顯示器的數據驅動電路及其改善畫面灰階的方法
2023-05-12 18:43:21
專利名稱：顯示器的數據驅動電路及其改善畫面灰階的方法
技術領域：
本發明涉及一種以電流驅動顯示組件的數據驅動電路，尤指一種通過放大數字模擬轉換電路電流來改善顯示器灰階表現的電路。
背景技術：
有機電激發光顯示器(Organic Electroluminescence Display，OrganicEL Display)又稱有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode，OLED)顯示器，由於具有高亮度、屏幕反應速度快、輕薄短小、全彩、無視角差與低耗電量的特性，因此可取代傳統液晶顯示器，而成為新一代可攜式信息產品、行動電話、個人數字處理器以及可攜式計算機普遍使用的顯示裝置。
有機發光二極體為一電流驅動組件，其發光亮度由通過電流的大小決定，目前有機發光顯示器內部的有機發光二極體是以陣列方式排列，並通過控制有機發光二極體驅動電流的大小，來達到顯示不同亮度(又稱為灰階值)的效果。而為了驅動這些有機發光二極體以產生圖像，目前所使用的方法主要為被動式矩陣(Passive Matrix)與主動式矩陣(Active Matrix)兩種，其中，主動矩陣式較能符合大尺寸或是高解析度顯示的需求。
如圖1所示，為現有技術一電流驅動顯示組件的整合式數據驅動電路結構，用於驅動像素陣列100，該數據驅動電路包含有一電壓位移電路112、一數字模擬電流轉換電路114(Digital to Analog Current Converter，以下簡稱DAC電路)、一水平位移電路(水平位移緩存器)116、一數據驅動單元118及垂直位移電路(垂直位移緩存器)120。第一行(column)像素11、12...由數據驅動單元118的一取樣/維持(S/H)開關SW1控制一取樣/維持電路S/H1的數據存入及輸出，第二行(column)像素21、22...則由SW2及S/H2驅動，依此類推。
當數位訊號輸入電壓位移電路112調整電壓準位後，經由DAC電路將數位訊號轉換為模擬信號，接著，水平位移電路116將依序送出SWa、SWb、...、SWj信號至取樣/維持(S/H)開關，使模擬信號利用SW1、SW2、...、SWj依次存入S/H1、S/H2、...、S/Hj。存入S/H1、S/H2、...、S/Hj的電流饋入垂直位移電路120正在掃瞄的一列像素內。使用此種結構由於整個數據驅動單元118共享一組DAC電路114提供的模擬電流，當輸入相同灰階的數位訊號時，經同一組DAC電路114將轉換出相同的模擬電流，使畫像品質更加均勻。
但此數據驅動電路有一嚴重的缺點，如圖2所示，由於實際線路中會因布線而產生寄生電容124a、124b、...、124j及電阻122a、122b、...、122j，且整個數據驅動單元118共享一組DAC電路114，使寄生電容124a、124b、...、124j、電阻122a、122b、...、122j嚴重影響到畫面灰階的表現，尤其是寄生電容124a、124b、...、124j會造成DAC電路114輸出端儲存電荷，因此距離DAC電路114越遠，則寄生電容124j越大，畫面的灰階表現也越差。此外，當在高灰階之後隨即顯示低灰階時，其所受影響的情形最為嚴重，因為輸入信號為高灰階時，由於寄生電容124a、124b、...、124j的效應使DAC電路114輸出端的金屬線上會儲存一電壓，若之後輸入信號為低灰階時，經DAC電路114轉換後得到的模擬電流很小，造成在操作時間內無法將儲存在DAC電路114輸出端的電壓充電或放電到低灰階時應有的電壓，使低灰階無法正常顯示。
如圖3所示，為了表示上述電路中寄生電容在高灰階接續低灰階時所造成的影響，故用一測試畫面使高灰階與低灰階間隔出現，以呈現電路中寄生電容所造成的缺點。圖3A設定由左至右分為三個區塊分別表現出低灰階、高灰階及低灰階，掃瞄方向由左至右，如圖標在高灰階後接續低灰階之處，會因寄生電容儲存電荷，使低灰階無法如預期呈現，且有漸層的現象產生；圖3B和圖3A相似，掃瞄方向為由右至左，同樣也因寄生電容的影響，而在高灰階接續低灰階之處有漸層的現象產生；圖3C設定由左至右分為三個區塊表現出高灰階、低灰階及高灰階，掃瞄方向由左至右，在高灰階接續低灰階之處，會因寄生電容儲存電荷，使低灰階無法如預期呈現，且有漸層的現象產生；圖3D和圖3C相似，掃瞄方向為由右至左，同樣也因寄生電容的影響，而在高灰階接續低灰階之處有漸層的現象產生。
因此，本發明將針對電流驅動顯示組件因線路中寄生電容及寄生電阻的影響，對在高灰階之後低灰階顯示不佳的表現加以改善，以使顯示組件於低灰階時均能正常表現。
發明內容
本發明的目的在於改善顯示組件低灰階表現，將數字模擬電流轉換電路輸出的模擬電流放大，使之大於驅動顯示組件所需的電流，以克服低灰階時寄生電容的影響。
一種顯示器的數據驅動電路，用以驅動至少一顯示組件，其中顯示組件是通過至少一像素電路及至少一數據線連接數據驅動電路，所述數據驅動電路包括一數字模擬電流轉換電路(Digital to Analog Current Converter)，用於將接收到的數位訊號轉換為模擬電流信號，其中所述模擬電流大於驅動顯示組件所需的電流；多級數據驅動單元，連接所述數字模擬電流轉換電路，用於驅動顯示組件的多條數據線，其中每一級數據驅動單元均包含一取樣/維持電路，用於將模擬電流複製或再生一電流信號至顯示組件數據線，其中電流信號小於或等於模擬電流信號；一取樣/維持開關，連接於數字模擬電流轉換電路以及取樣/維持電路之間，用於控制該級數據驅動單元對模擬電流進行儲存或再生的切換。
所述數字模擬電流轉換電路為一電流調節式(Current Steering)數字模擬電流轉換電路。
所述取樣/維持電路還包含一電流鏡(Current mirror)電路，以使所述電流信號小於或等於所述模擬電流信號。
所述多條數據線連接多個相對應的像素電路，所述像素電路還包含一電流鏡電路；當所述電流信號等於所述模擬電流信號時，將利用所述像素電路中的電流鏡電路等比例縮小該電流信號，以傳入所述顯示組件避免該電路信號太大導致燒毀。
本發明提供一種調整數據驅動電路以改善畫面灰階的方法，該方法至少包含輸出一模擬電流至一多級數據驅動單元；利用該多級數據驅動單元將所述模擬電流轉換成一電流信號；輸出該電流信號到至少一顯示組件的像素電路；利用該像素電路將所述電流信號轉換成一驅動電流，以驅動所述顯示組件，且該驅動電流小於所述模擬電流。
所述模擬電流由一數字模擬電流轉換電路產生。
輸出一模擬電流步驟前還包含一步驟加大數字模擬電流轉換電路中產生所述模擬電流的電晶體信道寬度長度比例，以放大該模擬電流。
輸出一模擬電流步驟前還包含一步驟縮小數字模擬電流轉換電路中產生所述模擬電流電晶體的控制電壓，以放大該模擬電流。
所述多級數據驅動單元將所述模擬電流轉換成一電流信號的步驟是調整所述多級數據驅動單元中電流鏡的電晶體信道寬度長度比例，將所述模擬電流轉換並縮小成一電流信號。
所述像素電路將所述電流信號轉換成一驅動電流的步驟是調整該像素電路中構成電流鏡的電晶體信道寬度長度比例，而得到縮小的驅動電流。
本發明的有益效果在於，本發明使顯示器的數字模擬電流轉換電路輸出的模擬電流大於驅動顯示組件的顯示電流，以使顯示器畫面在顯示低灰階時有較佳的表現，尤其在高灰階後接續顯示低灰階時，能夠正常的表現出區隔性(對比)，不象現有技術在高灰階後接續顯示低灰階時有漸層的現象發生；且本發明的驅動電路在以電流驅動的顯示器中，均可達到此效果，使顯示器在低灰階時有更佳的表現。
圖1為現有技術一整合式數據驅動電路結構圖；圖2為現有技術一整合式數據驅動電路包含寄生電容與寄生電阻結構圖；圖3為現有技術電路中寄生電容影響的示意圖；圖4A為本發明一實施例數據驅動電路結構圖；圖4B為本發明一實施例數字模擬轉換電路示意圖；圖4C為本發明一實施例改善畫面灰階方法的流程圖；圖5A、圖5B和圖5C為現有技術顯示器灰階電流與時間的關係圖；圖6A、圖5B和圖5C為本發明顯示器灰階電流與時間的關係圖。
主要組件符號說明112電壓位移電路 114數字模擬電流轉換電路116水平位移電路 118數據驅動單元120垂直位移電路 100像素陣列122a、122b、...、122j、 Rp寄生電阻124a、124b、...、124j、 Cp寄生電容D0～D5數位訊號P1～P18 PMOS電晶體Ir、IDAC、IS/H、IOLED電流SW1、SW2、...、SWj取樣/維持(S/H)開關S/H1、S/H2、...、S/Hj取樣/維持電路VDD、Vb1、Vb2電壓具體實施方式
如圖4A所示為本發明一較佳實施例的數據驅動電路結構圖。此數據驅動電路用於驅動像素陣列，本實施例以單一行像素作為說明，該數據驅動電路包含有一電壓位移電路112、一DAC電路114、一水平位移電路116、一數據驅動單元118及垂直位移電路120。第一行(column)像素11、12...由數據驅動單元118的一取樣/維持(S/H)開關SW1控制一取樣/維持電路S/H1的數據存入及輸出。
當數位訊號(本發明之實施例將以一6位的數位訊號作為說明解釋，但並不表示用以限制本發明的範圍)輸入電壓位移電路112調整電壓準位後，經由DAC電路114將數位訊號轉換並放大為模擬電流信號IDAC，以克服線路中寄生電阻Rp與寄生電容Cp在DAC電路114輸出端儲存電荷；接著，水平位移電路116將送出SWa信號以控制SW1的切換，使模擬電流信號IDAC經由SW1存入S/H1，並利用S/H1再生一複製電流信號IS/H，複製電流IS/H饋入垂直位移電路120正在掃瞄的一列像素內，用以驅動像素電路11並產生一顯示電流IOLED，使像素(顯示組件)產生不同灰階。
其中取樣/維持電路與像素電路中均包含至少兩個電晶體所組成的電流鏡電路，通過調整這些電晶體的信道寬度長度比例，將複製電流信號IS/H和顯示電流IOLED縮小或不變的輸出。
如圖4B所示數字模擬轉換電路示意圖。其中，電晶體P1至P6分別用以產生對應於最低位D0至最高位D5所需的參考電流，這六個電晶體都由相同的偏壓Vb1所推動，但電晶體的信道寬度長度比則依據對應的位的位置而倍數增加，因此，其參考電流值的大小由基本的Ir(即20)至最大的32倍Ir(即25)。
連接電晶體P1至P6下方的電流信道分別是電晶體P7至P12及電晶體P13至P18的源極，其中連接電晶體Pn漏極下方的電晶體為Pn+6與Pn+12(n＝1～6)的源極，以三個電晶體為一組，共有六組以接收六位的數位訊號。電晶體P7至P12則分別對應於最低位D0至最高位D5數據線，由位D0至D5推動電晶體P7至P12的電流匯集於負載；電晶體P13至P18分別用以產生對應於最低位D0至最高位D5的餘額電流，且六個電晶體都由相同的偏壓Vb2所推動，這些餘額電流匯集成一模擬電流IDAC並從DAC輸出端流入數據驅動單元118。
在本發明中將DAC電路中產生參考電流Ir的六個電晶體P1至P6信道寬度長度比例加大，或將偏壓Vb1減小，使輸出的模擬電流IDAC變大。
如圖4C所示為本發明一實施例改善畫面灰階方法的流程圖。其整個驅動電路的運作流程為數位訊號輸入電壓位移電路調整電壓準位後，經由DAC電路將數位訊號轉換並放大為模擬電流信號輸出(見步驟S1)，以克服線路中寄生電阻與寄生電容在DAC電路輸出端儲存電荷；接著，模擬電流信號存入多級數據驅動單元，並利用多級數據驅動單元轉換成一電流信號(見步驟S2)，電流信號等於或小於模擬電流，電流信號饋入像素電路內(見步驟S3)，用以驅動像素電路並轉換為一驅動電流(見步驟S4)，驅動電流等於或小於電流信號，且驅動電流小於模擬電流，用以使像素(顯示組件)產生不同灰階的表現(見步驟S5)。
在本發明中可利用不同的電流組合，如1.模擬電流IDAC大於複製電流信號IS/H，且複製電流信號IS/H大於顯示電流IOLED；2.模擬電流IDAC大於複製電流信號IS/H，且複製電流信號IS/H等於顯示電流IOLED；3.模擬電流IDAC等於複製電流信號IS/H，且複製電流信號IS/H大於顯示電流IOLED；以克服線路中寄生電阻與寄生電容在DAC電路輸出端儲存電荷所造成的影響，均可達到改善顯示器低灰階的表現。
如圖5A、圖5B和圖5C所示為利用現有技術數據驅動電路的顯示器灰階電流與時間關係圖。利用此電路，在無放大模擬電流IDAC的設定狀況下，圖5A為線路中無寄生電容與寄生電阻的仿真結果，圖5B為線路中具有一寄生電容Cp＝3pF和寄生電阻Rp＝2kΩ的仿真結果，圖5C為線路中具有一寄生電容Cp＝5pF和寄生電阻Rp＝2kΩ的仿真結果；通過此3個圖可明顯看出，當線路中存有寄生電容與寄生電阻時，灰階的表現很差，尤其在高灰階後接續低灰階，區隔性將降低，且寄生電容越大時低灰階越難正常顯示。
如圖6A、圖5B和圖5C所示為利用本發明數據驅動電路的顯示器灰階電流與時間關係圖。利用此電路，在放大模擬電流為圖5IDAC的三倍狀況下，即模擬電流為3*IDAC，圖6A為線路中無寄生電容與寄生電阻的仿真結果，圖6B為線路中具有一寄生電容Cp＝3pF和寄生電阻Rp＝2kΩd的仿真結果，圖6C為線路中具有一寄生電容Cp＝5pF和寄生電阻Rp＝2kΩ的仿真結果；將圖6與圖5相對照，可明顯看出在線路中存有寄生電容與寄生電阻時，仍有不錯的灰階表現，即便在寄生電容Cp＝5pF時，其對高灰階後接續低灰階的影響不大，區隔性(對比)仍十分明顯，有效的改善電路中寄生電容及寄生電阻所造成的影響，使顯示器可正常表現低灰階。
本發明使顯示器的數字模擬電流轉換電路輸出的模擬電流大於驅動顯示組件的顯示電流，以使顯示器畫面在顯示低灰階時有較佳的表現，尤其在高灰階後接續顯示低灰階時，能夠正常的表現出區隔性(對比)，不象現有技術在高灰階後接續顯示低灰階時有漸層的現象發生；且本發明的驅動電路在以電流驅動的顯示器中，均可達到此效果，使顯示器在低灰階時有更佳的表現。
上述實施例僅用於說明本發明，而並非用於限定本發明。
權利要求
1.一種顯示器的數據驅動電路，用於驅動至少一電流驅動的顯示組件，其特徵在於，所述顯示組件通過至少一像素電路及至少一數據線連接該數據驅動電路，該數據驅動電路至少包括一數字模擬電流轉換電路，用於將接收到的數位訊號轉換為模擬電流信號，其中所述模擬電流大於驅動所述顯示組件所需的電流；多級數據驅動單元，連接所述數字模擬電流轉換電路，用於驅動所述顯示組件的多條數據線，其中每一級數據驅動單元均包含一取樣/維持電路，用於將所述模擬電流複製或再生一電流信號至所述顯示組件數據線，其中所述電流信號小於或等於所述模擬電流信號；一取樣/維持開關，連接於所述數字模擬電流轉換電路以及所述取樣/維持電路之間，用於控制該級數據驅動單元對所述模擬電流進行儲存或再生的切換。
2.如權利要求1所述的顯示器的數據驅動電路，其特徵在於，所述數字模擬電流轉換電路為一電流調節式數字模擬電流轉換電路。
3.如權利要求1所述的顯示器的數據驅動電路，其特徵在於，所述取樣/維持電路還包含一電流鏡電路，以使所述電流信號小於或等於所述模擬電流信號。
4.如權利要求1所述的顯示器的數據驅動電路，其特徵在於，所述多條數據線連接多個相對應的像素電路，所述像素電路還包含一電流鏡電路；當所述電流信號等於所述模擬電流信號時，將利用所述像素電路中的電流鏡電路等比例縮小該電流信號，以傳入所述顯示組件避免該電路信號太大導致燒毀。
5.一種調整數據驅動電路以改善畫面灰階的方法，其特徵在於，該方法至少包含輸出一模擬電流至一多級數據驅動單元；利用該多級數據驅動單元將所述模擬電流轉換成一電流信號；輸出該電流信號到至少一顯示組件的像素電路；利用該像素電路將所述電流信號轉換成一驅動電流，以驅動所述顯示組件，且該驅動電流小於所述模擬電流。
6.如權利要求5所述的調整數據驅動電路以改善畫面灰階的方法，其特徵在於，所述模擬電流由一數字模擬電流轉換電路產生。
7.如權利要求5所述的調整數據驅動電路以改善畫面灰階的方法，其特徵在於，輸出一模擬電流步驟前還包含一步驟加大數字模擬電流轉換電路中產生所述模擬電流的電晶體信道寬度長度比例，以放大該模擬電流。
8.如權利要求5所述的調整數據驅動電路以改善畫面灰階的方法，其特徵在於，輸出一模擬電流步驟前還包含一步驟縮小數字模擬電流轉換電路中產生所述模擬電流電晶體的控制電壓，以放大該模擬電流。
9.如權利要求5所述的調整數據驅動電路以改善畫面灰階的方法，其特徵在於，所述多級數據驅動單元將所述模擬電流轉換成一電流信號的步驟是調整所述多級數據驅動單元中電流鏡的電晶體信道寬度長度比例，將所述模擬電流轉換並縮小成一電流信號。
10.如權利要求5所述的調整數據驅動電路以改善畫面灰階的方法，其特徵在於，所述像素電路將所述電流信號轉換成一驅動電流的步驟是調整該像素電路中構成電流鏡的電晶體信道寬度長度比例，而得到縮小的驅動電流。
全文摘要
本發明提供一種顯示器的數據驅動電路，用以驅動一顯示組件，該驅動電路包括一數字模擬電流轉換電路，用於將接收到的數位訊號轉換為模擬電流信號，其中模擬電流大於驅動顯示組件所需的電流；以及多級數據驅動單元，連接所述數字模擬電流轉換電路，用於驅動顯示組件的多條數據線，其中每一級數據驅動單元均包含一取樣/維持電路及一取樣/維持開關。通過本發明將數字模擬電流轉換電路輸出的模擬電流放大，使之大於驅動顯示組件所需的電流，以克服低灰階時寄生電容的影響。
文檔編號H05B33/08GK1873755SQ200510073229
公開日2006年12月6日 申請日期2005年6月1日 優先權日2005年6月1日
發明者黃惠雅 申請人:友達光電股份有限公司