CN1677468A - 发光显示板的驱动装置及驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种具备作为发光元件的有机EL元件(E1)和发光驱动晶体管(Tr1)、扫描选择晶体管(Tr2)和擦除用晶体管(Tr3)的、由SES驱动方式的像素结构所构成的发光显示板的驱动装置，为了除去上述EL元件(E1)中积聚的电荷，进一步在EL元件(E1)的两个端子之间并联配置复位用晶体管(Tr4)，上述复位用晶体管的栅极与上述擦除用晶体管的栅极共同连接在一起。根据这种结构，利用来自擦除驱动器的擦除信号，擦除用晶体管(Tr3)和复位用晶体管(Tr4)均被导通，能够使EL元件(E1)中积聚的电荷、以及发光维持用电容的电荷同时放电。因此，每个子帧中的EL元件(E1)的发光启动特性基本能够保持一致。由此，能够抑制各个EL元件(E1)的发光亮度偏差，能够提高灰度控制的精度。

Description

发光显示板的驱动装置及驱动方法
技术领域
本发明涉及一种发光显示板的驱动装置，构成其像素的发光元件由例如TFT(Thin Film Transistor：薄膜晶体管)来有源式驱动，特别是涉及一种能够提高灰度表现的精度的发光显示板的驱动装置及驱动方法。
背景技术
使用由矩阵形排列的发光元件所构成的发光显示板的显示器的开发正在广泛进行。作为这种显示板中所使用的发光元件，将有机材料用于发光层的有机EL(电致发光)元件正受到关注，已经实际应用于部分产品中。其背景是，通过在EL元件的发光层中使用被认为具有良好的发光特性的有机化合物，在足够实用的高效性和耐用性方面取得了很大进展。
上述的有机EL元件在电气上可以用具有二极管特性的发光部件以及与该发光部件并联结合的寄生电容成分来代替，可以说有机EL元件就是电容性发光元件。这种有机EL元件被施加发光驱动电压后，首先会有与该元件电容量相当的电荷作为位移电流流入电极并积聚下来。接着，一旦超过该元件固有的额定电压(发光阈值电压＝Vth)，电流就开始从一侧的电极(二极管成分的阳极电极端)向构成发光层的有机层流动，可以认为发光强度与此电流成比例。
作为使用这种有机EL元件的显示板，已经提出的有一种是将EL元件简单排列成矩阵形的被动式矩阵型显示板，还有一种在矩阵形排列的各个EL元件上增加了例如由TFT构成的有源元件的有源式矩阵型显示板。后者的有源式矩阵型显示板与前者的被动式矩阵型显示板相比，能够实现低功耗化，另外还具备像素之间的串扰少等特点，尤其适用于用来构成大画面的高精度显示器。
图1表示了已经提出的有源式矩阵型显示板中对应于1个像素10的电路结构实例。此外，该图1所示的像素10的结构表示了采用了用来实现时分灰度表现的叫作同时擦除法(SES＝SimultaneousErasing Scan：同时擦除扫描)的点亮驱动方式实例。
在该像素10的结构中，与来自数据驱动器11的影像信号相对应的数据信号Vdata通过排列在显示板上的数据线供给到扫描选择晶体管、即数据写入晶体管(以下也简称为写入晶体管)Tr2的源极S。另外，从扫描驱动器12经由扫描选择线向上述写入晶体管Tr2的栅极G供给了扫描信号Select。
上述写入晶体管Tr2的漏极D连接到发光驱动晶体管Tr1(以下也简称为驱动晶体管)的栅极G，同时连接到发光维持用电容C1的一个端子。另外，驱动晶体管Tr1的源极S连接到上述电容C1的另一个端子，同时连接到驱动电源Vcc。进一步，驱动晶体管Tr1的漏极D连接到用作发光元件的有机EL元件E1的阳极端子，该有机EL元件E1的阴极端子连接到基准电位点(地电位)。
进一步，由擦除驱动器13经由擦除信号线向擦除用晶体管Tr3的栅极供给擦除信号Erase。此外，擦除用晶体管Tr3的源极S及漏极D上分别连接了上述电容器C1的各个端子。此外，在图1所示的像素10中，只有驱动晶体管Tr1是由p沟道型TFT构成，其他均由n沟道型TFT构成。此外，许多上述结构的像素10在行和列方向上配置为矩阵状，构成了显示板。
在图1所示的像素10的结构中，在寻址期间内，由扫描驱动器12向写入晶体管Tr2的栅极供给导通电压Select作为扫描信号。由此，通过写入晶体管Tr2的源极、漏极，由数据驱动器11供给的数据信号Vdata所对应的电流流入电容C1，将电容C1充电。然后，该充电电压被供给到驱动晶体管Tr1的栅极，晶体管Tr1使对应于其栅极电压及对应于供给到漏极的驱动电源Vcc的电流流向EL元件E1，由此，EL元件E1发光。
然后，寻址期间过后，写入晶体管Tr2的栅极成为截止电压，晶体管Tr2即进入所谓的截止状态。但是，电容C1所积聚的电荷使驱动晶体管Tr1的栅极电压得到保持，由此维持了进入EL元件E1的驱动电流。因此，EL元件E1在进入下一寻址工作的期间(例如，下一个1子帧期间)为止，能够继续上述数据信号Vdata所对应的点亮状态。
另一方面，在上述EL元件E1的点亮期间内(例如，1个子帧期间内)，由上述擦除驱动器13提供擦除信号Erase来使擦除晶体管Tr3导通，由此，充入电容C1的电荷被擦除(放电)。该结果是，驱动晶体管Tr1变成截止状态，EL元件E1立即停止发光。换句话说，通过控制擦除驱动器13的栅极导通电压的输出时序，就能够控制EL元件E1的点亮期间，由此实现多灰度表现。
图2表示了具备上述SES驱动方式的像素结构的显示板中使用的灰度控制的一个实例。如图2所示，对应于“5”～“0”的各个灰度比特，分配了子帧的数目作为权重。例如当灰度比特为“5”时，分配了4个子帧；例如当灰度比特为“0”时，分配了1/8个子帧。
此外，1帧期间分割为如子帧编号“1”～“10”所示的10个子帧和1个哑元子帧(DM)。进一步，每个子帧分配了灰度比特，例如灰度比特“5”在1帧期间内分配了4个子帧，即分配了子帧编号“2”、“5”、“7”、“9”。另一方面，例如灰度比特“0”在1帧期间内分配了子帧编号“10”，作为1/8权重。
因此，在第1子帧中，分配了第3灰度比特，权重为1的子帧的点亮工作被执行。由此，在第1子帧开始时，由图1所示的扫描驱动器12向写入晶体管Tr2的栅极供给扫描信号，即供给图2所示的写入开始脉冲，根据来自数据驱动器11的数据信号Vdata将电容C1充电。基于该充电电压，驱动晶体管Tr3向EL元件E1供给驱动电流，由此驱动EL元件E1发光。
在接下来的第2子帧中，分配了第5灰度比特，权重同样为1的子帧的点亮工作被执行。此时的工作与上述第1子帧的工作相同。进一步，在接下来的第3子帧中，分配了第2灰度比特，在这种情况下，控制子帧期间的1/2的点亮。即，在第3子帧的开始时刻，供给了写入开始脉冲。然后，在该子帧的1/2的时刻，由擦除驱动器13供给如图1所示的擦除开始脉冲(擦除信号)，由此导通擦除用晶体管Tr3。
因此，积聚在电容C1中的电荷被放电，驱动晶体管Tr1被立即截止，EL元件E1停止发光。此外，在第4子帧之后，同样由于上述作用，执行基于每个子帧所分配的权重的EL元件的点亮控制，在该图2所示的实例中，能够实现64个灰度的灰度控制。此外，上述哑元子帧(DM)期间，为了延长EL元件在该期间内的发光寿命，执行向EL元件施加反偏压的工作。
图3表示了具备上述SES驱动方式的像素结构的显示板中利用无权重子帧方式进行灰度控制的实例。在该图3所示的灰度控制中，1帧期间分割为10个子帧期间和2个哑元子帧(DM)期间。此外，在图3所示的实例中，在第1～第10子帧的各个开始时刻输出写入开始脉冲，由此，图1所示的写入晶体管Tr2变成导通状态，对电容C1的写入工作被执行。
另一方面，在图3所示的实例中，在进入哑元子帧的时刻输出擦除开始脉冲，由此导通擦除用晶体管Tr3，EL元件E1被控制为非点亮状态。此外，上述2个哑元子帧期间，与图2所示的实例相同，为了延长EL元件在此期间内的发光寿命，执行向EL元件施加反偏压的工作。此外，在图3所示的实例中，能够进行10个灰度的灰度控制。
但是，有机EL元件作为用来构成各个像素的发光元件，如上面所说明，是一种电容性的发光元件，在1个子帧的期间内被驱动发光时，会因在此之前的子帧期间内是否被驱动发光而产生发光亮度不同的现象。即，当在前一个子帧期间内被驱动发光的情况下，EL元件的寄生电容中积聚了正向的电荷，因此，在下一子帧期间内发光启动非常快。换言之，EL元件处于连续发光状态。
对此，当在前一个子帧期间内EL元件未被驱动发光的情况下，EL元件的寄生电容中积聚的电荷量很少，在下一子帧期间开始时，发光驱动电流为上述寄生电容充电而有所消耗，EL元件的发光启动变慢。因此，会导致发光亮度在该子帧期间内实质上有所降低的问题。
上述现象在图2所示的加权重子帧方式灰度控制和图3所示的无权重子帧方式灰度控制中同样都会发生。此外，上述现象相应于EL元件的不发光期间各有偏差，存在着灰度控制精度低的问题。
为了解决这样的问题点，例如针对每个帧将EL元件的两个电极之间短路，使寄生电容中积聚的电荷放电，由此提高灰度控制的精度，这种结构公开在下述的专利文献1和专利文献2中。
[专利文献1]专利第3259774号公报
[专利文献2]特开2003-173154号公报
但是，上述专利文献1所示的结构具备开关晶体管，利用成为扫描对象的前一个扫描线上施加的扫描电压，将下一扫描线上的EL元件的寄生电容中积聚的电荷放电。利用这种结构，在即将成为扫描对象时，由于可以将EL元件的寄生电容中积聚的电荷放电，因此能够抑制EL元件的发光亮度发生偏差。
如上述那样在即将成为扫描对象时将各个EL元件的寄生电容中积聚的电荷放电，虽然在抑制EL元件的发光亮度偏差方面有效，但在另一方面，由于必须将电荷放电，所以会出现牺牲了电源利用效率的问题。上述灰度表现的精度提高和电源的利用效率是对立的技术问题，例如在调光器被控制为微弱状态(图像显示灰暗状态)之类的人眼难以辨认的细微灰度表现的情况下，反而是选择提高电源利用效率更为重要。
另一方面，上述专利文献2所示的结构具备用来将EL元件的寄生电容中积聚的电荷放电的开关晶体管，并配置了专用的控制线来驱动该开关晶体管。利用这种结构，虽然能够在指定时刻将EL元件中积聚的电荷放电，但产生了不得不在显示板上排列上述的专用控制线这样的问题。
进一步，当为了实现正确的灰度表现时，最好也将发光驱动晶体管的栅极及其连接的发光维持用电容C1的电荷也每次都进行放电。
发明内容
本发明基于上述的技术点，所解决的课题是，提供一种发光显示板的驱动装置及驱动方法，能够通过例如将每个子帧EL元件的寄生电容中积聚的电荷、以及驱动晶体管的栅极和发光维持用电容的电荷同时进行放电，来实现更高精度的灰度表现，同时，可以简单地选择是否执行上述放电工作而且无论执行与否都不会增大电路规模。
为解决上述课题所进行的本发明的发光显示板的驱动装置是一种分别在多条数据线和多条扫描选择线的交叉位置上配置发光元件和发光驱动晶体管、扫描选择晶体管和擦除用晶体管的有源式矩阵型发光显示板的驱动装置，其特征在于，为了除去上述发光元件中积聚的电荷，在上述发光元件的两个端子之间并联配置复位用晶体管，上述复位用晶体管的栅极连接到上述擦除用晶体管的控制线上。
另一方面，为解决上述课题所进行的本发明的一种技术方案的驱动方法是一种分别在多条数据线和多条扫描选择线的交叉位置上配置发光元件和发光驱动晶体管、扫描选择晶体管和擦除用晶体管的有源式矩阵型发光显示板的驱动方法，其特征在于，为了除去上述发光元件中积聚的电荷，在上述发光元件的两个端子之间并联配置复位用晶体管，对上述复位用晶体管和上述擦除用晶体管以同样的时序进行开关控制，并且，当横跨各个子帧期间控制上述发光元件的点亮的情况下，在上述子帧的切换时刻，上述复位用晶体管和上述擦除用晶体管同时被控制为导通状态。
进而，为解决上述课题所进行的本发明的另一种技术方案的驱动方法是一种分别在多条数据线和多条扫描选择线的交叉位置上配置发光元件和发光驱动晶体管、扫描选择晶体管和擦除用晶体管的有源式矩阵型发光显示板的驱动方法，其特征在于，为了除去上述发光元件中积聚的电荷，在上述发光元件的两个端子之间并联配置复位用晶体管，对上述复位用晶体管和上述擦除用晶体管以同样的时序进行开关控制，同时，在每个子帧期间有选择地将其控制为导通状态。
附图说明
图1是表示现有的有源式矩阵型显示板中对应于1个像素的电路结构的一个实例的连线图。
图2是表示具备现有的SES驱动方式的像素结构的显示板中利用加权重子帧方式进行灰度控制的实例的时序图。
图3是表示同样的利用无权重子帧方式进行灰度控制的实例的时序图。
图4是用来说明该发明中恰当使用的发光显示像素中复位状态的各个电位关系的电路结构图。
图5是同样的用来说明数据写入状态的各个电位关系的电路结构图。
图6是同样的用来说明数据保持状态的各个电位关系的电路结构图。
图7是表示利用图4～图6所示的电路结构所进行的第1灰度控制的工作实例的时序图。
图8是同样的表示第2灰度控制的工作实例的时序图。
图9是同样的表示第3灰度控制的工作实例的时序图。
具体实施方式
下面根据图示的实施方式来说明本发明中发光显示板的驱动装置。图4～图6表示了本发明的驱动装置中恰当使用的显示像素的电路结构，图4表示复位状态，图5表示数据写入状态，图6表示数据保持状态。在图4～图6所示的结构中，在已经说明的图1所示的SES驱动方式的像素结构中增加了由n沟道型TFT构成的复位用晶体管Tr4。此外，上述复位用晶体管Tr4的漏极和源极分别连接到EL元件E1的阳极和阴极，其栅极共同连接到擦除用晶体管Tr3的控制线、即擦除用晶体管Tr3的栅极。
在图4～图6的各个图中，如各个位置所示例的电位那样，在该实施方式中，驱动晶体管Tr1的源极上供给了表示为VAN的18V电压，EL元件E1的阴极端上供给了表示为VCA的-2V电压。此外，写入晶体管Tr2的源极上由数据驱动器供给了VSH(18V)或VSL(-2V)作为数据信号。
在图4所示的复位状态中，由扫描驱动器向写入晶体管Tr2的栅极供给VGL(-1V)，另外，由擦除驱动器向擦除用晶体管Tr3和复位用晶体管Tr4的各个栅极供给VGH(20V)。其结果，写入晶体管Tr2截止，擦除用晶体管Tr3和复位用晶体管Tr4导通。由此，电容C1中积聚的电荷被擦除用晶体管Tr3放电，其结果是，驱动晶体管Tr1也截止。另外，借助于复位用晶体管Tr4的导通工作，EL元件E1的寄生电容中积聚的电荷被放电，成为复位状态。
在图5所示的数据写入状态下，写入晶体管Tr2的栅极上供给了VGH，擦除用晶体管Tr3和复位用晶体管Tr4的各个栅极上供给了VGL。其结果，擦除用晶体管Tr3和复位用晶体管Tr4均被截止，写入晶体管Tr2导通。因此，此时与供给到写入晶体管Tr2的源极的VSH或VSL电位相对应的电位写入到电容C1。这里，当电容C1上写入了与VSH相对应的电位时，驱动晶体管Tr1截止；当电容C1上写入了与VSL相对应的电位时，驱动晶体管Tr1导通。
在图6所示的数据保持状态下，写入晶体管Tr2的栅极上供给了VGL而截止。但是，由于上述电容C1中写入的数据电压供给到驱动晶体管Tr1的栅极，因此，驱动晶体管Tr1对应于图5所示的数据写入时的数据信号，持续截止或导通工作。
图7和图8表示了利用以上说明的图4～图6所示的实施方式所进行的灰度控制的工作实例。此外，图7所示的是利用加权重子帧方式进行灰度控制的实例，用来解决已经说明的图2所示的灰度控制中的技术性课题。此外，图8所示的是利用无权重子帧方式进行灰度控制的实例，用来解决已经说明的图3所示的灰度控制中的技术性课题。
图7所示的灰度控制与图2相对比，以及图8所示的灰度控制与图3相对比可知，当在横跨各个子帧期间上述EL元件被点亮控制的情况下，在上述子帧的切换时刻，由擦除驱动器输出擦除开始脉冲。由此，成为根据图4所说明的复位状态。
因此，借助于复位用晶体管Tr4的导通工作，EL元件E1的寄生电容中积聚的电荷被放电，成为复位状态，同时，借助于擦除用晶体管Tr3的导通工作，电容C1中积聚的电荷也被放电。在接下来的下一子帧期间的开始时，即图7和图8所示的从产生擦除开始脉冲到经过时间t之后，产生写入开始脉冲，由此，下一子帧期间内的EL元件被控制点亮。
在上述写入开始脉冲的产生时刻，EL元件E1的寄生电容中的电荷以及发光维持用电容C1的电荷均成为复位(放电)状态，因此，每个子帧中的EL元件E1的发光启动特性基本能够保持一致。由此，能够抑制各个EL元件E1的发光亮度偏差，有可能提高灰度控制的精度。
图9表示了利用与图8相同的无权重子帧方式进行灰度控制的另一实例。在该图9所示的实例中，示例了执行调光控制的情况。即，在利用上述的调光控制使图像显示为灰暗状态的情况下，即使执行高精度的灰度控制，人眼也不可能辨认出来。
因此，图9所示的实例中根据调光控制的程度来有选择地执行上述复位工作。例如，图9中虚线所示的擦除开始脉冲在该时刻不被输出，即不执行复位工作，只利用写入开始脉冲执行数据信号的改写。在执行了这样的控制的情况下，能够抑制上述复位工作所伴随的电力利用效率的下降。
另外，其结构最好是能够根据调光控制的程度来适当选择是否产生擦除开始脉冲。例如，在调光器设置为较高亮度时，最好是优先考虑灰度控制的精度来为每个子帧产生擦除开始脉冲，另外，在调光器设置为较低亮度时，最好是优先考虑电力利用效率来抑制在各个子帧内产生擦除开始脉冲。
如上所述，在以SES驱动方式为基础的图4～图6所示的电路结构中，借助于擦除驱动器的控制，不需要在发光显示板上特别排列控制用信号线，就能够实现是否执行复位工作。
此外，在以上所说明的实施方式中，使用有机EL元件作为发光元件，但该发光元件并不限于有机EL元件，在使用别的电容性发光元件的情况下，也能够获得与上述同样的作用效果。

Claims (6)

1.一种发光显示板的驱动装置，是一种具有分别配置在多条数据线和多条扫描选择线的交叉位置上的发光元件和发光驱动晶体管、扫描选择晶体管和擦除用晶体管的有源式矩阵型发光显示板的驱动装置，其特征在于，
为了除去上述发光元件中积聚的电荷，在上述发光元件的两个端子之间并联配置复位用晶体管，上述复位用晶体管的栅极连接到上述擦除用晶体管的控制线上。
2.如权利要求1所述的发光显示板的驱动装置，其特征在于，上述发光驱动晶体管的栅极上配置了用来维持上述发光元件的发光状态的电容器。
3.如权利要求1或权利要求2所述的发光显示板的驱动装置，其特征在于，上述发光元件是由将有机化合物用于发光层的有机EL元件构成的。
4.一种发光显示板的驱动方法，是一种具有分别配置在多条数据线和多条扫描选择线的交叉位置上的发光元件和发光驱动晶体管、扫描选择晶体管和擦除用晶体管的有源式矩阵型发光显示板的驱动方法，其特征在于，
为了除去上述发光元件中积聚的电荷，在上述发光元件的两个端子之间并联配置复位用晶体管，对上述复位用晶体管和上述擦除用晶体管以同样的时序进行开关控制，并且，当在横跨各个子帧期间控制上述发光元件的点亮的情况下，在上述子帧的切换时刻，上述复位用晶体管和上述擦除用晶体管同时被控制为导通状态。
5.一种发光显示板的驱动方法，是一种具有分别配置在多条数据线和多条扫描选择线的交叉位置上的发光元件和发光驱动晶体管、扫描选择晶体管和擦除用晶体管的有源式矩阵型发光显示板的驱动方法，其特征在于，
为了除去上述发光元件中积聚的电荷，在上述发光元件的两个端子之间并联配置复位用晶体管，对上述复位用晶体管和上述擦除用晶体管以同样的时序进行开关控制，同时，在每个子帧期间有选择地将其控制为导通状态。
6.如权利要求5所述的发光显示板的驱动方法，其特征在于，根据发光显示板的调光控制的程度，在每个子帧期间有选择地将上述复位用晶体管和上述擦除用晶体管控制为导通状态。
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