TWI383356B - 電場發光顯示器補償式類比電晶體驅動訊號 - Google Patents

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Description

電場發光顯示器補償式類比電晶體驅動訊號
本發明係關於控制一施加至用於供應透過電場發光裝置之電流之驅動電晶體之類比訊號。
平板顯示器作為用於計算、娛樂及通信之資訊顯示器具有極大意義。電場發光(EL)平板顯示器技術，諸如有機發光二極體(OLED)技術，在色域、照度及功率消耗方面提供優於其他技術(諸如液晶顯示器(LCD)及電漿顯示器面板(PDP))之益處。然而，隨著時間推移，EL顯示器出現效能降級之情形。為在顯示器之使用壽命中提供一高品質影像，必須補償此降級。
EL顯示器通常包括一相同子像素陣列。每一子像素包括一驅動電晶體(通常為薄膜電晶體，一TFT)及一EL裝置(實際發射光之有機二極體)。一EL裝置之光輸出與透過該裝置之電流大致成比例，因此通常將驅動電晶體組態為一回應於一閘極至源極電壓Vgs 之電壓控制電流源。與用於LCD顯示器中之彼等源極驅動器類似之源極驅動器提供控制電壓至該等驅動電晶體。源極驅動器將一所需碼值步進74轉換成一類比電壓步進75以控制驅動電晶體。碼值與電壓之間的關係通常係非線性，但具有較高位元深度之線性源極驅動器正變得容易獲得。儘管對於OLED而言，非線性碼值與電壓之關係具有一不同於特有的LCD S形狀(顯示於例如美國專利4,896,947中)之形狀，但兩種技術之間所需之源極驅動器電子裝置極為類似。除LCD與EL源極驅動器之間的類似性以外，還通常將LCD顯示器與EL顯示器製造於相同基板上：非晶矽(a-Si)，如Tanaka等人在美國專利5,034,340中所教示者。非晶矽較為廉價且易於加工成大顯示器。
降級模式
然而，非晶矽係亞穩的：隨著時間推移，當施加偏壓至一a-Si TFT時，其臨限電壓(Vth )偏移(shift)，因而使其I-V曲線偏移(Kagan & Andry,ed.Thin-film Transistors. New York:Marcel Dekker,2003. Sec. 3.5,pp.121-131)。在正向偏壓下，Vth 通常隨時間增大，因此隨著時間推移，Vth 偏移將致使一顯示器平均地變暗。
除a-Si TFT之不穩定性以外，現代EL裝置還具有其自身之不穩定性。舉例而言，於OLED裝置中，隨著時間推移，當電流通過一OLED裝置時，其正向電壓(Voled )增加而其效率(通常以cd/A為單位來量測)降低(Shinar,ed.Organic Light-Emitting Devices: a survey. New York:Springer-Verlag,2004. Sec. 3.4,pp.95-97)。效率損失致使一顯示器隨時間平均地變暗，即使在以一恆定電流驅動時亦係如此。另外，於典型OLED顯示器之組態中，該OLED附接至驅動電晶體之源極。於此組態中，Voled 之增大將使該電晶體之源極電壓增大，使Vgs 、且因而透過OLED裝置之電流(Ioled )減小，且因此致使隨時間變暗。
此三個效應(Vth 偏移、OLED效率損失及Voled 升高)致使每一單獨OLED子像素隨著時間推移而以一與通過彼OLED裝置之電流成比例之速率損失照度。(Vth 偏移係初級效應，Voled 偏移係二級效應，而OLED效率損失係三級效應)因此，當該顯示器隨時間變暗時，受更多電流驅動之彼等子像素將更快地衰落。此差異老化在顯示器上產生不期望的可見預燒。舉例而言，由於越來越多的廣播公司不斷地於一固定位置處將其標識疊加至其內容上，因此差異老化在當今係一日益嚴重之問題。通常，一標識比其周圍之內容亮，因此該標識中之像素比圍繞之內容老化得快，從而使得在觀看不含有該標識之內容時可看見該標識之一負拷貝。由於標識通常含有高空間頻率內容(例如，AT&T globe)，因此一個子像素可能嚴重地老化而一毗鄰子像素僅輕微地老化。因此，必須單獨地補償每一子像素之老化以消除不期望的可見預燒。
先前技術
已習知補償此三個效應中之一者或多者。鑒於Vth 偏移(即初級效應，且其因所施加之偏壓而係可逆的)(Mohan等人，"Stability issues in digital circuits in amorphous silicon technology"，Electrical and Computer Engineering,2001,Vol. 1,pp. 583-588)，通常將補償方案分為四組：像素中補償、像素中量測、面板中量測及反向偏壓。
像素中Vth 補償方案添加額外電路至每一子像素以在Vth 偏移發生時對其加以補償。舉例而言，Lee等人在"A New a-Si:H TFT Pixel Design Compensating Threshold Voltage Degradation of TFT and OLED",SID 2004 Digest,pp. 264-274中教示一種七個電晶體、一個電容器(7T1C)之子像素電路，該子像素電路藉由在施加所需資料電壓之前將每一子像素之Vth 儲存於彼子像素之儲存電容器上來補償Vth 偏移。儘管如此方法補償Vth 偏移，但其不可補償Voled 升高或OLED效率損失。此等方法需要與習用2T1C電壓驅動子像素電路相比增加之子像素複雜性及增加之子像素電子裝置尺寸。增加之子像素複雜性減少良率，此乃因所需之更精細特徵更易受到製造誤差之影響。特別在典型底部發射組態中，子像素電子裝置增加之總尺寸增加功率消耗，此乃因其減小孔徑比、發射光之每一子像素之百分比。一OLED之光發射與處於一固定電流中之面積成比例，因此一具有一較小孔徑比之OLED裝置需要更多電流才以一具有一較大孔徑比之OLED產生相同照度。另外，較小面積中之較高電流使OLED裝置中之電流密度增大，從而加速Voled 升高及OLED效率損失。
像素中量測Vth 補償方案添加額外電路至每一子像素以允許量測表示Vth 偏移之值。面板外之電路隨後處理該等量測並調整每一子像素之驅動以補償Vth 偏移。舉例而言，Nathan等人在US 2006/0273997(A1)中教示一種四個電晶體之像素電路，該像素電路允許在給定電壓條件下將TFT降級資料量測為電流或在給定電流條件下將其量測為電壓。Nara等人在美國專利7,199,602中教示添加一檢查互連件至一顯示器及添加一切換電晶體至該顯示器之每一像素，以將其連接至該檢查互連件。Kimura等人在美國專利6,518,962中教示添加校正TFT至一顯示器之每一像素以補償EL降級。儘管此等方法共有像素中Vth 補償方案之缺點，但某些方法可額外地補償Voled 偏移或OLED效率損失。
反向偏壓Vth 補償方案使用某一形式之反向偏壓使Vth 偏移回到某一起始點。此等方法不可補償Voled 升高或OLED效率損失。舉例而言，Lo等人在美國專利7,116,058中教示調變一有源矩陣像素電路中儲存電容器之參考電壓以在每一圖框之間反向偏壓該驅動電晶體。在圖框內或之間施加反向偏壓防止可見假像，但減小作用時間循環、且因而峰值亮度。反向偏壓方法可以比像素中補償方法小的功率消耗增加來補償面板之平均Vth 偏移，但其需要更複雜的外部電源、可需要額外像素電路或訊號線且可能不補償個別子像素(該等子像素比其他子像素具有更嚴重之衰落)。
鑒於Voled 偏移及OLED效率損失，Arnold等人的美國專利6,995,519係一種補償一OLED裝置老化之方法之一項實例。此方法假設：裝置照度之整個改變係由OLED發射器之改變引起。然而，當該電路中之驅動電晶體係由a-Si形成時，此假設係無效的，此乃因該等電晶體之臨限電壓亦隨著使用而改變。因而，Arnold之方法將不對其中電晶體顯示老化效應之電路中之子像素老化提供完整補償。另外，當使用諸如反向偏壓之方法來減輕a-Si電晶體臨限電壓偏移時，補償OLED效率損失可在未適當追蹤/預測反向偏壓效應或直接量測OLED電壓改變或電晶體臨限電壓改變之情形下變得不可靠。
用於補償之替代方法直接量測每一子像素之光輸出，如Young等人(例如)在美國專利6,489,631中所教示。此等方法可補償所有三個老化因子之改變，但需要一極高精確度之外部光感測器或每一子像素中之整合式光感測器。一外部光感測器添加一裝置之成本及複雜性，而整合式光感測器增加子像素複雜性及電子裝置尺寸，其具有伴隨的效能降低。
現有Vth 補償方案並非無缺點，且該等補償方案中之極少數補償Voled 升高或OLED效率損失。補償每一子像素之Vth 偏移之彼等方法以面板複雜性及較低收益為代價來進行補償。因此，不斷地需要改良補償以克服此等缺點從而在一EL顯示器面板之整個使用壽命中補償EL面板降級及防止不期望的可見預燒。
根據本發明，提供一種設備，其用於提供一類比驅動電晶體控制訊號至一驅動電路中一驅動電晶體之閘電極，該驅動電路施加電流至一EL裝置，該驅動電路包含一電連接至該驅動電晶體之一第一供應電極之電壓供應器且該EL裝置電連接至該驅動電晶體之一第二供應電極，該設備包括：
a)一量測電路，其用於在不同時間量測通過該第一供應電極及該第二供應電極之電流以提供一老化訊號，該老化訊號表示該驅動電晶體及EL裝置之運作所引起的該驅動電晶體及EL裝置特性隨時間之變化；
b)其用於提供一線性碼值之構件；
c)一補償器，其用於回應於該老化訊號而改變該線性碼值以補償該驅動電晶體及EL裝置特性之變化；及
d)一線性源極驅動器，其用於回應於該經改變線性碼值而產生用於驅動該驅動電晶體閘電極之類比驅動電晶體控制訊號。
亦提供一種方法，其用於提供一類比驅動電晶體控制訊號至一驅動電路中一驅動電晶體之閘電極，該驅動電路施加電流至一EL裝置，該驅動電路包含一電連接至該驅動電晶體之一第一供應電極之電壓供應器且該EL裝置電連接至該驅動電晶體之一第二供應電極，該方法包括：
a)在不同時間量測通過該第一供應電極及該第二供應電極之電流以提供一老化訊號，該老化訊號表示該驅動電晶體及EL裝置之運作所引起的該驅動電晶體及EL裝置特性隨時間之變化；
b)提供一線性碼值；
c)回應於該老化訊號而改變該線性碼值以補償該驅動電晶體及EL裝置特性之變化；及
d)提供一線性源極驅動器，其用於回應於該經改變線性碼值而產生用於驅動該驅動電晶體閘電極之類比驅動電晶體控制訊號。
進一步提供一種設備，其用於提供類比驅動電晶體控制訊號至一EL面板中複數個EL子像素中驅動電晶體之閘電極，該EL面板包含一第一電壓供應器、一第二電壓供應器及該EL面板中之複數個EL子像素；一EL裝置位於一驅動電路中，該驅動電路用於施加電流至每一EL子像素中之EL裝置；每一驅動電路包含一驅動電晶體，該驅動電晶體具有：一第一供應電極，其電連接至該第一電壓供應器；及一第二供應電極，其電連接至該EL裝置之一第一電極；且每一EL裝置包含一第二電極，其電連接至該第二電壓供應器，改良之處包括：
a)一量測電路，其用於在不同時間量測通過該第一供應電極及該第二供應電極之電流以提供每一子像素之一老化訊號，該老化訊號表示彼子像素之驅動電晶體及EL裝置之運作所引起的該驅動電晶體及EL裝置特性隨時間之變化；
b)用於提供每一子像素之一線性碼值之構件；
c)一補償器，其用於回應於該等老化訊號而改變該等線性碼值以補償每一子像素中該驅動電晶體及EL裝置特性之變化；及
d)一線性源極驅動器，其用於回應於該等經改變線性碼值而產生用於驅動該等驅動電晶體閘電極之類比驅動電晶體控制訊號。
優點
本發明提供一種提供類比驅動電晶體控制訊號之有效方式。該方式僅需要一次量測來執行補償。其可應用至任一有源矩陣背板。已藉由以下步驟來簡化控制訊號之補償：使用一查詢表(LUT)將訊號自非線性改變至線性以便可在線性電壓域中進行補償。此補償Vth 偏移、Voled 偏移及OLED效率損失而無需複雜的像素電路或外部量測裝置。此不減小一子像素之孔徑比。此不影響面板之正常運作。
本發明補償一有源矩陣EL顯示器面板上驅動電晶體及EL裝置之降級。於一項實施例中，本發明補償一有源矩陣OLED面板上所有子像素之Vth 偏移、Voled 偏移及OLED效率損失。一面板包括複數個像素，該複數個像素中之每一者包括一或多個子像素。舉例而言，每一像素可包括一紅色、一綠色及一藍色子像素。每一子像素包括一EL裝置，該EL裝置發射光且圍繞電子裝置。一子像素係一面板中之最小可定址元件。該EL裝置可係一OLED裝置。
接下來之論述首先將該系統視為一整體。隨後繼續到一子像素之電細節，繼而係用於量測一個子像素之電細節及用於量測多個子像素之時序。接下來講述該補償器如何使用量測。最後，闡述如何於一項實施例中實施此系統，例如，於一消費品中(自製造廠至使用壽命終止)。
概述
圖1顯示一本發明之總體系統10之方塊圖。非線性輸入訊號11指定一EL子像素中一EL裝置之一特定光強度，該EL子像素可係一EL面板上諸多子像素中之一者。此訊號11可來自一視訊解碼器、一影像處理路徑或另一訊號源，可係數位或類比訊號且可經非線性或線性編碼。舉例而言，該非線性輸入訊號可係一sRGB碼值步進74或一NTSC luma電壓步進75。無論何種來源及格式，均可藉由一轉換器12優先將該訊號轉換成一數位形式且轉換成一線性域，諸如下文將在"交叉域處理及位元深度"中進一步論述之線性電壓。一類似於一LCD源極驅動器之查詢表或函數可執行此轉換。該轉換之結果將係一線性碼值，其可表示一所指定驅動電壓。
補償器13接收該線性碼值，該線性碼值可對應於自該EL子像素指定之特定光強度。該EL子像素中驅動電晶體及EL裝置之運作所引起的該驅動電晶體及EL裝置隨時間之變化意味著該EL子像素通常將不回應於該線性碼值產生該所指定光強度。補償器13輸出一經改變線性碼值，該線性碼值將致使該EL子像素產生該所指定強度。下文將在"實施方案"中進一步論述該補償器之運作。
自補償器13將該經改變線性碼值傳遞至一線性源極驅動器14，該線性源極驅動器可係一數位至類比轉換器。線性源極驅動器14回應於該經改變線性碼值產生一類比驅動電晶體控制訊號(其可係一電壓)。線性源極驅動器14可係一經設計以係線性之源極驅動器，或一習用LCD或OLED源極驅動器，其中其伽馬電壓經設定以產生一近似線性之輸出。於後一情形中，自線性之任何偏差將影響該等結果之品質。線性源極驅動器14亦可係一分時(數位驅動)源極驅動器，如Kawabe(例如)在共同受讓之WO 2005/116971 A1中所教示者。於此情形中，來自該源極驅動器之類比電壓被設定為一預定位準以端視來自該補償器之輸出訊號指定一時間量內之光輸出。對比之下，一習用線性源極驅動器所提供類比電壓之位準取決於在一固定時間量內(通常為整個時間範圍)來自該補償器之輸出訊號。一線性源極驅動器可同時輸出一或多個類比驅動電晶體控制訊號。於本發明之一項實施例中，一EL面板可具有一包含一或多個微晶片之線性源極驅動器且每一微晶片可輸出一或多個類比驅動電晶體控制訊號以便同時產生等於該EL面板中EL子像素之行的數量之若干類比驅動電晶體控制訊號。
將由線性源極驅動器14產生之類比驅動電晶體控制訊號提供至一EL驅動電路15，該EL驅動電路可係一EL子像素。此電路包括一驅動電晶體及一EL裝置，如下文將在"顯示器元件說明"中論述。當將該類比電壓提供至該驅動電晶體之閘電極時，電流流經該驅動電晶體及EL裝置，從而致使該EL裝置發射光。透過該EL裝置之電流與該輸出裝置之照度之間大體通常存在一線性關係，而施加至該驅動電晶體之電壓與透過該EL裝置之電流之間通常存在一非線性關係。因而，由一EL裝置在一圖框期間發射之光之總量可係一來自線性源極驅動器14之電壓之非線性函數。
在具體驅動條件下由一電流量測電路16量測流經該EL驅動電路之電流，如下文將在"資料收集"中進一步論述。針對該EL子像素所量測之電流給該補償器提供其需要用以調整所指定驅動訊號之資訊。下文將在"演算法"中進一步對此進行論述。
此系統可補償一EL面板中驅動電晶體及EL裝置在該EL面板之運作壽命中之變化，如下文將在"運作序列"中進一步論述。
顯示器元件說明
圖10顯示一驅動電路15，其施加電流至一EL裝置(諸如一OLED裝置)。驅動電路15包括：一驅動電晶體201，其可係一非晶矽電晶體；一EL裝置202；一第一電壓供應器211("PVDD")，其可為正；及一第二電壓供應器206("Vcom")，其可為負。EL裝置202具有一第一電極207及一第二電極208。該驅動電晶體具有：一閘電極203；一第一供應電極204，其可係該驅動電晶體之汲極；及一第二供應電極205，其可係該驅動電晶體之源極。可(視需要)透過一選擇電晶體36提供一類比驅動電晶體控制訊號至閘電極203。可將該類比驅動電晶體控制訊號儲存於儲存電容器1002上。第一供應電極204電連接至第一電壓供應器211。該第二供應電極電連接至EL裝置202之第一電極207。該EL裝置之第二電極208電連接至第二電壓供應器206。驅動電晶體201及EL裝置202以及可選選擇電晶體36及儲存電容器1002構成一EL子像素，即該驅動電路通常存在於一EL面板上之彼部分。電源通常位於該EL面板外。可透過開關、匯流排線、導電電晶體或能夠提供一電流路徑之其他裝置或結構來達成電連接。
於本發明之一項實施例中，第一供應電極204透過PVDD匯流排線1011電連接至第一電壓供應器211，第二電極208透過薄片陰極1012電連接至第二電壓供應器206，而該類比驅動電晶體控制訊號由線性源極驅動器14提供至閘電極203。
本發明提供一類比驅動電晶體控制訊號至該驅動電晶體之閘電極。為提供一控制訊號(其補償該驅動電晶體及EL裝置之運作所引起的該驅動電晶體及EL裝置特性隨時間之變化)，必須知曉彼變化。藉由以下步驟來確定該變化：在不同時間量測通過該驅動電晶體之第一及第一供應電極之電流以提供一表示該等變化變化之老化訊號。下文將在"演算法"中對此進行詳細闡述。該老化訊號可係數位或類比訊號。其可係一電壓或一電流之一表示。
圖2顯示驅動電路15處於整個系統之上下文中，該系統包含如圖1上所示之一非線性輸入訊號11、轉換器12、補償器13及線性源極驅動器14。如上所述，驅動電晶體201具有閘電極203、第一供應電極204及第二供應電極205。EL裝置202具有第一電極207及第二電極208。該系統具有電壓供應器211及206。應注意，為使下文對電流鏡單元210之論述清晰起見，第一電壓供應器211顯示於驅動電路15外部。
驅動電晶體201(其通常係一FET)及EL裝置202之行為使得本質上相同之電流自第一電壓供應器211、透過第一供應電極204及第二供應電極205、透過EL裝置電極207及208傳遞至第二電壓供應器206。因此，可在彼鏈路中之任一點處量測電流。可在該EL面板外之第一電壓供應器211處量測電流以降低該EL子像素之複雜性。於一項實施例中，本發明使用一電流鏡單元210、一相關雙採樣單元220及一類比至數位轉換器230。下文將在"資料收集"中詳細闡述此等單元及轉換器。
圖2中所示之驅動電路15係用於一N通道驅動電晶體及一非反相EL結構。於此情形中，EL裝置202連繫至驅動電晶體201之源極205，閘電極203上之較高電壓擁有較多光輸出，且電壓供應器211比第二電壓供應器206更正性，因此電流自電壓供應器211流向第二電壓供應器206。然而，本發明可適用於P或N通道驅動電晶體及非反向或反向EL裝置之任一組合。本發明亦可適用於LTPS或a-Si驅動電晶體。
資料收集
硬體
仍參照圖2，為不依賴該面板上任一具體電子裝置便可量測每一EL子像素之電流，本發明採用一量測電路16，其包括一電流鏡單元210、一相關雙採樣(CDS)單元220及一類比至數位轉換器(ADC)230。
電流鏡單元210附接至電壓供應器211，但其可附接至電壓供應器211、電壓供應器206或通過該EL裝置及該驅動電晶體之第一及第二供應電極之電流路徑中之其他任何位置。此係致使該EL裝置發射光之驅動電流之路徑。第一電流鏡212透過開關200供應驅動電流至EL驅動電路15並在其 輸出213上產生一鏡像電流。該鏡像電流可等於該驅動電流。一般而言，該鏡像電流可係該驅動電流之一函數。舉例而言，該鏡像電流可係該驅動電流之一倍數以提供額外量測系統增益。第二電流鏡214及偏壓供應215施加一偏壓電流至第一電流鏡212，以減少該第一電流鏡中之電壓變化以使量測不受該電路中寄生阻抗之影響。此電路亦減少由於自該量測電路之電流汲取產生之該電流鏡之電壓變化而量測到的通過該等EL子像素之電流之改變。此優於其他電流量測選項(諸如一簡單感測電阻器，其可取決於電流而改變驅動電晶體端子處之電壓)而有利地改良訊雜比。最後，電流轉電壓(I至V)轉換器216將來自該第一電流鏡之鏡像電流轉換成一供進一步處理之電壓訊號。I至V轉換器216可包括一跨阻抗放大器或一低通濾波器。對於一單一EL子像素而言，該I至V轉換器之輸出可係彼子像素之老化訊號。對於多個子像素之量測而言，如下文將論述，該量測電路可包含回應於該電壓訊號用於產生一老化訊號之另外電路。如上文所述，當該驅動電晶體及EL裝置之特性由於該驅動電晶體及EL裝置之運作而隨時間變化時，Vth 及Voled 將變化。因此，所量測電流、且因而該老化訊號將回應於此等變化而改變。下文將在"演算法"中進一步對此進行論述。
於一項實施例中，第一電壓供應器211可具一+15 VDC之電位，第二電源供應器206具有一-5 VDC之電位，而偏壓供應215具有一-16 VDC之電位。可基於第一電壓供應器211之電位來選擇偏壓供應215之電位以在所有量測電流位 準下提供一穩定偏壓電流。
當不量測EL子像素時，可藉由開關200將該電流鏡與該面板斷電，該開關可係一繼電器或FET。該開關可選擇性地將該量測電路電連接至流過驅動電晶體201之第一及第二電極之驅動電流。在量測期間，開關200可將第一電壓供應器211電連接至第一電流鏡212以允許量測。於正常運作期間，開關200可將第一電壓供應器211直接電連接至第一供應電極204而非電連接至第一電流鏡212，因而自該驅動電流移除該量測電路。此致使該量測電路不影響該面板之正常運作。此亦有利地允許僅針對量測電流而非針對運作電流來確定該量測電路之組件(諸如電流鏡212及214中之電晶體)之尺寸。由於正常運作通常比量測汲取更多的電流，因此此允許充足地減小該量測電路之尺寸及成本。
採樣
電流鏡單元210允許量測一個EL子像素之電流。於一項實施例中，為量測多個子像素之電流，本發明使用相關雙採樣，其中一時序方案可連同標準OLED源極驅動器一起使用。
參照圖3，可用於本發明之一EL面板30具有三個主要組件：驅動行線32a、32b、32c之一源極驅動器31、驅動列線34a、34b、34c之一閘極驅動器33及一子像素矩陣35。於本發明之一項實施例中，源極驅動器31可係一線性源極驅動器14。應注意，該源極及閘極驅動器可包括一或多個微晶片。亦應注意，術語"列"及"行"並不暗示該EL面板之任一特定定向。該子像素矩陣包括複數個EL子像素，該複數個子像素大體相同且大體配置成列及行之一陣列。每一EL子像素包含一驅動電路15，該驅動電路15包含一EL裝置202。每一驅動電路施加電流至其EL裝置且包含一選擇電晶體36及一驅動電晶體201。選擇電晶體36(其充當一開關)將列及行線電連接至驅動電晶體201。該選擇電晶體之閘極電連接至適當列線34，且其源電極及汲電極中之一者電連接至適當行線32，而另一者連接至該驅動電晶體之閘電極。該源極連接至該行線還是該驅動電晶體閘電極不影響該選擇電晶體之運作。於本發明之一項實施例中，子像素矩陣35中之每一EL裝置202可係一OLED裝置，而子像素矩陣35中之每一驅動電晶體201可係一非晶矽電晶體。
該EL面板亦包含第一電壓供應器211及第二電壓供應器206。參照圖10，可藉由PVDD匯流排線(例如1011，其電連接該等驅動電晶體之第一供應電極204與第一電壓供應器211)供應電流至驅動電晶體201。一薄片陰極1012(其電連接EL裝置202之第二電極208與第二電壓供應器206)可使該電流路徑完整。再次參照圖3，為清晰起見，電壓供應器211及206指示於圖3上，其中其連接至每一子像素，此乃因可以各種用於連接該等供應器與該等子像素之方案來採用本發明。每一驅動電晶體之第二供應電極205可電連接至其對應EL裝置之第一電極207。
如圖2上所示，該EL面板可包含一電連接至第一電壓供應器211之量測電路16。此電路量測通過該第一供應電極及該第二供應電極之電流，根據基爾霍夫電流定律，此兩者係相同的。
於此面板之典型運作中，源極驅動器31將適當類比驅動電晶體控制訊號驅動於行線32上。閘極驅動器33隨後啟動第一列線34a，從而致使該等適當控制訊號通過選擇電晶體36到適當驅動電晶體201之閘電極以致使彼等電晶體施加電流至其所附接之EL裝置202。該閘極驅動器隨後去啟動第一列線34a，從而防止其他列之控制訊號破壞通過該等選擇電晶體之值。該源極驅動器將下一列之控制訊號驅動於該等行線上，且該閘極驅動器啟動下一列34b。此過程針對所有列而重複。以此方式，該面板上所有子像素以一次一個列之方式接收適當控制訊號。列時間係啟動一個列線(例如34a)與啟動下一列線(例如34b)之間的時間。此時間對於所有列而言係大體恆定。
根據本發明，使用此列步進有利地一次僅啟動一個子像素，從而專注於一行。參照圖3，假設僅驅動行32a，以所有子像素開始。行線32a將具有一類比驅動電晶體控制訊號(諸如一高電壓)，從而致使附接至該行線之子像素發射光；所有其他行線32b、32c將具有一控制訊號(諸如一低電壓)，從而致使附接至該等行線之子像素不發射光。由於所有子像素係斷開的，因此該面板可不汲取電流(但參見下文之"雜訊源")。自頂列開始，在時間軸上記號所指示之點處啟動各列。當啟動各列時，附接至行32a之子像素導通，且因此由該面板汲取之總電流升高。現在參照圖4a，在時間1處，啟動一子像素(例如藉助列線34a)且藉助量測電路16來量測其電流41。具體而言，所量測到的係來自該電流量測電路之電壓訊號，如上文所論述，該電壓訊號表示透過第一及第二電壓供應器之電流；為清晰起見，將量測表示電流之電壓訊號稱為"量測電流"。在時間2處，啟動下一子像素(例如藉助列線34b)且量測電流42。電流42係來自第一子像素之電流與來自第二子像素之電流之和。第二量測42與第一量測41之間的差係由該第二子像素汲取之電流43。以此方式，該過程沿該第一行繼續下去，從而量測每一子像素之電流。隨後量測第二行、隨後第三行、同樣地該面板之剩餘行。應注意，在啟動一子像素之後儘快進行每一量測(例如41、42)。於一理想情況中，可在啟動下一子像素之前的任何時間進行每一量測，但如下文將論述，在啟動一子像素之後即刻進行量測可有助於移除由於自熱效應所致的誤差。此方法允許如一子像素之趨穩時間將允許進行量測那樣快地進行量測。
相關雙採樣單元220對所量測電流進行採樣以產生老化訊號。於硬體中，藉由以下步驟來量測電流：將來自電流鏡單元210之該等電流之對應電壓訊號鎖存至圖2之採樣及保持單元221及222中。該等電壓訊號可係由I至V轉換器216產生之訊號。差分放大器223算出相繼子像素量測之間的差。採樣及保持單元221之輸出電連接至差分放大器223之正端子而單元222之輸出電連接至放大器223之負終端。舉例而言，當量測電流41時，將該量測鎖存至採樣及保持單元221中。隨後，在量測電流42(鎖存至單元221中)之前，將單元221之輸出鎖存至採樣及保持單元222中。隨後量測電流42。此將電流41保留於單元222中而電流42保留於單元221中。因而，該差分放大器之輸出(單元221中之值減去單元222中之值)係(電壓訊號表示之)電流42減去(電壓訊號表示之)電流41或差43。每一電流差，例如43，可係一對應子像素之老化訊號。舉例而言，電流差43可係附接至列線34b及行線32a之子像素之老化訊號。以此方式，沿該等列且跨越該等行步進，可對每一子像素進行量測且為每一子像素提供一老化訊號。
雜訊源
實務上，該電流波形可不同於一整齊步進，因此僅可在等待波形趨穩之後進行量測。亦可對每一子像素進行多次量測並計算該多個量測之平均值。可在推進至下一子像素之前連續進行此等量測。亦可以單獨量測步驟來進行此等量測，其中在每一步驟中量測該面板上之每一子像素。電壓供應器206與211之間的電容可添加該趨穩時間。此電容可係該面板固有的或由外部電容器提供，在正常運作中係常見的。有利之情形可係提供一開關，其在進行量測時可用於斷開外部電容器之連接。此將減少趨穩時間。
應盡可能保持所有電源清潔。任一電源上之雜訊將影響電流量測。舉例而言，閘極用來去啟動各列之電源上之雜訊(通常稱為VGL或Voff，且大約為-8VDC)可跨越該選擇電晶體電容性地耦合至該驅動電晶體並影響電流，因而使得電流量測有更多雜訊。若一面板具有多個電源區域(舉例而言，一分離電源平面)，則可並行量測彼等區域。此種量測可隔離區域之間的雜訊並減少量測時間。
雜訊之一個主源可係該源極驅動器本身。每當該源極驅動器接通時，其雜訊瞬態可耦合至該等電源平面及個別子像素中，從而引起量測雜訊。為減少此雜訊，在沿一行步進時可使出自該源極驅動器之控制訊號保持恆定。舉例而言，當量測一RGB條紋面板上一紅色子像素行時，供應至該源極驅動器之用於彼行之紅色碼值對於該整個行可係恆定的。此將消除源極驅動器之瞬態雜訊。
源極驅動器瞬態在各行之開始及末端處可係不可避免的，此乃因該源極驅動器必須自啟動當前行(例如32a)改變至啟動下一行(例如32b)。因此，量測任一行中最初及最末一個或多個子像素可受到由於瞬態所致的雜訊之影響。於一項實施例中，該EL面板可具有使用者看不見之額外列，其位於可見列之上方及下方。可存在足夠的額外列以使源極驅動器瞬態僅發生於彼等額外列中，因此量測可見子像素不受影響。於另一實施例中，可於一行開始處之源極驅動器瞬態與彼行中第一列之量測之間及彼行中最末列之量測與一行末端處之源極驅動器瞬態之間***一延遲。
即使在斷開所有子像素時，該面板亦可汲取某一電流。此"暗電流"可係由於處於切斷狀態之驅動電晶體洩漏所致。暗電流給所量測電流添加DC偏壓雜訊。可藉由在啟動第一子像素之前對斷開之所有子像素進行一量測來移除該暗電流，如圖4a上之點49所示。於此情形中，由子像素1汲取之電流將係量測41減去量測49而非僅量測41。
電流穩定性
此論述當前假定：一旦一子像素被導通並趨穩至某一電流，則該行之剩餘部分保持於彼電流。可能違背彼假定之兩個效應係儲存電容器洩漏及子像素內效應。
此項技術中已習知，一儲存電容器可係每一子像素之一部分，且可電連接於驅動電晶體閘極與一參考電壓之間。一子像素中選擇電晶體之洩漏電流可漸進地泄放該儲存電容器上之電荷，從而改變該驅動電晶體之閘極電壓、且因而所汲取之電流。另外，若附接至一子像素之行線正隨著時間推移而改變值，則其具有一AC分量，且因此可透過該選擇電晶體之寄生電容耦合至該儲存電容器上，從而改變該儲存電容器之值、且因而由該子像素汲取之電流。
即使在該儲存電容器之值係穩定時，子像素內效應可破壞量測。一常見子像素內效應係該子像素之自熱，其可隨時間改變由該子像素汲取之電流。一a-Si TFT之漂移遷移率係溫度之一函數；增加溫度則增加移動率(Kagan & Andry,op. cit.,sec. 2.2.2,pp. 42-43)。當電流流經該驅動電晶體時，該驅動電晶體及該EL裝置中之功率消耗將加熱該子像素，從而增加該電晶體之溫度、且因而其移動率。另外，熱量使Voled 降低，於其中OLED附接至該驅動電晶體之源極端子之情形中，此可增加大該驅動電晶體之Vgs 。此等效應增加流經該電晶體之電流量。在正常運作中，自熱可係一微小效應，此乃因該面板可穩定至一基於其正顯示影像之平均內容之平均溫度。然而，當量測子像素電流時，自熱可破壞量測。參照圖4b，在啟動子像素1之後儘快進行量測41。以此方式，子像素1之自熱不影響其量測。然而，於量測41與量測42之間的時間中，子像素1將發生自熱，從而使電流增加量(自熱分量)421。因此，所計算的表示子像素2之電流之差43將有誤差；其將因為量421而過大。量421係每一子像素在每一列時間中之電流升高。
為校正產生類似雜訊特徵之自熱效應及任何其他子像素內效應，可對自熱進行表徵且自每一子像素之已知自熱分量中將其減去。每一子像素通常在每一列時間期間使電流增加相同量，因此對於每一相繼子像素，可減去所有工作子像素之自熱。舉例而言，為獲得子像素3之電流424，可將量測423減少自熱分量422，自熱分量422係分量421之兩倍(已工作之兩個子像素之倍數)：每一子像素有一分量421。可藉由將一個子像素導通達數十或數百個列時間並在其導通時週期性地量測其電流來表徵該自熱。可將電流相對於時間之平均斜率與一個列時間相乘以計算每一子像素在每一列時間中之增加量(自熱分量)421。
可藉由選擇一較低量測參考閘極電壓(圖5a之510)來減少由於自熱所致的誤差及功率消耗，但一較高電壓改良雜訊比。可針對每一面板設計來選擇量測參考閘極電壓以平衡此等因子。
演算法
參照圖5a，I-V曲線501係一子像素在老化之前的一所量測特性。I-V曲線502係該子像素在老化之後的一所量測特性。曲線501及502由(主要)一水平偏移分離開，如不同電流位準處之相同電壓差503、504、505及506所示。亦即，老化之初級效應係使I-V曲線在閘極電壓軸上偏移一恆定量。此與MOSFET飽和區域驅動電晶體方程式Id =K(Vgs -Vth )2 (Lurch,N.Fundamentals of electronics,2e. New York:John Wiley & Sons,1971,pg.110)一致：該驅動電晶體運作時，Vth 增大；且當Vth 增大時，Vgs 必須對應地增大以維持Id 恆定。因此，當Vth 增大時，恆定Vgs 產生較低Id 。
於圖5a之實例中，在一量測參考閘極電壓510下，未老化子像素產生表示於點511處之電流。該電流係彼子像素之老化訊號。然而，老化子像素在該閘極電壓下產生表示於點512a處之更低電流量。點511及512a可係在不同時間對同一子像素進行之兩次量測。舉例而言，點511可係一在製造時間時之量測，而點512a可係一在一顧客使用之後的量測。表示於點512a處之電流原本由該未老化子像素在受電壓513(點512b)驅動時產生，因此將一電壓偏移ΔVth 514作為電壓510與513之間的電壓差來計算。因而，電壓偏移514係將該老化曲線恢復至該未老化曲線所需之偏移。於此實例中，ΔVth 514僅在兩個伏特下。因此，為補償該Vth 偏移及將該老化子像素驅動至與未老化子像素具有相同之電流，給每一所指定驅動電壓(線性碼值)添加電壓差514。為進一步處理，亦按照電流512a除以電流511來計算電流百分比。因而，一未老化子像素將具有100%電流。電流百分比用於本發明之數個演算法中。可將任一負電流讀數511(諸如可由極端環境雜訊引起)截止至0或忽略不計。應注意，在量測參考閘極電壓510下始終計算電流百分比。
一般而言，一老化子像素之電流可高於或低於一未老化子像素之電流。舉例而言，較高溫度致使更多電流流動，因此一輕微老化之子像素在一熱環境中可比一未老化子像素在一冷環境中汲取更多之電流。本發明之補償演算法可處理任一情形；ΔVth 514可為正或負(或對於未老化像素而言為零)。類似地，電流百分比可大於或小於100%(或對於未老化像素而言恰好為100%)。
由於Vth 偏移所致的電壓差在所有電流處均相同，因此可量測該I-V曲線上之任一點來確定該差。於一項實施例中，在高閘極電壓下進行量測，從而有利地增加量測之雜訊比，但可使用該曲線上之任一閘極電壓。
Voled 偏移係二級老化效應。當EL裝置運作時，Voled 偏移，從而致使老化I-V曲線不再係未老化曲線之一簡單偏移。此乃因Voled 隨電流非線性地升高，因此Voled 偏移對高電流之影響不同於對低電流之影響。此效應致使I-V曲線在水平方向延伸以及偏移。為補償Voled 偏移，可在不同驅動位準下進行兩次量測來確定該曲線之延伸程度，或可對OLED在負載之下的典型Voled 偏移進行表徵以允許以一開放環路方式估算Voled 之貢獻。兩者均可產生可接受之結果。參照圖5b，圖中顯示一按一半對數比例之I-V曲線，分量550係由於Vth 偏移所致而分量552係由於Voled 偏移所致。可藉由用一典型輸入訊號驅動一經測定OLED子像素達一長時間段並週期性地量測Vth 及Voled 來表徵Voled 偏移。藉由在該經測定子像素上提供一探測點而在該OLED與該電晶體之間單獨地實施兩次量測。使用此表徵，可將電流百分比映射至一適當ΔVth 及ΔVoled 而非僅映射至一Vth 偏移。
OLED效率損失係三級老化效應。當一OLED老化時，其效率降低，且相同之電流量不再產生相同之光量。為不需要光學感測器或額外電子裝置便可對此進行，可表徵隨Vth 偏移變化之OLED效率損失，從而允許估算使該光輸出恢復至其先前位準所需之額外電流量。可藉由用一典型輸入訊號驅動一經測定OLED子像素達一長時間段並週期性地量測各個驅動位準下之Vth 、Voled 及Ioled 來表徵OLED效率損失。可按照Ioled /Voled 來計算效率，且該計算可係與Vth 或電流百分比相關。應注意，此表徵在Vth 偏移始終為正向時達成最有效之結果，此乃因Vth 偏移可易於逆轉而OLED效率損失並非如此。若Vth 偏移逆轉，則將OLED效率與Vth 偏移相關可變得複雜。為進一步處理，可按照老化效率除以新效率來計算效率百分比，類比上述電流百分比之計算。
參照圖9，圖中顯示效率百分比在各個驅動位準下隨電流百分比變化之一實驗曲線，其中對實驗資料進行線性擬合(例如90)。如該曲線所示，在任一給定驅動位準下，效率與電流百分比線性相關。此線性模型允許進行有效之開放環路效率補償。Parker等人在"Lifetime and degradation effects in polymer light-emitting diodes"(J.App.Phys. 85.4(1999)：2441-2447，特別為p.2445之圖12中所示)中報告了類似結果。Parker等人亦提出一單一機制係造成效率損失(照度降低)及Voled 升高(電壓增大)兩者之原因。
驅動電晶體及EL裝置之特性(包含Vth 及Voled )由於該驅動電晶體及EL裝置隨時間之運作而隨時間變化。電流百分比可用作一老化訊號，該老化訊號表示並能夠補償此等變化。
儘管已在OLED裝置之上下文中闡述此演算法，但如熟習此項技術者將明瞭，亦可藉由應用此等分析來補償其他EL裝置。
實施方案
參照圖6a，圖中顯示一補償器之一實施方案，其中該線性碼值係一所指定驅動電壓而該經改變線性碼值係一經補償電壓。該補償器一次運作於一個子像素上；可串聯處理多個子像素。舉例而言，當每一子像素之線性碼值自一訊號源到達時，可以習用左至右、上至下掃描次序對每一子像素執行補償。可藉由並行處理補償電路之多個拷貝或藉由對該補償器採取流水線作業而同時對多個像素執行補償；熟習此項技術者將明瞭此等技術。
補償器60之輸入係一子像素之位置601及彼像素之線性 碼值602，該線性碼值可表示一所指定驅動電壓。該補償器改變該線性碼值以產生一用於一線性源極驅動器之經改變線性碼值，該經改變線性碼值可係(例如)一經補償電壓輸出603。該補償器可包含四個主區塊：確定一子像素之年齡61(區塊61)、視需要補償OLED效率62(區塊62)、基於年齡確定補償63(區塊63)及補償64(區塊64)。區塊61及62主要係關於OLED效率補償，而區塊63及64主要係關於電壓補償，具體而言係Vth /Voled 補償。
圖6b係區塊61及62之一展開圖。使用該子像素之位置601來擷取一在製造i0 611處進行之儲存參考老化訊號量測及一最近之儲存老化訊號量測i1 612。老化訊號量測可係由量測電路輸出之老化訊號(上文闡述於"資料收集"中)。該等量測可係在不同時間處於位置601處該子像素之老化訊號量測。可將此等量測儲存於一記憶體619中，該記憶體可包含非揮發性RAM(諸如一快閃記憶體)及ROM(諸如EEPROM)。可將i0 量測儲存於NVRAM或ROM中；可將i1 量測儲存於NVRAM中。量測612可係一單一量測、若干量測之一平均值、各量測隨時間之一指數加權移動平均值或熟習此項技術者將明瞭之其他修勻方法之結果。
如上所述，可按照i1 /i0 來計算電流百分比613，且其可係0(死像素)、1(無改變)、小於1(電流損失)或大於1(電流增益)。一般而言，其將介於0與1之間，此乃因最近之老化訊號量測將係低於製造時間之量測。電流百分比本身可係一老化訊號，此乃因其表示電流之變化，正如單獨之量測i0 及i1 可表示電流之變化，於該情形中，可直接將該電流百分比儲存於記憶體619中。
將電流百分比613發送至下一處理階段63，且亦將其輸入至一模型695以確定百分比OLED效率614。模型695輸出一效率614，該效率係在最近量測之時間處一給定電流所發射之光量除以在製造時間處彼電流所發射之光量。大於1之任一電流百分比可產生一1之效率或無損失，此乃因難以計算已獲得電流之像素之效率損失。於OLED效率取決於所指定電流之情形中，模型695亦可係線性碼值602之一函數，如虛線所指示。可藉由使用壽命測試及對一面板設計建模來確定是否包含線性碼值602作為模型695之輸入。
同時，該補償器接收一線性碼值，舉例而言，602中之所指定電壓。此線性碼值被代入在製造時量測的面板原始I-V曲線691以確定所需電流621。在運作628中，此值除以效率百分比614以使該所需電流之光輸出恢復至其製造時間之值。所產生的增強電流隨後被代入曲線692(曲線691之反曲線)以確定何種所指定電壓將於存在效率損失之情形下產生所需之光量。將出自曲線692之值作為效率調整電壓622傳遞至下一階段。
若不需要效率補償，則不改變輸入電壓602而將其作為效率調整電壓622發送至下一階段，如可選旁路路徑626所指示。於此情形中，仍應計算電流百分比613，但無需計算效率百分比614。
圖6c係圖6a中區塊63及64之一展開圖。該圖自先前階段接收一電流百分比613及一效率調整電壓622。區塊63("取得補償")包括透過反I-V曲線692之反曲線映射電流損失623及自量測閘極電壓(510)減去結果(513)以得到Vth 偏移ΔVth 631。區塊64("補償")包括運作633，其計算經補償電壓輸出603，如方程式1中所給出：
Vout =Vin +Δ Vth (1+α(Vg,ref -Vin ))　(方程式1)
其中Vout 係603，ΔVth 係631，α係阿爾法值632，Vg,ref 係量測參考閘極電壓510，而Vin 係效率調整電壓622。可將經補償電壓輸出表達為一用於一線性源極驅動器之經改變線性碼值，且其補償該驅動電晶體及EL裝置特性之變化。
於平直Vth 偏移之情形中，α將係0，且運作633將迫於給效率調整電壓622添加Vth 偏移量。對於任一特定子像素而言，欲添加之量直至進行新的量測係恆定的。因此，於此情形中，可在進行量測之後預計算在運作633中欲添加之電壓，從而允許區塊63及64陷縮至查詢所儲存值並添加該值。此可節省相當多的邏輯。
交叉域處理及位元深度
此項技術中所習知之影像處理路徑通常產生非線性碼值(NLCV)，亦即，與照度具有一非線性關係之數位值(1998年《Reading,Mass.:Addison-Wesley》第13章第283-295頁Giorgianni & Madden."Digital Color Management:encoding solutions. ")。使用非線性輸出匹配一典型源極驅動器之輸入域，且使碼值精確度範圍匹配於人眼之精確度範圍。然而，Vth 偏移係一電壓域運作，且因而極為容易地實施於一線性電壓空間中。可使用一線性源極驅動器，且可在該源極驅動器之前執行域轉換，以有效地整合一非線性域影像處理路徑與一線性域補償器。應注意，儘管此論述係針對數位處理，但可在一類比或混合數位/類比系統中執行類比處理。亦應注意，該補償器可在線性空間而非電壓中運作。舉例而言，該補償器可在一線性電流空間中運作。
參照圖7，圖中顯示一域轉換單元12及一補償器13之效應之一Jones圖示表示。此圖顯示此等單元之數學效應而非如何實施此等單元。此等單元之實施方案可係類比或數位的。象限I表示域轉換單元12之運作：藉由透過變換711映射軸701上之非線性輸入訊號(其可係非線性碼值(NLCV))來轉換該等訊號，以在軸702上形成線性碼值(LCV)。象限II表示補償器13之運作：透過變換(諸如721及722)映射軸702上之LCV以在軸703上形成經改變線性碼值(CLCV)。
參照象限I，域轉換單元12接收非線性輸入訊號(例如NLCV)並將其轉換成LCV。應以充足解析度來執行此轉換以避免不期望的可見假像，諸如輪廓及黑點。於數位系統中，可量化NLCV軸701，如圖7上所指示。於此情形中，LCV軸702應具有充足解析度以表示變換711在兩個毗鄰NLCV之間的最小改變。此顯示為NLCV步進712及對應LCV步進713。由於LCV根據定義係線性，因此整個LCV軸702之解析度應係充足以表示步進713。因此，與NLCV相比，可以更精細之解析度來界定LCV以避免損失影像資訊。藉由與Nyquist採樣定理類比，該解析度可兩倍於步進713之解析度。
變換711係一用於一未老化子像素之理想變換。該變換與任一子像素或作為一整體之面板之老化沒有關係。具體而言，變換711不會因任何Vth 、Voled 或OLED效率改變而被修改。可存在用於所有色彩之一個變換，或用於每一色彩之一個變換。該域轉換單元透過變換711有利地自該補償器去耦合該影像處理路徑，從而允許該兩者無須共用資訊便可一起運作。此簡化兩者之實施方案。
參照象限II，補償器13逐個子像素地將LCV改變至經改變線性碼值(CLCV)。圖7顯示校正平直Vth 偏移之簡單情形，此並不損失一般性。可藉由自LCV至CLCV之平直電壓偏移來校正平直Vth 偏移。可處理其他老化效應，如上文在"實施方案"中所闡述。
曲線721表示補償器針對一未老化子像素之行為。於此情形中，CLCV可與LCV相同。曲線722表示補償器針對一老化子像素之行為。於此情形中，CLCV可係LCV加上一偏移量(offset)，該偏移量表示所述子像素之Vth 偏移。因此，CLCV通常將需要一大於LCV之範圍以便為補償提供空間。舉例而言，若一子像素在其為新時需要256個LCV且其壽命中之最大偏移係128個LCV，則CLCV將需要能夠表示高達384=256+128之值以避免截止嚴重老化之子像素之補償。
圖7顯示該域轉換單元及補償器之效應之一完整實例。沿圖7上之虛線箭頭，藉由域轉換單元12透過變換711將一3之NLCV變換至一9之LCV，如象限I中所指示。對於一未老化子像素而言，補償器13將使其作為一9之CLCV通過曲線721，如象限II中所指示。對於一具有一類比為12個CLCV之Vth 偏移之老化子像素而言，透過曲線722將9之LCV轉換成一9+12=21之CLCV。
實務上，該等NLCV可係來自一影像處理路徑之碼值且可具有8個位元或更多。對於每一圖框而言，一面板上可存在每一子像素之一NLCV。該等LCV可係表示欲由一源極驅動器驅動之電壓之線性值，且可具有多於該等NLCV之位元以具有充足解析度，如上文所述。該等CLCV亦可係表示欲由該源極驅動器驅動之電壓之線性值。該等CLCV具有多於該等LCV之位元以便為補償提供空間，亦如上所述。可存在每一子像素之一LCV及一CLCV，每一者產生自如本文中所述之NLCV。
於一項實施例中，來自該影像處理路徑之碼值(NLCV)或非線性輸入訊號係9個位元寬。該等線性碼值(其可表示電壓)係11個位元寬。可藉由一LUT或函數來執行自非線性輸入訊號變換至線性碼值。該補償器可吸收表示所需電壓之11個位元之線性碼值並產生一欲發送至一線性源極驅動器14之12個位元之經改變線性碼值。該線性源極驅動器隨後可回應於該經改變線性碼值而驅動一所附接EL子像素之驅動電晶體之閘電極。該補償器在其輸出上比在其輸入上可具有更大的位元深度以便為補償提供空間，亦即，使電壓範圍78延伸至電壓範圍79，同時跨越該新的經延展範圍保持相同解析度，如最小線性碼值步進74所需。該補償器輸出範圍可延伸於曲線71之範圍下方以及其上方。
可表徵每一面板設計以確定最大Vth 偏移73、Voled 升高及效率損失在一面板之設計壽命中將係何種程度，且該補償器及源極驅動器可具有足夠的用以補償之範圍。此表徵可自所需電流經由標準電晶體飽和區域Ids 方程式繼續至所需閘極偏壓及電晶體尺寸，隨後經由此項技術所習知的用於a-Si隨時間降級之各種模型至Vth 隨時間之偏移。
運作順序 面板設計表徵
在批量生產一特定OLED面板設計之上下文中來寫此部分。在批量生產開始之前，可表徵該設計：可執行經加速壽命測試，且量測老化至各種程度之各種樣本面板上各種色彩之各種子像素之I-V曲線。所需量測以及老化程度之數量及類型取決於該特定面板之特性。關於此等量測，可計算一值阿爾法(α)且可選擇一量測參考閘極電壓。阿爾法(圖6c，項634)係一表示隨著時間推移自一平直偏移之偏差。一α值0指示所有老化在該電壓軸上係一平直偏移，即(例如)僅有Vth 偏移之情形。量測參考閘極電壓(圖5a，310)係在其處進行用於補償之老化訊號量測之電壓，且可經選擇以提供良好的S/N比而同時保持低功率消耗。
可藉由最佳化來計算該α值。表1中給出一實例。可於若干老化條件下在若干閘極電壓下量測ΔVth 。隨後於量測參考閘極電壓310下在每一ΔVth 與ΔVth 之間計算ΔVth 差。在每一閘極電壓與量測參考閘極電壓310之間計算Vg 差。隨後可藉由將量測參考閘極電壓310下之適當ΔVth 用作該方程式1中之ΔVth 並將該適當的所計算閘極電壓差用作(Vg,ref -Vin )而針對每一量測計算該方程式之內部項ΔVth ‧α‧(Vg,ref- Vin )以產生一預測ΔVth 差。隨後可反覆選擇該α值以減小且較佳數學上最小化預測ΔVth 差與所計算ΔVth 差之間的誤差。可將誤差表達為最大差或RMS差。亦可使用此項技術中所習知的替代方法，諸如作為Vg 差之函數的ΔVth 差之最小二乘方擬合。
除α及量測參考閘極電壓以外，藉由表徵亦可確定(如上所述)隨Vth 偏移變化之Voled 偏移、隨Vth 偏移變化之效率損失、每一子像素之自熱分量、最大Vth 偏移、Voled 偏移及效率損失以及非線性至線性變換中及補償器中所需之解析度。可結合一面板校正程序(諸如由Alessi等人在2007年4月13日提交的共同待決的共同受讓之USSN 11/734,934，"Calibrating RGBW Displays"，其以引用的方式倂入本文中)來表徵所需解析度。如下文將在"實踐"中闡述，藉由表徵亦可確定在實踐中用於進行表徵量測之條件。可由熟悉此項技術者做出所有此等確定。
批量生產
一旦已表徵該設計，則可開始批量生產。在製造時間處，量測所生產之每一面板之一或多個I-V曲線。此等面板曲線可係多個子像素之曲線之平均結果。可存在針對該面板不同色彩或不同區域之單獨曲線。可在足夠的驅動電壓下量測電流以繪製一實際I-V曲線；該I-V曲線中之任何誤差均可影響結果。亦在製造時間處，可量測該面板上每一子像素之參考電流(量測參考閘極電壓下之電流)。將該等I-V曲線及參考電流儲存於該面板中並將該面板發送至實地中。
實踐
一旦處於實踐中，該面板上之子像素則以取決於其受驅動程度之速率老化。在一些時間之後，一或多個像素已具有足夠多之偏移以致需要對其進行補償；下文將考量如何確定該時間。
為進行補償，進行並應用補償量測。該等補償量測係針對每一子像素在量測參考閘極電壓下之電流進行。應用該等量測，如上文在"演算法"中所闡述。儲存該等量測以便在驅動彼子像素時應用該等量測，直至進行下一次量測。可在進行補償量測時量測該整個面板或其任一子集；當驅動任一子像素時，可在補償中使用彼子像素之最近的量測。此亦意味著可在一個時間處量測該等子像素之一第一子集且在另一時間處量測第二子集，從而允許即使在最近步驟中並未量測所有子像素亦可跨越該面板進行補償。亦可量測大於一個子像素之區塊，且可施加相同補償至該區塊中每一子像素，但這樣做需要謹慎以避免引入區塊邊界之假像。另外，量測大於一個子像素之區塊使得易受高空間頻率圖案之可見預燒之影響；此等圖案可具有小於該區塊尺寸之特徵。此易受影響性可與量測多個子像素區塊較量測單獨子像素需要減少的時間折中。
可按照需要頻繁或不頻繁地進行補償量測；一典型範圍可係每8個小時一次至每4個週一次。圖8顯示必須進行補償量測之頻率隨面板工作時間變化之一項實例。此曲線僅係一實例，實務上，可透過對該設計之經加速壽命測試來確定任一特定面板設計之此曲線。可基於驅動電晶體及EL裝置之特性隨時間改變之速率來選擇量測頻率；當面板為新時，兩者更快地偏移，因此面板為新時比面板為舊時，可更頻繁地進行補償量測。存在若干確定何時進行補償量測之方式。舉例而言，可量測由工作的整個面板在某一給定驅動電壓下汲取之總電流並將其與相同量測之一先前結果相比較。於另一實例中，可量測影響該面板之環境因素，諸如溫度及周圍光，且(例如)若周圍溫度之改變已超過某一臨限值，則可進行補償量測。另一選擇係，可在該面板影像區域中或外量測個別子像素之電流。若在該面板影像區域外部，則該等子像素可係出於量測目的而提供之參考子像素。可將該等子像素曝露於所需周圍環境之任何部分。舉例而言，子像素可覆蓋有不透明材料以致使其回應於周圍溫度而非周圍光。
已構造其中驅動電路中之電晶體係n通道電晶體之以上實施例。熟悉此項技術者將理解，其中電晶體係p通道電晶體或n通道及p通道之某一組合、具有對電路之適當的眾所習知之修改之實施例在本發明中亦可係有用的。另外，所述實施例顯示成一非倒置(共陰極)組態之OLED；本發明亦適用於倒置(共陽極)組態。進一步構造其中驅動電路中之電晶體係a-Si電晶體之以上實施例。以上實施例可應用於隨時間不穩定之任一有源矩陣背板。例如，已知由有機半導體材料及氧化鋅形成之電晶體隨時間變化，且因此此相同方法可應用於此等電晶體。此外，由於本發明可補償不相依於電晶體老化之EL裝置老化，因此本發明亦可應用於一具有不老化電晶體之有源矩陣背板，諸如LTPS TFTs。本發明亦應用於除OLED以外之EL裝置。儘管其他EL裝置類型之降級模式可不同於本文中所述降級模式，但仍可應用本發明之量測、建模及補償技術。
10‧‧‧總體系統
11‧‧‧非線性輸入訊號
12‧‧‧域轉換單元
13‧‧‧補償器
14‧‧‧線性源極驅動器
15．．．OLED驅動電路
16．．．電流量測電路
30．．．OLED面板
31．．．源極驅動器
32a．．．行線
32b．．．行線
32c．．．行線
33．．．閘極驅動器
34a．．．列線
34b．．．列線
34c．．．列線
35．．．子像素矩陣
36．．．選擇電晶體
41．．．量測
42．．．量測
43．．．差
49．．．量測
60．．．補償器
61．．．區塊
62．．．區塊
63．．．區塊
64．．．區塊
71．．．I-V曲線
73．．．電壓偏移
74‧‧‧碼值步進
75‧‧‧電壓步進
76‧‧‧電壓步進
78‧‧‧電壓範圍
79‧‧‧電壓範圍
90‧‧‧線性擬合
200‧‧‧開關
201‧‧‧驅動電晶體
202‧‧‧OLED裝置
203‧‧‧閘電極
204‧‧‧第一供應電極
205‧‧‧第二供應電極
206‧‧‧電壓供應器
207‧‧‧第一電極
208‧‧‧第二電極
210‧‧‧電流鏡單元
211‧‧‧電壓供應器
212‧‧‧第一電流鏡
213‧‧‧第一電流鏡輸出
214‧‧‧第二電流鏡
215‧‧‧偏壓供應
216‧‧‧電流轉電壓轉換器
220‧‧‧相關雙採樣單元
221‧‧‧採樣及保持單元
222‧‧‧採樣及保持單元
223‧‧‧差分放大器
230‧‧‧類比至數位轉換器
421‧‧‧自熱分量
422‧‧‧自熱分量
423‧‧‧量測
424‧‧‧差
501‧‧‧未老化I-V曲線
502‧‧‧老化I-V曲線
503‧‧‧電壓差
504‧‧‧電壓差
505‧‧‧電壓差
506‧‧‧電壓差
510‧‧‧量測參考閘極電壓
511‧‧‧電流
512a‧‧‧電流
512b‧‧‧電流
513‧‧‧電壓
514‧‧‧電壓偏移
550‧‧‧電壓偏移
552‧‧‧電壓偏移
601‧‧‧子像素之位置
602‧‧‧線性碼值
603‧‧‧經補償電壓
611‧‧‧電流
612‧‧‧電流
613‧‧‧電流百分比
614‧‧‧效率百分比
619‧‧‧記憶體
621‧‧‧電流
622‧‧‧電壓
626‧‧‧旁路路徑
628‧‧‧運作
631‧‧‧電壓偏移
632‧‧‧阿爾法值
633‧‧‧運作
691‧‧‧I-V曲線
692‧‧‧I-V曲線之反曲線
695‧‧‧模型
701‧‧‧軸
702‧‧‧軸
703‧‧‧軸
711‧‧‧變換
712‧‧‧步進
713‧‧‧步進
721‧‧‧變換
722‧‧‧變換
1002‧‧‧儲存電容器
1011．．．匯流排線
1012．．．薄片陰極
當結合以下說明及圖式閱讀時，本發明之以上及其他目的、特徵及優點將變得更為顯而易見，其中儘量使用相同參考數字來指示該等圖中共有之相同特徵，且其中：圖1係一用於實踐本發明之一控制系統之方塊圖；圖2係一圖1之方塊圖之一更詳細版本之示意圖；圖3係一典型OLED面板之一圖示；圖4a係一用於在理想條件下操作圖2之量測電路之時序圖；圖4b係一用於操作圖2之量測電路之時序圖，其包含由於子像素之自熱所致的誤差；圖5a係未老化及老化子像素之一代表性I-V特性曲線圖，其顯示Vth 偏移；圖5b係未老化及老化子像素之一代表性I-V特性曲線圖，其顯示Vth 及Voled 偏移；圖6a係一圖1之補償器之高位階資料流圖示；圖6b係該補償器之一詳細資料流圖示之(兩部分中之)部分1；圖6c係該補償器之一詳細資料流圖示之(兩部分中之)部分2；圖7係一域轉換單元及一補償器之效應之一Jones圖示；圖8係一顯示補償量測隨時間之頻率之代表圖；圖9係一效率百分比隨電流百分比變化之代表圖；且圖10係根據本發明之一驅動電路之一詳細示意圖。
10．．．本發明之總體系統
11．．．非線性輸入訊號
12．．．轉換器
13．．．補償器
14．．．線性源極驅動器
15．．．驅動電路
16．．．量測電路

Claims (12)

  1. 一種設備，其用於提供一類比驅動電晶體控制訊號至一驅動電路中之一驅動電晶體之閘電極，該驅動電路施加電流至一EL裝置，該驅動電路包含一電連接至該驅動電晶體之一第一供應電極之電壓供應器，且該EL裝置電連接至該驅動電晶體之一第二供應電極，該設備包括：a)一量測電路，其用於在第一及第二時間量測通過該第一供應電極及該第二供應電極之電流以提供各別的老化訊號，該老化訊號表示該驅動電晶體及EL裝置隨時間之運作所引起的該驅動電晶體及EL裝置之特性之變化，該量測電路包含一記憶體，用以儲存在該第一時間量測的該電流；b)用於提供一線性碼值之構件；c)一補償器，其用於回應於該老化訊號而改變該線性碼值以補償該驅動電晶體及EL裝置之該等特性之該等變化，其中，該補償器用於從在該第一及第二時間之該等老化訊號值計算電流變化、將電流損失映射至臨界電壓偏移、以及將該映射的臨界電壓偏移加至該線性碼值，以提供一改變的線性碼值；及d)一源極驅動器，其具有輸入碼值對類比電壓的一線性關係，用於回應於該經改變線性碼值而產生用於驅動該驅動電晶體之該閘電極之類比驅動電晶體控制訊號。
  2. 如請求項1之設備，其中該EL裝置係一OLED裝置。
  3. 如請求項1之設備，其中該驅動電晶體係一非晶矽電晶 體。
  4. 如請求項1之設備，其進一步包含一開關，該開關用於選擇性地將該量測電路電連接至流過該第一供應電極及該第二供應電極之電流。
  5. 如請求項1之設備，其中該量測電路包含：一第一電流鏡，其用於產生一鏡像電流，該鏡像電流係一通過該第一供應電極及該第二供應電極之該驅動電流之函數；及一第二電流鏡，其用於施加一偏壓電流至該第一電流鏡以減少該第一電流鏡中之電壓變化。
  6. 如請求項5之設備，其中該量測電路進一步包含：一電流轉電壓轉換器，其回應於該鏡像電流而產生一電壓訊號；及回應於該電壓訊號而提供該老化訊號至該補償器之構件。
  7. 如請求項1之設備，其進一步包含用於接收一非線性輸入訊號及用於將該非線性輸入訊號轉換成該線性碼值之構件。
  8. 如請求項7之設備，其中該轉換構件包含一查詢表。
  9. 如請求項1之設備，其中該補償器包含效率補償構件及電壓補償構件。
  10. 如請求項1之設備，其中該補償器進一步包含一記憶體，該記憶體用於儲存一參考老化訊號量測及一最近的老化訊號量測。
  11. 如請求項1之設備，其中該補償器被建構用以執行一效率補償及一電壓補償。
  12. 如請求項11之設備，其中該電壓補償包括補償臨界電壓(Vth )偏移(shift)及電壓(Voled )升高。
TW097149881A 2007-12-21 2008-12-19 電場發光顯示器補償式類比電晶體驅動訊號 TWI383356B (zh)

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