Amoled显示屏驱动电路及其非线性插值构造方法
【专利摘要】本发明涉及一种AMOLED电压模式显示屏驱动电路和非线性插值构造方法。一种AMOLED电压模式显示屏驱动电路，包括时序控制器、数据处理电路、伽玛校正电路和非线性插值及缓冲器电路。数据处理电路接收时序控制信号和串行图像数据，将串行数据转换为以行为单位的并行数据，传输至非线性插值及缓冲器电路组。所述伽玛校正电路根据伽玛校正曲线产生M级灰度等级电压，所述非线性插值及缓冲器电路接收灰度等级电压及图像数据，并产生N位灰度电压驱动显示屏。本发明在不引入复杂电路结构的基础上，通过非线性插值及缓冲器电路对伽玛矫正电路M位输出参考电位进行非线性插值,与伽玛校正曲线良好匹配，实现更高的灰度电位显示精度。
【专利说明】AMOLED显示屏驱动电路及其非线性插值构造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及有机发光二极管显示【技术领域】，具体涉及一种AMOLED电压模式显示屏驱动电路及灰度电位非线性插值的构造方法。
【背景技术】
[0002]有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode,以下简称0LED)显示技术是在电场的作用下，对有机半导体和有机发光材料进行载流子注入和复合而导致其发光的技术。应用了这种技术的显示器，即为OLED显示器。OLED作为新型发光技术，具有自发光、视角广、反应时间短、发光效率高、工作电压低、面板薄、可制作大尺寸与可绕曲等特性。相较于目前主流的其他显示技术，如IXD、LED显示器等，在许多方面均有明显的优势。
[0003]主动矩阵OLED (AMOLED)电压模式驱动电路将图像数据信号转化为对应的灰度等级电位，按时序关系传输至显示屏以驱动其正常工作。当运用图像数据信号驱动显示屏时，由于OLED显示的电压/灰度响应特征呈现非线性，导致屏幕显示失真，因此通过伽玛校正曲线对图像数据信号电位进行补偿。目前的高颜色深度的AMOLED电压模式显示屏驱动电路大多采用主次两级数模转换(DAC)电路结构以实现η比特(例如η=8)灰度等级电位构造，是采用线性次级DAC。其总体框架如图1所示。线性次级DAC对伽玛校正电路的M(Μ=2η_2+2，指数中的-2反映了插值密度，即插值密度为2比特)级输出参考电位进行线性插值，形成N (Ν=2η)级灰度等级电位。由于线性插值产生的参考电位偏离了伽玛校正曲线，驱动电路输出的各灰度等级电位具有较大的误差。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术对于AMOLED电压模式驱动电路灰度等级电位精度不足的问题，提供了一种灰度电位非线性插值构造的方法，及一种新的AMOLED电压模式驱动电路。
[0005]本发明提供的一种AMOLED显示屏灰度等级电位非线性插值构造方法，从伽玛校正电路产生的M级伽玛校正电压中提取3个相邻的灰度等级电位VL、VM、VH,作为参考电压，其中VH>VM>VL。在灰度等级-数据电压平面上构造一条通过这3个参考电位点的非线性曲线，取此非线性曲线上插入灰度等级位置的数据电压为对应的灰度等级电位。
[0006]本发明提供的一种AMOLED电压模式驱动电路，包括:时序控制电路1、数据处理电路2、伽玛校正电路3、非线性插值及缓冲器电路组4。
[0007]所述时序控制电路I产生时序控制信号传输至其它各电路单元，以保持所有电路单元按时序正常工作。
[0008]所述数据处理电路2接收η位串行图像数据信号Si，将其转换为K路η比特并行信号s2，并根据时序控制信号将并行的图像数据信号传输至非线性插值及缓冲器电路组
4。上述数据处理电路2通过串并转换，使串行传输的图像数据中属于同一帧的所有行数据通过并行接口在同一时间输出。
[0009]所述伽玛校正电路3产生M级参考灰度等级电位，传输到非线性插值及缓冲器电路组4。
[0010]所述非线性插值及缓冲器电路组4，根据显示屏源极通道的数量K，每个通道配置一个非线性插值及缓冲器电路4_i (i=l，2，…，K)。非线性插值及缓冲器电路4_i根据该通道的η比特图像数据信号电位所代表的灰度等级G，从所述伽玛校正电路3产生的M级参考灰度等级电位中选择与灰度等级G最靠近的3个相邻参考灰度等级电位VL、VH、VM，通过非线性插值方法(例如抛物线插值)得到与该图像数据信号电位对应的驱动电压，输出到OLED显示屏。
[0011 ] 本发明的插值构造方法较一般的线性插值构造方法具有更高的插值准确性，拥有更高的画面显示质量。本发明的驱动电路通过非线性插值及缓冲器电路对伽玛校正电路M级输出参考电位进行非线性插值，与伽玛校正曲线之间良好匹配，实现更准确的灰度电位显不精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是AMOLED电压模式显示屏驱动电路现有技术方案
[0013]图2是本发明提供的非线性插值方法与线性插值及理想伽玛校正曲线的对比
[0014]图3是本发明提供的非线性插值方法与线性插值的误差对比
[0015]图4是本发明的AMOLED电压模式显示屏驱动总体框架结构图
[0016]图5是数据处理电路的结构示意图
[0017]图6是一种伽玛校正电路的实施例
[0018]图7是包含多个伽玛校正电路和一个时分复用选择器的伽玛校正电路组示意图
[0019]图8是本发明非线性插值及缓冲器电路的结构示意图
【具体实施方式】
[0020]下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0021]图1所示现有技术的方案，高颜色深度的AMOLED电压模式显示屏驱动电路包括时序控制电路1，数据处理电路2，伽玛校正电路3，线性插值和缓冲器电路组40。其中采用伽玛校正电路3作为非线性一级DAC，采用一组线性插值和缓冲器电路40」(i=l, 2，…，K，K为显示屏源极数量)作为次级DAC。
[0022]如图2所示，本发明提供的一种AMOLED显示屏灰度电位非线性插值构造方法，从伽玛校正电路产生的M级伽玛校正电压中提取3个相邻的灰度等级电位，作为参考电压，在灰度等级-输出电压平面上构造一条通过这3个参考电位点的非线性曲线，取此非线性曲线上插入灰度等级位置的数据电压为对应的灰度等级电位。该电位VOUT是这3个参考电位的特定比例的和，通过控制参考电压的比例系数得到。以多项式插值方法为例，其在灰度等级-数据电压平面上构造一条通过这3个参考电位点的抛物线，取此抛物线上插入灰度等级处的数据电压为对应的灰度等级电位,该电压可通过对3位相邻的灰度等级电位按特定系数缩小并相加得到。
[0023]例如，在η比特图像数据信号中，若插值密度为2比特，可取其较高位(n-2)比特数据BH、较低位数据BL=OO的图像数据信号电位所表示的灰度等级所对应的伽玛校正电压。根据该图像数据信号电位ΒΗ00，在M级参考电位中选取对应的参考灰度等级电位VL、及与其相邻的连续两个电位VM、VH，共3个参考电位，其中VH>VM>VL。例如数据电位高位ΒΗ=000000则选择与灰度等级O最接近的3个灰度等级电位W、V4、V8 ;数据电位高位BH=000001则选择与灰度等级4最接近的3个灰度等级电位V4、V8、V12，依次类推。
[0024]在图像数据较低位数据BL所确定的位置(该位置在VH和VM之间，且由插值密度决定)，，取此抛物线上的数据电压为对应的灰度等级电位，有
[0025]VOUT (BL) =系数 I X VH+系数 2 X VM-系数 3 X VL (公式 I)
[0026]其中，系数1、系数2、系数3由具体的插值算法所确定，且系数1+系数2-系数3=1
[0027]例如，通过二次多项式插值方法计算可以得出:
[0028]VOUT (11)=21/32 X VH+7/16 X VM - 3/32 X VL
[0029]VOUT (10) =3/8 X VH+3/4 X VM - 1/8 X VL
[0030]V OUT (01) =5/32 X VH+15/16 X VM - 3/32 X VL
[0031]如图3所示，此插值构造方法与线性插值构造方法相比具有更高的插值准确性，拥有更高的画面显示质量。电路仿真结果DNL和INL分别为0.57LSB和0.50LSB，稳定时间(0.2%)为 6.6 μ S。
[0032]图4是本发明的一种AMOLED电压模式显示屏驱动电路，包括时序控制电路1、数据处理电路2、伽玛校正电路3及非线性插值及缓冲器电路组4。
[0033]所述时序控制电路I根据时钟信号产生时序控制信号传输至数据处理电路2和伽玛校正电路3，以保证其按时序正确输出数据。
[0034]所述数据处理电路2接收η位串行图像数据信号Si，将其转换为K路η位并行图像数据信号s2，根据时序控制信号将所述并行图像数据信号s2传输至非线性插值及缓冲器电路组4。所述数据处理电路2接收时序控制电路I的时序控制信号，通过串并转换，使串行方式传输的图像数据中属于同一巾贞的所有行数据在同一时间从并行接口输出到下一级电路。
[0035]如图5所示，所述数据处理电路2包含移位寄存器201、采样锁存器202、保持锁存器203和电平位移器204。
[0036]本发明可用于MCU (微型控制单元)接口模式、MDD (移动显示数据)接口模式和RGB接口模式等，上述三种应用模式分别采用现有技术实现MCU数据处理电路21、MDD数据处理电路22、RGB数据处理电路23，三者的区别在于处理输入信号的内容和/或时序不同。
[0037]以RGB接口模式为例，RGB数据处理电路23接收时序控制电路I的时序控制信号及串行RGB图像数据信号，并将串行输入的RGB图像数据信号转换为并行的数据信号，以RGB时分复用的形式按规定时序分别传输至非线性插值及缓冲器电路组4。
[0038]所述伽玛校正电路3产生M级参考灰度等级电位，传输到非线性插值及缓冲器电路组4。
[0039]图6包含伽玛校正电路3的具体结构，例如一种伽玛校正电路31，包括第一级阶梯电阻311、伽玛幅度校正选择器312和第二级阶梯电阻313。第一级阶梯电阻311根据参考电压以及阻抗值经过校正的阶梯电阻，产生4个候选的最高灰度等级电位VOR和4个候选最低灰度等级电位V260R。最高灰度等级电位和最低灰度等级电位的候选电位被分别传输至两个伽玛幅度校正选择器312，选择器312根据幅度校正信号RO和Rl分别从4个候选电位中选取一个传送至第二级阶梯电阻313作为其参考灰度等级电位。所述第二级阶梯电阻313从两个伽玛幅度校正选择器312分别接收高位灰度等级参考电压和低位灰度等级参考电压，并通过非线性的阶梯电阻在两个参考电压之间的分压产生V4R、V8R至V256R的64个灰度等级电位(以n=8、插值密度为2比特为例)。连同VOR及V260R，共66个参考电位一起输出。 [0040]图7是包含多个伽玛校正电路和一个时分复用选择器的伽玛校正电路组30示意图。其中所述伽玛校正电路3可以是多个，例如伽玛校正电路31、32、33，此时还存在一个时分复用选择器34。多个校正电路分别产生M位参考灰度等级电位，并将其传输至时分复用选择器34。时分复用选择器34根据时序控制电路的控制信号对多个伽玛校正电路31、32、33的输出信号选择，分时段从多个校正电路所输出的各M位电压中选择出其中一组进行输出，传输到非线性插值及缓冲器电路组4。
[0041]以RGB接口模式为例，所述伽玛校正电路组30对R、G、B信号各提供一个伽玛校正电路31、32、33。每个校正幅度不同，即R、G、B对应三条不同的校正曲线。电路结构虽然一样，但其中电阻的阻值不一样。例如31中，幅度校正信号为RO和Rl，32中则为GO和Gl，33中则为BO和BI。时分复用选择器34在R、G、B3个信号中选择与时序相对应的那一位进行输出，例如一个周期中，先输出R数据，再输出G数据，最后输出B数据。图8是本发明的一种AMOLED电压模式显示屏驱动电路，用于RGB接口模式，包括时序控制电路1、RGB数据处理电路23、伽玛校正电路组30及非线性插值及缓冲器电路组4。
[0042]上述各实施例中，所述非线性插值及缓冲器电路组4中每一个非线性插值及缓冲器电路4_i (i=l, 2，…，K，K为显示屏源极数量)都如图9所示，包括电位选择器41、高电位插值单元42、低电位插值单元43、电流求和电路44和输出缓冲器45。各部分的功能为:电位选择器41在M级电压中选出3个参考电压VH，VM，VL ;高电位插值单元42确定VH，VM两电位与输出电压的基本比例关系，并将其转换为电流；低电位插值单元43使用VM，VL两电压对输出电压进行校正，即在模块42所确定的比例基础之上对输出电压VOUT进行小幅度的调整，以最终实现非线性插值。电流求和电路44模块将电流相加，以实现42，43这两个模块所得结果的结合；输出缓冲器45将相加后得到的电流再转换为电压，输出至下一级电路。
[0043]电位选择器41接收伽玛校正电路3的M级参考灰度等级电位信号及数据处理电路2的图像数据信号，在M级输入电位中选取与图像信号所表示的灰度等级最接近的3个灰度等级电位值VL、VM、VH，将其分别传输至高电位插值单元42和低电位插值单元43。
[0044]因为插值系数的特征，见公式1，插入电压受VH、VM影响较大，高电位插值单元42完成这高电位的转换，并建立VH、VM、VOUT这3个电位之间的关系；而插入电压受VL影响较小，低电位插值单元43完成低电位的转换，其输入为VL和VM两位，通过插入一个小电流引入低电位的影响，进行输出电压的调整。
[0045]所述高电位插值单元42从电位选择器41接收其提取的3个参考电压中较高两位参考灰度等级电位(VH，VM),从数据处理电路2接收2比特图像数据较低位信号BL，分别将两个参考灰度等级电位(VH，VM)转化为电流，并对转化得到的电流根据插入位置的不同按非线性插入的参数进行比例调节。插入位置是由图像数据较低位信号BL确定。比例调节通过所述高电位插值单元42内部的电流控制模块实现。将参考电压转换为电流之后，直接通过电流控制模块按比例放大或缩小，放大或缩小的系数是在图像数据较低位信号BL的控制下变化的。从输出缓冲器45接收输出电压信号VOUT以形成负反馈。输出电流Ivi如公式2所示。
[0046]Ivi/g=系数 I X VH+ (系数 2 -系数 3 ) X VM - VOUT (公式 2 )
[0047]所述低电位插值单元43从电位选择器41接收其所提取的3位相邻参考电压中较低的两位参考灰度等级电位(VM，VL),并从数据处理电路2接收2比特图像数据较低位BL信号(与42模块相同)，对这两个相邻的参考电位进行电压至电流的转换后实施比例调节，比例调节的系数是在图像数据较低位信号BL的控制下变化的。将得到的输出电流Iic传输至电流求和电路44，如公式3所示。
[0048]Iic/g=系数 3X (VM-VL)(公式 3)
[0049]所述电流求和电路44分别从高电位插值单元42和低电位插值单元43接收输出电流。所述输出缓冲器45从电流求和电路44接收电流信号，输出缓冲器45提供电流-电压转换功能，将电流转换为输出电压V0UT，还提供了对下一级电路的带载能力。将VOUT输出至AMOLED电压模式显示屏以驱动其正常工作。所述电流求和电路44输出电流144，如公式4所示。
[0050]I44/g=Ivi/g+Iic/g=系数 1*VH+ 系数 2*VM -系数 3*VL - VOUT (公式 4)
[0051]公式2?4的系数统一，g为电压/电流转换系数。
[0052]令上述44输出电流144为零，即形成了公式I的相对关系。
[0053]所述非线性插值及缓冲器电路区别于一般的开关电容次级DAC、电阻串次级DAC等，采用电流调制次级DAC结构，在线性插值结构的基础上通过高电位插值单元和低电位插值单元的配合，完成输出电压与3位参考电压之间根据插入位置不同的特定比例关系。此比例关系可跟据非线性插值方法的不同而改变以得到最佳的插值效果，实现了非线性插值的次级DAC。
【权利要求】
1.一种AMOLED显示屏灰度等级电位非线性插值构造方法,从伽玛校正电路产生的M级伽玛校正电压中提取三个相邻的灰度等级电位VL、VM、VH，作为参考电压，其中VH>VM>VL，在灰度等级-数据电压平面上构造一条通过这3个参考电位点的非线性曲线，取此非线性曲线上插入灰度等级位置的数据电压为对应的灰度等级电位。
2.如权利要求1所述AMOLED显示屏灰度等级电位非线性插值构造方法，其特征在于， 所述从伽玛校正电路产生的M级伽玛校正电压中提取3个相邻的灰度等级电位的步骤是，在η比特图像数据信号中，取其较高位(n-2)比特数据BH、较低位数据BL=OO的图像数据信号电位所表示的灰度等级所对应的伽玛校正电压，作为参考灰度等级电位VL，及与其相邻的连续两个电位VM、VH，共3个参考电位； 所述在灰度等级-数据电压平面上构造一条通过这3个参考电位点的非线性曲线的方法是，在灰度等级-数据电压平面上构造一条通过这3个参考电位点的抛物线； 所述取此非线性曲线上插入灰度等级位置的数据电压为对应的灰度等级电位的方法是，在VH和VM之间，在图像数据较低位数据BL所确定的灰度等级位置，取此抛物线上的数据电压为对应的灰度等级电位。
3.一种AMOLED电压模式驱动电路，包括:时序控制电路(I)、数据处理电路(2)、伽玛校正电路(3)或伽玛校正电路组(30)、非线性插值及缓冲器电路组(4)。 其特征在于， 所述时序控制电路(I)产生时序控制信号传输至其它各电路单元，以保持所有电路单元按时序正常工作； 所述数据处理电路(2)接收η位串行图像数据信号(Si)，将其转换为K路η比特并行图像数据信号(s2)，并根据时序控制信号将所述并行图像数据信号(s2)传输至非线性插值及缓冲器电路组(4)。所述数据处理电路(2)通过串并转换，使串行传输的图像数据中属于同一帧的所有行数据通过并行接口在同一时间输出； 所述伽玛校正电路(3)产生M级参考灰度等级电位，传输到非线性插值及缓冲器电路组⑷； 所述非线性插值及缓冲器电路组(4)，根据显示屏源极通道的数量K，每个通道配置一个非线性插值及缓冲器电路(4_i)。所述非线性插值及缓冲器电路(4_i)根据该通道的η比特图像数据信号电位所代表的灰度等级G，从所述伽玛校正电路(3)产生的M级参考灰度等级电位中选择与所述灰度等级G最靠近的3个相邻参考灰度等级电位VL、VH、VM，通过非线性插值方法得到与该图像数据信号电位对应的驱动电压，输出到OLED显示屏。
4.如权利要求3所述AMOLED电压模式驱动电路，其特征在于，所述数据处理电路(2)是MCU数据处理电路(21)。
5.如权利要求3所述AMOLED电压模式驱动电路，其特征在于，所述数据处理电路(2)是MDD数据处理电路(22)。
6.如权利要求3所述AMOLED电压模式驱动电路，其特征在于， 所述数据处理电路(2 )是RGB数据处理电路(23 ); 所述伽玛校正电路组(30)包含多个伽玛校正电路(31、32、33)，和一个时分复用选择器(34); 所述多个伽玛校正电路(31、32、33)分别产生M位参考灰度等级电位，并将其传输至时分复用选择器(34)，所述时分复用选择器(34)根据所述时序控制电路(I)的控制信号对所述多个伽玛校正电路(31、32、33)的输出信号选择，分时段从所述多个伽玛校正电路(31、32、33)所输出的各M位电压中选择其中一组进行输出，传输到所述非线性插值及缓冲器电路组(4)。
7.如权利要求3~6所述AMOLED电压模式驱动电路，其特征在于， 所述非线性插值及缓冲器电路组(4)中每一个非线性插值及缓冲器电路(4_i)都包括电位选择器(41)、高电位插值单元(42)、低电位插值单元(43)、电流求和电路(44)和输出缓冲器(45); 所述电位选择器(41)接收所述伽玛校正电路(3)的M级参考灰度等级电位信号及所述数据处理电路(2)的图像数据信号，在M级输入电位中选取与图像信号所表示的灰度等级最接近的3个灰度等级电位值VL、W、VH，将其分别传输至所述高电位插值单元(42)和所述低电位插值单元(43)； 所述高电位插值单元(42 )从所述电位选择器(41)接收其提取的3个参考电压中较高两位参考灰度等级电位(VH，VM),从数据处理电路2接收2比特图像数据较低位信号BL，分别将两个参考灰度等级电位(VH，VM)转化为电流，并对转化得到的电流根据所述图像数据较低位信号BL所确定的插入位置的参数进行比例调节，比例调节通过所述高电位插值单元(42 )内部的电流控制模块实现，所述高电位插值单元(42 )从所述输出缓冲器(45 )接收输出电压信号VOUT以形成负反馈，输出电流Ivi为: Ivi/g=系数 IXVH+ (系数 2-系数 3) XVM-VOUT 所述低电位插值单元(43)从所述电位选择器(41)接收其所提取的3位相邻参考电压中较低的两位参考灰度等级电位(VM，VL)，并从数据处理电路2接收2比特图像数据较低位信号BL (与42模块相同)，对这两个相邻的参考电位进行电压至电流的转换后实施比例调节，比例调节的系数是在图像数据较低位信号BL的控制下变化，输出电流Iic为: Iic/g=系数 3X (VM-VL) 所述电流求和电路(44 )分别从所述高电位插值单元(42 )和所述低电位插值单元(43 )接收输出电流。所述输出缓冲器(45)从所述电流求和电路(44)接收电流信号，所述输出缓冲器(45)提供电流-电压转换功能，将电流转换为输出电压V0UT，还提供了对下一级电路的带载能力，将VOUT输出至AMOLED电压模式显示屏以驱动其正常工作； 所述电流求和电路44输出电流144，有 I44/g=Ivi/g+Iic/g=系数 1*VH+ 系数 2*VM -系数 3*VL - VOUT=O 其中，g为电压/电流转换系数； 系数1、系数2、系数3由具体的插值算法所确定，且系数1+系数2-系数3=1。
【文档编号】G09G3/32GK103617780SQ201310655290
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2013年12月6日
【发明者】李洪革, 尹心雨, 张子裕, 白会新 申请人:北京航空航天大学