显示器像素及其操作方法技术

本公开涉及显示器像素及其操作方法。显示器可具有在低刷新率下工作的有机发光二极管显示器像素的阵列。每个显示器像素可包括与一个或多个发射晶体管和相应的有机发光二极管(OLED)串联耦接的驱动晶体管。半导电氧化物晶体管可耦接于驱动晶体管的漏极端子和栅极端子之间，以帮助减少在低刷新率显示操作期间的泄漏。硅晶体管可进一步被插置在半导电氧化物晶体管与驱动晶体管的栅极端子之间。一个或多个电容器结构可耦接到半导电氧化物晶体管的源极端子和/或漏极端子，以减小在半导电氧化物晶体管关断时可能流过半导电氧化物晶体管的再平衡电流。以此方式配置，流过OLED的任何发射电流将对半导电氧化物晶体管的阈值电压的任何潜在漂移不敏感。

Display pixel and its operation method

【技术实现步骤摘要】
显示器像素及其操作方法本专利申请要求2018年9月7日提交的美国专利申请No.16/125,449以及2018年6月5日提交的临时专利申请No.62/680,911的优先权，这些专利申请据此全文以引用方式并入本文。
本公开整体涉及电子设备，并且更具体地涉及具有显示器的电子设备。
技术介绍
电子设备通常包括显示器。例如，蜂窝电话和便携式计算机包括用于向用户呈现信息的显示器。显示器，诸如有机发光二极管显示器，具有基于发光二极管的显示器像素阵列。在这种类型的显示器中，每个显示器像素都包括发光二极管和薄膜晶体管，薄膜晶体管用于控制向发光二极管施加信号以产生光。例如，显示器像素常常包括驱动薄膜晶体管和直接连接到驱动薄膜晶体管的栅极端子的开关晶体管，驱动薄膜晶体管控制流经发光二极管的电流量。开关晶体管被实现为半导电氧化物晶体管，它在开关晶体管被关断时通常表现出低泄漏。半导电氧化物开关晶体管的这种低泄漏性质有助于在驱动薄膜晶体管向发光二极管传递电流以产生光时在显示器像素的给定发光期间内保持驱动薄膜晶体管的栅极端子处的电压相对恒定。然而，半导电氧化物开关晶体管在显示器的寿命期间表现出可靠性问题。具体地讲，半导电氧化物晶体管具有在半导电氧化物晶体管反复导通和关断时随时间漂移的阈值电压。在半导电氧化物晶体管的阈值电压改变时，驱动薄膜晶体管的栅极端子处的电压也将在即将发光之前受到影响。这直接影响流过发光二极管的电流，这会控制显示器像素产生的光量或亮度。发光二极管电流对半导电氧化物开关晶体管的阈值电压的这种敏感度增加了发生非理想显示行为的风险，诸如整个显示器上的亮度不均匀性，显示器寿命期间的亮度下降，显示器寿命期间不期望的色移(例如，在显示器上导致青色/发绿色调)等。
技术实现思路
电子设备可包括具有显示器像素阵列的显示器。显示器像素可以是有机发光二极管显示器像素。每个显示器像素可包括发光二极管；与发光二极管串联耦接的驱动晶体管；耦接于驱动晶体管的漏极端子和栅极端子之间的第一半导体类型的晶体管(例如，半导电氧化物薄膜晶体管)；插置在第一半导体类型的晶体管和驱动晶体管的栅极端子之间的第二半导体类型的晶体管(例如，硅薄膜晶体管，诸如低温多晶硅晶体管)；与驱动晶体管和发光二极管串联耦接的第一发射晶体管；与驱动晶体管和电源线串联耦接的第二发射晶体管；直接耦接到发光二极管的初始化晶体管；以及直接耦接到驱动晶体管的源极端子的数据加载晶体管。具体地讲，半导电氧化物晶体管可被配置为减少驱动晶体管的栅极端子处的泄漏，并且硅晶体管可被配置为降低流过发光二极管的发射电流对半导电氧化物晶体管的阈值电压的敏感度。每个显示器像素还可包括耦接到驱动晶体管的栅极端子的存储电容器(例如，被配置为存储用于显示器像素的数据信号的存储电容器)以及直接耦接到半导电氧化物晶体管的源极端子或漏极端子的匹配电容器。匹配电容器可被配置为减小在半导电氧化物晶体管关断时流过半导电氧化物晶体管的再平衡电流。匹配电容器一般可显著小于存储电容器(例如，匹配电容器可比存储电容器至少小两倍，比存储电容器至少小四倍，至少小八倍，至少小10倍，小2-10倍，小10-20倍，小20-100倍，小100-1000倍，或比存储电容器小超过1000倍)。在一种适当的布置中，半导电氧化物晶体管具有被配置为接收扫描控制信号的栅极端子，而硅晶体管具有被配置为接收不同于扫描控制信号的发射控制信号的栅极端子。在另一种适当的布置中，半导电氧化物晶体管和硅晶体管具有被配置为接收相同扫描控制信号的栅极端子。硅晶体管的阈值电压可大于半导电氧化物晶体管的阈值电压，以确保在扫描控制信号的下降沿处在关断半导电氧化物晶体管之前关断硅晶体管。以此方式配置和操作，电子设备将在整个显示器上表现出亮度均匀度，在显示器的寿命期间减小亮度下降，并且在显示器的寿命期间减少了色移。根据另一种适当的布置，可使用调制显示器亮度的脉宽调制(PWM)方案控制显示器。PWM方案的占空比可每100-1000小时增大一次，以补偿显示器的任何亮度下降。根据又一种适当的布置，可针对半导电氧化物晶体管的阈值电压的变化调整控制半导电氧化物晶体管的扫描控制信号，以补偿显示器中的任何亮度下降。例如，扫描控制信号的高电压电平可每至少300小时降低30-70mV，以帮助将显示器的亮度保持在期望水平。又如，扫描控制信号的低电压电平可每至少300小时升高30-70mV，以帮助将显示器的亮度保持在期望水平。附图说明图1是根据一个实施方案的例示性显示器诸如具有有机发光二极管显示器像素阵列的有机发光二极管(OLED)显示器的图示。图2是根据一个实施方案的低刷新率显示器驱动方案的图示。图3A是被配置为产生对氧化物晶体管阈值电压敏感的发射电流的有机发光二极管显示器像素的电路图。图3B是例示了图3A所示的关断有机发光二极管显示器像素中的半导电氧化物晶体管时电荷注入和时钟馈通的效果的图示。图4是例示了图3A所示有机发光二极管显示器像素的操作的时序图。图5A是例示了半导电氧化物晶体管的阈值电压以及硅晶体管的阈值电压如何随时间变化的图示。图5B是例示了OLED发射电流对图3A所示的有机发光二极管显示器像素中半导电氧化物晶体管的阈值电压敏感度的图示。图6A是根据一个实施方案，被配置为产生对氧化物晶体管阈值电压具有低敏感度的发射电流的例示性有机发光二极管显示器像素的电路图。图6B-图6G是示出了根据一些实施方案，在关断图6A的显示器像素中的氧化物半导体晶体管之后，用于减小再平衡电流的不同电容器配置的图示。图7是例示了根据一个实施方案，图6A所示有机发光二极管显示器像素的操作的时序图。图8是根据一个实施方案，被配置为产生对氧化物晶体管阈值电压具有低敏感度的发射电流的例示性有机发光二极管显示器像素的电路图，其中半导电氧化物晶体管和串联连接的硅晶体管由相同的扫描信号控制。图9是例示了根据一个实施方案，图8所示有机发光二极管显示器像素的操作的时序图。图10是根据一个实施方案，被配置为生成对应发射和扫描控制信号的例示性栅极驱动器电路的图示。图11A是根据一个实施方案，与其他栅极驱动器电路相关联的接收控制信号的发射栅极驱动器的电路图。图11B是例示了根据一个实施方案，图11A中所示发射栅极驱动器的操作的时序图。图12是根据一个实施方案，比图11A中所示的发射栅极驱动器具有更少电容器的发射栅极驱动器的电路图。图13A是示出了根据一个实施方案，可如何在显示器寿命期间增大发射信号的脉冲宽度以补偿亮度下降的时序图。图13B是根据一个实施方案，可如何随时间调节发射信号的占空比的曲线图。图13C是根据一个实施方案，可如何随时间在第一亮度设置处增大发射信号的脉冲宽度偏移的图示。图13D是根据一个实施方案，可如何随时间在第二亮度设置处增大发射信号的脉冲宽度偏移的图示。图14A是根据一个实施方案的高电平有效扫本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种显示器像素，包括：/n发光二极管；/n驱动晶体管，所述驱动晶体管与所述发光二极管串联耦接，其中所述驱动晶体管包括漏极端子、栅极端子和源极端子；/n第一半导体类型的晶体管，所述第一半导体类型的晶体管耦接在所述驱动晶体管的所述漏极端子和所述栅极端子之间，其中所述第一半导体类型的晶体管被配置为减小所述驱动晶体管的所述栅极端子处的泄漏，并且其中所述第一半导体类型的晶体管具有阈值电压；以及/n第二半导体类型的晶体管，所述第二半导体类型与所述第一半导体类型不同，其中所述第二半导体类型的晶体管夹置在所述第一半导体类型的晶体管和所述驱动晶体管的所述栅极端子之间，并且其中所述第二半导体类型的晶体管被配置为降低流过所述发光二极管的发射电流对所述第一半导体类型的晶体管的所述阈值电压的敏感度。/n

【技术特征摘要】
20180605 US 62/680,911;20180907 US 16/125,4491.一种显示器像素，包括：
发光二极管；
驱动晶体管，所述驱动晶体管与所述发光二极管串联耦接，其中所述驱动晶体管包括漏极端子、栅极端子和源极端子；
第一半导体类型的晶体管，所述第一半导体类型的晶体管耦接在所述驱动晶体管的所述漏极端子和所述栅极端子之间，其中所述第一半导体类型的晶体管被配置为减小所述驱动晶体管的所述栅极端子处的泄漏，并且其中所述第一半导体类型的晶体管具有阈值电压；以及
第二半导体类型的晶体管，所述第二半导体类型与所述第一半导体类型不同，其中所述第二半导体类型的晶体管夹置在所述第一半导体类型的晶体管和所述驱动晶体管的所述栅极端子之间，并且其中所述第二半导体类型的晶体管被配置为降低流过所述发光二极管的发射电流对所述第一半导体类型的晶体管的所述阈值电压的敏感度。


2.根据权利要求1所述的显示器像素，其中所述第一半导体类型的晶体管包括具有形成于半导电氧化物中的沟道的半导电氧化物薄膜晶体管。


3.根据权利要求2所述的显示器像素，其中所述第二半导体类型的晶体管包括具有形成于硅中的沟道的硅薄膜晶体管。


4.根据权利要求3所述的显示器像素，其中所述第一半导体类型的晶体管和所述第二半导体类型的晶体管两者都是n沟道薄膜晶体管。


5.根据权利要求3所述的显示器像素，其中所述第一半导体类型的晶体管是n沟道薄膜晶体管，并且其中所述第二半导体类型的晶体管是p沟道薄膜晶体管。


6.根据权利要求3所述的显示器像素，还包括：
存储电容器，所述存储电容器耦接到所述驱动晶体管的所述栅极端子，其中所述存储电容器被配置为存储用于所述显示器像素的数据信号；以及
匹配电容器，所述匹配电容器耦接到所述第一半导体类型的晶体管和所述第二半导体类型的晶体管之间的中间节点，其中所述匹配电容器被配置为减小所述第一半导体类型的晶体管关断时流过所述第一半导体类型的晶体管的再平衡电流。


7.根据权利要求6所述的显示器像素，其中所述匹配电容器小于所述存储电容器。


8.根据权利要求3所述的显示器像素，还包括：
存储电容器，所述存储电容器耦接到所述驱动晶体管的所述栅极端子，其中所述存储电容器被配置为存储用于所述显示器像素的数据信号；以及
匹配电容器，所述匹配电容器耦接到所述驱动晶体管的所述漏极端子，其中所述匹配电容器被配置为减小所述第一半导体类型的晶体管关断时流过所述第一半导体类型的晶体管的再平衡电流。


9.根据权利要求3所述的显示器像素，其中所述第一半导体类型的晶体管具有被配置为接收扫描控制信号的栅极端子，并且其中所述第二半导体类型的晶体管具有被配置为接收不同于所述扫描控制信号的发射控制信号的栅极端子。


10.根据权利要求3所述的显示器像素，其中所述第一半导体类型的晶体管和所述第二半导体类型的晶体管具有被配置为接收相同扫描控制信号的栅极端子。


11.根据权利要求10所述的显示器像素，其中所述第一半...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱闯，蔡宗廷，杨玄，常鼎国，张世昌，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国;US