TWI401654B - An image display device and a driving method thereof - Google Patents

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TWI401654B
TWI401654B TW097136510A TW97136510A TWI401654B TW I401654 B TWI401654 B TW I401654B TW 097136510 A TW097136510 A TW 097136510A TW 97136510 A TW97136510 A TW 97136510A TW I401654 B TWI401654 B TW I401654B
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Naruhiko Kasai
Masato Ishii
Toru Kono
Hajime Akimoto
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Hitachi Displays Ltd
Panasonic Liquid Crystal Displ
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Description

圖像顯示裝置及其驅動方法
本發明係關於搭載有EL(電致發光)元件或有機EL元件等自發光型顯示元件的自發光元件之圖像顯示裝置及其驅動方法。
以EL(電致發光)元件或有機EL元件等為代表之自發光元件，其發光亮度具有與流動於自發光元件中之電流量成正比的性質，能夠藉由控制流動於自發光元件中之電流量而進行階度顯示。配置複數個此種自發光元件可製成顯示裝置。
然而，用以控制流動於此種自發光元件中之電流量的驅動電晶體，會在製造過程中發生特性變異，該特性變異使得驅動電流亦發生變異，於是造成亮度變異，成為畫質低下的主要原因。
作為解決該問題之一電路，於於專利文獻1(日本特開2003-5709號公報)中揭示以下技術：於一水平期間(1線期間)以驅動電晶體之特性為基準寫入顯示資料信號，其後，藉由輸入控制發光時序之三角波，抵消驅動電晶體之特性變異並同時控制發光時間，而進行階度顯示。
專利文獻1揭示之發明，係稱為藉由比較資料電壓(信號電壓)與三角波電壓之大小而控制發光時間之時間調變方式的驅動方法，於顯示期間內分為信號寫入期間(信號電壓寫入期間、資料寫入期間)與三角波輸入期間(三角波電壓輸入期間、發光期間、點亮時間)，例如於一幀期間內，或一水平期間內，分為信號寫入期間與發光期間。
如此驅動下，為於一幀期間內確保較長之發光時間，有必要藉由設幀記憶體來縮短顯示期間，以確保較長之返馳期間，故使周邊電路之規模增大。又，為於一水平期間內確保較長之發光時間，可藉由設置線緩衝器實現。然而，實際上仍無法使整個水平返馳期間成為發光期間。如圖4後述，由於從信號電壓覆寫為像素驅動電壓(三角波)之過程中不能發光，故不能確保較長的發光時間。
本發明之目的在於提供一種僅使用線記憶體確保較長之自發光元件之發光時間的高亮度顯示之圖像顯示裝置及其驅動方法。
為於每一水平返馳期間覆寫信號電壓與三角波電壓，不能發光之無用時間將會增加，故本發明採用藉由將各寫入動作整合為複數條線來抑制該無用時間之構成。本發明於先前構成中追加了相當於上述整合之複數條線的線記憶體，及用以極力縮短信號電壓期間之高速讀取電路。此外並設置一電路，其可改變使信號電壓之寫入以複數條線連續執行時之各線之寫入時的條件，例如，藉由用以針對三角波寫入後之連續信號電壓之寫入時間差異進行逐線之寫入時間控制之整合的複數條線中之第幾條線來改變寫入時間。
由於可依指定線來確保發光時間，而無必要使用幀記憶體，因此周邊電路之構成得以簡略化，而可以逐線控制寫入時間，故可修正因線整合所致之寫入條件相異，而能夠獲得高精度之圖像顯示。
以下，茲佐參考圖示詳細說明本發明之最佳實施形態。
以下利用圖示詳細說明本發明之一實施形態。圖1係使用本發明之自發光元件之圖像顯示裝置之一實施形態的構成圖。圖1中，符號1為垂直同步信號，2為水平同步信號，3為資料賦能信號，4為顯示資料，5為同步時脈。垂直同步信號1為顯示一畫面週期(1幀週期)之信號，水平同步信號2為1水平週期之信號，資料賦能信號3為表示顯示資料4為有效之期間(顯示有效期間)的信號，所有的信號均同步輸入同步時脈5。
在本實施形態中，該等顯示資料以一畫面份從左上端之像素依序循序掃描形式傳送，且，將1像素之資訊設為由6位元之數位資料構成者，於以下進行說明。符號6為顯示控制部，7為資料線控制信號，8為掃描線控制信號，9為儲存電路控制信號，10為儲存電路控制位址，11為儲存資料，12為水平圖像儲存電路，13為讀取資料。顯示控制部6係生成用以將自發光元件顯示器(後述)之至少1水平份(1線份)之顯示資料4暫時儲存於可儲存之水平圖像儲存電路12之儲存電路控制信號9作為寫入控制信號，生成儲存電路控制位址10作為寫入位址，並與儲存資料11一併輸出。
又，配合自發光元件顯示器之顯示時序讀取儲存資料11作為讀取資料13，生成儲存電路控制信號9作為讀取控制信號、生成儲存電路控制位址作為讀取位址，且與讀取資料13一併輸出作為資料線控制信號7、掃描線控制信號8。在本實施形態中，對水平圖像儲存電路12作為儲存、讀取1線份之顯示資料者說明如下。
符號14為資料線驅動電路，15為資料線驅動信號，16為掃描線驅動電路，17為掃描線驅動信號，18為發光電壓生成電路，19為自發光元件發光電壓，20為自發光元件顯示器。自發光元件顯示器20表示使用發光二極管或有機EL等作為顯示元件之顯示器，且具有以矩陣狀配置之複數之自發光元件(像素)。自發光元件顯示器20之顯示動作，係對藉由從掃描線驅動電路16輸出之掃描線驅動信號17所選擇之線上的像素，施加從資料線驅動電路14輸出之資料線驅動信號15之對應信號電壓、及三角波信號，來控制發光時間。
自發光元件根據所控制之時間，藉由施加自發光元件發光電壓19而發光。另，資料線驅動電路14與掃描線驅動電路16，可分別以不同的LSI實現，亦可以一個LSI實現。又，可形成於與像素部同一個玻璃基板上。在本實施形態中，將自發光元件顯示器20設為240×320點之解析度者說明如下。
圖2係說明圖1之自發光元件顯示器20之內部構成例的電路圖，且顯示使用有機EL元件作為自發光元件之情形之例。圖2中，符號21為第1資料線，22為第2資料線，23為第1掃描線，24為第320掃描線，25為第1發光控制線，26為第320發光控制線，27為第1行發光電壓供給線，28為第2行發光電壓供給線，29為第1列第1行像素，30為第1列第2行像素，31為第320列第1行像素，32為第320列第2行像素。對藉由各掃描線選擇之列的像素，經由各資料線供給信號電壓與三角波，根據信號電壓與三角波之關係控制發光之時間。
此處僅以第1列第1行像素29顯示有像素內部之構成，然而以第1列第2行像素30為首之其他像素(亦包含未圖示之像素之所有像素)亦有相同構成。符號33為重置開關，34為寫入電容，35為驅動反相器，36為發光控制開關，37為有機EL。由於重置開關33藉由第1掃描線23成「開」狀態，使得驅動反相器35之輸出入短路，因而遵循形成各像素之驅動反相器35之電晶體之特性而設定基準電壓，將此作為基準將來自第1資料線21之信號電壓蓄積於寫入電容34。
當信號電壓寫入後輸入之三角波高於蓄積於寫入電容34之信號電壓時，驅動反相器35成輸出「低」狀態，低於時成輸出「高」狀態，並使發光控制開關36於三角波輸入時成為所有像素「開」狀態，藉此使有機EL37發光。又，如先前說明，由於自發光顯示器20之像素數為240×320像素，故將其設為掃描線之水平方向之線於垂直方向上從第1掃描線23至第320掃描線24排列有320條，資料線之垂直方向之線於水平方向上從第1資料線21、第2資料線22至第720資料線(未圖示)排列有720條(以R、G、B三點構成1像素者)者，說明如下。
再者，將自發光元件電壓19設為由自發光元件顯示器20之下側供給，從垂直方向(行方向)之線即第1行發光電壓供給線27、第2行發光電壓供給線28至第720行發光電壓供給線，於水平方向上連接720條者，說明如下。
圖3係說明圖2之驅動反相器35之信號電壓之基準電壓設定的圖。圖3中，符號38為驅動反相器35之輸出入特性，39為輸出入短路條件，40為驅動反相器35之信號電壓寫入基準電位，由於驅動反相器35在資料寫入時其輸出入短路，因此其輸入、輸出之電位為輸出入特性38與以Vin=Vout之直線表示之輸出入短路條件39之交點，即信號電壓寫入基準電位40。信號電壓之寫入便以該信號電壓寫入基準電壓40為基準進行。
圖4係每一水平期間重複進行資料寫入與三角波輸入之先前之點亮時間控制動作的時序圖。以下參考圖2之電路說明圖4。圖4中，將一水平期間分割為資料寫入期間與三角波寫入期間，在資料寫入期間，重置脈衝成「高」狀態，而使重置開關33設為「開」狀態，且發光控制脈衝成「高」狀態，而使發光控制開關36設為「開」狀態。在三角波寫入期間，設置用以覆寫為三角波電壓之時間之寫入期間，其後，僅使發光控制脈衝成「高」狀態。
驅動反相器輸入在資料電壓寫入期間作為信號電壓(Vsig)，使重置脈衝、發光控制脈衝成「高」狀態，藉此成為以驅動反相器35及有機EL37之特性為基準之奇數行驅動反相器臨限值電壓。在三角波電壓寫入期間，寫入之三角波之電壓跨複數條線份由三角波之高電壓降低至三角波之低電壓，再上升至三角波之高電壓。
在本實施形態中，三角波於1幀期間之週期內由三角波高電壓變化為三角波低電壓、再變化為三角波高電壓。將所謂1幀期間設為頻率60Hz之一週期(約16.7ms)者說明如下。此處，在三角波寫入期間，於三角波之位準使驅動反相器之臨限值電壓降低之期間，驅動反相器輸出為「1」(發光期間)，於升高之期間為「0」(非發光期間)。此時，發光控制脈衝於三角波寫入期間成「高」狀態，發光控制開關36成「開」狀態，故有機EL37於發光期間之三角波寫入期間發光。
圖5係說明整合複數條線重複進行信號電壓之寫入與三角波電壓之寫入的本發明之實施形態之點亮時間控制之動作的波形圖。此處，以整合3線者進行說明。連續3線份連續(逐線依序之3線份)作為顯示電壓之寫入期間(資料寫入期間)，使重置脈衝成「高」狀態，使重置開關33成「開」狀態。其後整合3線份作為三角波期間(三角波電壓之寫入期間)，僅使發光控制脈衝成「高」狀態。此時之驅動反相器35之動作與圖4相同，故省略說明。此處，在三角波電壓之寫入期間，由於自第2次之三角波電壓之寫入起進行三角波電壓覆寫，不再需要依顯示電壓覆寫之期間(圖5中之點線之部分)，故可確保發光控制脈衝成「高」狀態之發光期間比圖4之情形更長。
圖6係說明圖1所示之水平圖像儲存電路之水平返馳期間，即確保發光期間之動作的波形圖。圖6中顯示，相對於所輸入之水平同步信號、資料時脈信號，寫入資料開始信號、寫入時脈信號較為高速化。在本實施形態中，於1.5線份之輸入期間讀取3線份之寫入資料，而將其餘之1.5線份分配為水平返馳期間，即發光期間。
圖7係說明圖1之資料線驅動電路14之內部構成之一例的方塊圖。圖7中，符號60為資料移位電路，61為資料開始信號，62為資料時脈，63為顯示串列資料，64為水平返馳期間信號，65為顯示移位資料，資料移位電路60根據資料時脈62，以資料開始信號61為獲取開始之基準，於1水平期間中獲取1線份之顯示串列資料63，且作為顯示移位資料65輸出。
符號66為1線鎖存電路，67為水平鎖存時脈，68為1線鎖存資料，1線鎖存電路66將顯示移位資料65進行1線鎖存，與水平鎖存時脈67同步作為1線鎖存資料68輸出，且輸出表示不輸出1線鎖存資料68之期間之水平返馳期間信號64。符號69為階度電壓選擇電路，70為1線顯示資料。階度電壓選擇電路69根據1線鎖存資料而選擇64位準之階度電壓中的1位準，並作為1線顯示資料70輸出。
符號71為三角波生成電路，72為第1三角波信號，73為第2三角波信號，74為三角波切換信號，三角波生成電路71生成以1幀期間為1週期之第1三角波信號72，及週期相同但相位不同之第2三角波信號73，且生成表示將所生成之三角波輸出到資料線之時序的三角波切換信號74。如上述，在本實施形態中，由於三角波之相位在奇數行與偶數行為相反，故設為將第1三角波信號72輸出到奇數行之資料線、將相位相反之第2三角波信號73輸出到偶數行之資料線者，說明如下。符號75為階度電壓-三角波切換電路，根據三角波切換信號74，在奇數行將1線顯示資料70與第1三角波信號72切換、在偶數行將1行顯示資料70與第2三角波信號73切換，並作為資料線驅動信號15輸出。
圖8係說明圖7之三角波生成電路71之內部構成例的方塊圖。圖8中，符號95為基準時脈生成電路，96為基準時脈，97為上下計數電路，98為第1計數輸出，99為相位調整電路，100為第2計數輸出，101為數位/類比變換電路，102為三角波切換信號生成電路。基準時脈生成電路95生成用以生成第1三角波信號72與第2三角波信號73之基準時脈96。升降計數電路97與基準時脈96同步由任意初始值向下計數為「0」後，再向上計數回到初始值，並輸出第1計數輸出98。相位調整電路99將第1計數輸出98之相位任意錯置，並作為第2計數輸出100輸出。
此處，在本實施形態中，將任意之初始值設為與顯示資料同樣之6位元資料之最大值「63」，亦將第1計數輸出98、第2計數輸出100設為6位元之數位資料，且，將第2三角波信號73之相位與第1三角波信號72設為相反，使第2計數輸出100為第1計數輸出98之反轉輸出，說明如下。
圖9係說明圖7所示之資料驅動電路14之動作的波形圖。寫入資料以寫入資料開始時序為「高」狀態之時序為基準，根據寫入時脈而獲取。例如，第n行寫入資料於第n行資料獲取開始時序之下一寫入時脈信號上升時開始獲取。其表示獲取全部1線份之資料後，從水平鎖存時脈信號上升至下降期間，輸出1線之鎖存資料。
例如，其表示第n行寫入資料於全部資料獲取完成後於下一線之水平鎖存時脈信號波形上升時，作為第n行鎖存資料而輸出。圖9兼顯示延伸時間軸者。三角波切換信號於3線份之1線鎖存資料輸出後，例如第1線~第3線中之1線鎖存資料之輸出後成「高」狀態，而輸出三角波信號。故，資料線驅動信號於資料寫入期間輸出1線顯示資料，且於三角波寫入期間輸出三角波信號。又，在本實施形態中，亦將1幀期間內之垂直返馳期間作為輸出三角波信號之垂直返馳三角波寫入期間。
圖10係說明使圖7之資料線驅動電路14之驅動動作的寫入期間設為可逐線改變之動作的波形圖。根據水平鎖存時脈信號之寬幅，決定1線鎖存信號之寬幅，例如當第n-1線為緊接於發光期間之後之資料寫入，第n線、n-1線為連續之顯示資料寫入之情形時，由於覆寫所需時間之條件不同，故以水平鎖存時脈之寬幅予以調整。此處，設緊接在發光期間之後之資料寫入比連續之顯示資料寫入更花費時間，作為控制寫入期間之一方法，揭示根據寫入電壓差而進行時間控制(電壓差大→時間長，電壓差小→時間短)之情形的例。惟寫入時間控制並非限定於藉由水平鎖存時脈信號之控制，亦可利用圖5說明之重置脈衝寬幅控制。又，三角波切換輸出控制亦不限定設於資料線驅動電路之內部，亦可與切換開關一同設於資料線驅動電路之外部。
另，上述將以任意週期增減之電壓作為三角波進行了說明，然而亦可將三角波改為藉由使用在顯示直線為漸增或漸減之非線形波來強調或弱化而進行顯示。
根據以上動作，在藉由水平返馳發光進行階度控制之自發光元件顯示器中，可延長發光時間且獲得高亮度之圖像顯示。
1．．．垂直同步信號
2．．．水平同步信號
3．．．資料賦能信號
4．．．顯示資料
5．．．同步時脈
6．．．顯示控制部
7．．．資料線控制信號
8．．．掃描線控制信號
9．．．儲存電路控制信號
10．．．儲存電路控制位址
11．．．儲存資料
12．．．水平圖像儲存電路
13．．．讀取資料
14．．．資料線驅動電路
15．．．資料線驅動信號
16．．．掃描線驅動電路
17．．．掃描線驅動信號
18．．．發光電壓生成電路
19．．．自發光元件發光電壓
20．．．自發光元件顯示裝置
21．．．第1資料線
22．．．第2資料線
23．．．第1掃描線
24．．．第320掃描線
25．．．第1發光控制線
26．．．第320發光控制線
27．．．第1行發光電壓供給線
28．．．第2行發光電壓供給線
29．．．第1列第1行像素
30．．．第1列第2行像素
31．．．第320列第1行像素
32．．．第320列第2行像素
33．．．重置開關
34．．．寫入電容
35．．．驅動反相器
36．．．發光控制開關
37．．．有機EL
38．．．驅動反相器35之輸出入特性
39．．．輸出入短路條件
40．．．驅動反相器35之信號電壓寫入基準電位
60．．．資料移位電路
61．．．資料開始信號
62．．．資料時脈
63．．．顯示串列資料
64．．．水平返馳期間信號
65．．．顯示移位資料
66．．．1行鎖存電路
67．．．水平鎖存時脈
68．．．1行鎖存資料
69．．．階度電壓選擇電路
70．．．1行顯示資料
71．．．三角波生成電路
72．．．第1三角波信號
73．．．第2三角波信號
74．．．三角波切換信號
75．．．階度電壓-三角波切換電路
95．．．基準時脈生成電路
96．．．基準時脈
97．．．上下計數電路
98．．．第1計數輸出
99．．．相位調整電路
100．．．第2計數輸出
101．．．數位/類比變換電路
102．．．三角波切換信號生成電路
圖1係使用本發明之自發光元件之圖像顯示裝置之一實施形態的構成圖。
圖2係說明圖1之自發光元件顯示器之內部構成例的電路圖。
圖3係說明圖2之驅動反相器之信號電壓之基準電壓設定的圖。
圖4係顯示利用信號電壓寫入與三角波進行之點亮時間控制之動作的波形圖。
圖5係說明整合複數條線重複進行信號電壓之寫入與三角波電壓之寫入的本發明之實施形態之點亮時間控制之動作的波形圖。
圖6係說明圖1所示之水平圖像儲存電路之水平返馳期間，即確保發光期間之動作的波形圖。
圖7係說明圖1之資料線驅動電路14之內部構成之一例的方塊圖。
圖8係說明圖7之三角波生成電路71之內部構成例的方塊圖。
圖9係說明圖7所示之資料驅動電路14之動作的波形圖。
圖10係使圖7之資料線驅動電路14之驅動動作的寫入期間可以每行變化之動件的波形圖。
(無元件符號說明)

Claims (11)

  1. 一種圖像顯示裝置之驅動方法，其特徵為該圖像顯示裝置具有：顯示部，其係由將複數之像素於列方向及行方向以矩陣狀排列之顯示區域構成；複數之信號線，其係延伸配置於用以對上述顯示區域之像素輸入顯示信號電壓之上述矩陣之行方向上；及信號線驅動電路，其係對上述信號線施加信號電壓；且上述信號線驅動電路於1幀期間之任意期間將與複數條線之輸入顯示資料對應之信號電壓輸出到上述信號線，於其餘期間整合對應於上述複數條線之以任意週期增減之電壓並輸出到各個上述信號線。
  2. 如請求項1之圖像顯示裝置之驅動方法，其中上述以任意週期增減之電壓為以1幀週期增減之三角波。
  3. 如請求項1之圖像顯示裝置之驅動方法，其中上述複數條線之數目為3以上。
  4. 如請求項3之圖像顯示裝置之驅動方法，其中上述複數條線之數目為n/2(n為行方向之像素數)以下。
  5. 一種圖像顯示裝置，其特徵為具有：顯示部，於列方向及行方向以矩陣狀排列有複數之像素；複數之信號線，其係延伸配置於用以對上述像素輸入顯示信號電壓之上述矩陣之行方向上；及信號線驅動電路，其係對上述信號線施加信號電壓；且上述信號線驅動電路於1幀期間之任意期間將與複數像素行之輸入顯示資料對應之信號電壓輸出到上述信號線，於1幀期間之其他期間整合對應於上述複數條線之以任意週期增減之電壓並輸出到各個上述信號線。
  6. 如請求項5之圖像顯示裝置，其中上述以任意週期增減之電壓為以1幀週期增減之三角波。
  7. 如請求項5之圖像顯示裝置，其中上述複數條線之數目為3以上。
  8. 如請求項7之圖像顯示裝置，其中上述複數條線之數目為n/2(n為行方向之像素數)以下。
  9. 一種圖像顯示裝置，其特徵為具有顯示部，於列方向及行方向以矩陣狀排列有複數之像素；複數之信號線，其係用以對上述像素輸入顯示信號；及信號線驅動電路，其係將與顯示資料對應之上述顯示信號輸出到上述信號線；且上述顯示部在對N線份(N為3以上n/2以外之整數，n為行方向之像素數)之像素寫入上述顯示信號後，對上述N線份之像素寫入以1幀週期增減之三角波信號，且對於上述顯示部之複數之像素依各N線重複進行控制上述N線份之像素發光的動作。
  10. 如請求項9之圖像顯示裝置，其中上述顯示部整合上述N線份之像素而寫入上述三角波信號。
  11. 如請求項9之圖像顯示裝置，其中上述三角波信號之相位在鄰接之像素行之間互異。
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