显示装置、电子电器和驱动显示装置的方法
专利名称：显示装置、电子电器和驱动显示装置的方法
技术领域：
本发明涉及具有显示器件(其也称为电光器件)的显示装置、具有显示装置的电子电器以及驱动显示装置的方法。更具体地，本发明涉及显示灰度级的控制技术(灰度级控制的配置)。
背景技术：
存在使用亮度根据外加电压或流动的电流而改变的电光器件作为像素显示器件的显示装置。例如，亮度根据外加电压而改变的电光器件的代表示例是液晶显示器件，而亮度根据流动的电流而改变的电光器件的代表示例是有机电致发光器件(有机电致发光(有机EL)、有机发光二极管(OLED)；下文称为“有机EL”)。使用后一有机EL器件的有机EL显示装置是将作为自发光器件的电光器件用作像素显示器件的所谓的自发光显示装置。使用电光器件的显示装置可采用简单(无源)矩阵法或有源矩阵法作为其驱动方法。然而，简单矩阵法的显示装置具有的问题在于难以实现具有简单结构的大规模高清显示装置。由于此问题，已经积极地开发了通过将安置在像素内的有源器件(例如，绝缘栅型场效应管(一般地，薄膜晶体管(TFT)))用作开关晶体管来控制供给该像素内发光器件的像素信号的有源矩阵法。在电光器件进行显示的情况下，开关晶体管(采样晶体管)接收驱动晶体管的栅极(控制输入端)中安置的保持电容中的、经由图像信号线提供的输入图像信号，并且将基于所接收到的输入图像信号的驱动信号供给电光器件。在使用液晶显示器件作为电光器件的液晶显示装置中，液晶显示器件是电压驱动型器件，由此仅受到基于保持电容中接收到的输入图像信号的电压信号的驱动。相比之下， 在使用电流驱动型器件(如，有机EL器件)作为电光器件的显示装置中，驱动晶体管将基于保持电容中接收到的输入图像信号的驱动信号(电压信号)转换为电流信号，并将驱动电流供给有机EL器件等。这里，已知的是，驱动电光器件的有源器件(驱动晶体管)的阈值电压或迁移率由于工艺变化或环境而改变。据此，为了在显示装置的整个屏幕中均勻地控制显示亮度，已经以各种方式研究了用以校正每个像素电路中用于驱动的上述有源器件的特性变化所引起的亮度变化的配置(用于恒定地保持驱动信号的驱动信号恒定处理技术)。
发明内容
然而，在一般的显示装置(不限于有机EL显示装置)中，为了控制显示装置的显示灰度级，简单地控制驱动电光器件的图像信号的电平。然而，根据此方法，电光器件的显示灰度级与图像信号的灰度级数量为1 1，由此需要增大对应于图像信号的灰度级的数量以便增大显示灰度级的数量。换言之，需要增大对应于图像信号的输出驱动器的灰度级的数量，而这导致成本增加。相反，如果减小图像信号的灰度级的数量以降低输出驱动器的
4成本，则电光器件的显示灰度级的数量也减小，并且在仅仅减小可表示的灰度级的数量的情况下，显示画质相应地恶化。如上所述，在现有技术的灰度级控制技术中，在寻求成本降低和画质二者的同时扩展显示灰度级的数量是不令人满意的。据此，期望提供能够在寻求成本降低和画质二者的同时扩展显示灰度级的数量的配置。根据本发明实施例，通过依次选择显示面板单元中的电光器件并且通过利用基于图像信号的第一信号电压和第二信号电压按照顺序驱动所选择的电光器件以执行显示灰度级控制，其中所述显示面板单元中以矩阵形式布置了发射显示光的电光器件。在显示灰度级控制中，将第二信号电压可表示的灰度级范围分割为多个区域，并且通过根据图像信号的灰度级将第一信号电压和第二信号电压的电压值设置为针对第二信号电压的每个分割区域公共地使用第一信号电压的各个设置信息，以执行用于内插电光器件的显示灰度级的灰度级内插操作。根据如上所述的本发明实施例中，在电光器件的显示驱动期间，通过根据图像信号的灰度级分别设置第一信号电压和第二信号电压的电压值，执行用于在各个电光器件中内插显示灰度级的灰度级内插操作。据此，实现了这样的灰度级其数量大于对于原始设置而言通过图像信号所可能的灰度级的数量。据此，驱动电路的配置得到简化(不复杂)，并且可以执行高清灰度级表示。进一步，根据本发明的实施例，将第二信号电压可表示的灰度级范围分割为多个区域，并且将用于灰度级内插的第一信号电压的设置信息公共地用于第二信号电压的每个分割区域。无需针对所有的第二信号电压值准备第一信号电压的设置信息，并且可以将公共的设置信息用于每个区域。据此，相比于针对所有的第二信号电压值准备第一信号电压的设置信息的情况，减小了第一信号电压的设置信息的存储量。根据本发明的实施例，可以在寻求成本降低和画质提高两者的同时实现其数量大于对于原始设置而言通过图像信号所可能的灰度级数量的灰度级的表示。
图1是简要图示根据本发明实施例的显示装置的配置的框图；图2是图示根据本发明实施例的像素电路的图；图3是图示像素电路的驱动定时的时序图；图4A是图示根据第一比较示例的灰度级控制的图；图4B是图示根据第二比较示例的灰度级控制的图；图5A是图示根据本发明实施例的灰度级控制的基础的图；图5B是图示根据本发明实施例的灰度级控制的变型示例的图；图6A是图示应用了本发明实施例的电子电器的示例的图(图1)；图6B是图示应用了本发明实施例的电子电器的示例的图(图2)；图6C是图示应用了本发明实施例的电子电器的示例的图(图3)。
具体实施方式
下文参照附图详细说明本发明的实施例。将以下列顺序进行说明。1.基本构思(显示装置的概要、像素驱动的基础、灰度级控制)2.整体显示装置的概要3.像素电路4.像素电路的工作(整体工作)5.灰度级控制(第一比较示例、第二比较示例、实施方式(基础)和实施方式(变型示例))6.电子电器<基本构思>[显示装置的概要]首先，将描述配备有电光器件的有源矩阵型显示装置的概要。该显示装置包括多个像素。每个像素配备有具有发光单元的发光器件(电光器件的示例)以及该发光器件的驱动电路。作为发光单元，例如，可以使用有机电致发光(EL)发光单元、无机电致发光(EL) 发光单元、LED发光单元或半导体激光发光单元。例如，有机EL器件的发光单元具有已知的配置或结构，如阳极电极、空穴传输层、发光层、电子传输层、阴极电极等。下文，作为像素显示器件，示例了有机EL器件。然而，这是示例性的，且对象显示器件不限于有机EL器件。一般而言，稍后描述的本发明的实施例可应用于通过以相同方式进行电流驱动而发光的全部显示器件。显示装置至少包括水平驱动单元(信号输出电路)，其将信号电位供给像素电路； 写扫描单元，其执行把水平驱动单元提供的信号电位供给驱动晶体管的栅极的扫描；以及像素阵列单元，其中布置了像素电路。像素阵列单元包括发光器件，其布置成二维矩阵HXV的形式，H在第一方向(例如，水平方向)上，V在不同于第一方向的第二方向(确切地，与第一方向正交的方向，例如， 垂直方向)上；V条写扫描线，其连接至写扫描单元，并在第一方向上延伸；以及H条图像信号线(数据线)，其连接至水平驱动单元，并在第二方向上延伸。水平驱动单元、写扫描单元和像素阵列单元的配置或结构可以是已知的。作为用于驱动发光单元(发光器件)的驱动电路，存在各种电路。例如，如所公知的，存在基本上由五个晶体管和一个电容单元构成的驱动电路(5Tr/lC驱动电路)、基本上由四个晶体管和一个电容单元构成的驱动电路GTr/lC驱动电路)、基本上由三个晶体管和一个电容单元构成的驱动电路(3Tr/lC驱动电路)以及基本上由两个晶体管和一个电容单元构成的驱动电路(2Tr/lC驱动电路)。作为晶体管，作为最小配置，提供驱动发光器件的驱动晶体管以及由写扫描单元切换驱动的采样晶体管(写晶体管)。在本发明的实施方式中，为了实现自举功能，电容单元连接在驱动晶体管的栅极和源极之间。驱动晶体管的栅极、采样晶体管的源极/漏极区和电容单元一端的一个连接点可构成第一节点，驱动晶体管的源极、发光元件的一端以及电容单元另一端的连接点可构成
~- T^ 点。
在彩色显示通信(correspondence)的情况下，一个像素电路通常由三个子像素 (发射红光的红光发射子像素、发射绿光的绿光发射子像素和发射蓝光的蓝光发射子像素)组成。[像素驱动的基础]在下列描述中，假设以行顺序方式驱动构成每个像素的发光器件，并且显示帧速为FR(次/秒)。S卩，同时驱动第ν行(这里，ν = 1，2，3，…，V)上布置的V/3个像素(更确切地，构成V个子像素的发光器件)。换言之，以各个发光器件所属的行为单位来控制构成一行的各个发光器件的发光/不发光的定时。在这种情况下，关于构成一行的各个像素写入图像信号的处理可以是关于所有像素同时写入图像信号的处理(下文可仅描述为同时写处理)，或者可以是对每个像素顺序地写入图像信号的处理(下文可仅描述为顺序写处理)。写处理的选择可根据驱动电路的配置适当地执行。作为一般规则，将描述位于第ν行第h列(h = 1，2，3，. . .，H)的发光元件的驱动和工作。下文将该发光器件描述为第(h，v)个发光器件或第(h，v)个子像素。此外，直到在第ν行上布置的各个发光器件的水平扫描时段(第ν个水平扫描时段)完成为止，执行各种处理(阈值电压消除处理、写处理和迁移率校正处理)。需要在第ν个水平扫描时段内执行写处理或迁移率校正处理。在这种情况下，根据驱动电路的种类，可以在第ν个水平扫描时段之前执行阈值电压消除处理或基于此处理的预处理。在各种处理都完成之后，由第ν行上布置的各个发光器件构成的发光单元投入工作。在各种处理都完成之后，发光单元可以立即投入工作，或者可以在经过预定时间(例如，像预定数量的行一样长的水平扫描时段)之后投入工作。该预定时间可根据显示装置的规格或驱动电路的配置来适当地设置。在下列描述中，为了便于说明，假设发光单元在各种处理完成之后立即投入工作。在第(v+v’ )行上布置的各个发光器件的水平扫描时段正好开始之前，第V行上布置的各个发光器件所构成的发光单元的发光持续。“V”由显示装置的设计规格确定。即，某个显示帧的第ν行上布置的各个发光器件所构成的发光单元的发光持续，直到第(v+v’ -1)个水平扫描时段为止。另一方面，作为基本规则，第ν行上布置的各个发光器件所构成的发光单元保持不发光状态，直到在从第 (v+v')个水平扫描时段的时间起，在下一显示帧中第ν个水平扫描时段中完成写入处理或迁移率校正处理为止。通过安置不发光状态下的时段(不发光时段)，减小了根据有源矩阵的驱动的余像模糊，并且运动画质变得更加优越。然而，各个子像素(发光器件)的发光状态/不发光状态不限于如上所述那样。此外，水平扫描时段的时长是短于(1/FR) X (1/V)秒的时长。如果(v+v’ )的值超过V，则在下一显示帧中处理该超过的水平扫描时段。不管驱动电路的配置如何，驱动该发光单元的方法例如都按照以下那样。a)执行将第一节点初始化电压施加至第一节点并将第二节点初始化电压施加至第二节点的预处理，以使得第一节点和第二节点之间的电位差超过驱动晶体管的阈值电压，并且第二节点和发光单元中提供的阴极电极之间的电位差不超过发光单元的阈值电压。该处理称作预处理。该预处理可以分为放电处理和初始化处理。b)在第一节点的电位保持的状态下朝着通过从第一节点的电位减去驱动晶体管的阈值电压所获得的电位，执行用于改变第二节点的电位的阈值电压消除处理。该处理称作阈值电压校正处理。c)执行用于经由通过来自写扫描线的信号而处于导通的采样晶体管将来自图像信号线的图像信号施加至第一节点的写处理。该处理称作信号写处理。d)通过使得采样晶体管利用来自写扫描线的信号而处于截止状态，第一节点处于浮空状态，并且通过使基于第一节点和第二节点之间的电位值的电流经由驱动晶体管流向发光单元来驱动该发光单元。该处理称作发光处理。可以在阈值电压校正处理和信号写处理之间添加迁移率校正处理，或者可以与信号写处理同时执行迁移率校正处理。这里，在阈值电压校正处理中，执行用于朝着通过从第一节点的电位减去驱动晶体管的阈值电压所获得的电位来改变第二节点的电位的阈值电压消除处理。更确切地，为了朝着通过从第一节点的电位减去驱动晶体管的阈值电压所获得的电位来改变第二节点的电位，将超过通过在预处理中将驱动晶体管的阈值电压添加至第二节点的电位所获得的电压的电压施加给驱动晶体管一侧的源极/漏极区。定性地，在阈值电压消除处理中，第一节点和第二节点之间的电位差(换言之，驱动晶体管的栅极和源极之间的电位差)逼近驱动晶体管的阈值电压的程度取决于用于阈值电压消除处理的时间。据此，例如，在确保用于阈值电压消除处理的时间足够长的状态下，第二节点的电位达到通过从第一节点的电位减去驱动晶体管的阈值电压所获得的电位。此外，第一节点和第二节点之间的电位差达到驱动晶体管的阈值电压，并且驱动晶体管处于截止状态。此时，例如，在需要将用于阈值电压消除处理的时间设置为短时间的情况下，第一节点和第二节点之间的电位差高于驱动晶体管的阈值电压，由此驱动晶体管不会处于截止状态。作为阈值电压消除处理的结果，不可避免地需要驱动晶体管处于截止状态。[灰度级控制]在根据本发明实施例的像素驱动技术中，图像灰度级通过分割并执行信号写若干次(通常两次)而增大。例如，针对所选像素依次写入基于图像信号的第一信号电压和第二信号电压，并且此时，通过根据图像信号的灰度级设置第一信号电压和第二信号电压，执行用于内插各个发光器件中的发光亮度的灰度级的灰度级内插操作。确切地，通过将第一信号电压设置到多个内插的灰度级电压中的任何一个并且将第二信号电压设置到与可由图像信号设置的多个灰度级中的一个灰度级相对应的一个基本灰度级电压，在一个灰度级和与一个对应灰度级相差一级的灰度级之间执行灰度级内插操作。通过应用灰度级内插操作，可以表示这样的灰度级其数量大于原始设置通过图像信号所可能的灰度级的数量，由此驱动电路的配置得到简化(不复杂)，并且可以执行高清灰度级表示。如果假设灰度级的数量每次为κ_1、Κ_2等，则所表示的灰度级的总数量变为Κ_1 ·Κ_2 ·....。可以在保持画质的同时实现低成本，并且相比之下，可以在保持成本的同时实现高清晰度。在该显示装置中，为了寻求成本降低，寻求构成驱动电路的驱动器ICantegrated Circuit，集成电路)的成本降低是有效的方法。由于可以在不改变把图像信号供给各个像素的数据驱动器(数据线驱动单元)的灰度级控制数量(例如，10位灰度级/10 灰度级) 的情况下增加可表示的灰度级的数量，因此，可以在不使得成本增加的情况下实现高清晰度。相比之下，由于可以在保持可表示的灰度级的数量的同时减小水平驱动单元106的灰度级控制的数量，因此可以在保持画质的情况下寻求低成本。此外，在若干次的这种写入中，在如何根据图像信号的灰度级设置对于每次的信号电压这点上，可以考虑各种方法。设置数量变为最大的方法对应于根据各个图像信号的灰度级单独地设置每一次的信号电压的方法。由于这种方法可根据各个灰度级来优化每一次的信号电压，因此其是可以最精确地执行灰度级控制的方法。然而，在执行写入两次(两级驱动)的情况下，由于选择以第一级写入的、用于第二级中的每个灰度级(图像信号电压)的电压(灰度级调整电压)，因此需要存储以第一级写入的、对应于第二级中的灰度级的电压，由此极大地增大了存储器容量而使得成本增加。据此，在本发明的实施例中，通过在抑制存储器容量的同时利用写入多次来应用灰度级内插操作，可以表示这样的灰度级其数量大于原始设置通过图像信号所可能的灰度级的数量。确切地，通过把要表示的灰度级的总数分割为多个区域并且为图像信号电压的每个区域设置用于灰度级内插的电压，采用标准化方法。通过这么做，在存储器容量的增加得到抑制的同时，数量大于驱动器最初可表示的灰度级的数量的灰度级可以得到控制。通常，在执行写入两次的情况下，将灰度级(即，第二级中的图像信号电压)的总数分割为多个区域，并且以第一级写入的灰度级内插的电压设置公共地用于每个分割区域。在执行写入三次的情况下，执行与在执行写入两次情况下的第一级中的处理的方法相同的方法。由于在写入数量增大的同时延长了处理时间，因此实际上最佳采用写入两次。然而，在本发明实施例中通过写入若干次以采用灰度级内插处理的情况下，在第一级中灰度级内插电压被改变的边界部分中(在正好转换之前以最后一级的灰度级与正好改变之后的以第一级的灰度级之间)，在很大程度上改变了保持电容中所保持的指示灰度级的电压。这意味着伽马线性度的破坏，并且例如，由于认识到即使在灰度级最初仅改变了一级的情况下，灰度级也改变了几级那么多，因此有可能将变化感觉为条带。据此，在本发明的实施例中，在灰度级转换期间，采样这样的技术将转换之前/ 之后在内插中使用的第一信号电压的电压值调节在灰度级转换之前的第一信号电压的设置信息和灰度级转换之后的第一信号电压的设置信息的范围内。确切地，在转换期间，在驱动晶体管的栅极(保持电容)上写入的电位的变化变得更小。例如，可以使用转换之前/ 正好之后的第一级的写电压设置的组合，或者可以使用通过内插转换之前/正好之后的第一级的写电压设置的设置值所获得的值。下文将具体描述在具有最简化配置的2Tr/lC驱动电路中应用写入两次的情况。<显示装置的整体概要>图1是简要图示根据本发明实施例的、将有机EL器件用作像素显示器件(电光器件)的有源矩阵型有机EL显示器(有机EL显示装置)的整体配置的图。有机EL显示装置1包括显示面板单元100、驱动信号生成单元200和图像信号处理单元300。在显示面板单元100中，安置了像素阵列单元102和控制单元109。驱动信号生成单元200和图像信号处理单元300是生成用于控制显示面板单元100的驱动的各种脉冲信号的面板控制单元的示例。驱动信号生成单元200和图像信号处理单元300内置在单片IC(集成电路)中。所图示的产品形状是示例性的，并且例如，安置有像素阵列单元102 的显示面板单元100可以提供为有机EL显示装置1。显示面板单元100具有其上形成的用于外部连接的端子单元108 (焊脚单元)，并且连接至驱动信号生成单元200和图像信号处理单元300。各种脉冲信号从有机EL显示装置1的外部布置的驱动信号生成单元200供给端子单元108。以相同方式，从图像信号处理单元300提供图像信号Vsig。在彩色显示通信的情况下，提供彩色图像信号Vsig_R、Vsig_ G和Vsig_B(在本发明的实施例中，三原色R(红)、G(绿)、B(蓝))。像素阵列单元102以下列这种方式配置安置了像素晶体管的像素电路P相对于作为显示器件的有机EL器件(未示出)按照矩阵形式二维布置，相对于像素布置，垂直扫描线按行线接，并且信号线(水平扫描线的示例)按列线接。像素电路P以具有η行和m 列的矩阵的形式布置，并且用于驱动像素电路P的扫描线在水平和垂直方向上线接，以便形成具有显示宽高比(宽高比)为X Y(例如，9 16)的有效图像区域。控制单元109具有垂直扫描单元和水平扫描单元，并控制阈值电压校正操作、迁移率校正操作和自举操作。例如，控制单元109具有垂直驱动单元103，其为在垂直方向上扫描像素电路P的垂直扫描单元的示例；以及水平驱动单元106(其也称为水平选择器或数据线驱动单元)，其为在水平方向上扫描像素电路P的水平扫描单元的示例。垂直驱动单元103例如具有写扫描单元104(写扫描器(WS))和用作具有供电能力的电源扫描器的驱动扫描单元105 (驱动扫描器(DS))。在像素阵列单元102上，形成垂直扫描侧的各条扫描线(垂直扫描线写扫描线104WS和供电线105DSL)以及作为水平扫描侧的扫描线(水平扫描线)的图像信号线 106HS(数据线)。在垂直和水平扫描线的交叉部分形成有机EL器件(未示出)和驱动有机EL器件的薄膜晶体管(TFT)。在以矩阵形式布置的各个像素电路P上，从写扫描单元104提供的写驱动脉冲WS 所驱动的η行写扫描线104WS_1 104WS_n和从驱动扫描单元105提供的电源驱动脉冲 DSL所驱动的η行供电线105DSL_1 105DSL_n针对每个像素行被线接。写扫描单元104 和驱动扫描单元105基于从驱动信号生成单元200提供的垂直驱动系统的脉冲信号，通过写扫描线104WS和供电线105DSL顺序地选择各个像素电路P。水平驱动单元106针对所选像素电路P通过图像信号线106HS执行图像信号Vsig中预定电位的采样，并且基于垂直驱动系统的脉冲信号将所采样的电位写入从驱动信号生成单元200提供的保持电容中。可以采用在像素阵列单元102的左右两侧布置垂直驱动单元103的配置或者在像素阵列单元102的上下两侧布置水平驱动单元106的配置。尽管所图示的垂直驱动单元 103和扫描线的配置看上去与稍后描述的具有2TR配置的像素电路P的情况匹配，但是可以根据像素电路P的配置设置其它的扫描单元。〈像素电路〉图2图示根据本发明实施例的像素电路P的图。像素电路P使用η型驱动晶体管 121。进一步，像素电路P特征在于具有用于根据有机EL器件的依时间变化来抑制去往对应有机EL器件的驱动电流Ids的改变的电路(即，通过校正作为电光器件的示例的有机EL 器件的电流-电压特性的变化来保持驱动电流Ids恒定的驱动信号调节电路)。进一步，像素电路P特征还在于具有即使在有机EL器件的电流-电压特性中存在依时间变化的情况下也使得驱动电流恒定的功能。S卩，像素电路P采用2TR驱动型配置(其除了驱动晶体管121之外还使用一个用于扫描的开关晶体管(采样晶体管125))。用于控制各个开关晶体管的电源驱动脉冲DSL和写驱动脉冲WS的开/关定时(切换定时)以与稍后描述的工作定时相同的方式设置。据此，可以防止通过有机EL器件127的依时间变化或者驱动晶体管121的特性变化(例如，阈值电压或迁移率的差异或变化)而对驱动电流Ids施加的干扰。由于像素电路P具有2TR 驱动型配置以及少量器件和布线，因此可以获得高清晰度。确切地，像素电路P包括保持电容120 ；η型驱动晶体管121山型晶体管125，向其提供有效H(高)写驱动脉冲WS ；以及有机EL器件127，其是根据流向其的电流而发光的电光器件(发光器件)的示例。保持电容120连接在驱动晶体管121的栅极(节点ND122)和源极之间，并且驱动晶体管121的源极直接连接至有机EL器件127的阳极端部分。有机EL器件127的阴极端部分连接至对于全部像素公共的阴极公共布线127Κ，并且将阴极电位Vcath (例如，地电位 GND)给予有机EL器件127的阴极端部分。保持电容120还用作自举电容。即，像素电路P是这样的电路其特征在于具有与其连接的保持电容120，并防止由于有机EL器件127的依时间变化所引起的驱动电流的变化，并且像素电路P构成作为驱动信号调节电路的示例的自举电路。作为通过驱动晶体管 121的特性变化(例如，阈值电压或迁移率的差异或变化)来抑制对驱动电流Ids施加的干扰的方法，已研究了各个晶体管121和125的驱动定时。驱动晶体管121的漏极连接至来自用作电源扫描器的驱动扫描单元105的供电线 105DSL。供电线105DSL具有的特征在于，其对于驱动晶体管121具有供电能力。确切地， 驱动扫描单元105配备有供电电压转换电路，其转换并提供高压侧的第一电位Vcc_H与低压侧的第二电位Vcc_L (它们对应于供电电压)至驱动晶体管121的漏极。第二电位乂⑶立是充分低于图像信号线106HS中图像信号Vsig的偏移电位 Vofs(其也称为基准电位)的电位。确切地，设置供电线105DSL的低电位侧的第二电位 Vcc_L，以使得驱动晶体管121的栅源电压Vgs (栅极电位Vg和源极电位Vs之差)变为高。 除了阈值校正操作之前的初始化操作之外，偏移电位Vofs还用于对图像信号线106HS进行预充电。采样晶体管125具有连接至来自写扫描单元104的写扫描线104WS的栅极、连接至图像信号线106HS的漏极以及连接至驱动晶体管121的栅极(节点ND122)的源极。将来自写扫描单元104的有效H写驱动脉冲WS提供给采样晶体管125的栅极。采样晶体管 125的源极和漏极可以相互颠倒。此外，采样晶体管125可以是耗尽型或增强型。〈像素电路的工作〉图3是图示图2中所示的像素电路P的驱动定时的时序图，其呈现在行顺序驱动的情况下。在该时序图中，表示各个时段的水平轴的长度(时间上的长度)是示意性的，而不表示各个时段的时间上的长度的比例。在图3中，写扫描线104WS的电位变化、供电线105DSL的电位变化和图像信号线 106HS的电位变化表示在公共的时间轴上。此外，与它们的电位变化并行地，图示了对于一行(图中的第一行)的驱动晶体管121的栅极电位Vg和源极电位Vs的变化。在图3中，在像素电路P中，图示了用于实现阈值校正功能、迁移率校正功能和自举功能的基本示例。用于实现阈值校正功能、迁移率校正功能和自举功能的驱动定时不限于图3中所图示的那些，而是可以进行各种变型。即使在以各种方式变型的驱动定时中，也可以采用稍后描述的各个实施方式的配置。图3所示的驱动定时对应于行顺序驱动的情况，并且写驱动脉冲WS、电源驱动脉冲DSL和图像信号Vsig (其对于一行而言被视为一个组)的定时以行为单元独立地受到控制，并且如果行被改变，则针对IH(水平扫描时段)平移信号。在下文中，为了容易说明或理解，除了特别提到，否则假设写增益为1 (理想值)， 并且将简要描述关于信号幅值AVin的信息在保持电容120中的写入、保持和采样。写入在保持电容120中的、对应于信号幅值AVin的信息的大小的比(ratio)称为写增益。如果写增益低于1，则对应于信号幅值AVin的大小的增益倍乘信息保持在保持电容120中， 而不是信号幅值AVin自身的大小。以相同的方式，将在自举增益为1(理想值)的假设下简要地进行说明。在驱动晶体管121的栅极和源极之间安置保持电容120的情况下，栅极电位Vg对于源极电位Vs的增长的增长率称为自举增益。在如这里描述的驱动定时中，假设图像信号Vsig处于偏移电位Vofs的时段 (其为无效时段)是一个水平时段的前一半，而图像信号Vsig处于信号电位Vin(= Vofs+ΔVin)的时段是一个水平时段的后一半。在图像信号Vsig处于信号电位Vin(= Vofs+Δ Vin)的时段(其为图像信号Vsig的有效时段)中，设置了两级电位Vinl和Vin2 以应用灰度级内插操作(其细节将在稍后描述)。第一级的信号电位Vinl是通过将第一级的信号幅值Δ Vinl添加至偏移电位Vofs而获得的值，而第二级的信号电位Vin2是通过将第二级的信号幅值Δν ι2添加至第一级的信号电位Vinl而获得的值。对于对应于图像信号Vsig的有效时段和无效时段之总和的一个水平时段，阈值校正操作重复多次(在图中为四次)。在有机EL器件127的发光时段B(显示时段)中，供电线105DSL处于第一电位 Vcc_H，而采样晶体管125处于截止状态。在这种情况下，由于驱动晶体管125设为工作在饱和区中，因此，流经有机EL器件127的驱动电流Ids根据驱动晶体管121的栅源电压取得等式⑴所表示的值。驱动晶体管121被驱动在驱动电流Ids不管漏源电压如何都变得恒定的饱和区中。如果假设工作在饱和区的晶体管的漏极和源极之间流动的电流为Ids、迁移率为μ、沟宽(栅宽)为W、沟长(栅长)为L、栅电容(每单位面积的栅氧化膜的电容)为Cox并且晶体管的阈值电压为Vth，则驱动晶体管121变为具有等式(1)所指示的值的恒流源(“Λ” 表示平方)。如可根据等式(1)所知的，在饱和区中，晶体管的漏极电流Ids受栅源电压Vgs 控制，并且晶体管作为恒流源工作。
权利要求
1.一种显示装置，包含显示面板单元，其中发射显示光的电光器件以矩阵形式布置；控制单元，其通过依次选择所布置的电光器件并且利用基于图像信号的第一信号电压和第二信号电压按照顺序驱动所选择的电光器件以执行显示灰度级控制，其中，所述控制单元将第二信号电压能够表示的灰度级范围分割为多个区域，并且通过根据图像信号的灰度级将第一信号电压和第二信号电压的电压值设置为针对第二信号电压的每个分割区域公共地使用第一信号电压的各个设置信息，以执行用于内插电光器件的显示灰度级的灰度级内插操作。
2.如权利要求1所述的显示装置，其中，所述显示面部单元包含以矩阵形式布置的像素电路，每个像素电路包括驱动晶体管，其生成驱动信号；电光器件，其连接至驱动晶体管的输出端；保持电容，其保持基于图像信号的信号幅值的信息；以及采样晶体管，其将基于信号幅值的信息写入保持电容。
3.如权利要求1或2所述的显示装置，其中，所述控制单元将第一信号电压设置到基于该图像信号的多个内插灰度级电压中的任何一个，将第二信号电压设置为基于该图像信号的、与该图像信号能够设置的多个灰度级中的一个灰度级相对应的一个基本灰度级电压，并且在所述一个灰度级和与一个相应灰度级相差一级的灰度级之间执行灰度级内插操作。
4.如权利要求1到3中任一项所述的显示装置，其中，在所述一个灰度级和与所述一个相应灰度级相差一级的灰度级的转换期间，所述控制单元将转换之前/之后在内插中使用的第一信号电压的电压值调节在灰度级转换之前的第一信号电压的设置信息和灰度级转换之后的第一信号电压的设置信息的范围内。
5.如权利要求4所述的显示装置，其中，所述控制单元使用转换之前/之后的第一信号电压的设置信息的组合，作为转换之前/之后在内插中使用的第一信号电压的电压值。
6.如权利要求4所述的显示装置，其中，所述控制单元使用通过在转换之前/之后内插第一信号电压的设置信息的设置值所获得的值，作为转换之前/之后在内插中使用的第一信号电压的电压值。
7.一种电子电器，包含显示装置，其包括显示面板单元，其中发射显示光的电光器件以矩阵形式布置；以及控制单元，其通过依次选择电光器件并且利用基于图像信号的第一信号电压和第二信号电压按照顺序驱动所选择的电光器件以执行显示灰度级控制，其中，所述控制单元将第二信号电压能够表示的灰度级范围分割为多个区域，并且通过根据图像信号的灰度级将第一信号电压和第二信号电压的电压值设置为针对第二信号电压的每个分割区域公共地使用第一信号电压的各个设置信息，以执行用于内插电光器件的显示灰度级的灰度级内插操作。
8.—种驱动显示装置的方法，所述显示装置通过依次选择显示面板单元的电光器件并且利用基于图像信号的第一信号电压和第二信号电压按照顺序驱动所选择的电光器件以执行显示灰度级控制，其中所述显示面板单元中以矩阵形式布置了发射显示光的电光器件，所述方法包含以下步骤将第二信号电压能够表示的灰度级范围分割为多个区域，并且通过根据图像信号的灰度级将第一信号电压和第二信号电压的电压值设置为针对第二信号电压的每个分割区域公共地使用第一信号电压的各个设置信息，以执行用于内插电光器件的显示灰度级的灰度级内插操作。
全文摘要
在此公开了显示装置、电子电器和驱动显示装置的方法。所述显示装置包括显示面板单元，其中发射显示光的电光器件以矩阵形式布置；控制单元，其通过依次选择所布置的电光器件并且利用基于图像信号的第一信号电压和第二信号电压按照顺序驱动所选择的电光器件以执行显示灰度级控制，其中，所述控制单元将第二信号电压能够表示的灰度级范围分割为多个区域，并且通过根据图像信号的灰度级将第一信号电压和第二信号电压的电压值设置为针对第二信号电压的每个分割区域公共地使用第一信号电压的各个设置信息，以执行用于内插电光器件的显示灰度级的灰度级内插操作。
文档编号G09G3/30GK102237035SQ20111011018
公开日2011年11月9日 申请日期2011年4月29日 优先权日2010年5月7日
发明者三浦究 申请人:索尼公司
技术领域：
本发明涉及具有显示器件(其也称为电光器件)的显示装置、具有显示装置的电子电器以及驱动显示装置的方法。更具体地，本发明涉及显示灰度级的控制技术(灰度级控制的配置)。
背景技术：
存在使用亮度根据外加电压或流动的电流而改变的电光器件作为像素显示器件的显示装置。例如，亮度根据外加电压而改变的电光器件的代表示例是液晶显示器件，而亮度根据流动的电流而改变的电光器件的代表示例是有机电致发光器件(有机电致发光(有机EL)、有机发光二极管(OLED)；下文称为“有机EL”)。使用后一有机EL器件的有机EL显示装置是将作为自发光器件的电光器件用作像素显示器件的所谓的自发光显示装置。使用电光器件的显示装置可采用简单(无源)矩阵法或有源矩阵法作为其驱动方法。然而，简单矩阵法的显示装置具有的问题在于难以实现具有简单结构的大规模高清显示装置。由于此问题，已经积极地开发了通过将安置在像素内的有源器件(例如，绝缘栅型场效应管(一般地，薄膜晶体管(TFT)))用作开关晶体管来控制供给该像素内发光器件的像素信号的有源矩阵法。在电光器件进行显示的情况下，开关晶体管(采样晶体管)接收驱动晶体管的栅极(控制输入端)中安置的保持电容中的、经由图像信号线提供的输入图像信号，并且将基于所接收到的输入图像信号的驱动信号供给电光器件。在使用液晶显示器件作为电光器件的液晶显示装置中，液晶显示器件是电压驱动型器件，由此仅受到基于保持电容中接收到的输入图像信号的电压信号的驱动。相比之下， 在使用电流驱动型器件(如，有机EL器件)作为电光器件的显示装置中，驱动晶体管将基于保持电容中接收到的输入图像信号的驱动信号(电压信号)转换为电流信号，并将驱动电流供给有机EL器件等。这里，已知的是，驱动电光器件的有源器件(驱动晶体管)的阈值电压或迁移率由于工艺变化或环境而改变。据此，为了在显示装置的整个屏幕中均勻地控制显示亮度，已经以各种方式研究了用以校正每个像素电路中用于驱动的上述有源器件的特性变化所引起的亮度变化的配置(用于恒定地保持驱动信号的驱动信号恒定处理技术)。
发明内容
然而，在一般的显示装置(不限于有机EL显示装置)中，为了控制显示装置的显示灰度级，简单地控制驱动电光器件的图像信号的电平。然而，根据此方法，电光器件的显示灰度级与图像信号的灰度级数量为1 1，由此需要增大对应于图像信号的灰度级的数量以便增大显示灰度级的数量。换言之，需要增大对应于图像信号的输出驱动器的灰度级的数量，而这导致成本增加。相反，如果减小图像信号的灰度级的数量以降低输出驱动器的
4成本，则电光器件的显示灰度级的数量也减小，并且在仅仅减小可表示的灰度级的数量的情况下，显示画质相应地恶化。如上所述，在现有技术的灰度级控制技术中，在寻求成本降低和画质二者的同时扩展显示灰度级的数量是不令人满意的。据此，期望提供能够在寻求成本降低和画质二者的同时扩展显示灰度级的数量的配置。根据本发明实施例，通过依次选择显示面板单元中的电光器件并且通过利用基于图像信号的第一信号电压和第二信号电压按照顺序驱动所选择的电光器件以执行显示灰度级控制，其中所述显示面板单元中以矩阵形式布置了发射显示光的电光器件。在显示灰度级控制中，将第二信号电压可表示的灰度级范围分割为多个区域，并且通过根据图像信号的灰度级将第一信号电压和第二信号电压的电压值设置为针对第二信号电压的每个分割区域公共地使用第一信号电压的各个设置信息，以执行用于内插电光器件的显示灰度级的灰度级内插操作。根据如上所述的本发明实施例中，在电光器件的显示驱动期间，通过根据图像信号的灰度级分别设置第一信号电压和第二信号电压的电压值，执行用于在各个电光器件中内插显示灰度级的灰度级内插操作。据此，实现了这样的灰度级其数量大于对于原始设置而言通过图像信号所可能的灰度级的数量。据此，驱动电路的配置得到简化(不复杂)，并且可以执行高清灰度级表示。进一步，根据本发明的实施例，将第二信号电压可表示的灰度级范围分割为多个区域，并且将用于灰度级内插的第一信号电压的设置信息公共地用于第二信号电压的每个分割区域。无需针对所有的第二信号电压值准备第一信号电压的设置信息，并且可以将公共的设置信息用于每个区域。据此，相比于针对所有的第二信号电压值准备第一信号电压的设置信息的情况，减小了第一信号电压的设置信息的存储量。根据本发明的实施例，可以在寻求成本降低和画质提高两者的同时实现其数量大于对于原始设置而言通过图像信号所可能的灰度级数量的灰度级的表示。
图1是简要图示根据本发明实施例的显示装置的配置的框图；图2是图示根据本发明实施例的像素电路的图；图3是图示像素电路的驱动定时的时序图；图4A是图示根据第一比较示例的灰度级控制的图；图4B是图示根据第二比较示例的灰度级控制的图；图5A是图示根据本发明实施例的灰度级控制的基础的图；图5B是图示根据本发明实施例的灰度级控制的变型示例的图；图6A是图示应用了本发明实施例的电子电器的示例的图(图1)；图6B是图示应用了本发明实施例的电子电器的示例的图(图2)；图6C是图示应用了本发明实施例的电子电器的示例的图(图3)。
具体实施方式
下文参照附图详细说明本发明的实施例。将以下列顺序进行说明。1.基本构思(显示装置的概要、像素驱动的基础、灰度级控制)2.整体显示装置的概要3.像素电路4.像素电路的工作(整体工作)5.灰度级控制(第一比较示例、第二比较示例、实施方式(基础)和实施方式(变型示例))6.电子电器<基本构思>[显示装置的概要]首先，将描述配备有电光器件的有源矩阵型显示装置的概要。该显示装置包括多个像素。每个像素配备有具有发光单元的发光器件(电光器件的示例)以及该发光器件的驱动电路。作为发光单元，例如，可以使用有机电致发光(EL)发光单元、无机电致发光(EL) 发光单元、LED发光单元或半导体激光发光单元。例如，有机EL器件的发光单元具有已知的配置或结构，如阳极电极、空穴传输层、发光层、电子传输层、阴极电极等。下文，作为像素显示器件，示例了有机EL器件。然而，这是示例性的，且对象显示器件不限于有机EL器件。一般而言，稍后描述的本发明的实施例可应用于通过以相同方式进行电流驱动而发光的全部显示器件。显示装置至少包括水平驱动单元(信号输出电路)，其将信号电位供给像素电路； 写扫描单元，其执行把水平驱动单元提供的信号电位供给驱动晶体管的栅极的扫描；以及像素阵列单元，其中布置了像素电路。像素阵列单元包括发光器件，其布置成二维矩阵HXV的形式，H在第一方向(例如，水平方向)上，V在不同于第一方向的第二方向(确切地，与第一方向正交的方向，例如， 垂直方向)上；V条写扫描线，其连接至写扫描单元，并在第一方向上延伸；以及H条图像信号线(数据线)，其连接至水平驱动单元，并在第二方向上延伸。水平驱动单元、写扫描单元和像素阵列单元的配置或结构可以是已知的。作为用于驱动发光单元(发光器件)的驱动电路，存在各种电路。例如，如所公知的，存在基本上由五个晶体管和一个电容单元构成的驱动电路(5Tr/lC驱动电路)、基本上由四个晶体管和一个电容单元构成的驱动电路GTr/lC驱动电路)、基本上由三个晶体管和一个电容单元构成的驱动电路(3Tr/lC驱动电路)以及基本上由两个晶体管和一个电容单元构成的驱动电路(2Tr/lC驱动电路)。作为晶体管，作为最小配置，提供驱动发光器件的驱动晶体管以及由写扫描单元切换驱动的采样晶体管(写晶体管)。在本发明的实施方式中，为了实现自举功能，电容单元连接在驱动晶体管的栅极和源极之间。驱动晶体管的栅极、采样晶体管的源极/漏极区和电容单元一端的一个连接点可构成第一节点，驱动晶体管的源极、发光元件的一端以及电容单元另一端的连接点可构成
~- T^ 点。
在彩色显示通信(correspondence)的情况下，一个像素电路通常由三个子像素 (发射红光的红光发射子像素、发射绿光的绿光发射子像素和发射蓝光的蓝光发射子像素)组成。[像素驱动的基础]在下列描述中，假设以行顺序方式驱动构成每个像素的发光器件，并且显示帧速为FR(次/秒)。S卩，同时驱动第ν行(这里，ν = 1，2，3，…，V)上布置的V/3个像素(更确切地，构成V个子像素的发光器件)。换言之，以各个发光器件所属的行为单位来控制构成一行的各个发光器件的发光/不发光的定时。在这种情况下，关于构成一行的各个像素写入图像信号的处理可以是关于所有像素同时写入图像信号的处理(下文可仅描述为同时写处理)，或者可以是对每个像素顺序地写入图像信号的处理(下文可仅描述为顺序写处理)。写处理的选择可根据驱动电路的配置适当地执行。作为一般规则，将描述位于第ν行第h列(h = 1，2，3，. . .，H)的发光元件的驱动和工作。下文将该发光器件描述为第(h，v)个发光器件或第(h，v)个子像素。此外，直到在第ν行上布置的各个发光器件的水平扫描时段(第ν个水平扫描时段)完成为止，执行各种处理(阈值电压消除处理、写处理和迁移率校正处理)。需要在第ν个水平扫描时段内执行写处理或迁移率校正处理。在这种情况下，根据驱动电路的种类，可以在第ν个水平扫描时段之前执行阈值电压消除处理或基于此处理的预处理。在各种处理都完成之后，由第ν行上布置的各个发光器件构成的发光单元投入工作。在各种处理都完成之后，发光单元可以立即投入工作，或者可以在经过预定时间(例如，像预定数量的行一样长的水平扫描时段)之后投入工作。该预定时间可根据显示装置的规格或驱动电路的配置来适当地设置。在下列描述中，为了便于说明，假设发光单元在各种处理完成之后立即投入工作。在第(v+v’ )行上布置的各个发光器件的水平扫描时段正好开始之前，第V行上布置的各个发光器件所构成的发光单元的发光持续。“V”由显示装置的设计规格确定。即，某个显示帧的第ν行上布置的各个发光器件所构成的发光单元的发光持续，直到第(v+v’ -1)个水平扫描时段为止。另一方面，作为基本规则，第ν行上布置的各个发光器件所构成的发光单元保持不发光状态，直到在从第 (v+v')个水平扫描时段的时间起，在下一显示帧中第ν个水平扫描时段中完成写入处理或迁移率校正处理为止。通过安置不发光状态下的时段(不发光时段)，减小了根据有源矩阵的驱动的余像模糊，并且运动画质变得更加优越。然而，各个子像素(发光器件)的发光状态/不发光状态不限于如上所述那样。此外，水平扫描时段的时长是短于(1/FR) X (1/V)秒的时长。如果(v+v’ )的值超过V，则在下一显示帧中处理该超过的水平扫描时段。不管驱动电路的配置如何，驱动该发光单元的方法例如都按照以下那样。a)执行将第一节点初始化电压施加至第一节点并将第二节点初始化电压施加至第二节点的预处理，以使得第一节点和第二节点之间的电位差超过驱动晶体管的阈值电压，并且第二节点和发光单元中提供的阴极电极之间的电位差不超过发光单元的阈值电压。该处理称作预处理。该预处理可以分为放电处理和初始化处理。b)在第一节点的电位保持的状态下朝着通过从第一节点的电位减去驱动晶体管的阈值电压所获得的电位，执行用于改变第二节点的电位的阈值电压消除处理。该处理称作阈值电压校正处理。c)执行用于经由通过来自写扫描线的信号而处于导通的采样晶体管将来自图像信号线的图像信号施加至第一节点的写处理。该处理称作信号写处理。d)通过使得采样晶体管利用来自写扫描线的信号而处于截止状态，第一节点处于浮空状态，并且通过使基于第一节点和第二节点之间的电位值的电流经由驱动晶体管流向发光单元来驱动该发光单元。该处理称作发光处理。可以在阈值电压校正处理和信号写处理之间添加迁移率校正处理，或者可以与信号写处理同时执行迁移率校正处理。这里，在阈值电压校正处理中，执行用于朝着通过从第一节点的电位减去驱动晶体管的阈值电压所获得的电位来改变第二节点的电位的阈值电压消除处理。更确切地，为了朝着通过从第一节点的电位减去驱动晶体管的阈值电压所获得的电位来改变第二节点的电位，将超过通过在预处理中将驱动晶体管的阈值电压添加至第二节点的电位所获得的电压的电压施加给驱动晶体管一侧的源极/漏极区。定性地，在阈值电压消除处理中，第一节点和第二节点之间的电位差(换言之，驱动晶体管的栅极和源极之间的电位差)逼近驱动晶体管的阈值电压的程度取决于用于阈值电压消除处理的时间。据此，例如，在确保用于阈值电压消除处理的时间足够长的状态下，第二节点的电位达到通过从第一节点的电位减去驱动晶体管的阈值电压所获得的电位。此外，第一节点和第二节点之间的电位差达到驱动晶体管的阈值电压，并且驱动晶体管处于截止状态。此时，例如，在需要将用于阈值电压消除处理的时间设置为短时间的情况下，第一节点和第二节点之间的电位差高于驱动晶体管的阈值电压，由此驱动晶体管不会处于截止状态。作为阈值电压消除处理的结果，不可避免地需要驱动晶体管处于截止状态。[灰度级控制]在根据本发明实施例的像素驱动技术中，图像灰度级通过分割并执行信号写若干次(通常两次)而增大。例如，针对所选像素依次写入基于图像信号的第一信号电压和第二信号电压，并且此时，通过根据图像信号的灰度级设置第一信号电压和第二信号电压，执行用于内插各个发光器件中的发光亮度的灰度级的灰度级内插操作。确切地，通过将第一信号电压设置到多个内插的灰度级电压中的任何一个并且将第二信号电压设置到与可由图像信号设置的多个灰度级中的一个灰度级相对应的一个基本灰度级电压，在一个灰度级和与一个对应灰度级相差一级的灰度级之间执行灰度级内插操作。通过应用灰度级内插操作，可以表示这样的灰度级其数量大于原始设置通过图像信号所可能的灰度级的数量，由此驱动电路的配置得到简化(不复杂)，并且可以执行高清灰度级表示。如果假设灰度级的数量每次为κ_1、Κ_2等，则所表示的灰度级的总数量变为Κ_1 ·Κ_2 ·....。可以在保持画质的同时实现低成本，并且相比之下，可以在保持成本的同时实现高清晰度。在该显示装置中，为了寻求成本降低，寻求构成驱动电路的驱动器ICantegrated Circuit，集成电路)的成本降低是有效的方法。由于可以在不改变把图像信号供给各个像素的数据驱动器(数据线驱动单元)的灰度级控制数量(例如，10位灰度级/10 灰度级) 的情况下增加可表示的灰度级的数量，因此，可以在不使得成本增加的情况下实现高清晰度。相比之下，由于可以在保持可表示的灰度级的数量的同时减小水平驱动单元106的灰度级控制的数量，因此可以在保持画质的情况下寻求低成本。此外，在若干次的这种写入中，在如何根据图像信号的灰度级设置对于每次的信号电压这点上，可以考虑各种方法。设置数量变为最大的方法对应于根据各个图像信号的灰度级单独地设置每一次的信号电压的方法。由于这种方法可根据各个灰度级来优化每一次的信号电压，因此其是可以最精确地执行灰度级控制的方法。然而，在执行写入两次(两级驱动)的情况下，由于选择以第一级写入的、用于第二级中的每个灰度级(图像信号电压)的电压(灰度级调整电压)，因此需要存储以第一级写入的、对应于第二级中的灰度级的电压，由此极大地增大了存储器容量而使得成本增加。据此，在本发明的实施例中，通过在抑制存储器容量的同时利用写入多次来应用灰度级内插操作，可以表示这样的灰度级其数量大于原始设置通过图像信号所可能的灰度级的数量。确切地，通过把要表示的灰度级的总数分割为多个区域并且为图像信号电压的每个区域设置用于灰度级内插的电压，采用标准化方法。通过这么做，在存储器容量的增加得到抑制的同时，数量大于驱动器最初可表示的灰度级的数量的灰度级可以得到控制。通常，在执行写入两次的情况下，将灰度级(即，第二级中的图像信号电压)的总数分割为多个区域，并且以第一级写入的灰度级内插的电压设置公共地用于每个分割区域。在执行写入三次的情况下，执行与在执行写入两次情况下的第一级中的处理的方法相同的方法。由于在写入数量增大的同时延长了处理时间，因此实际上最佳采用写入两次。然而，在本发明实施例中通过写入若干次以采用灰度级内插处理的情况下，在第一级中灰度级内插电压被改变的边界部分中(在正好转换之前以最后一级的灰度级与正好改变之后的以第一级的灰度级之间)，在很大程度上改变了保持电容中所保持的指示灰度级的电压。这意味着伽马线性度的破坏，并且例如，由于认识到即使在灰度级最初仅改变了一级的情况下，灰度级也改变了几级那么多，因此有可能将变化感觉为条带。据此，在本发明的实施例中，在灰度级转换期间，采样这样的技术将转换之前/ 之后在内插中使用的第一信号电压的电压值调节在灰度级转换之前的第一信号电压的设置信息和灰度级转换之后的第一信号电压的设置信息的范围内。确切地，在转换期间，在驱动晶体管的栅极(保持电容)上写入的电位的变化变得更小。例如，可以使用转换之前/ 正好之后的第一级的写电压设置的组合，或者可以使用通过内插转换之前/正好之后的第一级的写电压设置的设置值所获得的值。下文将具体描述在具有最简化配置的2Tr/lC驱动电路中应用写入两次的情况。<显示装置的整体概要>图1是简要图示根据本发明实施例的、将有机EL器件用作像素显示器件(电光器件)的有源矩阵型有机EL显示器(有机EL显示装置)的整体配置的图。有机EL显示装置1包括显示面板单元100、驱动信号生成单元200和图像信号处理单元300。在显示面板单元100中，安置了像素阵列单元102和控制单元109。驱动信号生成单元200和图像信号处理单元300是生成用于控制显示面板单元100的驱动的各种脉冲信号的面板控制单元的示例。驱动信号生成单元200和图像信号处理单元300内置在单片IC(集成电路)中。所图示的产品形状是示例性的，并且例如，安置有像素阵列单元102 的显示面板单元100可以提供为有机EL显示装置1。显示面板单元100具有其上形成的用于外部连接的端子单元108 (焊脚单元)，并且连接至驱动信号生成单元200和图像信号处理单元300。各种脉冲信号从有机EL显示装置1的外部布置的驱动信号生成单元200供给端子单元108。以相同方式，从图像信号处理单元300提供图像信号Vsig。在彩色显示通信的情况下，提供彩色图像信号Vsig_R、Vsig_ G和Vsig_B(在本发明的实施例中，三原色R(红)、G(绿)、B(蓝))。像素阵列单元102以下列这种方式配置安置了像素晶体管的像素电路P相对于作为显示器件的有机EL器件(未示出)按照矩阵形式二维布置，相对于像素布置，垂直扫描线按行线接，并且信号线(水平扫描线的示例)按列线接。像素电路P以具有η行和m 列的矩阵的形式布置，并且用于驱动像素电路P的扫描线在水平和垂直方向上线接，以便形成具有显示宽高比(宽高比)为X Y(例如，9 16)的有效图像区域。控制单元109具有垂直扫描单元和水平扫描单元，并控制阈值电压校正操作、迁移率校正操作和自举操作。例如，控制单元109具有垂直驱动单元103，其为在垂直方向上扫描像素电路P的垂直扫描单元的示例；以及水平驱动单元106(其也称为水平选择器或数据线驱动单元)，其为在水平方向上扫描像素电路P的水平扫描单元的示例。垂直驱动单元103例如具有写扫描单元104(写扫描器(WS))和用作具有供电能力的电源扫描器的驱动扫描单元105 (驱动扫描器(DS))。在像素阵列单元102上，形成垂直扫描侧的各条扫描线(垂直扫描线写扫描线104WS和供电线105DSL)以及作为水平扫描侧的扫描线(水平扫描线)的图像信号线 106HS(数据线)。在垂直和水平扫描线的交叉部分形成有机EL器件(未示出)和驱动有机EL器件的薄膜晶体管(TFT)。在以矩阵形式布置的各个像素电路P上，从写扫描单元104提供的写驱动脉冲WS 所驱动的η行写扫描线104WS_1 104WS_n和从驱动扫描单元105提供的电源驱动脉冲 DSL所驱动的η行供电线105DSL_1 105DSL_n针对每个像素行被线接。写扫描单元104 和驱动扫描单元105基于从驱动信号生成单元200提供的垂直驱动系统的脉冲信号，通过写扫描线104WS和供电线105DSL顺序地选择各个像素电路P。水平驱动单元106针对所选像素电路P通过图像信号线106HS执行图像信号Vsig中预定电位的采样，并且基于垂直驱动系统的脉冲信号将所采样的电位写入从驱动信号生成单元200提供的保持电容中。可以采用在像素阵列单元102的左右两侧布置垂直驱动单元103的配置或者在像素阵列单元102的上下两侧布置水平驱动单元106的配置。尽管所图示的垂直驱动单元 103和扫描线的配置看上去与稍后描述的具有2TR配置的像素电路P的情况匹配，但是可以根据像素电路P的配置设置其它的扫描单元。〈像素电路〉图2图示根据本发明实施例的像素电路P的图。像素电路P使用η型驱动晶体管 121。进一步，像素电路P特征在于具有用于根据有机EL器件的依时间变化来抑制去往对应有机EL器件的驱动电流Ids的改变的电路(即，通过校正作为电光器件的示例的有机EL 器件的电流-电压特性的变化来保持驱动电流Ids恒定的驱动信号调节电路)。进一步，像素电路P特征还在于具有即使在有机EL器件的电流-电压特性中存在依时间变化的情况下也使得驱动电流恒定的功能。S卩，像素电路P采用2TR驱动型配置(其除了驱动晶体管121之外还使用一个用于扫描的开关晶体管(采样晶体管125))。用于控制各个开关晶体管的电源驱动脉冲DSL和写驱动脉冲WS的开/关定时(切换定时)以与稍后描述的工作定时相同的方式设置。据此，可以防止通过有机EL器件127的依时间变化或者驱动晶体管121的特性变化(例如，阈值电压或迁移率的差异或变化)而对驱动电流Ids施加的干扰。由于像素电路P具有2TR 驱动型配置以及少量器件和布线，因此可以获得高清晰度。确切地，像素电路P包括保持电容120 ；η型驱动晶体管121山型晶体管125，向其提供有效H(高)写驱动脉冲WS ；以及有机EL器件127，其是根据流向其的电流而发光的电光器件(发光器件)的示例。保持电容120连接在驱动晶体管121的栅极(节点ND122)和源极之间，并且驱动晶体管121的源极直接连接至有机EL器件127的阳极端部分。有机EL器件127的阴极端部分连接至对于全部像素公共的阴极公共布线127Κ，并且将阴极电位Vcath (例如，地电位 GND)给予有机EL器件127的阴极端部分。保持电容120还用作自举电容。即，像素电路P是这样的电路其特征在于具有与其连接的保持电容120，并防止由于有机EL器件127的依时间变化所引起的驱动电流的变化，并且像素电路P构成作为驱动信号调节电路的示例的自举电路。作为通过驱动晶体管 121的特性变化(例如，阈值电压或迁移率的差异或变化)来抑制对驱动电流Ids施加的干扰的方法，已研究了各个晶体管121和125的驱动定时。驱动晶体管121的漏极连接至来自用作电源扫描器的驱动扫描单元105的供电线 105DSL。供电线105DSL具有的特征在于，其对于驱动晶体管121具有供电能力。确切地， 驱动扫描单元105配备有供电电压转换电路，其转换并提供高压侧的第一电位Vcc_H与低压侧的第二电位Vcc_L (它们对应于供电电压)至驱动晶体管121的漏极。第二电位乂⑶立是充分低于图像信号线106HS中图像信号Vsig的偏移电位 Vofs(其也称为基准电位)的电位。确切地，设置供电线105DSL的低电位侧的第二电位 Vcc_L，以使得驱动晶体管121的栅源电压Vgs (栅极电位Vg和源极电位Vs之差)变为高。 除了阈值校正操作之前的初始化操作之外，偏移电位Vofs还用于对图像信号线106HS进行预充电。采样晶体管125具有连接至来自写扫描单元104的写扫描线104WS的栅极、连接至图像信号线106HS的漏极以及连接至驱动晶体管121的栅极(节点ND122)的源极。将来自写扫描单元104的有效H写驱动脉冲WS提供给采样晶体管125的栅极。采样晶体管 125的源极和漏极可以相互颠倒。此外，采样晶体管125可以是耗尽型或增强型。〈像素电路的工作〉图3是图示图2中所示的像素电路P的驱动定时的时序图，其呈现在行顺序驱动的情况下。在该时序图中，表示各个时段的水平轴的长度(时间上的长度)是示意性的，而不表示各个时段的时间上的长度的比例。在图3中，写扫描线104WS的电位变化、供电线105DSL的电位变化和图像信号线 106HS的电位变化表示在公共的时间轴上。此外，与它们的电位变化并行地，图示了对于一行(图中的第一行)的驱动晶体管121的栅极电位Vg和源极电位Vs的变化。在图3中，在像素电路P中，图示了用于实现阈值校正功能、迁移率校正功能和自举功能的基本示例。用于实现阈值校正功能、迁移率校正功能和自举功能的驱动定时不限于图3中所图示的那些，而是可以进行各种变型。即使在以各种方式变型的驱动定时中，也可以采用稍后描述的各个实施方式的配置。图3所示的驱动定时对应于行顺序驱动的情况，并且写驱动脉冲WS、电源驱动脉冲DSL和图像信号Vsig (其对于一行而言被视为一个组)的定时以行为单元独立地受到控制，并且如果行被改变，则针对IH(水平扫描时段)平移信号。在下文中，为了容易说明或理解，除了特别提到，否则假设写增益为1 (理想值)， 并且将简要描述关于信号幅值AVin的信息在保持电容120中的写入、保持和采样。写入在保持电容120中的、对应于信号幅值AVin的信息的大小的比(ratio)称为写增益。如果写增益低于1，则对应于信号幅值AVin的大小的增益倍乘信息保持在保持电容120中， 而不是信号幅值AVin自身的大小。以相同的方式，将在自举增益为1(理想值)的假设下简要地进行说明。在驱动晶体管121的栅极和源极之间安置保持电容120的情况下，栅极电位Vg对于源极电位Vs的增长的增长率称为自举增益。在如这里描述的驱动定时中，假设图像信号Vsig处于偏移电位Vofs的时段 (其为无效时段)是一个水平时段的前一半，而图像信号Vsig处于信号电位Vin(= Vofs+ΔVin)的时段是一个水平时段的后一半。在图像信号Vsig处于信号电位Vin(= Vofs+Δ Vin)的时段(其为图像信号Vsig的有效时段)中，设置了两级电位Vinl和Vin2 以应用灰度级内插操作(其细节将在稍后描述)。第一级的信号电位Vinl是通过将第一级的信号幅值Δ Vinl添加至偏移电位Vofs而获得的值，而第二级的信号电位Vin2是通过将第二级的信号幅值Δν ι2添加至第一级的信号电位Vinl而获得的值。对于对应于图像信号Vsig的有效时段和无效时段之总和的一个水平时段，阈值校正操作重复多次(在图中为四次)。在有机EL器件127的发光时段B(显示时段)中，供电线105DSL处于第一电位 Vcc_H，而采样晶体管125处于截止状态。在这种情况下，由于驱动晶体管125设为工作在饱和区中，因此，流经有机EL器件127的驱动电流Ids根据驱动晶体管121的栅源电压取得等式⑴所表示的值。驱动晶体管121被驱动在驱动电流Ids不管漏源电压如何都变得恒定的饱和区中。如果假设工作在饱和区的晶体管的漏极和源极之间流动的电流为Ids、迁移率为μ、沟宽(栅宽)为W、沟长(栅长)为L、栅电容(每单位面积的栅氧化膜的电容)为Cox并且晶体管的阈值电压为Vth，则驱动晶体管121变为具有等式(1)所指示的值的恒流源(“Λ” 表示平方)。如可根据等式(1)所知的，在饱和区中，晶体管的漏极电流Ids受栅源电压Vgs 控制，并且晶体管作为恒流源工作。
权利要求
1.一种显示装置，包含显示面板单元，其中发射显示光的电光器件以矩阵形式布置；控制单元，其通过依次选择所布置的电光器件并且利用基于图像信号的第一信号电压和第二信号电压按照顺序驱动所选择的电光器件以执行显示灰度级控制，其中，所述控制单元将第二信号电压能够表示的灰度级范围分割为多个区域，并且通过根据图像信号的灰度级将第一信号电压和第二信号电压的电压值设置为针对第二信号电压的每个分割区域公共地使用第一信号电压的各个设置信息，以执行用于内插电光器件的显示灰度级的灰度级内插操作。
2.如权利要求1所述的显示装置，其中，所述显示面部单元包含以矩阵形式布置的像素电路，每个像素电路包括驱动晶体管，其生成驱动信号；电光器件，其连接至驱动晶体管的输出端；保持电容，其保持基于图像信号的信号幅值的信息；以及采样晶体管，其将基于信号幅值的信息写入保持电容。
3.如权利要求1或2所述的显示装置，其中，所述控制单元将第一信号电压设置到基于该图像信号的多个内插灰度级电压中的任何一个，将第二信号电压设置为基于该图像信号的、与该图像信号能够设置的多个灰度级中的一个灰度级相对应的一个基本灰度级电压，并且在所述一个灰度级和与一个相应灰度级相差一级的灰度级之间执行灰度级内插操作。
4.如权利要求1到3中任一项所述的显示装置，其中，在所述一个灰度级和与所述一个相应灰度级相差一级的灰度级的转换期间，所述控制单元将转换之前/之后在内插中使用的第一信号电压的电压值调节在灰度级转换之前的第一信号电压的设置信息和灰度级转换之后的第一信号电压的设置信息的范围内。
5.如权利要求4所述的显示装置，其中，所述控制单元使用转换之前/之后的第一信号电压的设置信息的组合，作为转换之前/之后在内插中使用的第一信号电压的电压值。
6.如权利要求4所述的显示装置，其中，所述控制单元使用通过在转换之前/之后内插第一信号电压的设置信息的设置值所获得的值，作为转换之前/之后在内插中使用的第一信号电压的电压值。
7.一种电子电器，包含显示装置，其包括显示面板单元，其中发射显示光的电光器件以矩阵形式布置；以及控制单元，其通过依次选择电光器件并且利用基于图像信号的第一信号电压和第二信号电压按照顺序驱动所选择的电光器件以执行显示灰度级控制，其中，所述控制单元将第二信号电压能够表示的灰度级范围分割为多个区域，并且通过根据图像信号的灰度级将第一信号电压和第二信号电压的电压值设置为针对第二信号电压的每个分割区域公共地使用第一信号电压的各个设置信息，以执行用于内插电光器件的显示灰度级的灰度级内插操作。
8.—种驱动显示装置的方法，所述显示装置通过依次选择显示面板单元的电光器件并且利用基于图像信号的第一信号电压和第二信号电压按照顺序驱动所选择的电光器件以执行显示灰度级控制，其中所述显示面板单元中以矩阵形式布置了发射显示光的电光器件，所述方法包含以下步骤将第二信号电压能够表示的灰度级范围分割为多个区域，并且通过根据图像信号的灰度级将第一信号电压和第二信号电压的电压值设置为针对第二信号电压的每个分割区域公共地使用第一信号电压的各个设置信息，以执行用于内插电光器件的显示灰度级的灰度级内插操作。
全文摘要
在此公开了显示装置、电子电器和驱动显示装置的方法。所述显示装置包括显示面板单元，其中发射显示光的电光器件以矩阵形式布置；控制单元，其通过依次选择所布置的电光器件并且利用基于图像信号的第一信号电压和第二信号电压按照顺序驱动所选择的电光器件以执行显示灰度级控制，其中，所述控制单元将第二信号电压能够表示的灰度级范围分割为多个区域，并且通过根据图像信号的灰度级将第一信号电压和第二信号电压的电压值设置为针对第二信号电压的每个分割区域公共地使用第一信号电压的各个设置信息，以执行用于内插电光器件的显示灰度级的灰度级内插操作。
文档编号G09G3/30GK102237035SQ20111011018
公开日2011年11月9日 申请日期2011年4月29日 优先权日2010年5月7日
发明者三浦究 申请人:索尼公司
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