光图形检测器及其操作方法、以及触摸检测显示器的制作方法

专利名称：光图形检测器及其操作方法、以及触摸检测显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光图形检测器及其操作方法、以及触摸检测显示器，特别 是驱动有源矩阵有机发光二极管显示器用的电路。
背景技术：
有机发光二极管(OLED)有一个特别有利的电一光显示器形式，它 们光亮、多彩、切换迅速、视角宽，并能方便而廉价地装配在各种衬底上。 有机LED可以用聚合物或者用小分子材料制成各种颜色(或多色显示)， 这取决于所用的材料。基于聚合物的有机LED的例子在WO 90 / 13148、 WO 95 / 06400和WO 99 / 48160中有所描述；基于所谓小分子的例子则在 US 4,535,507中有所描述。
典型的有机LED的基本结构IOO表示在图la中。玻璃或塑料衬底102 支持包括例如铟锡氧化物(ITO)的透明阳极层104，其上是淀积的空穴迁 移层106，场致发光层108和阴极110。场致发光层108可包含例如PPV (聚(p—亚苯基亚乙烯基))，空穴迁移层106，其帮助匹配阳极层104和场 致发光层108的空穴能级，场致发光层108可包含例如PEDOT: PSS (聚 苯乙烯一磺化一掺杂一聚乙烯一二氧噻吩)。阴极层110 —般包含低工作性 能的金属例如钙，并可包括紧邻场致发光层108的附加层，以改善电子能 级的匹配。至阳极和阴极的接触线114禾Q 116分别提供至电源118的连接。 同样的基本结构也可应用于小分子器件。
在图la所示的实例中，光线120经过透明阳极104和衬底102发射，
这种器件称为"底部发射体"。器件也能构成经过阴极发射，例如保持阴极 层110的厚度小于50—100nm左右，使阴极基本上是透明的。有机LED可在衬底上淀积为象素矩阵，形成单色或多色象素化显示。 利用红、绿和蓝色发射象素组可构成多色显示。在这类显示器中， 一般通 过激活行(或列)线对各个元件寻址，选择象素，写入象素的行(或列)， 建立显示。可以看出，对这种安排来说，希望备有与每一象素并联的存储 元件，使写入象素的数据被保存，而其他象素被寻址。 一般可通过存储电 容器实现这一点，其保存设置在驱动器晶体管栅极上的电压。这类器件称
为有源矩阵显示器；聚合物和小分子有源矩阵显示器驱动器的实例可分别 在WO 99 / 42983和EP 0,717,446A中找到。
图lb示出这样一种典型的OLED驱动器电路150。电路150是为显 示器的每个像素提供的，提供的地线152、 Vss 154、行选择线164和列数 据线166母线互联各个象素。因此每一象素有电源和地的连接线，每行象 素有共用的行选择线164，每列象素有共用的数据线166。
每一象素带有有机LED 156，其与驱动器晶体管158串联连接在地线 和电源线152和154之间。驱动器晶体管158的栅极连接线159耦连至存 储电容器160，在行选择线164的控制下，控制晶体管162将栅极159耦 连至列数据线166。晶体管162是一个场效应晶体管(FET)开关，它在行 选择线164激活时，将列数据线166连接至栅极159和电容器160。因此 当开关162接通时，列数据线166上的电容能保存在电容器160上。这个 电压在电容器上至少保持帧刷新周期，因为至驱动器晶体管158栅极连接 线与处于"断开"状态的开关晶体管162之间有相当高的阻抗。
驱动器晶体管158—般是FET晶体管，其上通过取决于晶体管的栅极 电压小于阈值电压的(漏一源)电流。因此在控制节点159上的电压控制 流过OLED156的电流，因而控制OLED的亮度。
图lb的标准电压控制电路有一些缺点。主要问题是因为OLED 156 的亮度取决于OLED和驱动它的晶体管158的特性。 一般来说，这些特性 在显示区域有所变化，并且随时间、温度和使用年限而变化。因此就难以 在实际中预测当用列数据线166上给定电压驱动时， 一个象素亮到什么程 度。在彩色显示中，颜色表示的精确度也可能受影响。
图2a和2b示出部分地针对这些问题的两个电路。图2a示出电流控制 的象素驱动器电路200，其中，流经OLED 216的电流是通过利用参考电流接收器224设置OLED驱动器晶体管212的漏一源电流，并监测这个漏 —源电流所需要的驱动器晶体管栅极电压来设置的。因此，OLED 216的 亮度决定于流入可调参考电流接收器224的电流Ie。,，其被设置为所寻址的 象素的希望值。可以看出，为每一列数据线210而不是每一象素，提供一 个电流接收器224。
更详细地说，电源线202、 204、列数据线210和行选择线206是按参 考图lb的电压控制象素驱动器那样来提供的。此外还提供有反相行选择线 208，当行选择线206为低时，反相行选择线208为高，反之亦然。驱动器 晶体管212有一个耦连至它的栅极连接线的存储电容器218，用来保存驱 动晶体管流过所希望的漏一源电流所需的栅极电压。驱动器晶体管212和 OLED 216串联连接在电源线202和地线204之间，此外，另一开关晶体 管214连接在驱动器晶体管212和OLED 216之间，晶体管214有耦连至 反相行选择线208的栅极连接线。另外两个开关晶体管220、 222由非反相 行选择线206控制。
在图2a所示的电流控制的象素驱动器电路200的实施例中，所有晶体 管是PMOS，优选它是因为它们的较高稳定性和抗热电子效应的能力。但 NMOS晶体管也能使用。根据下面描述的本发明，这也是确实可行的电路。
在图2a的电路中，晶体管的源极连线连向地线GND，对于现用的 OLED器件来说，Vss—般为一6伏左右。当行激活时，行选择线206在— 20伏被驱动，反相行选择线208在0伏被驱动。
当行选择激活时，晶体管220和222接通，晶体管214断开。 一旦电 路己到达稳定状态，流入电流接收器224的电流Ie。,流过晶体管222和晶体 管212 (212的栅极呈现高阻抗)。因此，晶体管212的漏一源电流实质上 等于由电流接收器224设置的参考电流，这个漏一源电流所需要的栅极电 压保持在电容器218上。然后，当行选择变成不激活时，晶体管220和222 断开，晶体管214接通，结果是同样的电流流过晶体管212、晶体管214 和OLED 216。因此，流过OLED的电流被控制到基本上与参考电流接收 器224设置的相同。
在这个稳定状态到达之前，电容器218上的电压一般与所要求的电压 不同，因此，晶体管212将不通过等于电流U由参考接收器224设置的)的漏一源电流。当这种失配存在时，和参考电流与晶体管212的漏一源电 流之差相等的电流，经过晶体管220流进或流出电容器218，从而改变晶 体管212的栅极电压。栅极电压的变化直至晶体管212的漏一源电流等于 由接收器224设置的参考电流为止，这时，失配状态消除，没有电流流过 晶体管220。
图2a的电路解决了与图lb的电压控制电路有关的一些问题，正如流 过OLED 216的电流能不管象素驱动器晶体管212的特性变化而设置。但 是，图2a的电路仍有OLED216特性变化的倾向，表现在象素之间，有源 矩阵显示器件之间以及随时间的变化。OLED的一个特殊的问题是它们的 光输出有随时间而减小的趋势，取决于驱动它们的电流(这可能涉及经过 OLED的电子流通)。这种恶化在象素化显示中尤其明显，在象素化显示中 容易比较出相邻象素的相对亮度。还有一个问题的出现是因为晶体管212、 214和222实际上都必须足够大，以对付流经OLED 216的电流，它等于 参考电流I^。基于有源矩阵器件的结构，大的晶体管通常是不希望的，因 为可能显得笨拙或防碍部分象素面积的利用。
为解决这些增加的问题，已有若干尝试采用光反馈来控制OLED电流。 这些尝试在WO 01 / 20591 ，EP 0，923，067A， EP 1，096,466A和JP 5—035,207 中有所描述，全都采用基本上相同的技术。取自WO 01 / 20591的图2b说 明了这种技术，它是在存储电容器上跨接一个光电二极管。
图2b示出具有光反馈路径252的电压控制的驱动器电路250。图2b 的驱动器电路250的主要部分与图lb的电路150相对应，即OLED254与 带有耦连至其栅极的存储电容器258的驱动器晶体管256串联。开关晶体 管260被行线262控制，当开关接通时，允许电容器258上的电压向列线 264施加一个电压信号。但光电二极管266跨接在存储电容器上，它是反 向偏置的。因此，光电二极管266在黑暗的情况下基本上是不导通的，而 呈现取决于光照程度的很小的反向电流。象素的实际结构设置为致使 OLED 254照射光电二极管266 ，因而提供了光反馈路径252。
经过光电二极管266的光电流与OLED 254的瞬时光输出强度之间近 似于线性比例关系。因此，保存在电容器258上的电荷、电容器上的电压 以及OLED254的亮度，随时间作近似指数的衰变。因此，OLED254的整体光输出即发射的光子总量和OLED象素由此而觉察的亮度，大致上是由 保存在电容器258上的初始电压确定的。
图2b的电路解决了前述的涉及驱动器晶体管256和OLED 254的线性 和变异性的问题，但在其具体实现中表现出一些重大的缺点。主要缺点是 每一显示象素在每一帧都需要刷新，因为存储电容器258正是在这个周期 内放电。与此有关，图2b的电路补偿老化效应的能力有限，还因为从OLED 254发射的光脉冲不能超出帧周期。同样地，因为OLED脉冲式地接通和 断开，它必须在对给定的光输出加大电压的情况下操作，这引起电路效率 的降低。电容器258也常呈现非线性，以致保存的电荷不能线性正比于加 在列线264上的电压。这导致当光电二极管266通过取决于它所接收的光 照强度的光电流(因此充电)时，象素的电压一亮度关系上的非线性。
应用光反馈的另一问题是环境光影响反馈响应，除非仔细考虑相关部 件的实际布局。最后，所有现有技术的设计缺乏操作上的灵活性。

发明内容
因此，有必要改进存在上述问题的有机LED显示器驱动器电路。 根据本发明的第一方面，提供用来驱动电一光显示元件的显示元件驱 动器电路，电路有第一和第二控制线和数据线，电路包括驱动器，其根 据驱动电压对电一光显示元件进行驱动；光敏器件，其光耦至电一光显示 元件，其上通过取决于到达光敏器件的光照的电流；第一控制器件，其连 在光敏器件与数据线之间，响应第一控制线上的第一控制信号，将光敏器 件耦连至数据线；和第二控制器件，其耦连在光敏器件与驱动器之间，响 应第二控制线上的第二控制信号，将光敏器件耦连至驱动器。
这种配置为驱动器电路提供了灵活性，使其能根据所要求的功能、环 境光条件和其他因素以若干不同的方式操作。这些不同方式的操作将在下 面作更详细的说明，它允许电路以例如亮光照射条件下的第一方式，或减 弱环境光条件下的第二方式操作。另外，因为光敏器件实质上能与驱动器 分离，所以同一电路可用于驱动电一光显示的象素和检测或读出图象(例 如将显示器操作为扫描仪的传感器)两者。同样，光敏器件也能用来测量 环境光强度，然后接通有关的象素，从而在设置象素亮度时，对环境光强度进行补偿，特别是写入驱动器电路以设置象素亮度的数据时，能考虑到 在电一光显示元件与光敏器件之间光耦中可能存在的有效环境光。
驱动器的输入端一般将会有相应的输入电容，但电路可进一步包括与 驱动器的输入端和第二控制器件耦连的附加存储元件，用以记忆保存显示 元件的驱动电压。存储元件最好包含一个电容器，对微显示器来说，它可 以是数字电容器。这个电容器可以和耦连于驱动器输入端的场效应晶体管 的控制栅整合在一起。第一和第二控制器件最好各包含一个场效应晶体管 (FET)，以提供一对可控开关。这样可简化驱动器电路的总体。
具有多个象素的有源矩阵显示器可通过给每一象素提供这种显示元 件驱动器电路而构成。数据线可连接至显示器的列(或行)线，控制线则 连接至行(或列)控制电路。在一个优选实施例中，连接至数据线的每一 列(或行)线都带有开关，允许数据线或者连接至数据线驱动器以驱动数 据线上的电压或电流，或者连接至测量电路，从与各个象素相关的光敏器 件读取一个或多个光照强度。这种测量电路也能用来检验光敏器件的正确 操作，例如保证漏电流低于允许的阈值。
这种有源矩阵显示器最好也包括控制电路，用于驱动第一和第二控制 线，使显示器在多种方式下操作。在器件设置到电路中时，通过有效的硬 线连接方式选择，可选择这些方式之一种或多种，或者例如根据现行的操 作条件，可以动态选择操作方式。
在一种操作方式中，在数据写入显示器之前，控制显示器的象素测量 环境光强度。利用电路，可用电流控制方式或者电压控制方式写入数据， 电压控制方式可以带有或不带有光反馈。因此，例如带有初始测量操作周
期的电流控制方式，可用于明亮的环境光照，而带有沿图2b所绘路线的
光反馈的电压控制方式则可在暗淡的环境光照条件下、在具有或不具有测 量操作周期的情况下使用。
与上述任何方式有关，显示器象素的驱动器电路也可以这样来构成， 即利用光敏器件作为图像检测器或扫描器，例如当适当的驱动电压已经由 存储元件保存时。这种方式也可用来例如提供触摸检测显示，那里，从显 示器读出的光图形，已有足够的清晰度检测屏幕上变暗的区域，这个区域 相应于由例如指尖遮挡环境光照所致的显示区域。换句话说，可以采用带反射式尖端的输入笔，而一个象素的光敏器件用来测量由尖端散射的从邻 近象素来的光。例如，通过监测从邻近象素至有关象素区域的反馈(反射 光)，可以实现从光反馈信号中去除上述光信号的褶合。或者说，对于给 定要求的光电流，可以使用比以前的操作周期充分降低了的电压驱动，因 为光敏器件增加了反馈。
在相关的方面，本发明也提供操作上述显示元件驱动器电路的方法， 所述方法包括控制所述电路将所述光敏器件耦连至所述数据线；利用所 述光敏器件测量光强度；控制所述电路将所述驱动器耦连至所述数据线；
和用取决于所述测量的信号驱动所述数据线。
利用光敏器件测量光强度，使控制电路能驱动数据线补偿测得的光强 度，因而补偿背景光强度，其可能是由环境光照或由附近的发射电一光显
示元件或两者引起的。方法最好包括在测量光强度之前，将显示元件关
断，并任选地将附近其他显示元件关断，以改进精确度。在选择电路的其 他操作方式之一时，可在将光强度信号写入显示元件之前，采用这一方法。
在第一操作方式中，显示元件驱动器电路的操作包括同时控制所述 第一和第二控制线，对所述第一和第二控制信号进行认定或去除认定；和
当所述驱动器、所述光敏器件和所述显示元件全部耦连时，以参考电流驱 动所述数据线，设置所述显示元件的亮度。
在第二操作方式中，显示元件驱动器电路的操作包括同时控制所述
第一和第二控制线，对所述第一和第二控制信号进行认定或去除认定；和
当所述驱动器、所述光敏器件和所述显示元件全部耦连时，以参考电压驱 动所述数据线，设置所述显示元件的亮度。
在第三操作方式中，显示元件驱动器电路的操作包括同时控制所述
第二控制线认定所述第二控制信号将所述光敏器件耦连至所述驱动器；控 制所述第一控制线将光敏器件耦连至数据线，以选择显示元件；当所述驱 动器、所述光敏器件和所述数据线全部耦连时，以参考电压驱动所述数据 线，设置所述显示元件的亮度；和控制所述第一控制线，从数据线去除光 敏器件的耦连，从而去除对显示元件的选择，与此同时，维持所述第二控 制信号，以维持所述光敏器件至所述驱动器的耦连。
本发明也提供将有源矩阵显示器操作为光图形或图像检测器的方法，该有源矩阵显示器包括多个显示元件，每个显示元件具有相关的显示元件 驱动器电路，方法包括控制多个所述显示元件的显示元件驱动器电路， 将每个显示元件的光敏器件耦连至数据线；和利用每个光敏器件的数据 线，从显示器中读出光图形。
在又一方面，本发明提供有源矩阵场致发光显示器象素光输出的方 法，象素包括场致发光显示元件和光耦至场致发光显示元件的光检测器， 以提供用于控制场致发光显示元件的光输出的光反馈路径，方法包括利 用光检测器测量环境光强度；和将光强度信号写入修正的象素，以补偿所 述环境光强度。
在本发明的所有上述各方面，电一光或场致发光显示元件最好包括有 机发光二极管。


下面将参考附图，仅借助于实施例进一步描述本发明的这些和其他方 面，附图中
图la和lb分别示出基本的有机LED结构，和典型的电压控制OLED 驱动器电路；
图2a和2b分别示出根据现有技术的电流控制OLED驱动器电路，和 带有光反馈的电压控制OLED驱动器电路；
图3示出根据本发明实施例的有机LED电路；和
图4a和4b示出带有合并有光反馈的驱动器电路的OLED显示元件的 器件结构垂直截面图。
具体实施例方式
参考图3，其示出可用许多不同方式操作的有机LED驱动器电路300。 在有源矩阵显示器中， 一般每个象素都提供这样的驱动器电路和其它电路 (未示)，以便逐行对象素寻址，将每一行设置为希望的亮度。为了提供 电源和控制驱动器电路和OLED显示元件，有源矩阵显示器设置有包括 所示的地(GND)线302、电源或Vss线304、行选择线306、 307和列数 据线308的电极的控制网线。在图示的实施例中，列数据线308连接至开关330，以便有选择地将 列数据线连接至参考电流源(接收器)324或连接至测量电路328，参考 电流源(或接收器)324最好是可编程恒流产生器，以使列数据线308中 的电流可被调节至为设置象素象素亮度所希望的程度，如下面所详述的。 在其他实施例中，可添加可编程电压产生器，或者用它代替电流产生器 324，以使驱动器电路能用在其他方式。当开关330将列数据线308连接 至测量电路时，测量电路328允许所使用的驱动电路测量环境光的强度。 行驱动器电路332根据驱动器电路300的操作方式，控制第一和第二行选 择线306和307。
驱动器电路300包括驱动器晶体管310，其与地线(GND) 302和 Vw线304之间的有机LED显示元件312串联。存储电容器314 (其可与 晶体管310的栅极整合)保存与存储的栅极电压相应的电荷，以控制经过 OLED元件312的驱动电流。
用作驱动器的控制电路包括两个开关晶体管320、 322，有分开的独 立可控的栅极分别耦连至第一和第二选择线306和307。光电二极管316 耦连至晶体管320与322之间的节点317。晶体管320将节点317切换连 接至列数据线308。晶体管322将节点317切换连接至节点315，存储电 容器314和晶体管310的栅极连接至节点315。在图3的电路中，所有晶 体管都是PMOS。
光电二极管316耦连在地线302与线317之间，它是反向偏置的。光 电二极管实际上与OLED显示元件312对应排列，所以在OLED312与光 电二极管316之间存在光反馈路径318。换句说话，OLED312照射光电 二极管316，这使得随照射变化的电流反向流经光电二极管316，也就是 从地线302流向Vss。正如技术人员会了解的，概括地说，每个光子在光 电二极管316内部产生一个电子，提供给光电流。
当第一选择线306激活时，晶体管320接通，也就是开关"闭合"， 在列数据线308与节点317之间形成相当低的阻抗连接。当第一选择线 306不激活时，晶体管302断开，光电二极管316有效地与列数据线308 隔离。当第二选择线307激活时，晶体管322接通，节点315与317耦连； 当第二选择线307不激活时，晶体管322断开，节点315有效地与节点317隔离。
可以看出，当晶体管320和322两者都断开时(即第一和第二选择线 306和307两者都不激活)时，光电二极管316有效地与驱动器电路的其 余部分隔离。类似地，当晶体管322断开(第二选择线307不激活)和晶 体管320接通(第一选择线306激活)时，光电二极管316有效地连接在 地(GND)线302与列数据线308之间。由此可见，光电二极管316可 有效地与驱动器电路的其余部分隔离，而当开关330将列数据线308连接 至测量电路328时，光电二极管316可用作传感器，测量局部环境光强度。 这一环境光强度可由局部显示环境中的环境条件，或者由来自OLED312 或邻近象素中相应OLED的发射而引起。换句话说，多个象素的光电二 极管可用来读取显示的图像图形。
驱动器电路300可按照带光反馈的电流控制方式、带光反馈的电压控 制方式以及不带光反馈的电压控制方式操作。这些方式中的任意一种或全 部都可以带有光测量方式，以便在数据写入象素之前进行环境光的测量， 或者在数据写入象素之后输入图像。
在第一操作方式中，第一和第二选择线306和307连接在一起，或由 行驱动器332级联驱动，以致使电路作为带光反馈的电流控制驱动器操 作。当开关330处于图3所示的位置时，可编程参考电流产生器324企图 产生将被称作I^的参考电流，流入空闲象素Vss连接线326。在这一方式 中，线317可称作电流检测线，其上流过电流Ise^，而线315可称作控制 线，其上流过电流IOT。r，用以设置控制OLED 312的电容器314上的电压。 当第一和第二 (行)选择线306和307激活时，晶体管320和322接通，
Ic。l二Is画+ Ierr。r，因此，电流Ierr。r或者流进或者流出电容器314，直至OLED 312照射光电二极管316使Is面e二Ie。,。从这一点说，第一和第二选择线306
和307可以不激活，这个亮度等级所需要的电压由电容器314记忆保持。 在电容器314上建立稳定的电压所需要的时间取决于许多因素，该时 间可以根据所要求的器件特性而变化，可以是几微秒。大概地说，典型的 OLED驱动电流为lpA的量级，而典型的光电流约为驱动电流的0.1%， 或为lnA的量级(部分地取决于光电二极管的面积)。因此可以看出，控 制晶体管320和322所需要的功率与要求相当高的驱动晶体管310相比可以忽略不计。为了加速电路的建立时间，最好使用数值相当小的电容器 314和面积相当大的光电二极管，以提高光电流。这也有助于在很低亮度 下减小与列数据线308上的杂散或寄生电容有关的噪声和稳定性风险。
在第二方式中，驱动器电路300是电压控制的，以类似于图lb现有 技术电路的方式操作，即没有光反馈。如在第一操作方式中那样，第一和 第二选择线连接在一起，或由行驱动器332级联驱动，而不是由参考电流 产生器324所驱动的列数据线308驱动，线308由电压参考源驱动，从而 可编程调节象素的亮度。电压源最好是低内阻，近似恒压源。
在这一第二操作方式中，当第一和第二选择线306和307激活时，电 容器314耦连至列数据线308，因此，充电至参考电压源输出的电压。由 OLED 312照射引起的流经光电二极管316的小的反向电流，对线308基 本上没有影响，因为电压源是低内阻的。 一旦电容器314已充电至所需要 的电压，因未认定第一和第二选择线306和307，晶体管320和322被断 开，因而电容器314不通过光电二极管316放电。在这一操作方式中，成 对的晶体管320和322有效地执行与图lb电路中晶体管162相同的功能。
在第三操作方式中，电路再一次由可编程参考电压源驱动，但第二选 择线被控制，以致它总是激活(因此晶体管322总是导通)，与此同时OLED 312导通。在这一操作方式中，光电二极管316跨接于存储电容器314上， 结果电路实质上以与上述图2b的电路相同的方法进行操作。晶体管320 执行图2b中晶体管260的功能。在简单的实施例中，第二选择线307可 简单地约束于固定的电压源，以确保这条线总是激活。不过晶体管322需 要足够长的时间以确保电容器314有足够时间放电，因此在这一方式中， 仍能时常断开电容器322，使光电二极管316能通过晶体管320连接在线 302与308之间，用作传感器。
在这一操作方式的改进中，可编程参考电压源可安排成将预定的电荷 输送至电容器314，因为当光电二极管316跨接至电容器314时，是在电 容器314上充电，其决定OLED312的视在亮度而不是电压本身。将预定 的电荷输送至电容器314而不是将电容器充电至参考电压，可减小电容器 的电荷 一 电压特性的非线性效应。
在优选的操作方式中，在象素光照数据写入电路以设置OLED312的亮度之前，驱动器电路300受到控制以提供一个测量操作周期。为了实现
这一点，行驱动器电路332最好借助于控制线334，控制第一和第二选择 306、 307和开关330，使晶体管322断开，晶体管320接通，从而将光电 二极管316连接至测量电路328。测量电路328因此能测量光电二极管316 附近的环境光强度，并任选地执行附加任务，例如通过检查光电二极管的 漏电流，检査光电二极管的功能特性。
测量电路可以被设置成测量通过光电二极管316的光电流，或者当光 电二极管受到亮光照射时，可以采用光电二极管的光致电压操作方式，光 电二极管操作为光电池而测量电路328测量电压。光强度测量可用来确定 OLED或邻近象素的OLED的光照程度，或者例如用来确定驱动电路或 OLED312的特性。特别是，为了考虑环境光强度，通过将修正的参考电 流或电压写入象素，由光电二极管316测量的光强度可用来补偿在上述带 光反馈的方式操作中的任何干扰。
因此，在优选的实施例中，用光电二极管316进行测量之前，OLED312 被断开。在上述第三操作方式中，正是在一个帧周期之后OLED312将自 动地断开，但在第一和第二操作方式中，通过将暗电平信号写入象素，可 使OLED断开。
从上述各种操作方式中可以看出，第一选择线306实际上作为行选择 线操作，而第二选择线307作为组合方式和行选择线操作。因此，为了执 行选择行的(写入黑色) 一 (测量) 一 (写入电平)这样一个操作周期， 第一选择线306被保持激活状态，与此同时，第二选择线307在写周期内 从激活状态被切换为不激活状态，或在测量周期内被去除认定。
现在参考图4，其概略示出两种可替换的并入光反馈的OLED象素驱 动器电路的实际结构(这些图未作标度)。图4a示出底部一发射结构400， 图4b示出顶部一发射结构450。
在图4a中，OLED结构406与多晶硅驱动器电路404同时淀积在玻 璃衬底402上。驱动器电路404将光电二极管408并入于OLED结构406 的一侧。光线410经过衬底的底部(阳极)发射。
图4b示出可替换的结构450的截面图，它从它的顶部(阴极)表面 发射光线460。玻璃衬底452支持包括驱动器电路并含有光电二极管458的第一层454。 OLED象素结构456然后淀积在驱动器电路454上。钝化 或阻挡层可包含在层454和456之间。在利用(晶状)硅而不是多晶硅或 非晶硅制造驱动器电路的情况下，需要图4b所示类型结构，衬底452是 硅衬底。
在图4a和4b的结构中，象素驱动器电路可用常规方法制造。有机 LED可利用墨水喷射淀积技术例如文献EP 880303中所述技术，以淀积基 于聚合物材料的方法制造，或者利用蒸发淀积技术淀积小分子材料的方法 制造。因此，例如有图4b所示类型结构的显示器，可利用墨水喷射法将 OLED材料印制到其上己事先制造好CMOS象素驱动器电路的常规硅衬 底上。
图示的驱动器电路实施例使用PMOS晶体管，但电路也可以反相， 采用NMOS，或换一方式，采用PMOS和NMOS的组合。晶体管可包括 玻璃或塑料衬底上用非晶或多晶硅制造的薄膜晶体管(TET)，或使用常 规CMOS电路。在其他实施例中，使用塑料晶体管，例如文献W0 99/ 54936中所述的晶体管，光电二极管可包括反向偏置的OLED，以便整个 电路可用塑料制造。类似地，虽然己经参考过场效应晶体管描述过电路， 但也可采用双极晶体管。
上面已参考在驱动有机LED方面的应用，描述过显示元件驱动器电 路，但电路也可应用于其他类型场致发光显示器例如无机TFEL (薄膜场 致发光)显示器，硅一镓砷化物显示器，多孔硅显示器，UK专利申请 No. 0121077.2中描述的荧光消隐显示器等。虽然驱动器电路主要应用在 有源矩阵显示器中，但也可用在其他类型显示器，例如分段显示器或混合 半有源显示器中。
优选的光传感器是光电二极管，它可包括TFT工艺的PN 二极管或晶 状硅制成的PIN二极管。但是，其他光敏器件例如光敏电阻、光敏双极晶 体管和FET也可以釆用，只要它们具有其中的光电流取决于它们的光照 程度的特性。
对技术人员来说，无疑还有许多有效的替代实例，应当认识到，本发 明并不局限于上面所描述的实施例。
权利要求
1. 一种将有源矩阵显示器操作为光图形检测器的方法，该有源矩阵显示器包括多个显示元件，每一个显示元件具有用于驱动电-光显示元件的显示元件驱动器电路，该显示元件驱动器电路具有第一控制线、第二控制线、以及数据线，其特征在于该电路包括驱动器，根据驱动电压对电—光显示元件进行驱动；光敏器件，该光敏器件光耦至电—光显示元件，并设置成取决于到达光敏器件的光照而通过电流；第一控制器件，耦连在光敏器件与数据线之间，响应第一控制线上的第一控制信号，将光敏器件耦连至数据线；和第二控制器件，耦连在光敏器件与驱动器之间，响应第二控制线上的第二控制信号，将光敏器件耦连至驱动器，所述方法包括控制多个所述显示元件的显示元件驱动器电路，将每个显示元件的光敏器件耦连至相应的数据线；和利用每个光敏器件的数据线，从显示器中读出光图形。
2. 如权利要求1所述的方法，还包括耦连至第二控制器件的存储元件， 所述方法包括在存储元件上记忆驱动器的驱动电压。
3. —种有源矩阵显示器形式的光图形检测器，该有源矩阵显示器包括 多个显示元件，每一个显示元件具有用于驱动电-光显示元件的显示元件驱 动器电路，该显示元件驱动器电路具有第一控制线、第二控制线、以及数 据线，其特征在于该电路包括驱动器，根据驱动电压对电-光显示元件进行驱动；光敏器件，该光敏器件光耦至电一光显示元件，并设置成取决于到达 光敏器件的光照而通过电流；第一控制器件，耦连在光敏器件与数据线之间，响应第一控制线上的 第一控制信号，将光敏器件耦连至数据线；和第二控制器件，耦连在光敏器件与驱动器之间，响应第二控制线上的 第二控制信号，将光敏器件耦连至驱动器，其中多个所述显示元件的显示元件驱动器电路被设置为将每个显示 元件的光敏器件耦连至相应的数据线，从而利用每个光敏器件的数据线， 从显示器中读出光图形。
4. 如权利要求3所述的光图形检测器，还包括耦连至第二控制器件的 存储元件，从而在存储元件上记忆驱动器的驱动电压。
5. 如权利要求4所述的光图形检测器，其中，存储元件包括电容器。
6. 如权利要求5所述的光图形检测器，其中，驱动器包括场效应晶体 管，所述电容器包括所述场效应晶体管的栅极连接线和所述场效应晶体管 的漏极连接线或源极连接线之间的栅极电容。
7. 如权利要求3至6中任一项所述的光图形检测器，其中，所述第一 和第二控制器件各包括场效应晶体管开关。
8. 如权利要求3至7中任一项所述的光图形检测器，还包括有选择地 将所述数据线耦连至数据线驱动器和信号检测电路的开关。
9. 如权利要求3至8中任一项所述的光图形检测器，还包括控制电路， 驱动所述第一和第二控制线以多种方式操作显示器
10. 如权利要求9所述的光图形检测器，其中所述方式包括环境光补 偿方式，其中在向显示器写入数据之前，所述控制电路控制显示元件驱动 器电路以测量环境光强度。
11. 如权利要求8或9所述的光图形检测器，其中所述方式包括电流 驱动方式，其中，用所述数据线上的参考电流设置所述显示元件的亮度。
12. 如权利要求9、 10或11所述的光图形检测器，其中所述方式包括 第一电压驱动方式，其中，用所述数据线上的电压设置所述显示元件的亮 度。
13. 如权利要求9至12中任一项所述的光图形检测器，其中所述方式 包括第二电压驱动方式，其中，用所述数据线上的电压设置所述显示元件 的亮度，其中所述第二控制线被驱动成将所述光敏器件与所述驱动器耦连， 而所述显示元件接通。
14. 一种触摸检测显示器，包括如权利要求3至13中任一项所述的光 图形传感器，其中所述光图形检测器被设置为从显示器读出光图形以检测 显示器上的触摸。
15.如权利要求14所述的触摸检测显示器，被设置为与具有反射式尖 端的输入笔一起使用，其中一个象素的光敏器件用来测量由反射式尖端散 射的来自邻近象素的光。
全文摘要
一种有源矩阵显示器形式的光图形检测器，该有源矩阵显示器包括多个显示元件，每个显示元件具有显示元件驱动器电路，该显示元件驱动器电路被设置为将每个显示元件的光敏器件耦连至相应的数据线，从而利用每个光敏器件的数据线，从显示器中读出光图形。该光图形检测器能操作于若干不同的方式，并提供对电-光元件如有机LED象素的灵活控制。
文档编号H01L51/50GK101471034SQ200910001898
公开日2009年7月1日 申请日期2002年10月23日 优先权日2001年10月31日
发明者保罗·理查德·劳特利, 尤安·克里斯托弗·史密斯 申请人:剑桥显示技术公司