导体，所述补偿电路包含：

对所述目标像素驱动电流施加一种算法的装置(60，62，64，66，70，72，74，76，78，80，82，90，92)，所述目标像素驱动电流表示一行中由像素汲取的电流与所述像素所在位置处的行导体上的电压之间的关系；以及

采用表示所述像素亮度特征与所述行导体上的电压的依赖关系的值对所得到的值进行换算的装置(100，104)，

所述换算考虑由多个像素从所述行导体汲取的电流而得到的每一像素处各个行导体上的电压，以及所述像素亮度特征与所述像素处所述行导体上的电压的依赖关系。

28.如权利要求27所述的补偿电路，其特征在于施加一种算法的装置得出对应于一行像素的所述目标像素驱动电流的矢量与所述矩阵M的逆矩阵的乘积的值，其中：

并且，其中矩阵M的行和列数等于该行中的像素数。

29.如权利要求27或28所述的补偿电路，其特征在于所述进行换算的装置包含查询表。

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