多行尋址方法和裝置的制作方法

專利名稱：多行尋址方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及使用多行尋址(MLA)技術來驅動電致發光(具體為有機發光二極管(OLED))顯示器的方法和裝置。本發明的實施例特別適于和所謂的無源矩陣OLED顯示器一同使用。本申請是共享同一優先權日期的三個有關申請之一。
背景技術：
例如在US2004/150608、US2002/158832和US2002/083655中，已經描述了液晶顯示器(LCD)的多行尋址技術，用于減小功耗并增大LCD相對緩慢的反應速度。然而，由于OLED和LCD之間的根本不同(前者是發射技術而后者是一種調制器)所產生的差異，這些技術不適于OLED顯示器。此外，OLED提供了對所施加電流的實質上的線性響應，而LCD單元具有根據所施加電壓的RMS(均方根)值而變化的非線性響應。
使用OLED制造的顯示器提供了勝于LCD和其它平板技術的大量優點。使用OLED制造的顯示器是明亮的、富有色彩的、開關速度快的(與LCD相比)，它提供了寬視角并且能夠在多種基板上容易并廉價地制造。可以使用包括聚合物、小分子和樹狀聚合物(dendrimer)的材料，在基于所使用材料的顏色范圍內制造有機(這里包括有機金屬)LED。WO90/13148、WO95/06400和WO99/48160中描述了基于聚合物的有機LED的示例；WO99/21935和WO02/067343中描述了基于樹狀聚合物的材料的示例；而US 4,539,507中描述了基于小分子的設備的示例。
典型的OLED設備包括兩層有機材料，其一是包括諸如發光聚合物(LEP)、低聚物或發光低分子量材料的發光材料層，另一層是例如聚噻吩衍生物(polythiophene derivative)或聚苯胺衍生物(polyaniline derivative)的空穴傳輸材料層。
有機LED能夠以像素矩陣形式沉積到基板上，以形成單色的或多色像素化顯示器。可以使用包括紅、綠和藍發射像素的組來構造多色顯示器。所謂的有源矩陣顯示器具有和每一個像素相關的存儲元件(典型地為存儲電容器和晶體管)，而無源矩陣顯示器不具有這種存儲元件，而是被反復地掃描以給出穩定圖像的感覺。其它無源顯示器包括分段顯示器，其中多個段共享公共電極，而且可以通過向段的其它電極施加電壓而點亮段。簡單的分段顯示器不需要被掃描，但是在包括多個分段區域的顯示器中，可能對電極進行多路復用(減小其數目)然后進行掃描。
圖1a示出了貫穿OLED設備100的示例的垂直截面圖。在有源矩陣顯示器中，像素區的一部分被相關的驅動電路(圖1a中未示出)所占據。為了進行說明，多少對設備的結構做出了簡化。
OLED 100包括基板102，典型地為0.7mm或1.1mm的玻璃，但可選地為清澈塑料(clear plastic)或某些其它實質透明的材料。陽極層104沉積在基板上，典型地包括大約150nm厚的ITO(氧化銦錫)，陽極層104的一部分之上設置有金屬接觸層。典型地，接觸層包括大約500nm的鋁或夾在鉻層之間的鋁層，有時這被稱作陽極金屬。涂有ITO和接觸金屬的玻璃基板可以從Coring，USA得到。ITO之上的接觸金屬有助于提供減小的電阻路徑，其中陽極連接不需要是透明的，具體是設備的外部觸點。通過包括光刻以及之后的蝕刻的標準工藝把接觸金屬從ITO上不需要的地方(具體是可能會使顯示器變得模糊的地方)去除。
實質上透明的空穴傳輸層106沉積在陽極層之上，隨后是電致發光層108和陰極110。例如，電致發光層108可以包括PPV(聚對苯乙炔)，而空穴傳輸層106(有助于使陽極層104和電致發光層108的空穴能級相匹配)可以包括導電透明聚合物，例如來自德國的Bayer AG的PEDOTPSS(攙有聚苯乙烯磺酸酯的聚乙烯二氧噻吩)。在典型的基于聚合物的設備中，空穴傳輸層106可以包括大約200nm的PEDOT；發光聚合物層108典型地具有大約70nm的厚度。這些有機層可以通過旋涂(然后通過等離子刻蝕或激光燒蝕從不需要的區域中去除材料)或噴墨印刷而沉積。在后者的情況下，例如可以使用光致抗蝕劑在基板上形成堤岸(bank)112，以限定可以沉積有機層的阱。這些阱定義了顯示器的發光區域或像素。
陰極層110典型地包括低功函數金屬，例如被較厚的鋁封蓋層所覆蓋的鈣或鋇(例如通過物理氣相沉積而沉積)。可選地，可以緊鄰電致發光層而設置附加層(例如氟化鋰層)，以改進電子能級匹配。通過使用陰極隔離物(圖1a中未示出)，可以實現或增強陰極線相互的電隔離。
相同的基本結構還可以用于小分子和樹狀聚合物設備。典型地，在單一基板上制造多個顯示器，并且在制造過程結束時對基板進行劃線，把多個顯示器進行分離，然后把封裝外殼附加到每一個顯示器以抑制氧化和濕氣進入。
為了對OLED進行照明，把圖1a中電池118所示的功率施加到陽極和陰極之間。在圖1a所示的示例中，經過透明陽極104和基板102而發射光，且陰極通常具有反射性；這種設備被稱作“底部發射體”。通過例如保持陰極層110的厚度小于大約50nm-100nm以致陰極實質上透明，也可以構造經過陰極而發光的設備(“頂部發射體”)。
有機LED能夠以像素矩陣形式沉積在基板上，以形成單色或多色像素化顯示器。可以使用包括紅、綠、藍發射像素的組來構造多色顯示器。在這種顯示器中，單獨的元件通常通過激活行(或列)線來尋址以選擇像素，并對像素行(或列)進行寫入以創建顯示。所謂的有源矩陣顯示器具有和每一個像素相關的存儲元件(典型地為存儲電容器和晶體管)，而無源矩陣顯示器不具有這種存儲元件，而是被反復地掃描(有些類似于TV圖像)以給出穩定圖像的感覺。
現在參考圖1b，它示出了貫穿無源矩陣OLED顯示設備150的簡化截面圖，其中使用相似的附圖標記來表示與圖1a中相似的元件。如圖所示，空穴傳輸層106和電致發光層108被細分為在相互垂直的陽極和陰極線交點處的多個像素152，所述陽極和陰極線分別在陽極金屬104和陰極層110中定義。圖中示出陰極層110中定義的導電線154伸入頁面，還示出了與陰極線成直角延伸的多個陽極線158之一的截面。可以通過在相關線路之間施加電壓，對陰極和陽極線的交點處的電致發光像素152進行尋址。陽極金屬層104向顯示器150提供了外部觸點，而且可以用于OLED的陽極和陰極連接(通過使陰極層圖案在引出的陽極金屬之上延伸)。上述OLED材料(具體為發光聚合物和陰極)易受氧化和濕氣的影響，因而把設備封裝在金屬外殼111中，通過UV固化的環氧粘膠113附加到陽極金屬層104上，粘膠內的小玻璃珠防止金屬外殼碰到觸點而使觸點短路。
現在參考圖2，它在概念上示出了圖1b所示類型的無源矩陣OLED顯示器150的驅動裝置。設置有多個恒流發生器200，每一個都與供電線202相連，并與多個列線204之一相連，為了清楚起見僅示出了一條列線。還設置有多個行線206(僅示出了一條)，每一個都可選擇地通過開關連接210與地線208相連。如圖所示，線路202上具有正供電電壓，列線204包括陽極連接158而行線206包括陰極連接154，如果供電線路202關于地線208為負，那么所述連接將會顛倒。
如圖所示，功率施加到顯示器的像素212，因而像素212被照明。為了創建圖像，維持行的連接210并依次激活每一個列線，直到完成對行的尋址，然后選擇下一行并重復該過程。然而，優選地，為了允許對單獨的像素保持接通更長的時間，由此減小總體驅動電平，選擇行且并行地對所有的列進行寫入，即同時將電流驅動到每個列線上從而以期望的亮度對一行中每個像素進行照明。可以在對下一列進行尋址之前依次對列中的每一個像素進行尋址，但由于列電容效應等，這不是優選的。
技術人員可以理解，在無源矩陣OLED顯示器中，哪些電極被標記為行電極以及哪些電極被標記為列電極是任意的，在這個說明書中，“行”和“列”的使用可以互換。
由于OLED的亮度由流過設備的電流來確定(這確定了設備產生的光子數)，所以通常向OLED提供電流控制而不是電壓控制的驅動。在電壓控制的配置中，亮度可以隨著時間、溫度和使用年限而在顯示區域上發生變化，使得難以預料當由給定電壓驅動時像素將會表現出怎樣的亮度。在彩色顯示器中，顏色表示的精確度可能也會受到影響。
改變像素亮度的常規方法是，使用脈沖寬度調制(PWM)按時(on-time)改變像素。在常規PWM方案中，像素要么是完全點亮，要么是完全熄滅，但由于觀察者眼睛的積分，使得所表現出的像素亮度是變化的。備選方法是改變列驅動電流。
圖3示出了根據現有技術的無源矩陣OLED顯示器的一般驅動器電路的示意圖300。OLED顯示器由虛線302表示，并包括多個(n個)行線304和多個(m個)列線308，其中每一個行線都具有相應的行電極觸點306，且多個列線具有相應的多個列電極觸點310。OLED連接在每一對行線和列線之間，根據所示的裝置，OLED的陽極與列線相連。y驅動器314利用恒定電流驅動列線308，而x驅動器316驅動行線304，有選擇地把行線與地相連。典型地，y驅動器314和x驅動器316都由處理器318來控制。供電裝置320向電路(具體為y驅動器314)供電。
US 6,014,119、US 6,201,520、US 6,332,661、EP 1,079,361A和EP 1,091,339A描述了OLED顯示驅動器的一些示例，而采用PWM的OLED顯示驅動器集成電路由Clare Micronix of Clare，Inc.，Beverly，MA，USA出售。申請人的共同未決申請WO 03/079322和WO03/091983中描述了改進的OLED顯示驅動器的一些示例。具體地，WO03/079322描述了一種具有改進的順從性的數控可編程電流發生器，在此并入作為參考。
存在對能夠提高OLED顯示器的壽命的持續需求。存在對能夠應用于無源矩陣顯示器的技術的特殊需求，這是因為無源矩陣顯示器的制造成本比有源矩陣顯示器低得多。減小OLED的驅動電平(因而減小了亮度)能夠顯著地提高設備的壽命，例如使OLED的驅動/亮度減半可以使其壽命增加大約四倍。發明人已經認識到，可以采用多行尋址技術來減小峰值顯示驅動電平(具體是在無源矩陣OLED顯示器中)，因而增加了顯示器的壽命。
電流鏡在申請人于2004年9月30日申請的共同未決英國專利申請No.0421710.5和No.0421712.1以及要求這兩個申請的優先權的申請中，已經描述了OLED顯示器(具體為無源矩陣OLED顯示器)的多行尋址方法。廣義地講，在實施例中，這些方法包括在使用第一組行驅動信號驅動OLED顯示器的兩個或更多行電極的同時，使用第一組列驅動信號驅動該顯示器的多個列電極；然后在使用第二組行驅動信號驅動所述兩個或更多行電極的同時，使用第二組列驅動信號驅動所述列電極。優選地，行和列驅動信號包括來自實質為恒流發生器(例如電流源或電流宿)的電流驅動信號。優選地，這種電流發生器是可控制或可編程的，例如使用數模轉換器。
在驅動兩行或更多行的同時對列進行驅動的效果是按照行驅動信號所確定的比例，把列驅動在兩行或更多行之間劃分，換句話說，對于電流驅動，按照行驅動信號的相對值或比例所確定的比例，把列中的電流在兩行或更多行之間劃分。廣義地講，這允許在多個行掃描周期而不是僅在單一的行掃描周期中建立行像素的發光特性(profile)，因而有效地減小了OLED像素的峰值亮度，從而增加了顯示器像素的壽命。使用電流驅動，通過提供給像素的連續多組驅動信號的實質的線性和而獲得了期望的像素亮度。
構造所謂的倍增數模轉換器是已知的，所述轉換器提供了由數字值進行定標的輸入電流所確定的輸出電流。然而，根據行驅動信號把列電流驅動信號在兩個或更多個行之間進行劃分的可控分流器對于實現所述方法的實施例是有用的。

發明內容
根據本發明第一方面，提供了一種電致發光顯示驅動器的電流發生器，所述電流發生器包括第一參考電流輸入，用于接收參考電流；第二比率電流輸入，用于接收比率電流；第一比率控制輸入，用于接收第一控制信號輸入；可控電流鏡，其控制輸入與所述第一比率控制輸入相連，其電流輸入與所述參考電流輸入相連，而其輸出與所述比率電流輸入相連；所述電流發生器被配置為所述控制輸入上的信號控制所述比率電流與所述參考電流的比率。
優選地，所述電流發生器還包括第二比率控制輸入，從而第一和第二比率控制輸入處信號的比率確定了流入第一和第二電流輸入的比率。然而可以理解的是，提供兩個比率控制輸入來確定該比率不是必需的。
第一參考電流輸入接收電流輸入，而第二比率電流輸入可以包括正電流或負電流，電流發生器可以包括一對(可控)電流宿或電流源。
優選地，第一和第二控制信號包括電流信號；電流發生器還可以包括用于提供這些電流信號的一個或更多個數模轉換器。這種模數轉換器可以包括多個MOS開關，每一個MOS開關用于一個比特，每一個MOS開關對分別提供給相應電流設置晶體管的供電裝置進行開關操作(或晶體管自身可以限制電流)。
在優選實施例中，電流發生器還包括選擇器或多路復用器，用于選擇性地把多個電極驅動連接之一與參考電流輸入相連，并把另一個電極驅動連接與第二比率電流輸入相連。在對多于兩個的(行)電極一同進行驅動時，電流發生器可以包括多個第二比率電流輸入，其中的每一個都可選擇性地與驅動連接相連。
可選擇地，電流鏡的多個輸出的每一個輸出都與電極驅動連接進行硬連線，以提供相應的第二比率電流輸入，然后把一個或更多個比率控制輸入選擇性地與一個或更多個控制信號或可控電流發生器相連。然而在后一種配置中，仍采用選擇器或多路復用器以選擇性地把參考電流輸入與電極驅動連接相連。優選地(但不是必須)，選擇攜帶有最大電流的電極連接作為參考。
在優選實施例中，電流鏡包括多個鏡單元，每一個鏡單元都包括晶體管(例如雙極晶體管)，每一個晶體管用于可選擇的多個電極驅動連接中的每一個連接；與參考電流輸入相連的鏡單元可以包括具有電流增益輔助電路的晶體管。
本發明還提供了合并有上述電流發生器的OLED顯示驅動器。
在其它方面，本發明提供了用于驅動電致發光顯示器中多個電極的電流驅動器電路，所述驅動器電路包括控制輸入，用于接收控制信號；所述多個顯示器電極的多個驅動連接；選擇器，被配置為選擇所述多個驅動連接中的一個連接作為第一連接，并選擇所述驅動連接中至少一個其它連接作為第二連接；以及驅動器，被配置為向所述第一和第二連接分別提供第一和第二驅動信號，根據所述控制信號而控制所述第一和第二驅動信號的比率。


參考附圖，僅通過示例的方式進一步描述本發明的這些和其它方面，其中圖1a和1b分別示出了貫穿OLED設備的垂直截面圖和貫穿無源矩陣OLED顯示器的簡化截面圖；圖2在概念上示出了無源矩陣OLED顯示器的驅動裝置；圖3示出了已知的無源矩陣OLED顯示驅動器的框圖；圖4a至4c分別示出了用于實現彩色OLED顯示器的MLA尋址方案的顯示驅動器硬件的第一和第二示例的框圖，以及該方案的時序圖；圖5a至5g分別示出了實現本發明一方面的顯示驅動器；列和行驅動器，圖5a中的顯示驅動器的示例數模電流轉換器，實現本發明一方面的可編程電流鏡，實現本發明一方面的第二可編程電流鏡，以及根據現有技術的電流鏡的框圖；圖6示出了合并有多行尋址顯示信號處理電路和驅動器電路的集成電路管芯的布局；圖7示出了脈沖寬度調制MLA驅動方案的示意圖；圖8a至8d分別示出了幀周期中常規驅動方案和多行尋址驅動方案的行、列和圖像矩陣，以及典型像素的相應的亮度曲線；圖9a和9b分別示出了圖像矩陣的SVD和NMF因數分解；圖10示出了示例性列和行驅動裝置，用于驅動使用圖9中的矩陣的顯示器；圖11示出了使用圖像矩陣因數分解的顯示器的驅動方法的流程圖；以及圖12示出了使用圖像矩陣因數分解而獲得的顯示圖像的示例。
具體實施例方式
考慮無源矩陣OLED顯示器中包括第一行A和第二行B的兩行。在常規無源矩陣驅動方案中，如下表1所示對行進行驅動，每一行要么是完全點亮狀態(1.0)，要么是完全熄滅狀態(0.0)。

表1考慮比率A/(A+B)；在上文表1的示例中，這個比率為0或1，但倘若兩行中相同列中的像素沒有同時在兩行中完全點亮，那么這個比率可能減小但同時仍會提供期望的像素亮度。以這種方式，可以減小峰值驅動電平并增加像素的壽命。
在第一行掃描中，亮度可能是第一周期0.0 0.361 0.650 0.954 0.00.0 0.015 0.027 0.039 0.0第二周期0.2 0.139 0.050 0.046 0.00.7 0.485 0.173 0.161 0.0可以看出1.在單一掃描周期中，兩行之間的比率相等(第一掃描周期為0.96，第二掃描周期為0.222)。
2.兩行之間的亮度合計為期望值。
3.峰值亮度等于或小于標準掃描期間的峰值亮度。
上文的示例說明了簡單兩行情況下的技術。如果亮度數據的比率在兩行之間相似，則可以獲得更多的益處。取決于圖像數據的計算類型，亮度可以減小平均為30個百分點或更多，這對于像素壽命產生了十分有益的影響。對該技術進行擴展，同時考慮更多的行可以提供更好的益處。
下文給出了使用SVD圖像矩陣分解的多行尋址的示例。
根據矩陣乘法來描述驅動系統，其中I是圖像矩陣(位圖文件)，D是所顯示的圖像(應當與I相同)，R是行驅動矩陣且C是列驅動矩陣。R中的列描述了在‘行周期’中對行的驅動，而R中的行表示被驅動的行。因此，時間系統中的一行是單位矩陣。對于6×4顯示棋盤顯示器D(R，C)＝R·C1:=101010010101101010010101]]>C＝IR:=1000010000100001]]>R·C=101010010101101010010101]]>-與圖像相同。
現在考慮使用兩幀驅動方法
C:=101010010101]]>R:=10011001]]>R·C=101010010101101010010101]]>同樣，它與圖像矩陣相同。
可以按照如下方式(使用MathCad中的術語)使用奇異值分解來計算驅動矩陣X＝svd(IT)(給定U和V)Y＝svds(IT)(給定S為對角元素的向量)注意Y僅具有兩個元素，即兩幀
Y=2.4492.44900]]>U＝submatrix(X，0，5，0，3)(即高6行)V＝submatrix(X，6，9，0，3)T(即低4行) W＝ding(Y)(即將Y格式化為對角矩陣)W=2.44900002.4490000000000]]>D＝(U·W·V)T檢查D
D=101010010101101010010101]]>R＝(W·V)TR=1.73200001.732001.73200001.73200]]>(注意最后兩列為空)R＝submatrix(R，0，3，0，1)(選擇非空列)R=1.732001.7321.732001.732]]>C＝UTC=0.57700.57700.577000.57700.57700.5770.8160-0.4080-0.408000.8164.57×10-14-0.408-4.578×10-14-0.408]]>(由于減小了R，所以C被減小至僅有頂行)
C＝submatrix(C，0，1，0，5)C=0.57700.57700.577000.57700.57700.577]]>R·C=101010010101101010010101]]>與期望的圖像相同。
現在考慮更為一般的情況，字母“A”的圖像I:=001100010010111111100001]]>X＝svd(IT)Y＝svds(IT)(注意Y僅有兩個元素，即3幀)
Y=2.8281.4141.4140]]>U＝submatrix(X，0，5，0，3)V＝submatrix(X，6，9，0，3)TW＝diag(Y)D＝(U·W·V)TD=001100010010111111100001]]>(檢查D)R＝(W·V)TR=-0.8161.15500-0.816-0.57710-2.449000-0.816-0.577-10]]>(注意最后一列為空)
R＝submatrix(R，0，3，0，2)V=-0.289-0.289-0.866-0.2890.816-0.4080-0.40800.7070-0.7070.50.5-0.50.5]]>R=-0.8161.1550-0.816-0.5771-2.44900-0.816-0.577-1]]>C＝UTW=2.82800001.41400001.41400000]]>C=-0.408-0.408-0.408-0.408-0.408-0.408-0.289-0.2890.5770.577-0.289-0.289-0.50.5000.5-0.50.671-0.224000.224-0.671]]>(由于減小了R，所以C被減小至僅有頂行)
C＝submatrix(C，0，2，0，5)C=-0.408-0.408-0.408-0.408-0.408-0.408-0.289-0.2890.5770.577-0.289-0.289-0.50.5000.5-0.5]]>R·C=001100010010111111100001]]>與期望的圖像相同。
在這種情況下，R和C中存在負數，這在驅動無源矩陣OLED顯示器中是不期望的。通過觀察可以看出，能夠進行正因數分解R:=100010111001]]>C:=001100010010100001]]>R·C=001100010010111111100001]]>非負矩陣因素分解(NMF)提供了在一般情況下實現正因數分解的一種方法。在非負矩陣因素分解中，圖像矩陣I被因素分解為I＝W.H (等式3)
下面的參考文獻中描述了NMF技術的一些示例，將其所有并入作為參考D.D.Lee，H.S.Seung.Algorithms for non-negative matrix factorization；P.Paatero，U.Tapper.Least squares formulation of robust non-negative factor analysis.Chemometr.Intell.Lab.37(1997)，23-35；P.Paatero.A weighted non-negative leastsquares algorithm for three-way‘PARAFAC’factor analysis.Chemometr.Intell.Lab.38(1997)，223-242；P.Paatero，P.K.Hopke，etc.Understanding and controllingrotations in factor analytic models.Chemometr.Intell.Lab.60(2002)，253-264；J.W.Demmel.Applied numerical linear algebra.Society for Industrial and AppliedMathematics，Philadelphia.1997；S.Juntto，P.Paatero.Analysis of daily precipitationdata by positive matrix factorization.Environmetrics，5(1994)，127-144；P.Paatero，U.Tapper.Positive matrix factorizationa non-negative factor model with optimalutilization of error estimates of data values.Environmetrics，5(1994)，111-126；C.L.Lawson，R.J.Hanson.Solving least squares problems.Prentice-Hall，Englewood Cliffs，NJ，1974；Algorithms for Non-negative Matrix Factorization，Daniel D.Lee，H.Sebastian Seung，pages 556-562，Advances in Neural Information Processing Systems13，Papers from Neural Information Processing Systems(NIPS)2000，Denver，CO，USA.MIT Press 2001；and Existing and New Algorithms for Non-negative MatrixFactorization By Wenguo Liu & Jianliang Yi(www.dcfl.gov/DCCI/rdwg/nmf.pdf；source code for the algorithms discussed therein can be found athttp://www.cs.utexas.edu/users/liuwg/383CProject/CS_383C_Project.htm).
圖9b大略地示出了NMF因數分解過程。
一旦實施了上述基本方案，則可以使用其它技術以獲得額外的益處。例如可以對重復像素行(這在Windows(商標)型的應用中不常見)同時進行寫入以減小行周期的個數，因此縮短了幀周期并減小了針對相同的積分亮度所需的峰值亮度。一旦已經獲得SVD分解，那么可以忽略僅具有小(驅動)值的較低行，因為它們對最終圖像品質的重要性在減小。如上所述，上文所述的多行尋址技術應用于單一的顯示幀內，但是可以認識到，可以額外地在時間維度上、或可選擇地在空間維度上建立一個或更多個行的發光特性。可以通過采用幀間時間插值的運動圖像壓縮技術來促進這個操作。
上文的MLA技術的實施例尤其用于彩色OLED顯示器，在這種情況下，所述技術優選地用于包括紅(R)、綠(G)和藍(B)子像素的組，以及可選地用于像素行之間。這是因為圖像趨于包含具有相似顏色的塊，而且R、G和B子像素驅動之間的相關性通常高于分離像素之間的相關性。因此，在所述方案的實施例中，用于多行尋址的行被分組為R、G和B行，其中三行定義了完整的像素，且通過同時選擇包括R、G和B行的組合而建立圖像。例如，如果所要顯示的圖像中的有效區域是白色，則可以通過首先選擇同時包括R、G和B行的組、同時向列驅動器施加合適的信號而建立圖像。
將MLA方案應用于彩色顯示器具有其它優點。在常規彩色OLED顯示器中，像素行具有“RGBRGB...”的模式，從而當啟用該行時，分離的列驅動器可以同時驅動R、G和B子像素，以提供完整的彩色照明像素。然而，三行可能具有配置“RRRR...”、“GGGG...”“BBBB...”，單獨的列尋址R、G和B子像素。這個配置簡化了OLED顯示器的應用，因為比方說紅色像素行可以(噴墨)印刷在單一的長槽中(通過陰極分隔物與相鄰的槽分離)，而不是印刷在分離的“阱”中(用于定義每一行中三個不同顏色材料的區域)。這能夠消除制造步驟且能夠增加像素孔徑比(它是有效像素所占據的顯示區域的百分比)。因此在其它方面，本發明提供了這種類型的顯示器。
圖4a示出了針對這種方案的示例性顯示器/驅動器硬件配置400的框圖。可以看出，單一的列驅動器402對紅色像素行404、綠色像素行406和藍色像素行408進行尋址。如下文所述，使用行選擇器/多路復用器410、或可選擇地借助于控制每一行的電流宿對紅色、綠色和藍色行的置換(permutation)進行尋址。從圖4a可以看出，這個配置允許在線性槽而不是阱中印刷紅、綠和藍子像素，其中每一個槽共享公共電極。這減小了基板圖案形成和印刷的復雜性，并增加了孔徑比(因而通過減小所需驅動而間接地增加了壽命)。利用圖4a中的物理設備布局，可以實施多個不同的MLA驅動方案。
在第一示例驅動方案中，通過按照如下所示的次序對行組進行尋址而建立圖像1.白色分量一同選擇并驅動R、G和B2.紅+藍一同驅動3.藍+綠一同驅動4.紅+綠一同驅動5.僅有紅6.僅有藍7.僅有綠使用最小數目的顏色組合、僅執行必需的顏色步驟以建立圖像。取決于應用需求，可以對所述組合進行最優化以增加壽命和/或減小功耗。
在備選的顏色MLA方案中，RGB行的驅動被分為三個行掃描周期，每一個行掃描周期驅動一個原色(primary)。所述原色是所選擇的R、G和B的組合，從而沿著顯示器的行而形成包含所有期望顏色的色域。
在一種方法中，所述原色是R+aG＝aB，G+bR+bB，B+cR+cG，其中0＞＝a、b、c＞＝1，且選擇作為最大可能值(a+b+c＝最大值)的a、b和c，同時在其色域中仍包含所有期望的顏色。
在另一種方法中，在方案中選擇最佳地改進顯示器整體性能的a、b和c。例如，如果藍色的壽命是限制性因素，則對a和b進行最大化而不考慮c；如果紅色功耗成為問題，則可以對b和c進行最大化。這是因為總發射亮度應當等于固定值。考慮b＝c＝0這個示例。在這種情況下，紅色亮度必須在第一掃描周期中完全實現。然而，如果b、c＞0，則會在多個掃描周期中更加緩和地建立紅色亮度，因而減小了峰值亮度并增加了紅色子像素的壽命和效率。
在另一個變體中，可以對單獨的掃描周期的長度進行調整，以實現壽命和功耗的最優化(例如提供增加的掃描時間)。
在另一個變體中，可以任意地選擇原色，但是要定義仍包含顯示器的行上所有顏色的最小可能色域。例如在可再生色域上僅存在綠色陰影的極端情況下。
圖4b示出了顯示驅動器硬件的第二示例450，其中使用相似的附圖標記來表示與圖4a中相似的元件。在圖4b中，該顯示器包括附加的白色(W)像素行412，當與三原色一同被驅動時，它們也用于建立彩色圖像。
廣義上講，包括白色子像素減小了對藍色像素的需求，因而增加了顯示器的壽命；可選擇地，取決于驅動方案，可以減小顯示給定顏色的功耗。可以包括除了白色之外的顏色，例如洋紅色、青色和/或黃色子像素，例如用于增加色域。不同顏色的子像素不需要具有相同的區域。
如圖4b所示，與參考圖4a所描述的相同，每一行包括單一顏色的子像素，但是可以理解的是，還可以運用常規像素布局，其中沿著每一行具有連續的R、G、B和W像素。在這種情況下，列將會由4個分離的列驅動器來驅動，一個驅動器用于4個顏色中的每一個顏色。
可以理解的是，上述多行尋址方案可以和圖4b中的顯示器/驅動器裝置一同使用，針對每一行使用行多路復用器(如圖所示)或電流宿、以不同的置換和/或使用不同的驅動比率對包括R、G、B和W行的組合進行尋址。如上所述，通過連續地對不同的行組合進行驅動而建立圖像。
根據上文的概述和下文更加詳細的描述，一些優選的驅動技術采用針對OLED顯示像素的可變電流驅動。然而，可以通過如下方式來實現不需要行電流鏡的更加簡單的驅動方案使用一個或多個行選擇器/多路復用器，以根據上文給出的第一示例彩色顯示驅動方案單獨地和組合地選擇顯示器中的行。
圖4c示出了該方案中的行選擇的時序。在第一周期460中，一同選擇并驅動白、紅、綠和藍色行；在第二周期470中，僅對白色進行驅動，而在第三周期480中，僅對紅色進行驅動，所有的驅動都根據脈沖寬度調制驅動的時序而進行。
下一步參考圖5a，它示出了無源矩陣OLED驅動器500的實施例的示意圖，這個實施例執行上文所述的MLA尋址方案。
圖5a中的無源矩陣OLED顯示器與關于圖3所描述的OLED顯示器相似，它的行電極306由行驅動器電路512驅動，而列電極310由列驅動器510驅動。圖5b中示出了這些行驅動器和列驅動器的細節。列驅動器510的列數據輸入509用于為一個或更多個列電極設置電流驅動；相似地，行驅動器512的行數據輸入511用于為兩個或更多個行設置電流驅動比。優選地，輸入509和511是便于接口連接的數字輸入；優選地，列數據輸入509為顯示器302中所有m列設置電流驅動。
數據和控制總線502上提供了顯示器的數據，可以是串行或并行的。總線502向幀存儲器503提供輸入，所述幀存儲器503存儲有顯示器中每一個像素的亮度數據、或彩色顯示器中每一個子像素的亮度信息(可以根據分離的RGB顏色信號來編碼、或根據亮度和色度信號來編碼、或以其它一些方式來編碼)。存儲在幀存儲器503中的數據為顯示器的每一個像素(或子像素)確定了期望的外在亮度，而且該信息可以借助于第二讀取總線505由顯示驅動處理器506讀出(在實施例中，總線505可以省略并使用總線502來代替)。
顯示驅動處理器506能夠完整地以硬件、軟件(比方說使用數字信號處理內核)或兩者的組合來實現，例如采用專用硬件來加速矩陣操作。然而通常上，顯示驅動處理器506至少部分上借助于存儲在程序存儲器507中的已存儲程序代碼或微代碼來實現，在時鐘508的控制下與工作存儲器504一同操作。程序存儲器507中的代碼可以設置在數據載體或可移動存儲器507a上。
程序存儲器507中的代碼被配置為使用常規編程技術，執行一個或更多個上述多行尋址方法。在一些實施例中，可以使用標準的數字信號處理器以及以任意常規編程語言而運行的代碼來實現這些方法。在這種實例中，可以采用常規的DSP程序庫，例如用于執行奇異值分解的DSP程序，或可以為此編寫專用的代碼，或可以實現沒有采用SVD的其它實施例，例如上文關于驅動彩色顯示器所述的技術。
現在參考圖5b，它示出了圖5a中的列驅動器510和行驅動器512的細節。列驅動器電路510包括多個可控參考電流源516，每一個電流源516對應于每一個列線，每一個電流源516都受各自的數模轉換器514的控制。圖5c中示出了這些示例實施方式的細節，從中可以看出可控電流源516包括與功率線518相連的一對晶體管522、524，成電流鏡配置形式。在這個示例中，由于列驅動器包括電流源，所以這些是與正極供電線路相連的PNP雙極晶體管；為了提供電流宿，采用與地相連的NPN晶體管；在其它裝置中，使用MOS晶體管。每一個數模轉換器514都包括多個(在這個實例中為3)FET開關528、530、532，每一個開關都與各自的供電裝置534、536、538相連。柵極連接529、531、533提供了數字輸入，該數字輸入把各個供電裝置切換至相應的電流設置電阻器540、542、544，每一個電阻器都與電流鏡516的電流輸入526相連。供電裝置的電壓以2的冪縮放，就是說，每一個電壓是下一最低供電裝置的兩倍減去Vgs壓降，從而FET柵極連接上的數字值被轉換為線路526上相應的電流；可選擇地，供電裝置可能具有相同的電壓，而電阻器540、542、544可以被縮放。圖5c還示出了備選的D/A受控電流源/宿546；在這個裝置中，所示出的多個晶體管可以由單一的適合尺寸的較大晶體管來取代。
行驅動器512還合并有兩個(或更多)數控電流源515、517，這些可以通過使用與圖5c所示相似的裝置而實現，采用電流宿而不是電流源鏡。以這種方式，可控電流宿517可以被編程為以和行驅動電平比率(或多個比率)相對應的期望比率(或多個比率)吸收電流。因此，可控電流宿517與比率控制電流鏡550相連，所述電流鏡550具有輸入552，用于接收第一參考電流；以及一個或更多個輸出554，用于接收(吸收)一個或更多個(負)輸出電流，輸出電流與輸入電流的比率由可控電流發生器517根據線路509上的行數據所定義的控制輸入的比率而確定。提供了兩個電極多路復用器556a、b，以允許選擇一個行電極用于提供參考電流，并選擇另一行電極用于提供“輸出”電流；可選地，可以提供其它選擇器/多路復用器556b以及來自550的鏡像輸出。如圖所示，行驅動器512允許從包括4個行電極的塊中選擇兩行來同時驅動，然而在實際中，可以采用備選的選擇裝置，例如在一個實施例中，通過12個64路多路復用器從64個行電極中選擇12個行(1個參考，11個鏡像)；在另一個裝置中，可以把64個行分為若干個塊，每一個塊具有相關的行驅動器，所述驅動器能夠選擇多行同時驅動。
圖5d示出了圖5b中的可編程比率控制電流鏡550的實施方式的細節。在這個示例實施方式中，采用了具有所謂的電流增益輔助電路(Q5)的雙極電流鏡，但技術人員可以理解的是，也可以使用其它多種電流鏡電路。在圖5d的電路中，V1是典型為大約3V的供電裝置，而I1和I2定義了Q1和Q2的集電極電流比。兩個線路552、554中的電流為比率I1比I2，因而給定的總列電流以這個比率在兩個所選擇的行之間劃分。技術人員可以理解，通過重復提供虛線558內的電路實施方式，可以把圖5d中的電路擴展為任意個數的鏡像行。
圖5e示出了圖5b中的行驅動器512的可編程電流鏡的備選實施例。在這個備選實施例中，每一行都被設置有與圖5d中虛線558內的電路相對應的電路，即具有電流鏡輸出級，而且一個或更多個行選擇器把從這些電流鏡輸出級中選擇的一些電流鏡輸出級與一個或更多個各自的可編程參考供流裝置(電流源或電流宿)相連。另一個選擇器選擇用作電流鏡參考輸入的行。
在上述行驅動器的實施例中，由于可以為完整顯示器的每一行或顯示器行塊的每一行提供分離的電流鏡輸出，因而不需采用行選擇。當采用行選擇時，可以把行分組為多個塊，例如，在針對包括12個行的組的選擇性連接情況下采用具有三個輸出的電流鏡時，可以依次選擇包括三個連續行的組，以提供針對12個行的三行MLA。可選擇地，可以使用與所要顯示的行圖像有關的先驗知識對行進行分組，例如已知的是，由于所顯示數據的性質(行間具有明顯的相關性)，圖像中的具體子部分可以從MLA中受益。
圖5f和5g示出了根據現有技術的電流鏡配置，分別具有地參考和正供電參考，示出了輸入和輸出電流方向。可以看出，這些電流具有相同的方向，但可以是正或負。
圖6示出了集成電路管芯600的布局，它把圖5a中的行驅動器512和顯示驅動處理器506組合到一起。所述管芯具有細長方形的形狀(例如尺寸為20mm×1mm)，所述細長方形具有第一區域602和相鄰區域604，其中第一區域602針對包括實質相同的設備組的重復實施方式的驅動器電路的長線，而相鄰區域604用于實現MLA顯示處理電路。由于存在芯片切割時的最小物理寬度，所以區域604也可以是未使用的空間。
上述MLA顯示驅動器采用可變電流驅動來控制OLED的照明，然而技術人員可以認識到，可以額外地或可選擇地采用改變OLED像素驅動的其它手段，具體為PWM。
圖7示出了多行尋址的脈沖寬度調制驅動方案的原理圖。圖7中，列電極700與兩個或更多個行電極702同時被提供脈沖寬度調制驅動，以實現期望的照明圖案。在圖7的示例中，通過逐漸把第二行的脈沖移動到稍后的時刻，所示的零值可以平滑地變高至0.5；通常，可以通過控制行脈沖和列脈沖的交迭度而向像素施加可變驅動。
現在更加詳細地描述采用矩陣因數分解的一些優選的MLA方法。
參考圖8a，它示出了針對常規驅動方案(每次驅動一行)的行R、列C和圖像I的矩陣。圖8b示出了針對多行尋址方案的行、列和圖像矩陣。圖8c和8d示出了在幀周期中針對所顯示圖像的典型像素的像素亮度或等效的像素驅動，顯示出通過多行尋址而實現峰值像素驅動的減小。
圖9大略地示出了根據下面等式2的圖像矩陣I的奇異值合成(SVD)I＝ U × S × Vm×nm×pp×pp×n等式2顯示器可以由U、S和V的任意組合來驅動，例如使用US來驅動行并使用V來驅動列、或使用 來驅動行并使用 來驅動列。還可以采用其它有關的技術，例如QR分解和LU分解。例如，“Numerical Recipesin CThe Art of Scientific Computing”，Cambridge UniversityPress 1992中描述了適合的數字技術，許多程序代碼模塊庫也包括適合的程序。
圖10示出了與參考圖5b至5e的描述相似的行驅動器和列驅動器，適用于驅動具有已分解圖像矩陣的顯示器。列驅動器1000包括一組可調節的、實質上的恒流源1002，它們組在一起并設置有可變的參考電流Iref，該參考電流用于設定進入每一個行電極的電流。這個參考電流由每一列的不同的值進行脈沖寬度調制，所述值從因子矩陣的行(例如圖9b中的矩陣H的行pi)中導出。行驅動器1010包括與圖5e所示相似的可編程電流鏡1012，但優選地針對顯示器的每一行或同時被驅動的行塊的每一行具有一個輸出。行驅動信號從因子矩陣的列(例如圖9b中的矩陣W的列pi)中導出。
圖11示出了使用矩陣因數分解(例如NMF)來顯示圖像的示例過程的流程圖，它可以由存儲在圖5a中的顯示驅動處理器506的程序存儲器507中的程序代碼來實現。
在圖11中，所述過程首先讀取幀圖像矩陣I(步驟S1100)，然后使用NMF把這個圖像矩陣分解為因子矩陣W和H，或分解為其它因子矩陣，例如采用SVD時分解為U、S和V(步驟S1102)。可以在顯示早先的幀期間計算這個因數分解。然后在步驟S1104處，所述過程使用p個子幀來驅動顯示器。步驟S1106示出了子幀驅動過程。
子幀過程設置W列pi→R以形成行向量R。圖10中的行驅動器裝置自動地把R歸一化為單位元素，因此，通過對R進行歸一化以使元素和為單位1，獲得定標因數x，R←xR。與H相似，行pi→C以形成列向量C。對C進行定標，以使最大元素值為1，給出了定標因數y，C←yC。確定幀定標因數f=pm,]]>且參考電流由Iref=I0fxy]]>來設置，其中I0與時間系統中常規掃描線的全部亮度所需的電流相對應，x和y因數對驅動裝置所引起的定標效應進行補償(利用其它驅動裝置，可以省去x和y因數中的一個或兩個)。
之后是步驟S1108，圖10所示的顯示驅動器在總幀周期的1/p中使用C驅動顯示器的列并使用R驅動顯示器的行。對每一個子幀重復該操作，然后輸出下一個幀的子幀數據。
圖12示出了根據上述方法實施例而構造的圖像示例；格式與圖9b相對應。圖12中的圖像由50×50的圖像矩陣定義，在這個示例中，使用15個子幀(p＝15)來顯示所述圖像矩陣。子幀個數可以預先確定，或可以根據所顯示圖像的特性而改變。
所執行的圖像操作計算在其一般性質上與消費電子成像設備(例如數碼相機)所執行的操作沒有不同，所述方法的實施例可以方便地在這種設備中實施。
在其它實施例中，所述方法可以在專用集成電路上實施、或借助于門陣列而實施、或以數字信號處理器上的軟件而實施、或以其組合而實施。
毫無疑問，技術人員可以發現多種其它的備選方案。可以理解的是，本發明不限于所述實施例，而且包括處于所附權利要求的精神和范圍內、對于本領域的技術人員明顯的修改。
權利要求
1.一種用于電致發光顯示驅動器的電流發生器，所述電流發生器包括第一參考電流輸入，用于接收參考電流；第二比率電流輸入，用于接收比率電流；第一比率控制輸入，用于接收第一控制信號輸入；可控電流鏡，其控制輸入與所述第一比率控制輸入相連，其電流輸入與所述參考電流輸入相連，而其輸出與所述比率電流輸入相連；所述電流發生器被配置為所述控制輸入上的信號控制所述比率電流與所述參考電流的比率。
2.根據權利要求1所述的電流發生器，還包括用于接收第二控制信號輸入的第二比率控制輸入，其中所述比率電流與所述參考電流的所述比率取決于所述第一控制信號與所述第二控制信號的比率。
3.根據權利要求1或2所述的電流發生器，其中所述第一和第二控制信號包括電流信號。
4.根據權利要求1、2或3所述的電流發生器，還包括用于提供所述控制信號的一個或更多個數模轉換器。
5.根據權利要求2至4中任意一項所述的電流發生器，包括多個所述比率電流輸入和相應的多個所述第二比率控制輸入，用于設定多個所述電流比率，其中每一個電流比率用于每一個所述第二比率控制輸入。
6.根據權利要求1至4中任意一項所述的電流發生器，還包括多個驅動連接以及選擇器，所述選擇器選擇一個所述驅動連接作為所述參考電流輸入，并選擇另一個所述驅動連接作為所述比率電流輸入。
7.根據權利要求6所述的電流發生器，其中所述選擇器與所述驅動連接相連，以選擇性地把所選擇的一個所述驅動連接與所述參考電流輸入相連，并把另一個所述驅動連接與所述比率電流輸入相連。
8.根據權利要求6所述的電流發生器，其中所述電流鏡包括多個鏡單元，每一個鏡單元用于所述多個驅動連接中的每一個連接，而且所述選擇器被配置為選擇性地至少把所述第一比率控制輸入與所述鏡單元相連。
9.一種OLED顯示驅動器，包括權利要求1至8中任意一項所述的電流發生器。
10.一種電流驅動器電路，用于驅動電致發光顯示器中的多個電極，所述驅動器電路包括控制輸入，用于接收控制信號；針對所述多個顯示器電極的多個驅動連接；選擇器，被配置為選擇所述多個驅動連接中的一個驅動連接作為第一連接，并選擇所述驅動連接中至少一個其它連接作為第二連接；以及驅動器，被配置為分別提供針對所述第一和第二連接的第一和第二驅動信號，根據所述控制信號而控制所述第一和第二驅動信號的比率。
全文摘要
本發明涉及使用多行尋址(MLA)技術來驅動電致發光，具體為有機發光二極管(OLED)顯示器的方法和裝置。本發明的實施例尤其適于和所謂的無源矩陣OLED顯示器一同使用。一種電致發光顯示驅動器的電流發生器，所述電流發生器包括第一參考電流輸入，用于接收參考電流；第二比率電流輸入，用于接收比率電流；第一比率控制輸入，用于接收第一控制信號輸入；可控電流鏡，其控制輸入與所述第一比率控制輸入相連，其電流輸入與所述參考電流輸入相連，而其輸出與所述比率電流輸入相連；所述電流發生器被配置為所述控制輸入上的信號控制所述比率電流與所述參考電流的比率。
文檔編號G09G3/20GK101065794SQ200580040826
公開日2007年10月31日 申請日期2005年9月29日 優先權日2004年9月30日
發明者尤安·克里斯托弗·史密斯, 保羅·理查德·勞特利 申請人:劍橋顯示技術公司