CN102054427B - 显示装置及其驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种显示装置及其驱动方法。该显示装置包括多个像素单元，每一像素单元包括：用于向该像素单元提供光线的发光二极管、用于控制该发光二级管是否发光的开关元件和用于控制该开关元件是否打开的触发器，该显示装置的每一列像素单元的触发器的输入端、输出端依次连接形成一移位寄存器，该触发器的输出端控制该开关元件的打开时间进而控制该发光二极管的发光时间以实现该显示装置显示的不同灰阶。本发明的显示装置减小了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示装置及其驱动方法。
背景技术
有机发光二极管显示器(OLED)已经得到了长足的发展，有机发光二极管显示器是主动发光器件，与薄膜晶体管液晶显示器相比，有机发光二极管显示器具有广视角，高亮度，高对比度，低能耗，体积轻薄等优点，是目前平板显示技术关注的焦点。有机发光二极管显示器的驱动方法分为被动矩阵式(PM)和主动矩阵式(AM)两种。相比被动矩阵式，主动矩阵式具有显示信息大，功耗低，器件寿命长，画面对比度高等优点。
请参阅图1，图1是一种现有技术的有机发光二极管显示器的电路示意图。该有机发光二极管显示器10包括数据驱动电路13、扫描驱动电路18、多条相互平行且与该数据驱动电路13连接的数据线11、多条相互平行且与该扫描驱动电路18连接的扫描线12以及形成于该扫描线11和数据线12交叉处的多个像素单元。每一像素单元包括第一、第二薄膜晶体管14、15、存储电容16和发光二极管17。
该第一薄膜晶体管14的栅极连接该扫描线12，该第一薄膜晶体管14的源极连接该数据线11，该第一薄膜晶体管14的漏极连接该第二薄膜晶体管14的栅极，该第二薄膜晶体管14的漏极连接电源VDD，该第二薄膜晶体管14的源极连接该发光二极管17的阳极，该发光二极管17的阴极接地。该存储电容16形成于该第一薄膜晶体管14的漏极和该第二薄膜晶体管14的漏极之间。
该有机发光二极管显示器10的原理如下：
该扫描驱动电路18输出扫描信号，当该扫描信号输入到该扫描线12时，与该扫描线12连接的第一晶体管14导通，该数据驱动电路13输出数据信号到该数据线11，该数据线11上的数据信号经该第一晶体管14输入到该第二晶体管15的栅极，同时对该存储电容16进行充电。该第二晶体管15的栅极电压控制该第二晶体管15的源极、漏极间的电流，从而控制流经该发光二极管17的电流，进而控制该发光二极管17的发光量度。当该扫描线12上没有扫描信号时，该存储电容16保持该第二晶体管15的栅极电压，从而保持该发光二极管17的发光量度。
然而，由于该数据驱动电路13采用模拟信号驱动，即采用不同的电压大小代表不同的数据信号，因此，该数据驱动电路13内部需要数模转化模块(D/A)以提供输出的较高电压。因为该数据驱动电路13内部包括的数模转化模块电路结构复杂，这样不利于将该数据驱动电路13集成在玻璃基板上(SOG)，不利于生产成本的降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够简化电路结构的显示装置。
本发明的目的还在于提供一种上述显示装置的驱动方法。
一种显示装置，包括多个像素单元，每一像素单元包括：用于向该像素单元提供光线的发光二极管、用于控制该发光二级管是否发光的开关元件和用于控制该开关元件是否打开的触发器，该显示装置的每一列像素单元的触发器的输入端、输出端依次连接形成一移位寄存器，该触发器的输出端控制该开关元件的打开时间进而控制该发光二极管的发光时间以实现该显示装置显示的不同灰阶。
本发明优选的一种技术方案，该开关元件是薄膜晶体管，该薄膜晶体管的栅极连接该触发器的输出端。
本发明优选的一种技术方案，该显示装置还包括一数据驱动电路，该数据驱动电路用于向该移位寄存器提供数据信号，该触发器根据该数据信号控制该薄膜晶体管的导通时间。
本发明优选的一种技术方案，该显示装置还包括时钟信号线、电源线和公共电极线，该触发器包括时钟信号输入端，该时钟信号输入端连接该时钟信号线，该薄膜晶体管的漏极连接该电源线，该薄膜晶体管的源极连接该发光二极管的阳极，该发光二极管的阴极连接该公共电极线。
本发明优选的一种技术方案，该公共电极线接地。
本发明优选的一种技术方案，该触发器是D触发器。
本发明优选的一种技术方案，该显示装置是有机发光二极管显示器。
一种上述显示装置的驱动方法，包括如下步骤：将该显示装置所显示图像的每一帧分为多个子帧；在每一子帧的数据输入时间内，数据信号依次经该移位寄存器输入该像素单元的触发器，该触发器根据输入的数据信号，控制该发光二极管是否发光；在每一子帧的显示时间内，数据信号停止输入，该发光二极管根据该触发器的输出信号维持发光状态；根据一帧时间内该发光二极管的发光时间控制该显示装置所显示图像的一帧的灰阶。
本发明优选的一种技术方案，该多个子帧的显示时间相等。
本发明优选的一种技术方案，该多个子帧的显示时间不相等。
本发明优选的一种技术方案，每一子帧的显示时间大于数据输入时间。
本发明优选的一种技术方案，该显示装置的时钟频率为100MHz。
本发明优选的一种技术方案，该显示装置的灰阶总数为64。
本发明优选的一种技术方案，该触发器是D触发器。
本发明优选的一种技术方案，该显示装置是有机发光二极管显示器。
与现有技术相比，本发明的显示装置的像素单元包括触发器、开关元件和发光二极管，每一列像素单元的触发器的输入端、输出端依次连接以形成一移位寄存器。由于本发明的显示装置采用数字信号驱动的方法，该数据驱动电路内部并不需要复杂的数模转化模块以提供输出的模拟电压。因此，本发明的显示装置的数据驱动电路能够集成在玻璃基板上，有利于降低生产成本，提高生产良率。
附图说明
图1是一种现有技术的有机发光二极管显示器的电路示意图。
图2是本发明的有机发光二极管显示器的电路示意图。
图3-图5是图2所示的有机发光二极管显示器的驱动方法第一实施方式的示意图。
图6是图2所示的有机发光二极管显示器的驱动方法第二实施方式的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面以该显示装置是有机发光二极管显示器为例，详细说明本发明的原理。
请参阅图2，图2是本发明的有机发光二极管显示器的电路示意图。该有机发光二极管显示器20包括数据驱动电路21以及多个像素单元22。每一像素单元22包括D触发器23、薄膜晶体管24和发光二极管25。该发光二极管25用于向该像素单元22提供光线，该薄膜晶体管24用于控制该发光二级管25是否发光，该D触发器23用于控制该薄膜晶体管24是否导通。该D触发器23控制该薄膜晶体管24的导通时间进而控制该发光二极管25的发光时间以实现该有机发光二极管显示器20显示的不同灰阶。
该有机发光二极管显示器20的每一列像素单元22的D触发器23的输入端231、输出端232依次连接以形成一移位寄存器，其中，第一行像素单元22的D触发器23的输入端231连接该数据驱动电路21，用于接收该数据驱动电路21输出的数据信号。该D触发器23的时钟信号输入端233连接时钟信号线26，该薄膜晶体管24的栅极连接该D触发器23的输出端232，该薄膜晶体管24的漏极连接电源线27，该薄膜晶体管24的源极连接该发光二极管25的阳极，该发光二极管25的阴极连接公共电极线。优选的，该公共电极线接地。
该有机发光二极管显示器20的驱动方法主要包括如下步骤：将该有机发光二极管显示器20所显示图像的每一帧分为多个子帧；在每一子帧的数据输入时间内，数据信号依次经该移位寄存器输入该像素单元22的D触发器23，该D触发器23根据输入的数据信号，控制该发光二极管25是否发光；在每一子帧的显示时间内，数据信号停止输入，该发光二极管25根据该D触发器23的输出信号保持发光状态；根据一帧时间内该发光二极管25的发光时间控制该有机发光二极管显示器20所显示图像的一帧的灰阶。
请一并参阅图3-图5，图3-图5是图2所示的有机发光二极管显示器20的驱动方法第一实施方式的示意图。根据该有机发光二极管显示器20的灰阶总数将该有机发光二极管显示器20的每一帧平均分成多个子帧。下面以该有机发光二极管显示器20为3*3像素，显示的灰阶总数是8为例，详细说明该有机发光二极管显示器20的驱动方法。
将该有机发光二极管显示器20的每一帧平均分成8个子帧，定义这8个子帧分别为第1子帧到第8子帧，每个子帧又分成数据输入时间t1和显示时间t2，在该数据输入时间t1内，该子帧完成数据的输入，在该子帧的显示时间t2内，发光二极管25发光从而实现灰阶显示。如图5所示。该子帧的显示时间t2远大于数据输入时间t1，即该子帧的数据输入时间t1较短，并不会影响该子帧的显示。在每个子帧的数据输入时间t1内，该数据驱动电路21输出数据信号至该D触发器23形成的移位寄存器。
如图3所示，在该子帧的数据输入时间t1内，该数据驱动电路21输出的数据信号经过三个时钟周期后，输入到该有机发光二极管显示器20的3*3像素中。其中，数字“1”用于表示该像素单元22的发光二极管25在该子帧内发光，数字“0”用于表示该像素单元22的发光二极管25在该子帧内不发光。当数据输入完成后，进入该子帧的显示时间t2，该时钟信号CK停止运行。由于该D触发器23具有移位存储功能，在该子帧的显示时间内，该D触发器23的输出信号不变，从而维持该发光二极管25的发光状态。
在下一子帧的数据输入时间内，该时钟信号CK开始运行，且经过三个时钟周期后，该数据驱动电路21输出的数据信号输入到该有机发光二极管显示器20的3*3像素中，该像素单元22的发光二极管25的发光状态发生改变，如图4所示。当数据输入完成后，进入该子帧的显示时间，该时钟信号CK停止运行，从而维持该发光二极管25的发光状态。
依据相同的原理，经过8个子帧后，每个像素单元22的发光二极管25的发光总时间可以通过调整8个子帧的发光状态进行调整，从而实现该帧内不同的灰阶显示。例如：要显示第7灰阶，则该像素单元22的发光二极管25在8个子帧中，有7个子帧处于发光状态而1个子帧处于不发光状态；要显示第4灰阶，则该像素单元22的发光二极管25在8个子帧中，有4个子帧处于发光状态而4个子帧处于不发光状态。
与现有技术先比，本发明的有机发光二极管显示器20的像素单元22包括D触发器23、薄膜晶体管24和发光二极管25，每一列像素单元22的D触发器23的输入端231、输出端232依次连接以形成一移位寄存器。由于本发明的有机发光二极管显示器20采用数字信号驱动的方法，该数据驱动电路21内部并不需要复杂的数模转化模块以提供输出的模拟电压。因此，本发明的有机发光二极管显示器20的数据驱动电路21能够集成在玻璃基板上，有利于降低生产成本，提高生产良率。
与现有技术先比，本发明的有机发光二极管显示器20利用时钟信号来控制数据信号写入像素单元22，节省了扫描驱动电路；本发明的有机发光二极管显示器20利用具有移位存储功能D触发器23来维持该发光二极管25的发光状态，并不需要额外制作存储电容，从而省略了存储电容的制造工序，简化了该有机发光二极管显示器20的制造工序，有利于降低生产成本。更进一步的，本发明的有机发光二极管显示器20采用数字驱动的方法，由于数字驱动方法给出的电压大小相同，只是电压信号的脉宽不同，具体地，例如本发明采用的是时序驱动方法(PWM)，因此，本发明的机发光二极管显示器20能够更准确的提高该发光二极管25的发光时间，从而提高该机发发光二极管显示器20的显示画质。
本发明的有机发光二极管显示器20的子帧的显示时间t2远大于数据输入时间t1能够实现。以该有机发光二极管显示器20的时钟频率为100MHz，显示分辨率为800*600来计算，每个子帧的数据输入时间是1/100M*800=8us,这个时间很短。若该有机发光二极管显示器20显示64个灰阶，则每个子帧总的时间是1/60/64=259μs,相对于259μs的子帧时间，8μs的数据写入时间完全可以满足要求，并不会影响该子帧的显示。
请参阅图6，图6是图2所示的有机发光二极管显示器20的驱动方法第二实施方式的示意图。该实施方式的驱动方法与第一实施方式的驱动方法相似，不同之处在于，根据该有机发光二极管显示器20的灰阶总数将该有机发光二极管显示器20的每一帧分成多个子帧，该多个子帧的显示时间不相等。
以该有机发光二极管显示器20是3*3像素，所要显示的灰阶总数是8为例，则该有机发光二极管显示器20的每一帧分成3个子帧，定义该3个子帧分别为第1、第2、第3子帧。每个子帧包括数据输入时间t6和显示时间。在该数据输入时间t6内，该子帧完成数据的输入，在该子帧的显示时间内，发光二极管25发光从而实现灰阶显示。具体的，该第1子帧的显示时间t3是该第3子帧的显示时间t5的四倍，该第2子帧的显示时间t4是该第3子帧的显示时间t5的两倍，优选的，该第3子帧的显示时间t5与该有机发光二极管显示器20的驱动方法的第一实施方式的子帧的显示时间t2相等。通过选择3个不同显示时间的子帧，即可完成一帧的8个灰阶显示。例如，要实现第5灰阶，要选择的3个子帧分别为：显示时间为t3的第1子帧、显示时间为t5的第3子帧和发光二极管不发光的子帧。
相对于第一实施方式的驱动方法，在本实施方式的驱动方法中，每一子帧内，按位分配灰阶，减少了一帧内子帧的数目，从而减少了数据写入的次数，进而减少了数据写入的时间。
本发明的有机发光二极管显示器20的像素单元22包括D触发器23，也可以采用其他类型的具有移位存储功能的触发器或存储器，例如双稳态触发器、可控RS触发器，并不限于上述实施方式所述。
本发明的有机发光二极管显示器20的电源线27连接的电源可以是电压源VDD或电流源Idd，也可以是其他类型的电源，并不限于上述实施方式所述。
本发明的有机发光二极管显示器20的薄膜晶体管24可以是非晶硅（a-Si）型薄膜晶体管，多晶硅（p-si）型薄膜晶体管，晶体硅（C-Si）型薄膜晶体管，有机薄膜晶体管（OTFT），金属有机薄膜晶体管（MOTFT），也可以是其他类型的薄膜晶体管，并不限于上述实施方式所述。
本发明以有机发光二极管显示器为例说明显示装置的结构和驱动原理，该显示装置还可以为液晶显示装置，EPD，E-BooK等其他显示模式，并不限于上述实施方式所述。
本发明的有机发光二极管显示器20的薄膜晶体管24作为开关元件控制该发光二极管17的发光状态，该薄膜晶体管24也可以为其他开关元件，或者也可以为由薄膜晶体管组成的开关电路，并不限于上述实施方式所述。
本发明以有机发光二极管显示器为例说明显示装置的结构和驱动原理，该显示装置还可以为液晶显示装置，EPD，E-BooK等其他显示模式，并不限于上述实施方式所述。
在不偏离本发明的精神和范围的情况下还可以构成许多有很大差别的实施例。应当理解，除了如所附的权利要求所限定的，本发明不限于在说明书中所述的具体实施例。
Claims (14)
1.一种显示装置，包括多个像素单元，其特征在于，每一像素单元包括：用于向该像素单元提供光线的发光二极管、用于控制该发光二级管是否发光的开关元件、用于控制该开关元件是否打开的触发器和用于向该触发器提供数据信 号，使该触发器根据该数据信号控制所述开关元件导通时间的数据驱动电路，该显示装置的每一列像素单元的触发器的用于接收数据信号的输入端、输出端依次连接形成一移位寄存器，该触发器的输出端控制该开关元件的打开时间进而控制该发光二极管的发光时间以实现该显示装置显示的不同灰阶。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于：该开关元件是薄膜晶体管，该薄膜晶体管的栅极连接该触发器的输出端。
3.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于：该显示装置还包括时钟信号线、电源线和公共电极线，该触发器包括时钟信号输入端，该时钟信号输入端连接该时钟信号线，该薄膜晶体管的漏极连接该电源线，该薄膜晶体管的源极连接该发光二极管的阳极，该发光二极管的阴极连接该公共电极线。
4.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于：该公共电极线接地。
5.如权利要求1到4中任意一项所述的显示装置，其特征在于：该触发器是D触发器。
6.如权利要求1到4中任意一项所述的显示装置，其特征在于：该显示装置是有机发光二极管显示器。
7.如权利要求1所述的显示装置的驱动方法，包括如下步骤：
将该显示装置所显示图像的每一帧分为多个子帧；
在每一子帧的数据输入时间内，数据信号依次经该移位寄存器输入该像素单元的触发器，该触发器根据输入的数据信号，控制该发光二极管是否发光；
在每一子帧的显示时间内，数据信号停止输入，该发光二极管根据该触发器的输出信号维持发光状态；
根据一帧时间内该发光二极管的发光时间控制该显示装置所显示图像的一帧的灰阶。
8.如权利要求7所述的显示装置的驱动方法，其特征在于：该多个子帧的显示时间相等。
9.如权利要求7所述的显示装置的驱动方法，其特征在于：该多个子帧的显示时间不相等。
10.如权利要求7或8或9所述的显示装置的驱动方法，其特征在于：每一子帧的显示时间大于数据输入时间。
11.如权利要求7或8或9所述的显示装置的驱动方法，其特征在于：该显示装置的时钟频率为100MHz。
12.如权利要求7或8或9所述的显示装置的驱动方法，其特征在于：该显示装置的灰阶总数为64。
13.如权利要求7到9中任意一项所述的显示装置的驱动方法，其特征在于：该触发器是D触发器。
14.如权利要求7到9中任意一项所述的显示装置的驱动方法，其特征在于：该显示装置是有机发光二极管显示器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |