CN108648687B - 像素校正、补偿驱动电路，以及适用其的像素校正及补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种像素校正及补偿驱动电路，包含控制器及与其耦接的像素电路。像素电路包含电源电压供应单元、第一发光单元及第二发光单元。其中，控制器输出参考电流至像素电路以分别取得第一发光单元及第二发光单元的阳极端点电压。当第一发光单元或第二发光单元的阳极端点电压与控制器内建的预设值相同时，第一发光单元或第二发光单元判定为正常。当第一发光单元或第二发光单元的阳极端点电压与控制器内建的预设值相异时，第一发光单元或第二发光单元判定为异常。
Description
技术领域
本发明关于一种像素校正、补偿驱动电路，以及适用其的像素校正及补偿方法。具体来说，特别是一种具有自动校正及补偿的驱动电路及方法。
背景技术
微型发光二极管(Micro LED)是利用磊晶技术做出尺寸和间距皆在微米等级的超小型LED。微型发光二极管具有寿命长、耗电量低、体积小与坚固耐震等特性，其发光品质主要时仰赖其中的晶粒品质而定。
然而，于转置的过程中常会有细微瑕疵(例如灰尘粒子等)发生于晶粒表面，造成面板温度过高并产生亮暗点的情况，进一步导致其发光效率降低或其他异常现象。
据此，如何检测异常晶粒并进行修复即为一重要课题。一般来说，目前常使用的方式是通过光学测量的方式进行检测，检测出异常的晶粒后再利用雷射切割的方式将其破坏(进行开路或短路)，让预备的晶粒取代异常的晶粒进行显示驱动发光。然而，此一方式是通过人工检测进行修复，无法自动检测修复，并且，此一方式仅能在微型发光二极管面板出厂时进行一次性的检测修复，无法进行即时性的检测修复作业。
发明内容
有鉴于此，本发明的一部分在于提供一种像素校正及补偿驱动电路，能自动且即时地针对微型发光二极管进行校正及补偿作业，能有效节省人力成本并提高面板显示的品质。像素校正及补偿驱动电路包含控制器及与其耦接的像素电路。像素电路包含电源电压供应单元、第一发光单元及第二发光单元。第一发光单元与电源电压供应单元及第二发光单元电性连接。其中，控制器输出参考电流至像素电路以分别取得第一发光单元及第二发光单元的阳极端点电压。
由此，当第一发光单元或第二发光单元的阳极端点电压与控制器内建的发光单元阳极端点电压预设值相同时，第一发光单元或第二发光单元判定为正常状态。当第一发光单元或第二发光单元的阳极端点电压与控制器内建的发光单元阳极端点电压预设值相异时，第一发光单元或第二发光单元判定为异常状态。
本发明的另一方面在于提供一种像素校正及补偿方法，适用于前述的像素校正及补偿驱动电路，包含下列步骤：(S1)比较该第一发光单元及该第二发光单元的该阳极端点电压与该预设值；(S2)判定该第一发光单元或该第二发光单元是否为异常状态；(S3)依据该判定结果决定是否调整数据电压；以及(S4)驱动该第一发光体或该第二发光体显示发光或不发光。
本发明的附加特征及优点将于随后的描述中加以说明使其更为明显，或者可经由本发明的实践而得知。本发明的其他目的及优点将可从本案说明书与其的申请专利范围以及附加图式中所述结构而获得实现与达成。
附图说明
图1A～图1C为本发明的一实施例示意图。
图2A及图2B为本发明的另一实施例示意图。
图3A及图3B为本发明的另一实施例示意图。
图4为本发明的一实施例流程图。
其中，附图标记：
1像素校正及补偿驱动电路 11控制器
12像素电路 13电源电压供应单元
14第一发光单元 15第二发光单元
T1第一晶体管 T2第二晶体管
T3第三晶体管 T4第四晶体管
LED1第一发光体 LED2第二发光体
2像素校正及补偿驱动电路 3像素校正及补偿驱动电路
PA像素阵列 SD数据驱动IC
GD栅极驱动IC DL数据线
SL检测线
具体实施方式
以下将以图式配合文字叙述揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。此外，为简化图式起见，一些常用的结构与元件在图式中将以简单示意的方式绘出。
请参阅图1A～图1C的实施例示意图。图1A为本发明像素校正及补偿驱动电路1与面板整合的示意图，图1B为本实施例像素校正及补偿驱动电路1的实施例示意图，图1C为本实施例的时序图。如图1A及图1B所示，整合架构包含栅极驱动集成电路(IC)GD、数据驱动集成电路(IC)SD、数据线DL、检测线SL以及像素阵列PA；像素校正及补偿驱动电路1较佳包含控制器11及与其电连接的像素电路12。像素电路12较佳包含电源电压供应单元13、第一发光单元14及第二发光单元15。第一发光单元14与电源电压供应单元13及第二发光单元15电性连接。于本实施例中，以每一个单位像素具有两个微型发光二极管(即第一发光单元14、第二发光单元15)为例，但不以此为限，于其他实施例中，亦可为其他发光元件。
详细来说，控制器11通过Comp端点输入参考电流Iref至像素电路12中，并且通过第一晶体管T1将其导通或截止。第一发光单元14较佳包含第三晶体管T3及第一发光体LED1。第二发光单元15较佳包含第二发光体LED2及第四晶体管T4。当参考电流Iref通过第一发光单元14与第二发光单元15时，可以分别得到其各自的阳极端点电压(Vanode)，如图1B中路径1及路径2所示。此时，控制器11会将阳极端点电压(Vanode)与本身内建的发光单元阳极电压预设值进行比对。一般而言，预设值是依出厂时可依情况设定为不同的理想数值。于本实施例中，是以第一发光单元14与第二发光单元15的阳极端点电压(Vanode)均与预设值相同为例，此时，第一发光单元14与第二发光单元15被判定为正常状态。当系统比对完成后，控制器11即输出数据电压VData以使电源供应单元13输出驱动电流Id。驱动电流Id流经第一发光单元14及第二发光单元15以驱动显示发光，如图中路径3所示。其中，电源电压供应单元13通过第二晶体管T2用以截止或导通驱动电流Id。
于本实施例是用以说明当第一发光单元14与第二发光单元15均为正常时的状况，亦即，第一发光单元14与第二发光单元15可以正常发光。在此状况下，数据电压VData与控制器11初始输出的电压值相同，无需进行调整。
请一并参考图1C的时序图，时段T1和时段T2分别对应图1B的路径1与路径2，是属于比对及校正阶段，时段T3对应图1B的路径3是属于补偿及显示阶段。通过参考电流Iref流经第一发光单元14与第二发光单元15并判定其均为正常状态，控制器11输出数据电压VData用以驱动电源电压供应单元13(即OVDD)输出驱动电流Id，并且，控制器11输出信号至EM1与EM2用以控制晶体管T3与T4为截止状态以使驱动电流Id流经第一发光体LED1及第二发光体LED2以驱动显示发光。
本发明的另一实施例的像素校正及补偿驱动电路2，请参阅图2A及图2B。本实施例的电路架构与前述实施例相同，其差异仅在于第一发光单元14与第二发光单元15的状态不同。于本实施例中，是以第一发光体LED1为正常状态且第二发光体LED2为异常状态(即第二发光单元15无法正常发光)为例。当参考电流Iref通过第一发光单元14与第二发光单元15时，可以分别得到其各自的阳极端点电压(Vanode)，如图2A中路径1及路径2所示。此时，控制器11会将阳极端点电压(Vanode)与本身内建的发光单元阳极电压预设值进行比对。于本实施例中，第一发光单元14的阳极端点电压(Vanode)与预设值相同，第二发光单元15的阳极端点电压(Vanode)与预设值相异。此时，第一发光体LED1被判定为正常状态，而第二发光体LED2则被判定为异常状态。当系统比对完成后，控制器11即输出并调整数据电压VData以使电源电压供应单元13输出驱动电流Id。
于本实施例中，由于第二发光体LED2判定为异常，因此，若须维持相等于两个发光体均为正常状态的亮度条件下，第一发光体LED1的亮度势必需要提高。于此情况下，需通过补偿的方式来调整。通过下列驱动晶体管T2电流特性数学关系式：
其中，μ是载子迁移率(carrier mobility)、W是晶体管的栅极宽度、L是晶体管的栅极长度，而Cox则是栅极氧化层的单位电容大小，Vsg为源极与栅极的电压差，Vth为晶体管的临界电压，VData为数据电压，OVDD为系统正电压，Id为驱动电流。
可得知，欲提高驱动电流Id使第一发光体LED1的亮度增加仅需调降数据电压VData即可。补偿后的驱动电流Id流经第一发光体LED1以驱动显示发光，如图2A中路径3所示。
如图2B的时序图所示，路径1与路径2属于比对及校正阶段，路径3属于补偿及显示阶段。通过参考电流Iref流经第一发光单元14与第二发光单元15并判定第一发光体LED1为正常状态且第二发光体LED2为异常状态。此时控制器11调整数据电压VData用以驱动电源电压供应单元13(即OVDD)输出驱动电流Id，并且，控制器11输出信号至EM1与EM2用以改变其作动方式以调整晶体管T3与T4为导通或截止状态。于此实施例中，驱动电流Id路径是绕过(By Pass)异常的第二发光体LED2，用以避免驱动电流Id持续流经异常状态的发光体，进而导致面板温度过高与亮暗点。驱动电流Id流经第一发光体LED1以驱动显示发光。
须说明的是，本实施例的数据电压VData是以调降50％为例，但不以此为限。本实施例调降50％是以原始两个发光体各自以50％的亮度为依据，当其中一个发光体异常时，另一个发光体必须提高亮度为100％，才足以维持正常的显示亮度。于其他实施例中，也可以调降为其他比例，端看原始发光体的亮度分配比例而定。
本发明的另一实施例的像素校正及补偿驱动电路3，请参阅图3A及图3B。于本实施例中，是以第一发光体LED1为异常状态且第二发光体LED2为正常状态为例。当参考电流Iref通过第一发光单元14与第二发光单元15时，可以分别得到其各自的阳极端点电压(Vanode)，如图3A中路径1及路径2所示。此时，控制器11会将阳极端点电压(Vanode)与本身内建的发光单元阳极电压预设值进行比对。于本实施例中，第一发光单元14的阳极端点电压(Vanode)与预设值相异，第二发光单元15的阳极端点电压(Vanode)与预设值相同。此时，第二发光体LED2被判定为正常状态，而第一发光体LED1则被判定为异常状态。当系统比对完成后，控制器11即输出数据电压VData以使电源电压供应单元13输出驱动电流Id。
于本实施例中，由于第一发光体LED1判定为异常状态，因此，若须维持相等于两个发光体均为正常状态的亮度条件下，第二发光体LED2的亮度势必需要提高。于此情况下，需通过补偿的方式来调整。通过下列驱动晶体管T2电流特性数学关系式：
其中，μ是载子迁移率(carrier mobility)、W是晶体管的栅极宽度、L是晶体管的栅极长度，而Cox则是栅极氧化层的单位电容大小，Vsg为源极与栅极的电压差，Vth为晶体管的临界电压，VData为数据电压，OVDD为系统正电压，Id为驱动电流。
可得知，欲提高驱动电流Id使第二发光体LED2的亮度增加仅需调降数据电压VData即可。补偿后的驱动电流Id流经第二发光体LED2以驱动显示发光，如图3A中路径3所示。
如图3B的时序图所示，路径1与路径2属于比对及校正阶段，路径3属于补偿及显示阶段。通过参考电流Iref流经第一发光单元14与第二发光单元15并判定第一发光体LED1为异常状态且第二发光体LED2为正常状态。此时控制器11调整数据电压VData用以驱动电源电压供应单元13(即OVDD)输出驱动电流Id，并且，控制器11输出信号至EM1与EM2用以改变其作动方式以调整晶体管T3与T4为导通或截止状态。于此实施例中，驱动电流Id路径是绕过(By Pass)异常的第一发光体LED1，用以避免驱动电流Id持续流经异常状态的发光体，进而导致面板温度过高与亮暗点。驱动电流Id流经第二发光体LED2以驱动显示发光。
需说明的是，当第一发光体LED1与第二发光体LED2均被判定为异常状态时，系统会认定该单位像素为一坏点。因此，控制器11会输出信号至EM1及EM2控制晶体管T3与T4的状态以使第一发光体LED1与第二发光体LED2不驱动显示发光，亦即，控制器11不需要输出数据电压来产生驱动电流。此目的在于避免造成系统过多功率的消耗。
值得一提的是，上述各实施例均以P型晶体管为例。然而，于其他实施例中，亦可以N型晶体管为设计。当晶体管替换为N型时，其补偿方式略有不同，由下列晶体管电流特性数学关系式
其中，μ是载子迁移率(carrier mobility)、W是晶体管的栅极宽度、L是晶体管的栅极长度，而Cox则是栅极氧化层的单位电容大小，Vgs为源极与栅极的电压差，Vth为晶体管的临界电压，VData为数据电压，Vanode为发光单元的阳极端点电压，Id为驱动电流。
可得知驱动电流Id与数据电压VData成正比，因此，欲调提高驱动电流Id仅需提高数据电压VData即可。
本发明的另一实施例，为适用于前述实施例的方法，请参阅图4，像素校正及补偿方法较佳包含下列步骤：(S1)比较该第一发光单元及该第二发光单元的该阳极端点电压与该预设值；(S2)判定该第一发光单元或该第二发光单元是否为异常状态；(S3)依据该判定结果决定是否调整数据电压；以及(S4)驱动该第一发光体或该第二发光体显示发光或不发光。
通过控制器11输出的参考电流Iref来获得第一发光单元14及第二发光单元15的阳极端点电压。并将所获得的阳极端点电压与控制器11内的发光单元阳极电压预设值进行比较。如电压数值相等则判定为正常状态，如电压数值相异则判定为异常状态。当两发光单元14与15皆为正常状态时，数据电压VData驱动电源电压供应单元13输出驱动电流Id以使两发光单元14与15显示发光。当其中一个发光单元为异常状态时，系统控制器11会调高或降低(视系统的晶体管为P-type或N-type而定)数据电压VData驱动电源电压供应单元13以增加驱动电流Id以使正常的发光单元提高亮度并显示发光。当其中两发光单元均异常时，系统控制器11不输出数据电压VData，两发光单元不驱动显示发光。其硬体架构及各元件的作动方式已详述于前，再此不另行赘述。
相较于现有技术，本发明所提的架构能自动且即时地针对微型发光二极管进行校正及补偿作业，能有效节省人力成本并提高面板显示的品质。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种像素校正及补偿驱动电路，其特征在于，包含：
一控制器；
一像素电路，与该控制器电性连接，包含：
一电源电压供应单元；
一第一发光单元，与该电源电压供应单元电性连接；以及
一第二发光单元，与该第一发光单元电性连接，
其中，该控制器输出一参考电流至该像素电路以分别取得该第一发光单元及该第二发光单元的阳极端点电压，
当该第一发光单元或该第二发光单元的该阳极端点电压与该控制器内建的一发光单元阳极电压预设值相同时，该第一发光单元或该第二发光单元判定为正常状态，以及
当该第一发光单元或该第二发光单元的该阳极端点电压与该控制器内建的该发光单元阳极电压预设值相异时，该第一发光单元或该第二发光单元判定为异常状态；
当该第一发光单元判定为正常状态且该第二发光单元为异常状态时，该控制器调降一数据电压以使该电源电压供应单元输出的驱动电流增加，该驱动电流流经该第一发光单元以驱动显示发光；
当该第一发光单元与该第二发光单元判定均为异常状态时，该控制器不输出电压，致使该第一发光单元及该第二发光单元不驱动显示发光；
当该第一发光单元判定为正常状态且该第二发光单元判定为异常状态时，该控制器调升一数据电压以使该电源电压供应单元输出的该驱动电流增加，该驱动电流流经该第一发光单元以驱动显示发光；
当该第一发光单元与该第二发光单元判定均为正常状态时，该控制器输出一数据电压以使该电源电压供应单元输出一驱动电流，该驱动电流流经该第一发光单元及该第二发光单元以驱动显示发光。
2.如权利要求1所述的像素校正及补偿驱动电路，其特征在于，该像素电路更包含一第一晶体管，用以截止或导通该参考电流。
3.如权利要求2所述的像素校正及补偿驱动电路，其特征在于，该电源电压供应单元更包含一第二晶体管，用以截止或导通该电源电压供应单元输出的一驱动电流。
4.如权利要求3所述的像素校正及补偿驱动电路，其特征在于，该第一发光单元包含一第一发光体及一第三晶体管，该第二发光单元包含一第二发光体及一第四晶体管。
5.如权利要求4所述的像素校正及补偿驱动电路，其特征在于，该第一晶体管、该第二晶体管、该第三晶体管、该第四晶体管为P型。
6.如权利要求4所述的像素校正及补偿驱动电路，其特征在于，该第一晶体管、该第二晶体管、该第三晶体管、该第四晶体管为N型。
7.一种像素校正及补偿方法，其特征在于，适用于权利要求1至6任一所述的像素校正及补偿驱动电路，包含下列步骤：
(S1)比较该第一发光单元及该第二发光单元的该阳极端点电压与该发光单元阳极电压预设值；
(S2)判定该第一发光单元或该第二发光单元是否为异常状态；
(S3)依据判定结果决定是否调整数据电压；以及
(S4)驱动该第一发光单元或该第二发光单元显示发光或不发光；
当该第一发光单元判定为正常状态且该第二发光单元为异常状态时，该控制器调降一数据电压以使该电源电压供应单元输出的该驱动电流增加，该驱动电流流经该第一发光单元以驱动显示发光；
当该第一发光单元与该第二发光单元判定均为异常状态时，该控制器不输出电压，致使该第一发光单元及该第二发光单元不驱动显示发光；
当该第一发光单元判定为正常状态且该第二发光单元判定为异常状态时，该控制器调升一数据电压以使该电源电压供应单元输出的该驱动电流增加，该驱动电流流经该第一发光单元以驱动显示发光；
当该第一发光单元与该第二发光单元判定均为正常状态时，该控制器输出一数据电压以使该电源电压供应单元输出一驱动电流，该驱动电流流经该第一发光单元及该第二发光单元以驱动显示发光。
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