用于有源矩陣顯示器的驅動系統的制作方法

專利名稱：用于有源矩陣顯示器的驅動系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及顯示技術，并且具體涉及用于諸如AMOLED顯示器的有源矩陣顯示器的驅動系統。
背景技術：
已經在各種應用中廣泛使用具有以矩陣方式布置的多個像素(或子像素)的顯示 設備。這種顯示設備包括具有像素的面板以及用于控制面板的外圍電路。典型地，像素 由掃描線和數據線的交叉(intersection)來限定，并且外圍電路包括用于掃描該掃描線的 柵極驅動器和用于向數據線供應圖像數據的源極驅動器。源極驅動器可以包括用于控制 每個像素的灰度的伽馬校正電路。為了顯示幀，源極驅動器和柵極驅動器分別向相應的 數據線和相應的掃描線提供數據信號和掃描信號。結果，每個像素將顯示預定的亮度和 顏色。近年來，使用有機發光器件(OLED)的矩陣顯示器已經被廣泛地用于諸如手持 設備、蜂窩式電話、個人數字助理(PDA)和照相機的小型電子設備中，因為這種器件通 常消耗較低的功率。然而，在基于OLED的像素中輸出的質量受通常由非晶硅或多晶硅 制造的驅動晶體管以及OLED本身的特性的影響。特別地是，晶體管的閾值電壓和遷移 率趨向于隨著像素老化而改變。此外，驅動晶體管的性能會受到溫度的影響。為了保持 圖像質量，必須通過調整給像素的編程電壓來補償這些參數。當由于編程電壓電平更高 而因此基于OLED的像素產生更高亮度時，通過改變編程電壓的補償更為有效。然而， 亮度級別在很大程度上是由給像素的圖像數據的亮度級別所規定的，并且在圖像數據的 參數內時可能不能實現用于更有效補償的期望的更高亮度級別。

發明內容
根據一個實施例，提供了一種用于使用表示要在連續的幀中顯示的圖像的原始 灰度圖像數據來驅動具有包括驅動晶體管和有機發光器件的像素的顯示器的系統。該系 統定義原始灰度圖像數據的高范圍和低范圍，并且確定用于每個像素的原始灰度圖像數 據是落入高范圍內還是低范圍內。落入低范圍內的原始灰度圖像數據被轉換為更高的灰 度值，并且在比完整的幀時間段更短的時間段期間用與該更高的灰度值對應的電流來驅 動像素。當在使用該數據驅動像素之前根據預選的伽馬曲線來調整原始灰度圖像數據 時，可以根據該伽馬曲線如何好地校正范圍內的原始灰度圖像數據來選擇高范圍和低范 圍。查找表可以被用來將落入低范圍內的灰度圖像數據轉換為更高的灰度值，并且該更 高的灰度值可以包含指示它們是由原始灰度圖像數據轉換而來的指示器。在一個實現方式中，在比其間用與落入低范圍內的原始灰度圖像數據對應的電 流來驅動像素的時間段更長的預選的時間段期間，用與落入高范圍內的原始灰度圖像數 據對應的電流來驅動像素。預選的時間段可以比完整的幀時間段短。可以根據相同的伽 馬校正曲線來對由落入低范圍內的原始灰度圖像數據轉換來的更高的灰度值以及落入高范圍內的原始灰度圖像值進行伽馬校正。該系統可以包括正常驅動模式和混合驅動模式，在正常驅動模式中在不將任何 灰度值轉換為更高值的情況下用與原始灰度圖像數據對應的電流來驅動像素，在混合驅 動模式中落入低范圍內的原始灰度圖像數據被轉換為更高的灰度值，并且在比完整的幀 時間段更短的時間段期間用與所述更高的灰度值對應的電流來驅動像素。鑒于參考附圖進行的各種實施例和/或方面的詳細描述，對于本領域技術人員 而言本發明的上述和另外的方面和實施例將是明白的，接下來提供附圖的簡短描述。


在閱讀以下詳細描述時和在參考附圖時本發明的上述和其它優點將變得清晰。圖1是AMOLED顯示系統的框圖。圖2是用于圖1中的AMOLED顯示器的像素驅動器電路的框圖。圖3是與圖1類似但是更詳細地示出源極驅動器的框圖。圖4A-4B是示出一個完整的幀時間段和在完整的幀時間段內的兩個子幀時間段 的時序圖。圖5A-5D是在兩個不同的驅動模式中和當由兩個不同的灰度值驅動時在圖4的 時間段內由一個像素產生的亮度的一系列示意圖。圖6是示出針對不同的灰度值的供兩個不同的驅動模式之用的兩個不同的伽馬 曲線的曲線圖。圖7是用來將落入預選的低范圍內的灰度數據映射到更高的灰度值的示例性值 的示例。圖8是在原始灰度圖像數據處于兩個不同范圍中的任意一個中時在圖4中示出的 兩個子幀時間段中用來驅動任何給定像素的數據的示意圖。圖9是由源極驅動器執行的用來將落入低范圍內的原始灰度圖像數據轉換為更 高的灰度值的處理的流程圖。圖10是由源極驅動器執行的用來在兩個不同的操作模式中的任意一個中向像素 供應驅動數據的處理的流程圖。圖11是圖10中示出的相同處理外加光滑函數的流程圖。圖12是示出在源極驅動器中的處理電路中的多個查找表的使用的圖。圖13是在圖1中的AMOLED顯示器的混合驅動模式中在幀間隔期間發送給每一 行的編程信號的時序圖。圖14A是示出對于使用單脈沖的混合驅動模式的編程時間和非編程時間的行和 列驅動信號的時序圖。圖14B是示出對于使用雙脈沖的混合驅動模式的編程時間和非編程時間的行和 列驅動信號的時序圖。圖15是示出多個查找表和多個伽馬曲線的使用的圖。圖16A是針對在無滯后情況下的自動亮度控制的圖1中的AMOLED顯示器的亮 度級別曲線圖。圖16B是針對在有滯后情況下的自動亮度控制的圖1中的AMOLED顯示器的亮度級別曲線圖。
具體實施例方式
雖然本發明易受到各種修改和可替代的形式，但是特定實施例已經在附圖中通 過示例的方式而示出并且將在本申請中詳細描述。然而，應當明白，本發明并不意圖限 于所公開的特殊形式。相反，本發明覆蓋落入如由所附權利要求所限定的本發明的精神 和范圍內的所有修改、等同物和替代方案。圖1是具有有源矩陣區域或像素陣列102的電子顯示系統100，在該像素陣列 102中像素104的陣列以行和列的配置來布置。為了方便示例，僅僅示出了三行和三列。 在像素陣列102的有源矩陣區域外部是外圍區域106，其中布置有用于驅動和控制像素陣 列102的外圍電路。外圍電路包括柵極或地址驅動器電路108、源極或數據驅動器電路 110、控制器112和電源電壓(例如，Vdd)驅動器114。控制器112控制柵極驅動器108、 源極驅動器110和電源電壓驅動器114。柵極驅動器108在控制器112的控制之下對地 址或選擇線SEL[i]、SEL[i+l]等進行操作，對于像素陣列102中的每一行像素104有一個 地址或選擇線。視頻源120將處理過的視頻數據供給到控制器112中，用于在顯示系統 100上顯示。視頻源120表示從諸如計算機、蜂窩電話、PDA等的使用顯示系統100的 設備輸出的任何視頻。控制器112將處理過的視頻數據轉換為適當的給顯示系統100上 的像素104的電壓編程信息。在如下所述的像素共享的配置中，柵極或地址驅動器電路108還可以可選地對 全局選擇線GSEL|j]且可選地對/GSELIj]進行操作，全局選擇線GSEL|j]或/GSEL|j]對 像素陣列102中的多行像素104(諸如每三行像素104)進行操作。源極驅動器電路110 在控制器112的控制之下對電壓數據線Vdata[k]、Vdata[k+1]等進行操作，對于像素陣列 102中的每一列像素104有一個電壓數據線。電壓數據線運送要給每個像素104的表示像 素104中的每個發光器件的亮度(灰度級)的電壓編程信息。在每個像素104中的諸如 電容器的存儲元件存儲電壓編程信息直到發射或驅動周期使發光器件導通。電源電壓驅 動器114在控制器112的控制之下控制電源電壓(EL_Vdd)線上的電壓的電平，對于像素 陣列102中的每一行像素104有一個電源電壓線。或者，電壓驅動器114可以單獨地控 制像素陣列102中的每一行像素104或像素陣列102中的每一列像素104的電源電壓的電 平。如已知的，在顯示系統100中的每個像素104需要被用指示特定幀的像素104中 的有機發光器件(OLED)的亮度(灰度級)的信息來編程。幀限定了包括編程周期或階 段以及驅動或發射周期或階段的時間段，在編程周期或階段期間用表示亮度的編程電壓 來對顯示系統100中的每個像素進行編程，并且在驅動或發射周期或階段期間每個像素 中的每個發光器件被導通以便以與存儲在存儲元件中的編程電壓相對應的亮度發光。因 此幀是組成在顯示系統100上顯示的完整的運動圖像的許多靜態圖像中的一個。至少存 在用于編程和驅動像素的兩種方案逐行或者逐幀。在逐行編程中，一行像素被編程并 且隨后在下一行像素被編程和驅動之前被驅動。在逐幀編程中，顯示系統100中的所有 行的像素都被首先編程，并且所有像素被逐行地驅動。任一種方案都可以采用在每個幀 的開始或結束處的簡短的垂直消隱時間，在該垂直消隱時間期間像素既不被編程也不被驅動。位于像素陣列102外面的組件可以被布置在其上布置有像素陣列102的同一個物 理襯底上的像素陣列102周圍的外圍區域106中。這些組件包括柵極驅動器108、源極驅 動器110和電源電壓控制器114。可替代地，在外圍區域中的一些組件可以被布置在與像 素陣列102相同的襯底上而其它組件被布置在不同的襯底上，或者在外圍區域中的所有 組件可以被布置在與其上布置有像素陣列102的襯底不同的襯底上。柵極驅動器108、源 極驅動器110和電源電壓控制器114 一起構成顯示驅動器電路。某些配置中的顯示驅動 器電路可以包括柵極驅動器108和源極驅動器110但不包括電源電壓控制器114。控制器112包括用于各種查找表和用于例如補償諸如溫度、閾值電壓上的改 變、遷移率上的改變等的影響的功能的其它數據的內部存儲器(未示出)。不同于常規 的AMOLED，顯示系統100允許在幀時間段的一部分期間使用像素104的更高亮度而在 幀時間段的另一部分中不發光。在幀時間段的有限時間期間的更高亮度結果得到用于一 個幀的來自像素的所需的亮度，但是更高級別的亮度使得由控制器112執行的驅動晶體 管的變化參數的補償更容易。系統100還包括耦接到控制器112的光傳感器130。光傳 感器130可以是如該示例中那樣的位于陣列102附近的單個傳感器。可替代地，光傳感 器130可以是多個傳感器，諸如在像素陣列102的每個角落中有一個傳感器。此外，光 傳感器130或多個傳感器可以被嵌入與陣列102相同的襯底中，或者具有在陣列102上的 其自己的襯底。如將要說明的，光傳感器130使得能夠根據環境光情形(condition)來調 整顯示系統100的總亮度。
圖2是用于諸如圖1中的像素104的像素的簡單的單獨驅動器電路200的電路 圖。如上面所說明的，圖1中的像素陣列102中的每個像素104由圖2中的驅動器電路 200驅動。驅動器電路200包括耦接到有機發光器件(OLED) 204的驅動晶體管202。在 該示例中，有機發光器件204由發光的有機材料制造，該發光的有機材料由電流激活并 且其亮度是電流的幅值的函數。電源電壓輸入206耦接到驅動晶體管202的漏極。電源 電壓輸入206和驅動晶體管202 —起產生發光器件204中的電流。電流電平可以由耦接 到驅動晶體管202的柵極的編程電壓輸入208來控制。因此編程電壓輸入208耦接到圖 1中的源極驅動器110。在該示例中，驅動晶體管202是由氫化的非晶硅制造的薄膜晶 體管。諸如電容器和晶體管的其它電路組件(未示出)可以被添加到簡單的驅動器電路 200，以便允許像素用諸如圖1中的柵極驅動器108輸入的那些的各種使能(enable)、選 擇和控制信號來進行操作。這樣的組件用于像素的更快速編程、在不同幀期間保持像素 的編程以及其它功能。參考圖3，示出了源極驅動器110，其向數據線DL供應數據線電壓以便對耦接 到數據線DL的所選像素進行編程。控制器112向源極驅動器110提供原始灰度圖像數 據、至少一個操作定時信號和模式信號(混合或正常驅動模式)。柵極驅動器108和源極 驅動器110中的每一個或其組合可以由單芯片的半導體集成電路(IC)芯片來構造。源極驅動器110包括定時接口(I/F)342、數據接口(I/F)324、伽馬校正電路 340、處理電路330、存儲器320和數模轉換器(DAC) 322。存儲器320是例如用于存儲 灰度圖像數據的圖形隨機訪問存儲器(GRAM)。DAC 322包括解碼器，用于將從GRAM 320讀出的灰度圖像數據轉換為與期望像素發光的亮度對應的電壓。DAC 322可以是CMOS數模轉換器。源極驅動器 110經由數據I/F 324接收原始灰度圖像數據，并且選擇器開關326 確定是將數據直接供應給GRAM 320 (被稱為正常模式)還是給處理電路330 (被稱為 混合模式)。例如，通過使用存儲在可以作為處理電路330的一部分的固定存儲器中 或在諸如ROM、EPROM、EEPROM,閃速存儲器等的分離的存儲設備中的混合查找表 (LUT) 332,將供應給處理電路330的數據由典型的8比特原始數據轉換為9比特混合數 據。附加的比特指示每個灰度數是位于預定的低灰度范圍LG中還是預定的高灰度HG 中。GRAM 320將正常驅動模式中的原始8比特數據和將混合驅動模式中的轉換后的 9比特數據供應給DAC 322。伽馬校正電路340將指示要由DAC 322在它將來自GRAM 320的數字信號轉換為用于數據線DL的模擬信號時執行的期望的伽馬校正的信號供應給 DAC322。執行伽馬校正的DAC在顯示器工業中是公知的。源極驅動器110的操作由從控制器112通過定時I/F 342供應給伽馬校正電路340 的一個或多個定時信號控制。例如，源極驅動器110可以被控制以在正常驅動模式中在 整個幀時間T期間根據灰度圖像數據產生相同的亮度，并且在混合驅動模式中在子幀時 間段Tl和T2期間產生不同的亮度級別以便產生與正常驅動模式中相同的凈亮度。在混合驅動模式中，處理電路330將預定低灰度范圍LG內的原始灰度數據轉換 或者“映射”為更高的灰度值，使得由來源于任一范圍的數據驅動的像素被適當地補償 以便在幀時間T期間產生均勻的顯示。該補償增大由來源于低范圍LG中的原始灰度圖 像數據的數據驅動的像素的亮度，但是那些像素的驅動時間被減少使得整個幀時間T之 上的這種像素的平均亮度處于期望的級別。具體地說，當原始灰度值處于預選的高灰度 范圍HG中時，像素被驅動為在完整的幀時間段T的主要部分(諸如圖5(c)中描述的部 分3/4T)期間發光。當原始灰度值處于低范圍LG中時，像素被驅動為在完整的幀時間 段T的小部分(諸如圖5(d)中描述的部分1/4T)期間發光，以便減少其間施加增大的電 壓的幀時間。圖6示出在其中1-99的低范圍LG中的原始灰度值被映射到102-245的更高范圍 中的對應值的示例。在混合驅動模式中，一個幀被分成兩個子幀時間段Tl和T2。一個 全幀的持續時間是T，一個子幀時間段的持續時間是Tl = αΤ,并且另一子幀時間段的 持續時間是Τ2 = (1-α)Τ，因此Τ = Τ1+Τ2。在圖5中的示例中，α = 3/4，并且因此 Tl= (3/4)T,而Τ2= (1/4)T0 α的值不限于3/4并且可以變化。如下所述，位于低 灰度LG中的原始灰度數據被變換為供時間段Τ2之用的高灰度數據。子幀時間段的操作 時序可以由供應給定時I/F 342的定時控制信號控制。應當明白，通過具有不同數量的灰 度范圍可以使用多于兩個的子幀時間段，其中為每一個范圍分配不同的時間段。在圖5(a)中描述的示例中，Ll表示當選擇正常驅動模式時針對位于高灰度范圍 HG中的原始灰度數據在幀時間段T期間產生的平均亮度。在圖5(b)中，L3表示在正 常驅動模式中針對位于低灰度范圍LG中的原始灰度數據在幀時間段T期間產生的平均亮 度。在圖5(c)中，L2表示當選擇混合驅動模式時在子幀時間段Tl期間針對位于高灰度 范圍HG中的原始灰度數據的平均亮度。在圖5(d)中，L4表示當選擇混合驅動模式時在 子幀時間段Τ2期間針對位于低灰度范圍LG中的原始灰度數據的平均亮度。由圖5(c)和圖5(d)中描述的子幀亮度得到的在整個幀時間段T之上產生的平均亮度分別與在圖5(a) 和圖5(b)中描述的那些相同，因為L2 = 4/3L1并且L4 = 4L3。如果原 始灰度圖像數據位于低灰度范圍LG，則源極驅動器110在子幀時間段T2 中將與黑電平(“0”)對應的數據線電壓供應給數據線DL。如果原始灰度數據位于高 灰度范圍HD，則源極驅動器110在子幀時間段Tl中將與黑電平(“0” )對應的數據線 電壓供應給數據線DL。圖6示出響應于由伽馬校正電路340供應給DAC 322的控制信號而由DAC 322 執行的伽馬校正。源極驅動器Iio使用用于混合驅動模式中的伽馬校正的第一伽馬曲線4 以及用于正常驅動模式中的伽馬校正的第二伽馬曲線6。在混合驅動模式中，低范圍LG 中的值被轉換為更高的灰度值，并且隨后根據相同的伽馬曲線4來對那些轉換后的值和 落入高范圍HG內的原始灰度值進行伽馬校正。伽馬校正后的值被從DAC 322輸出到數 據線DL并且用作像素104的驅動信號，伽馬校正后的高范圍值在第一子幀時間段Tl中 驅動它們的像素，并且轉換后的且伽馬校正后的低范圍值在第二子幀時間段T2中驅動它 們的像素。在正常驅動模式中，根據第二伽馬曲線6來對所有原始灰度值進行伽馬校正。 從圖6中可以看出，在混合驅動模式中使用的伽馬曲線4比在正常驅動模式中使用的曲線 6產生更高的伽馬校正值。在混合驅動模式中產生的更高值補償在該模式中使用的子幀時 間段Tl和T2期間更短的驅動時間。顯示系統100將灰度分為低灰度范圍LG和高灰度范圍HG。具體地說，如果像 素的原始灰度值大于或等于參考值D(ref)，則該數據被認為是高灰度范圍HG。如果原始 灰度值小于參考值D (ref)，則該數據被認為是低灰度范圍LG。在圖6中示出的示例中，參考值D(ref)被設置為100。 如圖6和圖7中所示 出的，通過使用圖1的混合LUT 132來實現灰度變換。混合LUT 132的一個示例被示 出在圖7中，其中低灰度范圍LG中的灰度值1-99被映射到高灰度范圍HG中的灰度值 102-245。假定來自控制器112的原始灰度數據是8比特數據，為每個顏色(例如，R、 G、B等)提供8比特灰度數據并且該8比特灰度數據用來驅動具有那些顏色的子像素。 GRAM 320存儲作為8比特灰度數據加上附加比特的9比特字形式的數據，該附加比特被 添加來指示8比特值處于低灰度范圍還是高灰度范圍中。在圖9的流程圖中，在GRAM 320中的數據被描寫為九比特字GRAM[8:0]，其 中比特GRAM[8]指示灰度數據是位于高灰度范圍HG還是低灰度范圍LG。在混合驅動 模式中，來自數據I/F 124的所有輸入數據被分成兩種8比特灰度數據，如下1.如果原始輸入數據處于8比特的高灰度范圍中，局部數據D[8]被設置為 “1” (D[8] = 1)，并且8比特的局部數據D[7:0]是原始灰度數據。局部數據D[8:0]在
GRAM 320 中被保存為 GRAM[8:0]，其中 GRAM[8] = 1。2.如果原始輸入數據處于低灰度LG中，局部數據D[8]被設置為“0”(D[8]= 0)，并且從混合LUT 332處獲得局部數據D[7:0]。局部數據D[8:0]在GRAM 320中被保 存為 GRAM[8:0]。圖9是用于將8比特灰度數據存儲到GRAM 320中作為9比特GRAM數據字的操作的一個示例的流程圖。在源極驅動器110中的處理電路330中實現該操作。在步 驟520處從數據I/F 124輸入原始灰度數據，在步驟522處提供8比特數據。在步驟524 處，處理電路330確定系統模式，S卩，正常驅動模式或混合驅動模式。如果系統模式是 混合驅動模式，則系統在步驟528處使用256 ★ 9比特LUT 132以便在步驟530處提供 包括一比特的范圍指示器的9比特數據D_R[8:0]。在步驟532處該數據被存儲在GRAM 320中。如果系統模式是正常驅動模式，則系統在步驟534處使用原始8比特輸入數據 D_N[7:0],并且在步驟532處將數據存儲在GRAM 320中。圖10是用于讀取9比特GRAM數據字并且將該數據提供給DAC 322的操作的 一個示例的流程圖。系統(例如，處理電路330)在步驟540處確定當前系統模式是正常 驅動模式還是混合驅動模式。如果當前模式是混合驅動模式，則系統在步驟542處確定 它當前是否處于編程時間中。如果在步驟542處的答案是否定的，則步驟544確定是否 有GRAM[8] = 1，其指示原始灰度值處于低范圍LG之中。如果在步驟544處的答案是 否定的，即指示原始灰度值處于高范圍HG之中，則在步驟546處提供GRAM[7:0]作為 局部數據D[7:0]并且使用適當的LUT 132的值，以便在步驟548處向DAC 322提供數據 D[7:0]。如果在步驟544處的答案是肯定的，則在步驟552處將黑色(VSL) ( “#00” ) 提供給DAC 322，使得從DAC 122輸出黑電平電壓(參見圖8)。在編程時間段中，步驟550確定是否有GRAM[8] = 1。如果在步驟550處的答 案是肯定的，即指示原始灰度值處于高范圍HG之中，則系統前進到步驟546和548。如 果在步驟550處的答案是否定的，即指示原始灰度值處于低范圍LG之中，則系統前進到 步驟552以便輸出黑電平電壓(參見圖8)。圖11是用于讀取9比特GRAM數據并且將該數據提供給DAC322的操作的另一 個示例的流程圖。為了避免在處理期間的扭曲(contorting)效應，圖11的例程使用針對 幀的不同部分的光滑函數。光滑函數可以是但不限于偏置、偏移或部分反轉。在圖11 中， 圖10的步驟552由步驟560和562代替。當系統不處于編程時間段之中時，如果 GRAM[8] = 1 (高范圍HG灰度值)，則在步驟560處GRAM[7:0]由光滑函數f處理并且 隨后被提供給DAC 322。在編程時間段中，如果GRAM[8]興1(低范圍LG灰度值)，則 在步驟562處GRAM[7:0]由光滑函數f處理并且隨后被提供給DAC 322。雖然在圖3中僅僅示出一個混合LUT 332，但是可以使用多于一個的混合LUT， 如圖12所示。在圖12中，多個混合LUT 332(1)......332 (m)從多路復用器350接收數據
并且具有耦接到該多路復用器350的輸出。不同范圍的灰度值可以在不同的混合LUT中 被轉換。圖13是在圖1和圖3中的AMOLED顯示器的混合驅動模式中在幀間隔期間發 送給每一行的編程信號的時序圖。每個幀被分配一個時間間隔，諸如時間間隔600、602 和604，其足以對顯示器中的每一行進行編程。在該示例中，顯示器具有480行。480 行中的每一行包括針對可以處于低灰度值范圍或高灰度值范圍之中的對應圖像數據的像 素。在該示例中，時間間隔600、602和604中的每一個表示每秒60幀或60Hz的頻率。 當然，其它更高和更低的頻率以及不同數量的行可以和混合驅動模式一起使用。圖13中的時序圖包括為避免撕裂(tearing)效應所必需的控制信號，其中用于高 灰度值和低灰度值的編程數據可以交迭。控制信號包括撕裂信號線610、數據寫入信號線612、存儲器輸出低值(R)信號線614和存儲器輸出高值(P)信號線616。通過使能撕裂 信號線610來啟動每個幀的混合驅動模式。數據寫入信號線612接收用于顯示系統100 中的每一行的行編程數據620。如上所述地使用LUT來處理編程數據620，以便將數據 轉換為用于每個行中的每個像素的反映在縮短的間隔內的更高亮度值的模擬值。在這個 時候，消隱間隔622和消隱間隔630分別表示沒有輸出通過存儲器寫入線614和616。一旦撕裂信號線610被設置為低，就從存儲器輸出低值線614輸出行編程數據塊 624。行編程數據塊624包括用于從行1開始連續的每個行中的所有像素的編程數據。 行編程數據塊624僅僅包括用于在要被以低灰度范圍中的值驅動的所選行中的像素的數 據。如上面所說明的，在所選行中的要被以高灰度范圍中的值驅動的所有像素被設置為 零電壓或者被針對失真來調整。因此，在每個行被選通時，DAC322轉換低灰度范圍數 據(針對在低灰度范圍中編程的像素)并且將編程信號發送給該行中的像素(對于低灰度 范圍像素為LUT修改的數據并且對于高灰度范圍像素為零電壓或失真調整)。在行編程數據塊624被輸出時，在延遲期632內存儲器輸出高值信號線616仍然 是不活動的。在延遲期632之后，從存儲器輸出高值線616輸出行編程數據塊634。行 編程數據塊634包括用于從行1開始連續的每個行中的所有像素的編程數據。行編程數 據塊634僅僅包括用于在所選行中的要被以高灰度范圍中的值驅動的像素的數據。如上 面所說明的，在所選行中的要被以低灰度范圍中的值驅動的所有像素被設置為零電壓。 DAC 322轉換高灰度范圍數據(針對在高灰度范圍中編程的像素)并且將編程信號發送給 該行中的像素(對于高灰度范圍像素為LUT修改的數據并且對于低灰度范圍像素為零電 壓)。 在該示例中，延遲期632被設置為lF+x/3，其中F是對所有480行進行編程花費 的時間并且χ是消隱間隔622和630的時間。χ變量可以由制造者根據諸如處理電路330 的組件消除撕裂所必需的速度來限定。因此，對于越快的處理組件，χ可以越低。在發 射低灰度范圍中的級別的編程像素與發射高灰度范圍中的級別的那些像素之間的延遲期 632避免撕裂效應。圖14A是示出對于圖1中的AMOLED顯示器的使用單脈沖的混合驅動模式的編 程時間和非編程時間的行和列驅動信號的時序圖。圖14A中的圖包括撕裂信號640、一 組編程電壓選擇信號642、柵極時鐘信號644和行選通信號646a-646h。撕裂信號640被 選通為低以便啟動用于特定的視頻幀的混合驅動模式。編程電壓選擇信號642允許選擇 用于從圖3中的DAC 322接收編程電壓的特定行中的所有像素。在該示例中，每一行中 存在960個像素。編程電壓選擇信號642初始被選擇為向第一行的像素發送一組低灰度 范圍編程電壓650。當柵極時鐘信號644被設置為高時，用于第一行的選通信號646a產生脈沖652 以便選擇該行。然后在該行中的低灰度像素由來自DAC322的編程電壓驅動，而高灰度 像素被驅動到零電壓。在子幀時間段之后，編程電壓選擇信號642被選擇為向第一行發 送一組高灰度范圍編程電壓654。當柵極時鐘信號644被設置為高時，用于第一行的選通 信號646a產生第二脈沖656以便選擇該行。然后在該行中的高灰度像素由來自DAC 322 的編程電壓驅動，而低灰度像素被驅動到零電壓。如圖14A所示出的，通過行選通信號646b_646g來對每一行重復該處理。因此每一行被選通兩次，一次用于對低灰度像素進行編程而一次用于對高灰度值進行編程。 當在第二時間656選通第一行用于對高灰度值進行編程時，用于隨后的行的第一選通(例 如，選通646c、646d)被啟動直到被示出為選通646e的最后一行的選通(行481)。然后 通過在選通646f、646g、646h直到被示出為選通646e的最后一行的選通(行481)上的編 程電壓656，如所示出的順序地第二次選通隨后的行。圖14B是示出對于使用雙脈沖的混合驅動 模式的編程時間和非編程時間的行和 列驅動信號的時序圖。到下一行的驅動電路的雙脈沖留著針對驅動晶體管的泄漏通路 (leakage path)導通，并且幫助改進針對驅動晶體管的補償。與圖14A類似，圖14B中 的圖包括撕裂信號680、一組編程電壓選擇信號682、柵極時鐘信號684和行選通信號 686a-686h。撕裂信號680被選通為低以便啟動用于特定的視頻幀的混合驅動模式。編 程電壓選擇信號682允許選擇用于從圖3中的DAC 322接收編程電壓的特定行中的所有 像素。在該示例中，每一行中存在960個像素。編程電壓選擇信號682初始被選擇為向 第一行發送一組低灰度范圍編程電壓690。當柵極時鐘信號684被設置為高時，用于第一 行的選通信號686a產生脈沖692以便選擇該行。然后在該行中的低灰度像素由來自DAC 322的編程電壓驅動，而高灰度像素被驅動到零電壓。在子幀時間段之后，編程電壓選擇 信號682被選擇為向第一行發送一組高灰度范圍編程電壓694。當柵極時鐘信號684被設 置為高時，用于第一行的選通信號686a產生第二脈沖696以便選擇該行。然后在該行中 的高灰度像素由來自DAC 322的編程電壓驅動，而低灰度像素被驅動到零電壓。如圖14B所示出的，通過行選通信號686b_686h來對每一行重復該處理。因此 每一行被選通，一次用于對低灰度像素進行編程而一次用于對高灰度值進行編程。每一 行還與前一行同時被選通，諸如在行選通線686a和686b上的高選通脈沖692，以便留著 針對驅動晶體管的泄漏通路導通。為了留著針對顯示器中的被示出為選通646e的最后一 個有源行(行481)的驅動晶體管的泄漏通路導通而選通偽線(dummy line)。圖15示出使用混合驅動方案的容納用于不同應用和自動亮度控制的多個伽馬曲 線的系統實現。自動亮度控制是其中控制器112根據由圖1中的光傳感器130檢測的環 境光的級別來調整顯示系統100的總亮度級別的特征。在該示例中，顯示系統100可以 具有四個亮度級別明亮、正常、暗淡和最暗。當然可以使用任意數目的亮度級別。在圖15中，將來自LUT 700 (#l_#n)的不同的一組電壓提供給源極驅動器110中 的多個DAC解碼器322a。該組電壓被用來使用不同的組的電壓700改變顯示峰值亮度。 多個伽馬LUT 702 (#l-#m)被提供以使得DAC 322a還可以改變來自混合LUT 700的電壓 以便獲得更可靠的(solid)伽馬曲線，盡管改變了峰值亮度。在該示例中，存在具有存儲在圖3中的伽馬校正電路340的存儲器中的對應的18 個伽馬曲線LUT的18種情形。存在用于每個顏色(紅色、綠色和藍色)的六種伽馬情形 (伽馬2.2明亮、伽馬2.2正常、伽馬2.2暗淡、伽馬1.0、伽馬1.8和伽馬2.5)。根據亮 度級別來使用三種伽馬情形，即伽馬2.2明亮、伽馬2.2正常和伽馬2.2暗淡。在該示例 中，暗淡和最暗亮度級別都使用伽馬2.2暗淡情形。其它伽馬情形用于應用特定的要求。 用于每個顏色的六種伽馬情形中的每一種具有圖13中的它們自己的伽馬曲線LUT 702， 其根據特定的顏色像素以及根據亮度控制所要求的伽馬情形而被訪問。圖16A和圖16B示出可以由控制器112實現的亮度控制的兩種模式的曲線圖。圖16A示出在沒有滯后的情況下的亮度控制。曲線圖720的y軸示出顯示系統100的總 亮度的四個級別。亮度級別包括明亮級別722、正常級別724、暗淡級別726和最暗級別 728。曲線圖720的χ軸表示光傳感器130的輸出。因此，在圖1中的光傳感器130的 輸出增大超過某一個閾值電平，即指示環境光的更大的級別時，顯示系統100的亮度增 大。χ軸示出 低電平730、中間電平732和高電平734。當來自光傳感器的檢測的輸出越 過電平730、732或734中的一個時，使用圖15中的LUT 700將亮度級別向下或向上調整 到下一個級別。例如，當檢測的環境光超過中間電平732時，顯示器的亮度被向上調整 到正常級別724。如果環境光被減少到低電平730以下，則顯示器的亮度被向下調整到最 暗級別728。圖16B是示出在滯后模式中顯示系統100的亮度控制的曲線圖750。為了使得能 夠對眼睛而言更平穩地轉變，當在亮度級別之間進行轉變時亮度級別被維持更長的時間 段。與圖16A類似，曲線圖750的y軸示出顯示系統100的總亮度的四個級別。該級別 包括明亮級別752、正常級別754、暗淡級別756和最暗級別758。曲線圖750的χ軸表 示光傳感器130的輸出。因此，在輸出增大超過某一個閾值電平，即指示環境光的更大 的級別時，顯示系統100的亮度增大。χ軸示出低基準電平(base level) 760、中間基準電 平762和高電平764。 電平760、762和764中的每一個包括相應的增大閾值電平770、 772和774以及相應的減少閾值電平780、782和784。亮度的增大要求比基準電平760、 762和764更大的環境光。例如，當檢測的環境光超過諸如閾值電平770的增大閾值電 平時，顯示器的亮度被向上調整到暗淡級別756。亮度的減少要求比基準電平760、762 和764更少的環境光。例如，如果環境光被減少到減少閾值電平794以下，則顯示器的 亮度被向下調整到正常級別754。雖然已經示出和描述了本發明的特定實施例和應用，但是應當理解，本發明不 限于在本申請中公開的精確的構造和布局，并且在不脫離如所附權利要求所限定的本發 明的精神和范圍的情況下各種修改、改變和變化可以根據上述描述而明白。
權利要求
1.一種使用表示要在連續的幀中顯示的圖像的原始灰度圖像數據來驅動顯示器的方 法，所述顯示器具有包括驅動晶體管和有機發光器件的像素，所述方法包括定義原始灰度圖像數據的高范圍和低范圍，確定用于每個像素的原始灰度圖像數據是落入所述高范圍內還是所述低范圍內，將落入所述低范圍內的原始灰度圖像數據轉換為更高的灰度值，并且在比完整的幀時間段更短的時間段期間用與所述更高的灰度值對應的電流來驅動所 述像素。
2.根據權利要求1所述的方法，其包括在預選的時間段期間，用與所述落入所述 高范圍內的原始灰度圖像數據對應的電流來驅動所述像素，所述預選的時間段比用與落 入所述低范圍內的原始灰度圖像數據對應的電流來驅動所述像素的時間段更長。
3.根據權利要求1所述的方法，其包括在使用該數據驅動所述像素之前根據預選 的伽馬曲線來調整所述原始灰度圖像數據，并且根據所述伽馬曲線如何好地校正在所述 范圍內的所述原始灰度圖像數據來選擇所述高范圍和低范圍。
4.根據權利要求1所述的方法，其包括正常驅動模式和混合驅動模式，在所述正常驅 動模式中在不將任何灰度值轉換為更高值的情況下用與所述原始灰度圖像數據對應的電 流來驅動所述像素，而在所述混合驅動模式中落入所述低范圍內的原始灰度圖像數據被 轉換為更高的灰度值，并且在比完整的幀時間段更短的時間段期間用與所述更高的灰度 值對應的電流來驅動所述像素。
5.根據權利要求4所述的方法，其包括選擇在所述正常驅動模式中操作還是在所 述混合驅動模式中操作。
6.根據權利要求1所述的方法，其中查找表被用來將所述落入所述低范圍內的灰度圖 像數據轉換為更高的灰度值。
7.根據權利要求1所述的方法，其中所述顯示器是AMOLED顯示器。
8.根據權利要求1所述的方法，其中所述更高的灰度值包含指示它們是由原始灰度圖 像數據轉換而來的指示器。
9.根據權利要求2所述的方法，其中用與所述落入所述高范圍內的原始灰度圖像數據 對應的電流來驅動所述像素的所述預選的時間段比完整的幀時間段短。
10.根據權利要求9所述的方法，其包括根據相同的伽馬校正曲線來進行由落入所 述低范圍內的原始灰度圖像數據轉換來的所述更高的灰度值以及所述落入所述高范圍內 的原始灰度圖像值的伽馬校正。
11.根據權利要求9所述的方法，其中所述陣列被組織成為多行像素，同時驅動一行 中的每個像素，其中用與所述原始灰度圖像數據對應的電流驅動該行中的所述像素的時 間段不與用與落入所述低范圍內的原始灰度圖像數據對應的電流驅動該行中的所述像素 的時間段交迭。
12.根據權利要求3所述的方法，還包括感測顯示器周圍的環境光并且其中根據所 感測的環境光的級別來調整該顯示器的總亮度。
13.根據權利要求12所述的方法，其中根據所感測的環境光的級別來預選伽馬曲線。
14.根據權利要求1所述的方法，其中定義原始灰度數據的中間范圍，在除了具有更 高灰度值的像素的時間段之外的幀的時間段期間用與所述中間范圍的灰度值對應的電流來驅動像素。
15.—種用于使用表示要在連續的幀中顯示的圖像的原始灰度圖像數據來驅動具有像 素陣列、多個選擇線和多個數據線的顯示器的設備，每一個像素都包括驅動晶體管和有 機發光器件，所述多個選擇線耦接到所述陣列且用于傳送選擇每一個像素何時要被驅動 的信號，并且所述多個數據線用于向所選像素傳送驅動信號，所述設備包括源極驅動器，耦接到所述數據線并且包括處理電路，用于接收所述原始灰度圖像數據，確定用于每個像素的原始灰度圖像數 據是落入預選的高范圍內還是預選的低范圍內，并且將落入所述低范圍內的原始灰度圖 像數據轉換為更高的灰度值，存儲器，用于存儲與落入所述低范圍內的原始灰度圖像數據對應的所述更高的灰度 值以及落入所述高范圍內的原始灰度圖像數據，伽馬校正電路，用于取回存儲在所述存儲器中的數據并且對該數據進行伽馬校正，控制器，向所述伽馬校正電路供應控制信號，用于控制由所述伽馬校正電路取回存 儲在所述存儲器中的所述數據的定時，以及數模轉換器，用于將來自所述伽馬校正電路的伽馬校正的數據轉換為用于驅動所述 像素的對應的模擬信號。
16.根據權利要求15所述的設備，其中在比完整的幀時間段更短的時間段期間所述源 極驅動器將與所述更高的灰度值對應的電流供應給所述像素。
17.根據權利要求16所述的設備，其中在預選的時間段期間，所述源極驅動器將與落 入所述高范圍內的所述原始灰度圖像數據對應的電流供應給所述像素，所述預選的時間 段比用與由落入所述低范圍內的所述原始灰度圖像數據轉換來的所述更高的灰度值對應 的電流來驅動所述像素的時間段更長。
18.根據權利要求15所述的設備，其中在該數據被用來驅動所述像素之前所述伽馬校 正電路根據預選的伽馬曲線調整所述原始灰度圖像數據和所述更高的灰度值。
19.根據權利要求15所述的設備，其中所述處理電路包括用于選擇正常驅動模式或混 合驅動模式的開關，在所述正常驅動模式中在不將任何灰度值轉換為更高值的情況下用 與所述原始灰度圖像數據對應的電流來驅動所述像素，并且在所述混合驅動模式中落入 所述低范圍內的原始灰度圖像數據被轉換為更高的灰度值，并且在比完整的幀時間段更 短的時間段期間用與所述更高的灰度值對應的電流來驅動所述像素。
20.根據權利要求15所述的設備，其中所述處理電路包括查找表來將所述落入所述低 范圍內的灰度圖像數據轉換為更高的灰度值。
21.根據權利要求15所述的設備，其中所述顯示器是AMOLED顯示器。
22.根據權利要求15所述的設備，其中所述更高的灰度值包含指示它們是由原始灰度 圖像數據轉換而來的指示器。
23.根據權利要求17所述的設備，其中用與所述落入所述高范圍內的原始灰度圖像數 據對應的電流來驅動所述像素的所述預選的時間段比完整的幀時間段短。
24.根據權利要求17所述的設備，其中所述伽馬校正電路根據相同的伽馬校正曲線來 進行由落入所述低范圍內的原始灰度圖像數據轉換來的所述更高的灰度值以及所述落入 所述高范圍內的原始灰度圖像值的伽馬校正。
25.根據權利要求15所述的設備，還包括感測顯示器周圍的環境光的環境光傳感器， 該環境光傳感器耦接到該控制器，其中該控制器根據所感測的環境光的級別來調整陣列 像素的總亮度。
26.根據權利要求25所述的設備，其中該控制器根據所感測的環境光的級別來選擇 多個伽馬曲線中的一個，所選的多個伽馬曲線被伽馬校正電路用來對該數據進行伽馬校 正。
27.根據權利要求16所述的設備，其中所述處理電路確定每個像素是否落入預選的原 始灰度數據的中間范圍內，在除了具有更高灰度值的像素的時間段之外的幀的時間段期 間用與所述中間范圍的灰度值對應的電流來驅動像素。
全文摘要
本發明涉及用于有源矩陣顯示器的驅動系統。本發明提供了一種用于使用表示要在連續的幀中顯示的圖像的原始灰度圖像數據來驅動具有包括驅動晶體管和有機發光器件的像素的顯示器的系統。該系統定義原始灰度圖像數據的高范圍和低范圍，并且確定用于每個像素的原始灰度圖像數據落入高范圍內還是低范圍內。落入低范圍內的原始灰度圖像數據被轉換為更高的灰度值，并且在比完整幀時間段短的時間段期間用與更高的灰度值對應的電流來驅動像素。
文檔編號G09G3/32GK102024418SQ201010277068
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月9日 優先權日2009年9月9日
發明者A·內森, G·查吉, V·戈普達, 李孔寧 申請人:伊格尼斯創新公司