CN1617204A - 图像显示设备及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种图像显示设备，包括用于传送对应于图像的数据电流的多个数据线、以及用于传送选择信号的多个扫描线。耦接到数据线和扫描线的多个像素电路用于响应于选择信号，而显示对应于数据电流的图像。预充电驱动器将预充电电压施加到至少一个数据线。该预充电驱动器与至少一个数据电流相一致地改变该预充电电压。

Description

图像显示设备及其驱动方法
技术领域
本发明涉及一种图像显示设备及其驱动方法。更具体地，本发明涉及一种有机场致发光(electroluminescent)显示驱动方法。
背景技术
通常，有机EL显示器用电力激励含磷的有机化合物以发光，并且，其对NxM有机发射单元进行电压或电流驱动，以显示图像。如图1所示，有机发射单元包括阳极(例如，氧化锡铟(ITO))、有机薄膜、以及阴极层(金属)。该有机薄膜具有包括发射层(EML)、电子传输层(ETL)、以及空穴传输层(HTL)的多层结构，用于保持电子和空穴之间的平衡，并提高发射效率。此外，该有机发射单元包括电子注入层(EIL)以及空穴注入层(HIL)。
用于驱动有机发射单元的方法包括无源矩阵方法、以及使用薄膜晶体管(TFT)的有源矩阵方法。无源矩阵方法中，阴极和阳极彼此垂直排列，以选择性地驱动各行。另一方面，有源矩阵方法中，将TFT耦接到每个ITO像素电极，以由此通过电容器的电容来保持电压。根据为对电容器中的电压进行编程而提供的信号形式，有源矩阵方法分为电压编程方法或电流编程方法。
对于传统的电压编程像素电路来说，由于制造过程的不一致性所引起的TFT的阈值电压VTH和载流子迁移率的偏差的缘故，因而难以获得高灰度级。例如，当由3V(伏特)电压来驱动TFT时，为了表示8位(256个)灰度级，将该电压以小于12mV(＝3V/256)的间隔施加到TFT的栅极。因此，例如，如果由于制造过程的不一致性的缘故而使得TFT的阈值电压的偏差为100mV，则难以表示高灰度级。
当用于给像素电路提供电流的电流源在整个面板上基本一致时，即使每个像素的驱动晶体管具有非一致性的电压—电流特性，电流编程型像素电路也产生基本一致的显示特性。
图2示出了传统的电流编程型像素电路。
如图2所示，传统的电流编程型像素电路包括晶体管M1、M2、M3、M4以及电容器C1。
晶体管M1的源极耦接到电源VDD，而电容器C1耦接在晶体管M1的源极和栅极之间。晶体管M2耦接在晶体管M1和有机EL元件OLED之间，并响应于施加到扫描线En的第二选择信号，而将流过晶体管M1的电流传送到有机EL元件OLED。
晶体管M3耦接在数据线Dm和晶体管M1的栅极之间，并响应于施加到扫描线Sn的第一选择信号，而将数据电流传送到晶体管M1的栅极。此实例中，数据电流被传送到晶体管M1的栅极，直到具有与数据电流基本相同大小的电流流到晶体管M1的漏极为止。
晶体管M4响应于施加到扫描线Sn的第一选择信号，而将数据电流传送到晶体管M1的漏极。
通过上面提到的配置，具有与数据电流基本相同大小的电流流到有机EL元件OLED，并且OLED响应于该数据电流而发光。
传统的电流编程型像素电路的好处在于，与电压编程型像素电路相比，流到OLED的电流具有在整个面板上基本一致的特性，但具有数据编程时间较长的问题。
如图3所示，电流编程型像素电路中的数据编程时间受到由先前像素线的数据电流存储在数据线的寄生电容中的电压的电平的影响，并更具体地说，当数据线的电压电平和目标电压(对应于电流数据的电压)之间的差较大时，数据编程时间增加。由于需要使用少量电流来更改数据线上的电压，所以当灰度电平较低时(例如，接近黑电平)，此现象变得更为显著。
发明内容
在本发明的示范实施例中，提供了一种用于减少电流编程型像素电路中的数据编程时间的驱动方法。
在本发明的另一示范实施例中，提供了一种用于精确地对图像显示设备的显示面板上的数据线进行预充电的驱动方法。
本发明的一个方面中，一种图像显示设备包括用于传送对应于图像的数据电流的多个数据线、以及用于传送选择信号的多个扫描线。多个像素电路耦接到数据线和扫描线，并用于响应于选择信号而显示对应于数据电流的图像。预充电驱动器将预充电电压施加到至少一个数据线，其中，该预充电驱动器与至少一个数据电流相一致地改变该预充电电压。
在至少一个数据电流被施加到至少一个数据线之前，预充电驱动器可将预充电电压施加到该至少一个数据线。
在一个选择信号被施加到与对应的一个像素电路耦接的一个扫描线之前、另一个选择信号被施加到先前的一个扫描线之后，预充电驱动器可将预充电电压施加到与对应的一个像素电路耦接的一个数据线。
至少一个像素电路可包括显示元件，用于显示与施加到其中的电流量对应的图像，并且驱动晶体管可包括第一电极、第二电极、以及第三电极。该驱动晶体管可根据第一电极和第二电极之间的电压差，来控制从第二电极流到第三电极的电流。第一切换器可响应于对应的一个选择信号，而将施加到对应的一个数据线的对应的一个数据电流传送到驱动晶体管的第一电极。第二切换器可响应于对应的一个选择信号，而二极管式连接该驱动晶体管。电容器，耦接在驱动晶体管的第一电极和第二电极之间，可存储与对应的一个数据电流对应的电压。
该驱动晶体管可为P-型晶体管，而该预充电电压可与对应的一个数据电流的大小成反比。
该驱动晶体管可为N-型晶体管，而该预充电电压可与对应的一个数据电流的大小成正比。
该预充电驱动器包括预充电电压源、以及耦接在该预充电电压源和对应的一个数据线之间的切换器。
该预充电电压源可包括移位寄存器，用于顺序地移动对应于图像的数据；锁存器，用于存储由移位寄存器传送的数据；以及D/A(数字/模拟)转换器，用于将存储在锁存器中的数据转换为作为预充电电压提供的模拟电压。
根据本发明的另一方面，一种图像显示设备，包括多个扫描线和多个数据线，以及耦接到扫描线和数据线的多个像素电路，用于响应于施加到扫描线的选择信号，而根据施加到数据线的数据电流来显示图像。该图像显示设备包括：数据驱动器，用于将对应于图像的数据电流施加到数据线；扫描驱动器，用于将选择信号供应到扫描线；以及预充电驱动器，用于将与图像的图像信号对应的预充电电压施加到数据线。
根据本发明的另一方面，提供了一种图像显示设备的驱动方法，其中，所述图像显示设备包括用于传送对应于图像的数据电流的多个数据线、用于传送选择信号的多个扫描线、以及耦接到数据线和扫描线的多个像素电路。在第一周期期间，将预充电电压施加到一个数据线；在第二周期期间，响应于由对应的一个扫描线提供的一个选择信号，而将由一个数据线提供的一个数据电流传送到对应的一个像素电路。该预充电电压对于用于施加不同的所述数据电流的至少两个数据线，具有不同电平。
根据本发明的另一方面，一种图像显示设备包括：多个数据线，用于传送对应于图像的数据电流；多个第一扫描线，用于传送第一选择信号；以及多个第二扫描线，用于传送第二选择信号。多个像素电路，每个所述像素电路耦接到对应的所述数据线、对应的所述第一扫描线以及对应的所述第二扫描线，用于响应于第一和第二选择信号，而显示对应于数据电流的图像。预充电驱动器将预充电电压施加到数据线，其中该预充电驱动器与数据电流相一致地改变预充电电压。
附图说明
附图和说明书一起演示了本发明的示范实施例，并且，和描述一起起到说明本发明的原理的作用：
图1示出了有机EL元件的概念图；
图2示出了传统的电流编程型像素电路；
图3示出了图像显示设备中，相对于被编程到与先前扫描线耦接的像素的数据的、每灰度电平的数据编程时间的变化；
图4示出了根据本发明的示范实施例的图像显示设备的简单示意图；
图5A示出了将根据本发明的示范实施例的预充电电压施加到图2的像素电路的示例情况；
图5B示出了将预充电电压施加到本发明的另一示范实施例中的像素电路；
图6A示出了用于驱动图5A的像素电路的驱动波形图；
图6B示出了用于驱动图5B的像素电路的驱动波形图；
图7A示出了用于演示与图5A的像素电路中的数据电流对应的预充电电压的波形图；
图7B示出了用于演示与图5B的像素电路中的数据电流对应的预充电电压的波形图；以及
图8示出了根据本发明的示范实施例的预充电电压发生器。
具体实施方式
在下面的详细描述中，仅通过演示的方式示出并描述了本发明的某些示范实施例。正如本领域的技术人员应意识到的一样，本发明可以以各种不同方式进行修改，而均不背离本发明的精髓或范围。因此，将附图和描述视为本质上演示性的，而不是限制性的。
如图4所示，该图像显示设备包括：有机EL显示面板(下文中称为显示面板)100、数据驱动器200、扫描驱动器300和400、以及预充电驱动器500。
该显示面板100包括沿列方向排列的多个数据线D1到Dm、沿行方向排列的多个扫描线S1到Sn和E1到En、以及多个像素电路10。数据线D1到Dm将与图像的图像信号对应的数据电流传送到像素电路10，扫描线S1到Sn将选择信号传送到像素电路10，而扫描线E1到En将发射信号传送到像素电路10。在由两个相邻数据线和两个相邻扫描线限定的对应像素区域，形成每个像素电路10。
数据驱动器200将数据电流施加到数据线D1到Dm，而扫描驱动器300和400分别将选择信号和发射信号顺序施加到扫描线S1到Sn和E1到En。
在数据电流被施加到数据线D1到Dm之前，预充电驱动器500将预充电电压施加到数据线D1到Dm，并根据数据电流而更改预充电电压。
数据驱动器200、扫描驱动器300和400、和/或预充电驱动器500可耦接到显示面板100，可作为附着并耦接到显示面板100的TCP(tape carrierpackage：带运载器封装)中的芯片安装，或可作为附着并耦接到显示面板100的FPC(flexible printed circuit：柔性印刷电路)或薄膜上的芯片安装。可替换地，它们可被直接安装在显示面板的玻璃衬底上，并可用与信号线、数据线、以及TFT相同层上的驱动电路替换。
图5A示出了根据本发明的示范实施例的像素电路，其中，将预充电电压施加到图2的像素电路，而图6A示出了用于驱动图5A的像素电路的驱动波形图。例如，可在图4的图像显示设备中使用图5A的像素电路。为了容易描述，图5A中示出了耦接到第m数据线Dm和第n扫描线Sn和En的像素电路、以及耦接到第m数据线Dm的预充电驱动器50。而且，假定当施加的控制信号具有高电平时，切换器SW1导通。
将参照图5A和6A来描述根据本发明的示范实施例的驱动方法。由于图5A示出了将本发明的示范实施例的概念应用到传统的典型像素电路的情况，且图5A的像素电路基本对应于图2的像素电路，所以，将不提供对该像素电路的详细描述。
在执行用于将数据电流供应到数据线的数据编程操作之前，执行用于减少数据编程时间的预充电操作。
在图5A和6A中可以看出，当用于预充电的高电平控制信号被施加到切换器SW1时，切换器SW1导通(即合上)，并将预充电电压Vpre施加到数据线Dm(例如，参看图7A)。
此实例中，根据将要施加到数据线Dm的数据电流来建立预充电电压Vpre。在后面将更详细地描述预充电电压Vpre。
接下来，切换器SW1关断，施加到扫描线Sn的选择信号变为低电平，并且晶体管M3和M4导通。因此，晶体管M1被二极管式连接，并且与来自数据线Dm的数据电流对应的电压在电容器C1中充电。此实例中，由于通过预充电电压Vpre对数据线Dm充电，所以对应于数据电流的电压被快速充入电容器C1中。
当完成了数据电流的编程时，响应于从扫描线En施加的发射信号，晶体管M3和M4关断，而晶体管M2导通。此实例中，将数据电流通过晶体管M2供应到有机EL元件OLED，并且有机EL元件与该电流相一致地发光。
由于在电压预充电之后执行数据编程操作，所以快速地执行由数据电流引起的电压充电，并表示出更精确的灰度级。
上面已经描述了将根据本发明的示范实施例的概念应用到特定的像素电路的情况。然而，本发明的范围不限于图5A中示出的像素电路，并且根据本发明的示范实施例的概念可被应用到把数据编程时间作为关键问题的任意适合的电流编程型像素电路。
尤其是，可由任意适合的有源元件替换图5A的驱动晶体管M1，其中，所述有源元件包括第一电极、第二电极、以及第三电极，并根据施加到第一电极的电压来控制从第二电极流到第三电极的电流。而且，尽管用P-型晶体管来实现图5A的驱动晶体管M1，但在其它实施例中也可以用N-型晶体管来实现。此外，用于响应于施加到栅极的信号、而耦接两个访问的终端的晶体管M2、M3以及M4可通过各类适合的切换器来实现。
作为例子，图5B演示了可应用到图4的图像显示设备的本发明的另一个示范实施例中的像素电路。图5B的像素电路包括N-型晶体管M1′、M2′、M3′、M4′以及电容器C1′，其以和图5A的晶体管M1、M2、M3、M4以及电容器C1基本相同的关系互连在一起。图5B中的预充电电压Vpre由包括切换器SW1′的预充电驱动器50′供应。将有机EL元件OLED连接在电源VDD和晶体管M2′之间。图6B示出了其中使用N-型晶体管作为晶体管M2′、M3′和M4′的图5B的情况下的驱动波形图。
将描述根据本发明的示范实施例的用于建立预充电电压的方法。
在电流编程像素电路中，根据由被编程到与对应扫描线Sn之前选择的先前扫描线耦接的像素电路的数据电流所引起的数据线的电压电平，数据编程时间变得不同。
当驱动晶体管M1为如图5A所示的P-型晶体管时，施加到驱动晶体管M1的栅极、以允许大量数据电流流到有机EL元件OLED的电压电平为低，而施加到驱动晶体管M1的栅极、以仅允许少量数据电流流到有机EL元件OLED的电压电平为高。
因此，如图7A所示，预充电驱动器500将与数据电流成反比的预充电电压Vpre施加到数据线Dm，以使得可在像素选择时间内编程所有灰度电平的数据电流。
然而，当如图5B所示、将驱动晶体管M1′实现为N-型晶体管时，施加到驱动晶体管M1′的栅极的电压与流到有机EL元件OLED的数据电流成正比。
因此，此实例中的预充电驱动器500用与数据电流成正比的电压而建立预充电电压Vpre。例如，图7B中演示了数据电流和预充电电压之间的这种比例关系。
图8示出了根据本发明的示范实施例的预充电电压发生器。
如图所示，该预充电电压发生器包括移位寄存器51、锁存器52、D/A(数字/模拟)转换器53、以及输出终端54。
该移位寄存器51根据输入时钟信号CLK，而将图像信号顺序输出到锁存器。
该D/A转换器53具有图像信号和模拟电压之间的对应矩阵，并将从锁存器53提供的图像信号转换为对应的模拟电压。该输出终端54将图像信号输出为预充电电压1…n。
因此，可将基于图像信号而不同的预充电电压施加到像素电路，并由此，可将与数据电流成正比/反比的预充电电压施加到预充电驱动器500。
图8演示了可使用的预充电电压发生器的一个例子。如本领域的技术人员可以认识到的一样，可通过使用任意其它适合的设备来生成期望的预充电电压。
尽管已结合某些示范实施例而描述了本发明，但应当理解，本发明不限于公开的实施例，而相反，本发明意欲覆盖包括在所附权利要求及其等价物的精神和范围之内的各种修改和等价配置。
例如，预充电电压不需要根据所有类型的数据电流而改变，并且可替代地，根据包括在数据电流的预定部分中的电流而改变。
根据该示范实施例，通过将预充电电压施加到电流编程像素电路，而减少了数据编程时间。
而且，通过使用由数据电流引起的预充电电压，数据线被精确地预充电，并且所有灰度电平的数据电流都在像素选择时间内被编程。
相关申请的交叉引用
本申请要求2003年11月10日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2003-0079091号的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

Claims (20)

1、一种图像显示设备，包括：
多个数据线，用于传送对应于图像的数据电流；
多个扫描线，用于传送选择信号；
多个像素电路，其被耦接到数据线和扫描线，用于响应于选择信号而显示对应于数据电流的图像；以及
预充电驱动器，用于将预充电电压施加到至少一个数据线，其中，该预充电驱动器与至少一个数据电流相一致地改变该预充电电压。
2、如权利要求1所述的图像显示设备，其中，在该至少一个数据电流被施加到该至少一个数据线之前，该预充电驱动器将预充电电压施加到该至少一个数据线。
3、如权利要求1所述的图像显示设备，其中，在一个选择信号被施加到与对应的一个像素电路耦接的一个扫描线之前、并在另一个选择信号被施加到先前的一个扫描线之后，预充电驱动器将预充电电压施加到与该对应的一个像素电路耦接的一个数据线。
4、如权利要求1所述的图像显示设备，其中，至少一个像素电路包括：
显示元件，用于显示与施加到其中的电流量对应的图像；
驱动晶体管，包括第一电极、第二电极、以及第三电极，该驱动晶体管根据第一电极和第二电极之间的电压差，来控制从第二电极流到第三电极的电流；
第一切换器，用于响应于对应的一个选择信号，而将施加到对应的一个数据线的对应的一个数据电流传送到驱动晶体管的第一电极；
第二切换器，用于响应于对应的一个选择信号，而二极管式连接该驱动晶体管；和
电容器，耦接在驱动晶体管的第一电极和第二电极之间，用于存储与对应的一个数据电流对应的电压。
5、如权利要求4所述的图像显示设备，其中，该驱动晶体管为P-型晶体管，而该预充电电压与对应的一个数据电流的大小成反比。
6、如权利要求4所述的图像显示设备，其中，该驱动晶体管为N-型晶体管，而该预充电电压与对应的一个数据电流的大小成正比。
7、如权利要求4所述的图像显示设备，其中，第一切换器和第二切换器为与驱动晶体管相同类型的晶体管。
8、如权利要求1所述的图像显示设备，其中，该预充电驱动器包括预充电电压源、以及耦接在该预充电电压源和对应的一个数据线之间的切换器。
9、如权利要求8所述的图像显示设备，其中，该预充电电压源包括：
移位寄存器，用于顺序地移动对应于图像的数据；
锁存器，用于存储由移位寄存器传送的数据；以及
D/A(数字/模拟)转换器，用于将存储在锁存器中的数据转换为作为预充电电压提供的模拟电压。
10、一种图像显示设备，包括多个扫描线和多个数据线，以及耦接到扫描线和数据线的多个像素电路，用于响应于施加到扫描线的选择信号，而根据施加到数据线的数据电流来显示图像，该图像显示设备包括：
数据驱动器，用于将对应于图像的数据电流施加到数据线；
扫描驱动器，用于将选择信号供应到扫描线；以及
预充电驱动器，用于将与图像的图像信号对应的预充电电压施加到数据线。
11、如权利要求10所述的图像显示设备，其中，在对应的至少一个数据电流被施加到至少一个数据线之前，该预充电驱动器将预充电电压施加到该至少一个数据线。
12、如权利要求10所述的图像显示设备，其中，该预充电驱动器包括：
移位寄存器，用于顺序地移动图像信号，并存储它们；
锁存器，用于存储由移位寄存器传送的图像信号；以及
D/A(数字/模拟)转换器，用于将存储在锁存器中的图像信号转换为作为预充电电压提供的模拟电压。
13、一种图像显示设备的驱动方法，其中，所述图像显示设备包括用于传送对应于图像的数据电流的多个数据线、用于传送选择信号的多个扫描线、以及耦接到数据线和扫描线的多个像素电路，该方法包括：
在第一周期期间，将预充电电压施加到一个数据线；以及
在第二周期期间，响应于由对应的一个扫描线提供的一个选择信号，而将由一个数据线提供的一个数据电流传送到对应的一个像素电路，其中，该预充电电压对于用于施加不同的所述数据电流的至少两个数据线，具有不同电平。
14、如权利要求13所述的驱动方法，其中，每个所述像素电路包括：
显示元件，用于显示与施加到其中的电流量对应的图像；
驱动晶体管，包括第一电极、第二电极、以及第三电极，该驱动晶体管根据第一电极和第二电极之间的电压差，而控制从第二电极流到第三电极的电流；
第一切换器，用于响应于对应的一个选择信号，而将施加到对应的一个数据线的对应的一个数据电流传送到驱动晶体管的第一电极；
第二切换器，用于响应于对应的一个选择信号，而二极管式连接该驱动晶体管；和
电容器，耦接在驱动晶体管的第一电极和第二电极之间，用于存储与对应的一个数据电流对应的电压。
15、如权利要求14所述的驱动方法，其中，该驱动晶体管为P-型晶体管，而施加到对应的一个数据线的预充电电压与对应的一个数据电流成反比。
16、如权利要求14所述的驱动方法，其中，该驱动晶体管为N-型晶体管，而施加到对应的一个数据线的预充电电压与对应的一个数据电流成正比。
17、一种图像显示设备，包括：
多个数据线，用于传送对应于图像的数据电流；
多个第一扫描线，用于传送第一选择信号；
多个第二扫描线，用于传送第二选择信号；
多个像素电路，每个所述像素电路耦接到对应的所述数据线、对应的所述第一扫描线以及对应的所述第二扫描线，用于响应于第一和第二选择信号，而显示对应于数据电流的图像；以及
预充电驱动器，用于将预充电电压施加到数据线，其中该预充电驱动器与数据电流相一致地改变预充电电压。
18、如权利要求17所述的图像显示设备，还包括第一扫描驱动器，用于提供第一选择信号，以及第二扫描驱动器，用于提供第二选择信号。
19、如权利要求17所述的图像显示设备，其中，对于每个所述像素电路，在施加对应的所述数据电流之前施加该预充电电压。
20、如权利要求17所述的图像显示设备，其中，每个所述像素电路在接收对应的所述第二选择信号之前接收对应的所述第一选择信号，以在其上存储与对应的所述数据电流对应的电压，从而发射对应于该电压的光。
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