专利名称：显示器的数据驱动电路及其改善画面灰阶的方法
技术领域：
本发明涉及一种以电流驱动显示组件的数据驱动电路，尤指一种通过放大数字模拟转换电路电流来改善显示器灰阶表现的电路。
背景技术：
有机电激发光显示器(Organic Electroluminescence Display，OrganicEL Display)又称有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)显示器，由于具有高亮度、屏幕反应速度快、轻薄短小、全彩、无视角差与低耗电量的特性，因此可取代传统液晶显示器，而成为新一代便携式信息产品、行动电话、个人数字处理器以及便携式计算机普遍使用的显示装置。
有机发光二极管为一电流驱动组件，其发光亮度由通过电流的大小决定，目前有机发光显示器内部的有机发光二极管是以阵列方式排列，并通过控制有机发光二极管驱动电流的大小，来达到显示不同亮度(又称为灰阶值)的效果。而为了驱动这些有机发光二极管以产生图像，目前所使用的方法主要为被动式矩阵(Passive Matrix)与主动式矩阵(Active Matrix)两种，其中，主动矩阵式较能符合大尺寸或是高分辨率显示的需求。
如图1所示，为现有技术一电流驱动显示组件的整合式数据驱动电路结构，用于驱动像素阵列100，该数据驱动电路包含有一电压位移电路112、一数字模拟电流转换电路114(Digital to Analog Current Converter，以下简称DAC电路)、一水平位移电路(水平位移缓存器)116、一数据驱动单元118及垂直位移电路(垂直位移缓存器)120。第一行(column)像素11、12...由数据驱动单元118的一取样/维持(S/H)开关SW1控制一取样/维持电路S/H1的数据存入及输出，第二行(column)像素21、22...则由SW2及S/H2驱动，依此类推。
当数字信号输入电压位移电路112调整电压准位后，经由DAC电路将数字信号转换为模拟信号，接着，水平位移电路116将依序送出SWa、SWb、...、SWj信号至取样/维持(S/H)开关，使模拟信号利用SW1、SW2、...、SWj依次存入S/H1、S/H2、...、S/Hj。存入S/H1、S/H2、...、S/Hj的电流馈入垂直位移电路120正在扫瞄的一列像素内。使用此种结构由于整个数据驱动单元118共享一组DAC电路114提供的模拟电流，当输入相同灰阶的数字信号时，经同一组DAC电路114将转换出相同的模拟电流，使画像品质更加均匀。
但此数据驱动电路有一严重的缺点，如图2所示，由于实际线路中会因布线而产生寄生电容124a、124b、...、124j及电阻122a、122b、...、122j，且整个数据驱动单元118共享一组DAC电路114，使寄生电容124a、124b、...、124j、电阻122a、122b、...、122j严重影响到画面灰阶的表现，尤其是寄生电容124a、124b、...、124j会造成DAC电路114输出端储存电荷，因此距离DAC电路114越远，则寄生电容124j越大，画面的灰阶表现也越差。此外，当在高灰阶之后随即显示低灰阶时，其所受影响的情形最为严重，因为输入信号为高灰阶时，由于寄生电容124a、124b、...、124j的效应使DAC电路114输出端的金属线上会储存一电压，若之后输入信号为低灰阶时，经DAC电路114转换后得到的模拟电流很小，造成在操作时间内无法将储存在DAC电路114输出端的电压充电或放电到低灰阶时应有的电压，使低灰阶无法正常显示。
如图3所示，为了表示上述电路中寄生电容在高灰阶接续低灰阶时所造成的影响，故用一测试画面使高灰阶与低灰阶间隔出现，以呈现电路中寄生电容所造成的缺点。图3A设定由左至右分为三个区块分别表现出低灰阶、高灰阶及低灰阶，扫瞄方向由左至右，如图标在高灰阶后接续低灰阶之处，会因寄生电容储存电荷，使低灰阶无法如预期呈现，且有渐层的现象产生；图3B和图3A相似，扫瞄方向为由右至左，同样也因寄生电容的影响，而在高灰阶接续低灰阶之处有渐层的现象产生；图3C设定由左至右分为三个区块表现出高灰阶、低灰阶及高灰阶，扫瞄方向由左至右，在高灰阶接续低灰阶之处，会因寄生电容储存电荷，使低灰阶无法如预期呈现，且有渐层的现象产生；图3D和图3C相似，扫瞄方向为由右至左，同样也因寄生电容的影响，而在高灰阶接续低灰阶之处有渐层的现象产生。
因此，本发明将针对电流驱动显示组件因线路中寄生电容及寄生电阻的影响，对在高灰阶之后低灰阶显示不佳的表现加以改善，以使显示组件于低灰阶时均能正常表现。
发明内容
本发明的目的在于改善显示组件低灰阶表现，将数字模拟电流转换电路输出的模拟电流放大，使之大于驱动显示组件所需的电流，以克服低灰阶时寄生电容的影响。
一种显示器的数据驱动电路，用以驱动至少一显示组件，其中显示组件是通过至少一像素电路及至少一数据线连接数据驱动电路，所述数据驱动电路包括一数字模拟电流转换电路(Digital to Analog Current Converter)，用于将接收到的数字信号转换为模拟电流信号，其中所述模拟电流大于驱动显示组件所需的电流；多级数据驱动单元，连接所述数字模拟电流转换电路，用于驱动显示组件的多条数据线，其中每一级数据驱动单元均包含一取样/维持电路，用于将模拟电流复制或再生一电流信号至显示组件数据线，其中电流信号小于或等于模拟电流信号；一取样/维持开关，连接于数字模拟电流转换电路以及取样/维持电路之间，用于控制该级数据驱动单元对模拟电流进行储存或再生的切换。
所述数字模拟电流转换电路为一电流调节式(Current Steering)数字模拟电流转换电路。
所述取样/维持电路还包含一电流镜(Current mirror)电路，以使所述电流信号小于或等于所述模拟电流信号。
所述多条数据线连接多个相对应的像素电路，所述像素电路还包含一电流镜电路；当所述电流信号等于所述模拟电流信号时，将利用所述像素电路中的电流镜电路等比例缩小该电流信号，以传入所述显示组件避免该电路信号太大导致烧毁。
本发明提供一种调整数据驱动电路以改善画面灰阶的方法，该方法至少包含输出一模拟电流至一多级数据驱动单元；利用该多级数据驱动单元将所述模拟电流转换成一电流信号；输出该电流信号到至少一显示组件的像素电路；利用该像素电路将所述电流信号转换成一驱动电流，以驱动所述显示组件，且该驱动电流小于所述模拟电流。
所述模拟电流由一数字模拟电流转换电路产生。
输出一模拟电流步骤前还包含一步骤加大数字模拟电流转换电路中产生所述模拟电流的晶体管信道宽度长度比例，以放大该模拟电流。
输出一模拟电流步骤前还包含一步骤缩小数字模拟电流转换电路中产生所述模拟电流晶体管的控制电压，以放大该模拟电流。
所述多级数据驱动单元将所述模拟电流转换成一电流信号的步骤是调整所述多级数据驱动单元中电流镜的晶体管信道宽度长度比例，将所述模拟电流转换并缩小成一电流信号。
所述像素电路将所述电流信号转换成一驱动电流的步骤是调整该像素电路中构成电流镜的晶体管信道宽度长度比例，而得到缩小的驱动电流。
本发明的有益效果在于，本发明使显示器的数字模拟电流转换电路输出的模拟电流大于驱动显示组件的显示电流，以使显示器画面在显示低灰阶时有较佳的表现，尤其在高灰阶后接续显示低灰阶时，能够正常的表现出区隔性(对比)，不象现有技术在高灰阶后接续显示低灰阶时有渐层的现象发生；且本发明的驱动电路在以电流驱动的显示器中，均可达到此效果，使显示器在低灰阶时有更佳的表现。
图1为现有技术一整合式数据驱动电路结构图；图2为现有技术一整合式数据驱动电路包含寄生电容与寄生电阻结构图；图3为现有技术电路中寄生电容影响的示意图；图4A为本发明一实施例数据驱动电路结构图；图4B为本发明一实施例数字模拟转换电路示意图；图4C为本发明一实施例改善画面灰阶方法的流程图；图5A、图5B和图5C为现有技术显示器灰阶电流与时间的关系图；图6A、图5B和图5C为本发明显示器灰阶电流与时间的关系图。
主要组件符号说明112电压位移电路 114数字模拟电流转换电路116水平位移电路 118数据驱动单元120垂直位移电路 100像素阵列122a、122b、...、122j、 Rp寄生电阻124a、124b、...、124j、 Cp寄生电容D0～D5数字信号P1～P18 PMOS晶体管Ir、IDAC、IS/H、IOLED电流SW1、SW2、...、SWj取样/维持(S/H)开关S/H1、S/H2、...、S/Hj取样/维持电路VDD、Vb1、Vb2电压具体实施方式
如图4A所示为本发明一较佳实施例的数据驱动电路结构图。此数据驱动电路用于驱动像素阵列，本实施例以单一行像素作为说明，该数据驱动电路包含有一电压位移电路112、一DAC电路114、一水平位移电路116、一数据驱动单元118及垂直位移电路120。第一行(column)像素11、12...由数据驱动单元118的一取样/维持(S/H)开关SW1控制一取样/维持电路S/H1的数据存入及输出。
当数字信号(本发明之实施例将以一6位的数字信号作为说明解释，但并不表示用以限制本发明的范围)输入电压位移电路112调整电压准位后，经由DAC电路114将数字信号转换并放大为模拟电流信号IDAC，以克服线路中寄生电阻Rp与寄生电容Cp在DAC电路114输出端储存电荷；接着，水平位移电路116将送出SWa信号以控制SW1的切换，使模拟电流信号IDAC经由SW1存入S/H1，并利用S/H1再生一复制电流信号IS/H，复制电流IS/H馈入垂直位移电路120正在扫瞄的一列像素内，用以驱动像素电路11并产生一显示电流IOLED，使像素(显示组件)产生不同灰阶。
其中取样/维持电路与像素电路中均包含至少两个晶体管所组成的电流镜电路，通过调整这些晶体管的信道宽度长度比例，将复制电流信号IS/H和显示电流IOLED缩小或不变的输出。
如图4B所示数字模拟转换电路示意图。其中，晶体管P1至P6分别用以产生对应于最低位D0至最高位D5所需的参考电流，这六个晶体管都由相同的偏压Vb1所推动，但晶体管的信道宽度长度比则依据对应的位的位置而倍数增加，因此，其参考电流值的大小由基本的Ir(即20)至最大的32倍Ir(即25)。
连接晶体管P1至P6下方的电流信道分别是晶体管P7至P12及晶体管P13至P18的源极，其中连接晶体管Pn漏极下方的晶体管为Pn+6与Pn+12(n＝1～6)的源极，以三个晶体管为一组，共有六组以接收六位的数字信号。晶体管P7至P12则分别对应于最低位D0至最高位D5数据线，由位D0至D5推动晶体管P7至P12的电流汇集于负载；晶体管P13至P18分别用以产生对应于最低位D0至最高位D5的余额电流，且六个晶体管都由相同的偏压Vb2所推动，这些余额电流汇集成一模拟电流IDAC并从DAC输出端流入数据驱动单元118。
在本发明中将DAC电路中产生参考电流Ir的六个晶体管P1至P6信道宽度长度比例加大，或将偏压Vb1减小，使输出的模拟电流IDAC变大。
如图4C所示为本发明一实施例改善画面灰阶方法的流程图。其整个驱动电路的运作流程为数字信号输入电压位移电路调整电压准位后，经由DAC电路将数字信号转换并放大为模拟电流信号输出(见步骤S1)，以克服线路中寄生电阻与寄生电容在DAC电路输出端储存电荷；接着，模拟电流信号存入多级数据驱动单元，并利用多级数据驱动单元转换成一电流信号(见步骤S2)，电流信号等于或小于模拟电流，电流信号馈入像素电路内(见步骤S3)，用以驱动像素电路并转换为一驱动电流(见步骤S4)，驱动电流等于或小于电流信号，且驱动电流小于模拟电流，用以使像素(显示组件)产生不同灰阶的表现(见步骤S5)。
在本发明中可利用不同的电流组合，如1.模拟电流IDAC大于复制电流信号IS/H，且复制电流信号IS/H大于显示电流IOLED；2.模拟电流IDAC大于复制电流信号IS/H，且复制电流信号IS/H等于显示电流IOLED；3.模拟电流IDAC等于复制电流信号IS/H，且复制电流信号IS/H大于显示电流IOLED；以克服线路中寄生电阻与寄生电容在DAC电路输出端储存电荷所造成的影响，均可达到改善显示器低灰阶的表现。
如图5A、图5B和图5C所示为利用现有技术数据驱动电路的显示器灰阶电流与时间关系图。利用此电路，在无放大模拟电流IDAC的设定状况下，图5A为线路中无寄生电容与寄生电阻的仿真结果，图5B为线路中具有一寄生电容Cp＝3pF和寄生电阻Rp＝2kΩ的仿真结果，图5C为线路中具有一寄生电容Cp＝5pF和寄生电阻Rp＝2kΩ的仿真结果；通过此3个图可明显看出，当线路中存有寄生电容与寄生电阻时，灰阶的表现很差，尤其在高灰阶后接续低灰阶，区隔性将降低，且寄生电容越大时低灰阶越难正常显示。
如图6A、图5B和图5C所示为利用本发明数据驱动电路的显示器灰阶电流与时间关系图。利用此电路，在放大模拟电流为图5IDAC的三倍状况下，即模拟电流为3*IDAC，图6A为线路中无寄生电容与寄生电阻的仿真结果，图6B为线路中具有一寄生电容Cp＝3pF和寄生电阻Rp＝2kΩd的仿真结果，图6C为线路中具有一寄生电容Cp＝5pF和寄生电阻Rp＝2kΩ的仿真结果；将图6与图5相对照，可明显看出在线路中存有寄生电容与寄生电阻时，仍有不错的灰阶表现，即便在寄生电容Cp＝5pF时，其对高灰阶后接续低灰阶的影响不大，区隔性(对比)仍十分明显，有效的改善电路中寄生电容及寄生电阻所造成的影响，使显示器可正常表现低灰阶。
本发明使显示器的数字模拟电流转换电路输出的模拟电流大于驱动显示组件的显示电流，以使显示器画面在显示低灰阶时有较佳的表现，尤其在高灰阶后接续显示低灰阶时，能够正常的表现出区隔性(对比)，不象现有技术在高灰阶后接续显示低灰阶时有渐层的现象发生；且本发明的驱动电路在以电流驱动的显示器中，均可达到此效果，使显示器在低灰阶时有更佳的表现。
上述实施例仅用于说明本发明，而并非用于限定本发明。
权利要求
1.一种显示器的数据驱动电路，用于驱动至少一电流驱动的显示组件，其特征在于，所述显示组件通过至少一像素电路及至少一数据线连接该数据驱动电路，该数据驱动电路至少包括一数字模拟电流转换电路，用于将接收到的数字信号转换为模拟电流信号，其中所述模拟电流大于驱动所述显示组件所需的电流；多级数据驱动单元，连接所述数字模拟电流转换电路，用于驱动所述显示组件的多条数据线，其中每一级数据驱动单元均包含一取样/维持电路，用于将所述模拟电流复制或再生一电流信号至所述显示组件数据线，其中所述电流信号小于或等于所述模拟电流信号；一取样/维持开关，连接于所述数字模拟电流转换电路以及所述取样/维持电路之间，用于控制该级数据驱动单元对所述模拟电流进行储存或再生的切换。
2.如权利要求1所述的显示器的数据驱动电路，其特征在于，所述数字模拟电流转换电路为一电流调节式数字模拟电流转换电路。
3.如权利要求1所述的显示器的数据驱动电路，其特征在于，所述取样/维持电路还包含一电流镜电路，以使所述电流信号小于或等于所述模拟电流信号。
4.如权利要求1所述的显示器的数据驱动电路，其特征在于，所述多条数据线连接多个相对应的像素电路，所述像素电路还包含一电流镜电路；当所述电流信号等于所述模拟电流信号时，将利用所述像素电路中的电流镜电路等比例缩小该电流信号，以传入所述显示组件避免该电路信号太大导致烧毁。
5.一种调整数据驱动电路以改善画面灰阶的方法，其特征在于，该方法至少包含输出一模拟电流至一多级数据驱动单元；利用该多级数据驱动单元将所述模拟电流转换成一电流信号；输出该电流信号到至少一显示组件的像素电路；利用该像素电路将所述电流信号转换成一驱动电流，以驱动所述显示组件，且该驱动电流小于所述模拟电流。
6.如权利要求5所述的调整数据驱动电路以改善画面灰阶的方法，其特征在于，所述模拟电流由一数字模拟电流转换电路产生。
7.如权利要求5所述的调整数据驱动电路以改善画面灰阶的方法，其特征在于，输出一模拟电流步骤前还包含一步骤加大数字模拟电流转换电路中产生所述模拟电流的晶体管信道宽度长度比例，以放大该模拟电流。
8.如权利要求5所述的调整数据驱动电路以改善画面灰阶的方法，其特征在于，输出一模拟电流步骤前还包含一步骤缩小数字模拟电流转换电路中产生所述模拟电流晶体管的控制电压，以放大该模拟电流。
9.如权利要求5所述的调整数据驱动电路以改善画面灰阶的方法，其特征在于，所述多级数据驱动单元将所述模拟电流转换成一电流信号的步骤是调整所述多级数据驱动单元中电流镜的晶体管信道宽度长度比例，将所述模拟电流转换并缩小成一电流信号。
10.如权利要求5所述的调整数据驱动电路以改善画面灰阶的方法，其特征在于，所述像素电路将所述电流信号转换成一驱动电流的步骤是调整该像素电路中构成电流镜的晶体管信道宽度长度比例，而得到缩小的驱动电流。
全文摘要
本发明提供一种显示器的数据驱动电路，用以驱动一显示组件，该驱动电路包括一数字模拟电流转换电路，用于将接收到的数字信号转换为模拟电流信号，其中模拟电流大于驱动显示组件所需的电流；以及多级数据驱动单元，连接所述数字模拟电流转换电路，用于驱动显示组件的多条数据线，其中每一级数据驱动单元均包含一取样/维持电路及一取样/维持开关。通过本发明将数字模拟电流转换电路输出的模拟电流放大，使之大于驱动显示组件所需的电流，以克服低灰阶时寄生电容的影响。
文档编号H05B33/08GK1873755SQ200510073229
公开日2006年12月6日 申请日期2005年6月1日 优先权日2005年6月1日
发明者黄惠雅 申请人:友达光电股份有限公司