TWI559523B - 雙功能有機發光二極體顯示器及操作雙功能有機發光二極體顯示器的方法 - Google Patents

雙功能有機發光二極體顯示器及操作雙功能有機發光二極體顯示器的方法 Download PDF

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Description

雙功能有機發光二極體顯示器及操作雙功能有機發光二 極體顯示器的方法
本申請大致上涉及光感測，更具體地，涉及有機發光二極體顯示器中的光感測。
有機發光二極體(OLED)通過稱之為電致發光的現象將電能轉換為光能。為了產生電致發光，利用外部電壓使有機發光二極體正向偏壓(biased)，使電子和電洞注入到有機發光二極體的有機(碳基(carbon-based))材料中。電子和電洞在有機材料中結合成電子-電洞對，並在該過程中發出光子。
圖1示出了在基板102(例如，玻璃)上形成的示例有機發光二極體100。有機發光二極體100包括陽極104、陰極106以及兩個以上有機材料層108。當應用具有足夠電勢的電壓源110時，如圖1所示，有機發光二極體100變成正向偏壓且電流從陰極106流至陽極104。陰極106為有機材料層108提供電子，陽極104從有機材料層108中除去電子，或等效地為有機材料層108提供電洞。電子和電洞結合在有機材料層108中並通過電致發光的現象發出光子。一般來說，因為增加了從陰極106流至陽極104的電流，所以將多個電子和電洞注入有機材料層108並發出多個光子，從而提高有機發光二極體100的亮度或照度。由有機發光二極體100發出的光的顏色取決於有機材料層108中有機分子的類型(type)。
可以將諸如有機發光二極體100之類的有機發光二極體的陣列沉積在基板上並予以圖案化以形成顯示器。可以 單獨控制該陣列中的每個有機發光二極體的亮度或照度以形成在顯示器上可查看的圖像。當今，這樣的有機發光二極體顯示技術被廣泛用於電子設備和電器，從小型手持移動電話至大型平板電視。與有機發光二極體顯示器相關聯的功率消耗，儘管通常優於液晶顯示器，但可以相對較高，因為通常用足夠的功率來驅動顯示器以提供足夠的光輸出以便與可以在其中進行操作的最強的環境光照環境(例如，陽光強烈的室外環境)進行競爭。
用於解決大功率消耗問題的一種解決方案是將環境光感測器包括在並定位在有機發光二極體顯示器的外表面上。環境光感測器用於評估有機發光二極體顯示器當前正在操作的環境之環境光條件，然後用於調整顯示器中有機發光二極體的亮度以便滿足(但不會遠遠超過)環境光條件所需的亮度。雖然該解決方案可以改進功率消耗，但環境光感測器的增設增加了顯示器的成本並提高了它的總尺寸。另外，對於諸如智慧手機或平板電腦的移動設備來說，環境光感測器容易被用戶的手或手指阻擋，或容易被移動設備防護罩(protective cover)的一部分阻擋，從而使環境光感測器無用。
因此，需要一種用於評估有機發光二極體顯示器的環境光條件的方法及裝置，同時消除對傳統環境光感測器的需要和與其相關聯的缺點。
本發明的一方面提供了一種如下所述的雙功能有機發光二極體顯示器。
(1)一種雙功能有機發光二極體顯示器，包括：一列 像素，每個像素包括與驅動電晶體的通道串聯耦接的有機發光二極體，其中該列像素中每個像素的串聯耦接的有機發光二極體和驅動電晶體以並聯組合的方式耦接在一起；電流感測器，被配置為將流過所述並聯組合的電流轉換為輸出電壓；開關，被配置為在第一開關狀態下使所述並聯組合與所述電流感測器解耦(decouple)，並在第二開關狀態下使所述並聯組合耦接所述電流感測器；以及控制器，被配置為如果該列像素要在顯示模式下起作用，則控制所述開關使處於所述第一開關狀態並控制該列像素中每個像素的所述驅動電晶體使位於飽和操作區域，如果該列像素要在感測模式下起作用，則控制所述開關使處於所述第二開關狀態並控制該列像素中每個像素的所述驅動電晶體使位於線性操作區域。
(2)根據(1)所述的雙功能有機發光二極體顯示器，其中，所述開關還被配置為在所述第一開關狀態下使所述並聯組合的第一端耦接第一偏置電壓，其中，所述第一偏置電壓相對於耦接至所述並聯組合的第二端的第二偏置電壓來說為正。
(3)根據(2)所述的雙功能有機發光二極體顯示器，其中，所述開關還被配置為在所述第二開關狀態下使所述並聯組合的所述第一端耦接第三偏置電壓，其中，所述第三偏置電壓相對於耦接至所述並聯組合的所述第二端的所述第二偏置電壓來說為負。
(4)根據(2)所述的雙功能有機發光二極體顯示器，其中，所述開關還被配置為在所述第二開關狀態下使所述並聯組合的所述第一端耦接第三偏置電壓，其中，所述 第三偏置電壓等於耦接至所述並聯組合的所述第二端的所述第二偏置電壓。
(5)根據(1)所述的雙功能有機發光二極體顯示器，其中，所述電流感測器包括：阻抗，被配置為將流過所述並聯組合的電流轉換為感測電壓；以及放大器，被配置為放大所述感測電壓以提供所述輸出電壓。
(6)根據(1)所述的雙功能有機發光二極體顯示器，進一步包括：電流報告電路，被配置為將所述輸出電壓傳遞至所述控制器。
(7)根據(6)所述的雙功能有機發光二極體顯示器，其中，所述電流報告電路包括多工器。
(8)根據(1)所述的雙功能有機發光二極體顯示器，其中，所述控制器還被配置為通過所述輸出電壓的低通濾波樣本來確定所述雙功能有機發光二極體顯示器的環境下的環境光照位準(level)。
(9)根據(8)所述的雙功能有機發光二極體顯示器，其中，所述控制器還被配置為當基於所述環境光照位準在顯示模式下起作用時，調整該列像素的亮度。
(10)根據(8)所述的雙功能有機發光二極體顯示器，其中，所述控制器還被配置為在一段時間內基於與在這段時間內採用的所述輸出電壓的一個或多個樣本相關聯的光照位準與所述環境光照位準之間的差來確定該列像素已被觸摸。
(11)根據(8)所述的雙功能有機發光二極體顯示器，其中，所述控制器還被配置為在一段時間內基於與在這段時間內採用的所述輸出電壓的一個或多個樣本相關聯的 光照位準與所述環境光照位準之間的差來確定物體對該列像素的接近。
根據本發明的一方面，提供了一種操作雙功能有機發光二極體顯示器的方法。
(12)一種操作雙功能有機發光二極體顯示器的方法，所述顯示器包括一列像素，每個像素包括與驅動電晶體的通道串聯耦接的有機發光二極體，該列像素中每個像素的串聯耦接的有機發光二極體和驅動電晶體以並聯組合的方式耦接在一起，所述方法包括：利用電流感測器將流過所述並聯組合的電流轉換為輸出電壓；利用開關在第一開關狀態下使所述並聯組合與所述電流感測器解耦；利用所述開關在第二開關狀態下使所述並聯組合耦接所述電流感測器；如果該列像素要在顯示模式下起作用，則控制所述開關使處於所述第一開關狀態並控制該列像素中每個像素的所述驅動電晶體使位於飽和操作區域；以及如果該列像素要在感測模式下起作用，則控制所述開關使處於所述第二開關狀態並控制該列像素中的每個像素的所述驅動電晶體使位於線性操作區域。
(13)根據(12)所述的方法，進一步包括：利用所述開關在所述第一開關狀態下使所述並聯組合的第一端耦接第一偏置電壓，其中，所述第一偏置電壓相對於耦接至所述並聯組合的第二端的第二偏置電壓來說為正。
(14)根據(13)所述的方法，進一步包括：利用所述開關在所述第二開關狀態下使所述並聯組合的所述第一端耦接第三偏置電壓，其中，所述第三偏置電壓相對於耦接至所述並聯組合的所述第二端的所述第二偏置電壓來說 為負。
(15)根據(13)所述的方法，進一步包括：利用所述開關在所述第二開關狀態下使所述並聯組合的所述第一端耦接第三偏置電壓，其中，所述第三偏置電壓等於耦接至所述並聯組合的第二端的所述第二偏置電壓。
(16)根據(12)所述的方法，進一步包括：通過所述輸出電壓的低通濾波樣本來確定所述雙功能有機發光二極體顯示器的環境下的環境光照位準。
(17)根據(16)所述的方法，進一步包括：當基於所述環境光照位準在顯示模式下起作用時，調整該列像素的亮度。
(18)根據(16)所述的方法，進一步包括：在一段時間內基於與在這段時間內採用的所述輸出電壓的一個或多個樣本相關聯的光照位準與所述環境光照位準之間的差來確定該列像素已被觸摸。
(19)根據(16)所述的方法，進一步包括：在一段時間內基於與在這段時間內採用的所述輸出電壓的一個或多個樣本相關聯的光照位準與所述環境光照位準之間的差來確定物體對該列像素的接近。
在以下描述中，提出了大量具體細節以便對本發明的實施方式進行徹底理解。然而，對本領域的技術人員來說顯而易見的是，在無需這些具體細節的情況下可以實現實施方式(包括結構、系統及方法)。本文中的描述和表示是本領域的十分有經驗的人或十分有技術的人用來最有效地向本領域的其他技術人員傳達工作的實質的常用方式。在 其他情況下，尚未對已知方法、程序、部件及電路進行詳細的描述以避免對本發明的各方面造成不必要的障礙。
在說明書中參照“一個實施方式”、“實施方式”、“示例性實施方式”等表示描述的實施例可以包括特定的特點、結構或特徵，但每個實施例也許不一定包括特定的特點、結構或特徵。而且，這樣的片語並不一定是指相同的實施例。而且，當結合示例性實施方式描述特定的特徵、結構或特點時，相關領域的技術人員瞭解，無論是否進行了明確地描述，結合其他示例性實施方式都會影響這種特徵、結構或特點。
I、概述
本發明涉及一種評估有機發光二極體顯示器的環境光照條件同時消除對傳統環境光感測器的需要和與其相關聯的缺點的方法及裝置。所述方法及裝置的實施方式使用顯示器中的一列或多列有機發光二極體來執行兩個功能：在顯示模式下發光的典型功能，以及在感測模式下感測光的額外功能。為了執行額外的感測模式功能，暫時將顯示器中的一列或多列有機發光二極體置於光伏打和/或光導模式。在光伏打模式下，有機發光二極體不偏壓，而在光導模式下，在有機發光二極體上施加外部反向偏壓。當有機發光二極體在光伏打模式下不偏壓或在光導模式下反向偏壓時，有機發光二極體作為能夠將光轉換為電流的光電二極體而運行。
本發明的方法和裝置使用感測電路(當在感測模式下操作時)來測量由一列或多列有機發光二極體產生的電流，並將該電流報告給控制器。電流大小用入射至一列或多 列有機發光二極體的光的強度來表示且可以被控制器用來評估有機發光二極體顯示器當前正在操作的環境之環境光照條件。環境光可以來自幾個光源，包括顯示器自身的有機發光二極體(例如，通過在有機發光二極體當前正在操作的環境下的物體的反射)。實際上，在黑暗房間中，來自有機發光二極體的反射光變成暗室中主要的環境光源。一旦進行評估，控制器就可以使用所評估的環境光來調整顯示器中有機發光二極體的亮度或照度以便滿足(但不會遠遠超過)環境光照條件所需的亮度或照度，從而減少顯示器所消耗的功率。另外，本發明的方法和裝置還可以使用所評估的環境光照條件來執行觸摸和/或接近的感測功能。因此，任選地執行接近的感測功能的傳統環境光感測器以及傳統無源式或電容式觸摸面板和觸摸控制器都可被消除，因為它們的功能可以被本發明的方法和裝置代替。另外，為無源式或電容式觸摸面板設計的傳統鐵筆(stylus pens)可以用光筆或LED筆形式的鐵筆(例如，在其尖端輸出光的筆)，或設計來影響有機發光二極體光感測電路的類似鐵筆代替。下面將參照圖2至圖7對本發明的方法和裝置的這些和其他特徵進行進一步描述。
II、雙功能有機發光二極體設備
如上所述，有機發光二極體的亮度或照度，當正向偏壓時，可以通過調節穿過它的電流來進行控制。因此，像素電路在有機發光二極體顯示器中被用來控制流過構成顯示器的有機發光二極體的電流，以便可以使圖像格式化。例如，在主動式有機電發光二極體顯示器(AMOLED)中，像素電路包括至少兩個薄膜電晶體(TFTs)以及控制電 流通過有機發光二極體的存儲電容器。圖2示出了主動式有機電發光二極體顯示器的像素電路200的一個實例，該電路包括有機發光二極體202、一驅動薄膜電晶體204、一存儲電容器206以及一存取薄膜電晶體208。
在操作中，控制器(未示出)利用選擇線210來選擇像素電路陣列中的像素電路200，利用資料線212來對有機發光二極體202的亮度或照度進行編程(program)。更具體地，控制器在選擇線210上施加合適的電壓以便打開該存取薄膜電晶體208，一旦該存取薄膜電晶體208開啟，控制器就在資料線212上施加合適的電壓以便對驅動薄膜電晶體204的閘極上的電壓進行編程，使得有機發光二極體202提供所需的亮度或照度。
該存儲電容器206用於防止在驅動薄膜電晶體204的閘極上編程的電壓放電(由於該存取薄膜電晶體208處洩漏所導致)。通過防止在驅動薄膜電晶體204的閘極上編程的電壓放電，該存儲電容器206允許通過該驅動薄膜電晶體204按照所需的亮度或照度連續驅動有機發光二極體202，同時對顯示器中的其他像素進行選擇和編程。該驅動薄膜電晶體204利用耦接在第一偏置電壓線214和第二偏置電壓線216上的正電壓源提供的功率來驅動有機發光二極體202。正電壓源還使有機發光二極體202正向偏壓。
該驅動薄膜電晶體204在正常操作像素電路200的過程中飽和地偏壓(即，|Vd|>|Vgs-Vt|)，使得表現為被在其閘極上編程的電壓控制的恒流源。因此，改變在驅動薄膜電晶體204的閘極上編程的電壓改變了通過有機發光二極體202的電流，從而通過可預測方式來控制其亮度或照度 。可以利用像素電路200的配置單獨對像素陣列中每個有機發光二極體的亮度或照度進行編程以便使圖像格式化，以便於顯示。
本發明涉及一種控制像素200執行在感測模式下感測光的功能(除如上所述在顯示模式下發光之外)的方法和裝置。為了執行額外的感測模式功能，暫時將像素電路200中的有機發光二極體202置於光伏打和/或光導模式下。在光伏打模式下，有機發光二極體202不偏壓，而在光導模式下，在有機發光二極體202上施加外部反向偏壓。當有機發光二極體202(在光伏打模式下)不偏壓或在(光導模式下)反向偏壓時，有機發光二極體202作為能夠將入射至其表面的光轉換為電流的光電二極體而運行。
控制器(未示出)被配置為通過控制施加在第一偏置電壓線214和第二偏置電壓線216上的電壓來使有機發光二極體202處於光伏打模式下和/或光導模式下。更具體地，控制器可以交替地將施加在第一偏置電壓線214和第二偏置電壓線216上的電壓從在顯示模式下操作的正電壓(足以使有機發光二極體202正向偏壓)切換為在感測模式下操作的零電壓或負電壓(足以使有機發光二極體202反向偏壓)。
當像素200要在感測模式下操作時，控制器還被配置為使線性區域中的驅動薄膜電晶體204偏壓(即，|Vd|<|Vgs-Vt|)，當像素電路200在顯示模式下起作用時與其飽和區域相反。控制器可以通過對驅動薄膜電晶體204的閘極上的合適電壓進行編程來達成上述現象。
應該注意的是，像素電路200僅提供主動式有機發光 二極體顯示器的像素電路的一個實例。其他像素電路還可以在本發明的實施方式中使用。例如，可以使用具有額外電路的其他像素電路(例如，用於補償與薄膜電晶體相關聯的非一致性和穩定性問題)、不同薄膜電晶體類型(例如，n型而不是p型)和/或不同編程方法(例如，電流編程而不是電壓編程)。然而，每種像素電路實現通常包括其通道與有機發光二極體串聯的驅動薄膜電晶體，類似於圖2中的驅動薄膜電晶體204和有機發光二極體202。
現在參照圖3，根據本發明的實施方式示出了具有像素電路200-1至200-9(每個具有與圖2的像素電路200相同的方向和構造)的陣列、在顯示模式下可以用於發光且在感測模式下可以用於感測光的雙功能主動式有機發光二極體顯示器300。主動式有機發光二極體顯示器300，除像素電路200-1至200-9陣列之外，具體還包括選擇線驅動器302、資料線驅動器304以及感測電路306。
在顯示模式下操作一個或多個像素電路200-1至200-9的過程中，選擇線驅動器302和資料線驅動器304在控制器(未示出)的控制下一起工作以選擇並編程每個像素電路，以便提供特定的亮度或照度。更具體地，選擇線驅動器302被配置為通過在選擇線210之一上施加合適的電壓來選擇一排用於編程的像素電路。例如，選擇線驅動器302可以通過在選擇線212中的與那些像素耦接的選擇線上施加合適的電壓來選擇用於編程的像素電路200-2、200-5及200-8。在像素電路200-2、200-5及200-8具有與圖2的像素電路200相同的方向和構造的實施方式中，選擇線驅動器302通過打開各自的存取薄膜電晶體來選擇這排像素電 路。
一旦選擇，或一旦利用選擇線驅動器302來導通其存取薄膜電晶體，資料線驅動器304可以通過在資料線212中的與特定像素電路耦接的資料線上施加合適的電壓來編程所選像素電路中的特定一個像素電路。例如，假設通過選擇線驅動器302來選擇像素電路200-2、200-5及200-8，資料線驅動器304可以通過在資料線212中的與像素電路200-5耦接的資料線上施加合適的編程電壓來編程像素電路200-5。將編程電壓編程到特定像素電路的驅動薄膜電晶體的閘極上，因為驅動薄膜電晶體在顯示模式下偏壓在其飽和區域中，如圖2所述，其閘極上的編程電壓用於確定通過像素電路的有機發光二極體的電流，從而確定其亮度或照度。
可以通過上述方式利用選擇線驅動器302和資料線驅動器304以獨立選擇並編程在顯示模式下操作的像素電路200-1至200-9陣列中的每個有機發光二極體以便格式化或創建圖像，以用於通過主動式有機發光二極體顯示器300進行顯示。通過施加在與那些像素電路耦接的第一偏置電壓線214和第二偏置電壓線216上的正電壓(足以使有機發光二極體正向偏壓)(即，相對於第二偏置電壓線216的第一偏置電壓線214上的電壓為正)使在顯示模式下操作的每個像素電路200-1至200-9的有機發光二極體正向偏壓。
在感測模式下操作一個或多個像素電路200-1至200-9的過程中，選擇線驅動器302和資料線驅動器304在控制器(未示出)的控制下一起工作以選擇並編程一列或多列 像素電路(或一列或多列像素電路的一部分)，以便用於在一段時間內感測光，而不發出光。例如，可以通過選擇線驅動器302來選擇這列像素電路200-1、200-2及200-3並通過資料線驅動器304來進行編程，使得它們各自的驅動薄膜電晶體在它們的線性操作區域中操作，與它們的飽和操作區域相反。更具體地，在一個實施方式中，資料線驅動器304可以對與具有相同或類似電壓的像素電路200-1、200-2及200-3相對應的每個驅動薄膜電晶體的閘極進行編程，使得驅動薄膜電晶體在電阻相同或相似的線性操作區域中操作。
另外，為了在感測模式下操作，通過感測電路306在控制器(未示出)的控制下將用於感測光的一列或多列像素電路置於光伏打和/或光導模式下。更具體地，感測電路306包括一系列開關S1、S2和S3，每一個與像素電路200-1至200-9陣列的各自的列耦接。根據這列像素電路要操作的模式，每個開關將各列像素電路的第一偏置電壓線214中的第一偏置電壓線耦接至兩個不同偏置電壓Vb1和Vb3中的一個。
例如，如果這列像素電路200-1、200-2及200-3在顯示模式下操作，控制器可以控制開關S1以將第一偏置電壓線(對應於這列像素電路200-1、200-2及200-3的第一偏置電壓線214中的第一偏置電壓線)耦接至偏置電壓Vb1。偏置電壓Vb1相對於偏置電壓Vb2來說為正，偏置電壓Vb2與第二偏置電壓線(對應於這列像素電路200-1、200-2及200-3的多條第二偏置電壓線216中的第二偏置電壓線)耦接。因此，像素電路200-1、200-2及200-3被正向偏壓 並能夠在顯示模式下發光。
另一方面，如果這列像素電路200-1、200-2及200-3在感測模式下操作，控制器可以控制開關S1以便將第一偏置電壓線(對應於這列像素電路200-1、200-2及200-3的第一偏置電壓線214中的第一偏置電壓線)耦接至偏置電壓Vb3。偏置電壓Vb3相對偏置電壓Vb2來說為負，或等於偏置電壓Vb2，其中偏置電壓Vb2與第二偏置電壓線(對應於這列像素電路200-1、200-2及200-3的第二偏置電壓線216中的第二偏置電壓線)耦接。因此，像素電路200-1、200-2及200-3反向偏壓並處於它們的光導模式下，或不偏壓並處於光伏打模式下，因此能夠在感測模式下感測光。
如上所述，這列像素電路200-1、200-2及200-3均包括與如圖2所示的驅動薄膜電晶體的通道串聯耦接的有機發光二極體。串聯耦接的有機發光二極體以及該列中的這些像素電路200-1、200-2及200-3中的每一個的驅動薄膜電晶體進一步在並聯組合中耦接在一起。在感測模式下操作時由於入射至像素電路200-1、200-2及200-3的有機發光二極體的表面的光的緣故，感測電路306中包括的電流感測器被配置為測量所產生的流過該並聯組合的電流。
感測電路306中，具體被配置為測量由入射至像素電路200-1、200-2及200-3的有機發光二極體的光所產生的電流之電流感測器，包括具有一定電阻分量的阻抗Z1和感測放大器SA1。阻抗Z1的電阻分量將由入射至像素電路200-1、200-2及200-3的有機發光二極體的光所產生的電流轉換為然後被感測放大器SA1放大的感測電壓。感測放大 器SA1輸出表示所測量的電流大小的電壓並將該電壓提供給電流報告電路308以便報告給控制器(未示出)。
在像素電路200-1至200-9陣列中的其他列像素電路具有類似的電流感測器配置。例如，第二列像素電路200-4、200-5及200-6與具有阻抗Z2和感測放大器SA2的電流感測器耦接，第三列像素電路200-7、200-8及200-9與具有阻抗Z3和感測放大器SA3的電流感測器耦接。另外，這些電流感測器中的每一個還將各自的輸出電壓提供給電流報告電路308以便報告給控制器(未示出)。然而，應該注意的是，圖3中所示的用於每列像素電路的電流感測器僅表示一種可能的電流感測器配置，且可以使用其他電流感測器配置。例如，圖5示出了可以使用的另一個電流感測器500。電流感測器500包括放大器502以及任選的回饋阻抗504。
電流報告電路308可以利用多種適當方式中的任何一種將每個電流感測器的輸出電壓傳遞至控制器(未示出)。在至少一個實施方式中，電流報告電路308包括至少一個多工器，該多工器被配置為選擇感測電路306的電流感測器的輸出電壓中的一個以便一次報告給控制器。在感測電路306的其他實施方式中，不使用電流報告電路308並將輸出電壓直接發送給控制器，而無需任何的中間處理(例如，將電流感測器輸出電壓從類比值轉換為數位值除外)。
一旦將電流感測器的輸出電壓報告給控制器(未示出)，控制器可以使用表示入射至電流感測器對應的這列有機發光二極體的光的強度的輸出電壓來評估主動式有機發光二極體顯示器300當前正在操作的環境之環境光照條件。 例如，在一個實施方式中，控制器可以對在某段時間內採用的並從一個或多個電流感測器報告給它的輸出電壓的多個樣本進行低通濾波，以便評估主動式有機發光二極體顯示器300當前正在操作的環境之環境光照條件。在明亮環境下，由主動式有機發光二極體顯示器300產生並在主動式有機發光二極體顯示器300上反射的光通常是所評估的環境光的非主導源。然而，在黑暗環境下，由主動式有機發光二極體顯示器產生並在主動式有機發光二極體顯示器300上反射的光通常變成所評估的環境光的主導源。
一旦進行評估，控制器就可以使用所評估的環境光照條件來調整主動式有機電發光二極體顯示器300中有機發光二極體的亮度或照度以便滿足(但不會遠遠超過)環境光照條件所需的亮度或照度，從而減少顯示器所消耗的功率。因此，如果所評估的環境光照條件是明亮的，則控制器可以增加主動式有機發光二極體顯示器300中有機發光二極體的亮度或照度，如果所評估的環境光照條件在相比之下不太明亮，則控制器可以減少主動式有機發光二極體顯示器300中有機發光二極體的亮度或照度。
另外，控制器還可以使用所評估的環境光照條件來執行觸摸和/或接近的感測功能。例如，在一個實施方式中，控制器可以基於與在一段時間內採用的那些像素電路相關聯的電流感測器的輸出電壓的一個或多個樣本相關聯的光照位準與環境光照位準的當前評估值之間的差來確定主動式有機發光二極體顯示器300中的一列像素電路的一個或多個像素電路被手指或某些其他物體觸摸。如果該差大於某閾值量，則控制器可以確定觸摸了列中的一個或多個那 些像素。一般來說，所評估的環境光照條件用於“校準”觸摸的感測功能。可以通過類似的方式來確定物體對主動式有機發光二極體顯示器300中的一列像素電路的一個或多個像素電路的接近。
在另一個實例中，控制器還可以使用所評估的環境光照條件和被配置為在感測模式和顯示模式下操作的一個或多個像素電路來執行常用於傳真操作的文件掃描功能，或執行常用於實際用戶認證安全操作的指紋掃描功能。
應該注意的是，為了清楚起見，像素電路200-1至200-9的陣列僅包括少量的像素電路。然而，在主動式有機發光二極體顯示器300的實際實現中，雖然不是所有的像素電路都必須用於在顯示模式下發出光並在感測模式下感測光，但該陣列通常會包括實質上更多的像素電路。
例如，小組(groups)的像素電路可以被配置為在顯示模式和感測模式下操作，然而其他像素電路被配置為只在顯示模式下操作。被配置為在顯示模式和感測模式下操作的這些組的像素電路可以分佈在構成主動式有機發光二極體顯示器的整個像素電路陣列上並可以包括任意數量的像素電路。例如，被配置為在顯示模式和感測模式下操作並且可以分佈在構成主動式有機發光二極體顯示器的像素電路陣列的10×10、20×10或非矩形分組的像素電路，其中僅被配置為在顯示模式下操作的像素電路置於多組雙功能像素電路之間。
另外，可以在同一時間或不同時間將多組雙功能像素電路置於感測模式下以及使多組雙功能像素電路在同一持續時間或不同持續時間處於感測模式下。然而，在至少一 個實施方式中，在被設置回到顯示模式之前，只在有限的一段時間內將多組雙功能像素電路置於感測模式下，使得主動式有機發光二極體顯示器的用戶無法輕易感受到多組雙功能像素電路何時不在操作模式下操作或是否用於兩種目的。
還應該注意的是，像素電路200僅提供用於實現圖3中所示的像素電路200-1至200-9的像素電路的一個實例。其他像素電路還可以在本發明的實施方式中使用。例如，可以使用具有額外電路的其他像素電路(例如，用於補償與薄膜電晶體相關聯的非一致性和穩定性問題)、不同薄膜電晶體類型(例如，n型而不是p型)和/或不同編程方法(例如，電流編程而不是電壓編程)。然而，每種像素電路的實現通常包括其通道與有機發光二極體串聯的驅動薄膜電晶體，其類似於圖2中的驅動薄膜電晶體204和有機發光二極體202。
現在參照圖4，根據本發明實施方式示出了具有像素電路200-1至200-9(每個具有與圖2的像素電路200相同的方向和構造)的陣列、且在顯示模式下可以用於發光且在感測模式下可以用於感測光的雙功能主動式有機發光二極體顯示器400。主動式有機發光二極體顯示器400被配置為以與上述且在圖3中所示的主動式有機發光二極體顯示器300相同的方式起作用。然而，主動式有機發光二極體顯示器400包括不同的感測電路402。
如圖4所示，感測電路402包括示例性電流感測器，該電流感測器包括阻抗Z1和與一列以上的像素電路200-1至200-9耦接的感測放大器SA1。通過將電流感測器耦接至 一列以上的像素電路200-1至200-9，可以減少部件的數量以及感測電路402的複雜度。例如，不用使分開的電路感測器感測流過在感測模式下操作的每列像素電路200-1至200-9的電流，單個電流感測器可以用於多列像素電路。然而，這樣對列進行分組可以降低感測解析度，因此與單個電流感測器耦接的列的數量與所需的感測解析度之間的一些平衡可以是有益的。
現在參照圖6，示出了根據本發明實施方式的操作雙功能主動式有機發光二極體顯示器的方法的流程圖600。繼續參照圖3中所示的雙功能主動式有機發光二極體顯示器300來對流程圖600的方法進行描述。然而，應該注意的是，可以通過諸如圖4中所示的主動式有機發光二極體顯示器400的其他主動式有機發光二極體顯示器來實現該方法。還應該注意的是，流程圖600的一些步驟S不一定非要按照圖6中所示的順序進行。
流程圖600的方法在步驟S602開始並過渡到步驟S604。在步驟S604中，由主動式有機發光二極體顯示器300的控制器(未示出)確定一列像素電路(或一列像素電路的一部分)是在感測模式下還是在顯示模式下操作。為了示例性目的，圖3中所示的這列像素電路200-1、200-2及200-3在這裏用於討論。
假設這列像素電路200-1、200-2及200-3要在顯示模式下而不是感測模式下操作，流程圖600從步驟S604進入步驟S606。在步驟S606中，主動式有機發光二極體顯示器300的控制器控制開關S1以將這列像素電路200-1、200-2及200-3的串聯耦接的有機發光二極體和驅動電晶體所形 成的並聯組合耦接至偏置電壓Vb1，偏置電壓Vb1相對於偏置電壓Vb2來說基本上為正。當耦接至偏置電壓Vb1時，這列像素電路200-1，200-2及200-3正向偏壓並可用於在如上所述的顯示模式下發出光。
在步驟S606之後，流程圖600過渡至步驟S608，在該步驟中，主動式有機發光二極體顯示器300的控制器進一步控制這列像素電路200-1、200-2及200-3中的每個像素的驅動電晶體以便偏壓在飽和操作區域中。
現在假設這列像素電路200-1、200-2及200-3要在感測模式下而不是顯示模式下操作，流程圖600從步驟S604進入步驟S610。在步驟S610中，主動式有機發光二極體顯示器300的控制器控制開關S1以便將這列像素電路200-1、200-2及200-3的串聯耦接的有機發光二極體和驅動電晶體所形成的並聯組合耦接至偏置電壓Vb3，偏置電壓Vb3相對於偏置電壓Vb2來說相等或基本上為負。當耦接至偏置電壓Vb3時，這列像素電路200-1、200-2及200-3不偏壓或反向偏壓，並且可被用於在如上所述的感測模式下感測光。
在步驟S610之後，流程圖600過渡至步驟S612，在該步驟S中，主動式有機發光二極體顯示器300的控制器進一步控制這列像素電路200-1，200-2及200-3中每個像素的驅動電晶體以便偏壓在線性操作區域中。
在步驟S612之後，流程圖600過渡至步驟S614。在步驟S614中，感測流過在感測模式下操作的這列像素電路200-1、200-2及200-3中的串聯耦接的有機發光二極體和驅動電晶體所形成的並聯組合的電流並報告給主動式有機電 發光二極體顯示器300的控制器。然後，控制器可以使用所報告的電流的值來評估主動式有機發光二極體顯示器300當前正在操作的環境的環境光照條件。
III、示例電腦系統的實現
對相關領域的技術人員來說將顯而易見的是，如本文所描述的本發明的各個元件和特點在硬體中可以利用類比和/或數位電路來實現，在軟體中，可以通過執行指令利用一個或多個通用或專用處理器來實現，或作為硬體和軟體的組合來實現。
為了完整起見，對通用電腦系統進行以下描述。本發明的實施方式可以在硬體中實現，或可以作為軟體和硬體的組合來實現。結果是，本發明的實施方式可以在電腦系統或其他處理系統的環境下實現。圖7示出了這樣的電腦系統700的實例。主動式有機發光二極體顯示器300和主動式有機發光二極體顯示器400的控制器(未示出)以及圖6中所描述的流程圖的每一個步驟S可以在一個或多個截然不同的電腦系統700上實現。
電腦系統700包括一個或多個諸如處理器704的處理器。處理器704可以是專用或通用數位信號處理器。處理器704連接至通信基礎設施702(例如，匯流排或網路)。針對該示例性電腦系統對各種軟體實現進行描述。在閱讀該描述之後，如何利用其他電腦系統和/或電腦架構來實現本發明對相關領域的技術人員來說將變得顯而易見。
電腦系統700還包括主記憶體706(優選隨機存取記憶體(RAM))，還可以包括輔助記憶體708。例如，輔助記憶體708可以包括硬碟驅動器710和/或移動存儲驅動器 712，其表示軟碟驅動器、磁帶驅動器、光碟驅動器等。移動存儲驅動器712以已知方式從移動存儲單元716中讀取和/或進行寫入。移動存儲單元716表示由移動存儲驅動器712讀取並寫入的軟碟、磁帶、光碟等。如與相關領域的技術人員所理解的一樣，移動存儲單元716包括其中存儲有電腦軟體和/或資料的電腦可用存儲媒體。
在可選的實現中，輔助記憶體708可以包括允許電腦程式或其他指令載入電腦系統700的其他類似構件。例如，這樣的構件可以包括移動存儲單元718和介面714。這樣的構件的實例可以包括程式盒(cartridge)及盒式介面(例如，在視頻遊戲設備中發現的盒式介面)、移動記憶體晶片(例如，EPROM或PROM)及相關插座、拇指驅動器(thumb drive)及USB埠，以及允許軟體和資料從移動存儲單元718傳輸至電腦系統700的其他移動存儲單元718和介面714。
電腦系統700還可以包括通信介面720。通信介面720允許軟體和資料在電腦系統700和週邊設備之間傳輸。通信介面720的實例可以包括數據機、網路介面(例如，乙太網卡)、通信埠、PCMCIA插槽(slot)及卡等。通過通信介面720傳輸的軟體和資料為信號的形式，這些信號可以是電信號、電磁信號、光學信號或能夠由通信介面720接收的其他信號。這些信號通過通信路徑722向通信介面720提供。通信路徑722承載信號並可以利用電線或電纜、光纖、電話線、手機鏈路、RF鏈路及其他通信通道來實現。
如本文所使用的術語“電腦程式媒體”和“電腦可讀媒體”通常用來指諸如移動存儲單元716和718或安裝在硬碟驅 動器710中的硬碟的有形存儲媒體。這些電腦程式產品是用於向電腦系統700提供軟體的構件。
將電腦程式(也稱為電腦控制邏輯)存儲在主記憶體706和/或輔助記憶體708中。電腦程式還可以通過通信介面720來接收。這樣的電腦程式在執行時使電腦系統700能夠實現本文所討論的本發明。尤其是，在執行電腦程式時能夠使處理器704實現本發明的處理，例如本文所描述的任意一種方法。因此，這樣的電腦程式表示電腦系統700的控制器。在利用軟體來實現本發明的情況下，軟體可以存儲在電腦程式產品中並可以利用該移動存儲驅動器712、介面714或通信介面720而載入至電腦系統700。
在另一個實施方式中，本發明的特徵主要利用例如專用積體電路(ASIC)和閘陣列之類的硬體部件在硬體中實現。實現硬體狀態機以便執行本文所描述的功能對相關領域的技術人員來說同樣是顯而易見的。
IV、結論
上文在示出了實現指定功能及其關係的功能構建方塊的幫助下對本發明進行了描述。為了便於描述，本文任意限定了功能構建方塊的範圍。只要適當執行指定功能及其關係就可以被限定為替代範圍。
100‧‧‧有機發光二極體
102‧‧‧基板
104‧‧‧陽極
106‧‧‧陰極
108‧‧‧有機材料層
110‧‧‧電壓源
200、200-1~200-9‧‧‧像素電路
202‧‧‧有機發光二極體
204‧‧‧驅動薄膜電晶體
206‧‧‧存儲電容器
208‧‧‧存取薄膜電晶體
210‧‧‧選擇線
212‧‧‧資料線
214‧‧‧第一偏置電壓線
216‧‧‧第二偏置電壓線
300、400‧‧‧主動式有機發光二極體顯示器
302‧‧‧選擇線驅動器
304‧‧‧資料線驅動器
306、402‧‧‧感測電路
308‧‧‧電流報告電路
500‧‧‧電流感測器
502‧‧‧放大器
504‧‧‧回饋阻抗
600‧‧‧流程圖
700‧‧‧電腦系統
702‧‧‧通信基礎設施
704‧‧‧處理器
706‧‧‧主記憶體
708‧‧‧輔助記憶體
710‧‧‧硬碟驅動器
712‧‧‧移動存儲驅動器
714‧‧‧介面
716、718‧‧‧移動存儲單元
720‧‧‧通信介面
722‧‧‧通信路徑
S602~S614‧‧‧各個步驟流程
S1~S3‧‧‧控制開關
SA1~SA3‧‧‧感測放大器
Vb1~Vb3‧‧‧偏置電壓
Z1~Z3‧‧‧阻抗
圖1示出形成在基板上的示例有機發光二極體。
圖2示出根據本發明實施方式的示例主動式有機發光二極體顯示器像素電路。
圖3示出根據本發明實施方式的具有能夠用於發出光並感測光的像素電路的雙功能主動式有機發光二極體顯示器。
圖4示出了根據本發明實施方式的具有能夠用於發出光並感測光的像素電路的另一個雙功能主動式有機發光二極體顯示器。
圖5示出了根據本發明實施方式的電流感測器。
圖6示出了根據本發明實施方式的操作雙功能主動式有機發光二極體顯示器的方法的流程圖。
圖7示出了可以用於實現本發明的各方面的示例電腦系統。
600‧‧‧流程圖
S602~S614‧‧‧各個步驟流程

Claims (9)

  1. 一種雙功能有機發光二極體顯示器，包括：一列像素，每個像素包括與驅動電晶體的通道串聯耦接的有機發光二極體，其中該列像素中每個像素的串聯耦接的有機發光二極體和驅動電晶體以並聯組合的方式耦接在一起；電流感測器，被配置為將流過所述並聯組合的電流轉換為輸出電壓，其中所述並聯組合的所述電流相關於環境光；開關，被配置為在第一開關狀態下使所述並聯組合與所述電流感測器解耦，並在第二開關狀態下使所述並聯組合耦接所述電流感測器；以及控制器，被配置為如果該列像素要在顯示模式下起作用，則控制所述開關使處於所述第一開關狀態並控制該列像素中每個像素的所述驅動電晶體使位於飽和操作區域，如果該列像素要在感測模式下起作用，則控制所述開關使處於所述第二開關狀態並控制該列像素中的每個像素的所述驅動電晶體使位於線性操作區域，以使對應的所述有機發光二極體感測所述環境光，產生所述並聯組合的所述電流的一部分；其中，所述控制器還被配置為通過所述輸出電壓的低通濾波樣本來確定所述雙功能有機發光二極體顯示器的環境下的環境光照位準。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的雙功能有機發光二極體顯示器，其中，所述開關還被配置為在所述第一開關狀態下使所述並聯組合的第一端耦接第一偏置電壓，其中，所述第一偏置電壓相對於耦接至所述並聯組合的第二端的第二偏置電壓來說為正。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的雙功能有機發光二極體顯示器， 其中，所述開關還被配置為在所述第二開關狀態下使所述並聯組合的所述第一端耦接第三偏置電壓，其中，所述第三偏置電壓相對於耦接至所述並聯組合的所述第二端的所述第二偏置電壓來說為負或相等。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的雙功能有機發光二極體顯示器，其中，所述電流感測器包括：阻抗，被配置為將流過所述並聯組合的電流轉換為感測電壓；以及放大器，被配置為放大所述感測電壓以提供所述輸出電壓。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的雙功能有機發光二極體顯示器，進一步包括：電流報告電路，被配置為將所述輸出電壓傳遞至所述控制器。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的雙功能有機發光二極體顯示器，其中，所述控制器還被配置為當基於所述環境光照位準在顯示模式下起作用時，調整該列像素的亮度。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的雙功能有機發光二極體顯示器，其中，所述控制器還被配置為在一段時間內基於與在這段時間內採用的所述輸出電壓的一個或多個樣本相關聯的光照位準與所述環境光照位準之間的差來確定該列像素已被觸摸或確定物體對該列像素的接近。
  8. 一種操作雙功能有機發光二極體顯示器的方法，所述顯示器包括一列像素，每個像素包括與驅動電晶體的通道串聯耦接的有機發光二極體，該列像素中每個像素的串聯耦接的有機發光二極體和驅動電晶體以並聯組合的方式耦接在一起，所述方法包括：利用電流感測器將流過所述並聯組合的電流轉換為輸出電壓 ，其中所述並聯組合的所述電流相關於環境光；利用開關在第一開關狀態下使所述並聯組合與所述電流感測器解耦；利用所述開關在第二開關狀態下使所述並聯組合耦接所述電流感測器；如果該列像素要在顯示模式下起作用，則控制所述開關使處於所述第一開關狀態並控制該列像素中每個像素的所述驅動電晶體使位於飽和操作區域；如果該列像素要在感測模式下起作用，則控制所述開關使處於所述第二開關狀態並控制該列像素中的每個像素的所述驅動電晶體使位於線性操作區域，以使對應的所述有機發光二極體感測所述環境光，產生所述並聯組合的所述電流的一部分；以及通過所述輸出電壓的低通濾波樣本來確定所述雙功能有機發光二極體顯示器的環境下的環境光照位準。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的方法，進一步包括：利用所述開關在所述第一開關狀態下使所述並聯組合的第一端耦接第一偏置電壓，其中，所述第一偏置電壓相對於耦接至所述並聯組合的第二端的第二偏置電壓來說為正。
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