專利名稱：用于有源矩陣顯示的有機電致發光二極管的電子控制單元及其運行和顯示方法
技術領域：
本發明涉及用于有源矩陣顯示器中有機發光二極管的電子控制單元以及運行方法，其可應用于顯示機構(display unit)領域、尤其是平板屏幕，其中，具有有機發光二極管的基本顯示機構即像素或節段分別受到以一個或幾個矩陣的形式布置的控制單元控制。
背景技術：
電子設備和/或工業數據處理設備或公共設備的開發需要采用與用戶進行交互的界面，尤其需要采用具有顯示機構或者字段或像素監視器的可視化界面，下文將這四個術語看作兩兩具有相同的含義。為了提供增強的顯示性能，目前優選的是分別作用于顯示基本機構(節段或像素)，因此已開發出具有有源矩陣的顯示機構。
除了可能的成本削減以外，小型化以及對增強的單機性能的探索導向了采用液晶以降低功率消耗以及減小顯示機構空間需求的實施技術。然而，前一種技術表現出某些限制和缺點，其中包括相對復雜性，這是由于應當在外部發光的偏振條件下起作用、故而顯示是非直接的所引起的。因此，基于直接顯示的其他技術——即其中的基本機構產生光的技術——得到了開發，特別是涉及發光二極管的基本機構，其中的某個特定范圍在這里被尤為特別地考慮，即有機發光二極管或OLED的基本機構，其能在例如玻璃或塑料材料的不同基底上、在人們感興趣的制造條件下提供顯示機構。
在已知的具有有源矩陣的OLED顯示機構中，對一個像素或節段的一組發光二極管的控制或對每個二極管的控制以電流的形式進行，其能在流過二極管的強度Id的對數與發光度Lum的對數之間獲得線性控制規律，即log(Lum)＝A*log(Id)。然而，與像素相關聯的控制電路通常相當復雜，并且需要能維持相對較高電流的控制晶體管。控制電路的目的在于保持控制以及在合適的時刻通過附加控制信號保持該像素的OLED的熄滅，其中，附加控制信號與開通或選取該像素所用的是同一類型，且通常在一種情況下采用短暫的點亮控制脈沖、在另一種情況下采用熄滅脈沖。
這種電流控制的主要缺點是由于通常通過至少4個晶體管的復雜組件即所謂的“電流鏡”來實現所造成的。這牽涉到在該像素的所有晶體管中以及在位于上游的控制電路中流過大電流，且這種情況貫穿控制周期的始終。除需要兩條控制線來運行電流鏡以外，這些大電流應當通過在顯示機構上所提供的控制線流通、伴隨著相對較大的歐姆損耗。這在這些晶體管的尺寸和關于電子遷移率方面產生了天然的約束，其在實現難度之外導致監視器的高能耗。
在矩陣顯示機構中，對每一像素的控制是在行×列的基礎上復合的(multiplexed)，且幀的顯示是在行×行的基礎上(或根據所選取的實施例，在列×列的基礎上)實現的。此外，由于在幀的持續期間像素自始至終以基本恒定的亮度等級保持開啟，導致發光等級從一幀到另一幀的變化可能是突然的。例如，這樣的變化可能由于畫面中顯示的物體隨時間在畫面中移動而發生。這種突然變化還會被眼睛所察覺并對屏幕上的活動畫面的視覺感知產生擾亂。這導致了可能令人很不舒適的模糊效應(blurringeffect)。
發明內容
本發明在以電壓的方式提供像素控制的同時試圖解決這些困難，這種電壓方式的像素控制還能簡化與每一像素或節段相關聯的控制電路。本發明利用了附加或固有電容器在該像素OLED的電子電流開關的附加或固有電阻中被放電的記憶效應。基于電壓的控制的實施還能使對電子(電荷載體)遷移率和晶體管大小方面的約束受到限制。因此，這種顯示單元的實現可以采用具有小或不小的遷移率的薄膜晶體管即所謂的TFT，以及例如用無定形或微晶或多晶硅制成的晶體管，甚至可以是有機晶體管。
因此，本發明涉及用于有源矩陣顯示器中像素或節段的至少一個有機發光二極管(OLED)的電子控制單元，該單元至少包含-具有控制輸入的一個控制電路，其相對于到達控制輸入上的控制線的控制信號作為電子開關運行，并相對于所述控制信號使OLED開啟或不開啟，-控制信號的一個電容性存儲電路，其具有連接到控制線的電容器C，-一個選定電路，其相對于到達選定線的選定信號Vsel作為電子開關運行，并相對于所述選定信號使電容性存儲電路與控制電壓Vcom電氣連接或從控制電壓Vcom隔離。
根據本發明，通過經由與電容器并聯的電阻Rf對電容器進行放電，存儲是暫時性的。
在本發明不同的實施例中采用了下面的方法，可根據所有的技術可能性對這些方法進行組合-在持續時間和/或電壓等級上對控制信號進行調制；(使得根據需要改變該像素的OLED開啟的時間成為可能)-在電壓等級上對控制電壓Vcom進行調制；-在持續時間上對選定信號Vsel進行調制；-顯示以幀的形式呈周期性，且對C和Rf的值進行選擇，使得在平均運行條件下，開啟狀態的存儲持續時間小于幀的持續時間，-存儲持續時間優選為小于或等于幀持續時間的一半，-電容器C基本為附加電容器，-電容器C基本為控制電路的固有輸入阻抗的電容性部分，-電阻Rf基本為附加電阻，-附加電阻Rf由所安裝的作為電阻性電路的晶體管實現，-電阻Rf基本為控制電路的固有輸入阻抗的電阻性部分，-電阻Rf基本為電容器的泄漏電阻，(電容器非理想、表現出泄漏電流且優選為基本依照歐姆定律)-該單元包含當電容器C被連接到控制電壓Vcom時，減小電容器C接線端上電壓的最大上升和/或下降速率的裝置，-控制電路為場效應控制晶體管M1，-控制晶體管M1具有一個門，-控制晶體管M1具有兩個門，-選定電路為場效應控制晶體管M2，-選定晶體管M2具有一個門，-選定晶體管M2具有兩個門，-控制電路為P型場效應控制晶體管M1，其在一個臂上直接連接到電源正極Vpp，且在另一個臂上通過OLED連接到電源的地線，選定電路為P型場效應控制晶體管M2，且電容器C和電阻Rf并聯返回到正極Vpp，-控制電路為N型場效應控制晶體管M1，其在一個臂上直接連接到電源的地線，且在另一個臂上通過OLED連接到電源正極Vpp，選定電路為N型場效應控制晶體管M2，且電容器C和電阻Rf并聯返回到地線，-晶體管為薄膜晶體管，即所謂的TFT，-晶體管用無定形或微晶或多晶硅制成，甚至可以為有機晶體管。
本發明還涉及用于有源矩陣顯示器中像素或節段的至少一個有機發光二極管(OLED)的電子控制單元的運行方法，該單元至少包含-具有控制輸入的一個控制電路，其相對于到達控制輸入上的控制線的控制信號作為電子開關運行，并相對于所述控制信號使OLED開啟或不開啟，-控制信號的一個電容性存儲電路，其具有連接到控制線的電容器C，-一個選定電路，其相對于到達選定線的選定信號Vsel作為電子開關運行，并相對于所述選定信號使電容性存儲電路與控制電壓Vcom電氣連接或從控制電壓Vcom隔離。
根據本方法，實現了根據一個或幾個上述特征的單元，且其中，對電容器的放電通過布置為與電容器并聯的電阻Rf進行，以便提供開啟狀態的暫時存儲，且其中，在平均運行條件下，開啟狀態的存儲持續時間小于幀持續時間，且優選為小于或等于幀持續時間的一半。
在本方法的變體中，為了開啟OLED，將選定脈沖Vsel以這樣的持續時間施加到選定線上，使得在選定脈沖結束時，在電容器接線端上的電壓為Vcom的分數。在其他變體中，可以與以下方法組合-在持續時間和/或電壓等級上對控制信號進行調制(特別是從一幀到另一幀)；-在電壓等級上對控制電壓Vcom進行調制；-在持續時間上對選定信號Vsel進行調制。
最后，本發明涉及一種具有像素和/或節段的有機發光二極管(OLED)的顯示機構，其實現了組成矩陣的所述二極管的一組電子控制單元，每一像素或節段通過復合為該矩陣的行×列單獨地可控制，其中，該單元依照上述的一或幾個單元特征。
在制造該顯示機構的一個形態中，選定信號Vsel對應于矩陣的行，控制電壓Vcom對應于矩陣的列。
本發明使得實現簡化的顯示機構成為可能，且如果對顯示單元中像素的電子控制單元的簡化伴隨有顯示機構上游及其單元上游的驅動電路復雜性的增大，這種增加的復雜性關系到實現公知技術的電路，例如由硅片制成的集成電路，且其在設備的全部電子或數據處理部分的消耗和/或成本上的綜合影響在顯示機構層面上相對于本發明提供的增進來說極小。其可用于實現柔性平板屏幕。
在本發明采用控制晶體管情況下的優點中，可以將對模糊效應的抑制引以為證，相反，模糊效應在本技術目前水平的顯示機構上可觀察到。這可歸因于電容器接線端上的電壓隨時間逐漸減小、將OLED的發光強度減小到控制晶體管的閾值，從那一時刻開始，控制晶體管不再導通且不再供給OLED。從一幀變到另一幀時不再存在從一個恒定的等級到另一個恒定的發光度等級的突變。在該像素的單元的選定期間，還可以相對于送到電容器的電荷來更改顯示發光度，該電荷取決于電壓Vcom(和/或Vsel)。沿OLED流通的電流以及發光持續時間取決于Vcom(和/或Vsel)。另外，當像素的單元被訪問以顯示下一幀時，電容器被放電，從一幀到下一幀在發光度的等級上不存在顯著的記憶效應。
另外，本發明能夠獲得對顯示機構的結構簡化、在降低消耗方面以及可能如這里闡釋的、視覺感知方面的、增強的顯示特性。
事實上，在本發明的其他優點當中，可以將此事實引以為證每一二極管OLED顯示的刷新使得可以對隨時間產生的光能以不使用戶察覺這種調制的高頻率(脈沖速率)進行調制，尤其是全部或部分地進行調制，但這提供了對于連續顯示的增強的感知。另外，這種調制使得可以在每一二極管OLED中使用不連續的(脈沖的)電流，其可能遠遠大于每一二極管可連續接收的電流，因此，可以進一步提高用戶感知。
結合附圖，本發明通過下面的介紹進行舉例說明但并不限于此。在附圖中圖1表示制造控制單元的第一實例；圖2表示制造控制單元的第二實例；圖3表示選定電壓Vsel、電容器接線端上的電壓以及OLED中的電流隨時間的變化圖。
具體實施例方式
根據本發明整體，用于有源矩陣顯示器中像素/節段的有機發光二極管(OLED)的電子控制單元包含這種單元的矩陣集。這種顯示機構以時間單元順序運行，每個時間單元對應于幀顯示的持續時間。貫穿幀持續時間的始終，對矩陣的列或行進行掃描，以啟用對每一像素/節段的顯示配置(關斷或開啟的等級/強度)。通過控制電路來供給像素/節段的OLED，控制電路相對于通過控制線到達的控制信號作為電子開關運行并使OLED中流過或不流過強度可變的電流，該電流在地線與電源正接線端Vdd之間獲得。
導通狀態下控制電路的引入阻抗(leadthrough impedance)(電阻)相對較小，以便開啟OLED且避免歐姆耗散(焦耳效應)以及額外的損耗。在閉鎖的非導通狀態下，控制電路表現出高的引入阻抗(電阻)，使得泄漏電流可以忽略且不會開啟OLED。
在優選實施例中，控制電路表現出高的控制輸入阻抗，幾乎不對控制線施壓，控制線包含根據情況返回地線或Vdd的電阻Rf和電容器C。電容器C和電阻Rf可為單元中其他元件的固有元件和/或附加元件。在固有元件的情況下，C可為控制電路的“寄生”輸入電容和/或Rf為控制電路的輸入阻抗(電阻)(控制電路不再具有高的阻抗/輸入電阻)。由于傳統可用的部件通常實際上為純部件，也就是說，電阻實際上為純電阻、電容器實際上為純電容器，可以考慮這種情況Rf為電容器自身的泄漏電阻(或反之，C為電阻Rf的寄生電容)，這牽涉到特殊電容器(或反之為電阻)的制造。
具有控制電路的單元以及具有其電容器C與電阻Rf的控制線的此部分構成具有暫時記憶的開關元件當控制線上的電壓超過控制電路的導通閾值Vsl時，控制電路變為導通，相反，當控制線上的電壓下降到控制電路的導通閾值Vsl以下時，控制電路變為閉鎖、不導通。控制電路可在“有”或“無”(all-or-nothing)的基礎上運行(基本恒定導通/不導通)，或為線性地運行，如同從圖1和2情況下的晶體管可以看到的那樣。應當明了，由于通常控制電路表現出滯后現象(施密特觸發器)和/或表現出逐漸導通區、如同從下面采用晶體管的情況下可以看到的那樣，這種闡釋是簡單化的。另外，根據控制電路是否反轉類型，可以顛倒在閾值之上或下導通或不導通的條件。類似地，開啟OLED后且在關斷OLED前電容器電荷的變化，如果其優選為對應于放電(電阻與電容器并聯)，電容器充電的情況可以用相同的方式考慮。在電容器充電的情況下，電阻返回的電源接線端與電容器所返回的相反電容器和電阻串聯連接在兩個電源接線端之間，且控制線連在電阻和電容器之間的中間位置。在后一種充電情況下，應當明了，選定電路必然導致放電以進行發光，且通過控制電路的OLED發光應當對應于放電狀態。
一旦充電以后，電容器C將逐漸放電，且如果電容器的初始電荷使得控制線上的電壓大于閾值Vsl，只要控制線上正在減小的電壓大于控制電路的導通閾值Vsl，OLED將保持開啟。
為了對電容器C充電，選定電路將電壓Vcom施加(導通狀態)或不施加(閉鎖、隔離狀態)到控制線上，其中，選定電路同樣作為由選定信號Vsel控制的開關運行。電壓Vcom可被包含在小于閾值Vsl的電壓(優選為最小為0V(在地線上))和大于閾值Vsl的電壓(優選為最大為Vdd)之間。在如圖1或2所示的晶體管控制電路的情況下，這一電壓Vcom是對顯示發光度進行調節的手段之一。因此，具有電容器C的選定電路表現為采樣和保持，但其具有某個時間常數，使得在閉塞(隔離)期間，控制線上的電壓逐漸減小。如下一階段所見那樣，限制流過選定電路的電流峰值和/或電容器C的最大充電電壓是有利的。
由于僅采用兩個晶體管實現、相對較為簡單，圖1和2提供了兩種特別引起關注的實現實例。
圖1中，控制電路由一個控制晶體管61 M1構成，其連接在通過線7的Vdd與OLED 9之間并通過線8返回地線。控制晶體管61的輸入端連接到控制線5′，其上具有均返回到Vdd的電容器C和電阻Rf。選定電路由一個選定晶體管41 M2構成，其連接在到電壓Vcom的線2與控制線5′之間。選定晶體管41在輸入端接收線3的選定信號Vsel。第一實例的運行原理可通過下面對第二實例給出的介紹推演得出。
圖2中，控制電路由一個控制晶體管62 M1構成，其通過線7′連接在通過一個或幾個OLED的Vdd并通過線8′返回地線。控制晶體管62的輸入端連接到控制線5，其上具有均返回到地線的電容器C和電阻Rf。選定電路由一個選定晶體管42 M2構成，其連接在到電壓Vcom的線2與控制線5之間。選定晶體管42在輸入端接收線3′的選定信號Vsel。當控制線5的電壓大于控制晶體管62的導通閾值時，控制晶體管62導通，OLED開啟。正的選定信號Vsel——例如等于Vdd——使得選定晶體管42導通，且線2的電壓Vcom被施加到控制線5上。應當注意的是，根據Vsel與線5之間的電壓差值可以使選定電壓晶體管42導通或不導通，但該差值應當大于選定晶體管M2的導通閾值以使其導通。如果要求系統的開關(選定晶體管導通、作業)忽略(殘留在)控制線5上的電壓，在選定(選定脈沖)期間Vsel應當盡量高，例如為Vdd。可以注意到，也可以將M2用作具有充電均衡器和切削效應(chopping effect)的開關，這是因為電壓差值應當大于M2的導通閾值，電容器接線端上的電壓不會大于Vsel的最大電壓。應當明了，在選定脈沖期間，如果Vcom被連接到地線(或接近地線)，電容器C可被放電，且如果Vcom為正(Vdd或接近Vdd)，電容器可被充電。
可以注意到，由于對控制電路采用了表現出至少一個基本線性工作區的晶體管62或61，且由于控制線5或5′上的電壓隨時間變化，在OLED中流過的電流同樣隨時間變化，因此，所產生的發光強度也隨時間變化，一直到導通閾值，即從此不再有電流流過晶體管也因此不再流過OLED的時刻。
在幾個有機發光二極管由控制晶體管運行的情況下，所述二極管可以為串聯和/或并聯。此外，本發明可以在包含冗余部件的顯示機構中實現，冗余部件尤其可以是單元和/或晶體管和/或發光二極管，它們可替代故障部件，以便減小可能包含上百萬個部件的顯示機構的生產消耗。
因此可見，在最早的實施例中，本發明基本存在于貫穿對應于該像素的選定信號Vsel的脈沖持續期間，通過用控制電壓Vcom(該電壓優選為在充電期間保持基本恒定但可以從一幀到另一幀地改變以便變更列中連續像素的發光度)經由選定晶體管M2對電容器進行充電來以電壓控制像素。這種電壓運行的控制電路表現出類似采樣保持的作用，其能在采樣期間自始至終對電容器進行充電并在閉塞期間自始至終保持電荷(此處為下降)。電容器直接連接到能向該像素的OLED進行饋送的開關晶體管M1的門。門表現出高的輸入阻抗，且電容器通過門(以及可能的與電容器并聯的電阻)的放電相對較慢，優選為使得OLED在幀持續時間的一半上自始至終被供給。
電容器可以為在構造上可以增加的、開關晶體管M1控制門的輸入電容器或附加電容器。附加電阻或者電容器或開關晶體管門的泄漏電流導致電容器逐漸放電，因此一旦控制晶體管M1的門電壓下降到低于開關晶體管的閾值電壓Vsl時自動關斷OLED。這種熄滅發生在持續時間結束的時候，持續時間取決于M1的閾值Vsl、控制電壓Vcom、電容的值、限制充電的阻抗值以及放電阻抗值。根據這些值和選定(選定脈沖)的持續時間tsel，施加到門上的最大電壓的值發生變化，由此產生OLED的時間控制效果。因此，通過構造可一勞永逸地(例如用構造所確定的電容值C)或者動態地在運行中(例如更改選定脈沖的持續時間tsel和/或電壓Vcom的值、或者改變電壓Vsel的值)同時更改OLED發光的持續時間。
如圖2所示單元的運行原理總結在圖3之中，下面的部分為在整個幀持續時間上選定信號的時態圖，上面的部分為在整個幀持續時間上對應于電容器接線端上的電壓的、控制線5的電壓的時態圖。這里假設對電容器C進行充電的情況，但放電的情況可以從下面的闡釋中推演得到。在圖3的下一部分，選定信號在持續時間為tsel的整個脈沖期間穿過正電壓等級，其使得M2在整個所述持續時間期間導通。在圖3的上面的部分，在脈沖期間，在選定脈沖結束時電容器被充電到電壓值Voled(曲線上迅速增加的部分)，接著，從選定脈沖結束時起，電容器逐漸放電(曲線上緩慢減小的部分)。在曲線高于控制晶體管M1導通閾值Vsl的部分，OLED開啟，相反，在低于控制晶體管M1導通閾值Vsl的部分，OLED關斷。
可以用流過OLED的電流的變化來修正圖3中控制線5上的電壓的變化，且其相對于電容器和電阻器接線端上電壓的隨時間變化而變化。控制晶體管線性工作，且在由于晶體管M1閾值電壓的存在而造成的偏置內，電流跟隨控制線上電壓的變化。但是，可以考慮晶體管在飽和模式(在電容器逼近其電荷峰值的同時)下運行某個時間，但發光度的控制變得更為困難。
因此，從一幀到另一幀在持續時間和/或電壓等級(開始的、在選定信號結束時)上對控制信號進行調制的同時，可以獲得像素發光度的變化。這種調制可通過幾種方式獲得，按照是否在電壓等級上對控制電壓Vcom進行調制和/或是否在持續時間上對選定信號Vsel進行調制，甚至是否在電壓等級上對選定脈沖Vsel進行調制。
為了了解所實施的不同信號的持續時間，可以考慮這種顯示機構的情況包含768行，每行1024像素，且其幀頻率為75Hz，即13.3ms。于是，行持續時間為17.6μs，其對應于選定脈沖Vsel的寬度。
可以注意到，在選定脈沖持續時間不太長的情況下，電容器在行選定脈沖期間只是被部分充電(放電)，電容器接線端上的最大電壓達不到所施加的電壓Vcom。這意味著在該脈沖結束時電容器接線端上的電壓(即控制晶體管M1的門電壓)沒有達到Vcom的值，而是在某個電位上，該電位等于Vcom的分數。也可以考慮在選定脈沖Vsel持續期間電容器被充電到基本達到Vcom的情況。
由于保證電容器完全充電的電路相對于傳統的電流控制不會表現出許多優點，為了限制選定晶體管的大小并防止其在所用的選定脈沖持續時間tsel的條件下被完全充電到控制電壓Vcom，限制通過選定晶體管的、電容器的充電電流是有用的。這種對充電電流的限制可以通過幾種方法獲得，或者可將這些方法組合使用，下面給出了其中的五個實例。首先，在增大源Vcom的內阻的同時，在幾個單元同時被選中的情況下具有最大充電電壓相對于所選定的單元的數量而變化的缺點。其次，采用在導通狀態下表現出相對較高的引入阻抗的選定晶體管，由此可以采用具有小的遷移率的晶體管。第三，添加與選定晶體管串聯的電阻。第四，添加限制電流峰值、與選定晶體管串聯布置的非線性部件。第五，添加與選定晶體管串聯或組合的恒流發生器。
由于對OLED接線端的電位差不敏感，且不需要精確調節其他電源電壓，所建議的、電容器與控制晶體管均有直接的公共點(圖1的Vdd，圖2的地線)的組件使得控制晶體管能在穩定的線性/飽和狀態下運行。這些組件與那些沒被示出但同樣被認為屬于本發明框架的組件形成對比，在那些組件中，控制晶體管通過OLED返回公共點，即對于圖1、OLED 9位于控制晶體管61 M1的Vdd一側的線7之上且線8直接返回到地線的情況。對于圖2，這對應于當OLED 9位于控制晶體管62 M1的地線一側的線8′上且線7′直接返回到Vdd的情況。
應當注意的是，在本發明以及采用如圖1和2所示的晶體管的情況下，OLED中的以及所述OLED發出的光的強度分布(instensity profile)不再如同電流控制像素的情況下那樣是控制的線性函數。為了補償這種非線性以及其他效應，可在顯示機構上游的電子驅動電路中進行控制信號的修正。
優選的運行方法為OLED只在幀持續時間的一部分上始終開啟，也就是說，存在非作業時間(non-productive time)，在非作業時間內，每個OLED不是在幀持續時間上自始至終開啟(可以明了，不應可見的像素的OLED在該幀持續時間上自始至終關斷，且應當可見的像素的OLED僅在該幀持續時間的一部分上開啟)。這種非作業時間能使OLED處于空閑模式，且對OLED的壽命持續時間具有有益的作用。此外，除了可向具有空閑時間的OLED送入更大的脊形電流(ridge current)外，采用OLED的周期點亮可能產生有益的心理視覺效果(psychovisual effect)。
由于本發明的裝置和方法，電壓控制使得對通過OLED傳送的電流的持續時間進行調制成為可能。事實上，出于簡化的目的，控制電路61，62基本運行在“有”或“無”的模式下，當其控制線5、5′上的電壓大于閾值時讓電流通過并開啟OLED，低于閾值時閉鎖。相對于持續時間(Vsel的脈沖持續時間)基本恒定的所述信號Vsel，使得接收基本為二進制的選定信號Vsel的選定電路41，42導通或不導通，且電容器C接收到的電荷(由此產生在其接線端上的電壓)因此基本取決于控制電壓Vcom的等級。因此，在改變供給電容器C的電壓Vcom的同時對OLED的發光持續時間起作用。因此，電壓Vcom的變化使得對OLED發光脈沖寬度進行編碼的調制成為可能。
電壓Vcom優選為在脈沖Vsel的持續期間保持基本恒定(在忽略源Vcom內阻的影響時)，且在脈沖Vsel外被更改。發生器Vcom可以為具有電壓輸出的數字/模擬變換器。
因此，特別是相對于幀持續時間和所提供的Vcom的可能值以及控制電路閾值的可能值，進行Rf和C(由于例如泄漏電流等而為其他部件所固有或為自身部件)的值的選取，使得對OLED在幀中存在非作業時間(不發光)，Vcom的最大值對于其已在脈沖Vsel期間被送到電容器。另外可以考慮Vcom發生器的源電阻和/或選定電路的引入電阻和/或限制上升/下降時間的、可能的附加電路的引入電阻。
時間常數可以如下計算第一步，將組件的時間常數調節為所預期屏幕的類型，在該實例中，1024×768像素、75Hz頻率的顯示器給出的幀持續時間等于13.3ms，且選定時間小于或等于17μs。
該組件的主要特征時間是常數RC，其中，C表示控制的存儲電容，R為其接線端上的泄漏電阻。在所考慮的時間尺度下，在門長度固定為10微米的晶體管中的暫態現象不會被察覺。因此需要具有微秒數量級的RC的解決方案。
更確切而言，這一點是為了保持OLED在接近幀持續時間一半的持續時間上開啟。事實上，在很可能產生高度動態顯示的屏幕型應用中，有必要不在整個像素持續期間自始至終保持像素顯示的控制，這是因為這會由于視覺殘影(visual remanence)而導致對屏幕上任何移動的模糊感知。在所考慮的頻率上，幀持續時間大概兩倍于人類視覺系統的時間知覺(temporal perception)，其被人們所通常接受的值為大約5ms。為了避免兩幀重疊，在不更改刷新頻率的情況下，因此將像素的發光限制為幀持續時間的大約一半，這對OLED屏幕以及LCD屏幕(對其另外還應考慮像素自身的響應時間)都適用。
在純粹的電壓控制電路的情況下，在幀結束之前，電容器的放電應當自然關斷OLED。由于在發光的變化上比通過強度/時間驅動器實現的逐步型控制更有規律，可望獲得在動態視覺性能上的改進。這一點是為了防止產生過短的點亮周期(ignition cycle)。對電容器的過快放電可能對顯示器具有負面效果，并且為了保持相同的平均發光度而進一步牽涉到更高的峰值強度。另外的約束與“樓梯”效應相關相反地，如果放電過慢，電容器接線端上的電壓從一幀到另一幀增加。這種情況對應于存儲現象，其是通過對電容器進行部分充電的電壓控制所特有的，而在電容器接線端上的電壓相對于所施加的電流對每一幀獨立地被強制的強度控制的情況下不會發生。因此，由于模擬計算機的存儲器實際上不能超過500周期，有必要在組件穩定性允許的條件下在許多幀上將放電持續時間最大化，對于那些幀電路系統性地受到最大發光控制。最后一個約束更為具體在像素大小給定的情況下，電容被限定為最大為幾個pF，且更重要的原因是選定持續時間不能對更大的電容器充電。
最后，所選用的解決方案是等于6ms的恒定RC，其中，R＝kΩ，C＝2pF。
這些值對應于在保留穩定性的同時的最佳可行時間常數，并在接近幀的一半的持續時間上在OLED中產生大的電流。OLED中的電流在幀結束之前不會完全消失，但繪制OLED接線端上的電壓曲線則顯示，在至多6s后所述電壓又下降到二極管的閾值電壓之下，其估計為大約4.9V。在此閾值之下，經過二極管的電流可被認為相對于峰值在發光功率方面非常小，且OLED實際上在幀結束之前關斷。這種剩余電流不會伴有應當避免的樓梯型效應，但它在一觀察到稍微大于時間常數的值時就會出現。
應當明了，所給出的實施實例純屬說明之用，可在本發明框架內考慮其他的變體。尤其相對于控制電路特別是控制晶體管M1的是否反轉型，以及相對于選定電路特別是晶體管M2的類型，OLED的點亮可以通過電容器接線端上的、大于閾值的電壓獲得，或者相反地通過等于零的電壓獲得，且電容器的充電/放電可通過正電壓Vsel獲得，或者相反地通過零電壓獲得。最后，“正電壓”這種表述是相對的，且根據所用的基準和/或所用的部件可采用相對于地線的正和負電壓或者僅采用負電壓。然而，優選為采用與依靠單電壓的顯示機構一起安裝的設備中的單元，尤其是由拋棄型電池或可再充電池構成的其自身的電源。
權利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種用于有源矩陣顯示器中像素或節段的至少一個有機發光二極管(OLED)的電子控制單元，該單元至少包含-具有控制輸入的一個控制電路(61，62)，其相對于到達所述控制輸入的控制線(5，5′)的控制信號作為電子開關運行，并相對于所述控制信號開啟所述有機發光二極管(OLED)或不開啟所述有機發光二極管(OLED)，-所述控制信號的一個電容性存儲電路，其具有連接到所述控制線的電容器(C)，-一個選定電路(41，42)，其相對于到達選定線(3，3′)的選定信號(Vsel)作為電子開關運行，并相對于所述選定信號使所述電容性存儲電路與控制電壓(Vcom)(2)電氣連接/從所述控制電壓(Vcom)(2)隔離，該單元特征在于，通過對所述電容器經由與所述電容器(C)并聯的電阻(Rf)進行放電，使得可感知的開啟狀態的存儲持續時間小于或等于幀持續時間的一半。
2.根據權利要求1的單元，其特征在于所述電容器(C)基本為附加電容器。
3.根據權利要求1的單元，其特征在于所述電容器(C)基本為所述控制電路的固有輸入阻抗的電容性部分。
4.根據權利要求1、2或3的單元，其特征在于所述電阻(Rf)基本為附加電阻。
5.根據權利要求1、2或3的單元，其特征在于所述電阻(Rf)基本為所述控制電路的固有輸入阻抗的電阻性部分。
6.根據權利要求1、2或3的單元，其特征在于所述電阻(Rf)基本為所述電容器(C)的泄漏電阻。
7.根據權利要求1至6中任意一項的單元，其特征在于包含當所述電容器(C)被連接到所述控制電壓(Vcom)時減小所述電容器(C)的接線端上電壓的最大上升和/或下降速率的裝置。
8.根據權利要求1至7中任意一項的單元，其特征在于所述控制電路為場效應控制晶體管(M1)(61，62)。
9.根據權利要求1至8中任意一項的單元，其特征在于所述選定電路為場效應控制晶體管(M2)(41，42)。
10.根據權利要求8和9的單元，其特征在于所述控制電路為在一個臂上直接連接到電源正極(Vdd)而在另一個臂上通過所述有機發光二極管(OLED)連接到所述電源的地線的P型場效應控制晶體管(M1)(61，62)，所述選定電路為P型場效應控制晶體管(M2)(41，42)，所述電容器(C)和所述電阻(Rf)并聯返回到所述正極(Vdd)。
11.根據權利要求8和9的單元，其特征在于所述控制電路為在一個臂上直接連接到電源的地線而在另一個臂上通過所述有機發光二極管(OLED)連接到所述電源的正極(Vdd)的N型場效應控制晶體管(M1)(61，62)，所述選定電路為N型場效應控制晶體管(M2)(41，42)，所述電容器(C)和所述電阻(Rf)并聯返回到所述地線。
12.根據權利要求8至11中任意一項的單元，其特征在于所述晶體管為薄膜晶體管，即所謂的TFT。
13.一種用于有源矩陣顯示器中像素或節段的至少一個有機發光二極管(OLED)的電子控制單元的運行方法，該單元至少包含-具有控制輸入的一個控制電路(61，62)，其相對于到達所述控制輸入的控制線(5，5′)的控制信號作為電子開關運行，并相對于所述控制信號開啟所述有機發光二極管(OLED)或不開啟所述有機發光二極管(OLED)，-所述控制信號的一個電容性存儲電路，其具有連接到所述控制線的電容器(C)，-一個選定電路(41，42)，其相對于到達選定線(3，3′)的選定信號(Vsel)作為電子開關運行，并相對于所述選定信號使所述電容性存儲電路與控制電壓(Vcom)電氣連接/從所述控制電壓(Vcom)隔離，該方法特征在于，實現了根據權利要求1至12中任意一項的單元，且其中，對所述電容器的放電通過與所述電容器(C)并聯布置的電阻(Rf)進行，以便獲得小于或等于幀持續時間一半的、對可感知的開啟狀態的存儲持續時間。
14.根據權利要求13的運行方法，其特征在于對所述控制信號在持續時間和/或電壓等級上進行調制。
15.根據權利要求13或14的運行方法，其特征在于為了開啟所述有機發光二極管(OLED)，將選定脈沖(Vsel)以這樣的持續時間施加到所述選定線上使得在所述選定脈沖結束時，所述電容器的接線端上的電壓為(Vcom)的分數。
16.根據權利要求13或14的運行方法，其特征在于所述控制電壓(Vcom)幅度可調節，通過所述選定信號的所述選定電路(41，42)的導通持續時間為恒定，以便調節所述開啟狀態的持續時間，使得所述開啟狀態的所述持續時間小于所述幀持續時間。
17.具有像素和/或節段的有機發光二極管(OLED)的顯示機構，其實現了復合為矩陣的所述二極管的一組電子控制單元，每一像素或節段可單獨地由復合為所述矩陣的行×列控制，其特征在于，所述單元根據權利要求1至12中的任意一項，并按照權利要求13至16中任意一項運行。
權利要求
1.一種用于有源矩陣顯示器中像素或節段的至少一個有機發光二極管(OLED)的電子控制單元，該單元至少包含-具有控制輸入的一個控制電路(61，62)，其相對于到達所述控制輸入的控制線(5，5′)的控制信號作為電子開關運行，并相對于所述控制信號開啟所述OLED或不開啟所述OLED，-所述控制信號的一個電容性存儲電路，其具有連接到所述控制線的電容器C，-一個選定電路(41，42)，其相對于到達選定線(3，3′)的選定信號Vsel作為電子開關運行，并相對于所述選定信號使所述電容性存儲電路與控制電壓Vcom(2)電氣連接/從所述控制電壓Vcom(2)隔離，該單元特征在于，所述存儲通過對所述電容器經由與所述電容器并聯的電阻Rf進行放電而為暫時性的。
2.根據權利要求1的單元，其特征在于所述電容器C基本為附加電容器。
3.根據權利要求1的單元，其特征在于所述電容器C基本為所述控制電路的固有輸入阻抗的電容性部分。
4.根據權利要求1、2或3的單元，其特征在于所述電阻Rf基本為附加電阻。
5.根據權利要求1、2或3的單元，其特征在于所述電阻Rf基本為所述控制電路的固有輸入阻抗的電阻性部分。
6.根據權利要求1、2或3的單元，其特征在于所述電阻Rf基本為所述電容器的泄漏電阻。
7.根據權利要求1至6中任意一項的單元，其特征在于包含當所述電容器C被連接到所述控制電壓Vcom時減小所述電容器C的接線端上電壓的最大上升和/或下降速率的裝置。
8.根據權利要求1至7中任意一項的單元，其特征在于所述控制電路為場效應控制晶體管M1(61，62)。
9.根據權利要求1至8中任意一項的單元，其特征在于所述選定電路為場效應控制晶體管M2(41，42)。
10.根據權利要求8和9的單元，其特征在于所述控制電路為在一個臂上直接連接到電源正極Vpp而在另一個臂上通過所述OLED連接到所述電源的地線的P型場效應控制晶體管M1(61，62)，所述選定電路為P型場效應控制晶體管M2(41，42)，所述電容器C和所述電阻Rf并聯返回到所述正極Vpp。
11.根據權利要求8和9的單元，其特征在于所述控制電路為在一個臂上直接連接到電源的地線而在另一個臂上通過所述OLED連接到所述電源的正極Vpp的N型場效應控制晶體管M1(61，62)，所述選定電路為N型場效應控制晶體管M2(41，42)，所述電容器C和所述電阻Rf并聯返回到所述地線。
12.根據權利要求8至11中任意一項的單元，其特征在于所述晶體管為薄膜晶體管，即所謂的TFT。
13.一種用于有源矩陣顯示器中像素或節段的至少一個有機發光二極管(OLED)的電子控制單元的運行方法，該單元至少包含-具有控制輸入的一個控制電路(61，62)，其相對于到達所述控制輸入的控制線(5，5′)的控制信號作為電子開關運行，并相對于所述控制信號開啟所述OLED或不開啟所述OLED，-所述控制信號的一個電容性存儲電路，其具有連接到所述控制線的電容器C，-一個選定電路(41，42)，其相對于到達選定線(3，3′)的選定信號Vsel作為電子開關運行，并相對于所述選定信號使所述電容性存儲電路與控制電壓Vcom電氣連接/從所述控制電壓Vcom隔離，該方法特征在于，實現了根據權利要求1至12中任意一項的單元，且其中，對所述電容器的放電通過與所述電容器并聯布置的電阻Rf進行，以便提供開啟狀態的暫時性存儲，在平均運行條件下，開啟狀態的所述存儲持續時間小于幀持續時間，且優選為小于或等于所述幀持續時間的一半。
14.根據權利要求13的運行方法，其特征在于對所述控制信號在持續時間和/或電壓等級上進行調制。
15.根據權利要求13或14的運行方法，其特征在于為了開啟所述OLED，將選定脈沖Vsel以這樣的持續時間施加到所述選定線上使得在所述選定脈沖結束時，所述電容器的接線端上的電壓為Vcom的分數。
16.根據權利要求13或14的運行方法，其特征在于所述控制電壓Vcom幅度可調節，通過所述選定信號的所述選定電路(41，42)的導通持續時間為恒定，以便調節所述開啟狀態的持續時間，使得所述開啟狀態的所述持續時間小于所述幀持續時間。
17.具有像素和/或節段的有機發光二極管(OLED)的顯示機構，其實現了復合為矩陣的所述二極管的一組電子控制單元，每一像素或節段可單獨地由復合為所述矩陣的行×列控制，其特征在于，所述單元根據權利要求1至12中的任意一項，并按照權利要求13至16中任意一項運行。
全文摘要
本發明涉及一種用于有源矩陣顯示器中像素或節段的至少一個有機發光二極管(OLED)的電子控制單元，該單元至少包含具有控制輸入的一個控制電路(6，61，62)，其相對于到達控制線(5，5′)的控制信號運行，并能開啟所述OLED；所述控制信號的一個電容性存儲電路，其具有連接到所述控制線的電容器C；一個選定電路(4，41，42)，其相對于選定線(3，3′)上的選定信號V
文檔編號G09G3/32GK1902676SQ200480040246
公開日2007年1月24日 申請日期2004年12月13日 優先權日2003年12月11日
發明者B·德雷維翁, F·C·安素, Y·E·博納西厄, R·范德哈格亨 申請人:科學研究國家中心, 綜合工科學校