DE60121650T2

DE60121650T2 - Verfahren und Einrichtung zur Graustufensteuerung von Anzeigetafeln

Info

Publication number: DE60121650T2
Application number: DE60121650T
Authority: DE
Inventors: Hak Su Kim
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2000-03-06
Filing date: 2001-03-06
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2021-03-07
Also published as: US20010019319A1; CN1321043A; EP1132883A3; EP1132883B1; KR100327375B1; CN1151662C; US7119773B2; KR20010087003A; EP1132883A2; DE60121650D1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gegenstand der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung der Graustufen eines Display-Panels.
2. Stand der Technik.
Mit der steigenden Tendenz zu den groß dimensionierten Display-Vorrichtungen wächst die Nachfrage nach flachen Display-Panelen, die einen kleinen Raum beanspruchen. Als ein Beispiel von flachen Display-Panelen erhält ein organischer EL-Display große Aufmerksamkeit. Das organische EL-Display-Panel ist sehr dünn und kann in einer Matrixanordnung produziert werden. Ebenso kann das organische EL-Display-Panel mit einer niedrigen Spannung von 15 V und weniger betrieben, bzw. angesteuert werden.
Öfters findet bei den organischen EL-Display-Panelen ein aktives Betriebs- bzw. Antriebsverfahren Verwendung. Das bedeutet bei dem aktiven Betriebsverfahren, dass Ladungen in einem Kondensator mittels niedriger Ströme gespeichert werden und ein Treibertransistor durch die Ladungen des Kondensators betrieben wird.
Bei dem aktiven Betriebsverfahren werden die Graustufen des Panels eines Displays durch die Regelung der Werteweite eines Betriebs-Stromes gesteuert. Wie auch immer, da die Werteweite des Betriebs-Stromes sehr schmal innerhalb weniger pA bis zu einigen 10 nA liegt, ist es sehr schwierig, die Graustufen des Panels eines Displays mittels Regelung des Betriebs-Stromes entsprechend zu steuern.
Ebenso erfordert ein Ladungsspeicher-Kondensator wegen des sehr kleinen benutzten Betriebs-Stromes sehr kleine Kapazitätswerte. Wie auch immer, es gibt eine Einschränkung in der Reduzierung der Größe der Kapazität des Ladungsspeicher-Kondensators, die durch die von einem schaltenden Transistor des organischen EL-Display-Panels verursachten Verluste entsteht.
Mit anderen Worten, wenn der durch den schaltenden Transistor generierte Verluststrom groß ist, dann ist eine höhere Kapazität des Kondensators erforderlich als die entsprechende Verlustgröße, um eine erforderlichen Graulevel oder -pegel des Panels eines Displays zu setzen.
Wie auch immer, Probleme entstehen durch die Limitierung der Pixelgröße des Display-Panels, und die Größe des Kondensators ist ebenso durch die Pixelgröße limitiert. Um dieses Problem zu lösen ist es erforderlich, die Pixelgröße auszuweiten oder den Verluststrom zu reduzieren. Wie auch immer, es ist die generelle Tendenz kleinere Pixel fortschreitend zu formen, und es ist immer noch die Limitierung in der Reduzierung des Verluststromes vorhanden.
WO99/42983 und US6023259 beschreiben beide eine Vorrichtung, wie in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert.
Das Dokument EP-A-0942407 beschreibt ein Verfahren zur Reduzierung von Verschlechterungen eines schaltenden Elements im Laufe der Zeit.
Zusammenfassung der Erfindung
Folglich würde es wünschenswert sein eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung eines Graulevels des Panels eines Displays anzugeben, bei dem der Graulevel des Panels eines Displays anhand einer aktiven Treiberschaltung von einer einfachen Struktur einfach gesteuert werden.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, wie in dem Anspruch 1 der beigefügten Ansprüche definiert.
In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung enthält der Pulsmodulationsteil einen Steuerungsteil für die Teilung der eingehenden Daten in Bits einer ersten und einer zweiten Gruppe, einen Pulsamplituden-Modulationsteil für die Pulsamplitudenmodulation der Bits der ersten Gruppe innerhalb der durch den Steuerungsteil geteilten Bits, und einen Pulsweitenmodulationsteil für die Pulsweitenmodulation der Bits der zweiten Gruppe innerhalb der durch den Steuerungsteil geteilten Bits.
In der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist eine treibende, bzw. ansteuernde Wellenform in eine Anzahl von kurzen Impulsen aufgeteilt, um sie zu steuern und zugleich, um den Strom innerhalb entsprechender Impulse zu steuern.
Es ist ausdrücklich so zu verstehen, dass beides, sowohl die vorangegangene generelle Beschreibung, wie die nachfolgende detaillierte Beschreibung beispielhaft und erklärend sind und dafür bestimmt sind, weitergehende Erläuterung der beanspruchten Erfindung zu sein.
Kurze Beschreibung der Figuren
Lediglich beispielhaft folgt nun eine detaillierte Beschreibung einer Ausführung mit Referenz zu den begleitenden Zeichnungen, in welchen:
1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung für die Steuerung des Graulevels des Display-Panels gemäß vorliegender Erfindung zeigt;
2 eine detaillierte Schaltung, die eine Vorrichtung zur Steuerung eines Graulevels des Display-Panels gemäß vorliegender Erfindung zeigt;
3 ein Blockschaltbild, das einen Pulsmodulationsteil gemäß vorliegender Erfindung zeigt;
4 ein detailliertes Blockschaltbild, das eine treibende Wellenform eines Display-Panels gemäß vorliegender Erfindung zeigt;
5 ein Zeitdiagramm, das treibende Wellenformen eines Display-Panels gemäß vorliegender Erfindung zeigt.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
Im Folgenden ist eine bevorzugte Ausführung einer aktiven Treiberschaltung für ein Display-Panel gemäß vorliegender Erfindung anhand entsprechender Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung für die Steuerung eines Graulevels des Panels eines Displays gemäß vorliegender Erfindung.
Entsprechend der 1 beinhaltet eine Einrichtung für die Steuerung eines Graulevels des Panels eines Displays nach vorliegender Erfindung einen Pulsmodulationsteil 30 für die Pulsamplitudenmodulation einiger Bits der externen Eingangsdaten entsprechend dem Graulevel des Display-Panels und für die Pulsweitenmodulation der anderen Bits, um sie Datenleitungen zuzuführen, einen Schalterteil 10 für die Umschaltung der pulsmodulierten Daten der Datenleitungen in Abhängigkeit von Abtast-, bzw. Scanerleitungs-Signalen, und einen Treiberteil 20 für die Steuerung des Graulevels des Panels eines Displays entsprechend den von dem Schalterteil 10 zugeführten Daten.
Die vorher erwähnte Vorrichtung für die Steuerung des Graulevels des Panels eines Displays wird nun detaillierter mit Bezug zur 2 beschrieben.
Entsprechend der 2 beinhaltet der Treiberteil 20 einen Ladung speichernden Kondensator Cch, der an die positive Spannungsquelle Vdd angeschlossen ist, und einen treibenden Transistor Q2 für die Umsetzung von in dem Kondensator akkumulierten Ladungen gemäß eines Differenzwertes zwischen einem Datenleitungs-Signal und der positiven Spannung der Spannungsquelle Vdd um so das Display-Panel zu treiben. Der Schalterteil 10 beinhaltet einen schaltenden Transistor Q3 für die Umschaltung der Datenleitungs-Signale unter Benutzung der Scanerleitungs-Signale.
Zu diesem Zeitpunkt ist die positive Spannungsquelle Vdd mit einem treibenden Transistor Q2 verbunden, und der Ladung speichernde Kondensator Cch ist zwischen der positiven Spannungsquelle Vdd und dem treibenden Transistor Q2 geschaltet.
Der treibende Transistor Q3 ist mit dem treibenden Transistor Q2 und dem Pulsmodulationsteil 30 verbunden.
Eine Diode D1 für den Spannungsschutz ist zusätzlich vorhanden. Die Diode D1 ist parallel zwischen dem treibenden Transistor Q2 und dem Display-Panel geschaltet, um eine Fehlerfunktion und einen Spannungszusammenbruch des treibenden Transistors Q2 infolge eines Spannungsabfalls an dem treibenden Transistor Q2 zu verhindern.
Wie in der 3 und 4 zu sehen beinhaltet der Pulsmodulationsteil 30 einen Steuerungsteil 33 für die Aufteilung der eingehenden Daten in Bits einer ersten und einer zweiten Gruppe, einen Pulsamplitudenmodulationsteil 32 für die Pulsamplitudenmodulation der Bits der ersten Gruppe innerhalb der durch den Steuerungsteil 33 geteilten Bits, und einen Pulsweitenmodulationsteil 31 für die Pulsweitenmodulation der Bits der zweiten Gruppe innerhalb der durch den Steuerungsteil 33 aufgeteilten Bits.
Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Vorrichtung zur Steuerung des Graulevels des Panels eines Displays wird im Folgenden beschrieben.
Zuerst teilt, wenn ein Datenwert entsprechend dem Graulevel des Display-Panels extern eingegeben wird, die Steuereinheit 33 den Eingangsdaten-Wert in die Bits der ersten und der zweiten Gruppe auf.
Der Eingangsdaten-Wert ist in zwei Gruppen abhängig von Vorgaben des Panels oder von Konstruktionsbedingungen der Treiberschaltung aufgeteilt.
Beispielsweise, wenn der Eingangsdaten-Wert 8 Bit aufweist, ist er in vier höherwertige und in vier niederwertige Bits aufgeteilt, oder es sind willkürliche Bits ausgewählt, um in zwei Gruppen aufgeteilt zu werden.
Nachfolgend werden unter den geteilten Bits die Bits der ersten Gruppe pulsamplituden-moduliert, und die Bits der zweiten Gruppe pulsweiten-moduliert. Alternativ werden die Bits der ersten Gruppe pulsweiten-moduliert und die Bits der zweiten Gruppe pulsamplituden-moduliert.
Die in 4 gezeigten CQ1 bis CQn des Pulsamplitudenmodulationsteils 32 sind in der Anzahl erzeugt, wie die Anzahl der zur Steuerung der Menge des Gesamtstroms genutzter Bits aufweist, und die durch die Steuereinheit ausgewählte Bits zu pulsamplituden-modulieren.
Q3 des Pulsweitenmodulationsteils 31 pulsweiten-moduliert einen Puls der entsprechenden Bits, mit Ausnahme der pulsamplituden-modulierten Bits und hält den Puls für eine definierte Zeit auf einem hohen Level.
Wie oben beschrieben, sind die durch den Pulsmodulationsteil 30 pulsmodulierten Daten an die Datenleitungen angelegt, wobei eine den Daten entsprechende Spannung über den schaltenden Transistor Q3 an den Eingang des Ladung speichernden Kondensators Cch und des treibenden Transistors Q2 angelegt wird.
Dann wird der Graulevel des Display-Panels in Übereinstimmung mit den pulsmodulierten Eingangsdaten gesteuert, die über den Kondensator Cch und den treibenden Transistor Q2 eingegeben sind.
Zu diesem Zeitpunkt ist der schaltende Transistor durch die Scanerleitungen gesteuert.
Wie oben beschrieben, ist in jedem Pixel der Graulevel durch die Steuerung der Daten- und Scanerleitungen gesteuert, und jedes Pixel mit gesteuertem Graulevel zeigt ein Bild an.
Zu diesem Zeitpunkt haben die Scanerleitungen eine sinusförmige Wellenform, entsprechend dem Pulsweitenmodulierten, das an die Datenleitungen angelegt ist.
Da die Bits der Daten aufgeteilt und dann pulsamplituden-moduliert oder pulsweiten-moduliert sind hat der Graulevel des Display-Panels eine große Weite. Dadurch ist die Steuerung des Graulevels erleichtert und dieser kann fein gesteuert werden.
5 zeigt ein Zeitdiagramm einer treibenden, bzw. ansteuernden Wellenform eines Display-Panels nach der vorliegenden Erfindung.
Unter der Annahme, dass die dem Display-Panel bereitgestellten Bitdaten 8 Bits aufweisen, sind wie bisher 8 Bits zur Steuerung der Stromstärke benutzt worden. Jedoch werden in der vorliegenden Erfindung zur Steuerung der Stromstärke nur vier niederwertige Bits benutzt. Die anderen vier höherwertigen Bits variieren die Pulsweite, um die treibende Zeitdauer zu steuern.
Wenn auch das Datensignal in vier niederwertige Bits und in vier höherwertige Bits aufgeteilt worden ist, kann das Datensignal auch in gerade und ungerade Bits aufgeteilt werden. Das Datensignal kann alternativ auch abhängig von Vorgaben aufgeteilt werden.
Das Datensignal ist wie folgt in vier Level aufgeteilt.
Datensignal I: 1001 0010
Datensignal II: 0111 0110
Datensignal III: 1010 1001
Vorausgesetzt, die Datensignale I, II und III sind wie oben, so zeigt die 5, wie die entsprechenden Wellenformen-Signalverläufe variiert werden.
Zu diesem Zeitpunkt zeigen die vier niederwertigen Bits den Stromlevel an, während die vier höherwertigen Bits die Pulse mit verschiedenen Pulsen bei Te, Td, Tc und Tb in Folge anzeigen.
Wenn der Datenpuls nach der Aufteilung der Daten nicht moduliert wird können folgende Probleme auftreten. Es sei angenommen, dass der Stromlevel 300 pA bei dem Datenwert „0000 0001" ist, und der Stromlevel 100 nA bei dem Datenwert „1111 1111" ist. In diesem Fall zeigt der Graulevel des Display-Panels 256 Stufen an, die aus Daten von 8 Bits resultieren. Da der minimale Level, der durch einen Menschen erkannt werden kann etwa 300 pA entspricht, wird der minimale Stromlevel als etwa 300 pA definiert. Der maximale Stromlevel für den maximalen Graulevel ist als etwa 100 nA definiert.
Deshalb hat der Stromlevel eine Stromwertebreite von etwa 389 mA ((100 nA – 300 pA)/256 = 389 pA), wenn der Datenpuls nach der Aufteilung nicht moduliert ist.
Mit anderen Worten, da der Stromwertebereich klein ist, ist es schwierig 256 Graulevel innerhalb einer kleinen Stromwertebreite zu steuern. Ferner ist es sehr viel schwieriger die Graulevel zu steuern, wenn Stromverluste auftreten.
Wenn jedoch, in der vorliegenden Ausführung, der Datenpuls nach der Aufteilung moduliert ist, wird der Stromwertebereich groß, und hierdurch die Steuerung der Graulevel erleichtert. D.h. ein Rahmenzeit ist nach einem geeigneten Verhältnis durch die vier höherwertigen Bits von den 8 Datenbits aufgeteilt. Die Stärke des Stroms wird gesteuert durch die vier niederwertigen Bits, die einen Stromlevel wiedergeben.
In der vorliegenden Ausführung, da nur vier Bits benutzt werden, ist der Stromlevel 50 nA, wenn der Datenwert „0001" ist, und ist der Stromlevel 100 nA, wenn der Datenwert „1111" ist.
Wie oben beschrieben unter der Annahme, dass der minimale Graulevel für das Display-Panel einen Strom von etwa 300 pA erfordert, wenn Datenwerte von 8 Bits benutzt sind, erfordert der minimale Graulevel für das Display-Panel einen Strom von etwa 50 nA und erfordert der maximale Graulevel einen Strom von etwa 100 nA, wenn Datenwerte von 4 Bits benutzt werden.
Folglich hat der Stromlevel einen Stromwertebereich von etwa 3 nA ((100 nA – 50 nA)/16 = 3 nA).
Wie oben beschrieben, beträgt der Stromwertebereich etwa 389 pA, wenn 8-Bit Daten benutzt werden, wogegen der Stromwertebereich fünf mal soviel entsprechend etwa 3 nA ist, wenn die Daten 4 Bits lang sind. Hierdurch ist es einfach, den Strom zu steuern und das Problem der Stromverluste kann gelöst werden.
Wie in 5 gezeigt, ist der Stromwertebereich der vier niederwertigen Bits, die den Stromlevel anzeigen gleich 1 μA, ist die Stärke des minimalen Stroms 1 μA, und ist die Stärke des maximalen Stroms 15 μA. Und ist der Wertebereich der Pulsweiten der vier höherwertigen Bits als 1, 2, 4, 8 μs definiert.
Im Falle des Datensignals I, da die Stärke des Stroms 2 μA ist, wenn vier höherwertigen Bits gleich 0010 sind und Werte der vier höherwertigen Bits bei 1001 den 9 μs entsprechen, werden 2 μA für 9 μs an das Display-Panel ausgegeben, wodurch das Display-Panel Licht emittiert.
Im Falle des Datensignals II, da die Stärke des Stroms 6 μA ist, wenn vier niederwertigen Bits gleich 0111 sind und Werte 0110 der vier höherwertigen Bits 7 μs entsprechen, werden 6 μA für 7 μs an das Display-Panel ausgegeben, wodurch das Display-Panel Licht emittiert.
Im Falle des Datensignals III, da die Stärke des Stroms 9 μA ist, wenn vier niederwertigen Bits gleich 1001 sind und Werte 1010 der vier höherwertigen Bits 10 μs entsprechen, werden 9 μA für 10 μs an das Display-Panel ausgegeben, wodurch das Display-Panel Licht emittiert.
Währenddem wird die Schaltzeit des schaltenden Transistors Q3 länger, wenn die an den Datenleitungen anliegende Datenpulsweite groß ist.
Die Helligkeit des Display-Panels wird höher, wenn die Dauer des angelegten Stroms länger wird.
Folglich kann in dieser Ausführung die Helligkeit des Display-Panels sogar dann durch die Steuerung der Datenpulsweite gesteuert werden, wenn der treibende Transistor Q2 oder der Ladung speichernde Kondensator Cch gemäß dem Stand der Technik benutzt werden.
Die in 5 dargestellte Pulsweite von Ta bis Te kann wie folgt erhalten werden.
Angenommen, dass ein Rahmen T gleich 60 μs ist und der Abstand zwischen der entsprechenden Pulszeit zu etwa 1 μs gesetzt ist, so ist die Pulszeit gleich 55 μs.
Die Größe des durch Datenleitungen gesteuerten Stroms steht in enger Beziehung zu der Pulsgröße.
Mit anderen Worten, die Helligkeit des Display-Panels wird dunkler, wenn der maximale Strom während Ta auftritt, als wenn der minimale Strom während Tb auftritt.
Wie oben beschrieben, kann die Stärke des Stroms und die Helligkeit entsprechend der jeweiligen Zeitperiode durch das Verfahren zum Herstellen des Display-Panels erhalten werden. Die Größe jeder Zeitperiode sollte folgenden Bedingungen genügen.
0 μs < Ta ≤ Tb ≤ Tc ≤ Td ≤ Te < T_Rahmen
Wie oben, ist es erforderlich die jeweilige Pulsweite innerhalb jeweiliger Dauer eines Rahmens in 0 μs zu steuern.
In der Ausführung ist die jeweilige Zeitperiode in vier Level aufgeteilt, und kann aber auch in eine beliebige Anzahl von Level entsprechend den Entwurfsbedingungen einer treibenden integrierten Schaltung aufgeteilt werden.
Wie oben beschrieben, ist der Graulevel des Display-Panels in der bevorzugten Ausführung einfach durch den Pulsmodulationsteil 30 steuerbar, während im Stand der Technik eine entsprechende treibende Schaltung verwendet ist.
Die beschriebene Vorrichtung und das Verfahren für die Steuerung eines Graulevels eines Display-Panels weisen folgende Vorteile auf.
Eine herkömmliche aktive treibende Schaltung, die einfach ansteuerbar ist, kann benutzt werden und die Daten für das Display-Panel werden aufgeteilt. Ein Teil der Daten ist zum einfachen Steuern des Grauslevels des Display-Panels pulsamplituden-moduliert, und die anderen Daten sind zum einfachen Steuern der Helligkeit des Display-Panels pulsweiten-moduliert. Auch erfolgt wenn ein Verluststrom erzeugt worden ist kein Laden des Kondensators, wodurch ein freier Entwurf ermöglicht wird.
Die vorangehenden Ausführungen sind lediglich beispielhaft und sind nicht als die vorliegende Erfindung begrenzend auszulegen. Die vorliegende Lehre kann leicht auf andere Typen von Vorrichtungen übertragen werden. Die Beschreibung der Ausführungsbeispiele ist vorgesehen, anschaulich zu sein und nicht, um den Schutzbereich der Patentansprüche einzuschränken. Viele Alternativen, Modifikationen und Varianten sind für einen durchschnittlichen Fachmann offensichtlich.

Claims

Vorrichtung zur Steuerung des Graulevels des Panels eines Displays, die eine Mehrzahl von organischen Elektrolumineszenz-Dioden aufweist, wobei die organischen Elektrolumineszenz-Dioden durch eine Mehrzahl von Scanerleitungs-Signalen und einer Mehrzahl von Datenleitungs-Signalen betrieben werden, und die Vorrichtung ferner beinhaltet: einen Pulsmodulationsteil (30) für die Pulsamplitudenmodulation des Scanerleitungs-Signals, das durch einige Bits von externen Eingangsdaten gesteuert ist, die dem Graulevel des Panels des Displays entsprechen, und für die Pulsweitenmodulation des Datenleitungs-Signals, das durch andere Bits gesteuert ist, um sie den Datenleitungen zuzuführen; einen Schalterteil (10) für die Umschaltung des pulsmodulierten Datenleitungs-Signals der Datenleitungen von dessen Eingang zu dessen Ausgang, gesteuert durch das Scanerleitungs-Signal; und einen Treiberteil (20) zur Steuerung des Graulevels des Panels eines Displays entsprechend dem Datenleitungs-Signal, das durch den Schalterteil dem Panel des Displays bereit gestellt ist; wobei der Treiberteil (20) beinhaltet: einen Ladung speichernden Kondensator (Cch), der an eine Spannungsversorgung (Vdd) und den Schalterteil (10) angeschlossen ist, und für die Speicherung eines Spannungswertes vorgesehen ist, der einer Differenz zwischen dem von der Spannungsversorgung (Vdd) bereitgestellten Spannungswert und dem durch den Schalterteil (10) bereitgestellten Spannungswert entspricht; und einen treibenden Transistor (Q2), der einen ersten an die Spannungsversorgung (Vdd) angeschlossenen Signalanschluss aufweist, ein an den Ladung speichernden Kondensator (Cch) und den Schalterteil (10) angeschlossenes Gate und einen zweiten Signalanschluss, der an eine Anode einer organischen Elektrolumineszenz-Diode angeschlossen ist, um diese organische Elektrolumineszenz-Diode entsprechend dem Spannungswert aus dem Ladung speichernden Kondensator (Cch) zu betreiben; dadurch gekennzeichnet, dass der Treiberteil (20) ferner beinhaltet: eine zweite Diode (D1), wobei die Katode dieser zweiten Diode (D1) an den zweiten Signalanschluss des treibenden Transistor (Q2) angeschlossen ist, und die Anode an das Grundpotential (GND) angeschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Pulsmodulationsteil (30) enthält, einen Steuerungsteil (33) für die Teilung der Eingangsdaten in Bits einer ersten und einer zweiten Gruppe; einen Pulsamplitudenmodulationsteil (32) für die Pulsamplitudenmodulation des Datenleitungs-Signals, gesteuert durch die Bits der ersten Gruppe; und einen Pulsweitenmodulationsteil (31) für die Pulsweitenmodulation des Datenleitungs-Signals, gesteuert durch die Bits der zweiten Gruppe.
Ein Panel eines Displays, das eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 enthält.