專(zhuān)利名稱(chēng)：有源矩陣型顯示單元及其驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有源矩陣型顯示單元及其驅(qū)動(dòng)方法，該有源矩陣型顯示單元具有用于每個(gè)像素的有源元件并用該有源元件對(duì)每個(gè)像素提供顯示控制，更具體地，涉及一種具有根據(jù)環(huán)境亮度可自動(dòng)調(diào)整的顯示亮度以便提高圖象品質(zhì)、節(jié)省功率和延長(zhǎng)使用壽命的有源矩陣型顯示單元及其驅(qū)動(dòng)方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，已有效發(fā)展了使用有機(jī)電致發(fā)光顯示元件(下文稱(chēng)為有機(jī)EL元件)作為平面顯示單元之一的有機(jī)電致發(fā)光元件顯示單元。有機(jī)EL元件顯示器件是自發(fā)光的，并且不需要使用背光，此外在適合于動(dòng)態(tài)圖象、寬視角和顏色再現(xiàn)能力等的性能方面極好，并且作為下一代薄型顯示單元集中了熱切了關(guān)注。
通常，在有機(jī)EL顯示單元中，按矩陣形式排列了具有預(yù)定掃描周期均用于選擇像素的掃描線和用于給出亮度信息以便驅(qū)動(dòng)像素的數(shù)據(jù)線，并且發(fā)光元件(有機(jī)EL元件)設(shè)置在掃描線與數(shù)據(jù)線的每個(gè)交點(diǎn)處或附近，通過(guò)根據(jù)要顯示的圖案信息對(duì)每個(gè)像素控制發(fā)光強(qiáng)度來(lái)顯示并驅(qū)動(dòng)圖案。像在液晶顯示單元的情況下，用于這種類(lèi)型的有機(jī)EL顯示單元的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分成簡(jiǎn)單(無(wú)源)矩陣系統(tǒng)和有源矩陣系統(tǒng)。
在簡(jiǎn)單矩陣系統(tǒng)中，根據(jù)掃描電極和數(shù)據(jù)電極之間的電壓控制流經(jīng)在每個(gè)像素處所設(shè)置的發(fā)光元件的電流，而在有源矩陣系統(tǒng)中，通過(guò)設(shè)置在像素中的有源元件控制流經(jīng)用于每個(gè)像素的發(fā)光元件的電流。在簡(jiǎn)單矩陣系統(tǒng)中，當(dāng)選擇每個(gè)發(fā)光元件時(shí)，躍遷地發(fā)光，但在有源矩陣系統(tǒng)中，因?yàn)榕c簡(jiǎn)單矩陣系統(tǒng)相比，可以更加降低每個(gè)發(fā)光元件的峰值亮度和峰值電流，對(duì)一個(gè)幀周期可以保持在每個(gè)像素中的發(fā)光，使得有源矩陣系統(tǒng)更適合于逐步提高顯示單元中更精細(xì)和更明亮的圖象的尺寸。
當(dāng)使用有機(jī)EL顯示單元作為用于便攜式終端器件或移動(dòng)式器件、例如攝影機(jī)的顯示器，根據(jù)其要使用的環(huán)境來(lái)改變周?chē)炼?，而有時(shí)顯示器的用戶很難識(shí)別所顯示的內(nèi)容。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以考慮設(shè)定顯示亮度為相當(dāng)大的值，使得用戶能在各種環(huán)境下很容易地識(shí)別所顯示的內(nèi)容。
當(dāng)設(shè)定顯示亮度為相對(duì)大的值時(shí)，然而，顯示器在黑暗處太亮，其相反使得很難辨清所顯示的內(nèi)容。此外，功耗不必要地變得更大，并不利地縮短了有機(jī)EL顯示單元的使用壽命。
因此，如果對(duì)于顯示單元來(lái)說(shuō)能夠根據(jù)周?chē)炼葋?lái)調(diào)節(jié)顯示單元的顯示亮度的話，可以使在更明亮處亮度變得更高，而在黑暗處亮度可以變得更低，使得不考慮其所要使用的環(huán)境就可以確保顯示單元的極好的可視性，其還有助于節(jié)省功率以及延長(zhǎng)元件的使用壽命。
如上所述，對(duì)于一種根據(jù)周?chē)炼日{(diào)節(jié)顯示單元的顯示亮度的一種技術(shù)，例如，日本專(zhuān)利特開(kāi)No.2001-100697公開(kāi)了一種顯示單元，其具有用于顯示信息的具有多個(gè)像素的顯示部分、用于驅(qū)動(dòng)該顯示部分的驅(qū)動(dòng)單元、用于檢測(cè)響應(yīng)于對(duì)顯示部分的周?chē)炼鹊闹档恼彰鞫葯z測(cè)器、以及用于根據(jù)由照明度檢測(cè)器檢測(cè)的結(jié)果來(lái)控制顯示部分的亮度的亮度控制單元。
日本專(zhuān)利特開(kāi)No.2001-60076公開(kāi)作為用于在有源矩陣型有機(jī)EL顯示單元中分別在像素中寫(xiě)入亮度信息的一種格式的電壓寫(xiě)入型像素電路和電流寫(xiě)入型像素電路的結(jié)構(gòu)。
在日本專(zhuān)利特開(kāi)No.2001-100697中描述的顯示單元中，通過(guò)照明度檢測(cè)器檢測(cè)周?chē)h(huán)境的亮度，并通過(guò)照明度控制單元計(jì)算響應(yīng)于由該照明度檢測(cè)器檢測(cè)的結(jié)果的對(duì)每個(gè)像素的亮度控制信號(hào)，以調(diào)節(jié)顯示亮度。
然而，在日本專(zhuān)利特開(kāi)No.2001-100697中描述的顯示單元中，通過(guò)亮度控制單元同時(shí)進(jìn)行對(duì)響應(yīng)于亮度控制信號(hào)數(shù)據(jù)的亮度的控制和對(duì)響應(yīng)于由照明度檢測(cè)器所檢測(cè)的亮度的亮度的控制，所以圖象信號(hào)和亮度檢測(cè)信號(hào)是混合的，并要求復(fù)雜的操作和處理來(lái)響應(yīng)復(fù)雜的情形。
此外，當(dāng)在黑暗環(huán)境下使用時(shí)，設(shè)定亮度為相對(duì)更低的值，必須要控制具有小驅(qū)動(dòng)電壓范圍的發(fā)光元件的發(fā)光強(qiáng)度，使得不利地惡化了動(dòng)態(tài)范圍。由于該特點(diǎn)，由小干擾或元件特性方面的不一致性引起必然出現(xiàn)了圖象顯示品質(zhì)的惡化。

發(fā)明內(nèi)容
按照上述情況得出本發(fā)明，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種有源矩陣型顯示單元及驅(qū)動(dòng)顯示單元的方法，該顯示單元在不使動(dòng)態(tài)范圍變窄的情況下能夠響應(yīng)周?chē)h(huán)境的亮度容易地調(diào)節(jié)顯示亮度。
為解決上述問(wèn)題，在根據(jù)本發(fā)明的有源矩陣型顯示裝置中，按矩陣狀態(tài)排列均用于用預(yù)定掃描周期選擇像素的掃描線、均用于給出用來(lái)驅(qū)動(dòng)像素的亮度信息的數(shù)據(jù)線、和用于根據(jù)亮度信息通過(guò)控制電流率使發(fā)光元件發(fā)光的像素電路。顯示裝置包括亮度檢測(cè)器和控制單元，亮度檢測(cè)器用于檢測(cè)周?chē)h(huán)境的照明度，控制單元用于根據(jù)來(lái)自照明度檢測(cè)器的輸出控制發(fā)光元件的發(fā)光時(shí)間。
利用驅(qū)動(dòng)根據(jù)本發(fā)明的有源矩陣型顯示裝置的方法來(lái)用于有源矩陣型顯示裝置，在有源矩陣型顯示裝置中，按矩陣狀態(tài)排列均用于用預(yù)定掃描周期選擇像素的掃描線、均用于給出用來(lái)驅(qū)動(dòng)像素的亮度信息的數(shù)據(jù)線、和用于根據(jù)亮度信息通過(guò)控制電流率使發(fā)光元件發(fā)光的像素電路。響應(yīng)用于由掃描驅(qū)動(dòng)單元選擇掃描線的掃描和用于由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)數(shù)據(jù)線的選擇的驅(qū)動(dòng)，發(fā)光元件發(fā)光。該方法包括如下步驟檢測(cè)周?chē)h(huán)境的照明度，根據(jù)所檢測(cè)的照明度計(jì)算發(fā)光周期的時(shí)間，以及根據(jù)所計(jì)算的發(fā)光周期的時(shí)間控制掃描驅(qū)動(dòng)單元。
在本發(fā)明中，計(jì)算或處理由照明度檢測(cè)器檢測(cè)的結(jié)果為用于發(fā)光元件的發(fā)光周期的時(shí)間的控制率，發(fā)光元件在獨(dú)立于由從數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元提供的圖象信號(hào)所提供的亮度信息的控制單元的控制下?？刂瓢l(fā)光周期的時(shí)間包括調(diào)節(jié)在一個(gè)掃描周期內(nèi)的像素的平均亮度。因此，通過(guò)按照周?chē)h(huán)境的照明度來(lái)控制發(fā)光元件的發(fā)光周期的時(shí)間，能夠在不使動(dòng)態(tài)范圍變窄的情況下容易并自由地調(diào)節(jié)顯示亮度。
通過(guò)調(diào)節(jié)在一個(gè)發(fā)光周期內(nèi)的發(fā)光周期的時(shí)間的百分比(負(fù)荷)，可以容易地進(jìn)行對(duì)發(fā)光元件的發(fā)光周期的時(shí)間的控制。換句話說(shuō)，根據(jù)負(fù)荷程度可以容易地調(diào)節(jié)在一個(gè)掃描周期內(nèi)的像素的平均亮度。
用于實(shí)現(xiàn)上述結(jié)構(gòu)的像素電路包括用于寫(xiě)入掃描以在像素中寫(xiě)入由掃描線控制并從數(shù)據(jù)線中給出的寫(xiě)入亮度信息的有源元件、用于驅(qū)動(dòng)用來(lái)根據(jù)寫(xiě)入亮度信息控制要施加給發(fā)光元件的電流比的有源元件、用于在其中存儲(chǔ)亮度信息的存儲(chǔ)電容、和用于使發(fā)光的發(fā)光元件光輸出的有源元件，并且通過(guò)控制用于寫(xiě)入掃描有源元件的驅(qū)動(dòng)定時(shí)或用于有源元件光輸出的驅(qū)動(dòng)定時(shí)可以控制發(fā)光元件的發(fā)光周期的時(shí)間。亮度信息的寫(xiě)入方案可以是所謂的電壓寫(xiě)入型或電流寫(xiě)入型。
可以使用例如有機(jī)電致發(fā)光元件、無(wú)機(jī)電致發(fā)光元件和發(fā)光二極管的各種類(lèi)型的自發(fā)光元件作為本發(fā)明中所使用的發(fā)光元件。尤其是，當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于有機(jī)電致發(fā)光顯示單元時(shí)，通過(guò)根據(jù)其所要使用的環(huán)境的亮度來(lái)調(diào)節(jié)最佳亮度可以提供元件的功耗和使用壽命。
如上所述，利用本發(fā)明，由于通過(guò)控制發(fā)光元件的發(fā)光周期的時(shí)間可以調(diào)節(jié)顯示亮度，所以根據(jù)其所要使用的環(huán)境的照明度(亮度)可以自由調(diào)節(jié)顯示亮度。
此外，不會(huì)使動(dòng)態(tài)范圍變窄，使得可以防止由輕微干擾或元件性能上的不一致性引起的圖象顯示品質(zhì)的惡化，并且不管其所要使用的環(huán)境總能顯示高品質(zhì)圖象。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的有源矩陣型顯示單元的總框圖；圖2是有機(jī)EL顯示單元的結(jié)構(gòu)的示例圖；圖3示出了電壓寫(xiě)入(voltage write)型像素電路的結(jié)構(gòu)的電路圖；圖4示出了電壓寫(xiě)入型像素電路的操作的一個(gè)例子的脈沖波形圖；圖5示出了電流寫(xiě)入型像素電路的結(jié)構(gòu)的電路圖；圖6示出了電流寫(xiě)入型像素電路的操作的一個(gè)例子的脈沖波形圖；圖7示出了從掃描控制驅(qū)動(dòng)部分至負(fù)荷掃描驅(qū)動(dòng)電路所發(fā)送的控制信號(hào)的一個(gè)例子的示圖；圖8是控制用于由照明度探測(cè)器所探測(cè)的周?chē)h(huán)境的照明度的有機(jī)EL元件的照明亮度的示圖；以及圖9示出了有源矩陣型顯示單元的結(jié)構(gòu)的變形的示圖。
具體實(shí)施例方式
下面參考相關(guān)附圖介紹本發(fā)明的實(shí)施例。在該實(shí)施例中，介紹使用有機(jī)EL單元的有機(jī)EL有源矩陣型顯示單元作為組成每個(gè)像素的發(fā)光元件的一個(gè)例子。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的有源矩陣型顯示單元的總框圖。有機(jī)EL有源矩陣型顯示單元1包括有機(jī)EL顯示部分2、數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路3、寫(xiě)入掃描驅(qū)動(dòng)電路4、負(fù)荷(duty)掃描驅(qū)動(dòng)電路5、數(shù)據(jù)控制驅(qū)動(dòng)部分6、掃描控制驅(qū)動(dòng)部分7、計(jì)算部分8和照明度檢測(cè)器9，并根據(jù)由照明度檢測(cè)器9所檢測(cè)到的周?chē)h(huán)境的照明度(外界光的亮度)來(lái)調(diào)節(jié)有機(jī)EL顯示部分2的顯示亮度。
首先，詳細(xì)說(shuō)明有機(jī)EL顯示部分2的結(jié)構(gòu)。
圖2示出了有機(jī)EL顯示部分2的總結(jié)構(gòu)。如該圖所示，多條寫(xiě)入掃描線X(X1、X2、…Xn)被排列成線，同時(shí)多條數(shù)據(jù)線Y被排列成行。像素12設(shè)置在每條寫(xiě)入掃描線X與數(shù)據(jù)線Y的交點(diǎn)處。而且，平行于寫(xiě)入掃描線X，像線狀排列多條負(fù)荷控制線Z(Z1、Z2、…Zn)。
寫(xiě)入掃描線X連接寫(xiě)入掃描驅(qū)動(dòng)電路4。寫(xiě)入掃描驅(qū)動(dòng)電路4包括移位寄存器，并且垂直時(shí)鐘VCK和垂直觸發(fā)脈沖VSP1從掃描控制驅(qū)動(dòng)部分7施加到其上(圖1)。通過(guò)連續(xù)傳送與垂直時(shí)鐘VCK同步的垂直觸發(fā)脈沖VSP1，在一個(gè)掃描周期內(nèi)連續(xù)選擇掃描線X1、X2、…Xn。
另一方面，負(fù)荷控制線Z連接負(fù)荷掃描驅(qū)動(dòng)電路5。同樣，該負(fù)荷掃描驅(qū)動(dòng)電路5包括移位寄存器，并且垂直時(shí)鐘脈沖信號(hào)線VCK和垂直觸發(fā)脈沖信號(hào)線VSP2連接到其上。通過(guò)連續(xù)傳送與垂直時(shí)鐘脈沖VCK同步的垂直觸發(fā)脈沖VSP2，控制信號(hào)輸出到負(fù)荷控制線Z。
數(shù)據(jù)線Y連接數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路3。與對(duì)每條掃描線X的連續(xù)掃描同步，數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路3輸出響應(yīng)從數(shù)據(jù)控制驅(qū)動(dòng)部分6(圖1)施加的對(duì)每條數(shù)據(jù)線Y的亮度信息的電信號(hào)。在這種情況下，數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路3執(zhí)行所謂的逐線連續(xù)驅(qū)動(dòng)，并且同時(shí)施加電信號(hào)給所選擇的像素線?？蛇x擇地，數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路3可以進(jìn)行所謂的逐點(diǎn)連續(xù)驅(qū)動(dòng)，并且連續(xù)施加電信號(hào)給所選擇的線中的像素。本發(fā)明包括逐線連續(xù)驅(qū)動(dòng)和逐點(diǎn)連續(xù)驅(qū)動(dòng)的兩種操作模式。
圖3示出了有機(jī)EL顯示部分2的像素12的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。圖3中所示的電路是通過(guò)控制對(duì)數(shù)據(jù)線Y的電壓寫(xiě)入亮度信息的電壓寫(xiě)入型像素電路12A。該像素電路12A包括有機(jī)EL元件13、電流源線14、數(shù)據(jù)線Y、寫(xiě)入掃描線X、負(fù)荷掃描線Z、N型寫(xiě)入掃描晶體管15、P型驅(qū)動(dòng)晶體管16、N型負(fù)荷控制晶體管17和存儲(chǔ)電容18。
N型寫(xiě)入掃描晶體管15的源極(或漏極)連接P型驅(qū)動(dòng)晶體管16的柵極，而其漏極(或源極)連接數(shù)據(jù)線Y。N型寫(xiě)入掃描晶體管15的柵極連接寫(xiě)入掃描線X。P型驅(qū)動(dòng)晶體管16的源極連接電流源線14，而其漏極連接N型負(fù)荷控制晶體管17的源極。負(fù)荷控制晶體管17的柵極連接負(fù)荷掃描線Z，而其漏極連接有機(jī)EL元件13的陽(yáng)極。存儲(chǔ)電容18的一端連接P型驅(qū)動(dòng)晶體管16的柵極，而其另一端連接電流源線14。
N型寫(xiě)入掃描晶體管15、驅(qū)動(dòng)晶體管16和負(fù)荷控制晶體管17分別對(duì)應(yīng)于“用于寫(xiě)入掃描的有源元件”、“用于驅(qū)動(dòng)的有源元件”和“用于照明輸出的有源元件”，并且在本實(shí)施例中，使用例如多晶硅TFT的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。而且由于這種觀點(diǎn)，寫(xiě)入掃描晶體管15和負(fù)荷控制晶體管17中的每一個(gè)由N型晶體管構(gòu)成，但晶體管中的一個(gè)或兩個(gè)可以由P型晶體管構(gòu)成。
下面參考圖4中所示的時(shí)序圖說(shuō)明像素電路12A的工作的一個(gè)例子。
如圖4中所示，垂直時(shí)鐘VCK供給寫(xiě)入掃描電路4以及供給圖1中所示的負(fù)荷掃描驅(qū)動(dòng)電路5。而且，觸發(fā)脈沖VSP1供給寫(xiě)入掃描驅(qū)動(dòng)電路4，而垂直觸發(fā)脈沖VSP2供給負(fù)荷掃描驅(qū)動(dòng)電路5。寫(xiě)入掃描驅(qū)動(dòng)電路4和負(fù)荷掃描驅(qū)動(dòng)電路5中的每一個(gè)結(jié)合移位寄存器，并且在下一階段根據(jù)垂直時(shí)鐘VCK的時(shí)序傳送垂直觸發(fā)脈沖VSP1和VSP2給移位寄存器。在圖4中，每個(gè)信號(hào)SC1X和SC2X表示分別以垂直觸發(fā)脈沖VSP1和VSP2為基礎(chǔ)的脈沖，與垂直時(shí)鐘VCK同步在寫(xiě)入掃描線X和負(fù)荷掃描線Z的一個(gè)階段中從移位寄存器中輸出。
在圖4中，在T11周期期間信號(hào)SC1X和SC2X都轉(zhuǎn)到H(高)電平，而圖3中的N型寫(xiě)入掃描晶體管15和負(fù)荷控制晶體管17同時(shí)導(dǎo)通。那么驅(qū)動(dòng)晶體管16的柵極連接數(shù)據(jù)線Y，而驅(qū)動(dòng)晶體管16的漏極連接有機(jī)EL元件13的陽(yáng)極。在時(shí)間T11的該周期期間，對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)亮度的電壓通過(guò)數(shù)據(jù)線Y供給到驅(qū)動(dòng)晶體管16，并且通過(guò)由驅(qū)動(dòng)晶體管16的電壓電流轉(zhuǎn)換，使對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)線電壓的電流通過(guò)電流源線14供給有機(jī)EL元件13。用這種操作，有機(jī)EL元件13發(fā)射具有相應(yīng)于驅(qū)動(dòng)電流的強(qiáng)度的光。下文中時(shí)間T11的這個(gè)周期描述為寫(xiě)入周期。
在時(shí)間T11的周期結(jié)束后，當(dāng)信號(hào)SC2X保持在H(高)電平，而信號(hào)SC1X變成L(低)電平時(shí)，N型寫(xiě)入掃描晶體管15處于截止?fàn)顟B(tài)，并且數(shù)據(jù)線Y與驅(qū)動(dòng)晶體管16的柵極斷開(kāi)。在該步驟中，驅(qū)動(dòng)晶體管16的柵極通過(guò)存儲(chǔ)電容18保持在相同的電壓處。即，保持在寫(xiě)入周期T11期間所給出的電壓。而且由于負(fù)荷控制晶體管17導(dǎo)通，并且維持寫(xiě)入周期T11內(nèi)所供給的驅(qū)動(dòng)電流，使得保持了有機(jī)EL元件的照明度強(qiáng)度。
在圖4中，在時(shí)間T12的周期結(jié)束后，當(dāng)信號(hào)SC2X從H電平改變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，負(fù)荷控制晶體管17處于截止?fàn)顟B(tài)，并且驅(qū)動(dòng)晶體管16的漏極從有機(jī)EL元件13的陽(yáng)極斷開(kāi)。由于這種操作，電流不流入有機(jī)EL元件13，并停止光發(fā)射。因此，時(shí)間T12的該周期描述為光導(dǎo)通周期。
在下一掃描周期內(nèi)，信號(hào)SC1X和SC2X都處于高電平狀態(tài)，并且重新開(kāi)始寫(xiě)入周期T11。所以從光導(dǎo)通周期T12的終點(diǎn)到下一寫(xiě)入周期T11的起點(diǎn)的時(shí)間T13的周期描述為光截止周期。
圖5示出了有機(jī)EL顯示部分2中的像素的結(jié)構(gòu)另一例子，并示出了通過(guò)控制對(duì)數(shù)據(jù)線Y的電流寫(xiě)入亮度信息的電流寫(xiě)入型像素電路12B。該像素電路12B包括有機(jī)EL元件13、電流源線14、數(shù)據(jù)線Y、寫(xiě)入掃描線X、負(fù)荷掃描線Z、N型寫(xiě)入掃描晶體管19、P型驅(qū)動(dòng)晶體管20、P型寫(xiě)入晶體管21、N型刪除掃描晶體管22和存儲(chǔ)電容23。
寫(xiě)入掃描晶體管19的源極(或漏極)連接寫(xiě)入晶體管21的漏極，而其漏極(或源極)連接數(shù)據(jù)線Y。寫(xiě)入掃描晶體管19的柵極連接寫(xiě)入掃描線X。使寫(xiě)入晶體管21的柵極和漏極短路，并且源極連接電流源線14。刪除掃描晶體管22的源極(或漏極)連接寫(xiě)入晶體管21的柵極，而漏極(或源極)連接驅(qū)動(dòng)晶體管20的柵極。刪除掃描晶體管22的柵極連接負(fù)荷掃描線Z。驅(qū)動(dòng)晶體管20的源極連接電流源線14，而其漏極連接有機(jī)EL元件13的陽(yáng)極。此外，存儲(chǔ)電容23的一端連接驅(qū)動(dòng)晶體管20的柵極，而其另一端連接電流源線14。
在本發(fā)明中，寫(xiě)入掃描晶體管19和寫(xiě)入晶體管21對(duì)應(yīng)于“用于寫(xiě)入掃描的有源元件”，而驅(qū)動(dòng)晶體管20對(duì)應(yīng)于“用于驅(qū)動(dòng)的有源元件”。此外，刪除掃描晶體管22對(duì)應(yīng)于“用于照明輸出的有源元件”。在該圖中，寫(xiě)入掃描晶體管19和刪除掃描晶體管22是N型晶體管，但晶體管中的一個(gè)或兩個(gè)可以是P型晶體管。
下面參考圖6中所示的時(shí)序圖說(shuō)明像素電路12B的工作的一個(gè)例子。
在圖6中，在T時(shí)間21周期期間，信號(hào)SC1X和SC2X都轉(zhuǎn)到H電平，而圖5中所示的寫(xiě)入掃描晶體管19和刪除掃描晶體管22同時(shí)導(dǎo)通。那么寫(xiě)入晶體管21的漏極連接數(shù)據(jù)線Y，并且在時(shí)間T21的該周期期間，從數(shù)據(jù)線Y中提取響應(yīng)數(shù)據(jù)亮度的電流，并且由寫(xiě)入晶體管21轉(zhuǎn)換成電壓，并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)電容23中。然后，響應(yīng)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)電容23中的電壓的電流從電源線14供給有機(jī)EL元件13。用這種結(jié)構(gòu)，有機(jī)EL元件13發(fā)射具有對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)電流的強(qiáng)度的光。下文中時(shí)間T21的這個(gè)周期描述為寫(xiě)入周期。
在時(shí)間T21的周期結(jié)束后，由于信號(hào)SC1X和SC2X都變?yōu)長(zhǎng)電平(低)，寫(xiě)入掃描晶體管19和刪除掃描晶體管22同時(shí)截止。在該步驟中，由存儲(chǔ)電容23保持在驅(qū)動(dòng)晶體管20的柵極處的電壓。即，保持在時(shí)間T21的周期內(nèi)所給出的電壓。并且保持在寫(xiě)入周期T21期間所供給的驅(qū)動(dòng)電流，保持了有機(jī)EL元件的照明度強(qiáng)度。
在圖6中，在時(shí)間T22的周期結(jié)束后，當(dāng)信號(hào)SC2X從低電平改變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，刪除掃描晶體管22導(dǎo)通，并且寫(xiě)入晶體管21的柵極連接驅(qū)動(dòng)晶體管20的柵極。由于使寫(xiě)入晶體管21的柵極和漏極短路，電流從電流源線通過(guò)寫(xiě)入晶體管21分別供給寫(xiě)入晶體管21和驅(qū)動(dòng)晶體管20的柵極，使得存儲(chǔ)在存儲(chǔ)電容23內(nèi)的電壓上升，并且電流停止在驅(qū)動(dòng)晶體管20的源極和漏極之間流動(dòng)。由于該操作，使電流不流入有機(jī)EL元件13，并停止光發(fā)射。因此，下文中時(shí)間T22的該周期描述為光導(dǎo)通周期。
然后在下一掃描周期內(nèi)，信號(hào)SC1X和SC2X都處于高電平狀態(tài)，并且重新開(kāi)始寫(xiě)入周期T21。因此下文中從光導(dǎo)通周期T22的終點(diǎn)到下一寫(xiě)入周期T21的起點(diǎn)的時(shí)間T23的周期描述為光截止周期。
如上所述，在有機(jī)EL顯示部分2中，響應(yīng)用寫(xiě)入掃描驅(qū)動(dòng)電路4對(duì)寫(xiě)入掃描線X的選擇掃描和用數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路3通過(guò)數(shù)據(jù)線Y的選擇驅(qū)動(dòng)，由像素電路12A(或12B)逐個(gè)像素進(jìn)行有機(jī)EL元件13的發(fā)光操作。用上述操作，驅(qū)動(dòng)響應(yīng)來(lái)自數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路3的亮度信息的屏幕(screen)，用于在有機(jī)EL顯示部分2中用預(yù)定掃描周期顯示。
根據(jù)本發(fā)明的有機(jī)EL矩陣型顯示單元1具有用于根據(jù)其所要使用的周?chē)h(huán)境的亮度調(diào)節(jié)屏幕的顯示亮度的功能。下面介紹根據(jù)本發(fā)明的屏幕亮度調(diào)節(jié)裝置。
參考圖1，亮度檢測(cè)器9包括含有光接收傳感器之類(lèi)的照明度傳感器10和電阻器11，并且例如設(shè)置在與有機(jī)EL顯示部分2相同平面上靠近有機(jī)EL顯示部分2的位置處。照明度傳感器10用光電轉(zhuǎn)換效應(yīng)產(chǎn)生與外界光的強(qiáng)度(亮度)成比例量的電流。由照明度傳感器10所產(chǎn)生的電流通過(guò)電阻器11轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，并隨后供給計(jì)算部分8。進(jìn)行從照明度檢測(cè)器9到計(jì)算部分8的輸出的供給，例如，與寫(xiě)入掃描線X的掃描周期同步。
計(jì)算部分8包括例如A/D轉(zhuǎn)換器，并且用該A/D轉(zhuǎn)換器使照明度傳感器10和電阻器11之間的終端電壓數(shù)字化。而且，計(jì)算部分8具有用于計(jì)算對(duì)應(yīng)由A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)字化的值的亮度的計(jì)算裝置，并且把由該計(jì)算裝置所計(jì)算的亮度設(shè)定值供給掃描控制驅(qū)動(dòng)部分7。
如上所述，掃描控制驅(qū)動(dòng)部分7施加垂直時(shí)鐘VCK和垂直觸發(fā)脈沖VSP1給寫(xiě)入掃描驅(qū)動(dòng)電路4，并且執(zhí)行用于寫(xiě)入掃描線X的選擇掃描。根據(jù)本發(fā)明，掃描控制驅(qū)動(dòng)部分7、寫(xiě)入掃描驅(qū)動(dòng)電路4和負(fù)荷掃描驅(qū)動(dòng)電路5構(gòu)成“掃描驅(qū)動(dòng)單元”，并且與形成有數(shù)據(jù)控制驅(qū)動(dòng)部分6和數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路3的“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元”一起驅(qū)動(dòng)在有機(jī)EL顯示部分2上的屏幕顯示。數(shù)據(jù)控制驅(qū)動(dòng)部分6和掃描控制驅(qū)動(dòng)部分7可以形成在同一IC內(nèi)。
掃描控制驅(qū)動(dòng)部分7施加垂直時(shí)鐘VCK和垂直觸發(fā)脈沖VSP2給上述的負(fù)荷掃描驅(qū)動(dòng)電路5以控制用于一個(gè)掃描周期內(nèi)的每個(gè)像素的有機(jī)EL元件13光發(fā)射周期的時(shí)間。按照由照明度檢測(cè)器9的檢測(cè)結(jié)果，調(diào)節(jié)有機(jī)EL元件13光發(fā)射周期的時(shí)間。即，當(dāng)周?chē)h(huán)境明亮?xí)r，有機(jī)EL元件13的光發(fā)射持續(xù)能夠獲得大亮度設(shè)定值的相對(duì)長(zhǎng)周期的時(shí)間，而當(dāng)周?chē)h(huán)境黑暗時(shí)，有機(jī)EL元件13的光發(fā)射進(jìn)行用于實(shí)現(xiàn)小亮度設(shè)定值的相對(duì)短周期的時(shí)間。
使用基于由照明度檢測(cè)器9檢測(cè)的周?chē)h(huán)境的亮度由計(jì)算部分8所計(jì)算的亮度設(shè)定值作為用于決定用于有機(jī)EL元件13的光發(fā)射周期的時(shí)間的控制參數(shù)。即，掃描控制驅(qū)動(dòng)部分7把從計(jì)算部分8供給的亮度設(shè)定值轉(zhuǎn)換成脈沖并施加該脈沖作為控制信號(hào)給負(fù)荷掃描驅(qū)動(dòng)電路5以調(diào)節(jié)一個(gè)掃描周期內(nèi)的屏幕的平均亮度，以便獲得響應(yīng)周?chē)h(huán)境的屏幕亮度。
不總是以來(lái)自照明度檢測(cè)器9的輸出為基礎(chǔ)和通過(guò)預(yù)定的算術(shù)表達(dá)式來(lái)計(jì)算亮度設(shè)定值，而還允許其中可以預(yù)先存儲(chǔ)亮度設(shè)定值和來(lái)自照明度檢測(cè)器9的輸出值之間的對(duì)應(yīng)表的配置，并且可以選擇適合于電流周?chē)h(huán)境的亮度設(shè)定值。
在上述實(shí)施例中，通過(guò)控制用于由負(fù)荷掃描驅(qū)動(dòng)電路5給出的停止光發(fā)射的定時(shí)、即通過(guò)控制用于驅(qū)動(dòng)負(fù)荷控制晶體管17(圖3)或刪除掃描晶體管22(圖5)的定時(shí)，可以進(jìn)行有機(jī)EL元件13的光發(fā)射周期的時(shí)間的調(diào)節(jié)。通過(guò)控制用于由寫(xiě)入掃描驅(qū)動(dòng)電路4給出的光發(fā)射的起始的定時(shí)、即通過(guò)控制用于驅(qū)動(dòng)寫(xiě)入掃描晶體管15、19的定時(shí)，還可以進(jìn)行有機(jī)EL元件13的光發(fā)射周期的時(shí)間的調(diào)節(jié)。計(jì)算部分8、掃描控制驅(qū)動(dòng)部分7、寫(xiě)入掃描驅(qū)動(dòng)電路4和負(fù)荷掃描驅(qū)動(dòng)電路5形成本發(fā)明中的“控制單元”。
圖7示出了從掃描控制驅(qū)動(dòng)部分7供給負(fù)荷掃描驅(qū)動(dòng)電路5的控制信號(hào)的一個(gè)例子。設(shè)計(jì)本發(fā)明中所使用的有機(jī)EL元件13，例如，使得當(dāng)用于一個(gè)場(chǎng)周期(16.67ms)的光發(fā)射周期的時(shí)間為100％的負(fù)荷比時(shí)，對(duì)于等于25％的負(fù)荷比的光發(fā)射周期的時(shí)間(4.167ms)取得了大約100cd/m2的平均亮度，或?qū)τ诘扔?0％的負(fù)荷比的光發(fā)射周期的時(shí)間(8.33ms)來(lái)說(shuō)取得了大約200cd/m2的平均亮度。
如上所述，根據(jù)用于從負(fù)荷掃描驅(qū)動(dòng)電路5施加給每個(gè)像素12的信號(hào)SC2X的輸出定時(shí)，控制光發(fā)射周期的時(shí)間、即光導(dǎo)通的時(shí)間(T12、T22)。因此，控制信號(hào)可以構(gòu)造為用于調(diào)節(jié)信號(hào)SC2X的輸出的垂直觸發(fā)脈沖VSP2，以便可以得到對(duì)應(yīng)于由計(jì)算部分8所計(jì)算的亮度設(shè)定值的光發(fā)射周期的時(shí)間。
圖8示出了控制對(duì)應(yīng)于由照明度檢測(cè)器9所檢測(cè)的周?chē)h(huán)境的照明度的有機(jī)EL元件13的照明度的一個(gè)例子。在本實(shí)施例中，響應(yīng)外界光的亮度來(lái)控制有機(jī)EL元件13的光發(fā)射周期的時(shí)間，并且在該步驟中，控制有機(jī)EL元件的光發(fā)射周期的時(shí)間，以便能獲得滿足目標(biāo)屏幕對(duì)比度、例如30或50的對(duì)比度率的顯示亮度。因?yàn)檫@種特征，由于抑制了功耗的不必要增加，可以確保屏幕的可見(jiàn)度。
而且，在對(duì)有機(jī)EL元件13的光發(fā)射周期的時(shí)間的控制中，設(shè)定用于照明度強(qiáng)度的最大值和最小值，來(lái)用于限定亮度調(diào)節(jié)的范圍以便防止屏幕亮度太亮或太暗。在圖中所示的例子中，設(shè)定用于有機(jī)EL元件13的照明度強(qiáng)度的最小值為100cd/m2(25％的負(fù)荷比)，設(shè)定最大值為300cd/m2(75％的負(fù)荷比)，并且控制有機(jī)EL元件13的光發(fā)射周期的時(shí)間，以便可以得到在該范圍內(nèi)的預(yù)定屏幕對(duì)比度。
不總要求目標(biāo)屏幕對(duì)比度恒定。僅要求在用于照明度強(qiáng)度調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)可以獲得令人滿意的屏幕對(duì)比度。例如，在圖8中，點(diǎn)劃線L1表示在目標(biāo)屏幕對(duì)比度為50％的負(fù)荷比的情況下控制的情況，雙點(diǎn)劃線L2表示其中目標(biāo)屏幕對(duì)比度為30％的負(fù)荷比的情況。
如上所述，用本實(shí)施例，通過(guò)在一個(gè)掃描周期內(nèi)對(duì)每個(gè)像素控制有機(jī)EL元件13的光發(fā)射周期的時(shí)間，可以響應(yīng)周?chē)h(huán)境的亮度來(lái)調(diào)節(jié)屏幕顯示的亮度，使得可以很容易并平穩(wěn)地進(jìn)行屏幕顯示的亮度。
此外，在計(jì)算部分8中產(chǎn)生獨(dú)立于由數(shù)據(jù)控制驅(qū)動(dòng)部分6和數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)電路3提供的用于數(shù)據(jù)線Y的亮度信息的控制信號(hào)，并且通過(guò)掃描控制驅(qū)動(dòng)部分7施加控制信號(hào)給負(fù)荷掃描驅(qū)動(dòng)電路5以調(diào)節(jié)每個(gè)像素的亮度，使得即使當(dāng)顯示器的亮度相當(dāng)?shù)蜁r(shí)，也不會(huì)使動(dòng)態(tài)范圍變窄，以及不會(huì)出現(xiàn)由干擾或元件性能的不一致性引起的圖象品質(zhì)的惡化，其確保了高品質(zhì)屏幕顯示。
而且可以防止功耗的不必要的增加，使得提高了有機(jī)EL元件13的耐用性，并因此可以長(zhǎng)周期時(shí)間的保持高圖象品質(zhì)。
上面介紹了本發(fā)明的實(shí)施例，但本發(fā)明不局限于該實(shí)施例，并且以本發(fā)明的技術(shù)理念為基礎(chǔ)的各種修改是允許和可能的。
在上述的實(shí)施例中，在計(jì)算部分8中所計(jì)算的亮度設(shè)定值通過(guò)掃描控制驅(qū)動(dòng)部分7提供給負(fù)荷掃描驅(qū)動(dòng)電路5，但例如，如圖9中所示，在計(jì)算部分8中所計(jì)算的亮度設(shè)定值可以直接提供給負(fù)荷掃描驅(qū)動(dòng)電路5。在這種配置中，通過(guò)寫(xiě)入掃描控制驅(qū)動(dòng)部分25獨(dú)立地執(zhí)行對(duì)寫(xiě)入掃描驅(qū)動(dòng)電路4的垂直時(shí)鐘或垂直觸發(fā)脈沖的供給。
在上述實(shí)施例中，通過(guò)參考使用有機(jī)EL元件的顯示器件介紹了有源矩陣型顯示裝置，但本發(fā)明不局限于這種結(jié)構(gòu)，而還可適用于適用其它類(lèi)型的自發(fā)光元件的顯示器件，例如發(fā)光二極管(LED)。
權(quán)利要求
1.一種有源矩陣型顯示裝置，具有其中按矩陣狀態(tài)設(shè)置的均用于用預(yù)定掃描周期選擇像素的掃描線、均用于給出用來(lái)驅(qū)動(dòng)像素的亮度信息的數(shù)據(jù)線、和用于根據(jù)所述亮度信息通過(guò)控制電流率使發(fā)光元件發(fā)光的像素電路，所述顯示裝置包括亮度檢測(cè)器，用于檢測(cè)周?chē)h(huán)境的照明度；和控制單元，用于響應(yīng)來(lái)自所述照明度檢測(cè)器的輸出控制所述發(fā)光元件的光發(fā)射周期的時(shí)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的有源矩陣型顯示裝置，其中所述控制單元控制所述發(fā)光元件的光發(fā)射周期的時(shí)間，使得可以獲得滿足目標(biāo)屏幕對(duì)比度的顯示亮度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的有源矩陣型顯示裝置，其中對(duì)所述顯示亮度設(shè)定最大值和最小值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的有源矩陣型顯示裝置，其中所述像素電路具有用于由所述掃描線可控的寫(xiě)入掃描并能夠在像素中寫(xiě)入從所述數(shù)據(jù)線中給出的亮度信息的有源元件；用于驅(qū)動(dòng)用來(lái)根據(jù)寫(xiě)入亮度信息控制要施加給所述發(fā)光元件的電流比的有源元件；用于在其中存儲(chǔ)所述亮度信息的存儲(chǔ)電容；和用于在導(dǎo)通狀態(tài)下使發(fā)光元件發(fā)光的有源元件，以及所述控制單元通過(guò)控制用于驅(qū)動(dòng)所述有源元件用于寫(xiě)掃描或者驅(qū)動(dòng)所述有源元件用于光輸出的定時(shí)來(lái)控制發(fā)光元件的光發(fā)射周期的時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的有源矩陣型顯示裝置，其中所述像素電路是通過(guò)控制用于所述數(shù)據(jù)線的電壓來(lái)寫(xiě)入所述亮度信息的電壓寫(xiě)入型像素電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的有源矩陣型顯示裝置，其中所述像素電路是通過(guò)控制用于所述數(shù)據(jù)線的電流來(lái)寫(xiě)入所述亮度信息的電流寫(xiě)入型像素電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的有源矩陣型顯示裝置，其中所述發(fā)光元件是有機(jī)電致發(fā)光元件。
8.一種驅(qū)動(dòng)有源矩陣型顯示裝置的方法，有源矩陣型顯示裝置具有其中按矩陣狀態(tài)設(shè)置的均用于用預(yù)定掃描周期選擇像素的掃描線、均用于給出用來(lái)驅(qū)動(dòng)像素的亮度信息的數(shù)據(jù)線、和用于根據(jù)亮度信息通過(guò)控制電流率使發(fā)光元件發(fā)光的像素電路，所述顯示裝置根據(jù)用于由掃描驅(qū)動(dòng)單元對(duì)所述掃描線的選擇掃描和由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)所述數(shù)據(jù)線的選擇驅(qū)動(dòng)，使所述發(fā)光元件發(fā)光，所述方法包括如下步驟檢測(cè)周?chē)h(huán)境的照明度；響應(yīng)所述所檢測(cè)的照明度計(jì)算所述發(fā)光元件的光發(fā)射周期的時(shí)間；以及響應(yīng)所述所計(jì)算的光發(fā)射周期的時(shí)間控制所述掃描驅(qū)動(dòng)單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的驅(qū)動(dòng)有源矩陣型顯示裝置的方法，其中在計(jì)算所述發(fā)光元件的光發(fā)射周期的時(shí)間的步驟中，至少計(jì)算所述發(fā)光元件的光發(fā)射周期的時(shí)間，以獲得滿足目標(biāo)屏幕對(duì)比度的顯示亮度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的驅(qū)動(dòng)有源矩陣型顯示裝置的方法，其中對(duì)所述顯示亮度設(shè)定最大值和最小值。
全文摘要
一種有機(jī)EL有源矩陣型顯示裝置，包括用于檢測(cè)周?chē)h(huán)境的亮度的照明度檢測(cè)器、用于響應(yīng)于來(lái)自照明度檢測(cè)器的輸出來(lái)計(jì)算亮度設(shè)定值的計(jì)算部分、以及作為控制單元用于根據(jù)在該計(jì)算部分中所計(jì)算的亮度設(shè)定值來(lái)控制有機(jī)EL元件的光發(fā)射周期的時(shí)間的負(fù)荷掃描驅(qū)動(dòng)電路。根據(jù)在一個(gè)掃描周期內(nèi)的光發(fā)射周期的時(shí)間的百分比(負(fù)荷)可以控制有機(jī)EL元件的光發(fā)射周期的時(shí)間。根據(jù)這種負(fù)荷控制，可以容易并平穩(wěn)地調(diào)節(jié)顯示亮度。此外，不會(huì)使動(dòng)態(tài)范圍變窄，以便即使在黑暗處也能保持高圖象品質(zhì)。
文檔編號(hào)H01L51/50GK1691112SQ200510067219
公開(kāi)日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2005年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月19日
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