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CN102376244A - 显示设备以及显示设备的像素驱动方法 - Google Patents

显示设备以及显示设备的像素驱动方法 Download PDF

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CN102376244A
CN102376244A CN2011102274835A CN201110227483A CN102376244A CN 102376244 A CN102376244 A CN 102376244A CN 2011102274835 A CN2011102274835 A CN 2011102274835A CN 201110227483 A CN201110227483 A CN 201110227483A CN 102376244 A CN102376244 A CN 102376244A
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高桥修平
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Abstract

本发明提供一种显示设备以及显示设备的像素驱动方法，以实现闪烁的抑制和较高的运动图像性能。所述显示设备包括多个像素、数据线和发光期间控制线，每个像素包括发光元件和用于按照灰度显示数，向发光元件供给电流的驱动晶体管，其中对于每一帧从数据线向每个像素供给与视频信号对应的灰度显示数据，从发光期间控制线供给发光期间控制信号，所述显示设备根据发光期间控制信号控制发光元件的发光。这里，一帧的发光期间是其间发光元件间歇发光的期间以及是其中发光期间的亮度被逐渐降低的期间。

Description

显示设备以及显示设备的像素驱动方法
技术领域
本发明涉及能够进行高质量显示的图像显示设备。
背景技术
在显示运动图像的图像显示设备中，当其间特定图像信号被显示在图像显示设备上的期间(下面称为帧期间)被转换成下一个帧期间时，存在在运动图像中出现模糊的情况。通过在特定帧期间被转换成下一个帧期间之前插入一段时间的黑色图像信号，能够抑制运动图像中的模糊。不过，在这种情况下，当黑色图像信号的时间被延长时，会出现闪烁。
在日本专利申请公开No.2006-030516中，一个发光帧期间被分成多个子帧，使每个发光元件仅仅发光与每个子帧中的占空比相应的发光时间，从而抑制闪烁。
发明内容
在日本专利申请公开No.2006-030516中，由于与一个发光帧期间未被分割的情况相比，要插入到一个帧期间中的黑色图像信号的时间较短，因此存在运动图像性能恶化的问题。
考虑到上述问题，本发明目的是提供一种显示设备，所述显示设备既能够实现闪烁的抑制，又能够实现较高的运动图像性能。
为了解决上述问题，提供一种显示设备，所述显示设备包括多个像素、数据线和发光期间控制线，每个像素包括发光元件和用于向发光元件供给与灰度显示数据对应的电流的驱动晶体管，其中对于每一帧从数据线向每个像素供给与视频信号对应的灰度显示数据，从发光期间控制线供给发光期间控制信号，所述显示设备根据发光期间控制信号控制发光元件的发光，其中一帧的发光期间是其间发光元件间歇发光的期间以及是其中发光期间的亮度被逐渐降低的期间。
此外，提供一种显示设备的像素驱动方法，所述显示设备包括多个像素、数据线和发光期间控制线，每个像素包括发光元件和用于向发光元件供给与灰度显示数据对应的电流的驱动晶体管，所述方法包括：对于每一帧从数据线向每个像素供给与视频信号对应的灰度显示数据，从发光期间控制线供给发光期间控制信号，和根据发光期间控制信号控制发光元件的发光；在一帧的发光期间中，使像素的发光元件间歇发光，并逐渐降低光的亮度。
按照本发明，由于一帧的发光期间被设定成其间发光元件间歇发光的期间，另外被设定成其中发光期间的亮度被逐渐降低的期间，因此能够实现闪烁的抑制，以及较高的运动图像性能。
参考附图，根据例证实施例的下述详细说明，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是图解说明按照本发明的显示设备的例子的平面图。
图2A和2B分别是描述用在本发明的显示设备中的帧顺序像素电路和帧顺序像素电路的驱动方法的示图。
图3A、3B和3C分别是描述用在本发明的显示设备中的线顺序像素电路，第i行的线顺序驱动及其发光状态，和第(i+1)行的线顺序驱动及其发光状态的示图。
图4A和4B分别是说明帧顺序扫描方法中的发光定时的差别，和线顺序扫描方法中的发光定时的差别的示图。
图5是说明日本专利申请公开No.2006-030516中的一帧的发光的示图。
图6是说明发光期间的示图。
图7是图解说明有机EL(电致发光)器件和TFT(薄膜晶体管)的相应电流-电压特性曲线的示图。
图8是图解说明输出信号，从而在线顺序驱动电路中逐渐降低亮度的电路的示图。
具体实施方式
下面按照附图，详细说明本发明的优选实施例。
在本发明中，显示设备是显示运动图像的图像显示设备，其通过把一帧的发光期间设定成其间发光元件间歇发光的期间以及还设定成其间发光期间的亮度逐渐减小的期间，来实现闪烁的抑制和较高的运动图像性能。图1是图解说明按照本发明的显示设备的例子的平面图，表示了显示设备的总体构造。
图1图解说明的显示设备具有图像显示部分(下面称为“显示区”)，其中二维排列m×n个(这里，m和n是正整数)像素1。显示设备包括多个像素1、数据线和发光期间控制线，每个像素1包括与RGB原色的数目对应的发光元件和向发光元件供给与灰度(gradation)显示数据对应的电流的驱动晶体管。发光元件、驱动晶体管、数据线、控制线等构成像素电路2(参见图2A)。
控制线5和6是每一帧向每个像素1供给发光期间控制信号的发光期间控制线，发光元件的发光是根据发光期间控制信号控制的。栅极驱动电路3连接到每条控制线5和6的一端。控制信号从例如显示面板控制器(未示出)被输入到栅极驱动电路3，从栅极驱动电路3的相应输出端子输出用于控制像素电路2的操作的多个控制信号P1(1)～P1(m)和P2(1)～P2(m)。作为从栅极驱动电路3的相应输出端子输出的多个控制信号之一的控制信号P1通过控制线5被输入到每一行的像素电路2中，作为另一个控制信号的控制信号P2通过控制线6被输入到每一行的像素电路2中。尽管在图1中，要从栅极驱动电路3的相应输出端子输出的控制信号被设定成两个信号，不过所述控制信号可以不是两个信号，相反取决于像素电路的构成，控制线的数目可以是一条线或者更多条线。
数据线7每一帧向每个像素1供给与视频信号相应的灰度显示数据。信号驱动电路4连接到数据线7的一端。视频信号从例如显示面板控制器(未示出)被输入到信号驱动电路4，充当与视频信号相应的灰度显示数据的数据电压Vdata从信号驱动电路4的相应输出端子输出。从信号驱动电路4输出的数据电压Vdata通过数据线7被输入到每一行的像素电路2。在图1中，信号驱动电路4被绘制在显示区附近，不过，信号驱动电路4可以位于另一个衬底上，比如COG(覆晶玻璃)衬底上，如果所述衬底与显示区电连接的话。
图2A表示包括最好用在本发明的显示设备中的自发光式发光元件的像素电路(帧顺序扫描显示方法的像素电路)的例子。作为用在像素电路2中的晶体管，优选TFT。图2A中表示了控制线(复位线)5，控制线(发光期间控制线)6，数据线7，电源线8，有机EL器件(OLED(有机发光二极管)元件)9，存储容量部分10，复位TFT 11，驱动TFT 12和发光TFT13。存储容量部分10的一端连接到数据线7，存储容量部分10的另一端连接到驱动TFT 12的栅电极。复位TFT 11的栅电极连接到控制线5，源电极和漏电极分别连接到驱动TFT 12的栅电极和漏电极。驱动TFT 12的源电极和漏电极之一与电源线8串联连接，另一个与有机EL器件9串联连接。更适当的是，驱动TFT 12的源电极与电源线8串联连接，漏电极通过发光TFT 13的漏电极和源电极串联连接到有机EL器件9。发光TFT 13的栅电极连接到控制线6。在将进入该栅电极的信号为电平H时，充当N沟道TFT的复位TFT 11和发光TFT 13被接通。在将进入该栅电极的信号为电平L时，充当P沟道TFT的驱动TFT 12被接通。复位TFT 11和发光TFT 13可以是P沟道TFT，驱动TFT 12可以是N沟道TFT。在像素电路2中，有机EL器件用作发光元件，不过，发光元件并不局限于有机EL器件，相反，可以使用任何自发光式发光元件。
图2B是指示图2A中图解说明的像素电路的驱动方法的时间图，这种驱动方法是在进行帧顺序扫描显示情况下的驱动方法。
在图2B中，在预充电期间(A)和写入期间(B)，像素电路中的驱动TFT12的阈值被取消(数据电压V(i-1)的历史被删除)的同时，在像素中写入数据电压V(i)。在期间(A)中，由于信号P2在预充电操作时，与图像数据无关地处于电平H，因此发光TFT 13被关闭，电流流入有机EL器件9，从而一瞬间发光。不过，这种发光不影响灰度显示。在另一行写入期间(C)中，在驱动TFT 12的阈值被取消的同时，数据电压被类似地写入在对应行之后的一行的像素中。之后，在发光期间(D)中，发光时的参考电压(数据线7中的电压)被施加于数据线7，与驱动TFT 12的电流驱动能力对应的电流被提供给每个有机EL器件9，从而，在所有各行同时发光。
在一个帧期间内，在发光期间(D)中，与响应于驱动TFT 12的电流驱动能力而设计的灰度显示数据对应的恒定电流被提供给有机EL器件9。随后，有机EL器件9在一个帧期间内以恒定的亮度持续发光，类似于在图2B的下部所示的发光模式。
图3A表示包括最好用在本发明的显示设备中的自发光式发光元件的像素电路2(即，采用线顺序扫描显示方法的像素电路)的例子。这里，图3A中图解说明了数据线7，电源线8，控制线5(P1)和6(P2)，复位线18，参考电压线19(P3)，OLED元件9，存储容量部分10，选择TFT 16，复位TFT 17，驱动TFT 12和发光TFT 13。
存储容量部分10的一端通过选择TFT 16连接到数据线7，存储容量部分10的另一端连接到驱动TFT 12的栅电极。复位TFT 11的栅电极连接到控制线5，源电极和漏电极分别连接到驱动TFT 12的栅电极和漏电极。驱动TFT 12的源电极和漏电极之一串联连接到电源线8，另一个串联连接到有机EL器件9。更恰当的是，驱动TFT 12的源电极串联连接到电源线8，漏电极通过发光TFT 13的漏电极和源电极串联连接到有机EL器件9。发光TFT 13的栅电极连接到控制线6。在待进入该栅电极的信号为电平H的情况下，充当N沟道TFT的复位TFT 11和发光TFT 13被接通。在待进入该栅电极的信号为电平L的情况下，充当P沟道TFT的驱动TFT 12被接通。复位TFT 11和发光TFT 13可以是P沟道TFT，驱动TFT 12可以是N沟道TFT。
顺便提及，有机EL器件被用作发光元件，不过，发光元件并不局限于有机EL器件，相反可以使用任何自发光式发光元件。
图3B表示在显示255级灰度的白色的情况下，第i行的驱动和发光状态。在预充电期间(A)和写入期间(B)，像素电路中的驱动TFT 12的阈值被取消(数据电压V(i-1)的历史被删除)的同时，在像素中写入数据电压V(i)。在期间(A)中，由于信号P2在预充电操作时，与图像数据无关地处于电平H，因此发光TFT 13被关闭，电流流入有机EL器件9，从而一瞬间发光。不过，这种发光不影响灰度显示。在另一行写入期间(C)中，在驱动TFT 12的阈值被取消的同时，数据电压被类似地写入在对应行之后的一行的像素中。之后，发光时的参考电压(参考电压线19中的电压)被施加于参考电压线19，与驱动TFT 12的电流驱动能力对应的电流被提供给有机EL器件9。在一个帧期间内，在期间(C)中，与响应于驱动TFT 12的电流驱动能力而设计的灰度显示数据对应的恒定电流被提供给有机EL器件9。随后，第i行的有机EL器件9在一个帧期间内发光，类似于在图3B中所示的发光模式。图3C是表示紧跟在图3B中所示的第i行之后的第(i+1)行的发光的示图。顺便提及，图3B中的另一行写入期间(C)对应于图2B中所示的另一行写入期间(C)和发光期间(D)。
图4A是表示在利用将由图2A中所示的像素电路执行的帧顺序扫描进行驱动的情况下，各行的发光状态的示图。图4B是表示在利用将由图3A中所示的像素电路执行的线顺序扫描进行驱动的情况下，各行的发光状态的示图。在图4A和4B中，表示了从面板显示区中的第一行发光模式到面板显示区中的最后一行发光模式的多种模式。图4A中的发光期间对应于图2B中的发光期间(D)。图4B中的第i行的发光对应于图3B中的期间(C)中的发光模式，图4B中的第(i+1)行的发光对应于图3C中的期间(C)中的发光模式。即，在帧顺序扫描显示的情况下，在所有各行同时发光，不过，在线顺序扫描显示的情况下，使发光的开始时间从第一行开始顺序转移到最后一行。在图4A和4B中，只表示了一帧的发光。
(第一实施例)
第一实施例的显示设备是如图1中图解所示的显示设备，待布置在每个像素上的像素电路是图2A中图解说明的像素电路。下面参考图2A和2B说明第一实施例。首先，说明帧期间中的发光。在日本专利申请公开No.2006-030516中，发光分散在一个帧期间(图2B的从(A)～(D)的期间)，如图5中图解所示。另一方面，在本发明中，发光元件在一帧的发光期间中间歇发光，该光的亮度逐渐降低，如图6中所示。顺便提及，图6只表示图2B中的发光期间(D)或者图3B和3C中的另一行写入期间。
随后，说明显示方法。在图2A的帧顺序扫描显示方法的像素电路中，从数据线7输入与视频信号对应的灰度显示数据，当进行显示时，还从数据线7输入参考电压。随后，通过控制信号P2的电平H和电平L，接通或断开发光TFT 13，并且能够控制有机EL装置的发光期间(D)。于是，通过控制发光TFT 13的开/关，能够实现如图2B中所示的间歇发光。
在第一实施例中，采用了在一个帧期间中逐渐降低其间间歇发光的发光期间的亮度的结构。更具体地说，细节如下所示。使电源电压(电源线8的电压Vcc)从电压VOLED(写入时的电压)降低ΔV。按照这种操作，驱动TFT 12的栅极电压和源极电压之间的位差Vgs0变成电压Vgs0-ΔV。这种情况下，如果驱动TFT 12和有机EL器件的工作点的电流值处于饱和区中，那么由于与如图7中所示的线性区的情况相比，电流值的控制范围更宽，因此能够宽范围地控制亮度。图7中的线图14表示有机EL器件的电流-电压特性曲线，图7中的线图15表示TFT的电流-电压特性曲线。于是，通过改变电源电压(电源线8的电压)，如图6中所示，在一帧中能够逐渐降低发光期间的亮度。
如上所述，在第一实施例中，在抑制闪烁的同时，能够确保运动图像性能。另外，通过改变电源电压，以及在逐渐降低亮度的同时把亮度从发光期间转换到非发光期间，归因于一个帧期间只由发光期间和非发光期间构成的事实而发生的闪烁的影响变小，并且运动图像性能进一步提高。图6中的期间E处于几乎黑色(亮度等于或小于白色亮度(最大亮度)的1/10)的状态。另外，在图6的一个帧期间中，亮度是逐渐降低的，不过，也可以只在发光期间中逐渐降低亮度，期间E实际上被设定成非发光期间。
此外，在第一实施例中，与线性区被视为充当工作点的区域的情况不同，使TFT在饱和区中工作。于是，由有机EL器件的特性随着时间而恶化并且工作点被改变的事实引起的屏幕老化的问题的影响较小。
(第二实施例)
第二实施例的显示设备和布置在每个像素上的像素电路与第一实施例中的相同。在第二实施例中，类似于第一实施例的情况，一个帧期间由其间间歇发光的发光期间和其亮度处于黑色或几乎黑色状态的期间组成。此外，在第二实施例中，如图6中所示，采用发光期间的亮度被逐渐降低的结构。更具体地说，细节如下所述。使特定参考电压(数据线7的电压)降低ΔV。按照这种操作，驱动TFT 12的栅极电压和源极电压之间的位差Vgs0变成电压Vgs0-ΔV。在这种情况下，如果驱动TFT 12和有机EL器件的工作点的电流值在饱和区中，那么流动其特征在于栅极电压变成Vgs0-ΔV(如图7中所示)的电流，所述电流能够被控制。于是，通过改变参考电压(改变栅极电压)，在一个帧期间中，能够逐渐降低发光期间的亮度。
如上所述，在第二实施例中，与第一实施例的情况类似，在抑制闪烁的同时能够确保运动图像性能。另外，通过改变参考电压，并在逐渐降低亮度的同时把亮度从发光期间转换到非发光期间，由瞬时从发光状态转换到非发光状态的事实而引发的闪烁的影响变小，并且运动图像性能进一步提高。图6中的期间E处于几乎黑色(亮度等于或小于白色亮度(最大亮度)的1/10)的状态。另外，在图6的一个帧期间中，亮度是逐渐降低的，不过，也可以只在发光期间中逐渐降低亮度，期间E实际上被设定成非发光期间。
此外，在第二实施例中，类似于第一实施例的情况，由发光元件的特性随着时间而恶化并且工作点被改变的事实引起的屏幕老化的问题的影响较小。
(第三实施例)
第三实施例的显示设备是图1中图解说明的显示设备，待布置在每个像素上的像素电路是图3A中图解说明的像素电路。下面参考图3A-3C说明第三实施例。
图3A中所示的线顺序扫描显示方法的像素电路中，从数据线7输入对应于视频信号的灰度显示数据，当进行显示时，从参考电压线19输入参考电压。随后，通过控制发光TFT 13的电平H和L，接通或断开发光TFT 13，并且能够控制有机EL器件的发光期间。于是，通过控制发光TFT 13的开/关，能够实现如图6中所示的间歇发光。
在第三实施例中，采用间歇发光的发光期间的亮度被逐渐降低的结构。下面参考图6，说明在各行顺序执行逐渐降低亮度的发光的方法。
首先，通过图8中所示的行选择TFT 20，从能够每一行地顺序转变信号的外部电路，每一行地输入电平H信号。输入的信号变成具有如波形1似地衰减的波形的信号。该信号被反相器电路21反相，并作为具有波形2的信号被输出到参考电压线(图8中表示成P3)。当参考电压为电平H时，获得0灰度的发光显示，当参考电压为电平L时，获得255灰度的发光显示。
如上所述，归因于一个帧期间仅仅由发光期间和非发光期间构成的事实而发生的闪烁的影响变小，并且图像性能进一步提高。另外，在自发光式线顺序驱动显示面板中，当人眼沿着扫描方向移动时，面板的中央部分显得明亮，或者由于显得明亮的部分，比如在面板的上下边缘部分的带状部分顺序进入人眼而感到波动。这种现象被称为跳跃(saccadic)眼球运动，由于发生这种眼球运动是因为一个帧期间仅仅由发光期间和非发光期间构成，因此通过在逐渐降低亮度的同时进行发光显示，能够抑制这种现象。图6中的期间E处于几乎黑色(亮度等于或小于白色亮度(最大亮度)的1/10)的状态。另外，在图6的一个帧期间中，亮度是逐渐降低的，不过，也可以只在发光期间中逐渐降低亮度，期间E实际上被设定成非发光期间。
尽管参考例证实施例，说明了本发明，但是应该理解本发明并不局限于公开的例证实施例。下述权利要求的范围应被给予最宽广的解释，以包含所有修改、等同结构和功能。

Claims (6)

1.一种显示设备，所述显示设备包括多个像素、数据线和发光期间控制线，每个像素包括发光元件和用于向发光元件供给与灰度显示数据对应的电流的驱动晶体管，其中对于每一帧从数据线向每个像素供给与视频信号对应的灰度显示数据，从发光期间控制线供给发光期间控制信号，所述显示设备根据发光期间控制信号控制发光元件的发光，其中一帧的发光期间是其间发光元件间歇发光的期间以及是其中发光期间的亮度被逐渐降低的期间。
2.按照权利要求1所述的显示设备，其中
显示设备还包括电源线，
驱动晶体管的源电极和漏电极之一串联连接到电源线，所述源电极和漏电极中的另一个串联连接到发光元件，和
通过改变电源线的电压，逐渐降低所述一帧中的发光期间的亮度。
3.按照权利要求2所述的显示设备，其中
驱动晶体管的源电极或漏电极串联连接到发光元件，和
通过改变驱动晶体管的栅极电压，逐渐降低所述一帧中的发光期间的亮度。
4.一种显示设备的像素驱动方法，所述显示设备包括多个像素、数据线和发光期间控制线，每个像素包括发光元件和用于向发光元件供给与灰度显示数据对应的电流的驱动晶体管，所述方法包括：
对于每一帧从数据线向每个像素供给与视频信号对应的灰度显示数据，从发光期间控制线供给发光期间控制信号，和根据发光期间控制信号控制发光元件的发光；和
在一帧的发光期间中，使像素的发光元件间歇发光并逐渐降低光的亮度。
5.按照权利要求4所述的像素驱动方法，其中
显示设备还包括电源线，
驱动晶体管的源电极和漏电极之一串联连接到电源线，所述源电极和漏电极中的另一个串联连接到发光元件，和
通过改变电源线的电压，逐渐降低所述一帧中的发光期间的亮度。
6.按照权利要求5所述的像素驱动方法，其中
在显示设备中，驱动晶体管的源电极或漏电极串联连接到发光元件，和
通过改变驱动晶体管的栅极电压，逐渐降低所述一帧中的发光期间的亮度。
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