[发明专利]具有控制电路的LED显示器

说明书

技术领域

本发明涉及固态显示装置以及存储和显示像素值和图像的手段。

背景技术

采用发光像素的固态图像显示装置是众所周知的并且被广泛使用。例如，OLED装置以无源矩阵结构和有源矩阵结构以及顶部发射体设计和底部发射体设计用于平板显示器。用于OLED显示器的控制电路在本领域中也是众所周知的，并且包括压控方案和流控方案。

常规无源矩阵OLED显示器利用驱动器使电流在固定周期(也称为帧或帧周期)流过OLED元件，在该固定周期中，OLED发光元件以特定亮度发射光。对OLED元件的逐行或列供电，并且以足以避免出现闪烁的速率刷新整个OLED显示器。例如，2003年4月24日公开的题为“System and Method for Providing Pulse Amplitude Modulation for OLEDDisplay Drivers”的WO2003/034389描述了一种用于有机发光二极管显示器的脉冲宽度调制驱动器。视频显示器的一个实施方式包括用于提供所选电压以驱动视频显示器中的有机发光二极管的电压驱动器。电压驱动器可以从校正表接收电压信息，该校正表对老化、列电阻、行电阻以及其它二极管特性做出解释。

相反，有源矩阵电路对于显示器中的各发光元件采用单个电路的二维阵列。有源矩阵电路提供用于存储后来用于控制驱动电路以提供流过发光元件(也称为像素或子像素)的电流的值(通常为电容器上的电荷)的控制机制。如这里所使用的，不考虑颜色或者与其它发光元件的分组，各发光元件都被认为是一个像素。例如，参照图12，用于驱动LED 10的有源矩阵像素电路包括控制晶体管12，其响应于诸如选择信号14和数据信号16的控制信号。当启动选择信号14时，控制晶体管12被导通，并且数据信号16向存储电容器20提供电荷。随后通过停用选择信号14使控制晶体管12截止。存储电容器20上存储的电荷使驱动晶体管22导通，以与电容器20上存储的电荷相当的电平向LED 10提供电流。参照图13A，像素可以在第一帧周期T₁期间以亮度级L₁发射光，而在第二帧周期T₂期间以第二亮度级L₂发射光。亮度的变化被观察者感知为图像的变化，例如，场景中的运动。

在现有技术中的常规平板显示器中，通常以足够高的速率周期性地刷新显示信号，以表现视频流的连续帧中的流畅运动。对于监视器，刷新速率通常是每秒30、60、70、75、80、90或100帧，而对于电视，刷新速率通常是每秒50或60帧。因此，在常规平板显示器中，以适合于应用的选定刷新速率更新电荷存储电容器20中的电荷。

通常以限定帧周期的刷新速率(例如，30Hz或60Hz)刷新各像素的亮度值。选择足够短的帧周期，使得当像素的亮度值变化时提供运动错觉。如所公知的，因为在帧周期中图像是静止的，而观察者的眼睛可能在显示器上进行跟踪，将图像曝光在视网膜的不同部分上，所以这样的有源矩阵电路会在观察者中造成运动模糊。通过缩短刷新周期(即，以更高频率进行刷新)可以降低该模糊。但是，这样的方案问题在于采用了更高频率的信号，这提高了驱动器的成本并且加剧了用于将电荷存储在各像素位置的控制线中的传输线效应。可替换地，例如，通过仅在帧时间的一部分中发射更亮的光可以缩短像素发射光的各帧期间的时间。如果帧周期足够短，则将不会感知到闪烁。参照图13B，在第一帧周期T₁中，可以控制像素在周期T₁的一半中发射两倍光2L₁，同样，在周期T₂的一半中以两倍的亮度级2L₂发射光。在相关方案中，显示器的多个部分可以显示滚过显示器的黑条。然而，这些方案还需要更高频率的控制，这些控制提高了成本并且对于具有更长控制线的更大显示器来说是成问题的。

可以采用公知的脉冲宽度调制技术来控制显示器像素，如图13B所示。而且，由于OLED显示器中的一个非均匀性源来自有源矩阵设计中采用的薄膜驱动晶体管的阈值开关特性中的变化，因此，改善有源矩阵OLED显示器中的均匀性的一种方法是采用与电荷存储控制技术形成对照的脉冲宽度调制技术。这些脉冲宽度调制技术这样工作：以最大电流和亮度对OLED进行特定第一时间量的驱动，然后在同一帧时间内使OLED截止第二时间量。如果第一时间量和第二时间量的和足够小，则观看者将不会感知到由周期性地导通和截止OLED产生的闪烁。通过改变导通OLED的时间量与截止OLED的时间量的比来控制OLED元件的亮度。