CN1193332C - 带有亮度调节功能的显示设备 - Google Patents

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Abstract

一个能够根据输入视频信号，不受温度变化或时间变化影响、以正确的亮度显示图像的显示设备。所述显示设备被提供一个监视电路，其构成是一个监视发光器件，一个使监视发光设备以亮度的K%发光的参考驱动电流的电流源，一个用于向监视发光器件提供参考驱动电流的晶体管，以及一个用于连接参考驱动电流输出端和晶体管控制端的开关。当由视频信号所指示的亮度为最大亮度级的K%时，将校正输入视频信号，使视频信号具有依据晶体管控制端上驱动监视发光器件的电压值。

Description

带有亮度调节功能的显示设备
技术领域
本发明涉及一种安装有有源矩阵类型显示板的显示设备。
背景技术
现在结合了使用有机电致发光器件(以下称为“EL器件”)作为承载象素的发光器件的显示面板的电致发光显示设备(以下称为“EL显示设备”)已经引起人们的注意。用于EL显示设备的显示面板的驱动方案所熟知的类型是简单矩阵驱动类型和有源矩阵驱动类型。有源矩阵驱动类型EL显示设备同简单矩阵类型相比，其优点是具有较低的功耗，并且遭受较少的象素之间的串扰，这使得它特别适用于大屏幕显示或高分辨率显示。
图1示意出有源矩阵类型EL显示设备的结构。
图1所示的EL显示设备由显示板10和响应视频信号VL而驱动显示板10的驱动单元100构成。
显示板10具有阳极电源总线16、阴极电源总线17、扫描线或用于一屏n条水平扫描线的扫描电极A1到An，以及m条数据线或被安排穿过这些扫描线的数据电极B1到Bm。电源电位VC施加到阳极电源总线16上，而地电位GND施加到阴极电源总线17上。而且，承载象素的EL器件E1，1到En，m在显示板的扫描线A1到An和数据线B1到Bm的交叉处形成。
图2表示在一条扫描线A和一条数据线B交叉处形成的一个EL单元E内部结构的例子。
参考图2，扫描线A连接到用于选择扫描线的场效应晶体管(FET)11的栅极G上，数据线B连接到其漏极D上，用作发光驱动晶体管的FET12的栅极G连接到FET11的源极S上。电源电位VC经过阳极电源总线16施加到FET12的源极S上，电容器13连接在栅极G和源极S之间。进一步，EL器件15的阳极端连接到FET12的漏极D上。地电位GND经过阴极电源线17施加到EL器件15的阴极端上。
驱动单元100选择性地将各个扫描脉冲顺序地施加到显示板10的扫描线A1到An上。与这些扫描脉冲的应用时序同步，驱动单元100根据相应于每行水平扫描线的视频信号VL还产生象素数据脉冲DP1到DPm，并且将产生的脉冲施加到数据线B1到Bm上。每个象素脉冲DP具有一个根据由视频信号VL指示的发光级的脉冲电压。象素数据被写入到连接至扫描脉冲所施加的扫描线A的EL器件中。在象素被写入的EL单元E中，FET11接通以响应扫描脉冲，并将经过数据线B提供的象素数据脉冲DP施加到FET12的栅极G和电容器13上。FET12根据象素数据脉冲DP的脉冲电压产生发光驱动电流，并将所产生的电流施加到EL器件15上。利用发光驱动电流，EL器件15就以根据象素数据脉冲DP的脉冲电压的亮度发光。同时，电容器13由象素数据脉冲DP的脉冲电压充电。充电操作将电容器13上电压维持在相应于由视频信号VL指示的亮度的电压上，使写入象素数据。当象素数据被写完之后，FET11关断以停止向FET12的栅极提供象素数据脉冲DP。但是，在上述电容器13上保持的电压继续施加到FET12的栅极G上，使得FET12继续向EL器件15提供发光电流。这就意味着，甚至在写完象素数据之后，EL器件15还会继续以根据由视频信号VL指示的亮度级发出光。
另一方面，FET11、FET12和EL器件15的特性是随着温度和时间而变化的。这就出现了一个问题，例如，如果周围的温度发生了变化，那么，流经EL器件15的发光驱动电流就不能达到希望的电流值了，这样EL器件15就不能以根据接收视频信号的正确亮度来发光了。
发明概述
着眼于解决上述问题做出了本发明，本发明的一个目的就是提供一种能够以根据接收视频信号的正确亮度显示图像、而不受温度或时间因素变化影响的显示设备。
为了达到此目的，依据本发明，提供了一种结合了由发光象素单元按矩阵模式安排而构成的显示板的显示设备，每一个发光象素单元包括根据视频信号产生驱动电流的第一晶体管，以及以根据驱动电流亮度发光的发光器件，该显示设备具有一个监视发光器件、一个产生参考电流并且该参考电流使该监视发光器件以最大亮度级的K％亮度发光的参考电流源、用于向监视发光器件提供参考电流的第二晶体管、一个用于连接在第二晶体中的参考驱动电流输出端与第二晶体管控制端的开关，以及一个视频信号校正器，用于校正视频信号，使得当由视频信号指示的亮度是最大亮度级的K％时，在所述第一晶体管控制端上的电压值等于在第二晶体管控制端上的电压值。
附图的简要说明
图1是有源矩阵驱动类型EL显示设备的示意图；
图2表示承载象素的EL单元E内部结构的例子；
图3表示依据本发明有源矩阵驱动类型EL显示设备的结构；
图4表示栅极电压监视电路200的构造；
图5表示依据本发明的EL显示设备的另一个实施例的结构；
图6表示在图5的EL显示设备中所提供的栅极电压监视电路200’的构造；
图7表示具备栅极电压监视电路200功能的EL单元E内部结构的例子。
优选实施例的说明
下面将参考附图详细说明本发明的实施例。
图3表示依据本发明有源矩阵驱动类型EL显示设备的结构。
参考图3，依据本发明的EL显示设备由显示板10、用于驱动显示板10的驱动单元150、栅极电压监视电路200和加法器300构成。
显示板10具有阳极电源总线16、阴极电源总线17、用于一屏n条水平扫描线的扫描线A1到An，以及m条被安排穿过这些扫描线的数据线B1到Bm。电源电位VC施加到阳极电源总线16上，而地电位GND施加到阴极电源总线17上。进一步，承载象素的EL器件E1，1到En，m在显示板的扫描线A1到An和数据线B1到Bm的交叉处形成。EL单元E的内部结构与上述图2中的相同，所以省略对其说明。
栅极电压监视电路200在显示板10的附近形成。
图4表示栅极电压监视电路200的构造。
参考图4，场效应晶体管(FET)202的漏极D和FET203的源极S被连接到监视EL器件201的一端，而参考电流源204连接到其另一端上。参考电流源204产生一个流经EL器件201的预先确定的参考电流IREF。参考电流IREF是提供使EL器件201以最大发光级发光的电流值的50％。这就意味着，当提供参考电流IREF时，EL器件201以最大发光级的50％发光。电源电位VC经过阳极电源总线16提供给FET202的源极S，电容205连接在栅极G和源极S之间。当采样脉冲SP被提供给FET203栅极G时，FET203起“开关”作用并且接通。提供采用保持电路206以使当采样脉冲SP提供给FET203时，捕捉并保存FET202栅极上的电压，并作为栅极电压VG输出。
更具体地说，当提供采用脉冲SP时，采用的过程将按下述发生。由于在提供采样脉冲SP时FET203接通，所以在FET202的栅极G和源极S之间形成电气连接。在这种状态中，参考电流IREF被允许流过FET202和EL器件201。依据漏极电流Id和栅极-源极电压Vgs之间的关系，其通常由Vgs-Id特性曲线描述(在这种情况下，Vgs＝VG，Id＝IREF)，来导出FET202的栅极电压VG。当FET203在接通后又关断时，在FET202栅极上的电压VG由电容器205保持。但是为了准确地测量栅极电压VG，该电压可能受各种因素如周围温度的影响，将重复执行上述的采样过程。
加法器300将栅极电压VG加到接收视频信号VS中，并将结果作为视频信号VS’提供给驱动单元150。这时，在视频信号中，指示最大亮度级的值指定为VM，而指示视频信号中最小亮度级的值指定为-VM。
驱动单元150选择性地将扫描脉冲顺序地施加到显示板10的扫描线A1到An上。进一步，与扫描脉冲施加的时序同步，驱动单元150根据相应于水平扫描线的视频信号VS’，产生象素数据脉冲DP1到DPm，并且将产生的这些象素数据脉冲施加到数据线B1到Bm上。每个象素数据脉冲DP具有根据视频信号VS’所指示亮度级的脉冲电压。象素数据被写入到连接至扫描脉冲所施加的扫描线A的EL器件中。在象素数据被写入到的EL单元E中，FET11接通，以响应扫描脉冲，并将经过数据线B所提供的象素数据脉冲DP施加到FET12的栅极G和电容器13上。FET12根据象素数据脉冲DP的脉冲电压产生发光驱动电流，并将所产生的电流施加到EL器件15上。利用该发光驱动电流，EL器件15就以根据象素数据脉冲DP的脉冲电压的亮度发光。同时，电容器13由象素数据脉冲DP的脉冲电压充电。充电操作将电容器13的电压维持在相应于由视频信号VS’指示的亮度的电压上，使写入象素数据。当象素数据被写完之后，FET11关断并停止向FET12的栅极G提供象素数据脉冲DP。但是，在上述电容器13上保持的电压将继续施加到FET12的栅极G上，使得FET12继续向EL器件15提供发光驱动电流。这就意味着，甚至在写完象素数据之后，EL器件15还会继续以根据由视频信号VS’指示的亮度级发出光。这样，根据接收的视频信号VS，图像就显示在显示板10的屏幕上。
驱动单元150象上面所述驱动显示板10一样，并且还以预先确定的间隔向栅极电压监视电路200提供采样脉冲，以校正由温度或时间变化引起的显示板10亮度上的变化。
下面将说明由栅极电压监视电路200和加法器300响应采样脉冲SP所执行的亮度校正操作。
首先，当采样脉冲被提供给栅极电压监视电路200时，FET203接通，使EL器件201以50％发光级发光的参考电流IREF在FET202的源极S和漏极D之间流过。然后，在FET202的源极S和漏极D之间流过参考电流IREF的电压就在FET202的栅极G上产生了。换句话说，使EL器件201以50％发光级发光的栅极电压施加到FET202的栅极G上。采样保持电路206捕捉并保存FET202的栅极电压，以响应采样脉冲SP，并将该栅极电压作为栅极电压VG提供给加法器300。
在栅极电压监视电路200中提供的EL器件201、FET202和电容器205的结构与每个EL单元E中形成的EL器件15、FET12和电容器13的结构相同，因此，就由栅极电压监视电路200测量施加到FET12栅极G、使EL器件15在当前温度下以50％亮度发光的电压，并作为栅极电压VG。
加法器300将栅极电压VG加到视频信号VS上，以产生视频信号VS’，其是通过进行校正来补偿由于温度变化或时间变化引起的显示板亮度变化而获得的。
视频信号VS指示在如上所述的-VM到VM范围内的最小到最大亮度级。因此，通过将栅极电压VG加到视频信号VS中而确定的视频信号VS’是在下面定义的范围内取值的：
[-VM+VG]≤VS’≤[VM+VG]
上述范围的中值由下式得到：
{[VM+VG]+[-VM+VG]}/2＝VG
这样，视频信号VS’是已经校正后的信号，这样使得亮度级范围的中心值总是等同于施加到FET12的栅极G上使EL器件15以50％亮度发光的电压值。换句话说，为了使EL器件15以50％亮度发光，根据施加到FET12栅极G上的栅极电压VG来校正视频信号VS，以获得视频信号VS’。
因此，根据视频信号VS’驱动显示板10就使得可能获得具有正确亮度级的显示图像，以适应周围温度和时间变化。
在上述实施例中，使用了施加到栅极G即FET12的控制端，并使EL器件15以50％亮度发光的栅极电压值作为参考。但是，该参考值也不一定就是以50％亮度发光而获得的栅极电压。
简而言之，只要测量了施加到FET12控制端(栅极G)上的栅极电压VGK，并且校正了输入视频信号使得由视频信号指示的最大亮度K％的值等于当EL器件15以亮度的K％发光时的栅极电压VGK，也可以使用其它的栅极电压作为参考值。
可选择地，可以测量施加到FET12的栅极G上使EL器件15以例如亮度的10％，并在当前温度下发光的栅极电压VGL，以及施加到FET12栅极G上使EL器件15以亮度的90％发光的栅极电压VGH，并且可以根据这些栅极电压VGL和VGH来校正输入的视频信号。
图5表示依据上述观点说所做的本发明另一个实施例的EL显示设备的结构。
图5所示的显示板10具有与图3和图4中相同的结构，并且由驱动单元150’所执行的显示板10的驱动操作也与图3所示的由驱动单元150执行的驱动操作相同，因此，省略对其的说明。
参考图5，虽然如上说明了驱动显示板10，但驱动单元150’顺序地向栅极电压监视电路200’提供采样脉冲SP1和SP2，作为对由温度变化和时间变化引起的显示板10亮度变化的必要补偿。
图6表示栅极电压监视电路200’的构造。
参考图6，FET202的漏极D连接到监视EL器件201的一端上，而参考电流源204a和204b连接到其另一端上。参考电流源204a产生一个使EL器件201以其最大发光亮度的10％发光的参考电流ILREF。参考电流源204b产生一个使EL器件201以其最大发光亮度的90％发光的参考电流IHREF。FET207a接通来响应从驱动单元150’中提供的采样脉冲SP1，以向EL器件201传递由参考电流源204a产生的参考电流ILREF。FET207b接通来响应从驱动单元150’中提供的采样脉冲SP2，以向EL器件201传递由参考电流源204b产生参考电流IHREF。电源电位VC经过阳极电源总线16施加到FET202的源极S上，并且电容器205连接在栅极G和源极S之间。采样保持电路206a捕捉和保存FET202的栅极G的电压，以响应所提供的采样脉冲SP1，并将该电压作为栅极电压VG1输出。采样保持电路206b捕捉和保存FET202的栅极G的电压，以响应所提供的采样脉冲SP2，并将该电压作为栅极电压VG2输出。
亮度调制器电路400调制视频信号VS来产生视频信号VS’，以使当由视频信号VS’所代表亮度级是最大亮度级的10％时，其值等于或相应于栅极电压VG1，并且，当由视频信号VS’代表亮度级是最大亮度级的90％时，其值等于或相应于栅极电压VG2。
要点在于通过数据线B(经图5中的数据线B1-Bm所提供的每个象素数据脉DP1-DPm)提供的象素脉冲DP的电压值，当由视频信号VS’代表的亮度等于最大亮度级的10％时，变为等于VG1；而当由视频信号VS’代表的亮度等于最大亮度级的90％时，变为等于VG2。
在上述的实施例中，栅极电压监视电路200是在显示板10之外形成的。但是，可以选择地，栅极电压监视电路200的功能可以结合到在显示板10上所形成的一个EL器件中。在这种情况下，就可能通过在EL器件中提供一个选择器，选择性地执行一个正常显示操作或上述栅极电压监视操作。
图7表示结合栅极电压监视电路200功能的EL单元E内部结构的例子。
参考图7，FET11、FET12、电容器13和EL器件15具有与构成图2所示EL单元E的模块相同的功能。如图7所示的FET203、参考电流源204、采样保持电路具有与构成图4栅极电压监视电路200的模块相同的结构。
图7所示的EL单元E被提供了开关208，用于选择性地完成EL单元E的基本操作或象栅极电压监视电路200那样的操作。开关208要么设置为地电位GND施加到EL器件15阴极端的模式，要么设置为参考电流源204连接到E器件15的阴极端的模式。这意味着当没有从驱动单元150中提供采样脉冲SP时，开关28被设置为地电位GND施加到EL器件15阴极端的模式。同时，FET203、参考电流源204和采样保持电路206中没有一个进行操作，这样，图7所示的EL单元E就执行它的基本操作，如上所提到的那样。
当从驱动单元150中提供采样脉冲SP时，开关208被设置为参考电流源204连接到EL器件15的阴极端的模式。进一步，提供采样脉冲SP使得FET203接通，并使EL器件15以50％亮度发光的参考电流流过FET12的源极S和漏极D之间。流过FET12的源极S和漏极D的参考电流IREF的电压出现在FET12的栅极G上。换句换说，使EL器件15以50％亮度发光的栅极电压施加到FET12的栅极G上。采样保持电路206捕捉并保存FET12的栅极电压，以响应采样脉冲SP，并将捕捉和保存的栅极电压作为栅极电压VG输出。
这样，图7所示的EL单元E如上述的那样，完成栅极电压监视电路200的操作，以响应采样脉冲的供给。
如上所述，依据本发明的显示设备被提供了监视电路，该监视电路的构成是：一个监视发光器件，一个用于产生参考驱动电流使得监视发光器件以最大亮度级K％的亮度发光的参考电流源，一个向监视发光器件提供参考驱动电流的晶体管，以及用于连接参考驱动电流输出端和晶体管控制端的开关。校正视频输入信号，使得当由视频信号所代表的亮度为最大亮度级的K％时，它具有依据在监视发光器件驱动晶体管控制端上电压值的电压值。
这样，依据本发明，根据接收的视频信号，图像可以以正确的亮度显示出来，而不受温度和时间依赖变化的影响。

Claims (4)

1、一种显示设备，包括：
一个由发光象素单元按矩阵模式排列而构成的显示板，每个所述的发光象素单元包括用于根据视频信号产生驱动电流的第一晶体管以及以根据驱动电流的亮度发光的发光器件；
一个监视发光器件；
一个参考电流源，用于产生参考驱动电流，使监视发光器件以最大亮度级的K％发光；
一个第二晶体管，用于向监视发光器件提供参考驱动电流。
一个开关，用于连接在第二晶体管中的参考驱动电流输出端和第二晶体管的一个控制端；
一个用于校正视频信号的视频信号校正器，使得当由视频信号指示的亮度是最大亮度级的K％时，在所述第一晶体管控制端上的电压值等于在第二晶体管控制端上的电压值；以及
用于以预先确定的间隔在第二晶体管控制端上捕捉和保持电压值并向视频信号校正器提供电压值的装置。
2、依据权利要求1的显示设备，其中视频信号校正器是一个加法器，所述加法器将第二个晶体管控制端上的电压加到视频信号上。
3、依据权利要求1的显示设备，其中的开关以预先确定的间隔接通，以连接用以输出参考驱动电流的所述第二晶体管的输出端与所述第二个晶体管的控制端。
4、依据权利要求1的显示设备，其中发光器件是一个电致发光器件。
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