DE69900197T2

DE69900197T2 - Anzeigeeinrichtung mit intelligenten organischen Pixeln

Info

Publication number: DE69900197T2
Application number: DE69900197T
Authority: DE
Inventors: Ananth Dodabalapur; Rahul Sarpeshkar
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 1998-11-25
Filing date: 1999-11-16
Publication date: 2001-11-22
Anticipated expiration: 2019-11-17
Also published as: US6384804B1; TW508554B; DE69900197D1; EP1005013B1; JP2000163015A; KR20000035688A; EP1005013A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Anzeigeeinrichtungen.
Anzeigen, die intelligente Pixel oder Bildpunkte enthalten, sind bekannt. Typischerweise weist ein intelligenter Pixel ein lichtemittierendes Element und eine Schaltung auf, die einen oder mehrere Feldeffekttransistoren (FETs) umfasst, welche das emittierende Element steuern/schalten. Ein gegebener Pixel wird typischerweise durch mehrere Leitungslinien angesprochen, die typischerweise mit peripher angeordneter Steuerschaltung verbunden sind.
In letzter Zeit sind organische lichtemittierende Elemente (typischerweise organische lichtemittierende Dioden, man vergleiche beispielsweise A. Dodabalapur, Solid State Communication, Bd. 102, Nr. 2-3, Seiten 259-267, 1997) offenbart worden und zur Verwendung in Anzeigen vorgeschlagen worden. Man vergleiche beispielsweise M. K. Hatalis et al., Proceedings of the SPIE, 3057, S. 277 (1997) und C. C. Wu et al., IEEE Electron Device Letters, Bd. 18, S. 609 (1997). Diese Dokumente offenbaren intelligente Pixel mit organischen lichtemittierenden Dioden oder Lumineszenzdioden (LEDs) und Feldeffekttransistoren (FETs) mit jeweils polykristallinem und amorphem Silicium als aktivem Kanalmaterial.
Darüber hinaus sind auch Anzeigen vorgeschlagen worden, die organische intelligente Pixel umfassen. Man vergleiche beispielsweise Dodabalapur et al., Applied Physics Letters, Bund 73 (2), Juli 1998, Seiten 142-144, und die US- Patentanmeldung, Seriennummer 09/087,201, eingereicht am 29. Mai 1998 durch Bao et al. Man vergleiche auch H. Sirringhaus et al., Science, Bd. 280, S. 1741, 12. Juni 1998. Bei einer solchen Anzeige umfasst ein gegebener Pixel nicht nur eine organische lichtemittierende Diode (LED), sondern auch einen oder mehrere organische Pixel-FETs.
Dünnfilmtransistoranzeigen (TFT-Anzeigen) oder Aktivmatrixanzeigen mit organischen LEDs und organischen Pixeltransistoren haben potentiell deutliche Vorteile, beispielsweise geringe Kosten und Kompatibilitat mit flexiblen Kunststoffsubstraten.
Wir haben erkannt, dass solche Bauteile, wie etwa organische LEDs und organische Pixel-FETs, oft bestimmte Einschränkungen und/oder nicht ideale Eigenschaften (zusammengenommen "Unvollkommenheiten") zeigen, welche die Leistungsfähigkeit von ansonsten potentiell exzellenten Anzeigen negativ beeinflussen können.
Beispielsweise haben wir festgestellt, dass sich die Ladungsträgerbeweglichkeit und/oder die Schwellspannung organischer LEDs oft langsam mit der Zeit ändert, dass die Ladungsträgerbeweglichkeit und/oder die Schwellspannung organischer FETs oft von FET zu FET schwankt, und dass bei organischen Pixel-FETs oft eine kapazitive Signaldurchführung durch den Gateisolator und ein Ladungsverlust aufgrund von Bereitschaftsströmen, wenn die Transistoren abgeschaltet sind, auftreten. Diese und andere Unvollkommenheiten können zu Anzeigen mit deutlichen Helligkeitsschwankungen und/oder anderen Nachteilen führen. Solche Schwankungen werden häufig inakzeptabel sein, insbesondere angesichts der bekannten Empfindlichkeit des menschlichen Auges auf Helligkeitsschwankungen. FETs mit aktivem Kanalmaterial aus polykristallinem oder amorphem Silicium weisen ebenfalls häufig Unvollkommenheiten auf.
Angesichts der potentiellen Vorteile von Dünnfilmtransistoranzeigen mit organischen intelligenten Pixeln wäre es sehr wünschenswert, wenn wenigstens ein Teil der Unvollkommenheiten gemindert oder vermieden werden könnte. Die vorliegende Anmeldung offenbart einige wesentliche Unvollkommenheiten, und sie offenbart gleichzeitig Wege zur Überwindung derselben.
Die folgenden US-Patente und -Anmeldungen beziehen sich auf den betreffenden Erfindungsgegenstand: Die Patente Nr. 5,405,710; 5,478,658; 5,574,291; 5,625,199 und 5,596,208; die Anmeldung Nr. 08/441,142, am 15. Mai 1995 von Dodabalapur et al. eingereicht; die Anmeldung Nr. 09/087,201, am 29. Mai 1998 von Hao et al. eingereicht; und die Anmeldung Nr. 09/137,920, am 20. August 1998 von Dodabalapur eingereicht.
EP-A-0 905 673 offenbart eine Pixelanzeige, die Ungleichmäßigkeiten in den Strömen zu lichtemittierenden Dioden reduziert.
Gemäß vorliegender Erfindung wird eine Anzeigeeinrichtung gemäß Anspruch 1 zur Verfügung gestellt.
Allgemein ist die vorliegende Erfindung in einer Dünnfilmtransistoranzeige verkörpert, bei welcher ein gegebener Pixel oder Bildpunkt wenigstens eine organische LED und einen organischen FET umfasst. Mit dem Vorhandensein einer oder mehrerer organischer Komponenten oder Komponenten mit polykristallinem oder amorphem Silicium in dem Pixel sind gewisse Unvollkommenheiten verbunden.
Es gibt wenigstens zwei Arten von Unvollkommenheiten.
Eine Art beruht auf nicht idealen Kennlinien der organischen Transistoren und erfordert einen Korrekturvorgang für jeden intelligenten Pixel, typischerweise in der Bildfolgefrequenz (beispielhaft etwa 75 Hz). Beispiele der ersten Art von Unvollkommenheiten sind kapazitive Signaldurchführungen durch die Gateisolatoren von organischen Pixel-FETs durch Impulse mit kurzer Anstiegs-/Abfallzeit, und Ladungsverlust aufgrund relativ geringer Ein-Aus-Abstände organischer Transistoren.
Die andere Art von Unvollkommenheiten wird durch typischerweise langsame Änderungen der physikalischen Kenngrößen (z. B. Beweglichkeit, Schwellspannung) der organischen Komponenten verursacht und erfordert nur von Zeit zu Zeit einen Korrekturvorgang (z. B. wenn die Anzeige aktiviert wird, und/oder in vorgegebenen Intervallen, die viel langer als die Vollbildlänge sind, beispielsweise einmal am Tag).
Um einige oder alle dieser Unvollkommenheiten zu mindern oder zu überwinden, weist eine die Erfindung verkörpernde Anzeige eine Schaltung auf, die wenigstens zum Teil typischerweise in der Peripherie der Anzeige angeordnet ist und die u. a. verschiedene Kompensationsfunktionen ausführt. Diese Schaltung soll als die "Steuer/Kompensationsschaltung bezeichnet werden.
Die Steuer/Kompensationsschaltung zum Mindern der ersten Art von Unvollkommenheiten wird typischerweise zusätzliche FETs umfassen (d. h. FETs zusätzlich zu dem herkömmlichen Pixel-FET), die dahingehend wirken, dass sie beispielsweise die kapazitive Signaldurchführung, den Ladungsverlust oder undere, bei intelligenten Pixeln nach dem Stand der Technik auftretende Unvollkommenheiten mindern oder beseitigen. Die Steuer/Kompensationsschaltung zum Mindern der zweiten Art von Unvollkommenheiten wird typischerweise Einrichtungen zum periodischen Messen und Speichern geeigneter Kenngrößen jedes intelligenten Pixels umfassen (beispielweise der Spannung, die erforderlich ist, um einen bestimmten Strom durch die LED zu erzeugen, und/oder der Schwellspannung). Diese Informationen werden typischerweise in einem elektronischen Speicher gespeichert, und die Steuer/Kompensationsschaltung passt die Ansteuerbedingungen jedes Pixels, die von Sollbedingungen abweichen, an, indem die Eigenschaften der einzelnen Pixel berücksichtigt werden.
Fachleute werden erkennen, dass die zuvor beschriebenen Ansätze zur Minderung von Unvollkommenheiten intelligenter Pixel u. a. möglich sind, weil die Präzision und Genauigkeit herkömmlicher Silicium-basierter Schaltungen typischerweise viel größer ist als jene von organisch-basierten Schaltungen. Somit ist wenigstens ein Teil der Steuer/Kompensationsschaltung vorzugsweise in Silicium- Technologie ausgeführt, typischerweise in herkömmlicher CMOS- Technologie.
Folgende Unvollkommenheiten von Pixeln bei einer oder mehreren organischen Komponenten treten typischerweise auf:
a) Schwankungen der Beweglichkeit und/oder Schwellspannung der organischen Pixel-FETs von Transistor zu Transistor;
b) Änderung der Beweglichkeit und/oder der Schwellspannung mit der Zeit in einem gegebenen Pixel-FET;
c) zeitliche Änderung der LED-Kennlinien;
d) kapazitive Signaldurchführung durch den Gateisolator der organischen Pixel-FETs durch Impulse mit kurzer Anstiegs/Abfallzeit; und
e) Ladungsverlust durch das Gate-Dielektrikum aufgrund eines schlechten Ein-Aus-Abstands des organischen Pixel-FETs.
Von den gerade angeführten Unvollkommenheiten erfordern die Unvollkommenheiten a), b) und c) typischerweise einen Korrekturvorgang in einer Häufigkeit, die weit geringer als die Bildfolgefrequenz der Anzeige ist, und die Unvollkommenheiten d) und e) erfordern typischerweise einen Korrekturvorgang für jeden Pixel in der Bildfolgefrequenz.
Der erstere wird häufig als "adaptive Pixelsteuerung" bezeichnet.
Genauer gesagt ist die Erfindung beispielhaft in einer Anzeigeeinrichtung verkörpert, die eine Vielzahl nominell identischer intelligenter Pixel umfasst, die in einem ersten Substratbereich angeordnet sind, und welche weiterhin einen zweiten Substratbereich ohne intelligente Pixel umfasst. Ein gegebener intelligenter Pixel weist eine organische lichtemittierende Diode oder Lumineszenzdiode und eine Pixelschaltung zum Bereitstellen eines Stromes durch die organische lichtemittierende Diode auf. Die Pixelschaltung des gegebenen intelligenten Pixels umfasst einen organischen Pixel-FET in Reihe mit der organischen lichtemittierenden Diode, welcher in dem ersten Substratbereich angeordnet ist.
Insbesondere weisen die nominell identischen, intelligenten Pixel unbeabsichtigterweise eine oder mehrere Unvollkommenheit(en) auf, welche die Leistungsfähigkeit der Anzeigeeinrichtung nachteilig beeinflussen. Die Anzeigeeinrichtung weist weiterhin eine Steuer/Kompensationsschaltung auf, die dazu ausgewählt ist, diese eine oder mehreren Unvollkommenheit(en) wenigstens zu mindern, sodass die Leistungsfähigkeit der Anzeigeeinrichtung verbessert wird.
Typischerweise ist der Feldeffekttransistor in Reihe mit der organischen LED ein organischer FET (könnte aber auch ein FET mit polykristallinem oder amorphem Silicium sein), und die Steuer/Kompensationsschaltung umfasst typischerweise eine (beispielweise herkömmliche CMOS-) Schaltung aus einkristallinem Silicium.
Beispielshalber wird die Steuer/Kompensationsschaltung so ausgewählt, dass das Einbringen einer Kompensationsladung an dem Gateanschluss des organischen FET die kapazitive Signaldurchfuhrung mindert, oder so, dass das Festsetzen eines inaktiven Hochpegelwertes eines ROW-Signals oder eines RST-Signals auf einen Wert oberhalb einer Speisespannung Udd den Ladungsverlust mindert.
In einem weiteren Beispiel wird die Steuer/Kompensationsschaltung dazu ausgewählt, eine oder mehrere Kenngrößen jedes intelligenten Pixels zu messen und zu speichern, und, falls durch das Ergebnis der Messungen angezeigt, die Steuerspannung so zu andern, dass im Wesentlichen alle intelligenten Pixel für ein gegebenes, der Anzeigeeinrichtung bereitgestelltes Signal im Wesentlichen dieselbe Lichtemission aufweisen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt schematisch einen exemplarischen organischen intelligenten Pixel nach dem Stand der Technik, der einen Pixel-FET beinhaltet;
Fig. 2 zeigt elektrische Kennlinien eines exemplarischen organischen intelligenten Pixels nach dem Stand der Technik;
Fig. 3 zeigt berechnete Daten der Steuerknotenspannung als Funktion der Zeit eines exemplarischen organischen intelligenten Pixels nach dem Stand der Technik;
Fig. 4 zeigt schematisch einen organischen intelligenten Pixel mit exemplarischer Steuer/Kompensationsschaltung, die dazu vorgesehen ist, Unvollkommenheiten, wie etwa kapazitive Signaldurchführungen und Ladungsverluste, wenigstens zu mindern;
Fig. 5 zeigt berechnete Daten der Steuerknotenspannung als Funktion der Zeit des intelligenten Pixels mit der Steuer/Kompensationsschaltung aus Fig. 4; die
Fig. 6a und 6c zeigen schematisch die zur Bestimmung der elektrischen Kennlinien der Fig. 6b, 6d und 6e genutzte Messschaltung;
Fig. 7 zeigt schematisch einen organischen intelligenten Pixel mit relevanten Aspekten einer beispielhaften Steuer/Kompensationsschaltung;
Fig. 8 zeigt schematisch relevante Aspekte der beispielhaften Steuer/Kompensationsschaltung;
Fig. 9 zeigt schematisch einen organischen intelligenten Pixel mit relevanten Aspekten einer weiteren beispielhaften Steuer/Kompensationsschaltung; und
Fig. 10 zeigt schematisch relevante Aspekte der die Erfindung verkörpernden Dünnfilmtransistoranzeigeeinrichtung.
Die Figuren sind nicht maßstabs- oder proportionsgerecht.

Detaillierte Beschreibung

Fig. 1 zeigt einen organischen intelligenten Pixel 10 nach dem Stand der Technik, wobei die Bezugszeichen 11-14 die organische LED, die Lichtabgabe der LED, den organischen Pixel-FET P1 bzw. den Steuerkondensator C1 zum Anlegen einer Steuerspannung Vc auf das Gate des Pixel-FET bezeichnen. Die Speisespannung Vdd und die LED-Steuerspannung VLED sind ebenfalls angegeben. Der intelligente Pixel aus Fig. 1 entspricht im Wesentlichen dem intelligenten Pixel aus Fig. 1 des zuvor zitierten Artikels von Dodabalapur et al. Die Pixelschaltung aus Fig. 1 ist in der Nahe der gegebenen organischen LED in dem ersten Substratbereich angeordnet.
Fig. 2 zeigt die elektrischen Kennlinien (LED-Strom als Funktion der Speisespannung für verschiedene Gatespannungen) eines beispielhaften intelligenten Pixels nach dem Stand der Technik, wie er in Fig. 1 gezeigt ist. Nominell identische intelligente Pixel weisen oft Kennlinien auf, die qualitativ denen aus Fig. 2 entsprechen, aber quantitativ von diesen abweichen.
Fig. 3 zeigt Ergebnisse einer Computersimulation (unter Verwendung einer herkömmlichen SPICE-Schaltungssimulations- Software und repräsentativen Parameterwerten der Einrichtung) des Verhaltens eines organischen intelligenten Pixels. Die Simulation reproduziert im Wesentlichen relevante Aspekte des Verhaltens eines organischen intelligenten Pixels nach dem Stand der Technik aus der hier angegebenen Fig. 1, und zeigt die Dynamik von VC und VLED (Kurven 31 bzw. 30), wenn ein aktiver Impuls oder Wirkimpuls von 10 us an das Gate des organischen FET angelegt wird. Die Simulation aus Fig. 3 zeigt deutliche Unvollkommenheiten. Insbesondere bezeichnen die Zahlen 301 und 303 scharfe Abfalle von VLED aufgrund von kapazitiver Signaldurchführung, und die Zahlen 302 und 311 bezeichnen deutliche zeitliche Änderungen von VLED bzw. V aufgrund von Ladungsverlust. Das Bezugszeichen 312 bezeichnet eine Flanke aufgrund des normalen Diodenkondensator-Abfalls von VC.

Kapazitive Signaldurchführung, Ladungsverlust und geringer Ein-Aus-Abstand

Fig. 4 zeigt zusätzlich zu den organischen Bauteilen 11 und 13 eine beispielhafte Steuer/Kompensationsschaltung für einen Pixel, wobei die Schaltung dafür vorgesehen ist, die bei den organischen intelligenten Pixeln nach dem Stand der Technik gefundenen parasitären Effekte von Ladungseintrag und Ladungsverlust zu kompensieren. Es versteht sich, dass die in Fig. 4 gezeigten Komponenten nicht zusammen angeordnet sein müssen, typischerweise aber in der Nahe einer gegebenen LED angeordnet sind.
Die organische LED 11 wird durch den organischen FET P1 gesteuert, dessen Gatespannung Vc den LED-Strom bestimmt. Der Transistor P2 setzt über einen kurzen, aktiven Tiefpegelimpuls an RST Vc auf Vdd zurück. Der Transistor P4 hat ein Breiten/Längen-Verhältnis von der Hälfte des Breiten/Längen-Verhältnisses des Transistors P2, und empfängt eine invertierte Version des RST-Impulses auf der RSTB- Steuerleitung. Der Transistor P4 und RSTB löschen die unerwünschte Ladung, die durch die Gate-Drain- Überlappungskapazität von P2 wahrend der scharfen Kanten des RST-Impulses auf Vc aufgebracht wird. Wenn RST einen Übergang zeigt, zeigt RSTB einen komplementären Übergang, und eine Kompensationsladung mit entgegengesetzten Vorzeichen wird durch die Gate-Drain- und Gate-Source-Kapazitäten von P4 auf Vc aufgebracht. Der Transistor P3 entlädt den Steuerkondensator C1 auf eine Spannung, die durch die Breite des aktiven Tiefpegelimpulses auf der ROW-Leitung und den Wert einer ansteuernden Strom/Spannungs-Quelle an COL bestimmt ist. Der Transistor PS und die Steuerleitung ROWB dienen dazu, eine Ladungskompensation für den ROW-Impuls analog zu der durch den Transistor P4 und RSTB für den RST- Impuls erfolgenden Kompensation auszuführen.
Die Ströme von P2 und P3 im Aus-Zustand bewirken einen Ladungsverlust und verringern den gehaltenen Wert von V Dies kann beispielsweise gemindert werden, indem die inaktiven Hochpegelwerte der ROW- und RST-Signale auf deutlich oberhalb von Vdd gesetzt werden. Somit betragen, wenn Vdd = 40 V ist, die inaktiven Hochpegelwerte von ROW und RST beispielsweise etwa 50 V, wodurch sichergestellt ist, dass die Gate-Source-Spannungen der Transistoren P2 und P3 stark negativ sind, anstatt nur Null, und dass folglich die Verlustströme dieser Transistoren vernachlässigbar sind. Das einfache Hilfsmittel, die inaktiven Hochpegelwerte von ROW und RST auf Werte oberhalb von Vdd zu setzen, kompensiert effektiv den Ladungsverlust und wird als wesentliches Merkmal der Erfindung betrachtet.
Es ist zu beachten, dass die Steuer/Kompensationsschaltung wie in Fig. 4 gezeigt (oder äquivalent zu dieser) jedem organischen intelligenten Pixel einer Anzeige zugeordnet ist und jedesmal, wenn ein gegebener Pixel angesprochen oder zurückgesetzt wird, eine Kompensation für Unvollkommenheiten bereitgestellt. Die Schaltung ist optional mit organischen FETs realisiert und ist typischerweise in der Nähe der LED in dem ersten Substratbereich angeordnet.
Es ist ebenfalls zu beachten, dass Fig. 4 keine herkömmlichen Merkmale wie etwa eine Leistungsversorgung zwischen Vdd und Masse und die Substratanschlüsse der Transistoren P2-PS zeigt. Letztere sind wie herkömmlich mit Masse verbunden. In Fig. 4 werden die üblichen Symbole verwendet. Beispielsweise weisen alle p-MOSFETs Bezeichnungen auf, die mit "P" beginnen (P1, P2, P3... usw.), und das Komplement für ein gegebenes Signal weist die Bezeichnung des gegebenen Signals, gefolgt von einem "B" auf. Beispielsweise wird das Komplement von "RST" als "RSTB" bezeichnet. Diese Festlegungen gelten für die gesamte Anmeldung.
Fig. 5 zeigt beispielshalber Ergebnisse einer SPICE- Simulation des organischen intelligenten Pixels aus Fig. 4. Für die Simulation wurden Kenngrogen der Einrichtung angenommen, wie sie bei der Simulation des Pixels nach dem Stand der Technik (Fig. 3) verwendet wurden, aber mit vorhandener Blindladungskompensation (RSTB, P4, ROWB und PS vorhanden) und Kompensation des Ladungsverlustes (inaktive Hochpegelwerte der ROW- und RST-Signale sind auf 50 V, obwohl Vdd = 40 V ist). Wie leicht zu erkennen ist, werden die kapazitiven Störungen und der Ladungsverlust drastisch reduziert. Die Bezugszeichen 50 und 51 bezeichnen VC bzw. VLED.
Wie aus den Fig. 3 und 5 ersichtlich ist, balanciert die Steuerspannung VC sehr schnell auf ihren Endwert aus, typischerweise innerhalb der Impulsbreite von 10 us. Die LED- Spannung VLED lädt schnell (typischerweise in 50 us) von einem tiefen Wert auf einen hohen Wert auf, in einer Zeit, die gut innerhalb eines Bildwiederholzyklus eines Vollbildes (beispielhaft 14 ms) liegt. Der Abfall von VLED von einem hohen Wert auf einen niedrigen Wert erfolgt langsamer, als aus der Asymmetrie der LED zu erwarten wäre. Der tatsächliche Strom und folglich das von der LED emittierte Licht ist jedoch eine stark exponentielle Funktion der Spannung und fallt sehr viel schneller ab. Obwohl die Spannung in Fig. 3 zum Abfallen um ein paar Volt mehrere Millisekunden braucht, fallt somit der Strom schnell auf Null, typischerweise innerhalb von 100 us nach Zurücksetzen von VC.
Folgende Einrichtungskenngrößen wurden bei den Simulationen verwendet: Ein organischer FET von 1.000 um/6 um mit einer Beweglichkeit von 0,03 cm²/V·s, Schwellspannung von -2 V, Gate-Dielektrikum von 100 nm, Überlappungskapazitäten von 2 fF/um, Stromstärke von 100 uA bei 12 V fur eine organische LED von 1 mm · 1 mm mit einer Dielektrizitätskonstante von 3, Dicke des Dielektrikums von 100 nm, und einer I/U-Kennlinie mit neunter Potenz oberhalb von 8 V. Wir glauben, dass diese Parameter repräsentativ für eine reale Funktion der Einrichtung sind.
Die Simulationen zeigen, dass organische intelligente Pixel, wie she hier diskutiert werden, leicht mit Geschwindigkeiten arbeiten können, die für Anzeigen erforderlich sind. Beispielsweise liegt die Größenordnung der Lade- und Entladezeit der LED gut innerhalb der typischen Bildwiederholfrequenz von 14 ms für ein Feld mit 1.000 · 1.000 Pixeln, und das Laden und Entladen des Steuermodus kann innerhalb von 14 us erreicht werden, der Zeit, die typischerweise für den Betrieb einer einzelnen Zeile eines Feldes aus 1.000 Zeilen zur Verfügung steht. Somit kann das Verfahren des Kompensierens des Ladungseintrags, -verlustes und anderer Unvollkommenheiten zu Anzeigen mit stabiler Funktion führen.
Die Fig. 6a-e stellen kapazitive Stromdurchführungen am Gate in einem organischen FET und die Minderung dieser Durchführungen dar.
Fig. 6a zeigt schematisch die Messschaltung, welche die Oszilloskopaufzeichnung von Fig. 6b für Vdd = 0 ergeben hat. Die Wirkungen der kapazitiven Signaldurchführung sind an den impulsartigen Störungen von Vs zu sehen. Fig. 6c zeigt schematisch die Messschaltung, welche die Aufzeichnung von Fig. 6d für Vdd = 0 ergeben hat. Das Bereitstellen eines Blindladungseintrags (d. h., Anlegen einer Kompensationsspannung an einem Kondensator, der mit dem Source-Anschluss des organischen FET verbunden ist) reduziert stark die Wirkung der kapazitiven Signaldurchführung. Fig. 6e zeigt die Ergebnisse, die mit der Messschaltung aus Fig. 6c, aber mit negativer Drain-Vorspannung erhalten wurden. Die resultierenden Kennlinien sind im wesentlichen ideal.
Nach dieser Besprechung eines bevorzugten Ansatzes zur wesentlichen Behebung von Unvollkommenheiten wie beispielsweise kapazitiver Signaldurchführung und Ladungsverlust bei organischen intelligenten Pixeln, wird nun ein bevorzugter Ansatz zur adaptiven Pixelsteuerung diskutiert.

Adaptive Pixelsteuerung

Fig. 7 zeigt schematisch eine weitere beispielhafte Steuer/Kompensationsschaltung, welche u. a. eine Ladungskompensation bereitstellt und die adaptive Pixelsteuerung erleichtert, wie nachfolgend gezeigt wird.
Die Schaltung aus Fig. 7 unterscheidet sich von jener aus Fig. 4 dadurch, dass erstere zwei zusätzliche FETs (P6 und P7) aufweist, und dadurch, dass zwei Spaltenleitungen (COL und COLB) vorhanden sind. P6 ermöglicht die Steuerung des Entladestroms in dem Pixel über eine Änderung der Impulsbreite und Impulshöhe der COL-Spannung. In Fig. 4 wird der Entladestrom über eine Spannungs/Stromquellensteuerung in Reihe mit der Spaltenleitung geändert.
Es ist zu beachten, dass eine die Erfindung verkörpernde Anzeige mit adaptiver Pixelsteuerung in zwei Modi betrieben werden kann, die als der normaler Modus und der Kalibriermodus bezeichnet werden. Beispielsweise befindet sich die Anzeige typischerweise immer wenn sie angeschaltet wird, oder in bestimmten Zeitabständen, z. B. einmal pro Tag, für eine kurze Zeit in dem Kalibriermodus. Nach Beendigung der Kalibrierung schaltet die Steuer/Kompensationsschaltung die Anzeige in den normalen Modus. Die Steuerung von Unvollkommenheiten, z. B. Ladungskompensation, erfolgt natürlich typischerweise sowohl in dem Kalibrier- als auch in dem normalen Modus.
Wenn sich die Anzeige in dem normalen Modus befindet, wird eine gegebene Pixelzeile aktiviert und ein Gatespannungsimpuls wird auf alle P3-Gates in der ROW-Zeile gelegt. Eine bestimmte Spalte wird angesprochen, indem ein Spaltenimpuls auf P6 gelegt wird (und ein komplementärer Spaltenimpuls auf P7, um Taktdurchführung zu reduzieren). Die Breiten des Spaltenimpulses kodieren die Anzeigeinformationen, und die Impulshöhen kodieren die gespeicherte Kalibrierinformation für den gegebenen Pixel.
Wenn sich die Anzeige in dem Kalibriermodus befindet, ist eine gegebene Zeile aktiviert, und der Strom, der in P1 eines gegebenen Pixels fließt (an dem Knoten Vm), wird (in später beschriebener Weise) überwacht. Basierend auf derartig erhaltenen Messungen für alle Pixel in der gegebenen Zeile werden die Spaltenimpulshöhen für alle Pixel in der gegebenen Zeile auf einen gewünschten Wert angepasst. Dieser Vorgang wird für alle Zeilen ausgeführt. Die Kalibrierung wird für einen Bereich von Spaltenimpulsbreiten ausgeführt, sodass die während der Kalibrierung gespeicherten Impulshöhen effektiv Pixeländerungen in einem Bereich von Intensitäten kompensieren.
Fig. 8 zeigt schematisch einen relevanten Teil der beispielhaften Steuer/Kompensationsschaltung. Es versteht sich, dass eine solche Schaltung typischerweise mit jeder Spalte einer die Erfindung verkörpernden Anzeige verbunden ist. Typischerweise können alle Spalten in einer gegebenen Zeile durch die parallel geschaltete Steuer/Kompensationsschaltung überwacht und kompensiert werden. Die Steuer/Kompensationsschaltung aus Fig. 8 ist typischerweise in dem zweiten Substratbereich angeordnet.
In Fig. 8 werden herkömmliche Übertragungsgatter (durch ein x-artiges Symbol angegeben) verwendet, um basierend auf der Steuerspannung an ihren Steueranschlüssen Signale durchzulassen oder zu sperren. Wenn beispielsweise das Signal CAL hoch ist, befindet sich die Anzeige im Kalibriermodus und bestimmte Pfade in der Schaltung sind aktiviert. Wenn andererseits CAL hoch ist, dann befindet sich die Anzeige in dem normalen Modus und es sind andere Pfade aktiviert.
Die Schaltung aus Fig. 8 funktioniert folgendermaßen: Der Impulsgenerator 801 gibt Spaltenimpulse auf die Spaltensteuerleitung 802 (COL) entsprechend seiner Impulsbreiten(PW)- und Impulshöhen(PH)-Steuerspannungen aus. In dem normalen Modus (CAL hoch) werden diese Steuerspannungen von dem Bild-RAN 803 bzw. dem Impulshöhen- RAM 804 erhalten. Diese RAMS durchlaufen zyklisch die verschiedenen Zeilen der Anzeige mittels eines Anzeigetaktgebers (nicht gezeigt), der ein Signal auf der Anzeigetaktleitung 805 bereitstellt. Während des Kalibriermodus (CAL hoch) werden die Impulsbreiteninformationen von dem Testvektor-RAM 806 erhalten, der zyklisch die verschiedenen Impulsbreitenwerte entsprechend einem Messtaktgebers (nicht gezeigt) durchläuft, welcher ein Signal auf der Messtaktleitung 807 bereitstellt. Die Impulshöheninformationen werden von dem analogen Speicherkondensator 808 erhalten, der über einen Rückkopplungsmechanismus (später beschrieben), aktualisiert wird, um auf einen gewünschten Wert zu konvergieren. Die Spaltenleitung 809 (Vm) wird im normalen Modus auf Vda geführt, und wird im Kalibriermodus auf den herkömmlichen Leseverstärker 810 geführt. Der Leseverstärker wandelt den LED-Strom (d. h. den Strom durch FET P1 in Fig. 4) in dem Pixel in eine Spannung um. Diese Spannung wird durch den A/D- Wandler 811 digitalisiert und in dem Messvektor-RAM 812 gespeichert. Dieser RAM speichert die Ergebnisse der Messungen für die verschiedenen Impulsbreiten, welche von dem Testvektor-RAN 806 ausgegeben werden, und für den momentanen Wert der Impulshöhe an dem analogen Speicherkondensator 808.
Weiterhin wird ein linearer oder nichtlinearer Mittelwert der Messungen mittels einer herkömmlichen digitalen Arithmetikschaltung berechnet und mit einem gewünschten Mittelwert verglichen. Der Transkonduktanz- Verstärker 814, dessen Vorstrom durch festgesetzt ist (ein Spannungssteuerungs"knopf", der den Vorstrom und folglich die Transkonduktanz des Verstärkers setzt), aktualisiert dann den analogen Speicherkondensator 808 auf eine Impulshöhe, welche den Mittelwert der Messungen dem gewünschten Wert näherbringt. Die Aktualisierung erfolgt wahrend einer Aktualisierungsphase des Messtaktes (nicht gezeigt), wahrend welcher das Übertragungsgatter 813 durchgeschaltet ist. Der Vorgang wird typischerweise für viele schrittweise Näherungen oder Iterationen wiederholt, bis sich die Impulshöhe einem Wert genähert hat, um welchen sie oszilliert und für welchen der gewünschte Mittelwert und der Mittelwert der Messungen ausreichend nahe beieinander liegen.
Der Vorstrom des Transkonduktanz-Verstärkers 814 und der Wert des Speicherkondensators 808 bestimmen einen Kompromiss zwischen Geschwindigkeit und Genauigkeit, d. h., wie genau Schwankungen der Einrichtungskenngrößen kompensiert werden und wie schnell dies geschehen kann. Typischerweise wird der zuvor beschriebene üuckkopplungsvorgang ausreichend oft wiederholt, um eine Konvergenz mit akzeptablem Genauigkeitsniveau sicherzustellen.
Am Ende dieses Konvergenzvorgangs werden die Daten an dem Speicherkondensator 808 in den Impulshöhen-RAM 804 geschrieben (wenn die LD- und CAL-Signale am Ende der Kalibrierung aktiv sind) und die Kalibrierung ist beendet. Zu diesem Zeitpunkt wird die Steuer/Kompensationsschaltung typischerweise in den normalen Modus geschaltet, und die Anzeige ist für die herkömmliche Nutzung bereit.
Selbstverständlich ist die zuvor beschriebene Steuer/Kompensationsschaltung beispielhaft angegeben, und die Aufgaben der Erfindung können auch mit einer anderen Schaltung erreicht werden.
Beispielsweise ist in Fig. 9 eine alternative Schaltung gezeigt. Wie zu erkennen, ist die Schaltung jener aus Fig. 7 ähnlich, aber die Steuerung erfolgt auf unterschiedliche Weise. Anstatt von P6 und P7, welche den durch P3 fließenden Strom steuern, wird bei der Schaltung aus Fig. 9 der durch P3 fließende Strom direkt durch eine Stromquelle 91 gesteuert. Der in dem Kalibriermodus gemessene Wert von Vm steuert den durch P3 gezogenen Strom. Somit wird bei der alternativen Steuer/Kompensationsschaltung, anstatt die Gate-Vorspannung von P6 und P7 zu modulieren, der Quellenstrom von P3 direkt moduliert.
Fig. 10 stellt schematisch eine die Erfindung verkörpernde Anzeigeeinrichtung 100 dar. Die Einrichtung weist eine Vielzahl von Zeilen- und Spalten-Leitungslinien, Spalten-Steuer/Kompensationsschaltungen und Zeilen- Steuer/Kompensationsschaltungen auf. Jeder Schnittpunkt der Zeilen- und Spaltenlinien ist einem Pixel zugeordnet, beispielhaft einer Schaltung, wie sie in Fig. 7 gezeigt ist. Die Pixel sind in dem ersten Substratbereich angeordnet und die Spalten- und Zeilen-Steuer/Kompensationsschaltung ist in dem pixelfreien zweiten Substratbereich angeordnet. Beispielshalber umfassen die Zeilenleitungslinien ROW, ROWB, RST und RSTB, und die Spaltenleitungslinien umfassen COL, COLB, Vdd und Masse.
Die Erfindung ist vorstehend hauptsächlich für Pixel- FETs mit organischem aktiven Material diskutiert worden. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschrankt und es können Pixeltransistoren mit anorganischem aktivem Material (z. B. amorphem oder polykristallinem Silicium) erwogen werden. Die Begriffe "organisch" und "anorganisch" haben hier ihre herkömmliche Bedeutung.
Man wird bemerken, dass die hier angegebenen Steuer/Kompensationsschaltbilder p-Kanal-FETs zeigen. Dies ist jedoch nur eine Frage der Gestaltungswahl und die Erfindung könnte mit n-Kanal-FETs oder mit p-Kanal- und n- Kanal-FETs ausgeführt werden.
Nach dem Stand der Technik sind verschiedene Materialien bekannt, die zur Herstellung einer organischen LED und/oder eines Pixel-FET verwendet werden können. Unter anderem sind das Oligothiophen, Pentacen, Di-R-Anthradithiophen, wobei R entweder CmH&sub2;m+1 ist, mit m von 0 bis 18, oder CyH2y+1OCzH&sub2;Z, wobei z+y = 4 bis 17 ist, y größer als Null und z größer als 2 ist, Bis-Benzodithiophen, Phthalocyanin-Komplexverbindungen und regioreguläres Poly(3-Alkylthiophen). Insbesondere bevorzugte Materialien sind Poly(Phenylenvinylen) (PPV), Bis(Triphenyldiamin) (TAD), TriS(8-Hydroxy-Chinolinato)- Aluminium (Alq) und Bis(10-Hydroxybenzo-Chinolinato)- Beryllium.

Claims

1. Anzeigeeinrichtung, welche eine Vielzahl von nominell identischen intelligenten Pixeln (10) umfasst, die in einem ersten Substratbereich angeordnet sind, und einen zweiten Substratbereich ohne intelligente Pixel, wobei jeder intelligente Pixel umfasst:

a) eine organische lichtemittierende Diode (11); und

b) eine Pixelschaltung zum Bereitstellen eines Stromes durch die organische lichtemittierende Diode, wobei die Pixelschaltung einen oder mehrere Feldeffekttransistoren (P1-P5) umfasst, die in dem ersten Substratbereich angeordnet sind, wobei einer der Feldeffekttransistoren in Reihe mit der organischen lichtemittierenden Diode geschaltet ist;

dadurch gekennzeichnet, dass

c) wenigstens einer der Feldeffekttransistoren der Pixelschaltung ein organischer Feldeffekttransistor ist; und

d) die Anzeigeeinrichtung eine Steuer/Kompensationsschaltung aufweist, die dazu ausgewählt ist, eine oder mehrere, dem organischen Transistor und/oder den organischen lichtemittierenden Dioden der nominell identischen intelligenten Pixel innewohnende, physikalische Unvollkommenheit(en) zu mindern, wobei wenigstens ein Teil der Steuer/Kompensationsschaltung (101- 102) in dem zweiten Substratbereich angeordnet ist, wobei die physikalischen Unvollkommenheiten die Leistungsfahigkeit der Anzeigeeinrichtung negativ beeinflussen können.

2. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Steuer/Kompensationsschaltung eine einkristalline CMOS- Schaltung umfasst.

3. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die physikalischen Unvollkommenheiten ein(e) oder mehrere kapazitive Signaldurchfuhrung(en) und Ladungsverlust(e) aufgrund eines niedrigen Ein-Aus-Abstundes des organischen Feldeffekttransistors umfassen.

4. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die physikalischen Unvollkommenheiten ein oder mehrere folgender Merkmale umfassen:

i) Schwankungen einer Beweglichkeit und/oder einer Schwellspannung von intelligentem Pixel zu intelligentem Pixel;

ii) Änderung der Beweglichkeit und/oder der Schwellspannung in einem der Pixel mit der Zeit; und

iii) zeitliche Änderung der Kennlinien der lichtemittierende Dioden.

5. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 4, bei welcher die physikalischen Unvollkommenheiten ein(e) oder mehrere kapazitive Signaldurchführung(en) und Ladungsverlust(e) umfassen.

6. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 3, bei welcher die Steuer/Kompensationsschaltung dazu ausgewählt ist, die kapazitive Signaldurchführung durch Einbringen einer Kompensationsladung an dem Gateanschluss des organischen Feldeffekttransistors zu mindern.

7. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 3, bei welcher die Steuer/Kompensationsschaltung dazu ausgewählt ist, den Ladungsverlust durch Festsetzen eines inaktiven Hochpegelwertes eines ROW-Signals und eines RST-Signals auf einen Wert oberhalb einer Speisespannung Vdd zu mindern.

8. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 4, bei welcher die Steuer/Kompensationsschaltung dazu ausgewählt ist, in festgelegten Intervallen, die deutlich länger als eine Vollbildlänge der Anzeigeeinrichtung sind, eine oder mehrere Kenngrößen jedes intelligenten Pixels zu messen und zu speichern, und, falls durch das Ergebnis der Messungen angezeigt, eine Steuerspannung, die auf einen Gateanschluss des in Reihe mit der lichtemittierenden Diode geschalteten Feldeffekttransistors gelegt wird, derartig zu ändern, dass im Wesentlichen alle intelligenten Pixel für ein gegebenes, der Anzeigeeinrichtung bereitgestelltes Signal im Wesentlichen dieselbe Lichtemission aufweisen.

9. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 8, bei welcher die Steuer/Kompensationsschaltung dazu ausgewählt ist, die kapazitive Signaldurchführung durch Einbringen einer Kompensationsladung an dem Gateanschluss des organische Feldeffekttransistors zu mindern, und außerdem dazu ausgewählt ist, den Ladungsverlust durch Festsetzen eines inaktiven Hochpegelwertes eines ROW-Signals und eines RST-Signals auf einen Wert oberhalb einer Speisespannung Vdd zu mindern.