TWI450243B - 有機發光二極體顯示器及其驅動方法 - Google Patents

有機發光二極體顯示器及其驅動方法 Download PDF

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Description

有機發光二極體顯示器及其驅動方法
本發明涉及一種有機發光二極體顯示裝置及其驅動方法，其能夠阻止由於外部溫度或環境光而導致的亮度變化。
平板顯示裝置包括液晶顯示器(LCD)、場發射顯示器(FED)、電漿顯示面板(PDP)、電致發光裝置等。
PDP具有重量輕及超薄特點，並由於簡單的結構及製造過程而對大螢幕有利，但是PDP的缺點是發光效率及亮度較低並且功率消耗較大。TFT LCD(薄膜電晶體LCD)廣泛用於平板顯示裝置中，但是其缺點是視角較小且響應速度較低。根據發光層使用的材料，電致發光裝置主要分為無機發光二極體和有機發光二極體(OLED)，該電致發光裝置為自身發光的發光裝置，並且其優點為響應速度較高，並且發光效率、亮度及視角較大。
如第1圖所示，OLED顯示裝置包括一OLED。該OLED具有一陽極電極、一陰極電極和有機化合物層。
該等有機化合物層包括一電洞注入層HIL、一電洞傳輸層HTL、一發光層EML、一電子傳輸層ETL和一電子注入層ETL。當將驅動電壓施加至陽極電極和陰極電極時，經由電洞注入層HIL和電洞傳輸層HTL提供的電洞以及經由電子注入層EIL和電子傳輸層ETL提供的電子移至發光層以形成激子，並且相應地發光層EML發光。
在OLED顯示裝置中，複數個像素以矩陣排列，每個像素包括OLED，藉由施加掃描脈衝至為主動元件的TFT而選擇該等像素，從而選擇性地開啟，並且該像素資料被提供至所選像素，進而控制像素亮度。每個像素包括一驅動TFT、至少一開關TFT、一儲存電容等，並且該像素亮度與通過OLED的驅動電流Ioled成正比，如方程式1所表示。
方程式1
這裏，“Ioled”表示驅動電流，“k”為由驅動TFT和寄生電容的移動性所定義的恒定值，“Vgs”表示驅動TFT的閘極-源極-電壓，以及“Vth”表示驅動TFT的閾值電壓。
在OLED顯示裝置中，如果由於外部溫度的影響而導致驅動TFT的移動性改變，或者由於環境光的影響而導致光電流流過OLED，流過OLED的驅動電流Ioled改變。在流過OLED的驅動電流Ioled大於對應像素資料的值的情況下，縮短了驅動TFT和OLED的有效期，並且在流過OLED的驅動電流Ioled小於對應像素資料的值的情況下，降低了對比率。因此，本申請人已在申請的韓國專利申請第10-2009-0132960號中提出了一種電流回饋演算法，其通過當前驅動電流的即時回饋而使對應像素資料的理想驅動電流流過OLED。在該技術中，檢測驅動電流，並且調節高電位位準，以便檢測的驅動電流值與自像素資料預測的驅動電流值相同。因而，藉由實現對應像素資料的理想亮度，該技術阻止了由於外部環境條件變化如外部溫度或環境光而導致的亮度變化。
第2圖顯示了現有技術中用於檢測流過OLED的驅動電流的電流感測電路的配置。參見第2圖，該電流感測電路包括運算放大器1和ADC(類比數位轉換器)2，其中運算放大器1將流過OLED的驅動電流Ioled轉換為一電壓並放大該電壓，ADC 2將放大的類比電壓轉換為數位感測電流值Isen。在第2圖中，“Rs”表示驅動電壓電源線3和OLED之間連接的感測電阻。
然而，在OLED顯示裝置中，藉由在初始驅動期間施加驅動電壓用於驅動該等像素，該等像素發光，並因此大量電流即刻流過驅動電壓電源線3。在這種情況下，自運算放大器1的輸出終端的電壓可超過ADC 2的輸入電壓範圍。在現有技術中，在初始驅動期間該過電流可引起驅動電路毀壞以及電流回饋演算法的運算錯誤。
本發明的實施例提供了一種OLED顯示裝置及其驅動方法，當應用用於阻止由於外部溫度或環境光而導致的亮度變化的電流回饋演算法時，其在初始驅動期間能夠阻止驅動電路破壞及電流回饋演算法中發生的運算錯誤。
根據本發明的示例性實施例，提供一種OLED(有機發光二極體)顯示裝置的驅動方法，該OLED顯示裝置具有複數個像素，每個像素包括響應像素資料而發光的OLED，該OLED顯示裝置的驅動方法包括在直接施加系統電源之後的一預定期間內，提供黑色資料至該等像素；在初始驅動過程中，將驅動電壓施加至該等OLED，用於提供黑色資料至該等像素；在自驅動電壓提供至該等OLED的時間點經過至少一圖框之後，在第一不發射期間通過該黑色資料檢測流過該等OLED的驅動電流；以及在初始驅動之後，提供像素資料至該等像素以正常驅動。
該預定期間可係自驅動電壓施加至該等OLED之前直至像素資料輸出至該等像素。
該不發射期間表示一垂直空白期間。
驅動電流的檢測步驟包括將流過該等OLED的驅動電流轉換為一電壓並放大該電壓；以及將該放大的類比電壓值轉換為數位感測電流值。
正常驅動的步驟包括計算對應該像素資料的數位評估電流值；在該第一不發射期之後，在一第二不發射期間及其後，藉由通過像素資料感測流過該等OLED的驅動電流，檢測數位感測電流；以及產生數位亮度調節值，通過數位評估電流值與數位感測電流值的對比，使得該數位感測電流值與數位評估電流值相同，並基於該數位亮度調節值調整高電位伽瑪電壓源。
根據另一示例性實施例，提供一種OLED顯示裝置，包括一顯示面板，提供有複數個像素，每個像素包括響應像素資料而發光的一OLED；一資料驅動電路，其驅動該顯示面板的資料線；一時序控制器，其在直接施加系統電源之後提供像素資料之前，在一預定期間提供黑色資料至資料驅動電路；一驅動電壓供給電路，在一初始驅動過程中，將驅動電壓施加至該等OLED，用於將該黑色資料提供至該等像素；以及一亮度補償電路，包括一電流感測電路，在自驅動電壓施加至該等OLED的時間點經過至少一圖框之後，在一第一不發射期間，藉由該黑色資料檢測流過該等OLED的驅動電流，其中該亮度補償電路阻止了顯示面板的亮度由於外部環境條件改變而導致的變化。
以下，參見第3圖至第7圖說明本發明的示例實施例。
第3圖顯示了根據本發明實施例在初始驅動期間OLED顯示裝置的驅動方法。第4圖顯示了在初始驅動和正常驅動期間，控制信號和資料的應用時序。此外，第5圖顯示了根據本發明實施例在初始驅動之後的正常驅動期間OLED顯示裝置的驅動方法。
首先，參見第3圖和第4圖說明根據本發明實施例的初始驅動。在根據本發明實施例之OLED顯示裝置的驅動方法中，在直接將系統電源施加至顯示裝置之後，參考自外部裝置提供的垂直同步信號Vsync和資料致能信號DE，輸出黑色資料(S11)。在自驅動電壓Vdd和Vss施加至設置在顯示面板的像素中的OLED之前直至輸出實際像素資料RGB的預定期間，輸出黑色資料。該黑色資料自時序控制器輸出，在資料驅動電路中被轉換為資料電壓，並接著被施加至該等像素。
在OLED顯示裝置的驅動方法中，在用於提供黑色資料至該等像素的初始驅動過程中，驅動電壓致能信號OLED_POWER_EN進入ON狀態，從而驅動電壓Vdd和Vss被施加至設置在顯示面板的像素中的OLED(S12)。一般，流過OLED的驅動電流與施加至該像素的資料電壓成正比。換句話說，根據明亮的影像，隨著資料電壓變大，OLED處的驅動電流增大，而根據暗的影像，隨著資料電壓變小，驅動電流減小。因此，在提供黑色資料以實現黑色影像的情況中，該OLED驅動電流理論上為0A，並且這時，電流感測電路具有最低輸出值。保持該驅動電壓致能信號OLED_POWER_EN的ON狀態直至關閉系統電源。
在該OLED顯示裝置的驅動方法中，如第7圖所示，電流感測電路12包括運算放大器121和ADC 122，在自驅動電壓Vdd和Vss施加至該OLED的時間點經過至少一圖框週期t1之後，在不發射期間(如垂直空白期間)，該電流感測電路12檢測流過該OLED的驅動電流(S13)。電流感測電路12為響應電流感測啟動信號CSS而運行。在自驅動電壓Vdd和Vss施加至該OLED的時間點經過至少一圖框週期t1之後，在自垂直空白期間開始的每個垂直空白期間，該電流感測啟動信號CSS具有高邏輯位準。電流感測電路12檢測該黑色資料的OLED驅動電流，以響應第一電流感測啟動信號CSS1的高邏輯位準。該黑色資料的OLED驅動電流具有0A或相似值，並因此自運算放大器121的輸出值為0V或為ADC 122的輸入電壓範圍中的最低電壓值。在OLED顯示裝置的驅動方法中，通過該過程中的步驟S13，藉由阻止運算放大器121的輸出終端電壓超過ADC 122的輸入電壓範圍，在初始驅動期間可防止驅動電路毀壞及電流回饋演算法的運算錯誤。
在OLED顯示裝置的驅動方法中，如果完成對應於黑色資料的OLED驅動電流的感測(S14)，輸出實際像素資料RGB(S15)。實際像素資料RGB自時序控制器輸出，在資料驅動電路中被轉換為資料電壓，並接著被施加至該等像素。在正常驅動期間，在初始驅動之後，顯示實際像素資料RGB，因為流過OLED的驅動電流受像素資料RGB限制，因此不必擔心由於電流感測電路12中的過電流而導致該等驅動電路被破壞以及在電流回饋演算法中發生運算錯誤。
參見第5圖，將說明根據本發明實施例在正常驅動期間用於阻止由於外部溫度或環境光而導致亮度變化的方法。
首先，在OLED顯示裝置的驅動方法中，計算對應於像素資料RGB的數位評估電流值(S21)。此外，藉由感測實際像素資料RGB的OLED驅動電流，檢測數字感測電流值，以響應第二電流感測啟動信號CSS2及其後的高邏輯位準(S22)。
接著，對比數位評估電流值和數位感測電流值，並然後產生數位亮度調節值，從而數位感測電流值與數位評估電流值相同(S23)。之後，該數位亮度調節值被數位-類比轉換，並且基於該類比亮度調節值調整高電位伽瑪電壓源的輸出位準(S24)。藉以，在OLED顯示裝置的驅動方法中，藉由實現對應像素資料RGB的理想亮度，可防止由於外部環境調整如外部終端或環境光而導致的亮度變化。
第6圖顯示了根據本發明實施例的OLED顯示裝置。第7圖詳細顯示了第6圖中所示的電流感測電路12。
在第6圖中，根據本發明實施例的OLED顯示裝置包括顯示面板10、時序控制器11、電流評估電路11a、電流感測電路12、伽瑪電壓調節電路13、伽瑪參考電壓產生電路14、資料驅動電路15、閘極驅動電路16以及驅動電壓供給電路17。這裏，電流評估電路11a、電流感測電路12以及伽瑪電壓調節電路13用作亮度補償電路以阻止由於外部環境調整(溫度、環境光)而導致的亮度變化。
顯示面板10提供有相互交叉的複數個資料線DL和複數個閘極線GL，以及在交叉處以矩陣形式排列的像素。該等像素包括具有紅色OLED的紅色像素、具有綠色OLED的綠色像素以及具有藍色OLED的藍色像素。每個像素包括一驅動TFT、至少一開關TFT、一儲存電容等，並可通過任意已知結構來實施。每個像素經由開關TFT連接至資料線DL和閘極線GL，並提供有自資料驅動電路15的資料電壓以及自閘極驅動電路16的掃描脈衝。此外，每個像素連接至驅動電壓電源線23，並提供有自驅動電壓供給電路17的高電位驅動電壓Vdd和低電位驅動電壓Vss。該驅動電壓電源線23可與各自紅色、綠色和藍色像素獨立設置，或可與紅色、綠色和藍色像素公共設置。
時序控制器11重排自外部裝置輸入的數位像素資料RGB以適應顯示面板10的解析度，並將該像素資料RGB提供至資料驅動電路15。在提供數位像素資料RGB之前，時序控制器11提供黑色資料BD至資料驅動電路15。在自驅動電壓Vdd和Vss施加至設置在顯示面板10的像素中的OLED之前直至提供數位像素資料RGB的預定期間，提供黑色資料BD至資料驅動電路15。
基於時序信號如水平同步信號Hsync、點時鐘信號DCLK和資料致能信號DE，時序控制器11產生用於控制資料驅動電路15的運行時序的資料控制信號DDC、用於控制閘極驅動電路16的運行時序的閘極控制信號GDC、以及用於控制電流感測電路12的運行時序的電流感測啟動信號CSS。
電流評估電路11a計算數位評估電流值Iest，其流過關於一圖框的數位像素資料RGB的每個圖框像素。為此，電流評估電路11a包括一查找表和一加法器，該查找表儲存為像素資料的灰度值預定義的驅動電流值並且每次輸入像素資料RGB時輸出對應驅動電流值，以及在一圖框期間藉由積累自查找表輸出的驅動電流值，該加法器計算數位評估電流值。
電流感測電路12經由驅動電壓電源線23數位-類比轉換流過OLED的驅動電流Ioled，以響應來自時序控制器11的電流感測啟動信號CSS，從而檢測數位感測電流值Isen。電流感測電路12包括運算放大器121、ADC 122和開關元件SW，其中運算放大器121將流過OLED的驅動電流Ioled轉換為一電壓並放大該電壓，ADC 122將該放大的類比電壓值轉換為數位感測電流值Isen，以及開關元件SW轉換感測電阻Rs和運算放大器121的兩端間的電連接，以響應電流感測啟動信號CSS。
運行電流感測電路12以響應電流感測啟動信號CSS。在自驅動電壓Vdd和Vss施加至該OLED的時間點經過至少一圖框週期t1之後，在自垂直空白期間開始的每個垂直空白期間，該電流感測啟動信號CSS具有高邏輯位準。在初始驅動期間，電流感測電路12檢測該黑色資料的OLED驅動電流，以響應第一電流感測啟動信號CSS1的高邏輯位準。該黑色資料的OLED驅動電流具有0A或相似值，並因此自運算放大器121的輸出值為0V或為ADC 122的輸入電壓範圍中的最低電壓值。從而，藉由阻止運算放大器121的輸出終端電壓超過ADC 122的輸入電壓範圍，在初始驅動期間可防止驅動電路毀壞及電流回饋演算法的運算錯誤。
在正常驅動期間，在初始驅動之後，顯示實際像素資料RGB，藉由感測實際像素資料RGB的OLED驅動電流，電流感測電路12檢測數位感測電流值Isen，響應第二電流感測啟動信號CSS2及其後的高邏輯位準。在該正常驅動期間，因為流過OLED的驅動電流受像素資料RGB限制，不必擔心由於電流感測電路12中的過電流而導致該等驅動電路被破壞以及在電流回饋演算法中發生運算錯誤。
伽瑪電壓調節電路13對比數位評估電流值Iest和數位感測電流值Isen，並接著產生數位亮度調節值，從而該數位感測電流值與數位評估電流值相同。此後，伽瑪電壓調節電路13執行數位亮度調節值的數位-類比轉換以輸出類比亮度調節值，並且基於類比亮度調節值調整高電位伽瑪電壓源MVDD的輸出位準。藉以，顯示影像的亮度實現為理想亮度而不管外部環境條件(外部終端或環境光)。
伽瑪參考電壓產生電路14包括複數個在高電位伽瑪電壓源MVDD和接地電壓之間連接的電阻串，並產生複數個由高電壓和接地電壓之間的分壓而獲得的伽瑪參考電壓GMA。藉由調整高電位伽瑪電壓源MVDD的位準，該等伽瑪參考電壓GMA也可容易地被調節至期望位準。
藉由參考伽瑪參考電壓GMA，資料驅動電路15將黑色資料BD和數位像素資料RGB轉換為伽瑪補償電壓，以響應來自時序控制器11的資料控制信號DDC，並且資料驅動電路15將該伽瑪補償電壓提供至顯示面板10的資料線DL作為資料電壓。
閘極驅動電路16產生在用於開啟像素的開關TFT的閘極高電壓和用於關閉開關TFT的閘極低電壓之間變化的掃描脈衝，以響應來自時序控制器11的閘極控制信號GDC。此外，該掃描脈衝被相繼地提供至閘極線GL以相繼地驅動閘極線GL，從而選擇資料電壓被施加至顯示面板10的水平線。
驅動電壓供給電路17產生高驅動電壓Vdd和低驅動電壓Vss，以響應自外部裝置提供的驅動電壓致能信號OLED_POWER_ON，並且驅動電壓供給電路17經由驅動電壓電源線23將高驅動電壓Vdd和低驅動電壓Vss施加至該等像素。在黑色資料BD施加至該等像素的初始驅動過程中，該驅動電壓致能信號OLED_POWER_ON進入ON狀態，如第4圖所示。維持該驅動電壓致能信號OLED_POWER_ON的ON狀態直至關閉系統電源。
如上所述，根據本發明的OLED顯示裝置及其驅動方法，當應用用於阻止由於外部溫度或環境光而導致亮度變化的電流回饋演算法時，在自驅動電壓施加至OLED之前直至提供實際像素資料，在預定期間藉由施加黑色資料至該等像素以阻止運算放大器的輸出終端電壓超過ADC的輸入電壓範圍，可預先阻止驅動電路破壞及電流回饋演算法的運算錯誤。
儘管以其涉及的一些說明性的實施例來描述實施例，可以理解的是，在本發明的精神或範圍中，熟悉本領域的人員可設計多種修飾和實施例。尤其，在本發明，圖式以及申請專利範圍的範圍內，可對組成部分和/或排列進行各種修飾和變更。除了組成部分和/或排列的各種修飾和變更外，對於熟悉本領域的人員選擇性的使用是顯而易見的。
本申請要求2010年7月22日提交的韓國專利申請第10-2010-0070907號的權益，通過引用將其全部結合到本申請中。
1．．．運算放大器
2．．．ADC(類比數位轉換器)
3．．．驅動電壓電源線
10．．．顯示面板
11．．．時序控制器
11a．．．電流評估電路
12．．．電流感測電路
13．．．伽瑪電壓調節電路
14．．．伽瑪參考電壓產生電路
15．．．資料驅動電路
16．．．閘極驅動電路
17．．．驅動電壓供給電路
23．．．驅動電壓電源線
121．．．運算放大器
122．．．ADC(類比數位轉換器)
S11～S15．．．步驟
S21～S24．．．步驟
所附圖式其中提供關於本發明實施例的進一步理解並且結合與構成本說明書的一部份，說明本發明的實施例並且與描述一同提供對於本發明實施例之原則的解釋。
圖式中：
第1圖為說明OLED顯示裝置中發光原理的圖式；
第2圖為說明現有技術中電流感測電路的圖式；
第3圖為根據實施例說明初始驅動期間該OLED顯示裝置的驅動方法的圖式；
第4圖為說明初始時序和正常驅動期間控制信號的應用時序的圖式；
第5圖為根據實施例說明正常驅動期間該OLED顯示裝置的驅動方法的圖式；
第6圖為根據實施例說明該OLED顯示裝置的圖式；以及
第7圖為說明第6圖所示的電流感測電路的詳細圖式。
S11～S15．．．步驟

Claims (9)

  1. 一種有機發光二極體顯示裝置的驅動方法，該有機發光二極體顯示裝置具有複數個像素，每個像素包括響應像素資料而發光的一有機發光二極體，該有機發光二極體顯示裝置的驅動方法包括：在直接施加系統電源之後的一預定期間內，提供黑色資料至該等像素；在一初始驅動過程中，將驅動電壓施加至該等有機發光二極體，以提供該黑色資料至該等像素；在自該驅動電壓施加至該等有機發光二極體的時間點經過至少一圖框之後，在一第一不發射期間，藉由該黑色資料檢測流過該等有機發光二極體的一驅動電流；以及在該初始驅動過程之後，提供像素資料至該等像素以正常驅動，其中在該預定期間，只有該黑色資料被提供至該等像素，以及其中該初始驅動過程的該預定期間係自該驅動電壓施加至該等有機發光二極體之前直至該正常驅動之該像素資料輸出至該等像素。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述的有機發光二極體顯示裝置的驅動方法，其中該第一不發射期間表示一垂直空白期間。
  3. 依據申請專利範圍第1項所述的有機發光二極體顯示裝置的驅動方法，其中該驅動電流的檢測步驟包括：將流過該等有機發光二極體的該驅動電流轉換為一電壓並放大該電壓；以及將該放大的類比電壓值轉換為一數位感測電流值。
  4. 依據申請專利範圍第1項所述的有機發光二極體顯示裝置的驅動方法，其中該正常驅動的步驟包括：計算對應該像素資料的一數位評估電流值； 在該第一不發射期間之後，在一第二不發射期間及其後，藉由通過該像素資料感測流過該等有機發光二極體的一驅動電流，檢測一數位感測電流；以及產生一數位亮度調節值，藉由該數位評估電流值與該數位感測電流值的對比，使得該數位感測電流值與該數位評估電流值相同，並基於該數位亮度調節值調整一高電位伽瑪電壓源。
  5. 一種有機發光二極體顯示裝置，包括：一顯示面板，其提供有複數個像素，每個像素包括響應像素資料而發光的一有機發光二極體；一資料驅動電路，其驅動該顯示面板的資料線；一時序控制器，其在直接施加系統電源之後提供該像素資料之前，在一預定期間，提供黑色資料至該資料驅動電路；一驅動電壓供給電路，其在一初始驅動過程中將驅動電壓施加至該等有機發光二極體，用於將該黑色資料提供至該等像素；以及一亮度補償電路，包括一電流感測電路，該電流感測電路在自該驅動電壓施加至該等有機發光二極體的時間點經過至少一圖框之後，在一第一不發射期間，藉由該黑色資料檢測流過該等有機發光二極體的一驅動電流，其中該亮度補償電路阻止該顯示面板的亮度由於外部環境條件改變而導致的變化，其中在該預定期間，只有該黑色資料被提供至該等像素，以及其中該初始驅動過程的該預定期間係自該驅動電壓施加至該等有機發光二極體之前直至該正常驅動之該像素資料輸出至該等像素。
  6. 依據申請專利範圍第5項所述的有機發光二極體顯示裝置，其中該第一不發射期間表示一垂直空白期間，其被設定為一第一垂直空白期間。
  7. 依據申請專利範圍第6項所述的有機發光二極體顯示裝置，其中該電流感測電路包括： 一運算放大器，其將流過該等有機發光二極體的一驅動電流轉換為一電壓並放大該電壓；一類比數位轉換器，其將該放大的類比電壓值轉換為一數位感測電流值；以及開關元件，其轉換連接至該等有機發光二極體的一驅動電壓電源線的一感測電阻和該運算放大器的兩端間的電連接，以響應一電流感測啟動信號，其中在自該驅動電壓施加至該等有機發光二極體的時間點經過至少一圖框週期之後，在自該第一垂直空白期間開始的每個垂直空白期間，該電流感測啟動信號具有一高邏輯位準。
  8. 依據申請專利範圍第7項所述的有機發光二極體顯示裝置，其中在該第一垂直空白期間之後，在一第二垂直空白期間及其後，藉由通過該像素資料感測流過該等有機發光二極體的一驅動電流，該電流感測電路檢測一數位感測電流值。
  9. 依據申請專利範圍第8項所述的有機發光二極體顯示裝置，其中該亮度補償電路進一步包括：一電流評估電路，其計算對應該像素資料的一數位評估電流值；以及一伽瑪電壓調節電路，其產生一數位亮度調節值，通過該數位評估電流值與該數位感測電流值的對比，使得該數位感測電流值與該數位評估電流值相同，並基於該數位亮度調節值調整一高電位伽瑪電壓源。
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