CN105448239B - 有机发光二极管显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有机发光二极管显示器。有机发光二极管显示器包括：包括多个像素的显示面板，每个像素包括有机发光二极管(OLED)和驱动薄膜晶体管(TFT)，驱动TFT配置为根据数据电压与参考电压之间的差来控制在OLED中流动的电流的量；源极驱动器集成电路(IC)，其配置为产生与输入图像的数据对应的数据电压并且将数据电压施加到连接至像素的数据线；图像分析器，其配置为对输入图像的数据进行分析并且产生参考电压控制数据；以及参考电压调节器，其配置为基于参考电压控制数据产生根据输入图像变化的参考电压并且将参考电压施加到连接至像素的参考线。

Description

有机发光二极管显示器
技术领域
本发明的实施方案涉及一种有机发光二极管显示器。
背景技术
有源矩阵有机发光二极管显示器包括有机发光二极管(OLED)，OLED自身能够发光并且具有快速响应时间、高发光效率、高亮度、宽视角等优点。
用作自发光元件的OLED包括阳极电极、阴极电极、以及形成在阳极电极与阴极电极之间的有机化合物层。有机化合物层包括空穴注入层HIL、空穴传输层HTL、发光层EML、电子传输层ETL和电子注入层EIL。在将驱动电压施加至阳极电极和阴极电极时，穿过空穴传输层HTL的空穴和穿过电子传输层ETL的电子移动至发光层EML并且形成激子。结果，发光层EML产生可见光。
有机发光二极管显示器以矩阵形式布置有各自包括OLED的像素，并且根据视频数据的灰度级来调节像素的亮度。如图1所示，各像素可以包括：控制在OLED中流动的驱动电流的驱动薄膜晶体管(TFT)DT、第一开关TFT ST1、第二开关TFT ST2和存储电容器Cst。第一开关TFT ST1响应第一栅极脉冲SCAN而导通并且将数据电压Vdata施加至驱动TFT DT的栅极节点Ng，第二开关TFT ST2响应第二栅极脉冲SEN而导通并且将参考电压VREF施加至驱动TFT DT的源极节点Ns，存储电容器Cst用于保持驱动TFT DT的栅极-源极电压Vgs预定的时间段。驱动TFT DT根据存储在存储电容器Cst中的电压Vgs的大小来控制提供给OLED的驱动电流的大小，并且调节由OLED发射的光的量。由OLED发射的光的量与从驱动TFT DT提供的电流成比例。
施加到驱动TFT DT的栅极节点Ng的数据电压Vdata根据输入图像的数据进行变化，但是施加到驱动TFT DT的源极节点Ns的参考电压VREF以与输入图像无关的固定值被施加到所有的像素，如图2所示。参考电压VREF一般使用大于0V的电压，以便使驱动TFT DT的阈值电压负移。因此，如图3所示，由于驱动TFT DT的限定灰度级表现区的栅极-源极电压Vgs小于最大数据电压Vdata，所以不可能实现与最大数据电压Vdata对应的亮度。这降低了灰度级表现，并导致图像质量降低。例如，图4示出在参考电压VREF固定为3V的情况下栅极-源极电压Vgs与驱动电流Ids之间的关系。
发明内容
本发明的实施方案提供了能够增加灰度级表现和提高图像质量的有机发光二极管显示器。
在一个方面，提供了一种有机发光二极管显示器，其包括：包括多个像素的显示面板，每个像素包括有机发光二极管(OLED)和驱动薄膜晶体管(TFT)，驱动TFT配置为根据通过数据线提供的数据电压与通过参考线提供的参考电压之间的差来控制在OLED中流动的电流的量；源极驱动器集成电路(IC)，其配置为产生与输入图像的数据对应的数据电压并且将数据电压施加到连接至像素的数据线；图像分析器，其配置为对输入图像的数据进行分析并且产生参考电压控制数据；以及参考电压调节器，其配置为基于参考电压控制数据产生根据输入图像变化的参考电压并且将参考电压施加到连接至像素的参考线。
参考电压调节器以每个像素为基础单独地调节参考电压。
参考电压调节器包括连接至参考线的多个调节装置。每个调节装置包括：数模转换器，其配置为使用参考电压控制数据产生与参考电压控制数据对应的参考电压；以及放大器，其配置为将从数模转换器输入的参考电压提供到对应的参考线。
放大器用于在预先设定的感测模式下感测驱动TFT的电特性的变化。在将参考电压提供给对应的参考线时，放大器作为单位增益缓冲器进行操作。
参考电压调节器以每个显示块为基础单独地调节参考电压，其中，每个显示块包括至少两个像素。
图像分析器根据输入图像的显示灰度级产生不同的参考电压控制数据。参考电压调节器基于参考电压控制数据产生参考电压，该参考电压调节为随着输入图像变暗而增加。参考电压调节器基于参考电压控制数据产生参考电压，该参考电压调节为随着输入图像变亮而降低。
附图说明
本申请包括附图以提供对本发明的进一步理解，附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分，附图示出本发明的实施方案并且与描述一起用于解释本发明的原理。附图中：
图1为示出相关技术的有机发光二极管显示器的一个像素的结构的电路图；
图2示出在相关技术的有机发光二极管显示器中的以与输入图像无关的固定值施加到所有像素的参考电压；
图3示出了在相关技术的有机发光二极管显示器中驱动薄膜晶体管(TFT)的栅极-源极电压小于最大数据电压而减弱了灰度级表现；
图4为示出在相关技术的有机发光二极管显示器中在参考电压被固定为3V的情况下栅极-源极电压与驱动电流之间的关系的图。
图5为根据本发明一个示例性实施方案的有机发光二极管显示器的框图；
图6示出在嵌入有图像分析器和参考电压调节器的源极驱动器集成电路(IC)与显示面板之间的连接结构的一个实例；
图7示出在图像分析器、参考电压调节器、源极驱动器IC与显示面板之间的连接结构的一个实例；
图8为示出在显示面板中形成的像素的结构的一个实例的电路图；
图9示出灰度级表现通过根据本发明的实施方案的根据输入图像而被调节的参考电压而改善；
图10为示出在参考电压为0V以及3V的情况下在有机发光二极管中流动的电流的变化的图。
图11示出在一个水平周期的循环中在参考电压被交替地设置为0V和3V的情况下参考电压的波动波形的模拟结果；
图12示出包括在参考电压调节器中的调节装置的一个实例；
图13示出包括在参考电压调节器中的调节装置的另一实例；以及
图14示出参考电压以显示块为基础被单独地调节的一个实例。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施方案，其实例在附图中示出。贯穿附图将尽可能使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。将注意的是，如果确定已知技术可能使本发明的实施方案被误解，那么将省略对这些已知技术的详细描述。
将参照图5至图14对本发明的示例性实施方案进行描述。
图5为根据本发明一个示例性实施方案的有机发光二极管显示器的框图。
参照图5，根据本发明的实施方案的有机发光二极管显示器包括：显示面板10、时序控制器11、数据驱动电路12、栅极驱动电路13和参考电压调节器20。
在显示面板10上多条数据线14A、参考线14B与多条栅极线15彼此交叉，并且像素P以矩阵形式分别设置在线14A、14B与线15的交叉处。
每个像素P连接到数据线14A中之一、参考线14B中之一和栅极线15中之一。每个像素P响应通过栅极线15输入的栅极脉冲从数据线14A接收数据电压，并且从参考线14B接收参考电压。
时序控制器11基于时序信号(例如垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、点时钟DCLK和数据使能信号DE)产生用于控制数据驱动电路12的操作时序的数据控制信号DDC和用于控制栅极驱动电路13的操作时序的栅极控制信号GDC。时序控制器11对从外部主机系统接收的输入图像的数据RGB进行重置并且将重置的数据RGB提供到数据驱动电路12。
具体地，时序控制器11可以包括对输入图像的数据RGB进行分析并且产生参考电压控制数据RCD的图像分析器111(参照图6和7)。
数据驱动电路12响应数据控制信号DDC将从时序控制器11接收的输入图像数据RGB转化成数据电压，并且将数据电压提供到数据线14A。数据驱动电路12可以包括参考电压调节器20。
参考电压调节器20基于来自时序控制器11的参考电压控制数据RCD产生根据输入图像而变化的参考电压，并且将参考电压施加到连接至像素P的参考线14B。参考电压调节器20可以通过图6和图7中所示的连接结构来以每个像素为基础单独地调节参考电压。可替代地，参考电压调节器20可以通过图14中所示的连接结构来以每个块为基础单独地调节参考电压，其中一个块包括至少两个像素。
栅极驱动电路13响应栅极控制信号GDC产生栅极脉冲，然后可以依次将栅极脉冲提供到栅极线15。栅极脉冲用于控制像素的开关薄膜晶体管(TFT)，并且可以包括第一栅极脉冲和第二栅极脉冲。
图6示出嵌入有图像分析器和参考电压调节器的源极驱动器集成电路(IC)与显示面板之间的连接结构的一个实例。图7示出图像分析器、参考电压调节器、源极驱动器IC与显示面板之间的连接结构的一个实例。
数据驱动电路12包括至少一个源极驱动器IC SDIC，并且时序控制器11包括图像分析器111。图像分析器111通过各种已知方法对输入图像的数据RGB进行分析，并且根据输入图像的显示灰度级产生不同的参考电压控制数据RCD1至RCD6。
参照图6，源极驱动器IC SDIC包括：分别连接到数据线14A的多个第一数模转换器(DAC)；以及通过提供通道CH1至CH6连接至参考线14B的参考电压调节器20。
第一DAC响应数据控制信号DDC将输入图像数据RGB转换成数据电压，并且将数据电压提供到连接至像素P的数据线14A。
参考电压调节器20嵌入源极驱动器IC SDIC中，并且基于来自图像分析器111的参考电压控制数据RCD1至RCD6产生根据输入图像变化的参考电压VREF1至VREF6。参考电压调节器20将参考电压VREF1至VREF6施加到连接至像素P的参考线14B。具体地，基于参考电压控制数据RCD1至RCD6，参考电压调节器20可以产生调节为随着输入图像变暗而增加的参考电压，并且可以产生调节为随着输入图像变亮而降低的参考电压，以便改善灰度级表现。这将参照图9至图11进行详细描述。
参考电压调节器20可以包括多个调节装置26，每个调节装置26可以包括第二DAC22和放大器24。调节装置26可以通过提供通道CHI至CH6分别连接至参考线14B，使得参考电压可以以每个像素为基础被单独地调节。提供至参考线14B的参考电压VREF1至VREF6可以以与栅极脉冲同步的线序列方式施加线L#1、L#2、……中的每一个上的像素P。
本发明的实施方案可以采用外部补偿方法作为用于对驱动TFT的电特性的变化进行补偿的方法，该方法在与本申请对应的下列韩国专利申请中得到详细公开：韩国专利申请第10-2013-0134256号(2013年11月6日)、第10-2013-0141334号(2013年11月20日)、第10-2013-0166678号(2013年12月30日)、第10-2013-0149395号(2013年12月3日)、第10-2014-0079255号(2014年6月26日)和第10-2014-0079587号(2014年6月27日)，并且在此通过引用将其全部内容并入本文。外部补偿方法使用电压感测方法或电流感测方法来感测驱动TFT的电特性的变化。为此，在源极驱动器IC中包括有放大器。
如图6所示，在源极驱动器IC中嵌入有参考电压调节器20的情况下，对于上述外部补偿方法所设置的放大器可以作为单位增益缓冲器来操作。结果，作为单位增益缓冲器操作的放大器可以使用放大器24来提供参考电压。换言之，根据本发明的实施方案的放大器24根据其所用于的目的可以用作单位增益缓冲器或感测放大器。当放大器24可以用作感测放大器时，放大器24以如与本申请对应的上述应用中的预先设定的感测模式用于感测驱动TFT的电特性的变化。
参照图7，参考电压调节器20不嵌入在源极驱动器IC SDIC中而是可以与源极驱动器IC SDIC分离地安装在构成数据驱动电路12的源极印刷电路板(PCB)上。在这种情况下，由于第二DAC 22不需要被嵌入到源极驱动器IC SDIC中，所以可以简化源极驱动器IC SDIC的结构。
图8为示出在显示面板中形成的像素的结构的一个实例的电路图。图8的像素结构仅为一个实例，其配置为使得根据数据电压与参考电压之间的差Vgs来控制在有机发光二极管(OLED)中流动的电流的量。因此，根据本发明的实施方案的像素结构可以进行各种改变。
参照图8，像素P从发电机(未示出)接收高电位驱动电压EVDD和低电位驱动电压EVSS。像素P可以包括OLED、驱动TFT DT、存储电容器Cst、第一开关TFT ST1和第二开关TFTST2。构成像素P的TFT可以被实现为p型TFT或n型TFT。TFT的半导体层可以包括非晶硅、多晶硅或氧化物。
OLED包括：连接到驱动TFT DT的栅极节点Ng的阳极电极；连接到低电位驱动电压EVSS的输入终端的阴极电极；以及形成在阳极电极与阴极电极之间的有机化合物层。
驱动TFT DT根据驱动TFT DT的栅极-源极电压Vgs来控制在OLED中流动的电流的量。驱动TFT DT包括：连接到栅极节点Ng的栅电极；连接到高电位驱动电压EVDD的输入终端的漏电极；以及连接到驱动TFT DT的源极节点Ns的源电极。存储电容器Cst连接在驱动TFTDT的栅极节点Ng与源极节点Ns之间并且保持驱动TFT DT的栅极-源极电压Vgs预定的时间段。
第一个开关TFT ST1响应第一栅极脉冲SCAN而导通，并且将数据电压Vdata施加到驱动TFT DT的栅极节点Ng。第一开关TFT ST1包括：连接到栅极线15的栅电极；连接到数据线14A的漏电极；以及连接到栅极节点Ng的源电极。第二开关TFT ST2响应第二栅极脉冲SEN而导通，并且将参考电压VREFa施加到驱动TFT DT的源极节点Ns。在本文公开的实施方案中，参考电压VREFa基于参考电压控制数据RCDa通过参考电压调节器20而产生，并且被提供至参考线14B。第二开关TFT ST2包括：连接到栅极线15的栅电极；连接到参考线14B的漏电极；以及连接到源极节点Ns的源电极。
驱动TFT DT根据存储在存储电容器Cst中的数据电压Vdata与参考电压VREFa之间的差来控制提供给OLED的驱动电流的大小，并且调节由OLED发射的光的量。由OLED发射的光的量与从驱动TFT DT提供的电流成比例。
图9示出灰度级表现通过根据本发明的实施方案的根据输入图像而调节的参考电压而被改善。图10为示出当参考电压为0V和3V时在有机发光二极管中流动的电流的变化的图。
在本发明的实施方案中，施加到驱动TFT DT的源极节点Ns的参考电压VREF在每个水平周期内可以以与施加到驱动TFT DT的栅极节点Ng的数据电压Vdata相同的方式变化。本发明的实施方案可以改变数据电压Vdata和参考电压VREF两者，因而与在参考电压VREF被固定的状态下通过仅改变数据电压Vdata来表示灰度级的相关技术相比，可以更精细地表示灰度级。例如，当输入图像数据RGB被实现为10比特(bit)且参考电压控制数据RCD被实现为5比特的情况下，可以执行15比特的灰度级表现。
如图9所示，由于这样的比特扩展效应，在本发明的实施方案中的灰度级表现区比相关技术中的灰度级表现区大区域“AR”。在图9中，“Vg”为驱动TFT DT的栅极电压并且表示施加到驱动TFT DT的栅极节点Ng的数据电压Vdata，“Vs”为驱动TFT DT的源极电压并且表示施加到驱动TFT DT的源极节点Ns的参考电压VREF。
本发明的实施方案相对于最暗的黑色灰度级图像可以产生3V的参考电压VREF，相对于最亮的白色灰度级图像可以产生0V的参考电压VREF，并且相对于黑色灰度级与白色灰度级之间的中间灰度级图像可以产生值为0V至3V之间的参考电压VREF。参照图10，本发明的实施方案可以产生3V的参考电压VREF，从而使驱动TFT DT的阈值电压负移-即用于黑色灰度级的图像。此外，本发明的实施方案相对于白色灰度级的图像可以产生0V的参考电压VREF，并且可以增加驱动TFT DT的栅极-源极电压Vgs，从而增加在OLED中流动的电流Ids。结果，本发明的实施方案可以实现全白色亮度，并且可以增加灰度级表现。
图11示出在一个水平周期的循环中在参考电压被交替地设置为0V和3V的情况下参考电压的波动波形的模拟结果。
在图11中，将用于实现全白色灰度级的参考电压设置为0V，并且将用于实现全黑色灰度级的参考电压设置为3V。在图11中，用粗实线表示的波形示出了当参考电压波动时远离提供通道(即，输入位置)的部分中参考电压的变化，并且用细实线表示的波形示出了当参考电压波动时靠近提供通道(即，输入位置)的部分中参考电压的变化。参照波形，在一个水平周期IH内参考电压可以从0V至3V变化，甚至在考虑到面板的负载的情况下远离提供通道的部分中也是如此。
图12示出包括在参考电压调节器中的调节装置的一个实例。图13示出包括在参考电压调节器中的调节装置的另一实例。
根据本发明的实施方案的调节装置26包括第二DAC 22和放大器24。放大器24可以具有图12和图13中所示的结构。
图12的放大器24为在电流感测方法中使用的积分放大器。在感测电流时，放大器24用作积分器，该积分器关断内部开关RST_CI并在积分电容器CFB上积累感测电流。在提供参考电压时，放大器24用作导通内部开关RST_CI的单位增益缓冲器。
图13的放大器24为在电压感测方法中使用的放大器。在感测电压时，放大器24使用单独的开关(未示出)来使感测电压通过。在提供参考电压时，放大器24用作单位增益缓冲器。
图14示出参考电压以显示块为基础被单独地调节的一个实例。
如图14所示，参考电压调节器20可以包括多个块调节器20A和20B，使得参考电压VREF以每个显示块为基础被单独地调节，其中，每个显示块包括至少两个像素。块调节器20A和20B中的每一个可以基于k个参考电压控制数据RCD来产生一个参考电压，并且通常可以将一个参考电压施加到k个提供通道CH，其中k是等于或大于2的正整数。换言之，相同的参考电压被施加到属于一个显示块的k个像素。
如上所述，本发明的实施方案根据输入图像来调节参考电压和数据电压，由此增加了灰度级表现并提高了图像质量。
尽管已经参照大量说明性实施方案对本发明实施方案进行了描述，应当理解的是，本领域技术人员可以作出落在本公开内容的原则的范围内的大量其他修改和实施方案。更具体地，可以在本公开内容、附图和所附的权利要求书的范围内对主题组合布置的部件部分和/或布置方面进行各种变化和修改。除部件部分和/或布置方面的变化和修改之外，替代性用途对于本领域技术人员来说也是明显的。

Claims (6)

1.一种有机发光二极管显示器，包括：
包括多个像素的显示面板，每个像素包括有机发光二极管(OLED)和驱动薄膜晶体管(TFT)，所述驱动薄膜晶体管配置为根据通过数据线提供的数据电压与通过参考线提供的参考电压之间的差来控制在OLED中流动的电流的量；
源极驱动器集成电路(IC)，所述源极驱动器集成电路配置为产生与输入图像的数据对应的数据电压并且将所述数据电压施加到连接至所述像素的数据线；
图像分析器，所述图像分析器配置为对所述输入图像的数据进行分析并且产生参考电压控制数据；以及
参考电压调节器，所述参考电压调节器配置为基于所述参考电压控制数据产生根据所述输入图像变化的参考电压并且将所述参考电压施加到连接至所述像素的所述参考线，
其中所述驱动薄膜晶体管包括：对其供给数据电压的栅电极、连接至高电位驱动电压的输入终端的漏电极、以及通过开关薄膜晶体管连接至所述参考线的源电极，以及
其中所述参考电压施加至所述驱动薄膜晶体管的所述源电极。
2.根据权利要求1所述的有机发光二极管显示器，其中所述参考电压调节器以每个像素为基础单独地调节所述参考电压。
3.根据权利要求2所述的有机发光二极管显示器，其中所述参考电压调节器包括连接至所述参考线的多个调节装置，
其中每个所述调节装置包括：
数模转换器，所述数模转换器配置为使用所述参考电压控制数据产生与所述参考电压控制数据对应的所述参考电压；以及
放大器，所述放大器配置为将从所述数模转换器输入的所述参考电压提供到对应的参考线。
4.根据权利要求3所述的有机发光二极管显示器，其中所述放大器用于以预先设定的感测模式感测所述驱动TFT的电特性的变化，
其中当将所述参考电压提供至对应的参考线时，所述放大器作为单位增益缓冲器进行操作。
5.根据权利要求1所述的有机发光二极管显示器，其中所述参考电压调节器以每个显示块为基础单独地调节所述参考电压，其中每个显示块包括至少两个像素。
6.根据权利要求1所述的有机发光二极管显示器，其中所述图像分析器根据所述输入图像的显示灰度级产生不同的参考电压控制数据，
其中所述参考电压调节器基于所述参考电压控制数据产生所述参考电压，所述参考电压调节为随着输入图像变暗而增加，并且
其中所述参考电压调节器基于所述参考电压控制数据产生所述参考电压，所述参考电压调节为随着输入图像变亮而降低。
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