TW202001859A - 在多種參考光強度下以數位方式驅動顯示器的系統和方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種用於驅動一主動矩陣顯示器之像素之驅動器系統及一種相關方法。該驅動器系統包括具有第一電力供應線(311)及第二電力供應線(312)之至少一個電力供應線對。各電力供應線對包括分佈遍及其長度上之一有序序列之接觸點對(306、307)。電路元件(300、400)經連接至一資料線(313)及該等接觸點對。在使用期間，該等電路元件透過其對應接觸點在預定電流位準下被驅動，存在可經由一經接收資料信號選擇之至少三個此等預定電流位準。亦提供一種用於計算在各電路元件之層級下之電壓降之電壓降計算單元(30)。一電壓降造成該等電流位準自其等預定值之一偏差，提供用於藉由在一資料線上提供一資料補償信號而補償各電路元件處之該等經計算電壓降之至少一個電壓降補償單元(109、119)。亦描述一種校準電壓降補償信號之方法。

Description

在多種參考光強度下以數位方式驅動顯示器的系統和方法
本發明係關於用於主動矩陣顯示器(例如，主動矩陣發光二極體顯示器(AMLED)或主動矩陣有機發光二極體顯示器(AMOLED))之數位驅動方法及電路之領域。
在主動矩陣顯示器中，各像素具有經調適用於藉由以一受控方式將一電流驅動通過一發光器(例如，一OLED或LED)而控制其光輸出(例如，照度或亮度)之一相關聯像素驅動電路。此通常藉由一驅動電晶體達成，針對該電晶體，一閘極電壓信號控制注入發光器中之經汲取電流。一類比驅動方法確保驅動電流位準之一連續控制及因此確保像素亮度之一連續控制。一驅動電流位準在完整訊框週期期間保持恆定且驅動電晶體通常在飽和區中操作。像素在其發光時之更長有效時間可導致發光器之一更快降級(特定言之，在其等係OLED時)，從而減小顯示器之壽命。在其等飽和區中操作驅動電晶體亦需要更大供應電壓，此增加顯示器面板之背板中之功率消耗，且亦促進主動矩陣顯示器之溫度應力及老化。
數位驅動方法通常實施脈衝寬度調變(PWM)以用於編碼像素之灰度(例如，其亮度等級)。此方法將驅動電晶體用作一開關，其在一完整訊框週期期間藉由施加至電晶體閘極之二進位電壓信號多次開啟及關閉。一完整訊框週期內之一所得平均光輸出對應於像素之預期灰階。使用PWM之數位驅動方法在每一像素驅動電路在操作期間具有相同驅動電流時最奏效。然而，許多原因可促成驅動電流之偏差，從而導致影像品質損失。此等原因中出現不均勻製程(例如，介電層之不均勻厚度、摻雜濃度變化、低溫聚合矽中之晶粒邊界等)，以及老化、溫度引發改變，且在顯示器操作期間電力供應線上之電壓降不利地影響跨平板顯示器之均勻性。
專利申請案EP 16197152.8揭示以數位方式驅動之主動矩陣顯示器之一校準及補償方法，其解決由電力供應線上之電阻式電壓降造成之顯示不均勻性之問題。然而，此方法僅對有限色彩深度/灰度數奏效，此係因為最短PWM脈衝之持續時間受像素驅動電路之RC時間常數或PWM驅動器電路之上升時間(速度)(其中之最大者)限制。仍需要提供跨顯示器之均勻操作特性且針對更佳觀看體驗提供大影像對比度之改良式主動矩陣顯示器驅動器及補償方法。
本發明之實施例之一目的係提供用於按高色彩精度驅動主動矩陣顯示器(諸如，例如但不限於AMLED或AMOLED顯示器)之良好裝置及方法。
以上目的藉由根據本發明之實施例之一裝置及一方法實現。
在一第一態樣中，本發明係關於一種用於驅動一顯示器之像素之驅動器系統。該驅動器系統包括第一電力供應線及第二電力供應線之至少一個電力供應線對。一有序序列之接觸點對分佈遍及該至少一個電力供應線對之長度；且複數個電路元件之各者連接至來自該序列之接觸點對之一對接觸點，使得建立該第一電力供應線與該第二電力供應線之間的一電連接。各電路元件經調適用於透過其對應對之接觸點在預定電流位準下被驅動。至少三個此等預定電流位準可經由各電路元件在一資料線上接收之一資料信號選擇。一電壓降計算單元計算在各連接電路元件之層級下之該等電力供應線被驅動以遞送一預定電流位準時上方之電壓降。一電壓降造成實際遞送電流位準自其等預定值之一偏差。至少一個電壓降補償單元藉由將一資料補償信號提供至該至少一個資料線而補償各連接電路元件處之該等經計算電壓降。
根據本發明之一些實施例中，該至少三個預定電流位準可包括恰好兩個預定非零電流位準及一第三、實質上為零電流位準。
本發明之特定實施例可進一步包括可操作連接至至少一個電力供應線對以用於給該等連接電路元件之各者供電之至少一個電力供應單元。該至少一個電力供應單元係經調適用於在一驅動模式與一校準模式之間切換之一可切換電力供應單元。
該至少一個電力供應單元可包括包含至少兩個電流源之一電流產生單元。藉由該至少兩個電流源產生之電流之一比可為固定的。替代地，該至少一個電力供應單元可包括包含一單一可程式化電流源之一電流產生單元。
根據本發明之一些實施例，至少一個電力供應單元可操作連接至該至少一個電力供應線對之僅一個端。
根據本發明之其他實施例，至少一個電力供應單元可操作連接至該至少一個電力供應線對之兩個端。
本發明之實施例可包括至少兩個電力供應線對及至少兩個電力供應單元且該至少兩個電力供應單元之各者可操作連接至一不同電力供應線對。
本發明之實施例可進一步包括至少一個讀出單元，該至少一個讀出單元經電耦合至該至少一個可切換電力供應單元以用於在該校準模式中偵測一電力供應信號且將其與一參考比較。該參考可為一組預定電壓降位準。
本發明之實施例可進一步包括一記憶體區塊，該記憶體區塊用於儲存作為在校準模式中與一參考比較之一結果之代表校準值。經儲存之代表校準值可在該驅動模式中自該記憶體區塊擷取。
本發明之實施例可進一步包括一內插單元，該內插單元用於在該驅動模式中內插於之前儲存於該記憶體區塊中之至少兩個經擷取代表校準值之間。
本發明之實施例可進一步包括一接地降乘法單元，該接地降乘法單元用於補償在該等連接電路元件之各者處接收之資料信號之一接地偏移。
本發明之特定實施例可包括複數個資料線及用於在該複數個資料線上提供資料信號之至少一個資料線驅動器。各電路元件可包含一驅動電晶體，該驅動電晶體之一控制端子可連接至該複數個資料線之一者。
該等驅動電晶體可在線性區中操作。
在本發明之特定實施例中，該至少一個資料線驅動器適用於在該複數個資料線上提供脈衝寬度調變資料信號。
在一第二態樣中，本發明係關於一種用於顯示影像之主動矩陣顯示器。該主動矩陣顯示器包括根據第一態樣之實施例之任一者之一驅動器系統。該複數個電路元件藉由複數個像素驅動電路形成且各像素驅動電路包括至少一個發光元件。
各像素驅動電路之該至少一個發光元件可為一OLED或LED。各發光元件之照度在高達16位元色彩解析度下可係可控制的。
針對本發明之一些實施例，像素驅動電路經實施為2T1C驅動電路。
在一第三態樣中，本發明係關於一種補償一電力供應線對上之電壓降之方法。在該方法之一個步驟中，在一預定電流位準之一電流在各接觸點對之間流動之假設下計算沿著一電力供應線對放置之接觸點對之電壓降。一預定電流位準選自一組至少三個不同值，其等之一者實質上為零。在該方法之另一步驟中，判定電壓降補償信號，該等電壓降補償信號在其等被施加至電路元件之控制端子時，造成電流位準自該等預定電流位準之一偏差減小。各電路元件經連接至一接觸點對且將該等經計算電壓降用作輸入來判定電壓降補償信號。
根據本發明之一些實施例，可藉由進一步將連接電路元件之經校準回應曲線用作輸入來判定電壓降補償信號。各回應曲線之一校準可包括將該等預定但非零電流位準之一者下之一電流提供至其之回應曲線接受校準之該單一連接電路元件之步驟。該電流經注入該電力供應線對之一電力供應線中且將一預定實質上為零之電流位準施加至所有剩餘連接電路元件。在另一步驟中，一電壓信號可在該電力供應線對之一個端處被偵測且與一參考比較。在另一步驟中，若比較經偵測之電壓信號與一參考產生一第一結果，則增大施加至接受校準之該電路元件之一控制端子之一電壓降補償值，或若比較該經偵測之電壓信號與一參考產生一第二結果，則記憶施加至接受校準之該電路元件之一控制端子之該電壓降補償值之一代表校準值。
根據本發明之一些實施例，至少兩個記憶之代表校準值可用作用於判定電壓降補償信號之輸入。該至少兩個記憶之代表校準值可藉由經補償之該電路元件之一經計算電壓降定址。
本發明之一些實施例可進一步包括在考慮經補償之該電路元件之該經計算電壓降的情況下內插於該至少兩個經定址之記憶之代表校準值之間之步驟。
本發明之一些實施例可進一步包括執行一接地電壓乘法步驟之步驟。此步驟可校正一接地電位之差，在此方面，界定在當前補償之電路元件處之電壓降補償信號及跨其對應接觸點之一電位。
本發明之實施例之一優勢係在該等電力供應線上控制發光元件之一驅動電流，而非一驅動電壓。此容許精確控制光輸出，此係因為一驅動電流通常與該光輸出成比例。
本發明之實施例之一優勢係獲得精確之光輸出，從而容許各色彩通道之16位元或以上之色彩深度。
本發明之實施例獲益於歸因於製程之電路元件之不均勻性可得以補償(例如，關聯於該等發光元件之不均勻性之補償)及/或該等驅動電晶體以及其等在產品壽命期間之降級可得以補償。
本發明之實施例之一優勢係可零散地執行校準一經計算及一經量測電壓降之偏差之校準掃描，從而不影響顯示器或其影像品質之恰當運作。
本發明之實施例之一優勢係可在一積體晶片內側執行經計算電壓降之補償，此容許簡單且緊湊之像素驅動電路佈局。此節省設計空間且亦實現高解析度顯示。
本發明之實施例之一優勢係該等驅動電晶體可在一線性區中操作，藉此該顯示器之電力損失實質上減少。
本發明之實施例之一優勢係可以一遞迴方式判定電壓降，此係因為此大幅最小化該驅動器系統之下層邏輯電路。此外，可針對該顯示器之各像素即時計算電壓降，此減小儲存容量及能量。
本發明之實施例之一優勢係一電力供應單元可提供至少兩個第一電流源，此產生電流位準之一更精確控制以用於在整個色彩深度範圍內校準。因此，該校準方法其自身之精確度亦改良。
本發明之特定及較佳態樣在隨附獨立技術方案及附屬技術方案中陳述。
為了總結本發明及優於先前技術達成之優勢，本文中已經在上文描述本發明之特定目標及優勢。當然，應理解，可不必根據本發明之任何特定實施例達成所有此等目標或優勢。因此，舉例而言，熟習此項技術者將認識到，本發明可以達成或最佳化如在本文中教示之一個優點或優勢之群組之一方式體現或執行而不必達成如可在本文中教示或建議之其他目標或優勢。
參考下文中描述之(若干)實施例將明白且闡明本發明之上述及其他態樣。
將相對於特定實施例且相對於特定圖式描述本發明，但本發明並不限於其等且僅藉由發明申請專利範圍限制。
描述中及發明申請專利範圍中之術語第一、第二及類似物用於區分相似元件且不必要用於在時間上、在空間上、按排列或以任何其他方式描述一序列。應理解，如此使用之術語在適當情形下係可互換的，且在本文中描述之本發明之實施例能夠以除本文中描述或繪示以外之其他時序操作。
再者，描述及發明申請專利範圍中之方向術語(諸如頂部、底部、前、後、前導、尾隨、在……下方、在……上方及類似物)用於參考所描述之圖式之定向之描述性目的，且不必用於描述相對位置。因為可以若干不同定向定位本發明之實施例之組件，所以方向術語僅為繪示之目的而使用且絕非旨在限制，除非另有指示。因此，應理解，如此使用之術語在適當情形下係可互換的，且本文所描述之本發明之實施例能夠以除本文中描述或繪示以外之其他定向操作。
應注意，在發明申請專利範圍中使用之術語「包括」應被解釋為限於其後列出之構件；其並不排除其他元件或步驟。因此，其將被解釋為規定所指代之陳述特徵、整數、步驟或組件之存在，而並不排除一或多個特徵、整數、步驟或組件或其等之群組之存在或添加。因此，表達「一裝置包括構件A及B」之範疇不應限於裝置僅由組件A及B構成。其意謂，相對於本發明，裝置之僅相關組件為A及B。
此說明書通篇對「一項實施例」或「一實施例」之引用意謂，結合實施例描述之一特定特徵、結構或特性包含於本發明之至少一項實施例中。因此，片語「在一項實施例中」或「在一實施例中」在此說明書通篇之各種位置之出現並不必要皆係指相同實施例，但可皆係指相同實施例。此外，如一般技術者自此揭示內容將瞭解在一或多個實施例中特定特徵、結構或特性可以任何適當方式組合。
類似地，應瞭解，在本發明之例示性實施例之描述中，為簡化揭示內容且幫助理解各種發明態樣之一或多者之目的，本發明之各種特徵有時可在其等之一單一實施例、圖或描述中分組在一起。然而，本揭示內容之此方法並不被解釋為反映一意圖：所主張之發明需要比在各發明申請專利範圍中明確敘述更多之特徵。實情係，如下列發明申請專利範圍反映，發明態樣在於少於一單一先前揭示之實施例之所有特徵。因此，緊接著實施方式之發明申請專利範圍藉此明確併入此實施方式中，其中各發明申請專利範圍獨立作為本發明之一單獨實施例。
此外，如熟習此項技術者將理解，雖然本文描述之一些實施例包含一些但非包含於其他實施例中之其他特徵，但不同實施例之特徵組合意在位於本發明之範疇內，且形成不同實施例。
應注意，在描述本發明之特定特徵或態樣時使用特定術語不應被視為暗示術語在本文中經重新定義為限制於包含該術語相關聯之本發明之特徵或態樣之任何特定特性。
在本文提供之描述中，闡述許多特定細節。然而，應理解，本發明之實施例可在無此等特定細節的情況下實踐。在其他例項中，未詳細展示已知方法、結構及技術以不致混淆此描述之一理解。 定義
在本發明之實施方式中，描述一種用於一主動矩形顯示器之像素之驅動器系統及與之相關之驅動方法。然而，將自描述瞭解，驅動器系統及相關方法不限於一主動矩陣顯示器之像素，但更一般言之可應用於電壓降出現於電力供應線對上之其他驅動器系統應用，從而影響連接電路或電路元件之固定位準驅動電流。共用一共同電力供應線或包括按一特定頻率振動之聲學隔膜(例如，針對經引導聲音)之一矩陣之脈衝寬度調變受控馬達之一陣列可為其他非限制性實例。因此，在本發明之內容背景中之像素及像素驅動電路若並非指代像素顯示器(特定言之但更一般言之適用於此等顯示器之驅動器系統)，則以一更寬範疇解釋為電路元件。
為方便起見，一顯示器之像素經配置成列及行。然而，此像素組織以更寬意義解釋為包含其中列或行對應於一顯示器之像素之總體之有序子集之像素配置，各子集藉由一識別索引或標記區分。因此，像素之列及行不限於像素之筆直水平或垂直線，但列及行亦可對應於圓、方形、菱形等之有序組，其中各自形狀為彼此之按比例調整版本，且其中該組之成員之間的一有序關係可(例如)給定為各自形狀定界線/形狀周邊之長度。
術語亮度及照度在下文中可互換使用。因，當指代一像素之亮度時，其意味著歸於此像素之量測照度(例如，以cd/m2 或尼特為單位)。類似地，實施方式將區分一像素之光輸出及歸於該像素之一照度值。
圖1示意性展示主動矩陣平板顯示器之驅動器系統100、110。驅動器系統100、110通常配置於顯示器面板之背板，而發光元件定位於前面板處。主動矩陣顯示器之各像素與在顯示器面板之前面板處之一發光元件及在顯示器面板之背板處之額外對應像素驅動電路相關聯。像素驅動電路藉由驅動器系統100、110定址且透過驅動器系統100、110控制。各驅動器系統100、110包括可經由至少一個第一切換元件103、104、113電連接至電力供應線107之至少一個可切換電源10、11。可切換電源10、11可為一個切換模式中(例如，一「驅動模式」中)之一電壓源101，從而將一供應電壓(例如，一固定電位VDD)提供至電力供應線107。在一不同切換模式中(例如，一「校準模式」中)，可切換電源10、11可為一電流產生單元102、112，從而將一供應電流(例如，一組至少三個不同固定電流位準(例如，高光電流、低光電流及零電流位準)中之一固定電流位準)提供至電力供應線107。至少一個第一切換元件103、104之狀態藉由一「驅動模式選擇」信號控制，該信號可藉由一控制器(例如，一影像介面單元)提供至驅動器系統100、110，該控制器可為或可非驅動器系統100、110之部分。替代地，「驅動模式選擇」信號可由一使用者(例如)經由主動矩陣顯示器之輸入連接器在外部提供。存在跨主動矩陣顯示器以一帶狀圖案配置之複數個電力供應線107，其中複數個電力供應線107通常成對配置，其等包括一第一電力供應線及一第二電力供應線(例如，連接至VDD之一第一電力供應線及連接至GND之一第二電力供應線)。帶狀圖案可為(例如)主動矩陣顯示器之背板中提供之線連接。其等用於將一電力供應器提供至主動矩陣之像素驅動電路之各者之目的，且特定言之，其等用於給與顯示器之各像素相關聯之各像素驅動電路之發光元件供電之目的。藉由至少一個可切換電源10、11供應之電力可分佈於對應於一特定像素列之第一電力供應線及第二電力供應線之一特定對，(例如)分佈於對應於經選擇用於寫入資料信號及/或用於主動驅動通過相關像素驅動電路之發光元件(例如，LED或OLED)之一驅動電流之一像素列之一對第一電力供應線及第二電力供應線。此可藉由一電力分佈單元106達成，電力供應線107之端經耦合(例如，硬線)至該電力分佈單元106。顯示器之像素列及因此亦相關之電力供應線對通常經循序選擇用於寫入資料信號及/或用於在一發射週期中主動驅動資料信號，其中若一資料訊框或子訊框(例如，支援多個色彩(例如，RGB)之資料訊框之一個色彩之一資料子訊框)已經載入且藉由主動矩陣顯示器顯示，則完成一序列。各驅動器系統100、110之至少一個電流產生單元102、112可透過至少一個第二切換元件105、115電連接至複數個電力供應線107，該至少一個第二切換元件105、115之一狀態藉由一「校準模式選擇」信號控制。此信號可藉由一控制器(例如，一影像介面單元)提供至驅動器系統100、110，該控制器可為或可非驅動器系統100、110之部分，或可經由輸入連接器在外部提供至顯示器。各電流產生單元102、112可包括適用於精確產生不同量值之電流之至少兩個電流源21、22，例如，一第二電流源22精確產生電流，該等電流之量值產生相較於由藉由一第一電流源21精確產生之電流量值所引起之單一像素光輸出大16倍之一單一像素光輸出。各讀出單元108具有耦合至一個電流產生單元102、112之輸出之其輸入81之一者。讀出單元108之一第二輸入82可充當相對於第一輸入81之一參考輸入。讀出單元108之一輸出連接至一電壓降補償單元109、119。(若干)電壓降補償單元109、119之角色係基於藉由電壓降計算單元30作為輸入提供之經計算電壓降判定提供各像素驅動電路中之均勻驅動電流所必要之電壓降補償之數量。為了施加經判定電壓降補償至一像素列之像素驅動電路，一電壓降補償單元109、119通常將電壓降補償之經判定數量傳達至資料線驅動器201且(例如)經由一控制單元或適當影像介面單元207選擇對應於此像素列之線驅動器(圖1中未展示)。資料線驅動器201及選擇線驅動器兩者包含於驅動器系統100、110中。可為經補償資料信號之資料信號首先藉由資料線驅動器201產生且接著在複數個資料線313上分佈於各自像素驅動電路。
參考圖2，展示一以數位方式驅動之主動矩陣顯示器。此例示性顯示器支援其正面板處之2160*3840個像素(例如，三個色彩，423 ppi)。像素背板220可為12.7 cm (5吋)寬(W)、22.9 cm (9吋)高(H)且具有261.6 cm (10.3吋)之一對角線D。一第一組資料線驅動器201及一第二組資料線驅動器202分別在像素背板220之頂部及底部處靠近像素背板220放置。因此，複數個資料線(未展示)在背板220之高度H之方向上橫穿背板220。一選擇線驅動器203在背板220之左側處靠近背板220配置。因此，選擇線(未展示)在背板220之寬度W之方向上橫穿背板220。一電力供應線107亦被展示為定向於一寬度W方向上。像素驅動電路(未展示)定位於資料線與選擇線交叉之點處，使得各像素驅動電路可藉由一專用資料線-選擇線對定址。在操作中，主動矩陣顯示器接收代表待在一或多個輸入206 (例如，線連接、資料匯流排等)上顯示之影像之影像資料(例如，一整個訊框或其之一部分)。經接收之影像資料經遞交至一影像介面單元207，該影像介面單元207判定像素列之選擇序列及待在資料線上發送之(經編碼)資料信號。資料信號及列選擇信號接著被傳輸至(若干)資料線驅動器201、202及選擇線驅動器203。此外，一控制信號可藉由影像介面單元207發送至(若干)電力分佈單元106以用於在一光發射週期期間實現至一像素列之電力分佈。影像介面單元207亦可負責分別將「驅動模式選擇」信號及/或「校準模式選擇」信號發送至至少一個第一切換元件103、104及113及至少一個第二切換元件105、115。
在本發明之一項特定實施例中，驅動器系統100包括複數個平行延伸之電力供應線107，其等自主動矩陣之一個側延伸至主動矩陣之另一側，存在指派至主動矩陣顯示器之像素之各線之第一電力供應線及第二電力供應線之一單一對。在此情況中，主動矩陣顯示器之一像素線與以列之像素之邏輯組織重合。電源101可經由至少一個第一切換元件103、104連接至各電力供應線107之兩個端。然而，電力供應線107之僅一個側可經由第二切換元件105連接至一個電流產生單元102、一個讀出單元108及一個電壓降補償單元109。
在本發明之另一實施例中，驅動器系統110包括複數個平行延伸之電力供應線107，其等自主動矩陣之各側延伸至主動矩陣之中間，存在指派至主動矩陣顯示器之像素之各半線之第一電力供應線及第二電力供應線之一單一對。針對此特定實施例，以列之像素之邏輯組織導致主動矩陣顯示器之像素之半線為有序子集。電源101可經由至少一個第一切換元件103、113連接至各電力供應線107之僅一個端。由於藉由提供半線而使電力供應線107之數目加倍，電力供應線之左側及右側組之各者具備其可藉由閉合第二切換元件105、115而連接至之一單獨電流產生單元102、112。同樣地，讀出單元108及電壓降補償單元109、119之數目相較於驅動器系統100加倍。雖然驅動器系統110中存在更多電路組件，但需要電壓降判定及補償之每像素列(經邏輯組織)之像素驅動電路之數目已經降低。此有利於加速電壓降補償方法。
所有上述切換元件103、104、105、113、115、電源101、電力分佈單元106、(若干)電流產生單元102、112、(若干)讀出單元108及(若干)電壓降補償單元109、119可經提供為一或多個積體電路或可與主動矩陣共整合。
在圖3中繪示一像素驅動電路300。驅動電晶體及佈線(例如，包括電力供應線、資料信號線及選擇線)通常配置於顯示器之一背板上，而主動像素矩陣之發光元件(例如，LED或OLED)大體定位於一前面板上。所展示之電路300包括一驅動電晶體301 (例如，一MOSFET)，該驅動電晶體301之端子經由一發光元件303 (例如，一LED或一OLED)耦合至一第一電力供應線311 (例如，VDD)及一第二電力供應線312 (例如，GND)。驅動電晶體之一控制端子302 (例如，一MOSFET之閘極)藉由一資料選擇開關304連接至一資料線313以用於接收透過發光元件303控制驅動電流310之一資料信號。將一資料選擇信號施加至一選擇線314 (資料選擇開關304經連接至其)以用於開啟或關閉主動矩陣顯示器之一或多個資料選擇開關(例如，顯示器之一個像素列之資料選擇開關)。此啟用或停用資料信號線313上至驅動電晶體301之資料發信。驅動電晶體301及/或資料選擇開關304可在薄膜電晶體技術(TFT) (p型或n型)中實施。TFT材料平台之非限制實例可包括氧化銦鎵鋅(IGZO)、非晶IGZO、多晶矽(例如，低溫多晶矽)或非晶矽。電路進一步包含一電容器305 (例如，一儲存電容器)，該電容器305之一個側耦合至驅動電晶體301之控制端子302且其之另一側耦合至發光元件303之一接觸件。參考圖3描述之一電路300係一2T1C (2個電晶體、1個電容器)像素驅動電路之一實例且可在一像素驅動電路陣列中形成一建構塊以提供一主動矩陣顯示器。熟習此項技術者將瞭解，此像素驅動電路可比給定實例中更複雜，且可包括額外或其他電子元件及/或電子元件之配置。此等像素驅動電路之非限制性實例為6T2C、5T2C、4T1C、4T2C、3T1C等。
圖4展示一2T1C像素驅動電路400之一替代性(反轉)配置，其與上述配置不同之處在於發光元件303經配置使得驅動電晶體301透過發光元件303(例如，LED或OLED)耦合至一第一電力供應線311 (例如，VDD)，且亦耦合至第二電力供應線312 (例如，GND)。再者，電容器305使其之一個側耦合至第二電力供應線312 (例如，GND)而非耦合至發光元件303之一接觸件。
若驅動電晶體301被視為一電壓控制電流源，則自上述像素驅動電路瞭解，電晶體301之輸出電流與注入發光元件303中之驅動電流310一致，藉此有效控制此像素之亮度。此提供針對其藉由對施加至驅動電晶體301之控制端子302之資料信號之一精確控制產生發光元件303之一連續驅動電流之光輸出或像素亮度之一類比驅動方法。電容器305可充當用於甚至在停用資料選擇開關304之後儲存一經施加資料信號位準之一儲存電容器。接著，經儲存資料信號位準仍存在於驅動電晶體301之控制端子302處，且避免一緩慢放電或浮動控制端子302。因此，電流驅動階段可與其期間對(儲存)電容器305進行充電之一階段解耦，此可有利於達成發光元件303之一更快速回應時間。
作為一替代例，可設想一數位驅動方法，其中一資料信號經提供為一脈衝寬度調變(PWM)信號，若選擇資料線313，則該信脈衝寬度調變(PWM)信號開啟及關閉驅動電晶體301。即，驅動電晶體301在此情況中作為一開關操作。根據此數位驅動方法，一像素之亮度藉由相對於驅動電晶體301處於其「開啟」狀態之一完整PWM週期之時間之時間分率(fraction of time) (工作週期)以及藉由注入發光元件303中之驅動電流310判定。在「關閉」狀態中，驅動電晶體301並不傳導且無驅動電流310流過發光元件303。因此，本發明之實施例獲得亮像素及完全暗之像素兩者，從而產生一高對比率且不遭受暗輝光。此外，一資料訊框可劃分為若干子訊框，各子訊框包括數個PWM時槽。在一給定子訊框內，選擇至少一個像素列兩次用於將影像資料寫入像素驅動電路。已經在專利申請案US9905159 (B2)中描述此方法。
一PWM驅動方法中分配之最短時槽一般被指派至一n位元色彩深度(具有2n 個灰階之n位元灰度) PWM方案之最低有效位元(LSB)。針對無閃爍之一良好品質影像，需要約60 Hz之一影像訊框速率且其設定一完整PWM週期之持續時間之一上限。例如，包括128個線且依一60 Hz訊框速率及12位元色彩深度(針對各色彩通道)、進一步將各訊框劃分為16個子訊框之一PWM驅動方案操作之一主動矩陣顯示器可分配小至4微秒之一時槽至LSB。色彩深度接著藉由最短PWM時槽判定，該最短PWM時槽在其不比經組合之資料線驅動器、資料線及像素驅動電路之特性RC常數(例如，閘極電容、儲存電容器等)之意義上仍係實體上可能的。實際上，AMLED或AMOLED顯示器之當前最先進技術PWM方案限於12位元之色彩深度。本發明提供擴展可達成色彩深度之範圍而不必引入載送資料位元之更多資訊且不必進一步減小對應於LSB之PWM時槽之持續時間之一方式。例如，本發明之特定實施例覆蓋一總共16位元色彩深度但使用僅12個資料位元，此有效載送影像資訊(例如，一像素之灰色調或亮度位準)。因此，LSB時槽持續時間仍為一習知12位元PWM驅動方案之一者。此藉由實施一高光/低光方法達成。實際上，使用至少兩個不同色彩標度(例如，一高光標度及一低光標度)，兩個標度僅佔據12個位元。一完整16位元色彩深度可藉由位元號B0、B1、……、B15表示。低光標度僅使用16個位元中之12個位元，其中具有編號B0、B1、……、B11之位元係相關的。因此，若所有四個前導位元(即，四個最高有效位元B12至B15)為零，則選擇低光標度係有意義的。在偵測四個最高有效位元B12至B15中之一或多個非零位元之相反情況中，選擇高光標度。類似於低光標度，高光標度亦佔據總共16個位元中之12個資訊載送位元。然而，高光標度使用具有編號B4、B5、……、B15之位元。因此，四個最低有效位元由高光標度摒棄。此行為由相較於在高照度位準下，使用者之眼部在低照度位準下對對比度及灰階色彩微差更敏感之事實所支援。其亦藉由與在更高亮度位準下相比，最低有效位元在更低亮度位準(在黑暗中)下對一恰當色彩表示更相關之事實所支援。例如，若一恰當色彩表示以一比20:1混合綠色及藍色(例如，藍色值為綠色值之5%)，則1100之一綠光輸出需要55之一藍光輸出，此為藍色之一可恰當表示之色彩深度值。若此色彩混合之亮度下降至1%，則綠光輸出將為11，且仍良好表示，但一藍光輸出將為0或1 (取決於捨位/捨入)而非所需之0.55。因此，若一動態範圍不改變，如由使用兩個色彩深度標度(高光及低光)提出，則黑暗中之色彩混合物之一恰當表示無法再達成，且所感知色彩係不同的，此係因為其將處於更高顯示亮度。高光/低光方法之一實際結果係一數位PWM驅動方法現面對具有兩個不同照度範圍之兩個不同色彩標度。取決於一像素待在高範圍或低範圍內發射，PWM驅動硬體選擇一高參考電流位準HL*Iref 或一低參考電流位準LL*Iref 用於驅動該像素之發光元件303，例如，藉由調整在資料線313上發送至經定址像素驅動電路之驅動電晶體301之控制閘極302之資料信號。
第一電力供應線311及第二電力供應線312可將一供應電壓提供至像素，或替代地可將一供應電流提供至像素。此外，第一電力供應線311及第二電力供應線312通常將一供應電壓遞送至顯示器之一個以上像素，例如，其等可將一供應電壓遞送至一像素子集(例如，一像素列)。鑑於像素驅動電路300、400並聯連接以形成像素列(各列共用共同之第一電力供應線311及第二電力供應線312)之事實，更方便地將一電壓源連接至第一電力供應線311及第二電力供應線312而非一電流產生單元。至像素之一供應電壓可被定義為在像素驅動電路用其供應端子與第一電力供應線311及第二電力供應線312接觸之點360、307處之第一電力供應線311與第二電力供應線312之間的電位差。至像素之一供應電流可被定義為流過發光元件303之驅動電流310，該驅動電流310可與操作區中之像素之亮度成比例。然而，一驅動電流310可補償光輸出中之非線性效應(例如，歸因於較高電流位準下之Auger重組或低電流位準下之非輻射損失之減小之光輸出)，此有利地加寬一顯示器之可能像素亮度位準之一操作區。因此，電流位準之預定值亦容許一像素之光輸出中之一良好線性。此外，將瞭解，可甚至對所有發光元件共同之且藉由一相同PWM資料信號控制之一組預定驅動電流克服歸因於製造缺陷之發光元件之光輸出-驅動電流回應曲線之一變化。為此目的，吾人可基於像素驅動電路補償PWM資料信號，使得額外或更少脈衝/時槽分配用於在預定電流位準之一者下驅動發光元件。因此，不同發光元件之一可量測平均光輸出對相同(初始未經補償)PWM資料信號均勻化，不管其等光輸出-驅動電流回應曲線之變化。
自圖3及圖4中之上述像素驅動電路300、400瞭解，至像素之供應電壓分佈於驅動電晶體301、發光元件303及歐姆接觸損失上方，相較於發光元件303或驅動電晶體301之至少一者之電阻式電壓降，該歐姆接觸損失可為可忽略的。跨發光元件303之電壓降可在主動矩陣顯示器之像素之間變化，此係由於不均勻製造導致發光元件303之臨限電壓之一統計分佈(例如，臨限電壓之0.1V標準差)。歸因於老化效應、溫度應力等之降級亦可導致臨限電壓及跨發光元件303之相關電壓降，其等並不皆相等。因此，跨驅動電晶體301之一電壓降以一像素相依方式波動。如下文解釋，沿著第一電力供應線311及第二電力供應線312之電阻式電壓降亦對連接至此等線之各像素驅動電路引入跨驅動電晶體301之電壓降之一變化。
由於發光元件303係一電流驅動元件且驅動電流310直接影響其發射之光量(例如，相關聯像素亮度)，故一般需要驅動電流310之精確控制。規避造成跨顯示器之波動及不穩定驅動電流310，因此導致顯示器上方之不均勻亮度位準之跨驅動電晶體301之電壓降之可變性之問題之一個方式係使驅動電晶體301在其飽和區中操作，針對該飽和區，輸出電流實質上獨立於所施加電壓。在此情況中，精確電晶體輸出電流及因此驅動電流310藉由施加至驅動電晶體301之控制端子302之信號且藉由驅動電晶體301之臨限電壓判定。然而，此方法需要飽和區典型之高電壓位準(例如，超過10 V)，此增大主動矩陣顯示器之功率消耗且可造成顯示器壽命之縮短。一電晶體臨限電壓補償電路亦可為必要的(例如，製造期間獲得之電晶體臨限電壓之0.1 V標準差)，從而增大像素驅動電路中之電晶體之數目且因此限制顯示器解析度。在本發明中，驅動電晶體301較佳地在線性或三極區中操作，其優勢在於按跨驅動電晶體301之降低之電壓位準(例如，低於6V，較佳地低於1V之汲極源電壓)操作，從而產生更少熱且增大顯示器之壽命。若需要，在驅動電晶體301之控制端子302處之電壓信號(例如，閘極電壓)可減小。
顯示器之各發光元件303之一驅動電流310可低於1微安(例如，可小於0.5微安，例如，約0.15微安)，此取決於像素大小及預期光輸出。跨發光元件303之一電壓一般高於發光元件303之臨限電壓，使得驅動電流310確實流動且產生光。此電壓可低於5V (例如，約3.5V)，但可在一些情況中取決於發光元件之發射波長(色彩)。針對光譜之紅色區中之發光元件，其之範圍可(例如)在2.1V與3.1V之間，而在3V與4V之間且在一些情況中甚至超過5V之電壓範圍可適用於在光譜之藍色區中工作之發光元件。
第一電力供應線311及第二電力供應線312兩者可經實施為顯示器面板之背板中之金屬跡線(例如，銅)，且可為幾厘米長以用於將一適當電力供應提供至顯示器之一列像素之像素驅動電路。因此，一小量電壓跨第一電力供應線311及第二電力供應線312之分佈電阻重複下降。
圖5示意性描繪一列像素500、510之一部分(像素驅動電路僅藉由其等驅動電晶體301及其等發光元件303指示，其他部分未展示)。第一電力供應線311及第二電力供應線312在像素列510之一個側或在像素列500之兩個側上連接至(若干)電源。例如，第一電力供應線311可連接至一電壓源之一正電位VDD且第二電力供應線312可連接至接地電位GND。一供應電流505在一個側處注入像素列510中，或兩個供應電流505、506在兩個側上注入像素列500中。若所提供供應電流之至少一分率流過經分佈電阻503及504，則一小量電壓在該等電阻下重複下降。電阻503及504可分別對應於一列500、510中之連續像素驅動電路之間的互連佈線之一集總電阻值(例如，0.4歐姆)及出現在接觸點對306、307處之歐姆損失。另外，一較高佈線電阻通常歸於像素列500、510與(若干)電源之間的佈線連接。此等額外電阻501、502或507、508分別僅定位於像素列500、510之(若干)端處。由於電阻501、502、503、504、507、508之存在，故在一像素列500、510之第一電力供應線311之一個端處藉由一電源提供之一電壓電位VDD在整個第一電力供應線311內係不恆定的。此具有以下效應：經配置遠離(若干)電源之像素驅動電路歸因於累加之電壓降經歷跨其等供應端子(例如，跨其等接觸點對306、307)之一較低像素供應電壓。此亦適用於在第二電力供應線312之一端處提供之電位GND。再者，電阻501、502、503、504、507、508下之電壓降亦取決於(若干)供應電流505、506之量值，像素驅動電路(例如，其等驅動電晶體301「開啟」)主動發射愈多，該量值愈大。因此，沿著第一電力供應線311及第二電力供應線312之電壓降及因此一像素列500、510之各像素驅動電路之供應電壓取決於位置及活性。一像素驅動電路之供應電壓之補償改變係一資料特定程序且較佳地即時執行以免負面影響影像品質或觀看體驗。特定言之，在線性區中操作以減少功率消耗之驅動電晶體301受像素驅動電路處之一電壓降不利影響。因此，「驅動模式」中之各像素驅動電路處之電壓降之非常精確之判定係合意的，且一精確校準程序確保提供恰當電壓降補償信號以減小或抵消電壓降。
一像素列500、510中之第n個像素驅動電路處之電位差(累加電壓降)(其判定此第n個像素之供應電壓)表達為之前電壓降之一總和
Figure 02_image001
(1)
本文中，I0 表示藉由連接電源之一者產生之供應電流，RSL 係在像素列500、510之一個端處之電源線連接之組合電阻501、502，Iref 係驅動電流310之參考位準，且Rref 係一像素列500、510中之連續像素驅動電路之間的互連線之組合電阻503、504。bi 集係一序列二進位值(b在{0,1}N 中)，從而反映各驅動電晶體301之「開啟」或「關閉」狀態，即各相關像素之「開啟」或「關閉」狀態。此序列藉由資料信號之PWM編碼方案判定且針對待載入之各資料訊框動態改變。一PWM編碼之二進位序列bi 可由影像介面單元207回應於表示待載入之一影像(或其部分)之一經接收輸入串流提供。si 集係驅動電流參考位準Iref 之一序列比例因子且為增加PWM深度之高光/低光方法(例如，16位元寬，而非12位元寬PWM方案)之一結果。因此，各si 採用兩個值「HL」(高光比例因子)或「LL」(低光比例因子)之一者：s在{HL, LL}N 中。引入表示源電阻RSL 與Rref 之比之一常數M，作為像素列500、510上之像素位置n之一函數之累加電壓降在方程式2中給出。
Figure 02_image003
(2)
若一電源連接至一像素列500之第一電力供應線311及第二電力供應線312之兩個端，則方程式2之累加下降可使用方程式3中給出之下列邊界條件及方程式4之中間結果重新配置成方程式5。為方便起見，假設像素列500之任一側上之(若干)電源處於一相同電位，但可輕易一般化該等方程式以亦包含兩個電位之間的一偏移之情況。一共同電位之第一情況可藉由使用一單一電源且將其連接至像素列500之任一側而獲得，此係有利的，由於其避免用於實施另一電源之額外電子電路。
Figure 02_image005
(3)
Figure 02_image007
(4)
Figure 02_image009
(5)
Figure 02_image011
(6)
本文中，IN 表示藉由連接至一列N個像素500之第一電力供應線311及第二電力供應線312之相對端之另一電源產生之供應電流，RSR 係在像素列500之該相對端處之電源線連接之組合電阻507、508，且P係源電阻RSR 與Rref 之比。電阻RSR 、RSL 及Rref 之值可基於一受控晶圓程序中之設計幾何結構及材料選擇進行估計或可透過對測試結構之量測特性化。因此，其等係已知常數且常數M、P自其等推導。在方程式6中，常數AN 及Bn 經定義以替換該等總和。可提前一列評估常數AN 。即，在主動驅動N個像素之列x時，可評估像素之列x+1 (例如，像素列500)之AN 。一旦已經判定常數AN ，便可即時計算N個常數Bn (n=1, …, N)，例如，各Bn 在已經接收(例如，藉由一影像介面單元207)定址一列之第n個像素之一資料信號(例如，編碼一像素之一亮度位準之一信號)之後之一個時脈週期內判定，且如此判定之值被發送至一適當資料驅動器(例如，至資料線驅動器201)。
各Bn 及AN 之計算可遞歸執行，例如，使用初始條件A0 =B0 =C0 =0及方程式7中陳述之一步驟。一遞歸實施方案係有利的，此係因為其大幅最小化實現此計算之驅動器系統之下層邏輯電路且因此，亦實現Bn ’之一計算。各Bn 之一即時計算係非常合意的，此係因為其之一預先(upfront)計算將需要過多儲存容量及能量。
Figure 02_image013
(7)
然而，一般有利地每迭代僅執行一個加法(例如，一硬體實施方法中之每時脈週期一個加法)且避免具有兩個變化被乘數之更複雜之乘法。此加速電壓降計算之一硬體實施方案(例如，電壓降計算單元30中)。方程式8提供Bn 及An 之一替代性遞迴且使用方程式6之總和可書寫為雙重總和之事實。觀察到，所有An 現為涉及遞歸之一個步驟中之僅兩個被加數之加法之遞歸總和，例如，一硬體實施方案中之每時脈週期一個加法。此藉由引入且更新僅相差其等初始值C0 (bn,sn) 之三個「輔助(helper)」部分總和Cn (bn,sn) 而達成。方程式8之區塊可充當一硬體描述語言中之一建構塊(例如，作為一VHDL區塊)以用於在硬體中(例如，一電壓降計算單元30中)模擬或實施電壓計算方法。其亦可充當用於在一顯示器之影像介面單元207 (例如，在包含於其中之一算術單元中，其接著為電壓降計算單元30之一實例)中實施電壓降計算之一建構塊。
Figure 02_image015
(8)
根據方程式6，以一給定解析度(例如，「1」之步階大小)表示AN 之所需大小(位元寬度)可藉由判定在該像素列之所有像素電路在作用中且按一高光亮度標度驅動的情況下採用之最大值AN 而進行估計(對於所有i，bi =1且si =HL)。此導致AmaxN =HL*N*(2P+N-1)/2。類似地，可採取之各Bn 之最大值經計算為Bmaxn =HL*[N(M-1+n)(2P+N-1)-n(M-1+N+P)(n-1)]/2。最大Bmaxn 藉由將n視為一連續變數且判定作為n之一函數之Bmax(n)之局部最大值而進行估計。吾人發現nmax =[N(2P+N)+(M-1+P)]/[2(M-1+N+P)]。因此，用於以一給定解析度(例如，大小「1」之單一位元步階)表示所有Bn 之所需大小/位元寬度(及相關全範圍)可根據設計或單獨如方程式9中指示之量測常數判定。
Figure 02_image017
(9)
為不丟失一給定位元寬度下之任何可用解析度，可有利地根據其等全範圍重新按比例調整Bn 集，例如，Bn ↦ Bn *FullRange/BNmax 。一個像素列之所有像素驅動電路共同之一按比例調整因數可連同不同像素列之所有其他按比例調整因數儲存於一表中。方程式8中之遞歸定義總和相應重新按比例調整且在方程式10中列出。觀察到，更新經有利地計算為兩個被加數之總和，其中第二被加數採用一常數之值。此可在硬體、一模擬器或測試軟體中實施(例如)作為一電壓降計算單元30中之一VHDL區塊，以用於測試或運行實施方法。
Figure 02_image019
(10)
圖6展示沿著一典型像素列之第一電力供應線及第二電力供應線之N個像素驅動電路之經計算電壓降之一例示性圖。具有相等電位之一電源連接在第一電力供應線及第二電力供應線之兩個端處。一水平軸對應於像素驅動電路計數(例如，n，其中n=1,…,N)且垂直軸描述各自像素驅動電路處存在之電壓位準。因此，電壓降在圖6中展示為自一參考電位(例如，(若干)連接電源之電位)之偏離。線601指示參考電位(例如，VDD)。曲線602表示沿著第一電力供應線及第二電力供應線之N個像素驅動電路之一最大電壓降之情況，例如，用於計算第n電壓降ΔV[n]之方程式6中之所有Bn 等於其等最大值Bmaxn 。歸因於常數M、P並不完全相等，曲線602可能係非對稱的，例如，最大電壓降無法出現在定位在像素列之中間之像素驅動電路處。另一曲線603表示一列像素之N個像素驅動電路之一典型電壓降行為。其在以下意義上係典型的：像素驅動電路處之電壓位準被發現在參考電位與最小可能電位(對應於經判定最大電壓降)之間的某處，且靠近像素列之中心之像素驅動電路處之電壓位準相較於靠近一端(連接至一電源之一個側)或靠近該等端(連接至一電源之兩個端)之像素驅動電路處之電壓位準為更低(更高累加電壓降)。線集合600指示可能之離散電壓降參考位準(例如，一維網格)，在一校準程序期間，比較一單一像素驅動電路之讀出電壓位準與該等電壓降參考位準。與精細解析之Bn 比較，此等電壓降參考位準通常在驅動期間提供一第一電力供應線及第二電力供應線上之電壓降之全範圍之一更粗糙解析度，例如一選定「驅動模式」中之電壓降補償之經計算電壓降。此具有加速校準程序之益處且亦導致更緊湊之硬體實施方案，此係因為較少電壓降參考位準需要校準且較少校準值必須儲存於一記憶體區塊(例如，一查找表)中。在本發明之特定實施例中，可選擇Bn 之一二進位表示之三個最高有效位元(MSB)以定義電壓降參考位準之網格，從而導致校準程序之八個離散電壓降參考位準。其他電壓降參考位準可針對本發明之其他實施例定義(例如，並不等距之電壓降參考位準)。此外，不同像素列可具有不同電壓降參考位準，例如，一個像素列界定八個此等位準且另一像素列界定十六個此等位準，或電壓降參考位準之絕對位置可逐列改變。
因此，瞭解一選定像素列之各個別像素驅動電路處之經供應電壓(不同於電源101之源電壓)或相關聯電壓降在使用顯示器期間(例如，在「驅動模式」中)實現對應第一電力供應線及第二電力供應線上之此等(電阻式)電壓降之補償。此可藉由將一資料補償信號施加至資料信號以用於經由控制端子處存在之信號控制選定像素列之各像素驅動電路之驅動電晶體而達成。在驅動電晶體充當電壓受控電流源的情況下，通過發光元件之驅動電流位準可經調整以考慮第一電力供應線及第二電力供應線上之一電壓降，例如，像素驅動電路處之減小電壓降可藉由精確調整驅動電晶體之控制端子處存在之資料信號而補償。經調整資料信號或資料補償信號可自一校準表、一內插表或如下文解釋之其等之一組合獲得。由於電壓降補償數量動態取決於各選定像素列之主動像素/像素驅動電路之數目及其等當前操作之色彩標度(高光或低光)，故使一校準表可用，以便快速判定對應於各主動像素/像素驅動電路之經計算電壓降之所需電壓降補償信號(其等通常在使用期間作為經補償資料信號施加)係有用的。由於不均勻製造及/或降級及老化，故電壓降補償信號亦可為不同的，即便已經計算兩個或兩個以上像素驅動電路之相等電壓降，例如，此係歸因於其等各自驅動電晶體301之不同臨限電壓VTH 。可影響電壓降補償值之另一因數係由各電路元件「所見」之接地差，例如，各像素驅動電路之控制端子302處界定之接地。一接地差可由對應接地線(例如，第二電力供應線312)上之電壓降造成。因此，一電壓降補償單元109、119個別地針對各電路元件(例如，各像素驅動電路)定期校準，或將在下文解釋之校準程序期間獲得之經更新校準值納入考慮，定期充填一校準表。
一「校準模式選擇信號」被發送至驅動器系統100、110以用於校準。回應於此信號，(若干)電壓源101 (例如)藉由打開至少一個第一切換元件103、104、113而與第一電力供應線及第二電力供應線107斷開，且電流產生單元102、112之(若干)電流源21、22(例如)藉由閉合至少一個第二切換元件105、115而連接至其之僅一個側。接著，關閉每像素列之除一個外之所有像素驅動電路x (例如，藉由首先選擇此列且接著將資料信號＜ VTH 寫入此列之各像素驅動電路之控制端子302，除了第x個像素驅動電路外)且一經注入參考電流sx *Iref 僅經由第x個像素驅動電路流過第一電力供應線及第二電力供應線。電流產生單元可包括且使用至少兩個電流源21、22來注入經注入參考電流sx *Iref 。例如，一第一電流源21可準確產生對應於像素x之低光色彩標度之電流位準LL*Iref ，且一第二電流源22適用於準確產生對應於該像素x之高光色彩標度之更高電流位準HL*Iref (例如，導致像素x之一亮16倍之光輸出之電流位準)。提供一第一電流源21及一第二電流源22產生低光及高光色彩標度區兩者之電流位準之一更準確控制。一預定電流位準注入各像素驅動電路中之準確度與此像素驅動電路之校準期間之可獲得準確度直接成比例，對電流源201、202及相關預定電流位準之一更準確控制具有優勢。替代地，一單一可程式化電流源可用於產生預定電流位準/參考電流，此可導致一更緊湊之電流產生單元。針對一電源(例如，連接至左側之一電流產生單元102之(若干)電流源21、22)之一單側連接，一不同邊界條件方程式11用於判定電壓降，從而在除了一像素列之第x個外之所有像素驅動電路不作用(「關閉」)時產生針對該列像素之第n個像素驅動電路處之電壓降之藉由方程式12提供之下列表達式。
Figure 02_image021
(11)
Figure 02_image023
(12)
Figure 02_image025
(13)
因此，施加於作用中像素驅動電路x處之電壓Vx 可根據方程式13判定，前提是已知電流產生單元102將電流sx *Iref 遞送至第x個像素驅動電路之電位81之一值(電壓Vcal )。此值可藉由一讀出單元108 (例如，一電壓感測裝置，諸如但不限於電連接至電流產生單元102之一輸出之一或多個電壓比較器)偵測到。
參考圖7，解釋校準程序可如何在「校準模式」中執行且一校準驅動器系統100、110可如何繼續進行以在「驅動模式」中達成良好電壓降補償。針對選擇用於校準之一列像素之各像素驅動電路x，供應至此第x個像素驅動電路之電壓Vx 可自在讀出單元108處偵測到之一電壓值81 (Vcal )推導，如上文示範。為校準之目的，比較經偵測之電壓值81與針對當前經歷校準且偏移達一量ΔVcal [x]之像素列界定之電壓降參考位準600之各者，例如從最大位準(例如，VDD)開始。偏移電壓降參考位準可循序施加至讀出單元108 (例如，一電壓比較器)之第二輸入82。偏移ΔVcal [x]可在一些實施例中忽略，但針對更準確之實施例，考慮此偏移，此係因為其恰當地計算在校準程序期間亦存在之第一電力供應線及第二電力供應線上之一電壓降。此在每列像素計數較大，從而造成更大之電壓降的情況下係有利的。針對施加至讀出單元108之第二輸入82之各(偏移)電壓降參考位準，第x個像素驅動電路之驅動電晶體301之控制端子302處之資料信號變化。此變化至少局部探索連接電路元件(例如，校準之像素驅動電路)之一回應曲線，控制端子302處存在之資料信號之一改變之回應係跨一固定電流位準下之相同電路元件之電位(電壓)之一確定性改變。資料信號之一變化可僅開始於電晶體臨限位準(VTH )上方且接著逐漸增大至一經定義最大值，或反之亦然。針對流過第x個驅動電晶體之一固定電流及在其控制端子處之一給定資料信號，電晶體傳送特性界定跨電晶體之電壓(例如，一TFT之汲極-源極電壓VDS )之一唯一值。跨電晶體之此電壓一般言之係在一固定電流下之資料信號之一遞減函數。供應至第x個像素驅動電路之電壓Vx 係一發光器電壓與跨驅動電晶體之一電壓之總和，且發光器電壓係對於一固定參考電流sx Iref 之一已知且恆定值，第x個控制端子處之一遞增資料信號產生一遞減供應電壓Vx 。因此，第x個資料信號之一變化單獨(其他驅動電晶體「關閉」)足以造成經偵測之電壓值81變化。在本發明之特定實施例中，經偵測之電壓81在一掃掠中降低，直至其超過當前施加(偏移)電壓降參考位準。
在校準程序期間，讀出單元108將一「校準儲存信號」72發送至一記憶體區塊702之一輸入(例如，一校準查找表)。一「校準儲存信號」72之非限制性實例係一邏輯狀態(例如，邏輯低或高)、一邏輯狀態之一轉變(例如，一上升緣或下降緣)等。選取一「校準儲存信號」72之例示性情況(其在相交點處(例如，電壓信號81等於(偏移)參考信號82)自高切換至低)，記憶體區塊702在偵測到「校準儲存信號」在其輸入之一者處變低時將把表示相交點處之第x個資料信號之一值儲存於藉由一位址信號71定址之一位置處。一般言之，位址信號71被給定為參考位準計數，但一更詳細位址信號71亦可包含像素計數x及/或色彩標度指數sx (「HL」或「LL」)。第x個資料信號之代表值可藉由一專用計數器701提供，該專用計數器701亦連接至記憶體區塊702之一輸入且(例如)計數第x個資料信號在一步進式掃掠中目前已經增加之離散步階之數目。只要「校準儲存信號」為高，便可啟用將計數器值寫入至記憶體區塊702中，且若「校準儲存信號」變低，則可停用該寫入。此具有將代表值(在此情況中，計數器值)儲存於記憶體區塊702中之效應。隨後，計數器701可重設，可將接著的(偏移)電壓降參考位準施加至讀出單元108之第二輸入82，且更新指向記憶體區塊702中之一儲存位置之一位址信號71 (例如至下一參考位準計數)。
記憶體區塊702在接收一讀取查詢時輸出至少兩個儲存代表值73、74，該讀取查詢可為提供至其輸入埠之一者之位址信號71。若位址信號71包含電壓降參考位準計數「n」(參考位準指數n)，則至少兩個儲存代表值之第一者73可為針對電壓降參考位準計數「n」獲得之第x個資料信號(例如，計數器值)之代表值，且至少兩個儲存代表值之第二者74可為針對電壓降參考位準計數「n+1」獲得之第x個資料信號(例如，計數器值)之代表值。至少兩個儲存代表值73、74經傳輸至一內插單元703。在校準期間，內插單元703僅將至少兩個儲存代表值之第一者73傳遞至一求和單元704。此可藉由將內插單元703之一額外「內插點輸入」75設定至零而獲得。求和單元704將自一接地電壓降乘法單元705接收之一輸出加至自內插單元703接收之輸出且將結果傳遞至一多工器706之一第一輸入(具有位址碼「1」)。在整個校準程序期間，一常數「1」作為一多工位址信號76施加至多工器706。因此，求和單元704之結果被引導至資料線驅動器201。只要「校準儲存信號」72在此特定實施例中未轉變為低，計數器701之計數器值便在記憶體區塊702中重複更新且由記憶體區塊702輸出。在校準期間，內插單元703僅傳遞自記憶體區塊702讀取之經更新計數器值且多工器706亦如此。忽略接地降乘法單元705之貢獻，此具有資料線驅動器201重複接收一遞增計數器值之效應，資料線驅動器201將該遞增計數器值轉換為經歷校準之第x個像素驅動電路之一逐步增大之資料信號。此閉合上文描述之事件迴路。一旦經偵測之電壓信號81下降至低於施加至讀出單元108之第二輸入82之(偏移)電壓降參考位準，記憶體區塊702中之計數器值之更新便停止。因此，存在自迴路之一退出點。接地電壓降乘法單元705將可存在於藉由經由資料線提供之第x個資料信號判定之第x個控制端子302處之電位與藉由第二電力供應線(例如，連接至電源101之一共同GND之電力供應線)上之電壓降判定之第x個驅動電晶體301端子(驅動或參考電流流過之端子)處之電位之間的接地差納入考慮且補償接地差。換言之，施加於控制端子302處之一資料信號(其可為一資料補償信號，例如，一經補償資料信號)僅與其局部接地相關，該局部接地對於各像素驅動電路係第二電力供應線312上之接觸點307。在校準期間，可忽略此校正。替代地，在校準期間，其可被包含且判定為總電壓降ΔVcal [x]之一固定分率。總電壓降之該固定分率可藉由對(電路)遮罩之直接量測推導。針對本發明之特定實施例，其可實質上等於一半(例如，Bn /2)，假設第一電力線311及第二電力線312具有實質上相同之材料性質及幾何尺寸(例如，相同寬度)。因此，ΔVcal [x]可用作至接地降乘法單元705之一輸入77。
當校準程序完成時，「校準模式選擇模式」信號可停用且施加用於將顯示器切換回至驅動模式之「驅動模式選擇」信號。作為校準程序之一結果，已經使用資料信號之新的代表(校準)值充填或更新記憶體區塊702。如下文描述般獲得用於在使用顯示器期間驅動資料線之電壓降補償資料信號。
表示一選定像素列之各像素驅動電路之經計算Bn 之一二進位字串分成一MSB區段及一LSB區段，例如，Bn 之三個最高有效位元保持在MSB區段中且剩餘部分被指派至LSB區段。此劃分可藉由電壓降計算單元30執行。MSB區段之位元與像素計數及色彩標度指示器一起用於形成記憶體區塊702之一查詢位址信號71。回應於此查詢，記憶體區塊702讀取且輸出在此位址處之至少兩個儲存表示(校準)值73、74，其等可對應於具有等於MSB字串區段之索引之電壓降參考位準之儲存計數器值及對應於具有等於MSB字串區段加一之索引之電壓降參考位準。此等至少兩個儲存代表(校準)值73、74被傳遞至內插單元703，針對該內插單元703，其等充當尋找內插之間隔中之下及上已知校準資料點。實際上，若施加至內插單元703之「內插點輸入」75之LSB字串區段為零，則下已知校準資料點被傳遞至求和單元704。若所施加之LSB字串區段替代地為非零，則一更準確代表(校準)值內插於藉由施加至「內插點輸入」75 (例如，LSB字串區段)之信號請求之內插間隔內側之點處。可使用快速線性內插或更準確更高階內插(具有超過兩個儲存代表值作為輸入)。內插代表(校準)值被傳遞至求和單元704，該求和單元704施加取決於待補償之第二電力供應線及像素之電壓降分率之一偏移。電壓降分率自施加至接地降乘法單元705之輸入77之Bn 推導。具有經施加之接地電壓降偏移之內插代表(校準)值被傳遞至多工器706且在與經補償像素驅動電路相關聯之二進位資料位元bi 為「1」(例如，相關聯像素驅動電路「開啟」)的情況下被引導至資料線驅動器201。二進位資料位元bi 之序列通常藉由影像介面單元207產生，或可在二進位資料位元序列已經由其他專用硬體模組產生的情況下藉由影像介面單元207向前傳遞，且表示訊框或子訊框(例如，灰階PWM貢獻/時槽)。相反地，若與經補償像素驅動電路相關聯之二進位資料位元bi 為「0」(例如，相關聯像素驅動電路「關閉」)，則多工器位址信號76亦為「0」且0在另一多工器輸入處被選擇且引導至資料線驅動器201。因此，資料線驅動器201確保相關聯像素驅動電路藉由施加低於其驅動電晶體之一臨限值(VTH )之一資料信號而「關閉」。
電壓降補償單元109可形成一緊湊硬體區塊，該緊湊硬體區塊在本發明之一些實施例中可為影像介面單元207之部分。
此校準程序通常對針對校準及至少兩個色彩標度「HL」及「LL」之各者選擇之像素列之各像素驅動電路執行。可循序選擇像素列以用於校準。
可即時執行校準程序。此可藉由判定資料信號之代表值且在空PWM時槽期間將代表值儲存於記憶體區塊702中而達成。PWM時槽在偶數個時槽經分配用於驅動(若干)資料線時可係空的，但經PWM編碼資料信號之工作週期由一單位時間間隔(例如，完整PWM週期)之二進分率(dyadic fraction)構成。替代地，校準程序可在開啟顯示器時執行及/或在使用期間定時執行。
雖然已經針對單對電力供應線 (例如，一像素列之第一電力供應線及第二電力供應線)描述用於計算且補償電壓降及校準之方法，但其等亦適用於供應電力至一主動矩陣顯示器之其他像素列之其他對電力供應線。用於計算且補償電壓降及校準之方法可在硬體中實施，使得其等一次針對一主動矩陣顯示器之一單一像素列執行。替代地，用於計算且補償電壓降及校準之方法可在硬體中實施，使得其等同時針對一主動矩陣顯示器之多個像素列執行。針對後者情況，專用電源、電流產生單元以及至少一個第一切換元件及第二切換元件針對同時作用中之像素列之各者提供。 實例
在一Xilinx FPGA上之本實例中，該方法已經在用於測試及驗證之一硬體平台上實施。兩個相異亮度標度(增大之色彩深度)(此處為高光及低光信號)之電阻式電壓降之FPGA板容許之即時計算透過兩個相異驅動電流位準實現。一12位元寬之PWM方案用於編碼高光及低光信號兩者之灰階值，從而產生一顯示器上之光輸出之一組合16位元動態範圍，該顯示器之固有RC延遲僅支援一12位元PWM驅動信號。發光元件(例如，OLEDS)之驅動電流位準已經相對於彼此固定，使得相較於低光驅動電流位準，相關聯顯示器像素之光輸出或亮度針對高光驅動電流位準大16倍。
僅需要一個時脈週期(例如，一200 MHz時脈速率之5 ns)來準確判定接著將驅動之像素列之第一電力供應線及第二電力供應線上之(電阻式)電壓降。根據方程式10，可見一經遞歸計算之電阻式電壓降Bn 藉由執行一單一乘法及累加運算獲得，此可藉由一適當硬體區塊在一個時脈週期內非常有效地實現。在僅七個時脈週期之後，資料線驅動器備妥以將資料線上之資料信號傳達至選定像素列之像素驅動電路，例如，藉由將資料信號寫入至驅動電晶體之控制端子(例如，閘極)及/或將其等儲存於(儲存)電容器上。因此，獲得第一電力供應線及第二電力供應線上之電壓降之一即時判定及一對應電壓降補償。此實例示範甚至針對增大之色彩深度經由補償及校準技術即時達成一主動矩陣像素顯示器之良好亮度控制及均勻性。
雖然已在圖式及前述描述中詳細繪示及描述本發明，但此繪示及描述應被視為闡釋性或例示性且非限制性。前述描述詳細說明本發明之特定實施例。然而，將暸解，無論前文如何詳細，本發明可以諸多方式實踐。本發明不限於所揭示之實施例，但由發明申請專利範圍限制。
10‧‧‧可切換電源 11‧‧‧可切換電源 21‧‧‧第一電流源 22‧‧‧第二電流源 30‧‧‧電壓降計算單元 71‧‧‧位址信號 72‧‧‧校準儲存信號 73‧‧‧代表值 74‧‧‧代表值 75‧‧‧內插點輸入 76‧‧‧多工位址信號 77‧‧‧輸入 81‧‧‧電壓信號/第一輸入 82‧‧‧參考信號/第二輸入 100‧‧‧驅動器系統 101‧‧‧電源 102‧‧‧電流產生單元 103‧‧‧第一切換元件 104‧‧‧第一切換元件 105‧‧‧第二切換元件 106‧‧‧電力分佈單元 107‧‧‧電力供應線 108‧‧‧讀出單元 109‧‧‧電壓降補償單元 110‧‧‧驅動器系統 112‧‧‧電流產生單元 113‧‧‧第一切換元件 115‧‧‧第二切換元件 119‧‧‧電壓降補償單元 201‧‧‧資料線驅動器 202‧‧‧資料線驅動器 203‧‧‧選擇線驅動器 206‧‧‧輸入 207‧‧‧影像介面單元 220‧‧‧像素背板 300‧‧‧像素驅動電路 301‧‧‧驅動電晶體 302‧‧‧控制端子 303‧‧‧發光元件 304‧‧‧資料選擇開關 305‧‧‧電容器 306‧‧‧接觸點對 307‧‧‧接觸點對 310‧‧‧驅動電流 311‧‧‧第一電力供應線 312‧‧‧第二電力供應線 313‧‧‧資料線 314‧‧‧選擇線 400‧‧‧像素驅動電路 500‧‧‧像素列 501‧‧‧電阻 502‧‧‧電阻 503‧‧‧電阻 504‧‧‧電阻 505‧‧‧供應電流 506‧‧‧供應電流 507‧‧‧電阻 508‧‧‧電阻 510‧‧‧像素列 600‧‧‧電壓降參考位準 601‧‧‧線 602‧‧‧曲線 603‧‧‧曲線 701‧‧‧專用計數器 702‧‧‧記憶體區塊 703‧‧‧內插單元 704‧‧‧求和單元 705‧‧‧接地電壓降乘法單元 706‧‧‧多工器
現將參考附圖藉由實例進一步描述本發明，其中：
圖1繪示根據本發明之實施例之經調適以對一主動矩陣顯示器之電力供應線執行電壓降補償之兩個驅動器系統。
圖2係包括經調適以執行電壓降補償之一驅動器系統之一平板主動矩陣顯示器及硬體之一後側視圖。
圖3展示一主動矩陣顯示器中之一像素驅動電路之一實例。
圖4展示一主動矩陣顯示器中之一像素驅動電路之另一實例。
圖5繪示用於解釋電力供應線上之電壓降之計算之兩個電路模型。
圖6給出一列像素之實例電壓降曲線。
圖7展示用於獲得電壓降補償之電壓降補償單元之細節。
圖式僅係示意性的且非限制性的。在圖式中，一些元件之大小可放大且出於闡釋性目的不按比例繪製。尺寸及相對尺寸不必對應於本發明之實踐之實際減小。
發明申請專利範圍中之任何參考符號不應被解釋為限制範疇。
在不同圖式中，相同參考符號係指相同或類似元件。
30‧‧‧電壓降計算單元
71‧‧‧位址信號
72‧‧‧校準儲存信號
73‧‧‧代表值
74‧‧‧代表值
75‧‧‧內插點輸入
76‧‧‧多工位址信號
77‧‧‧輸入
81‧‧‧電壓信號/第一輸入
82‧‧‧參考信號/第二輸入
108‧‧‧讀出單元
109‧‧‧電壓降補償單元
201‧‧‧資料線驅動器
207‧‧‧影像介面單元
701‧‧‧專用計數器
702‧‧‧記憶體區塊
703‧‧‧內插單元
704‧‧‧求和單元
705‧‧‧接地電壓降乘法單元
706‧‧‧多工器

Claims (15)

  1. 一種用於驅動一顯示器之像素之驅動器系統(100、110)，該驅動器系統包括： 至少一個電力供應線對，其包括第一電力供應線(311)及第二電力供應線(312)，各電力供應線對包括分佈遍及其長度之一有序序列之接觸點對(306、307)； 複數個電路元件(300、400)，各電路元件連接至一對接觸點(306、307)以用於在該第一電力供應線(311)與該第二電力供應線(312)之間形成一電連接，且連接至一資料線(313)以用於接收資料信號，且各電路元件經調適用於透過其對應對之接觸點(306、307)在預定電流位準下被驅動，存在可經由一經接收資料信號選擇之至少三個此等預定電流位準； 一電壓降計算單元(30)，其用於在各連接電路元件之層級下之該等電力供應線在被驅動以遞送一預定電流位準時計算上方之電壓降，一電壓降造成實際遞送之電流位準自其等預定值之一偏差； 至少一個電壓降補償單元(109、119)，其等用於藉由將一資料補償信號提供至該至少一個資料線(313)而補償在各連接電路元件之該等經計算電壓降。
  2. 如請求項1之驅動器系統，其中該至少三個預定電流位準包括恰好兩個預定非零電流位準及一第三、實質上為零電流位準。
  3. 如請求項1之驅動器系統，其進一步包括至少一個電力供應單元(10、11)，該至少一個電力供應單元(10、11)可操作連接至該至少一個電力供應線對以用於給該等連接電路元件之各者供電，其中該至少一個電力供應單元係經調適用於在一驅動模式與一校準模式之間切換之一可切換電力供應單元。
  4. 如請求項3之驅動器系統，其進一步包括至少一個讀出單元(108)，該至少一個讀出單元(108)經電耦合至該至少一個可切換電力供應單元以用於在該校準模式中偵測一電力供應信號(81)且將其與一參考(82)比較。
  5. 如請求項4之驅動器系統，其中該參考係一組預定電壓降位準(600)。
  6. 如請求項4之驅動器系統，其進一步包括一記憶體區塊(702)，該記憶體區塊(702)用於儲存在該校準模式中作為與該參考比較之一結果之代表校準值且用於在該驅動模式中擷取經儲存之代表校準值。
  7. 如請求項6之驅動器系統，其進一步包括一內插單元(703)，該內插單元(703)用於在驅動模式中內插於至少兩個經擷取儲存代表校準值(73、74)之間。
  8. 如請求項3之驅動器系統，其中該至少一個電力供應單元包括包含至少兩個電流源(21、22)之一電流產生單元(102、112)。
  9. 如請求項8之驅動器系統，其中藉由該至少兩個電流源產生之電流之一比係固定的。
  10. 如請求項1之驅動器系統，其進一步包括複數個資料線及用於在該複數個資料線上提供資料信號之至少一個資料線驅動器(201)，其中各電路元件包括一驅動電晶體(301)，該驅動電晶體(301)之一控制端子(302)可連接至該複數個資料線之一者。
  11. 如請求項10之驅動器系統，其中該等驅動電晶體在一線性區中操作。
  12. 如請求項10之驅動器系統，其中該至少一個資料線驅動器適用於在該複數個資料線上提供脈衝寬度調變資料信號。
  13. 一種用於顯示影像之主動矩陣顯示器，該主動矩陣顯示器包括如之前請求項中任一項之一驅動器系統，其中複數個電路元件(300、400)藉由複數個像素驅動電路形成，各像素驅動電路包括至少一個發光元件(303)。
  14. 一種補償一電力供應線對上之電壓降之方法，其包括： 假設一預定電流位準在各接觸點對之間流動，計算沿著一電力供應線對(311、312)放置之接觸點對(306、307)之電壓降，一預定電流位準選自一組至少三個相異值，其等之一者實質上為零；及 判定電壓降補償信號，其等在被施加至各連接至一接觸點對之電路元件之控制端子(302)時，造成電流位準自該等預定電流位準之一偏差減小； 其中將該等經計算電壓降用作輸入來判定電壓降補償信號。
  15. 如請求項14之方法，其中進一步將連接電路元件之經校準回應曲線用作輸入來判定電壓降補償信號，各回應曲線之一校準包括下列步驟： 藉由將在該等預定但非零之電流位準之一者下之一電流注入該電力供應線對之一電力供應線而將該電流提供至其之回應曲線經校準之該單一連接電路元件； 將一預定實質上為零之電流位準施加至所有剩餘連接電路元件； 偵測該電力供應線對之一個端處之一電壓信號(81)； 比較該經偵測之電壓信號與一參考(82)；及 若比較該經偵測之電壓信號與一參考產生一第一結果，則增大施加至經校準之該電路元件之一控制端子(302)之一電壓降補償值，或 若比較該經偵測之電壓信號與一參考產生一第二結果，則記憶施加至經校準之該電路元件之一控制端子(302)之該電壓降補償值之一代表校準值。
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