CN1151662C - 用于控制显示板的灰度级的设备和方法 - Google Patents

用于控制显示板的灰度级的设备和方法

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Abstract

一种用于控制由多个扫描线信号和多个数据线信号驱动的显示板的灰度级的设备和方法，其特征在于，各个数据的一些比特被脉幅调制，而其余比特被脉宽调制(PWM)，以便控制显示板的灰度级。

Description

用于控制显示板的灰度级的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于控制显示板的灰度级的设备和方法。
背景技术
随着近来大规模显示装置的趋势，对占据小空间的平面显示板的需求不断增加。作为平面显示板的一个例子，有机EL显示板正受到更多的关注。有机EL显示板非常薄，可以以矩阵布置方式制造。而且，有机EL显示板能够以15V或更小的低电压驱动。
近来，有源驱动方法主要用于有机EL显示板。即，在有源驱动方法中，使用低电流将电荷存储在电容器中，并使用该电容器的电荷来驱动一个驱动晶体管。
在有源驱动方法中，通过控制驱动电流的范围来控制显示板的灰度级。但是，由于驱动电流位于几百pA到几十nA的非常小范围内，很难通过适当地控制驱动电流来控制显示板的灰度级。
而且，由于使用非常小的驱动电流，电荷存储电容器需要非常小的电容值。但是，由于有机EL显示板的开关晶体管所产生的泄漏，减小电荷存储电容器的电容大小会有一定限制。
换句话说，如果开关晶体管所产生的泄漏电流较大，电容器需要比该泄漏量更大的电容，以便设置显示板中希望的灰度级。
但是，所出现的问题是，显示板的像素大小是有限的，而电容器的大小也受到有限的像素大小的限制。为了解决这些问题，有必要增加像素大小或使泄漏电流降至最小。但是，通常的趋势是形成小尺寸像素的努力取得了进展，而减小泄漏电流方面还存在一定限制。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种用于控制显示板的灰度级的设备和方法，其中基于具有简单结构的有源驱动电路容易控制显示板的灰度级。
根据本发明用于控制由多个扫描线信号和多个数据线信号驱动的显示板的灰度级的方法之特征在于，各个数据的一些比特被幅度调制，而其它比特被脉宽调制(PWM)，以便控制显示板的灰度级。
根据本发明的一个方面，一种用于控制由多个扫描线信号和多个数据线信号驱动的显示板的灰度级的方法包括以下各步骤：a)从外部输入对应于显示板的灰度级的数据值，b)将所输入数据值划分为第一和第二组比特，c)在脉幅调制第一组比特后，脉宽调制第二组比特，或者在脉宽调制第一组比特后，脉幅调制第二组比特，和d)将所调制的数据输入到相应数据线以控制显示板的灰度级。
根据本发明的另一个方面，一种用于控制由多个扫描线信号和多个数据线信号驱动的显示板的灰度级的设备包括：脉冲调制部分，用于脉幅调制从外部输入的对应于显示板灰度级的数据的一些比特，并脉宽调制其余比特，以将调制的数据施加到数据线；开关部分，用于根据扫描线信号开关数据线上的脉冲调制数据；以及驱动部分，用于控制对应于从开关部分所施加的数据的显示板灰度级，以驱动显示板。
在本发明的优选实施例中，脉冲调制部分包括：控制部分，用于将输入数据划分为第一和第二组比特；脉幅调制部分，用于脉幅调制由控制部分划分的比特中的第一组比特；脉宽调制部分，用于脉宽调制由控制部分划分的比特中的第二组比特。
在本发明的优选实施例中，驱动部分包括：电源部分；电荷存储电容器，与电源部分和开关部分相连，用于存储对应于从电源部分施加的电压与从开关部分施加的电压之差的电压；和驱动电路，与电源部分和电容器相连，用于根据电容器的电压驱动显示板。
在本发明的优选实施例中，这种设备进一步包括二极管，其并联连接在驱动电路和显示板的驱动像素之间。
在本发明的优选实施例中，驱动波形被划分为多个短脉冲，以对其进行控制，同时控制各个脉冲中的电流。
应理解，上述一般性说明和以下的详细说明都是示例性和解释性的，是为了提供对本发明权利要求的进一步解释。
附图说明
本发明的其它目的，特性和优点可以从以下参照附图对实施例的详细描述中变得更加明了，附图中：
图1是显示根据本发明用于控制显示板的灰度级的设备的方框图；
图2是显示根据本发明用于控制显示板的灰度级的设备的详细电路；
图3是显示根据本发明的脉冲调制部分的方框图；
图4是显示根据本发明的显示板驱动波形的详细框图；
图5是显示根据本发明的显示板驱动波形的时序图。
具体实施方式
下面将参照附图对根据本发明的显示板的有源驱动电路的优选实施例进行详细说明。
图1是显示根据本发明用于控制显示板的灰度级的设备的方框图。
参见图1，根据本发明用于控制显示板的灰度级的设备包括：脉冲调制部分30，用于脉幅调制从外部输入的对应于显示板灰度级的数据的一些比特，和脉宽调制其余比特，以将其施加到数据线；开关部分10，用于根据扫描线信号开关数据线上的脉冲调制数据；以及驱动部分20，用于控制对应于从开关部分10施加的数据的显示板灰度级。
下面将参照图2对上述用于控制显示板的灰度级的设备进行详细说明。
参见图2，驱动部分20包括：电荷存储电容器Cch，与正电源Vcc相连；驱动晶体管Q2，用于将电容器Cch中累积的等于数据线信号与正电源Vdd之差值的电荷施加到显示板，以便驱动显示板。开关部分10包括开关晶体管Q3，用于使用扫描线信号开关数据线信号。
此时，正电源Vdd与驱动晶体管Q2相连，电荷存储电容器Cch连接在正电源Vdd和驱动晶体管Q2之间。
开关晶体管Q3与驱动晶体管Q2和脉冲调制部分30相连。
另外提供一个用于保护电压的二极管D1。二极管D1并联连接在驱动晶体管Q2和显示板之间，以防止由驱动晶体管Q2的电压降导致的驱动晶体管Q2的误操作和电压击穿。
如图3和4所示，脉冲调制部分30包括：控制部分33，用于将输入数据划分为第一和第二组比特；脉幅调制部分32，用于脉幅调制由控制部分33划分的比特中的第一组比特；以及脉宽调制部分31，用于脉宽调制由控制部分33划分的比特中的第二组比特。
下面对上述用于控制显示板的灰度级的设备的操作进行说明。
首先，如果从外部输入了一个对应于显示板灰度级的数据值，控制部分33将所输入数据值划分为第一和第二组比特。
根据显示板的条件或驱动电路的设计条件，将所输入数据值划分为两组。
例如，如果输入的数据值是8比特，其被划分为四个高比特和四个低比特，或者选择任意比特来划分为两个组。
随后，对所划分比特中的第一组比特进行脉幅调制，然后对第二组比特进行脉宽调制。可替换地，对第一组比特进行脉宽调制，然后对第二组比特进行脉幅调制。
图4中所示产生的脉幅调制部分32的CQ1到CQN的数量与用于控制总电流量的比特数目相同，CQ1到CQN对由控制部分选择的比特进行脉幅调制。
脉宽调制部分31的Q3对除了脉幅调制比特以外的各个比特进行脉宽调制，并使该脉冲在一设定时间内保持在高电平。
如上所述，由脉冲调制部分30脉冲调制的数据被施加到数据线，对应于该数据的电压通过开关晶体管Q3输入到电荷存储电容器Cch和驱动晶体管Q2。
然后，根据通过电容器Cch和驱动晶体管Q2输入的脉冲调制数据来控制显示板的灰度级。
此时，开关晶体管Q3由扫描线控制。
如上所述，在每个像素中，在数据线和扫描线的控制下控制灰度级，每个具有受控灰度级的像素显示一个图象。
此时，扫描线具有等同于被脉宽调制并施加到数据线的正弦波形。
在本发明中，由于对数据的比特进行划分，然后进行脉幅调制或脉宽调制，因此显示板的灰度级具有很大宽度。这便利于灰度级的控制，因此可以精细地控制灰度级。
图5是显示根据本发明的显示板的驱动波形的时序图。
假设施加到显示板的数据比特是8个比特，常规上使用该8个比特来控制电流强度。但是，在本发明中仅使用4个低比特来控制电流强度。其余四个高比特改变脉冲宽度，以控制驱动时间。
虽然已经将数据信号划分为四个低比特和四个高比特，也可以将数据信号划分为偶数比特和奇数比特。可以根据设计对数据信号进行不同的划分。
在本发明中，如图5所示，数据信号如下被划分为四个级别。
数据信号I： 1001 0010
数据信号II：0111 0110
数据信号III：1010 1001
假设以上的数据信号I，II，和III，图5显示了各个波形如何变化。
此时，四个低比特显示电流电平，而四个高比特显示依次在Te，Td，Tc，和Tb具有不同脉冲的脉冲。
与本发明不同，如果在划分数据后没有调制数据脉冲，则会发生以下问题。即，假设在数据是“0000 0001”时电流电平是300pA，在数据是“1111 1111”时电流电平是100nA。在此情况下，显示板的灰度级显示基于8比特数据的256个级别。由于人类所能识别的最小电平是大约300pA，将最小电流电平定义为大约300pA。最大灰度级的最大电流电平被定义为大约100nA。
因此，如果在划分数据后未调制数据脉冲，那么电流电平具有大约389pA((100nA-300pA)/256＝389pA)的电流范围。
换句话说，由于电流范围小，很难在小电流范围内控制265个灰度级。而且，如果发生泄漏电流，则更难于控制灰度级。
但是，在本发明中，如果在划分数据后调制了数据脉冲，电流范围变得较大，从而便利于控制灰度级。即，使用8个比特中的四个高比特以适当比率划分一帧时间。使用显示电流电平的四个低比特来控制电流的强度。
在本发明中，由于仅使用四个比特，在数据是“0001”时电流电平是50nA，而在数据是“1111”时电流电平是100nA。
如上所述，假设使用8比特数据时显示板的最小灰度级需要大约300pA的电流，那么在本发明中使用4比特数据时显示板的最小灰度级需要大约50nA的电流，最大灰度级需要大约100nA的电流。
因此，本发明的电流电平具有大约3nA((100nA-50nA)/16＝3nA)的电流范围。
如上所述，在数据是8比特时电流范围是大约389pA，而在数据是4比特时电流范围等于大约3nA的五倍。因此，很容易控制电流，并且可以解决泄漏电流的问题。
在本发明中，如图5所示，显示电流电平的四个低比特的电流范围是1μA，最小电流的强度是1μA，最大电流的强度是15μA。而且，四个高比特的脉冲宽度的范围被定义为1，2，4，8μs。
在数据信号I的情况下，由于在四个低比特是0010时电流强度是2μA，并且四个高比特1001对应于9μs，因此在9μs内将2μA施加到显示板，从而使显示板发光。
在数据信号II的情况下，由于在四个低比特是0111时电流强度是6μA，并且四个高比特0110对应于7μs，因此在7μs内将6μA施加到显示板，从而使显示板发光。
在数据信号III的情况下，由于在四个低比特是1001时电流强度是9μA，并且四个高比特1010对应于10μs，因此在10μs内将9μA施加到显示板，从而使显示板发光。
同时，如果通过数据线施加的数据脉冲宽度大，开关晶体管Q3的开关时间变长。
如果将电流施加到显示板的时间变长，显示板的亮度变高。
因此，在本发明中，即使驱动晶体管Q2或电荷存储电容器Cch以与现有技术中一样的方式使用，可以通过控制数据脉冲宽度的大小来控制显示板的亮度。
可以获得图5中显示的从Ta到Te的脉冲宽度如下。
假设一个帧T是60μs，并将各个脉冲时间之间的距离设为大约1μs，那么脉冲时间是55μs。
由数据线控制的电流大小与脉冲大小有密切关系。
换句话说，当在Ta发生最大电流时的显示板亮度变得比当在Tb发生最小电流时的显示板亮度暗。
如上所述，可以通过制造显示板的过程获得根据各个时间的电流强度和亮度。每个时间的大小应满足以下条件。
0μs＜Ta≤Tb≤Tc≤Td≤Te＜T帧
如上所述，应该将各个脉冲宽度的时间段控制在0μs和1帧之间。
在本发明中，各个时间被划分为四个级别，但是其可以根据驱动集成电路的设计条件被划分为各种级别。
如上所述，在本发明中，可以在使用现有技术有源驱动电路的同时利用脉冲调制部分30容易控制显示板的灰度级。
如上所述，用于控制显示板的灰度级的设备和方法具有以下优点。
使用了易于设计的现有技术有源驱动电路，并且划分了被施加到显示板的数据。一些数据被脉幅调制以容易控制显示板的灰度级，而其余数据被脉宽调制以容易地控制显示板的亮度。而且，即使产生泄漏电流，也不存在电容器大小的负担，从而实现了自由设计。
上述实施例仅是示例性的，并不构成对本发明的限制。本发明可以容易地应用于其它类型的设备。本发明的描述是说明性的，并不是要限制权利要求的范围。本领域技术人员可以进行多种替换，修改和变型。

Claims (5)

1.一种用于控制由多个扫描线信号和多个数据线信号驱动的显示板的灰度级的方法，包括以下各步骤：
a)从外部输入对应于显示板的灰度级的数据值；
b)将所输入数据值划分为第一和第二组比特；
c)在脉幅调制第一组比特后脉宽调制第二组比特，或者在脉宽调制第一组比特后脉幅调制第二组比特；和
d)将所调制的数据输入到相应数据线以控制显示板的灰度级。
2.一种用于控制由多个扫描线信号和多个数据线信号驱动的显示板的灰度级的设备，包括：
脉冲调制部分，用于脉幅调制从外部输入的对应于显示板灰度级的数据的一些比特，并脉宽调制其余比特，以将调制的数据施加到数据线；
开关部分，用于根据扫描线信号开关数据线上的脉冲调制数据；以及
驱动部分，用于控制对应于从开关部分所施加的数据的显示板灰度级以驱动显示板。
3.根据权利要求2的设备，其中脉冲调制部分包括：
控制部分，用于将输入数据划分为第一和第二组比特；
脉幅调制部分，用于脉幅调制由控制部分划分的比特中的第一组比特；
脉宽调制部分，用于脉宽调制由控制部分划分的比特中的第二组比特。
4.根据权利要求2的设备，其中驱动部分包括：
电源部分；
电荷存储电容器，与电源部分和开关部分相连，用于存储对应于从电源部分施加的电压与从开关部分施加的电压之差的电压；和
驱动电路，与电源部分和电容器相连，用于根据电容器的电压驱动显示板。
5.根据权利要求4的设备，进一步包括二极管，其并联连接在驱动电路和显示板的驱动像素之间。
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