CN1246821C - 发光器件的驱动方法与系统 - Google Patents

Abstract

一种发光器件的驱动方法，可适用于一主动式有机发光显示器的驱动，包括提供一发光器件驱动电路，用以控制一发光器件，其中该发光器件驱动电路有一数据输入端，至少可用以输入对应于一帧全部的一数据信号，以控制该发光器件的一发光状态。提供一时钟脉冲，且将该时钟脉冲至少分割出一第一时钟脉冲与一第二时钟脉冲，其中该第一时钟脉冲与该第二时钟脉冲的频率相同，但是不同时，其中可使该第一时钟脉冲比该第二时钟脉冲较延迟，而也可使该第二时钟脉冲比该第一时钟脉冲延迟，二者任一。于该第一时钟脉冲时，输入该数据信号至该发光器件驱动电路的该数据输入端。于该第二时钟脉冲时，输入一重置信号至该发光器件驱动电路的该数据输入端。

Description

发光器件的驱动方法与系统

技术领域

本发明是有关于一种发光器件显示技术。特别是关于一种主动式有机发光显示器(active matrix organic light emitting diode，AMOLED)的驱动方法，以增加其临界电压(Threshold voltage)随时间的稳定性。

背景技术

随着高科技的发展，视频产品，特别是数字化的视频或影像装置已经成为在一般日常生活中所常见的产品。这些数字化的视频或影像装置中，显示器是一个重要器件，以显示相关信息。使用者可由显示器读取信息，或进而控制装置的运作。

为了配合现代生活模式，视频或影像装置的体积日渐趋于薄轻。传统的阴极射线显示器，虽然仍有其优点，但是其需占用大体积且耗电。因此，配合光电技术与半导体制造技术，面板式的显示器已被发展出成为目前常见的显示器产品，例如液晶显示器或是主动式有机发光显示器。

液晶显示器的技术已发展有多年，是以较难有突破。然主动式有机发光显示技术，为新发展技术，于未来可与液晶显示器一起成为显示器的主流。主动式有机发光显示器的最大的特色便是利用TFT技术驱动有机发光二极管，且将驱动IC直接制作在面板上，达到体积轻薄短小及降低成本的需求，可运用在手机、PDA、数字相机及掌上型游戏机、便携式DVD播放机及汽车导航器等中小尺寸面板上，将来甚至可运用在大尺寸面板如计算机及平面电视等。

对于数字化的显示器，其特征是其显示屏幕，是由一些像素以点阵方式排列而构成的。为了控制个别的画数单元，其一般经过一扫描线与一数据线，以选取特定的像素，并施于适当的操作电压，以显示对应此像素的显示数据。图1所示为传统上，对于其中一像素，其驱动有机发光二极管的电路示意图。请参考图1，此驱动电路包括一晶体管100与晶体管102。晶体管例如是薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)。晶体管100的栅极连接于扫描线，并于适当的时钟脉冲，接收一扫描电压Vscan，而其一源极于此时钟脉冲时可接收由数据线送至的一数据电压Vdata。晶体管100的漏极与晶体管102的栅极连接。一般而言晶体管的源极与漏极是可互换的。本说明书中，仅是取其为例，作为说明之用。另外，一储存电容106连接于晶体管102的栅极与源极之间。晶体管102的漏极则连接于一电压源V+，而晶体管102的源极另外串接于一有机发光器件104的阳极，而有机发光器件104的阴极连接于一相对负电压V-。

于上述图1的驱动电路，其操作原理如下。当晶体管100的栅极接收到扫描线的扫描电压Vscan而被导通时，数据电压Vdata就由晶体管100输入晶体管100的栅极，并且也导通晶体管102。此时电压源V+会经晶体管102流入有机发光器件104，促使其发光。一般晶体管102又称为驱动器件。请同时先参考图3，图3绘示扫描信号的时序图。而时钟脉冲(clock pulse)与时钟脉冲之间称为一帧(frame)。当于一帧的时间内一预定的影像数据方块(data block)输入给对应的像素。当扫描线Vscan的时钟脉冲激活晶体管100时，数据电压Vdata接着也激活晶体管102，而数据电压Vdata也同时被储存于储存电容106，以维持晶体管102的开启。

因此，有机发光器件104传统上，于任一个帧中，皆是处于开启状态。而其变化仅是于不同帧时，随着数据电压Vdata有不同的显示灰阶值(gray scale)。换句话说，在传统设计上，TFT-主动式有机发光显示器(TFT-AMOLED)的发光器件，一直保持发光状态。此种发光方式，传统而言，是符合影像显示效果，以防止画面闪烁。而为了使发光器件一直被驱动，晶体管102相对也必须维持开启的状态。然而一般晶体管102，特别是薄膜晶体管102，在长时间的运作下，其特性例如临界电压Vth会随时间而变大。因此会影响发光器件的发光状态，例如亮度或是彩度的变化。其因临界电压Vth的偏移，所造成的效应，针对驱动电路配合薄膜晶体管的关系如下。

当有机发光器件104被激活时，薄膜晶体管的驱动电流I_D具有公式(1)-(3)的关系：

$\left(1\right)---I_D=\frac{1}{2}k{(V_{\mathrm{gs}}-V_{\mathrm{th}})}^2,$

$\left(2\right)---I_D=\frac{1}{2}k{(V_G-V_S-V_{\mathrm{th}})}^2$

 (3)    V_S＝V^-+V_OLED。

其中，k为薄膜晶体管的一特性常数。由上述公式(1)-(3)可看出，当临界电压Vth随长时间开启而变大时，流经有机发光器件104的驱动电流I_D随着变小，因此而影响的有机发光器件104的发光条件，亮度随之降低。而有机发光器件104的寿命也是依其发光能力而决定。因此临界电压Vth的变化会对有机发光器件104造成相当大的影响。

图2绘示一传统的TFT-主动式有机发光显示器的驱动系统。一视频控制单元120，用以接收一视频信号。视频控制单元120中包括有一颜色译码单元122，可撷取视频信号中的一影像信号部分以进行R，G，B译码。译码后的信号，可依实际设计再经过一些处理而后暂存于一缓冲存储单元124，用以暂存该影像信号经译码及信号处理后，对应目前帧的一影像数据。一时序控制芯片126，例如FPGA，用以由该缓冲存储单元124，撷取影像数据，以根据帧时钟脉冲，输出影像信号给一主动式发光器件显示器128的一驱动电路130。如图3所示，对应于目前一帧为单位的影像数据块(data block)(例如是一行的每一像素的影像数据)，会输出给主动式发光器件显示器128的对应复数个像素，以显示对应于此帧的影像，其中扫描线的时钟脉冲例如是60Hz。上述的传统驱动方法，虽可使显示器128，维持连续处于开启的状态，但是也因长期开启，造成驱动薄膜晶体管102的临界电压Vth的偏移，而影响发光器件104的驱动，进而影响显示器品质。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种发光器件的驱动方法，可避免传统中，因发光器件长期处于开启状态下，也要求其对应的驱动晶体管长期处于开启状态，而至少造成驱动晶体管的临界电压的飘移增加。

本发明提供一种发光器件的驱动方法，在不需改变驱动电路的设计下，可使驱动发光器件的驱动晶体管，其临界电压可保持一稳定值，而使发光器件能长时间使用而不降低发光亮度。

本发明提供的一种发光器件的驱动方法，可适用于一主动式发光器件显示器，包括提供一发光器件驱动电路，用以控制一发光器件，其中前述发光器件驱动电路有一数据输入端，至少可用以输入对应于一帧全部的一数据信号，以控制前述发光器件的一发光状态。提供一时钟脉冲，且将前述时钟脉冲至少分割出一第一时钟脉冲与一第二时钟脉冲，其中前述第一时钟脉冲与前述第二时钟脉冲的频率相同，但是不同时，其中可使前述第一时钟脉冲比前述第二时钟脉冲较延迟，而也可使前述第二时钟脉冲比前述第一时钟脉冲延迟，二者任一。于前述第一时钟脉冲时，输入前述数据信号至前述发光器件驱动电路的前述数据输入端。于前述第二时钟脉冲时，输入一重置信号至前述发光器件驱动电路的前述数据输入端。

本发明又提出一种主动式发光器件显示器的驱动方法，适用于一主动式发光器件显示系统，其中前述主动式发光器件显示系统包括一视频控制单元，以接收一帧为单位而连续的一视频信号，其中前述帧以一影像显示时钟脉冲输入，经译码与信号处理后，经一时序控制单元，以前述影像显示时钟脉冲输出前述影像信号给一主动式发光器件显示器。本发明的方法包括当前述时序控制单元输出前述影像信号后，但是在前述帧尚未改变之前，固定以一重置时钟脉冲，输出对应于前述帧的一重置信号至前述主动式发光器件显示器，促使暂时关闭于前述帧所对应的复数个像素单元。

本发明更又提出一种主动式发光器件显示器系统，以一帧为单位，连续接收一视频信号，其中前述帧以一影像显示时钟脉冲输入，前述系统至少包括：一颜色译码单元，撷取前述视频信号的一影像信号以进行译码。一缓冲存储单元，用以暂存前述影像信号经译码及信号处理后，对应前述帧的一影像数据。一主动式发光器件显示器用以显示影像。一时序控制单元，用以由前述缓冲存储单元，撷取前述影像数据，以前述影像显示时钟脉冲输出前述影像信号给前述主动式发光器件显示器，其中当前述时序控制单元输出前述影像数据后，但是在前述帧尚未改变之前，固定以一重置时钟脉冲，输出对应于前述帧的一重置信号至前述主动式发光器件显示器，促使暂时关闭前述主动式发光器件显示器于前述帧所对应的复数个像素单元。

其中前述重置时钟脉冲与前述影像显示时钟脉冲的一时间点，相差以前述影像显示时钟脉冲的半个时钟脉冲。

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明。

附图说明

图1绘示一传统，对于TFT-主动式有机发光显示器的一像素的驱动电路示意图；

图2绘示一传统的TFT-主动式有机发光显示器的驱动系统方块图；

图3绘示一传统的扫描信号时序图；

图4绘示依照本发明TFT-主动式有机发光显示器的驱动系统方块图；

图5绘示依照本发明在图4中的时序控制方块的功能结构；

图6绘示依照本发明的时序控制方块的控制时序图；

图7绘示依照本发明的主动式有机发光显示器的驱动方法。

标号说明：

100，102    薄膜晶体管

106         电容

104         发光器件

120         视频控制单元

122         颜色译码器

124         缓冲存储单元

126         特殊芯片

128         显示面板

130         面板驱动电路

200         时序控制方块

202         输出控制单元

208         切换开关

具体实施方式

本发明可达到的功能特征之一是提供一种发光器件的驱动方法，可避免传统中因发光器件在长期处于开启状态下，也要求其对应的驱动晶体管长期处于开启状态，而至少造成驱动晶体管的临界电压的飘移增加。另外，本发明的发光器件的驱动方法，在不需改变驱动电路的设计下，可使驱动发光器件的驱动晶体管，其临界电压可保持一稳定值，而使发光器件能长时间使用而不降低发光亮度。

本发明，就眼睛视觉的特性为考虑。在不影响视觉效果的状况下，短暂时间，将发光器件的驱动晶体管，例如薄膜晶体管关闭，使其临界电压可被重置，因此临界电压不会有长时间激活，而临界电压可趋于稳定不偏移。

由医学报告，眼睛有暂留效应。当影像的闪烁频率高于60hz时，眼睛不会感受到闪烁情形。这就是，例如在一般灯光在交流频率60hz下，眼睛分辨不出光线闪烁情形。当一个帧在显示影像时，如果短暂的变化快过于帧的变化时，将其对应的像素的发光器件关闭，则眼睛不会感受到其因关闭所产生的暗画面闪烁情形，虽然总亮度可能会减低。然而亮度的减低可轻易经一调整，以补偿预计的亮度。相较而言，其问题属较其次的程度。

图4绘示依照本发明，TFT-主动式有机发光显示器的驱动系统方块图。如图4所示，其基本架构与传统图2的架构类似，其主要不同点在于，针对上述的考虑设计，于控制方块200，依据本发明，改变时序的控制。视频信号维持以时钟脉冲CLK1的速度输入，并暂存于缓冲存储单元124，其可以外挂方式设置，或使内建于控制方块200中。时钟脉冲CLK1例如是60Hz。根据图3的定义，其帧的变化也是以时钟脉冲CLK1的速度变化。

图5绘示依照本发明，图4中，时序控制方块的功能结构。于图5中可看出，控制方块200中例如可包括一输出控制单元202，其由一时钟脉冲CLK2所控制。时钟脉冲CLK2一般为时钟脉冲CLK1的倍数，较佳为两倍，例如120Hz。时钟脉冲CLK2可被分割出至少二组时钟脉冲CLK2A与CLK2B。而时钟脉冲CLK2A与CLK2B的变化频率皆与时钟脉冲CLK1相等例如60Hz。但是其间有一延迟。较佳的延迟为时钟脉冲CLK1的周期的一半。因此当时钟脉冲CLK1为60Hz，则时钟脉冲CLK2为120Hz，如图6所示，其绘示依照本发明，时序控制方块的控制时序图。为了配合时钟脉冲CLK2A与CLK2B，以开启与关闭驱动电路，扫描线的时钟脉冲较佳以时钟脉冲CLK2进行。

一般而言，时钟脉冲CLK2A与时钟脉冲CLK2B只要与帧有相同频率或是时钟脉冲CLK1相同即可，而不必同时。例如于时钟脉冲CLK2A输出影像数据Vdata，以控制显示器128的发光器件。而于时钟脉冲CLK2B时，输出对应于此目前帧的一放电负电压。放电负电压所产生的效果例如是一全暗帧。换句话说，放电负电压也是一种重置信号，使图1中，驱动晶体管102短暂关闭，使其临界电压回到初始值。上述时钟脉冲CLK2A与时钟脉冲CLK2B可互换。以下就实际设计进一步说明。

于输出控制单元202例如包括一切换开关208，并且可由缓冲存储单元获取影像数据。另外也可接收一放电负电压。而放电负电压也可以于输出控制单元202中自行产生。输出控制单元202于时钟脉冲CLK2A时，将影像数据204输出给显示器128，而于时钟脉冲CLK2B时输出一重置信号206给显示器128，使每一相关像素的驱断晶体管的临界电压归回初始。就图1而言，重置信号206例如是一放电负电压206。放电负电压206视为一Vdata输入给晶体管100，其以时钟脉冲CLK2开启。因此放电负电压206会关闭驱动晶体管102。影像数据204与放电负电压206之间的切换，例如可由切换开关208来达成，但是其非唯一的方法。

另外，从控制方法而言，也可设定于时钟脉冲CLK2B输出影像数据204而于时钟脉冲CLK2A输出放电负电压206。

就上述如图6的时序，发光器件104的开启时间仅一个帧期间的一半，其显示器128总亮度会大致上减少一半。如果欲缩短暗画面的时间，例如可选择时钟脉冲CLK2B位于2/3帧之处，则暗画面的时间仅暂帧1/3的时间。另外，亮度也可经一补偿调整，轻易解决。

本发明配合上述提出的设计考虑，另外也提出一种发光器件的驱动方法，如图7图所示。于步骤300，视频信号以一时钟脉冲CLK1的速度，将影像数据存入缓冲存储单元124。时钟脉冲CLK1定义出帧的时序，例如60Hz。于步骤302，依据一时钟脉冲CLK2，分割出至少二组时钟脉冲CLK2A与CLK2B。其中时钟脉冲CLK2例如为时钟脉冲CLK1的倍数，较佳为两倍。时钟脉冲CLK2A与CLK2B的频率与时钟脉冲CLK1相同，但是时钟脉冲CLK2A与CLK2B之间有一延迟，较佳为1/2帧。于步骤304，于时钟脉冲CLK2A时输出帧影像数据204，而于时钟脉冲CLK2A时输出一放电负电压206。其中也可于时钟脉冲CLK2B时，输出对应帧的影像数据204，而于时钟脉冲CLKA时，输出一放电负电压206。

根据上述的本发明特征，本发明具有下述特征：

1、一种发光器件的驱动方法，可避免传统中因发光器件在长期处于开启状态下，也要求其对应的驱动晶体管长期处于开启状态，而至少造成驱动晶体管的临界电压的飘移增加。

2、本发明的发光器件的驱动方法，在不需改变驱动电路的设计下，可使驱动发光器件的驱动晶体管，其临界电压可保持一稳定值，而使发光器件能长时间使用而不降低发光亮度。

3、本发明的发光器件的驱动方法，当时序控制单元200以时钟脉冲CLK2A输出该影像信号204后，但是在该帧尚未改变之前，固定以一重置时钟脉冲CLK2B，输出对应于目前帧的一重置信号206至主动式发光器件显示器128，促使暂时关闭该帧所对应的复数个像素单元。如此可避免驱动晶体管102的临界电压，因长时间开启而造成的变化。

综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (20)

1、一种发光器件的驱动方法，可适用于一主动式发光器件显示器，其特征在于：包括：

提供一发光器件驱动电路，用以控制一发光器件，该发光器件驱动电路有一数据输入端，用以输入一数据信号，以控制该发光器件的一发光状态；

提供一时钟脉冲，且将该时钟脉冲至少分割出一第一时钟脉冲与一第二时钟脉冲，该第一时钟脉冲与该第二时钟脉冲的频率相同，但是不同时；

于该第一时钟脉冲时，输入该数据信号至该发光器件驱动电路的该数据输入端；

于该第二时钟脉冲时，输入一重置信号至该发光器件驱动电路的该数据输入端。

2、如权利要求1所述的发光器件的驱动方法，其特征在于：该发光器件包括发光有机二极管。

3、如权利要求1所述的发光器件的驱动方法，其特征在于：该第一时钟脉冲的频率与该第二时钟脉冲的频率分别与该主动式发光器件显示器所设定的一影像显示频率相同。

4、如权利要求1所述的发光器件的驱动方法，其特征在于：该第一时钟脉冲与该第二时钟脉冲皆为60Hz。

5、如权利要求1所述的发光器件的驱动方法，其特征在于：该时钟脉冲的频率为该第一时钟脉冲的频率两倍。

6、如权利要求1所述的发光器件的驱动方法，其特征在于：该发光器件，为一有机发光二极管，以构成一TFT-主动式有机发光二极管显示器。

7、如权利要求1所述的发光器件的驱动方法，其特征在于：该重置信号，用以暂时关闭一驱动晶体管，该驱动晶体管是用于驱动该发光器件。

8、如权利要求7所述的发光器件的驱动方法，其特征在于：该重置信号，以促使该发光器件关闭。

9、如权利要求7所述的发光器件的驱动方法，其特征在于：该重置信号为一负电压。

10、如权利要求1所述的发光器件的驱动方法，其特征在于：该重置信号，促使该发光器件驱动电路中的一维持电容进行放电，该维持电容用以维持一电压，以开启该发光器件驱动电路中的一驱动器件，进而以开启该发光器件。

11、如权利要求1所述的发光器件的驱动方法，其特征在于：该数据信号，经译码与信号处理后，包括复数个灰阶信号分别对应于该主动式发光器件显示器的复数个像素单元。

12、一种主动式发光器件显示器的驱动方法，适用于一主动式发光器件显示系统，其特征在于：该主动式发光器件显示系统包括一视频控制单元，以接收一帧为单位而连续的一视频信号，该帧以一影像显示时钟脉冲输入，经译码与信号处理后，经一时序控制单元，以该影像显示时钟脉冲输出该影像信号给一主动式发光器件显示器，该方法包括：

当该时序控制单元输出该影像信号后，但是在该帧尚未改变之前，固定以一重置时钟脉冲，输出对应于该帧的一重置信号至该主动式发光器件显示器，促使暂时关闭该帧所对应的复数个像素单元，该些像素单元以一帧为单位，以显示该帧的一影像。

13、如权利要求12所述的主动式发光器件显示器的驱动方法，其特征在于：该重置时钟脉冲与该影像显示时钟脉冲之间有一延迟，该延迟为该影像显示时钟脉冲的半个时钟脉冲。

14、如权利要求12所述的主动式发光器件显示器的驱动方法，其特征在于：该重置时钟脉冲与该影像显示时钟脉冲是由一共享时钟脉冲分割所得，其中，该共享时钟脉冲的频率比该重置时钟脉冲的频率与该影像显示时钟脉冲的频率还快。

15、如权利要求14所述的主动式发光器件显示器的驱动方法，其特征在于：该共享时钟脉冲的频率为该影像显示时钟脉冲的频率的两倍。

16、一种主动式发光器件显示器系统，以一帧为单位，连续接收一视频信号，其特征在于：该帧以一影像显示时钟脉冲输入，该系统至少包括：

一颜色译码单元，撷取该视频信号的一影像信号以进行译码；

一缓冲存储单元，用以暂存该影像信号经译码及信号处理后，对应该帧的一影像数据；

一主动式发光器件显示器；

一时序控制单元，用以由该缓冲存储单元，撷取该影像数据，以该影像显示时钟脉冲输出该影像信号给该主动式发光器件显示器，

当该时序控制单元输出该影像数据后，但是在该帧尚未改变之前，固定以一重置时钟脉冲，输出对应于该帧的一重置信号至该主动式发光器件显示器，促使暂时关闭该主动式发光器件显示器该帧所对应的复数个像素单元，该些像素单元以一帧为单位，以显示该帧的一影像。

17、如权利要求16所述的主动式发光器件显示器系统，其特征在于：该重置时钟脉冲与该影像显示时钟脉冲之间有一延迟，该延迟为该影像显示时钟脉冲的半个时钟脉冲。

18、如权利要求16所述的主动式发光器件显示器系统，其特征在于：该重置时钟脉冲与该影像显示时钟脉冲是由一共享时钟脉冲分割所得，其中，该共享时钟脉冲的频率比该重置时钟脉冲的频率于该影像显示时钟脉冲的频率还快。

19、如权利要求16所述的主动式发光器件显示器系统，其特征在于：该共享时钟脉冲的频率为该影像显示时钟脉冲的频率的两倍。

20、如权利要求16所述的主动式发光器件显示器系统，其特征在于：该时序控制单元包括一芯片，可于该重置时钟脉冲与该影像显示时钟脉冲的个别时间点上，分别输出该重置信号与该影像数据。

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