专利名称：显示设备的数据驱动电路及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种矩阵型显示设备的驱动电路，更具体地，涉及一种数据电极驱动电路，能够由显示设备根据电流值来进行灰度级灰度级显示，所述显示设备包括要进行灰度级灰度级显示的每一个像素的发光元件，以及涉及一种驱动方法。
背景技术：
由于近年来显示设备技术的发展，正在实现液晶显示设备等。有机EL显示设备拥有诸如比液晶显示设备更薄的形状和更广的视角等特性。
有机EL显示设备包括无源矩阵型显示设备和在像素电路中采用TFT(薄膜晶体管)的有源矩阵型显示设备。根据驱动方法，有源矩阵型显示设备可以进一步分类为电压驱动型显示设备和电流驱动型显示设备。
图2示出了矩阵型显示设备的简化图。
各个像素电路6设置在沿行方向以预定间隔设置的多个控制电极5和沿列方向以预定间隔设置的多个数据电极4之间的交点上。这些像素电路采用了大约4个或5个TFT，以便减小像素电路中的电流变化，由此，增强了图像质量。此外，尽管未示出，显示设备还包括针对数据电极驱动电路的电源和针对控制电极驱动电路的电源、以及用于控制数据电极驱动电路的控制电路等。图27示出了用于驱动传统数据电极的数据电极驱动电路和像素电路。
与时钟信号CLK同步，在时钟信号周期的持续时间内，由数据转换电路82保存串行输入的数字图像信号D00到Dxx。在与先前的数据相比，对D00到Dxx中的一半或更多的数据进行反转的情况下，使用数据反转信号INV，该信号减小了由数字图像信号配线(数据总线)所消耗的电流。
例如，如果前面的数据是000011而接下来的数据为111111，则对六个图像信号中的四个进行反转。在这种情况下，由从中输出数据的一方(CPU等)使数据转换信号INV为1，并且因此，将输入的图像信号从111111反转为000000，然后将其输入到数据转换电路。当输入从CPU侧输入到驱动电路侧的信号，从而图像信号为000000而INV为1时，可以获得所需信号111111，作为由数据反转电路82将图像信号从000000反转到111111的结果。
如果前面的数据是111111而当前的数据为110011，仅对六个图像信号中的两个进行反转。在这种情况下，不由输入数据的一方(CPU等)来执行数据反转。当输入从CPU侧输入的信号，从而信号INV是0而图像信号是110011时，获得了所需信号110011，而无需由数据反转电路82进行反转。
移位寄存器81与时钟信号CLK同步，顺序地产生采样信号SP。当输入启动信号STH时，移位寄存器81根据如图28所示的触发电路(以后缩写为“FF电路”)的输出来产生采样信号SP。即，移位寄存器81根据FF电路81a的输出，产生采样信号SP1；根据FF电路81b的输出，产生采样信号SP2；根据FF电路81c的输出，产生采样信号SP3；以及根据FF电路81d的输出，产生采样信号SP4，然后，与采样信号SP1、SP2、SP3、然后是SP4同步，顺序地将数字图像信号保存在数据寄存器电路12中。
当对预定数量的图像信号的捕获结束时，利用锁存信号STB，将由数据寄存器电路12所保存的数字图像信号同时地全部传送并存储在数据锁存电路13中。电流驱动电路A14根据图像信号，通过输出预定电流值来驱动数据电极4。
图29提供了电流驱动电路A14和数据锁存电路13的详细图。
通常，由于与对于数据锁存电路13的逻辑单元的电压相比，显示设备驱动单元的电压较高，因此，在电流驱动电路A14和数据锁存器13a之间设置了用于将低电压转换为高电压的电平变换电路13c。
如果图像信号是n比特的图像信号，则晶体管(下面所写为“Tr”)85a到85f作为n个开关进行操作，并且根据图像信号进行控制。Tr 84a到84f利用n个固定电流设备，建立相对于参考电流设备86的电流值I进行加权的电流值。例如，实现了具有64个电平的电流驱动器14k，其中n＝6。然后，按照Tr 84a、84b、84c、84d、84e和84f的次序，其电流值为1×I、2×I、4×I、8×I、16×I和32×I。
例如，如果图像信号为000000而Tr 85a到Tr 85f全部截止，则电流不流向负载87。另外，如果图像信号为111111而Tr 85a到Tr 85f全部导通，则63×I的电流流向负载87。此外，根据板中的像素数量和像素电路的构成，数据电极4的数量、控制电极5的数量和电流驱动器14k的数量等是可选的。负载87由数据电极4和像素电路6构成。
当在驱动像素电路的电流驱动器中存在电流变化时，则出现了显示时的不平坦(垂直线的不平坦)。通常，尽管特定数量的点缺陷是可允许的，但是不能够允许单线缺陷。
因此，为了当接收模拟图像信号时对A/D转换器、D/A转换器、放大器等的特性变化进行平衡，已经提出了在D/A转换器、放大器等的输入和输出侧上设置切换装置，以实现可选周期中的切换(见日本待审专利申请公开No.09-152850(第一、第二和第五图))。
然而，该传统显示设备的驱动面临多个问题。
第一个问题在于产生了由于电流驱动电路的电流值的特性变化而引起的垂直线的不平坦，并且存在图像质量的下降。
第二个问题在于在电流驱动方法中，由电流值、负载电容和驱动电压来确定驱动时间。因此，当像素数量较高时，驱动时间较短而负载电容较大，这意味着需要大电流值，并且显示设备的电能消耗较大。
例如，一个水平周期是1/(帧频率×扫描电极的数量)，因此，如果帧频率是60Hz而扫描电极的数量为320，一个水平周期为1/(60×320)＝大约52微秒(由于实际上存在垂直消隐周期和水平消隐周期，则一个水平周期大约为50微秒)。
在针对液晶显示设备等的电压驱动方法中，可以由具有高驱动性能的放大器，例如电压跟随器(voltage follower)以大约1.5微秒的高速度来驱动数据电极。可以由一个D/V转换器来写大约30个数据电极(数字信号到电压值模拟值的转换缩写为“D/V转换”，而数字信号到电流值模拟值的转换缩写为“D/I转换”)，因此，可能存在720/30＝24个D/V转换器。
在有机EL显示设备的电流驱动方法中，如果利用大约1微安的微小电流来发生驱动，并且负载电容为10pF，则所需时间为t＝CV/I＝10pF×5V/1μA＝50微秒。即，由于通常由液晶显示设备所进行的分时驱动是不可能的，因此，需要720个D/I转换器，这是与数据电极的数量相同的数量。
因此，在电压驱动方法中，可以由D/V转换器来高速地进行驱动，因此，写时间实质上是恒定的，而与图像信号无关。然而，在电流驱动方法中，写时间由电流值和负载电容确定，因此，难以由单个的D/I转换器利用分时来驱动多个数据电极。因此，必须提供与数据电极相同数量的D/I转换器。另外，在电流驱动方法中，如果像素的数量增加，则负载电容增加且驱动时间缩短，这意味着存在驱动时间不充分的问题。
第三个问题在于传统的电流驱动电路不能够获得与伽马特性相匹配的电流值。
第四个问题在于电路规模增加。在日本待审专利申请公开No.09-152850中的技术中，输入信号是模拟信号，首先对其进行A/D转换然后进行D/A转换，而在D/A转换的输入和输出侧设置了切换装置，以平衡D/A转换电路中的特性变化。
然而，在诸如最新蜂窝电话等小型显示设备中，灰度级灰度级的定义和数量出现了增加，并且像素的数量是QVGA(240×RGB×320个像素)或更多。数字技术的发展导致了6比特或更高的数字信号。
因此，当将切换装置设置在D/A转换电路的输入侧时，与单个D/A转换器的输入电极相连的开关的数量(D/A转换器的数量×数字图像信号的比特数量)、并且因此开关的数量非常巨大。在这种情况下，在图像信号的切换中，在单个D/I转换器的输入侧上所需的开关数量多达720×6＝4320个，因此，对于整个显示设备，需要多达720×3110400个开关。
发明内容
根据第一效果，显示设备驱动器包括扩展保存电路，用于并行地扩展和保存多个串行输入的数字图像信号，其中包括诸如用于对启动信号的输入位置进行切换的电路，用于对由移位寄存器电路所产生的采样信号进行切换的切换电路，或用于对这样保存的数字图像信号进行移位的数据移位电路；第一电流驱动电路，与扩展保存电路相连，并且包括用于产生与数字图像信号相对应的灰度级灰度级电流的多个电流驱动器；第一切换电路，由与多个电流驱动器的输出分别相连的多个开关组构成，其中，可以通过利用诸如数据寄存器电路等保存电路上游的电路对启动信号进行切换或对信号进行采样，可以利用切换电路中的少量开关来实现数字图像信号切换，并且通过在时间和空间上分散第一电流驱动电路中的特性变化，可以获得良好的图像质量。
根据第二效果，通过将一个帧周期分割为作为每一个RGB颜色的发光周期和不发光周期的多个子帧周期，并且提供由单个电流驱动器利用分时来驱动多个数据电极的切换电路，能够将数据电极驱动电路减小为大约1/3。另外，通过设置了不显示周期，即使对于运动图像显示，也能够获得适当的图像质量，这是由于这样的设置具有清除余像的效果。还可以通过改变针对每一个RGB颜色的子帧周期来进行亮度校正。
根据第三效果，通过利用用于将数字图像信号转换为模拟灰度级灰度级电流的第一电流驱动电路、用于保存通过参考第一电流驱动电路的灰度级灰度级电流值产生的电压的电路、以及用于产生与该电压相对应的电流值的驱动电路，来驱动数据电极和像素电路，即使当像素密度发生增加时，也能够防止第一电流驱动电路的电路规模的增加，并且减小了由显示设备所消耗的电能。
根据第四效果，通过设置具有在接收到串行输入的数字图像信号时针对每一个RGB颜色校正亮度或校正温度的功能的数据转换电路，可以获得良好的图像质量。
根据以下所给出的详细描述和仅作为说明而给出的附图，本发明的上述和其他目的、特征和优点将得到更全面地理解，并且这些描述和附图并非是对本发明的限定。
从以下结合附图所采用的以下描述中，本发明的上述和其他目的、优点和特征将变得更加明显，其中图1是本发明的第一实施例的数据电极驱动电路；图2是本发明的显示设备驱动电路的方框图；图3A到3D提供了本发明第一实施例的切换电路B和移位寄存器电路的详细图；图4提供了本发明第一实施例的切换电路A的详细图；图5A到5D是本发明第一实施例的切换电路A的应用示例；图6是针对本发明第一实施例的数据电极驱动电路的时序图；图7是本发明的第二实施例的数据电极驱动电路；图8A到8D是本发明第二实施例的切换电路C的方框图，而图8E提供了切换电路C的详细图；图9提供了本发明第四实施例的数据电极驱动电路；图10A和10B是本发明第四实施例的电流驱动电路B的详细图，而图10C是时序图；图11是本发明的第五实施例的数据电极驱动电路；图12A到12E是本发明第五实施例的切换电路D的详细图；图13是本发明第五实施例的显示设备的时序图；图14是本发明第五实施例的另一数据电极驱动电路；图15是本发明另一实施例的数据电极驱动电路；图16是本发明另一实施例的数据电极驱动电路；图17是输入的颜色数据和亮度的特性；图18提供了本发明第一实施例的数据转换电路的详细图；图19是本发明第一实施例的数据转换示例；图20是本发明第三实施例的数据电极驱动电路；
图21是本发明第三实施例的另一数据电极驱动电路；图22是本发明的另一实施例的数据电极驱动电路；图23是本发明第六实施例的数据电极驱动电路；图24提供了本发明第六实施例的数据移位电路的详细图；图25A是具有由本发明使用的伽马转换函数的电流驱动电路，而图25B是图25A中的晶体管的输入电压对输出电流的曲线；图26A和26B是本发明的显示设备的时序图；图27是现有技术所采用的数据电极驱动电路；图28是现有技术所采用的移位寄存器电路；以及图29是现有技术所采用的电流驱动电路。
具体实施例方式
下面将参考附图来描述本发明的实施例。
第一实施例图2示出了本发明的显示设备的方框图，图1示出了本发明的电极驱动电路2a的方框图，而图6示出了针对图1所示的显示设备的时序图。
现在将描述每一个部分的结构和操作。
为了驱动显示设备，除了这里所示出的电路之外，需要电源电路、用于产生时钟信号等的电路、以及用于控制时钟信号等的电路。然而，如技术领域中先前所提到的，本发明涉及一种数据电极驱动电路。因此，将不会说明或描述电源电路等。另外，将不提供用于驱动与数据电极正交的控制电极的控制电极驱动电路的详细描述。
首先，将参考图17、18和19来描述数据转换电路16。
所述数据转换电路16拥有功能在时钟周期的持续时间内保存与时钟信号同步地串行输入的至少数字图像信号D00到Dxx，并且具有作为数据反转功能的其他功能(在背景技术中进行了描述)，以及将数字图像信号从n比特转换为m比特(m≥n)的功能。
由于在有机EL显示设备中，对于红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)(以下缩写为“RGB”)，材料是不同的，因此，通过微小地改变颜色灰度级灰度级-亮度特性来匹配伽马特性，可以获得良好的图像质量。
图17示出了输入的灰度级灰度级数据对所需亮度的曲线，并且服务于针对每一个RGB颜色的调节。在图17中，水平轴表示输入灰度级灰度级数据，而垂直轴表示亮度。
图18提供了数据转换电路16的详细图。所述数据转换电路16包括锁存电路35，所述锁存电路拥有保存电能和数据反转功能；针对RGB中的每一颜色的转换表(36、37、38)；以及用于驱动数据总线的缓冲电路39。
图19示出了其中将6比特的图像信号转换为8比特的图像信号的示例。
利用RAM、ROM(EEPROM等)等等，针对每一显示模型改变所述转换表。此外，所述数据转换表可以包括用于校正由于电流驱动电路A14的温度而引起的电流值变化的表(稍后将描述)，由此，通过对输入的数字图像信号进行RGB亮度校正和温度校正，可以获得高质量的显示。在不需要高图像质量的情况下，可以不包括转换表。另外，在低电能消耗不是必要的情况下，可以去除数据反转功能。
参考图1，将描述切换电路B10、移位寄存器电路11、数据寄存器电路12、数据锁存电路13，这些电路构成了扩展保存电路，用于并行地扩展且保存串行输入的数字图像信号。
当输入水平启动信号STH时，由移位寄存器电路11按次序产生与时钟信号同步的采样信号SPn(n＝1、2、3、……)。所述移位寄存器电路11由多个触发电路(以后缩写为“FF电路”)(11a到11d)构成。所述移位寄存器电路11是具有复位功能的双向移位寄存器。
图3A到3D提供了移位寄存器电路11和切换电路B10的详细图。
切换电路B10由通过切换控制电路17控制的多个开关(10a到10d)构成。对水平启动信号STH的输入位置进行切换，并且对其中产生采样信号SPn的次序进行改变。
接下来，将提供对操作的详细描述。
当如图3A所示，接通切换电路B10的开关10a时，由FF电路11a产生采样信号SP1；由FF电路11b产生采样信号SP2；由FF电路11c产生采样信号SP3；由FF电路11d产生采样信号SP4(输入启动信号，并且最先产生SP1，随后按次序产生SP2、SP3、再然后为SP4、……)。
接下来，如图3B所示，使开关10b接通，由FF电路11b产生采样信号SP1，由FF电路11c产生采样信号SP2，由FF电路11d产生采样信号SP3，由FF电路11a产生采样信号SP4。
此后，类似地，产生与如图3C和3D所示的切换电路B的开关状态相对应的采样信号SPn。另外，或者当已经产生了最终采样信号时对移位寄存器电路11进行复位，或者在输入启动信号之前直接对其进行复位。此外，尽管四个FF电路和四个切换电路10如图3A到3D所示，但是，本发明并不局限于四个电路和开关，五个或更多电路和开关同样是可能的。
由数据转换电路16将与时钟信号同步地串行输入的数字图像信号转换为预定数字图像信号，并且由数据寄存器电路12按照采样信号SPn的次序对其进行保存。当输入锁存信号STB时，由数据锁存电路13将由数据寄存器电路12保存的数字图像信号保存在一起。
这里，尽管通常通过如图26B所示那样的分割来如图26A所示那样来执行数据锁存器的定时，并且该定时分割为数据输入周期和数据电极驱动周期，但是，也可以去除数据锁存电路13。在这种情况下，电平变换电路与数据寄存器电路的输出相连。另外，当逻辑系统电源电压和驱动系统电源电压相等时，并不需要用于转换电压的电平变换电路。
接下来，将描述电流驱动电路A14。
电流驱动电路A14是用于将数字信号转换为模拟电流值的电路(此后，缩写为“D/I转换电路”。定义D/A转换电路，并将其分类为用于将数字信号转换为电压模拟信号或电流模拟信号的电路)，并且该电路驱动数据电极或其他电流驱动器。电流驱动电路A14由如图4所示的多个电流驱动器(14a到14d)构成，并且包括利用诸如图29的电流驱动器14k中所示的电流值加权的多个晶体管。
这里，将针对图像信号的比特数量m为6个(m＝6)的情况来进行描述。
如在背景技术中所述，Tr 85a到Tr 85f作为开关进行操作，并且根据图像信号进行控制。Tr 84a到Tr 84f是固定电流设备，设置了相对于参考电流设备86的电流值I进行加权的电流值，并且实现了用于产生64个电平的电流值的电流驱动器14k。当利用2的整数倍来加权时，按照Tr 84a、Tr 84b、Tr 84c、Tr 84d、Tr 84e和Tr 84f的次序，将电流值设置为1×I、2×I、4×I、8×I、16×I和32×I。例如，如果图像信号是000000，则Tr 85a到Tr 85f全部截止，并且电流不会流向负载87，而如果图像信号是111111，则Tr 85a到Tr 85f全部导通，并且然后，63×I的电流流向负载87。
另外，尽管这里描述了图像信号的比特数量m是6个(m＝6)的情况，但是，m可以是5或更少、或者7或更多。另外，电流驱动电路A14可以是除了图29所示之外的其他电路。例如，由于电流驱动电路A14由图29中的p型增强型晶体管构成，但是，电流驱动器是放电型电流驱动器。然而，如果电流驱动电路A14由n型晶体管构成，则电流驱动器是吸入型电流驱动器。另外，如果与晶体管Tr 85a到Tr 85f相对应的晶体管是n型晶体管，并且将晶体管的栅极电压范围控制在逻辑电压的范围内，则可以去除电平变换寄存器13b。另外，晶体管栅极电极的圆形符号表示反相，这里表示晶体管由逻辑电平“0”导通。另外，晶体管Tr 84可以是耗尽型晶体管、增强型晶体管或双极型晶体管。
作为另一示例，如图25所示，一个驱动器可以由一个晶体管构成，还可以通过从预设的多个电压中根据图像信号选择一个值来产生灰度级灰度级电流，从而使产生的电流值与伽马特性相匹配，然后，将该电压施加到晶体管的栅电极上。
接下来，将对切换电路A15进行描述。
切换电路A15是用于将开关组(15a到15d)与如图4所示的多个电流驱动器(14a到14d)的每一个输出相连，并且对电流驱动器进行切换的电路。
图4中的R1、R2、R3和R4是另一电流驱动器的数据电极或输入电极。
由切换控制电路17来控制与每一个电流驱动器相连的开关组(15a到15d)，并且与切换电路B10同步地进行控制，从而使数字图像信号与数据电极相对应。
接下来，将参考图3A到3D以及图4和5A到5D，描述在切换电路A15和B10的每一个开关状态下的各个电流驱动器和电极之间的对应关系。
当开关10a和15a导通而其他开关截止时(见图3A和5A)，则由驱动器A驱动电极R1；由驱动器B驱动电极R2；由驱动器C驱动电极R3；以及由驱动器D驱动电极R4。类似地，当开关10b和15b导通而其他开关截止时(见图3B和5B)，则由驱动器B驱动电极R1；由驱动器C驱动电极R2；由驱动器D驱动电极R3；以及由驱动器A驱动电极R4。当开关10c和15c导通而其他开关截止时(见图3C和5C)，则由驱动器C驱动电极R1；由驱动器D驱动电极R2；由驱动器A驱动电极R3；以及由驱动器B驱动电极R4。当开关10d和15d导通而其他开关截止时(见图3D和5D)，则由驱动器D驱动电极R1；由驱动器A驱动电极R2；由驱动器B驱动电极R3；以及由驱动器C驱动电极R4。按照驱动器A、B、C、然后是D的次序来驱动电极R1。按照驱动器B、C、D、然后是A的次序来驱动电极R2。按照驱动器C、D、A、然后是B的次序来驱动电极R3。按照驱动器D、A、B、然后是C的次序来驱动电极R4。
可以按照帧周期执行对开关的切换，或者可以按照线周期和帧周期执行对开关的切换。还可以按照随机周期执行切换。
接下来，将描述切换控制电路17的操作。
切换控制电路17是用于控制切换电路A15和切换电路B10的电路，并且包括以下功能按照帧周期、线周期和帧周期进行切换，或者有规律或随机地切换，等等。
图5A到5D中的E1、E2等保存有m比特的数字图像信号。这些数字图像信号被按照E1、E2、E3、然后E4、……的次序输入，并且按照如下方式与电极相对应E1电极R1；E2电极R2；E3电极R3；以及E4电极R4。实现控制，从而分别使图像信号和数据电极按照图3A和5A、图3B和5B、图3C和5C、图3D和5D中的开关状态相对应。
输入到切换控制电路17中的信号如下除了垂直同步信号Vsync信号、水平同步信号Hsync之外，还输入通过将Vsync和Hsync进一步分割为多个信号而产生的周期信号等，并且还由切换控制电路17根据这些信号来产生随机组合的信号。
通过切换输入启动信号的位置以切换与时钟信号同步地串行输入的扩展数字图像信号的次序，在时间和空间上分散电流驱动器的特性变化，以及通过一个电流驱动器旋转地驱动多个数据电极，来改善信号质量。
可以实现构成切换电路B10的开关的数量，而与其中将切换电路设置在日本待审专利申请公开No.09-152850中所公开的驱动器的输入侧上的结构相比，不会以1/(比特数量×驱动器数量)来增加电路规模。
在该实施例中，一个电流驱动器可以与显示设备的所有数据电极相对应，或者可以对任意数量的数据电极进行组合，并且逐组地进行驱动。
第二实施例将参考图7来描述第二实施例。
将省略对与第一实施例相同的电路的描述，以利于对差别的描述。
该实施例的数据电极驱动电路2b包括位于移位寄存器11和数据寄存器电路12之间的切换电路C18。另外，由切换电路C18来切换由移位寄存器电路11所产生的采样信号SPn(n＝1、2、3、……)，对与时钟同步地串行输入的数字图像信号的扩展位置进行切换，并且由数据寄存器电路12扩展和保存数字图像信号。
图8E示出了切换电路C的细节。
切换电路C18与移位寄存器电路11相连，并且由多个开关组(18a、18b、18c、18d、……)构成。
接下来，图8A、8B、8C和8D示出了当存在四个驱动器时的开关示例。
图8A示出了在开关15a和18a接通而其他开关断开的情况下的状态。同样，图8B示出了在开关15b和18b接通而其他开关断开的情况下的状态。图8C示出了在开关15c和18c接通而其他开关断开的情况下的状态。图8D示出了在开关15d和18d接通而其他开关断开的情况下的状态。
切换控制电路17控制切换电路C和A，并且当按照图8A、8B、8C、然后8D的次序来进行切换时，按照驱动器A、驱动器B、驱动器C、然后驱动器D的次序来驱动电极R1。按照驱动器B、驱动器C、驱动器D、然后驱动器A的次序来驱动电极R2。按照驱动器C、驱动器D、驱动器A、然后驱动器B的次序来驱动电极R3。按照驱动器D、驱动器A、驱动器B、然后驱动器C的次序来驱动电极R4。
另外，与第一实施例类似，开关次序可以按照规则数次序或按照随机数次序。另外，按照帧周期或同时按照线周期和帧周期来执行开关周期，或者可以按照随机周期来执行开关。
在第二实施例中，通过切换切换电路C18中的采样信号，与其中切换电路设置在驱动器的输入侧的结构相比，可以将开关的数量实现为1/(比特数量)。
尽管与第一实施例相比，开关数量较大，但是由于与第一实施例中相比，存在针对随机切换开关的大量组合，因此，可以进一步分散屏幕上的不均匀的亮度。
第三实施例尽管在第一实施例中提到了可以组合任意数量的数据电极，并且逐组地进行驱动。优选地，这些组由与相同颜色相对应的数据电极构成。
可以针对RGB中的每一颜色，对图20所示的驱动电路进行组合，并且在这些组中的每一个内进行切换。图20所示的显示设备包括R数据寄存器电路12r、G数据寄存器电路12g、B数据寄存器电路12b、R数据锁存电路13r、G数据锁存电路13g、B数据锁存电路13b、R电流驱动电路A 14r、G电流驱动电路A 14g、B电流驱动电路A 14b、R切换电路A 15r、G切换电路A 15g、B切换电路A 15b。所述显示设备进行数据移位和针对每一个颜色的驱动切换。在图20中，由于其与图1所示相同，因此，已经省略了切换控制电路、输入信号等。同样，由于其与第一实施例相同，因此，已经省略了对操作的描述。
另外，图21示出了通过根据RGB来组合第二实施例中所述的驱动电路(图2)所产生的驱动电路。
与上述的图20类似，由于该操作与第一和第二实施例相同，因此，图21并未示出操作。
在图20和21中，存在针对每一个RGB颜色的输入数字图像数据总线的三个组。然而，可能存在针对每一个RGB颜色具有两个数据总线的六个组、或针对每一个RGB颜色具有三个数据总线的九个组。组的数量可以是3的整数倍。
通过根据RGB进行组合，由于减小了切换电路A的开关的数量，因此，切换电路A的寄生电容减小，并且能够减小电能消耗。
第四实施例尽管在第一实施例中，切换电路A与数据电极相连，但是，更好的是，建立与图9所示的电流驱动电路B或另一驱动电路的连接。数据电极的寄生电容随着像素数量的增加而增加，而切换电路A的寄生电容随着切换电路A中的开关的数量的增加而增加。另外，与图像信号的比特数量的增加相一致，还放大了用于将数字信号转换为模拟电流值(以下缩写为“D/I转换”)的电路的规模，并且因此，D/I转换电路的数量越小越好。因此，优选地，对数字图像信号进行D/I转换，并且利用单个的D/I转换器来驱动多个模拟输入型电流驱动器。
在电流驱动电路A(由多个D/I转换器构成)根据数字图像信号产生了模拟值灰度级电流的同时，电流驱动电路B接收模拟值灰度级电流值，并且产生通过参考接收到的电流值来得到的模拟值电流。
作为电流驱动电路B的示例，图10A示出了电流拷贝型电流驱动器，如10B示出了电流镜像型电流驱动器，而图10C示出了时序图。
现在将描述图10A所示的电流拷贝型电流驱动器的操作。
当将来自D/I转换器的电流输入到Tr 40的源极电极，并且使传送到Tr 41的栅极电极的信号CL1和传送到Tr 42和Tr 45的栅极电极的CL2为“H”时，具有与D/I转换器相同的值的电流通过Tr 41流向驱动器Tr40，并且对此时的驱动器Tr 40的栅极电压进行采样，通过使Tr 42截止，将其保存在栅极电极47中。
接下来，当Tr 41截止而Tr 45导通时，通过Tr 45，由流向驱动器Tr 40的电流对这些数据电极进行驱动。与稍后将描述的电流镜像型电流驱动器相比，该电流拷贝型电流驱动器拥有较小的特性变化。
接下来，将描述图10B所示的电流镜像型电流驱动器的操作。
当将来自D/I转换器的电流输入到Tr 41的源极，并且使与Tr 41和Tr 42的各个栅极电极相连的信号CL1和CL2为“H”时，具有与D/I转换器相同的值的电流通过Tr 41流向驱动器Tr 46；然后，Tr 42截止，并且由栅极电极47对Tr 46的栅极电压进行采样和保存，然后，使Tr 41截止。
由于Tr 46和驱动Tr 40具有电流镜像结构，然后，与Tr 46和驱动Tr 40之间的电流比相对应的电流流向驱动Tr 40，以驱动数据电极。该电流镜像型电流驱动器不同于电流拷贝型电流驱动器，并且能够利用具有与D/I转换器的电流值不同的电流值来驱动数据电极。典型地，使流向Tr 40的电流值小于流向Tr 46的电流值，由此，减小了由像素电路所消耗的电能。
本发明并不局限于图10A和10B所示的电路图。用于在采样期间取消开关噪声的电路可以与栅极电极47相连。另外，可以采用具有另外的结构的电流拷贝型电流驱动器或电流镜像型电流驱动器。
接下来，将计算在单个D/I转换中的写处理的最佳数量。
例如，在图1的电路中，像素数量为QVGA(240×RGB×320)，并且因此，数据电极的数量为720，而且控制电极的数量为320，这表示电流驱动电路A(多个D/I转换器)必须驱动切换电路A的720个开关的寄生电容和320个像素电路的寄生电容。
作为示例，进行设置，从而使切换电路A中的一个开关的寄生电容为0.01pF，像素电路的寄生电容为0.1pF，电流驱动电路B的寄生电容为0.5pF，而驱动电压为2V。
像素数量为QVGA，然后，数据电极和切换电路A的寄生电容为320×0.1pF+720×0.01pF＝39.2pF。
接下来，最小电流值的计算如下。在60Hz的帧频率处，一个水平周期大约为50微秒。因此，根据I＝CV/t(C电容值，V电压，t驱动时间)，电流值I＝39.2pF×2V/50微秒＝1.6微安是最小电流值。
在电流驱动电路B21是电流拷贝型驱动电路，并且存在三个写处理的情况下，对第三数据电极进行写所需的时间可以为t＝320×0.1pF×2V/1.6微安＝40微秒。
从D/I转换器所看到的寄生电容为“电流驱动电路B的寄生电容+切换电路A的寄生电容”，即，寄生电容＝3×0.5pF+240×0.01pF＝3.9pF。执行对电流驱动电路B的写处理直到第二写处理为止，由D/I转换器所花费的时间为t＝3.9pF×2V/1.6μA×2次＝9.75微秒，并且剩余的写时间多达(50-9.75)＝大约40微秒。因此，可以由电流驱动电路B充分地对像素电路进行写处理。
当前D/I转换器的数量为电极数量的1/3，并且因而由D/I转换器所消耗的电能也是1/3。
当进行六个写处理时，电流驱动电路B对应于图10B所示的电流镜像型驱动器。
另外，于是，从D/A转换器中所看到的寄生电容为6×0.5pF+120×0.01pF＝4.2pF，并且用于驱动数据电极的电流值同样处于1.6μA处。为了使直到第五写处理为止所需的时间为10微秒，I＝CV/t＝4.2pF×2V/10微秒×5次＝4.2微安。
即，进行设置，从而使Tr 46和驱动Tr 40之间的电流比为4.2∶1.6。
另外，尽管由一个D/I转换器所消耗的电流增加了大约2.6折，但是由整个电流驱动电路A消耗的电流值为1/6折，并且因而由电流驱动电路A所消耗的电流值变为大约0.44折。
由一个D/I转换器所驱动的电流设备的数量取决于是要执行三个还是要执行六个写处理，或者是否要使用另一写频率，这取决于诸如整个显示设备的电能消耗、电路规模等参数中的参数，并且使显示质量优先。
第五实施例图11和12A到12E示出了一个示例，其中，为了由一个电流驱动器利用分时来驱动多个数据电极，将切换电路D22与图1和2中的切换电路A15相连。
图12A提供了切换电路D22的详细图。
开关22a与数据电极RK(K1、2、3、……)；开关22b与数据电极GK(K1、2、3、……)；以及开关22c与数据电极BK(K1、2、3、……)。另外，用于选择不发光电平电压的开关22d、22e和22f与每一个数据电极相连。
接下来将描述操作。
首先，将单个的帧分割为多个的子帧周期(至少四个或更多)的分时是优选的。
图13示出了时序图。
将一个帧周期分割为R发光周期、G发光周期、B发光周期和不发光周期。V1_*(其中*是R、G、B)对控制电极的第一线进行扫描，类似地，Vj_*对控制电极的第j线进行扫描。
如图12C所示，在R发光周期内，使切换电路D22的开关22a、22e和22f接通，而使开关22b、22c和22d断开。当按次序对控制电极进行扫描时，仅以与图像信号相对应的电流值来驱动数据电极Rk，而通过开关22e和22f，由驱动器23g和23b以不发光电平电压来驱动数据电极Gk和Bk。
类似地，如图12D所示，在G发光周期内，当开关22b、22d和22f接通，而开关22a、22c和22e断开，并且按次序对控制电极进行扫描时，仅以与图像信号相对应的电流值来驱动数据电极Gk，而以不发光电平电压来驱动数据电极Rk和Bk。
如图12E所示，在B发光周期内，当开关22c、22d和22e接通，而开关22a、22b和22f断开，并且按次序对控制电极进行扫描时，仅以与图像信号相对应的电流值来驱动数据电极Bk，而以不发光电平电压来驱动数据电极Rk和Gk。
另外，在不发光周期内，当开关22d、22e和22f接通，而开关22a、22b和22c断开，并且按次序对控制电极进行扫描时，以不发光电平对所有电极进行驱动。
不发光周期和每一个颜色的发光周期的各自的长度能够通过取决于发光材料的发光特性的变化来获得适当的显示。当不发光周期延长时，每一个颜色的发光周期变得更短，因此，使大电流值流向发光元件，以便获得相同的亮度，这意味着缩短了寿命。
然而，与无源矩阵型显示设备相比，由于可以减小流向发光元件的电流值，因此，寿命变长。假定360个垂直侧像素，则占空比为1/360。在有源型显示设备的情况下，通过将发光周期改变为不发光周期而与像素的数量无关，可以延长寿命，而不会使显示恶化。因此，可以分配从1/3到1/360的任意周期。利用有机EL元件，由于针对每一个颜色的发光特性是不同的，通过使帧周期和子帧周期较为适当，可以获得适当的显示。
因此，通过在切换电路A15和数据电极之间设置其中允许由一个电流驱动器利用分时来驱动多个数据电极的切换电路D22，可以使数据电极驱动电路2的电路规模大约为1/3。
另外，设置不发光周期能够增大电流驱动电路A14的最小电流值，因此，可以减小由切换电路A所造成的微小泄漏的影响。
第六实施例图23示出了当数据电极驱动电路2包括帧存储器时的方框图。
在第一到第五实施例的数据转换电路中输入并扩展与时钟同步地串行输入的数字图像信号。然而，当数据电极驱动电路配备有帧存储器时，由于将信号一起从帧存储器传送到线存储器，而无需时钟同步，因此，无法按照编号次序对图像信号进行扩展。因此，可以通过提供用于将图像信号移位到线存储单元的功能，对图像信号进行移位。
图24提供了数据移位电路的详细图。
数据移位电路由多个FF电路24a和多个开关24b和24c构成。各个FF电路24a通过开关24b相连，而FF电路24a和帧存储器通过开关24c相连。
接下来，将描述该操作。
为了从帧存储器中接收图像信号，开关24c导通，而开关24b断开，并且输入锁存信号LAT以保存图像信号。之后，开关24c断开，而开关24b接通，当操作了预定数量的时钟时，按次序对图像信号进行移位。定时控制电路27针对图像信号和数据电极之间的对应关系，确定进行移位的次数、移位方向等，并且与切换电路B同步地进行控制。
尽管在以上的第一到第六实施例已经描述，但是驱动电路可以包括电流驱动电路A14，用于将至少数字图像信号转换为模拟电流值；切换电路A15；以及切换控制电路17；并且作为扩展至少数字图像数据的装置，或者还包括移位寄存器电路、用于对输入到移位寄存器电路的启动信号的位置进行切换的切换电路B10、以及数据寄存器电路12，或者还包括移位寄存器电路、用于对由移位寄存器电路所产生的采样信号进行切换的切换电路C18、以及数据寄存器电路12；或者还包括对自身所保存的图像数据进行移位的数据移位电路24。该驱动电路具有用于对分时驱动进行切换的切换电路D和电流驱动电路B等。
而且，第一到第六实施例中所示的每一个电路可以在诸如硅衬底的半导体集成设备上制造，或者可以在玻璃衬底上制造。
另外，切换电路A15、移位寄存器电路20和电流驱动电路B可以在玻璃衬底上制造，而其他电路可以在硅衬底上制造。
如以上所述，本发明并行地扩展且保存了多个串行输入的数字图像信号，产生与数字图像信号相对应的灰度级电流，并且至少控制数字图像信号的扩展次序、其方向、或其旋转方向，由此，能够提供具有改进的图像质量的显示设备驱动电路及其驱动方法，而不会增大数据电极驱动电路的电路规模。
明显地，本发明并不局限于上述实施例，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行修改和改变。
权利要求
1.一种用于矩阵显示设备的数据驱动电路，其中，排列了以预定间隔设置的多个控制电极、以预定间隔设置的多个数据电极、以及位于控制电极和数据电极交点处的各个像素电路，所述数据驱动电路包括扩展保存电路，用于并行地扩展并保存多个串行输入的数字图像信号；第一电流驱动电路，与扩展保存电路相连，并且包括用于产生与数字图像信号相对应的灰度级灰度级电流的多个电流驱动器；第一切换电路，由与多个电流驱动器的输出分别相连的多个开关组构成；以及切换控制电路，用于通过控制第一切换电路，对多个电流驱动器进行切换，并且控制数字图像信号在扩展保存电路中的扩展次序、其方向和旋转次数中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的数据驱动电路，其特征在于所述扩展保存电路包括数据转换电路，用于至少在时钟周期的持续时间内，保存与时钟信号同步地串行输入的n比特的数字图像信号；移位寄存器电路，用于接收启动信号，并顺序地产生与时钟信号同步的采样信号；第二切换电路，用于对启动信号的输入位置进行切换；以及数据寄存器电路，与数据转换电路相连，并且根据采样信号，顺序地保存数字图像信号。
3.根据权利要求1所述的数据驱动电路，其特征在于所述扩展保存电路包括数据转换电路，用于至少在时钟周期的持续时间内，保存与时钟信号同步地串行输入的n比特的数字图像信号；移位寄存器电路，用于接收启动信号，并顺序地产生与时钟信号同步的采样信号；数据寄存器电路，与数据转换电路相连，并且根据采样信号，顺序地保存数字图像信号；以及第三切换电路，设置在移位寄存器电路和数据寄存器电路之间，用于切换采样信号的次序。
4.根据权利要求1所述的数据驱动电路，其特征在于所述扩展保存电路包括帧存储电路，用于保存与帧屏幕相对应的数字图像信号；以及数据移位电路，用于将来自帧存储电路的数字图像信号的一个或多个线保存在一起，并对数字图像信号进行旋转。
5.根据权利要求2所述的数据驱动电路，其特征在于与以下周期同步地对第一切换电路和第二切换电路进行切换，所述周期为垂直同步信号的周期、垂直同步信号的周期、或根据垂直同步信号的周期产生的周期、水平同步信号的周期、以及通过将垂直同步信号的周期分割为多个周期而获得的信号周期。
6.根据权利要求3所述的数据驱动电路，其特征在于与以下周期同步地对第一切换电路和第三切换电路进行切换，所述周期为垂直同步信号的周期、垂直同步信号的周期、或根据垂直同步信号的周期产生的周期、水平同步信号的周期、以及通过将垂直同步信号的周期分割为多个周期而获得的信号周期。
7.根据权利要求2所述的数据驱动电路，其特征在于还包括数据锁存电路，设置在数据寄存器电路和第一电流驱动电路之间，用于在一个水平同步信号周期的时间段内，保存所述数字图像信号。
8.根据权利要求3所述的数据驱动电路，其特征在于还包括数据锁存电路，设置在数据寄存器电路和第一电流驱动电路之间，用于在一个水平同步信号周期的时间段内，保存所述数字图像信号。
9.一种用于矩阵显示设备的数据驱动电路，其中，排列了以预定间隔设置的多个控制电极、以预定间隔设置的多个数据电极、以及位于控制电极和数据电极交点处的各个像素电路，所述数据驱动电路包括第一电流驱动电路，用于产生与数字图像信号相对应的电流；第二电流驱动电路，用于参考由第一电流驱动电路提供的参考电流值，将电流值转换为驱动晶体管的输入电压值，并保存驱动晶体管的输入电压值，而且利用与驱动晶体管的输入电压值相对应的电流值来驱动数据电极。
10.根据权利要求9所述的数据驱动电路，其特征在于所述第二电流驱动电路将所述电流值提供给第一晶体管的电流供电电极；连接驱动晶体管的输出电极、第一晶体管的输出电极、第二晶体管的电流供电电极、以及第三晶体管的电流供电电极；使驱动晶体管的电流供电电极和电容器的第一电极与第一电源相连；连接驱动晶体管的输入电极、电容器的第二电极和第二晶体管的输出电极；使第一和第三晶体管的输入电极与第一信号电路相连；使第二晶体管的输入电极与第二信号电路相连；使第三晶体管的输出电极与数据电极相连；当通过控制第一信号电路和第二信号电路将由第一电流驱动电路所产生的电流提供给驱动晶体管时，对驱动晶体管的输入电极电压进行采样和保存；以及利用与输入电极电压相对应的电流值来驱动数据电极。
11.根据权利要求9所述的数据驱动电路，其特征在于所述第二电流驱动电路将所述电流值提供给第一晶体管的电流供电电极；连接第一晶体管的输出电极、第二晶体管的电流供电电极、第三晶体管的输出电极、以及第三晶体管的输入电极；连接第二晶体管的输出电极、电容器的第一电极、以及驱动晶体管的输入电极；使驱动晶体管的电流供电电极、电容器的第二电极、第三晶体管的电流供电电极与第一电源相连；使第一晶体管的输入电极与第一信号电路相连；使第二晶体管的输入电极与第二信号电路相连；使驱动晶体管的输出电极与数据电极相连；当通过控制第一信号电路和第二信号电路将由第一电流驱动电路所产生的电流提供给第三晶体管时，对第三晶体管的输入电极电压进行抽样和保存；以及利用与输入电极电压相对应的电流值来驱动数据电极。
12.一种用于矩阵显示设备的数据驱动电路，其中，排列了以预定间隔设置的多个控制电极、以预定间隔设置的多个数据电极、以及位于控制电极和数据电极交点处的各个像素电路，所述数据驱动电路包括数据转换电路，用于将数字图像信号从n个比特转换为m个比特(m＞n)；以及第一电流驱动电路，所述第一电流驱动电路包括参考电源、包括通过对参考电源的电流值进行加权而产生的电流在其间流动的输出电极和电流供电电极的多个晶体管、以及与晶体管的输出电极相连的多个开关元件，所述第一电流驱动电路用于产生与m比特的数字图像信号相对应的电流。
13.根据权利要求2所述的数据驱动电路，其特征在于所述数据转换电路包括针对每一个RGB颜色的转换表、或用于对由第一电流驱动电路中的温度波动所引起的电流值的波动进行校正的温度校正表。
14.根据权利要求3所述的数据驱动电路，其特征在于所述数据转换电路包括针对每一个RGB颜色的转换表、或用于对由第一电流驱动电路中的温度波动所引起的电流值的波动进行校正的温度校正表。
15.根据权利要求12所述的数据驱动电路，其特征在于所述数据转换电路包括针对每一个RGB颜色的转换表、或用于对由第一电流驱动电路中的温度波动所引起的电流值的波动进行校正的温度校正表。
16.根据权利要求1所述的数据驱动电路，其特征在于还包括第四切换电路，设置在第一切换电路和多个数据电极之间，并且包括多个开关元件，用于切换第一切换电路的各个输出电极和多个数据电极之间的连接；以及放大器，与第四切换电路相连，用于向数据电极和像素电路提供不发光电压；其中，由一个电流驱动器来驱动多个数据电极。
17.一种用于矩阵显示设备的驱动方法，其中，排列了以预定间隔设置的多个控制电极、以预定间隔设置的多个数据电极、以及位于控制电极和数据电极交点处的各个像素电路，所述数据驱动电路包括将帧周期分割为至少四个子帧周期；在第一子帧周期中，向用于发射第一颜色的光的像素电路写入预定图像信号，并且向发射第二和第三颜色的光的像素电路写入不发光电压值；在第二子帧周期中，向用于发射第二颜色的光的像素电路写入预定图像信号，并且向发射第一和第三颜色的光的像素电路写入不发光电压值；在第三子帧周期中，向用于发射第三颜色的光的像素电路写入预定图像信号，并且向发射第一和第二颜色的的光的像素电路写入不发光电压值；以及在第四子帧周期中，向发射第一、第二和第三颜色的光的像素电路写入不发光电压值。
18.根据权利要求17所述的显示设备驱动方法，其特征在于第一、第二、第三和第四子帧周期的各自时间段是相同的。
19.根据权利要求17所述的显示设备驱动方法，其特征在于第一、第二、第三和第四子帧周期中的至少一个时间段不同于其他周期。
20.根据权利要求17所述的显示设备驱动方法，其特征在于第一、第二、第三和第四子帧周期的各自时间段是不同的。
21.一种数据驱动器，包括保存电路，用于并行地保存数字图像数据；电流驱动电路，用于接收从所述保存电路中输出的所述数字图像数据，并且多个电流驱动器，每一个均响应所述数字图像数据以产生灰度级灰度级电流；多个输出节点，用于接收所述灰度级灰度级电流中的相应的一个；以及开关电路，用于选择性地将所述电流驱动器中的一个与所述输出节点中的一个相连。
全文摘要
一种用于显示设备的数据驱动电路包括扩展保存电路，用于并行地扩展并保存多个串行输入的数字图像信号；第一电流驱动电路，与扩展保存电路相连，并且包括用于产生与数字图像信号相对应的灰度级灰度级电流的多个电流驱动器；第一切换电路，由与多个电流驱动器的输出分别相连的多个开关组构成；以及切换控制电路，用于通过控制第一切换电路，至少对多个电流驱动器进行切换，并且控制数字图像信号在扩展保存电路中的扩展次序、其方向和旋转次数中的至少一个。
文档编号H04N5/66GK1611997SQ200410084998
公开日2005年5月4日 申请日期2004年10月9日 优先权日2003年10月10日
发明者桥本义春 申请人:恩益禧电子股份有限公司