TWI443631B - 驅動有機發光二極體顯示器的電路及方法 - Google Patents

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Description

驅動有機發光二極體顯示器的電路及方法
本發明涉及一種驅動OLED(有機發光二極體)顯示面板的技術，尤其涉及一種驅動OLED顯示器的電路和方法，其中當檢測到OLED的閾值電壓變化並執行自動補償操作時使用較少數量的取樣/保持電路。
圖1為顯示現有技術中OLED顯示器的示意性框圖。參考圖1，OLED顯示器包括顯示面板10、閘極驅動器20、源極驅動器30、以及閾值電壓檢測控制單元40。顯示面板10利用設置在閘極線GL和資料線DL的交叉區域的像素11顯示影像。閘極驅動器20驅動顯示面板10的閘極線GL1至GLn。源極驅動器30驅動顯示面板10的資料線DL1至DLn。閾值電壓檢測控制單元40預充電顯示面板10的OLED然後檢測其閾值電壓。
在顯示面板10中，包括OLED的像素11設置為矩陣形式，且當閘極信號供應至閘極線GL1至GLn時OLED對應自資料線DL1至DLn所供應的資料信號發光。
結果，閘極驅動器20依序將閘極信號提供至顯示面板10上的閘極線GL1至GLn從而依序驅動閘極線GL1至GLn。源極驅動器30將自外界提供的數位資料信號轉換為類比資料信號，並將類比資料信號與閘極信號同步提供至資料線DL1至DLn。
下面將詳細描述顯示面板10上以矩陣形式設置的像素11的驅動運作。
閘極驅動器20依序將閘極信號輸出至顯示面板10的閘極線GL1至GLn。與此同步，源極驅動器30將資料信號輸出至資料線DL1至DLn。
第一水平線上的開關電晶體TFT-S由提供至第一閘極線GL1的閘極信號開啓。因此，通過資料線DL1至DLn提供的資料信號通過開關電晶體TFT-S提供至驅動電晶體TFT-D的閘極，從而開啓驅動電晶體TFT-D。從而，對應資料信號的驅動電流通過驅動電晶體TFT-D提供至OLED，進而OLED以預定亮度發光。然而，通過開關電晶體TFT-S提供的資料信號在驅動電晶體TFT-D的閘極和源極之間連接的電容C中充電一個框時間。因此，由於驅動電晶體TFT-D開啓一個框時間，則對應OLED持續發光一個框時間。
然後，由於其他水平線上的OLED依序通過上述過程發光，顯示面板10的所有OLED都發光一個框時間。所述操作持續執行每秒預定框。
OLED通過在單元像素中與其他OLED的組合產生獨特顏色RGB其中之一及產生目標顏色。
然而，OLED隨著時間的流逝逐漸退化，倒置其閾值電壓變化。因此，即使OLED上提供相同的驅動電流，OLED的亮度也隨著長時間的使用而逐漸改變。
在這個方面，資料信號根據OLED的閾值電壓Vth的變化進行補償過程，從而OLED一直可發出恒定亮度的光。所述傳統閾值電壓補償操作將在下面參考圖2描述。
在顯示面板10中，每個水平線上的OLED的陽極通過閾值電壓檢測的電晶體TFT-V分別連接至對應資料線。閾值電壓檢測的電晶體TFT-V的閘極共用地連接至閾值電壓檢測控制單元40的閾值電壓補償控制線CL。
源極驅動器30包括取樣/保持電路S/H1至S/Hn，其等取樣/保持通過閾值電壓檢測的電晶體TFT-V所檢測的OLED的閾值電壓Vth，以提供對應於資料線DL1至DLn的數量、以及A/D(數位)轉換器31，用於將通過取樣/保持電路S/H1至S/Hn所取樣/保持的類比閾值電壓轉換為數位信號並在記憶體中儲存該等數位信號。
在OLED顯示器打開且影像在顯示面板10上顯示或處於待機狀態之前，閾值電壓檢測控制單元40依序將控制信號輸出至對應閘極線(或水平線)GL1至GLn所安裝的閾值電壓補償控制線CL1至CLn，從而對應水平線上的閾值電壓檢測的電晶體TFT-V依序開啓。
當控制信號提供至第一閾值電壓補償控制線CL1且第一水平線上的閾值電壓檢測的電晶體TFT-V開啓時，源極驅動器30通過緩衝器BUF1至BUFn將預充電電壓輸出至資料線DL1至DLn。因此，預充電通過閾值電壓檢測的電晶體TFT-V提供至對應OLED的陽極。
在預定時間過去且預充電電壓自OLED充分釋放之後，取樣/保持電路S/H1至S/Hn取樣/保持通過閾值電壓檢測的電晶體TFT-V及對應資料線DL所檢測的OLED的閾值電壓Vth。以此方式所取樣/保持的類比閾值電壓通過A/D轉換器31轉換為數位信號並儲存在記憶體中。
然後，上述閾值電壓檢測操作依序對於下一個水平線執行，且對應OLED的閾值電壓Vth通過上述過程轉換為數位信號並儲存在記憶體中。
在完成上述閾值電壓檢測運作之後，在顯示面板10的影像顯示模式中，當對應自外界提供的RGB資料的資料信號通過資料線DL1至DLn自源極驅動器30輸出至OLED，在藉由原始閾值電壓準位中參考儲存在記憶體內的閾值電壓的改變進行補償之後，輸出資料信號。
因此，OLED不管閾值電壓中的改變一直發出恒定亮度的光。
然而，在傳統OLED顯示器的閾值電壓補償電路中，當檢測閾值電壓以便補償OLED的閾值電壓時使用對應資料線數量的取樣/保持電路，從而造成晶片尺寸增加且電流消耗提高。
因此，本發明已經為解決現有技術中的問題作出努力，且本發明的目的是當檢測閾值電壓時使用較小數量的取樣/保持電路，從而補償設置在OLED顯示器的顯示面板上的OLED的閾值電壓。
在取樣/保持電路之前，可使用多工器代替較使用小數量的取樣/保持電路。
為了獲得上述目的，根據本發明的一個方面，提供一種驅動有機發光二極體顯示器的電路，包括：一顯示面板，其使用設置在複數個閘極線和複數個資料線的交叉區域的有機發光二極體顯示影像；一閾值電壓檢測控制單元，其以水平線為單位通過依序開啓閾值電壓檢測的電晶體提供一預充電電壓，所述閾值電壓檢測的電晶體在資料線和顯示面板上的有機發光二極體中連接，並使得閾值電壓得以檢測；以及一源極驅動器，其以資料線的k條資料線連接至M個多工器的輸入通道且資料線依序連接至一個水平線k次的方式，檢測排列在對應水平線上所有有機發光二極體的閾值電壓，並在必要時重複用於通過M個取樣/保持電路而取樣/保持該等所檢測的閾值電壓、轉換該等所取樣/保持的閾值電壓為數位信號、以及在記憶體中儲存該等數位信號的操作。
根據本發明的另一方面，提供一種驅動有機發光二極體顯示器的方法，包括：藉由使用用於取樣/保持的M多工器，通過資料線預充電當前所選的水平線上的有機發光二極體並通過第一通道讀取M個閾值電壓，該用於取樣/保持的M多工器包括連接至k條資料線的輸入通道；以一對一的方式，通過對應用於取樣/保持的M多工器的取樣/保持電路而取樣/保持該等所讀取的M個閾值電壓，通過類比數位轉換器轉換該等所取樣/保持的閾值電壓為數位信號，並在記憶體中儲存該等數位信號；藉由控制用於取樣/保持的M個多工器的開關操作，通過第二至第k個通道依序讀取閾值電壓，取樣/保持該等所讀取的閾值電壓，轉換該等所取樣/保持的閾值電壓為數位信號，並在記憶體中儲存該等數位信號；通過上述步驟讀取排列在第一水平線上的有機發光二極體的閾值電壓，在記憶體中儲存該等所讀取的閾值電壓，並藉由排列在隨後的水平線上的有機發光二極體重複上述步驟而在記憶體中儲存排列在顯示面板上的所有有機發光二極體的閾值電壓；以及當藉由驅動顯示面板顯示影像時，基於儲存在記憶體中的有機發光二極體的閾值電壓補償及輸出資料信號。
現在詳細參考本發明最佳實施例及所附圖式進行說明。
圖3為根據本發明實施例中驅動OLED顯示器的電路的方塊圖。參考圖3，驅動電路包括顯示面板10、閘極驅動器20、源極驅動器30、和閾值電壓檢測控制單元40。
源極驅動器30包括用於輸入的N個多工器31A至31N、N個緩衝器32A至32N、M個用於取樣/保持的多工器33A至33M、M個取樣/保持電路34A至34M、以及A/D轉換器35。
在顯示影像的情况下，閘極驅動器20依序輸出閘極信號至顯示面板10的閘極線GL1至GLn。與此同步地，源極驅動器30通過用於輸出的多工器31A至31N及緩衝器32A至32N輸出資料信號Data至資料線DL1至DLn。
首先，第一水平線上的開關電晶體TFT-S由提供至第一閘極線GL1的閘極信號開啟。因此，通過資料線DL1至DLn提供的資料信號Data通過開關電晶體TFT-S提供至驅動電晶體TFT-D的閘極，從而驅動電晶體TFT-D開啟。從而，對應資料信號Data的驅動電流通過驅動電晶體TFT-D提供至OLED，從而OLED發出預定亮度的光。
然而，通過開關電晶體TFT-S所提供的資料信號Data在驅動電晶體TFT-D的閘極和源極之間連接的電容C中充電一個框時間。因此，由於驅動電晶體TFT-D開啓一個框時間，則對應的OLED連續發光一個框時間。
接著，由於其他水平線上的OLED依序通過上述過程發光，顯示面板10的所有OLED發光一個框時間。這種操作持續進行每秒預定框時間。
OLED產生獨特顏色RGB之一及通過與單元像素內其他OLED的組合產生目標顏色。
然而，OLED隨著使用時間的流逝逐漸退化，導致其閾值電壓Vth變化。因此，即使在OLED上提供相同的驅動電流，OLED的亮度水準也隨著長時間的使用逐漸減弱。
在這個方面，檢測OLED的閾值電壓Vth的變化，資料信號根據檢測結果進行補償過程從而OLED一直發出恒定亮度的光。根據本發明實施例中的閾值電壓檢測操作將在下面參考圖4詳細描述。
在OLED顯示器打開且影像在顯示面板10上顯示之前或處於待機狀態時，閾值電壓檢測控制單元40依序輸出控制信號至排列在對應閘極線(或水平線)GL1至GLn的閾值電壓補償控制線CL1至CLn，從而在對應水平線上用於閾值電壓檢測的電晶體TFT-V依序開啓。
首先，控制信號提供至第一閾值電壓補償控制線CL1且開啓用於在第一水平線上閾值電壓檢測的電晶體TFT-V。
在此狀態下，源極驅動器30為用於輸入的多工器31A至31N提供如圖4A所示的第一預充電致能信號EN_P/C。因此，如圖4G所示的預充電電壓Pre-Charge通過用於輸入的多工器31A至31N、緩衝器32A至32N、資料線DL1至DLn和用於閾值電壓檢測的電晶體TFT-V傳送至位於顯示面板10上第一水平線上的OLED，並在OLED內預充電。將如圖4C中所示的取樣/保持選擇信號SEL_S/H提供至用於取樣/保持之多工器31A至31N。預充電電壓可設定高於OLED的原始閾值電壓。
同時，用於取樣/保持的總體M個多工器33A至33M以一個用於取樣/保持的多工器對應R條資料線的方式相對於N條資料線DL1至DLn地提供。用於取樣/保持的多工器33A至33M藉由使用取樣/保持選擇信號SEL_SH依序選擇輸入並輸出所選的輸入。
在此狀態中，用於取樣/保持的多工器33A至33M選擇在通過用於閾值電壓檢測的電晶體TFT-V和資料線輸入的OLED的閾值電壓Vth中的閾值電壓Vth，該閾值電壓Vth自多工器33A至33M的第一輸入端輸入，並輸出所選閾值電壓至取樣/保持電路34A至34M。
取樣/保持電路34A至34M接收如圖4B所示的取樣/保持致能信號EN_S/H並取樣/保持輸入的閾值電壓。取樣/保持電路34A至34M與圖4E所示的傳送致能信號EN_Trans同步輸出取樣/保持閾值電壓至A/D轉換器35。A/D轉換器35將自取樣/保持電路34A至34M輸入的取樣/保持閾值電壓轉換為數位信號，且在記憶體中儲存轉換後的閾值電壓。
接著，源極驅動器30將第二預充電致能信號EN_P/C提供至用於輸入的多工器31A至31N。從而，預充電電壓Pre-Charge被傳送至位於顯示面板10上第一水平線上的OLED並對其預充電。取樣/保持選擇信號SEL_S/H提供至用於取樣/保持的多工器33A至33M。用於取樣/保持的多工器33A至33M選擇通過多工器的第二輸入端輸入的閾值電壓Vth，並輸出所選閾值電壓Vth至取樣/保持電路34A至34M。所選閾值電壓Vth通過取樣/保持電路34A至34M取樣/保持，如以上所述，通過A/D轉換器35轉換為數位信號，並在記憶體中儲存。
進而，重複上述操作，從而取樣/保持電路34A至34M選擇通過其第k個輸入端輸入的閾值電壓Vth且所選的閾值電壓Vth通過上述過程儲存在記憶體中。以此方式，完成一個水平線的OLED的閾值電壓檢測操作。
接下來，閾值電壓Vth相對於第二水平線至最後水平線的OLED進行檢測並通過上述過程儲存在記憶體中。以此方式，完成閾值電壓檢測操作。
進而，當資料信號在顯示面板10的正常運行模式中自源極驅動器30輸出時，藉由在原始閾值電壓準位中參考儲存在記憶體中的OLED的閾值電壓的變化進行補償之後，輸出資料信號。從而，OLED一直發出恒定亮度的光，而不考慮其閾值電壓的變化。
相關於取樣/保持電路34A至34M的閾值電壓選擇操作，當顯示面板10的資料線的總數為9(DL1至DL9)且將一個用於取樣/保持的多工器分配至三條資料線的條件下，使用用於取樣/保持的全部3個多工器時，檢測第一水平線上的OLED的閾值電壓Vth的過程將在下面作為一個示例描述。
在提供第一預充電致能信號EN_P/C之後，用於取樣/保持的第一多工器選擇並輸出通過資料線DL1輸入的閾值電壓Vth，用於取樣/保持的第二多工器選擇並輸出通過資料線DL4輸入的閾值電壓Vth，以及用於取樣/保持的第三多工器選擇並輸出通過資料線DL7輸入的閾值電壓Vth。
在提供第二預充電致能信號EN_P/C之後，用於取樣/保持的第一多工器選擇並輸出通過資料線DL2輸入的閾值電壓Vth，用於取樣/保持的第二多工器選擇並輸出通過資料線DL5輸入的閾值電壓Vth，以及用於取樣/保持的第三多工器選擇並輸出通過資料線DL8輸入的閾值電壓Vth。
在提供第三預充電致能信號EN_P/C之後，用於取樣/保持的第一多工器選擇並輸出通過資料線DL3輸入的閾值電壓Vth，用於取樣/保持的第二多工器選擇並輸出通過資料線DL6輸入的閾值電壓Vth，以及用於取樣/保持的第三多工器選擇並輸出通過資料線DL9輸入的閾值電壓Vth。
當需要X源極驅動器以驅動OLED顯示面板10時，X源極驅動器同時通過上述過程檢測OLED的閾值電壓。當顯示面板10的水平線的數量為Y時，X源極驅動器重複Y次閾值電壓檢測，藉以檢測顯示面板10上所有OLED的閾值電壓。
到目前為止，已經描述了將檢測一次的OLED的閾值電壓取樣/保持並轉換為用於儲存的數位信號的示例。然而，為了提高可靠性，可計算、取樣/保持以及轉換檢測多次(如，兩次或兩次以上)的閾值電壓的平均值成為用於儲存的數位信號。
圖5為說明驅動根據本發明實施例中OLED顯示器的方法的流程圖，其將在下面描述。
閾值電壓檢測控制單元開啓第一水平線用於閾值電壓檢測的電晶體。在此狀態下，源極驅動器輸出預充電電壓。預充電電壓通過資料線DL1至DLn傳送至位於第一水平線上的OLED和用於閾值電壓檢測的電晶體，並對所述OLED和電晶體進行預充電(S1)。
源極驅動器輸出取樣/保持選擇信號，從而用於取樣/保持的M個多工器選擇第一通道(S2)。
位於第一水平線上的OLED的預充電電壓以一預定時間放電直到閾值電壓(S3)。
連接至用於取樣/保持的多工器的第一通道的M個閾值電壓與位於第一水平線上的OLED的閾值電壓一起讀取，並通過M取樣/保持電路取樣/保持(S4)。
取樣/保持的M個閾值電壓通過A/D轉換器轉換為數位信號並儲存在記憶體中(S5和S6)。
確定是否已經處理第k個取樣通道的閾值電壓。當確定第k個取樣通道的閾值電壓仍舊沒有處理，下一個通道通過用於取樣/保持的M個多工器選擇，並重複如上所述地將連接至對應通道的M個閾值電壓轉換為數位信號並在記憶體中儲存數位信號的操作，從而在一個水平線上的OLED的閾值電壓儲存在記憶體中(S7)。
第一水平線上排列的OLED的閾值電壓通過上述過程讀取並在記憶體中儲存，然後在下一個水平線上排列的OLED上重複上述過程，從而排列在顯示面板上的所有OLED的閾值電壓都儲存在記憶體中(S8和S9)。
之後，顯示面板被驅動以顯示影像。此時，在藉由儲存於記憶體中的每個OLED的閾值電壓中相對於原始閾值電壓的變化進行補償之後，輸出資料信號(S10和S11)。
本發明並不使用對應至所有資料線而提供的取樣/保持電路檢測OLED的閾值電壓。相反地，k條資料線通過預定數量的多工器選擇地連接並且檢測的閾值電壓通過對應的取樣/保持電路而取樣/保持，從而所用的取樣/保持電路的數量可顯著減少，導致晶片尺寸及功耗降低。
儘管本發明的最佳實施例已經以說明地目的描述，熟悉本領域的技術人員可以意識地是在不脫離本發明所附申請專利範圍保護的範圍和精神範圍可以進行各種變換和替換。
10．．．顯示面板
11．．．像素
20．．．閘極驅動器
30．．．源極驅動器
31A~31N．．．多工器
32A~32N．．．緩衝器
33A~33M．．．多工器
34A~34M．．．取樣/保持電路
35．．．A/D轉換器
40．．．閾值電壓檢測控制單元
S1～S11．．．步驟
圖1為說明現有技術中OLED顯示器的示意性框圖；
圖2為現有技術中OLED顯示器的框圖；
圖3為本發明實施例中驅動OLED顯示器的電路的框圖；
圖4A至圖4H為說明圖3所示每個元件的波形的圖示；以及
圖5為說明本發明實施例中驅動OLED顯示器的方法的控制波形圖。
10．．．顯示面板
11．．．像素
20．．．閘極驅動器
30．．．源極驅動器
35．．．A/D轉換器
31A~31N．．．多工器
32A~32N．．．緩衝器
33A~33M．．．多工器
34A~34M．．．取樣/保持電路
40．．．閾值電壓檢測控制單元

Claims (13)

  1. 一種驅動有機發光二極體顯示器的電路，包括：一源極驅動器，基於複數筆資料信號藉由驅動一有機發光二極體顯示器的顯示面板以顯示一影像，或檢測該有機發光二極體顯示器的閾值電壓的變化，以及基於該檢測的閾值電壓以補償及輸出該等資料信號，其中，該源極驅動器包括：N個多工器，用於選擇性地輸出資料信號或預充電電壓的輸入；N個緩衝器，其緩衝自該N個多工器用於輸入的該等資料信號或該等預充電電壓並輸出該等經緩衝的資料信號或預充電電壓至複數條資料線；M個多工器，用於取樣/保持包括連接至該等資料線的k條資料線的輸入通道及該等輸入通道依序連接的輸出端；以及M個取樣/保持電路，其取樣/保持自用於取樣/保持的該M個多工器輸出的對應有機發光二極體的閾值電壓，其中，M、k及N係正整數。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的驅動有機發光二極體顯示器的電路，其中，該源極驅動器提供為複數個。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的驅動有機發光二極體顯示器的電路，其中，所述複數個源極驅動器同時檢測該等有機發光二極體的該等閾值電壓。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的驅動有機發光二極體顯示器的電路，其中，該源極驅動器相對於一個水平線以k次執行檢測和取樣/保持該等有機發光二極體的該等閾值電壓，將該等所取樣/保持的閾值電壓轉換為數位信號，並在一記憶體中儲存該等數位信號的操作，且以該顯示面板的水平線數量重複該操作一個框時間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的驅動有機發光二極體顯示器的電路，進一步包括：一閾值電壓檢測控制單元，藉由依序開啟用於閾值電壓檢測的電晶體使閾值電壓得以檢測，該等電晶體在該顯示面板上的該等資料線和該等有機發光二極體之間連接。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的驅動有機發光二極體顯示器的電路，進一步包括：一類比數位轉換器，其將由該M個取樣/保持電路取樣/保持的該等有機發光二極體的該等閾值電壓轉換為數位信號。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的驅動有機發光二極體顯示器的電路，其 中，該預充電電壓高於該有機發光二極體的一原始閾值電壓。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的驅動有機發光二極體顯示器的電路，其中，該等預充電電壓同時輸出至所有資料線。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的驅動有機發光二極體顯示器的電路，其中，每當用於取樣/保持的該M個多工器執行一開關操作時，用於輸入的該N個多工器選擇並輸出預充電電壓。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的驅動有機發光二極體顯示器的電路，其中，每當輸入一取樣/保持選擇信號時，用於取樣/保持的該M個多工器依序選擇該k個輸入通道並連接該k個輸入通道至該等輸出端。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的驅動有機發光二極體顯示器的電路，其中，該M個取樣/保持電路以一對一地方式對應用於取樣/保持的該M個多工器的該等輸出端。
  12. 如申請專利範圍第6項所述的驅動有機發光二極體顯示器的電路，其中，每當執行一次的預充電操作時，該類比數位轉換器依序將有機發光二極體的M個閾值電壓轉換為數位信號，該M個閾值電壓由該M個取樣/保持電路取樣/保持。
  13. 一種驅動有機發光二極體顯示器的方法，包括：藉由使用用於取樣/保持的M個多工器，通過資料線預充電當前所選水平線上的有機發光二極體並通過一第一通道讀取M個閾值電壓，該用於取樣/保持的M個多工器包括連接至k條資料線的輸入通道；以一對一的方式，通過對應用於取樣/保持的該M個多工器的取樣/保持電路取樣/保持該等所讀取的M個閾值電壓，通過一類比數位轉換器轉換該等所取樣/保持的閾值電壓為數位信號，並在一記憶體中儲存該等數位信號；藉由控制用於取樣/保持的該M個多工器的一開關操作，通過第二至第k個通道依序讀取閾值電壓、取樣/保持該等所讀取的閾值電壓、轉換該等所取樣/保持的閾值電壓為數位信號、並在記憶體中儲存該等數位信號；通過上述步驟讀取排列在一第一水平線上的有機發光二極體的閾值電壓，在該記憶體中儲存該等所讀取的閾值電壓，並藉由排列在隨後的水平線上的有機發光二極體重複上述步驟而在該記憶體中儲存排列在一顯示面板上的所有有機發光二極體的閾值電壓；以及 當藉由驅動該顯示面板顯示影像時，基於儲存在該記憶體中的該等有機發光二極體的該等閾值電壓補償並輸出資料信號，其中，在基於經複數次檢測得到的閾值電壓的一平均值進行補償之後，輸出該等資料信號，其中，M及k係正整數。
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