CN101097689A - 利用可变驱动电压驱动amoled的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

当在AMOLED(有源阵列有机发光显示器)上显示动作时锐度印象应得到提高。为了该目的，提供了一种用于驱动AMOLED单元的设备，包括驱动装置(14、16)，用于在预先给定时间帧期间向所述单元施加驱动电压和向所述单元施加亮度控制信号。所述设备还包括控制装置(17、18)，用于根据时间的预定函数在时间帧中改变驱动电压。例如，驱动电压可以按照三角波的形式改变，使得在模仿类似CRT行为的同时减少帧的发光时间。

Description

利用可变驱动电压驱动AMOLED的方法及设备
技术领域
本发明涉及一种用于驱动AMOLED(有源有机发光显示器)单元的方法，包括步骤：在预先给定时间帧期间向单元施加驱动电压以及向单元施加亮度控制信号。另外，本发明涉及一种用于驱动这种单元的设备。
背景技术
有源矩阵OLED或者AMOLED的结构是众所周知的。根据图1它包括：
-有源矩阵1，针对每一个单元均包括多个TFTT1、T2和与OLED材料相连的电容器C的组合(association)。电容器C用作存储部件，存储部分视频帧期间的值，该值表示了在下一个视频帧或视频帧的下一部分期间要由单元2显示的视频信息。TFT用作能够实现单元2的选择、电容器中数据的存储和由单元2显示的与已存储数据相对应的视频信息的开关；
-行或栅极驱动器3，逐行选择矩阵1的单元2，以便对它们的内容进行刷新；
-列或源极驱动器4，传递要存储在当前选定行的每一个单元2中的数据；该部件接收针对每一个单元2的视频信息；以及
-数字处理单元5，应用所需的视频和信号处理步骤，并且向行和列驱动器3、4传递所需的控制信号。
实际上，这里存在两种方式用于驱动OLED单元2。在第一种方式中，由列驱动器4将由数字处理单元5发送的每一个数字视频信息转换成其幅度与视频信号电平成正比的电流。将该电流提供给矩阵1的适当单元2。在第二种方式中，由列驱动器4将由数字处理单元5发送的数字视频信息转换成其幅度与视频信号电平的平方成比例的电压。将该电流或电压提供给矩阵1的适合单元2。
然而，在原理上，OLED是电流驱动的，使得每一个基于电压驱动的系统基于电压到电流的转换器来实现正确的单元发光。
根据上面可以推出，因为只需要逐行施加选择，行驱动器3具有相当简单的功能。它或多或少是移位寄存器。列驱动器4代表了实有效部分(real active part)，并可以认为是高等级数字模拟转换器。
在图2中用符号表示了具有这种AMOLED结构的视频信息的显示。将输入信号转发给数字处理单元，该单元在内部处理后将用于与发送到列驱动器4的数据进行同步的、用于进行行选择的定时信号传递到行驱动器。传输到列驱动器4的数据或者是并行或串行的。另外，列驱动器4处理由分立参考信令装置6传递的参考信令。该部件6在电压驱动电路的情况下发送一组参考电压，或者在电流驱动电路的情况下发送一组参考电流。最高参考用于白色而最低参考用于最小灰度电平。然后，列驱动器4向矩阵单元2施加与由单元2显示的数据相对应的电压或电流幅度。
与选定AMOLED概念(电流驱动或电压驱动)无关，灰度级电平由在一帧期间存储位于当前像素位置的电容器中的模拟值来限定。像素保持该值，直到随着下一帧到来的下一次刷新为止。在这种情况下，按照完全模拟方式再现该视频值，并且在整帧期间都保持稳定。该概念和图3中描述的在激励下工作的CRT不同。
如图的左侧所示，CRT的选定像素接收来自束的脉冲，并且在荧光剂层产生依赖于荧光剂余辉而迅速消退的发光峰。正好在一个帧后(例如50hz下是20ms后，60Hz下是16.17ms后等)会产生新的峰。
在AMOLED的情况下(与图3的右侧进行比较)，当前像素的亮度在整个帧时间段期间是稳定的。只在每一个帧开始时更新像素的值。在前一个示例中，如果使用同样的功率管理系统，级别1和级别2的亮度曲线的表面在CRT和AMOLED之间是相等的。按照模拟方式控制所有幅度。
接下来将从人类视动(optokinetic)的角度详细解释AMOLED运动重显(motion rendition)。在称为视动震颤的反射机制下，眼睛追踪运动场景来保持视网膜上的图像稳定性。
电影是离散、静止画面的条，但是产生连续运动的视觉印象。部分地，这样的明显移动的效应(称为可视phi现象)依赖于视觉的持续：视觉反应在几分之一秒保持为刺激的。图4说明了显示在黑色背景上移动灰色圆盘的情况下眼睛的运动。
从帧N到下一帧N+1，眼睛执行如图所示的运动。同时，它根据时间线整合对象。大脑试图在帧的可视对象之间填补空白。
图5示出了对于CRT和AMOLED，在黑色背景上灰色移动圆形的画面重显之间的不同。在CRT的情况下，激励重显和可视phi现象符合的非常好。实际上，大脑毫无问题地将CRT信息识别为连续运动。
然而，在AMOLED画面重显的情况下，对象看起来在下一帧跳到新位置之前在整帧期间稳定地停着。这样的运动非常难以被大脑解释，导致模糊图像或者是振动图像(颤抖)。
为了能够理解AMOLED画面重显，需要知道AMOLED寻址方法和用于AMOLED单元的硬件。根据图1单元结构的原理是已知的。可以用n沟道或p沟道实现TFT T2。图6表示了用于该AMOLED应用的p和n型TFT的比较。主要区别在于如下所述的全局驱动电压：
●N沟道：OLED二极管D具有称为Vth的阈值电压.在这种情况下，存储在电容器C中的值必须高于Vth以使二极管发光。另外，该值越高，二极管发光越亮。此外，通过简单地改变GND电平，可以全局地修改全部二极管的发光。如果GND为高(例如高于Vdd)，那么二极管D再也不会发光。
● P沟道：在这种情况下，存储在电容器C中的值必须低于(Vdd-Vth)以使二极管发光。另外，该值越低，二极管D发光越亮。
另外，通过简单地改变驱动电压电位Vdd，可以全局地修改全部二极管的发光。如果Vdd为低(例如低于GND)，那么二极管D再也不会发光。
这两个区别对本发明很重要。
在AMOLED的寻址相位中，行驱动器将通过经由“线(k)”施加高电平(n沟道)或低电平(p沟道)开导通晶体管T1。然后，此时“列”上给出的信号电平会被存储在电容器C中，如图7所示。
图7中给出的示例是基于具有240行和320像素的QVGA显示器(RGB-＞960单元)。在整个时间(这里给出的值仅作为例子)期间在Vdd和GND之间的驱动电压是固定的。在每帧一的开始处，垂直同步脉冲V为高。该信号发起提供给行0到行239的显示寻址(行或线脉冲)，其中把对应数据信号逐行提供给960列。最后可以看见如图8所示的视频信息。这示出了通过由于寻址操作逐行显示的基于V同步信号画面逐一的显示(改变电容器值所需要的时间不可忽略)。
换句话说，来自第一线的一个给定像素(例如在帧T中是值255而在帧T+1中是128)将具有如图9中所示的行为。该图表示了和图4中存在的相同示例。如同已经解释过的，视频重显的方法会产生运动期间锐度的缺乏。
在国际专利申请WO 05/104074介绍了用于子帧编码的特定方法来提高AMOLED的运动重显。另外，欧洲专利申请05292759.7描述了该方法在50Hz帧率模式的特定情况下的改进。
发明内容
考虑到本发明的目的是提供一种驱动AMOLED单元的方法及设备以便提高AMOLED上物体运动期间的锐度印象。
该目的是通过一种驱动AMOLED单元的方法来解决，所述方法包括步骤：向所述单元施加驱动电压；以及在预先给定时间帧期间向所述单元施加亮度控制信号，并且根据预限定时间三角波函数在所述时间帧中改变所述驱动电压。
另外，提供了一种用于驱动AMOLED单元的设备，所述设备包括：驱动装置，用于在预先给定时间帧期间向所述单元施加驱动电压和亮度控制信号；以及控制装置，用于根据预限定时间三角波函数在所述时间帧中改变所述驱动电压。
上面定义的时间帧可以与用于在AMOLED上显示画面的信号帧相对应。此外，时间帧也可以与亮度控制信号(即视频信号)的子帧相对应。具体地，上述方法或设备可以和国际专利申请WO 05/104074的子帧编码技术相结合。另外，本发明也可以和上面介绍的欧洲专利申请05292759.7提出的概念相结合。
优选地，将驱动电压减小到上文定义的时间帧中预先给定的寻址时间间隔。因此在寻址操作期间去激活光的发射。
可以在时间帧中连续地增加或减小驱动电压。这种驱动电压的斜率模拟了CRT，因此增强了在AMOLED上显示的画面的锐度印象。
可选地，可以在时间帧中连续地增加和减小驱动电压。该驱动原理也保证了最大光发射只出现在帧的一部分中。
另外，可以由驱动电位和地电位给出驱动电压，而且可以修改地电位以改变驱动电压。当然，可选或者额外地，可以修改驱动电位以改变驱动电压。驱动电压的正确修正取决于所使用单元的硬件。
附图说明
在附图中对本发明的示例性实施例进行说明，并且在接下来的描述中对其进行更详细的解释。附图示出了：
图1 AMOLED的电子原理图；
图2 AMOLED驱动器的原理图；
图3 CRT和AMOLED帧的亮度表面比较；
图4用于解释视动震颤或眼睛追踪的原理图；
图5用于移动圆形CRT和AMOLED的比较；
图6 AMOLED单元的p型和n型TFT的比较；
图7 AMOLED寻址概念；
图8进行AMOLED寻址的视频信息的视图；
图9给定AMOLED像素的幅度；
图10本发明的三角波驱动概念(n沟道)；
图11三角波驱动的四种方法；
图12利用三角波驱动(方法1)的给定AMOLED像素的幅度；
图13.利用三角波驱动(方法3)的给定AMOLED像素的幅度；
图14三角波驱动(p沟道)的其它概念；以及
图15.用于根据本发明实现显示设备的方框图。
具体实施方式
本发明目的是提出一种新的克服运动重显问题上的问题的AMOLED灰度级重显方法。该方法具有更接近于CRT的光发射。为此目的，将如下面示例中所表达地来修改驱动电压。
图10演示了在n沟道TFT情况下的三角波驱动概念。保持驱动电位Vdd为常数，而用驱动电位Vdd和地电位GND的差给出驱动电压。
●在寻址操作期间，通过将GND设置为高来去激活光发射。这将避免在第一线和最后线之间光的差异；
●紧接着，在所谓平坦区给定时间期间保持GND为低(也可以抑制)。在那个时间段期间，OLED将以最大亮度发光。
●最后，把GND电平增加到高电平(三角波倾斜区)。在该增长期间，从OLED发出的光镜像反转地下降。
可以设想几种GND增长形式。
在图11中给出了至少四种三角波驱动(n沟道)的方法。主要的重要步骤是：
●黑色区，与整个屏幕寻址持续时间相对应。在这个时间段期间必需不能发光。为此目的也可以使用其它方法。
●倾斜区：这里主要的重点是光发射必须以类似CRT的方式衰退。
实际上，最大光发射只应该出现在帧的一部分中。例如，这不是针对方法4的情况。针对这种方法，在帧开头处具有发光峰并且在结尾具有另一个发光峰。这样的方法对运动重显不是很有利，因为在一个帧中的两个发光峰会产生颤抖。
图12说明了针对图10中给出示例的图11的方法1的真实行为。帧T-1的最大视频信号电平是255。在帧的开头，也就是在平坦区之后，由于地电位增加，单元的亮度线性减少到零。根据本示例，给定单元的帧T的视频级别是128，也就是在帧T-1视频信号电平的当前情况下。再一次地，由于GND电位增加，在帧T期间单元的亮度线性减少到零。如果倾斜区的特征是类似图11中方法2的曲线，在帧期间单元亮度会逐渐下降。
另外，图13示出了针对图11中方法3的单元亮度行为。与图12类似，单元亮度是地电位GND的镜像反转。这里，亮度曲线具有锥形形状。
图12和13都示出了概念背后的基本思想：当试图模仿类似CRT行为时减少帧中的发光时间。
除了现在不在修改GND而是Vdd的事实之外，对于p沟道TFT的基本原理类似于从图10到13中所表达的。图14示出了用于p沟道晶体管的原理。通过设置Vdd低于Vth来达到黑色区。通过把Vdd保持在最大值来达到平坦区。惟一的区别是Vdd的变化直接反映了亮度的变化，而在n沟道类型中它是镜像反转的。地电位GND保持为常数。线和列驱动信号和在图10的例子中的那些是一样的。
图15说明了本发明方案的实现。如通常那样将输入信号11转发给标准OLED处理单元12和驱动块13。标准OLED单元13产生行驱动数据，用于AMOLED 15的行驱动器14。同时，标准OLED驱动单元13向AMOLED 15的列驱动器16传输列驱动数据。
控制单元17经由标准OLED处理单元12从输入接收定时信息。利用该定时信息，控制单元17控制标准OLED处理块12和标准OLED驱动单元13。另外，控制单元17通过对输入到列驱动器16的特定参考电压或参考电流编程来控制参考信号单元18。
另外，图15中所示的发明显示设备包括波形发生器18，用于控制地电位GND和/或驱动电位Vdd。波形发生器18本身被控制块17控制和同步，来适应寻址操作。特别地，在帧或子帧的时间段中把波形发生器调整到不同的GND和/或Vdd。现在控制块17和波形发生器18一起负责整个发明的驱动概念。

Claims (10)

1.一种用于驱动AMOLED(15)单元的方法，包括步骤：
向所述单元施加驱动电压；以及
在预先给定时间帧期间向所述单元施加亮度控制信号，
其特征在于：
根据时间的预定三角波函数，在所述时间帧中改变所述驱动电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述时间帧中的预先给定寻址时间段期间减小所述驱动电压。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述时间帧中连续地增加或减小所述驱动电压。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述时间帧中连续地增加和减小所述驱动电压。
5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述驱动电压由驱动电位和地电位给出，并且修改所述地电位或所述驱动电位，用于改变所述驱动电压。
6.一种用于驱动AMOLED单元的设备，包括：
驱动装置，用于在预先给定的时间帧期间向所述单元施加驱动电压和亮度控制信号；
其特征在于：
控制装置，用于根据时间的预定三角波函数在所述时间帧中改变所述驱动电压。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述控制装置能够在所述时间帧中的预先给定的寻址时间段期间减小所述驱动电压。
8.根据权利要求6或7所述的设备，其中，所述控制装置能够在所述时间帧中连续地增加或减小所述驱动电压。
9.根据权利要求6或7所述的设备，其中，所述控制装置能够在所述时间帧中连续地增加和减小所述驱动电压。
10.根据权利要求6到9任一项所述的设备，其中，所述驱动电压由驱动电位和地电位给出，并且所述控制装置能够修改所述地电位或所述驱动电位，用于改变所述驱动电压。
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