CN102054431B - 驱动有机发光二极管显示器的电路及方法 - Google Patents

驱动有机发光二极管显示器的电路及方法 Download PDF

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Abstract

一种驱动有机发光二极管显示器的电路包括显示面板，其通过使用设置在多个栅极线和多个数据线的交叉区域上的有机发光二极管显示图像；阈值电压检测控制单元，其通过以水平线为单元依次开启用于阈值电压检测的晶体管而提供预充电电压，所述晶体管在显示面板上的数据线和发光二极管中连接，并使阈值电压得以检测；以及源极驱动器，其检测排列在对应水平线上的所有有机发光二极管的阈值电压，并必要时重复用于通过M个采样/保持电路而采样/保持所检测的阈值电压，转换采样/保持的阈值电压为数字信号，以及在存储器储存数字信号的操作。

Description

驱动有机发光二极管显示器的电路及方法
技术领域
本发明涉及一种驱动OLED(有机发光二极管)显示面板的技术，尤其涉及一种驱动OLED显示器的电路和方法，其中当检测到OLED阈值电压变化并执行自动补偿操作时使用较少数量的采样/保持电路。
背景技术
图1为显示现有技术中OLED显示器的示意性框图。参考图1，OLED显示器包括显示面板10，栅极驱动器20，源极驱动器30，以及阈值电压检测控制单元40。显示面板10利用设置在栅极线GL和数据线DL的交叉区域的像素11显示图像。栅极驱动器20驱动显示面板10的栅极线GL1至GLn。源极驱动器30驱动显示面板10的数据线DL1至DLn。阈值电压检测控制单元40预充电显示面板10的OLED然后检测其阈值电压。
在显示面板10中，包括OLED的像素11设置为矩阵形式，且当栅极信号供应至栅极线GL1至GLn时OLED对应自数据线DL1至DLn所供应的数据信号发光。
结果，栅极驱动器20依次将栅极信号提供至显示面板10上的栅极线GL1至GLn从而依次驱动栅极线GL1至GLn。源极驱动器30将自外界提供的数字数据信号转换为模拟数据信号，并将模拟数据信号与栅极信号同步提供至数据线DL1至DLn。
下面将详细描述显示面板10上以矩阵形式设置的像素11的驱动运作。
栅极驱动器20依次将栅极信号输出至显示面板10的栅极线GL1至GLn。与此同步，源极驱动器30将数据信号输出至数据线DL1至DLn。
第一水平线上的开关晶体管TFT-S由提供至第一栅极线GL1的栅极信号开启。因此，通过数据线DL1至DLn提供的数据信号通过开关晶体管TFT-S提供至驱动晶体管TFT-D的栅极，从而开启驱动晶体管TFT-D。从而，对应数据信号的驱动电流通过驱动晶体管TFT-D提供至OLED，进而OLED以预定亮度发光。然而，通过开关晶体管TFT-S提供的数据信号在驱动晶体管TFT-D的栅极和源极之间连接的电容C中充电一个帧时间。因此，由于驱动晶体管TFT-D开启一个帧时间，则对应OLED持续发光一个帧时间。
然后，由于其它水平线上的OLED依次通过上述过程发光，显示面板10的所有OLED都发光一个帧时间。所述操作持续执行每秒预定帧。
OLED通过在单元像素中与其它OLED的组合产生独特颜色RGB其中之一及产生目标颜色。
然而，OLED随着时间的流逝逐渐退化，倒置其阈值电压变化。因此，即使OLED上提供相同的驱动电流，OLED的亮度也随着长时间的使用而逐渐改变。
在这个方面，数据信号根据OLED的阈值电压Vth的变化进行补偿过程，从而OLED一直可发出恒定亮度的光。所述传统阈值电压补偿操作将在下面参考图2描述。
在显示面板10中，每个水平线上的OLED的阳极通过阈值电压检测的晶体管TFT-V分别连接至对应数据线。阈值电压检测的晶体管TFT-V的栅极公共连接至阈值电压检测控制单元40的阈值电压补偿控制线CL。
源极驱动器30包括采样/保持电路S/H1至S/Hn，所述采样/保持电路S/H1至S/Hn采样/保持通过阈值电压检测的晶体管TFT-V所检测的OLED的阈值电压Vth，以提供对应于数据线DL1至DLn的数量，以及A/D(数模)转换器31，用于将通过采样/保持电路S/H1至S/Hn所采样/保持的模拟阈值电压转换为数字信号并在存储器中存储数字信号。
在OLED显示器打开且图像在显示面板10上显示或处于待机状态之前，阈值电压检测控制单元40依次将控制信号输出至对应栅极线(或水平线)GL1至GLn所安装的阈值电压补偿控制线CL1至CLn，从而对应水平线上的阈值电压检测的晶体管TFT-V依次开启。
当控制信号提供至第一阈值电压补偿控制线CL1且第一水平线上的阈值电压检测的晶体管TFT-V开启时，源极驱动器30通过缓冲器BUF1至BUFn将预充电电压输出至数据线DL1至DLn。因此，预充电通过阈值电压检测的晶体管TFT-V提供至对应OLED的阳极。
在预定时间过去且预充电电压自OLED充分释放之后，采样/保持电路S/H1至S/Hn采样/保持通过阈值电压检测的晶体管TFT-V及对应数据线DL所检测的OLED的阈值电压Vth。以此方式所采样/保持的模拟阈值电压通过A/D转换器31转换为数字信号并存储在存储器中。
然后，上述阈值电压检测操作依次关于下一个水平线执行，且对应OLED的阈值电压Vth通过上述过程转换为数字信号并存储在存储器中。
在完成上述阈值电压检测运作之后，在显示面板10的图像显示模式中，当对应自外界提供的RGB数据的数据信号通过数据线DL1至DLn自源极驱动器30输出至OLED，在通过原始阈值电压电平中参考存储在存储器中的阈值电压的改变进行补偿之后，输出数据信号。
因此，OLED不管阈值电压中的改变一直发出恒定亮度的光。
然而，在传统OLED显示器的阈值电压补偿电路中，当检测阈值电压以便补偿OLED的阈值电压时使用对应数据线数量的采样/保持电路，从而造成芯片尺寸增加且电流消耗提高。
发明内容
因此，本发明已经为解决现有技术中的问题作出努力，且本发明的目的是当检测阈值电压时使用较小数量的采样/保持电路，从而补偿设置在OLED显示器的显示面板上的OLED的阈值电压。
采样/保持电路之前，可使用多路器代替较小数量的采样/保持电路。
为了获得上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种驱动有机发光二极管显示器的电路，包括：显示面板，其使用设置在多个栅极线和多个数据线的交叉区域的有机发光二极管显示图像；阈值电压检测控制单元，其以水平线为单元通过依次开启阈值电压检测的晶体管提供预充电电压，所述阈值电压检测的晶体管在数据线和显示面板上的有机发光二极管中连接，并使得阈值电压得以检测；以及源驱动器，其以数据线的k条数据线连接至M个多路器的输入通道且数据线依次连接至一条水平线k次的方式，检测排列在对应水平线上所有有机发光二极管的阈值电压，并在必要时重复用于通过M个采样/保持电路而采样/保持所述检测的阈值电压，转换所述采样/保持的阈值电压为数字信号，以及在存储器中存储数字信号的操作。
根据本发明的另一方面，提供一种驱动有机发光二极管显示器的方法，包括：使用用于采样/保持的M多路器，通过数据线预充电当前所选的水平线上的有机发光二极管并通过第一通道读取M个阈值电压，所述用于采样/保持的M多路器包括连接至k条数据线的输入通道；以一对一的方式，通过对应用于采样/保持的M多路器的采样/保持电路而采样/保持所读取的M个阈值电压，通过数模转换器转换所采样/保持的阈值电压为数字信号，并在存储器中存储数字信号；通过控制用于采样/保持的M个多路器的开关操作，通过第二至第k个通道依次读取阈值电压，采样/保持所读取的阈值电压，转换所采样/保持的阈值电压为数字信号，并在存储器中存储数字信号；通过上述步骤读取排列在第一水平线上的有机发光二极管的阈值电压，在存储器中存储所读取的阈值电压，并通过排列在随后的水平线上的有机发光二极管重复上述步骤而在存储器中存储排列在显示面板上的所有有机发光二极管的阈值电压；以及当利用驱动显示面板显示图像时，基于存储在存储器中的有机发光二极管的阈值电压补偿及输出数据信号。
附图说明
图1为说明现有技术中OLED显示器的示意性框图；
图2为现有技术中OLED显示器的框图；
图3为本发明实施例中驱动OLED显示器的电路的框图；
图4A至图4H为说明图3所示每个元件的波形的图示；以及
图5为说明本发明实施例中驱动OLED显示器的方法的控制波形图。
具体实施方式
现在详细参考本发明最佳实施例及所附图式进行说明。
图3为根据本发明实施例中驱动OLED显示器的电路的框图。参考图3，驱动电路包括显示面板10，栅极驱动器20，源极驱动器30，和阈值电压检测控制单元40。
源极驱动器30包括用于输入的N个多路器31A至31N，N个缓冲器32A至32N，M个用于采样/保持的多路器33A至33M，M个采样/保持电路34A至34M，及A/D转换器35。
在显示图像的情况下，栅极驱动器20依次输出栅极信号至显示面板10的栅极线GL1至GLn。与此同步地，源极驱动器30通过用于输出的多路器31A至31N及缓冲器32A至32N输出数据信号Data至数据线DL1至DLn。
首先，第一水平线上的开关晶体管TFT-S由提供至第一栅极线GL1的栅极信号开启。因此，通过数据线DL1至DLn提供的数据信号Data通过开关晶体管TFT-S提供至驱动晶体管TFT-D的栅极，从而驱动晶体管TFT-D开启。从而，对应数据信号Data的驱动电流通过驱动晶体管TFT-D提供至OLED，从而OLED发出预定亮度的光。
然而，通过开关晶体管TFT-S提供的数据信号Data对在驱动晶体管TFT-D的栅极和源极之间连接的电容C充电一个帧时间。因此，由于驱动晶体管TFT-D开启一个帧时间，则对应的OLED连续发光一个帧时间。
接着，由于其他水平线上的OLED依次通过上述过程发光，显示面板10的所有OLED发光一个帧时间。这种操作持续进行每秒预定帧时间。
OLED产生独特颜色RGB之一及通过与单元像素内其他OLED的组合产生目标颜色。
然而，OLED随着使用时间的流逝逐渐退化，导致其阈值电压Vth变化。因此，即使在OLED上提供相同的驱动电流，OLED的亮度水准也随着长时间的使用逐渐减弱。
在这个方面，检测OLED的阈值电压Vth的变化，数据信号根据检测结果进行补偿过程从而OLED一直发出恒定亮度的光。根据本发明实施例中的阈值电压检测操作将在下面参考图4详细描述。
OLED显示器打开且图像在显示面板10上显示之前或处于待机状态时，阈值电压检测控制单元40依次输出控制信号至排列在对应栅极线(或水平线)GL1至GLn的阈值电压补偿控制线CL1至CLn，从而在对应水平线上的用于阈值电压检测的晶体管TFT-V依次开启。
首先，控制信号提供至第一阈值电压补偿控制线CL1且开启用以在第一水平线上阈值电压检测的晶体管TFT-V。
在此状态下，源极驱动器30为用于输入的多路器31A至31N提供如图4A所示的第一预充电使能信号EN_P/C。因此，如图4G所示的预充电电压Pre-Charge通过用于输入的多路器31A至31N，缓冲器32A至32N，数据线DL1至DLn和用于阈值电压检测的晶体管TFT-V传送至位于显示面板10上的第一水平线上的OLED，幷在OLED内预充电。将如图示4C中所示的采样/保持选择信号SEL_S/H提供至用于采样/保持的多路器31A至31N。预充电电压可设定高于OLED的原始阈值电压。
同时，用于采样/保持的总体M个多路器33A至33M以一个用于采样/保持的多路器对应K条数据线的方式相对于N条数据线DL1至DLn地提供。用于采样/保持的多路器33A至33M通过使用采样/保持选择信号SEL_SH依次选择输入并输出所选的输入。
在此状态中，用于采样/保持的多路器33A至33M选择在通过用于阈值电压检测的晶体管TFT-V和数据线输入的OLED的阈值电压Vth中的阈值电压Vth，所述阈值电压Vth自多路器33A至33M的第一输入端输入，并输出所选阈值电压至采样/保持电路34A至34M。
采样/保持电路34A至34M接收如图4B所示的采样/保持使能信号EN_S/H并采样/保持输入的阈值电压。采样/保持电路34A至34M与图4E所示的传送使能信号EN_Trans同步输出采样/保持阈值电压至A/D转换器35。A/D转换器35将自采样/保持电路34A至34M输入的采样/保持阈值电压转换为数字信号，且在存储器中存储转换后的阈值电压。
接着，源极驱动器30将第二预充电使能信号EN_P/C提供至用于输入的多路器31A至31N。从而，预充电电压Pre-Charge被传送至位于显示面板10上的第一水平线上的OLED并对其预充电。采样/保持选择信号SEL_S/H提供至用于采样/保持的多路器33A至33M。用于采样/保持的多路器33A至33M选择通过多路器的第二输入端输入的阈值电压Vth，并输出所选阈值电压Vth至采样/保持电路34A至34M。所选阈值电压Vth通过采样/保持电路34A至34M采样/保持，如以上所述，通过A/D转换器35转换为数字信号，并在存储器中存储。
进而，重复上述操作，从而采样/保持电路34A至34M选择通过其第k个输入端输入的阈值电压Vth且所选的阈值电压Vth通过上述过程存储在存储器中。以此方式，完成一条水平线的OLED的阈值电压检测操作。
接下来，阈值电压Vth相对于第二水平线至最后水平线的OLED进行检测并通过上述过程存储在存储器中。以此方式，完成阈值电压检测操作。
进而，当数据信号在显示面板10的正常运行模式中自源极驱动器30输出时，通过在原始阈值电压电平中参考存储在存储器中的OLED的阈值电压的变化进行补偿之后，输出数据信号。从而，OLED一直发出恒定亮度的光，而不考虑其阈值电压的变化。
相关于采样/保持电路34A至34M的阈值电压选择操作，当显示面板10的数据线的总数为9(DL1至DL9)且将一个用于采样/保持的多路器分配至三条数据线的条件下，使用用于采样/保持的全部3个多路器时，检测第一水平线上的OLED的阈值电压Vth的过程将在下面作为一个示例描述。
在提供第一预充电使能信号EN_P/C之后，用于采样/保持的第一多路器选择幷输出通过数据线DL1输入的阈值电压Vth，用于采样/保持的第二多路器选择幷输出通过数据线DL4输入的阈值电压Vth，以及用于采样/保持的第三多路器选择并输出通过数据线DL7输入的阈值电压Vth。
在提供第二预充电使能信号EN_P/C之后，用于采样/保持的第一多路器选择并输出通过数据线DL2输入的阈值电压Vth，用于采样/保持的第二多路器选择并输出通过数据线DL5输入的阈值电压Vth，以及用于采样/保持的第三多路器选择并输出通过数据线DL8输入的阈值电压Vth。
在提供第三预充电使能信号EN_P/C之后，用于采样/保持的第一多路器选择并输出通过数据线DL3输入的阈值电压Vth，用于采样/保持的第二多路器选择并输出通过数据线DL6输入的阈值电压Vth，以及用于采样/保持的第三多路器选择并输出通过数据线DL9输入的阈值电压Vth。
当需要X源极驱动器以驱动OLED显示面板10时，X源极驱动器同时通过上述过程检测OLED的阈值电压。当显示面板10的水平线的数量为Y时，X源极驱动器重复Y次阈值电压检测，藉以检测显示面板10上所有OLED的阈值电压。
到目前为止，已经描述了将检测一次的OLED的阈值电压采样/保持并转换为用于存储的数字信号的示例。然而，为了提高可靠性，可计算、采样/保持以及转换检测多次(如，两次或两次以上)的阈值电压的平均值成为用于存储的数字信号。
图5为说明驱动根据本发明实施例中OLED显示器的方法的流程图，其将在下面描述。
阈值电压检测控制单元开启第一水平线用于阈值电压检测的晶体管。在此状态下，源驱动器输出预充电电压。预充电电压通过数据线DL1至DLn传送至位于第一水平线上的OLED和用于阈值电压检测的晶体管，并对所述OLED和晶体管进行预充电(S1)。
源极驱动器输出采样/保持选择信号，从而用于采样/保持的M个多路器选择第一通道(S2)。
位于第一水平线上的OLED的预充电电压以一预定时间放电直到阈值电压(S3)。
连接至用于采样/保持的多路器的第一通道的M个阈值电压与位于第一水平线上的OLED的阈值电压一起读取，并通过M采样/保持电路采样/保持(S4)。
采样/保持的M个阈值电压通过A/D转换器转换为数字信号并存储在存储器中(S5和S6)。
确定是否已经处理第k个采样通道的阈值电压。当确定第k个采样通道的阈值电压仍旧没有处理，下一个通道通过用于采样/保持的M个多路器选择，并重复如上所述地将连接至对应通道的M个阈值电压转换为数字信号并在存储器中存储数字信号的操作，从而在一个水平线上的OLED的阈值电压存储在存储器中(S7)。
第一水平线上排列的OLED的阈值电压通过上述过程读取并在存储器中存储，然后在下一个水平线上排列的OLED上重复上述过程，从而排列显示面板上的所有OLED的阈值电压都存储在存储器中(S8和S9)。
之后，显示面板被驱动以显示图像。此时，在利用存储在存储器中的每个OLED的阈值电压中相对于原始阈值电压的变化进行补偿之后，输出数据信号(S10和S11)。
本发明幷不使用对应至所有数据线而提供的采样/保持电路检测OLED的阈值电压。相反地，k条数据线通过预定数量的多路器选择地连接并且检测的阈值电压通过对应的采样/保持电路而采样/保持，从而所用的采样/保持电路的数量可显著减少，导致芯片尺寸及功耗降低。
尽管本发明的最佳实施例已经以说明地目的描述，熟悉本领域的技术人员可以意识地是在不脱离本发明所附权利要求书保护的范围和精神范围可以进行各种变换和替换。

Claims (12)

1.一种驱动有机发光二极管显示器的电路，包括：
显示面板，其通过使用设置在多个栅极线和多个数据线的交叉区域的有机发光二极管显示图像；
阈值电压检测控制单元，以水平线为单元通过依次开启用于阈值电压检测的晶体管以提供预充电电压，所述晶体管在所述显示面板上的所述数据线和所述有机发光二极管中连接，并使阈值电压得以检测；以及
源极驱动器，以所述数据线的k条数据线连接至M个多路器的输入通道且数据线依次连接至一条水平线k次的方式，检测排列在对应水平线上所有有机发光二极管的阈值电压，且重复通过M个采样／保持电路而采样／保持所述检测的阈值电压，转换采样／保持的阈值电压为数字信号，以及在存储器存储所述数字信号的操作，
其中该源极驱动器包括：
用于输入的N个多路器，选择性地输出数据信号或所述预充电电压；
N个缓冲器，其缓冲自所述用于输入的N个多路器输出的所述数据信号或所述预充电电压并输出所述经缓冲的数据信号或预充电电压至所述数据线；
所述M个多路器，用于采样／保持，包括连接至所述数据线的k条数据线的输入通道及所述输入通道依次连接的输出端；以及
所述M个采样／保持电路，其采样／保持自用于采样／保持的所述M个多路器输出的对应所述有机发光二极管的阈值电压。
2.如权利要求1所述的驱动有机发光二极管显示器的电路，其特征在于，所述源极驱动器提供为多个。
3.如权利要求2所述的驱动有机发光二极管显示器的电路，其特征在于，所述多个源极驱动器同时检测所述有机发光二极管的所述阈值电压。
4.如权利要求1所述的驱动有机发光二极管显示器的电路，其特征在于，所述源极驱动器相对于一个水平线以k次执行检测和采样／保持所述有机发光二极管的所述阈值电压，将所述采样／保持的阈值电压转换为所述数字信号，并在所述存储器中存储所述数字信号的操作，且以所述显示面板的所述水平线数量重复所述操作一个帧时间。
5.如权利要求1所述的驱动有机发光二极管显示器的电路，进一步包含：数模转换器，其将由所述M个采样／保持电路采样／保持的所述有机发光二极管的所述阈值电压转换为数字信号。
6.如权利要求1所述的驱动有机发光二极管显示器的电路，其特征在于，所述预充电电压高于所述有机发光二极管的原始阈值电压。
7.如权利要求1所述的驱动有机发光二极管显示器的电路，其特征在于，所述预充电电压同时输出至所有数据线。
8.如权利要求1所述的驱动有机发光二极管显示器的电路，其特征在于，每当用于采样／保持的所述M个多路器执行开关操作时，用于输入的所述N个多路器选择并输出预充电电压。
9.如权利要求1所述的驱动有机发光二极管显示器的电路，其特征在于，每当输入采样／保持选择信号时，用于采样／保持的所述M个多路器依次选择k个输入通道并连接所述k个输入通道至所述输出端。
10.如权利要求1所述的驱动有机发光二极管显示器的电路，其特征在于，所述M个采样／保持电路以一对一地方式对应用以采样／保持的所述M个多路器的所述输出端。
11.如权利要求5所述的驱动有机发光二极管显示器的电路，其特征在于，每当执行一次的预充电操作时，所述数模转换器依次将有机发光二极管的M个阈值电压转换为数字信号，所述M个阈值电压由所述M个采样／保持电路采样／保持。
12.一种驱动有机发光二极管显示器的方法，包括：
使用用于采样／保持的M个多路器，通过数据线预充电当前所选水平线上的有机发光二极管并通过第一通道读取M个阈值电压，所述用于采样／保持的M个多路器包括连接至k条数据线的输入通道；
以一对一的方式，通过对应用于采样／保持的所述M个多路器的采样／保持电路采样／保持所述读取的M个阈值电压，通过数模转换器转换所述采样／保持的阈值电压为数字信号，并在存储器中存储所述数字信号；
通过控制用于采样／保持的所述M个多路器的开关操作，通过第二至第k个通道依次读取阈值电压，采样／保持所述读取的阈值电压，转换所述采样／保持的阈值电压为数字信号，并在存储器中存储所述数字信号；
通过上述步骤读取排列在第一水平线上的有机发光二极管的阈值电压，在所述存储器中存储所读取的阈值电压，并通过排列在随后的水平线上的有机发光二极管重复上述步骤而在所述存储器中存储排列在显示面板上的所有有机发光二极管的阈值电压；以及
当通过驱动所述显示面板显示图像时，基于存储在所述存储器中的所述有机发光二极管的所述阈值电压补偿并输出数据信号，
在基于经多次检测得到的阈值电压的平均值进行补偿之后，输出所述数据信号。
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