CN110322817B - 面板缺陷检测方法和结合该方法的显示驱动器装置 - Google Patents

面板缺陷检测方法和结合该方法的显示驱动器装置 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于检测非易失性类型的显示面板上的面板缺陷的方法和显示驱动器装置。本发明从显示面板的VCOM电极或源极线获得感测电压，将感测电压与参考电压上限和参考电压下限进行比较，并确定显示面板的状况。由于感测电压与显示面板上的多个显示电极电容器的总电容成比例，因此可以识别具有异常电容的有缺陷的面板。

Description

面板缺陷检测方法和结合该方法的显示驱动器装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年3月29日提交的美国临时专利申请第62/649,617的权益，该临时专利申请通过引用方式整体并入本文。
技术领域
本发明一般地涉及用于检测平板显示器上的面板缺陷的方法以及结合该方法的显示驱动器装置。特别地，本发明涉及用于电子纸显示器的缺陷检测方法。
背景技术
需要一种通过显示文本信息和图像数周而无需电并且不需要不断刷新内容来模仿传统纸张的平板显示器。当内容是静态的时候，这可以最小化显示器的能量消耗。为了满足这种需求，已经提出了与诸如电子纸显示器(EPD)的非易失性类型的显示器相关联的技术的开发，并且在各种应用中将其商业化。特别是，在零售商店中的电子货架标签(ESL)和数字标牌中的应用已广泛利用该技术来显示不经常变化的信息。例如，用作显示产品名称、价格或促销折扣的ESL的EPD可以节省管理价格标签所需的人力并且以更高的效率集中管理对内容的更新。
鉴于其中可以在没有电力的情况下保持显示图像的EPD的双稳态性质，可能无法从显示器在视觉上识别损坏的EPD。即使EPD中的一些单元具有电流泄漏或开路，仅仅通过查看显示器可能无法察觉这些单元，因为这些单元仍然保留着上次屏幕更新所显示的的信息。只有在更新内容时才能识别它们，因为这些损坏的单元无法更新。
用于确定显示器是否损坏的一种技术方法是在连接到控制单元的显示区域周围或内部设置导线。该控制单元将检测信号发送到导线，并且如果没有返回检测信号，则确定显示器已损坏。然而，这种方法显然具有将检测限于沿周边的缺点，因为检测严重依赖于导线。此外，检测方案针对大面板断裂而设计，并且可能无法识别面板异常、面板老化和面板制造误差。
因此，本领域需要一种用于EPD的改进的面板缺陷检测方法，其克服或至少改善上述一个或多个缺点。此外，结合附图和本公开的背景技术进行理解，根据随后的详细描述和所附权利要求，其他期望的特征和特性将变得显而易见。
发明内容
本公开的第一方面提供了一种用于检测非易失性类型的显示面板上的面板缺陷的新颖方法。该显示面板包括多个像素单元。每个像素单元具有薄膜晶体管(TFT)、显示电极电容器、耦接到TFT的栅极电极的栅极线、耦接到TFT的漏极电极的源极线、耦接到显示电极电容器的一端的TFT的源极电极和耦接到显示电极电容器的另一端的共用电压(VCOM)电极。该方法包括以下步骤：(1)将显示面板的VCOM电极电连接到感测电路，以将感测电压耦接到感测电路，其中感测电压与显示面板的多个像素单元上的多个显示电极电容器的总电容成比例；并且所述感测电路被配置为根据所述感测电压产生感测输出；(2)将感测输出与参考电压上限和参考电压下限进行比较；以及(3)由判断单元确定显示面板的状况，其中如果感测输出处于参考电压上限和参考电压下限之间，则状况为正常；如果感测输出不处于参考电压上限和参考电压下限之间，则状况为有缺陷。
将感测输出与参考电压上限和参考电压下限进行比较的第二步骤还可以包括以下步骤：(1)将感测输出耦接到第一差分放大器的反相输入并将参考电压上限耦接到第一差分放大器的非反相输入；(2)将感测输出耦接到第二差分放大器的非反相输入，并将参考电压下限耦接到第二差分放大器的反相输入；以及(3)将第一差分放大器的输出耦接到与门的一个输入，并将第二差分放大器的输出耦接到与门的另一个输入。
根据本公开的某些实施例，通过由多个像素单元的多个显示电极电容器使VCOM电极逐渐放电来获得感测电压。
根据本公开的某些实施例，参考电压发生器基于显示面板的多个像素单元上的多个显示电极电容器的总电容来确定参考电压上限和参考电压下限。
根据本公开的某些实施例，使用模数转换器根据感测电压生成感测输出。
根据本发明的某些实施例，该方法还包括以下步骤：(1)将VSS电平耦接到每个像素单元的源极线；以及(2)将VGH电平的脉冲耦接到每条栅极线，使得每行像素单元上的TFT启用预定的持续时间。通过为栅极线产生多个VGH电平脉冲，以顺序和交错的方式启用每行像素单元上的TFT，其中每个脉冲不与其他脉冲重叠。
根据本发明的某些实施例，该方法还包括以下步骤：(1)将VSS电平耦接到每个像素单元的源极线；以及(2)将VGH电平耦接到每个像素单元的栅极线；以使得在执行VCOM检测时所有TFT都被启用。
本公开的另一方面提供了一种用于检测非易失性类型的显示面板上的面板缺陷的方法。该方法包括以下步骤：(1)将VSH电平耦接到VCOM电极；(2)将VGH电平的脉冲耦接到每条栅极线，使得每行像素单元上的TFT被启用预定的持续时间；(3)将显示面板的源极线电连接到外部稳定电容器和感测电路，以将感测电压耦接到感测电路，其中感测电压与显示面板的多个像素单元的多个显示电极电容器的总电容成比例；并且所述感测电路被配置为根据所述感测电压产生感测输出；(4)将感测输出与参考电压上限和参考电压下限进行比较；以及(5)通过判断单元确定显示面板的状况，其中如果感测输出处于参考电压上限和参考电压下限之间，则状况为正常；如果感测输出不处于参考电压上限和参考电压下限之间，则状况为有缺陷。
在附图和以下详细描述中阐述了本公开的一个或多个实现方式的细节。根据说明书和附图以及权利要求，本公开的其他特征、结构、特性和优点将是显而易见的。
附图说明
附图(其中相同的附图标记表示相同或功能相似的元件)包含某些实施例的图示，以进一步说明和阐明本文公开的本发明的各个方面、优点和特征。应当理解，这些附图仅描绘了本发明的某些实施例，并不打算限制其范围。通过使用附图，将利用附加的特征和细节来描述和解释在此公开的方法和装置，其中：
图1描绘了概括地示出根据本公开的一个实施例的结合有用于检测面板上的面板缺陷的面板缺陷检测器的显示装置的总体结构的框图。
图2是显示面板和相应的驱动电路的示意图。
图3是示出显示面板的一个像素单元的详细结构的图。
图4描绘了示出根据本公开第一实施例的面板缺陷检测器的结构的框图。
图5A和5B描绘了展示根据本公开第一实施例的信号感测的机制的框图。
图6是描绘提供给源极线和栅极线的信号以及当面板没有缺陷时从VCOM电极测量的信号的信号图。
图7是描绘提供给源极线和栅极线的信号以及当面板有较高VCOM值的缺陷时从VCOM电极测量的信号的信号图。
图8是描绘提供给源极线和栅极线的信号以及当面板有较低VCOM值的缺陷时从VCOM电极测量的信号的信号图。
图9描绘了示出根据本公开第二实施例的面板缺陷检测器的结构的框图。
图10描绘了展示根据本公开第二实施例的信号感测的机制的框图。
图11是描绘控制开关SW1、SW2和SW3的信号以及当面板没有缺陷时从VCOM电极测量的相应信号和感测输出(“SENSE OUT”)信号的信号图。
图12是描绘控制开关SW1、SW2和SW3的信号以及当面板具有在感测输出(“SENSEOUT”)处的较高电压电平的缺陷时从VCOM电极测量的相应信号和感测输出(“SENSE OUT”)信号的信号图。
图13是描绘控制开关SW1、SW2和SW3的信号以及当面板具有在感测输出(“SENSEOUT”)处的较低电压电平的缺陷时从VCOM电极测量的相应信号和感测输出(“SENSE OUT”)信号的信号图。
图14描绘了示出根据本公开第三实施例的面板缺陷检测器的结构的框图。
图15是描绘提供给栅极电极和VCOM电极的信号以及当面板没有缺陷时获得的感测电压的信号图。
技术人员将理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并且不一定按比例描绘。
具体实施方式
以下详细描述、系统和相应的装置本质上仅是示例性的，并不打算限制本公开或其应用和/或用途。应该理解存在大量的变化。详细描述将使得本领域普通技术人员能够实现本公开的示例性实施例而无需过多的实验，并且应当理解，可以对示例性实施例中描述的功能和方法进行各种改变或修改而不脱离如在所附权利要求中阐述的本公开的范围。
本公开涉及用于检测具有可配置像素的任何非易失性类型的显示面板上(尤其是在电子纸显示器(EPD)上)的面板缺陷的方法。本公开的优选应用是用于确定电子货架标签(ESL)的面板状况。本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不打算限制所描述的技术。当在本文使用时，术语“面板”和“显示面板”可互换地使用以指代EPD或其他非易失性类型的显示面板，并且还可以用于包括易失性类型的显示面板的其他应用中，由此面板可以是液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、等离子面板显示器(PDP)、场发射显示器(FED)、电泳显示器、柔性显示器或由能够显示图像和/或视频的多个像素组成的其他显示设备。
本文使用的术语“栅极电极”、“源极电极”和“漏极电极”共同限定每个像素单元中的薄膜晶体管(TFT)的三个端子，薄膜晶体管具有能够由用于电连接源极电极和漏极电极的栅极电极控制的有源沟道区域。
本文使用的术语“栅极线(gate line)”指的是连接到EPD的行总线(row-bus)，用于驱动像素单元的TFT的栅极电极。本文使用的术语“源极线(source line)”指的是连接到EPD的列总线(column-bus)，用于向像素单元提供数据。通常，栅极驱动电路被配置为产生耦接到栅极线的栅极控制信号(缩写为栅极[n-1:0](Gate[n-1:0]))，而源极驱动电路被配置为产生耦接到源极线的源极控制信号(缩写源极[m-1:0](Source[m-1:0]))。
图1是结合用于检测显示面板100上的面板缺陷的面板缺陷检测器的显示装置的框图。根据本公开的一个实施例的显示面板100是包括排成行和列的多个像素单元的非易失性类型的显示器。优选地，显示面板100是EPD，其可以在没有电力的情况下显示图像，与所有其他替代显示技术相比提供显著的功率节省。利用EPD的双稳态(bi-stable)特性，不容易从显示器视觉识别有缺陷的面板。即使EPD中的一些像素单元具有电流泄漏或开路，这些有缺陷的像素单元也可能无法在视觉上觉察，因为其中的内容可能从上次屏幕更新开始保留。只有在未能更新这些有缺陷的像素单元的内容时才能识别它们。利用本公开，解决了确定EPD的状况的问题。当通过自判断或由操作者发起来执行面板缺陷检测时，显示面板100中的信号由优选地结合在显示驱动器200内的电子电路感测，以确定显示面板100的状况。显示驱动器200还可以包括用于接收和处理图像或视频数据以用于显示目的的其他电路块。在一个实施例中，显示驱动器200或其中的任何部分可以包含在微控制器(MCU)、定制集成电路、现场可编程门阵列(FPGA)、栅极驱动面板(gate in panel，GIP)电路、被编程为执行方法的计算机、可编程I/O设备、其他半导体器件或任何前述设备的组合中。显示驱动器200的电路可以至少部分地由逻辑门、模拟电路块、晶体管、半导体器件、分立部件、其他电子器件或任何前述电路结构的组合形成。显示驱动器200包括感测电路210、参考电压发生器220、判断单元230、存储器240和控制逻辑250。用于驱动和更新显示面板100的其他电路块也可以包括在显示驱动器200，未在图1中示出。
感测电路210被配置为从显示面板100接收感测电压211，并且向判断单元230提供感测输出212，用于确定显示面板100的状况。通常，感测电压211是来自显示面板100的源极线121处的模拟电压电平，或者共用电压(VCOM)电极110处的模拟电压电平，其可以反映显示面板100的状况。感测输出212是在耦接到电压缓冲器之后与感测电压211成线性比例缩放的模拟电压，而由判断单元230对面板状况的确定利用模拟电路(例如模拟比较器)进行操作。
在替代实施例中，感测输出212可以是由感测电路210提供的数字数据或逻辑值，其在数字化之后与感测电压211成线性比例。由判断单元230对面板状况的确定利用数字电路来进行操作。
参考电压发生器220是被配置为设置参考电压上限Vref(上)221和参考电压下限Vref(下)222的电路，参考电压上限Vref(上)221和参考电压下限Vref(下)222用于限定表示显示面板100的好或坏状况的感测输出212的值的范围。基于显示面板100的多个电容器的总电容和从显示面板100电连接到感测电路210的信号电极(VCOM电极或源极线)来确定参考电压上限Vref(上)221和参考电压下限Vref(下)222。为了允许本公开的面板缺陷检测器一致地操作而不管显示面板100的类型和每个单独的显示面板100的特性如何，参考电压上限Vref(上)221和参考电压下限Vref(下)222被单独地修整。通常，在显示驱动器200被附接并电连接到显示面板100之后执行修整，其可以微调参考电压上限Vref(上)221和参考电压下限Vref(下)222。在一个实施例中，参考电压上限Vref(上)221和参考电压下限Vref(下)222是数字数据或逻辑值。在用模拟电路操作判断单元230的情况下，参考电压发生器220可以是低压电路而不是被配置为产生多个稳定电压，优选地使用带隙参考电路。
判断单元230具有两个差分放大器231,232和与(AND)门233。差分放大器231,232中的每一个具有反相输入、非反相输入和输出。感测输出212耦接到第一差分放大器231的反相输入，并且参考电压上限Vref(上)221耦接到第一差分放大器231的非反相输入。类似地，感测输出212也耦接到第二差分放大器232的非反相输入，并且参考电压下限Vref(下)222耦接到第二差分放大器232的反相输入。第一差分放大器231的输出耦接到与门233的一个输入，并且第二差分放大器232的输出耦接到与门233的另一个输入。判断单元230被配置为通过将感测输出212与由参考电压发生器220产生的参考电压上限Vref(上)221和参考电压下限Vref(下)222进行比较来基于感测输出212确定显示面板100的状况。由于感测电压211和相应的感测输出212与显示面板100上的总电容成比例，所以可以识别具有异常电容的有缺陷的面板。
与门233的输出提供判断结果234，其可以反映显示面板100的状况，并存储在存储器240中。存储器240可以是寄存器存储装置、易失性存储器或非易失性存储器。判断结果234还被发送到通信单元260，用于发送关于显示面板100的状况的警报。在一个实施例中，通信单元260是被配置为通过蓝牙或Wi-Fi传输数据的外部系统块，但是它也可嵌入显示驱动器200内。还可以通过其他无线或有线通信协议来实现传输，包括但不限于红外(IR)通信、无线体域网(WBAN)、集成电路(I2C)总线、低压差分信号(LVDS)、移动工业处理器接口(MIPI)和串行(COM)通信。还可以采用高速缓存技术来保证流畅的数据传输。控制逻辑250是被配置为通过向参考电压发生器220、感测电路210、存储器240和通信单元260提供控制信号来管理面板缺陷检测的数字电路。
图2示出了显示面板100和相应的驱动电路的示意图。显示面板100是非易失性类型的显示器，例如EPD，其可以无期限地保持静态图像或者在没有电的情况下保持静态图像持续很长时间。图3示出了显示面板100的一个像素单元的详细结构。显示面板100的物理结构可以分为三层：TFT阵列基板(下基板112)、微封装电泳层和上基板111。TFT阵列基板是背板，其上制造有晶体管阵列。微封装电泳层位于TFT阵列基板上方，并利用填充有悬浮在透明(clear)流体中的带电荷着色颜料色片(chip)的微小的微胶囊。通过施加电压，微封装电泳层可以在亮态和暗态之间变化。上基板111是盖玻璃，在内侧沉积有铟锡氧化物(ITO)的导电层。ITO是一种导电且光学上透明的组合物。类似地，下基板112也沉积有ITO的导电层。由于上基板111和下基板112的ITO的导电层电连接，因此上基板111和下基板112可被视为VCOM电极110。因此，上基板111和下基板112彼此相对布置，并且微封装电泳层夹在上基板111和下基板112之间，以形成平行板电容器阵列。
当用m列总线和n行总线更新EPD的屏幕内容时，电力发生器270被配置为向VCOM电极110输出VCOM电平，所述VCOM电平范围为0V至-3V，能够由VCOMSET[7:0]配置。电力发生器270还被配置为向栅极驱动电路281输出范围从10V到20V的VGH电平和范围从-10V到-20V的VGL电平，并且向源极驱动电路282输出范围从9V至17V的VSH电平和范围从-9V至-17V的VSL电平。列总线是连接源极驱动电路282和TFT 101的源极电极的源极线121。源极驱动电路282可以是被配置为产生多个源极控制信号源极[m-1:0](Source[m-1:0])到源极线121的电路，每个源极控制信号具有VSH电平、VSL电平和地(VSS)电平之间的交替波形。行总线是连接栅极驱动电路281和TFT 101的栅极电极的栅极线131。栅极驱动电路281可以是被配置为产生多个栅极控制信号栅极[n-1:0](Gate[n-1:0])到栅极线131的电路，每个栅极控制信号具有VGH电平和VGL电平之间的交替波形。栅极驱动电路281和源极驱动电路282都由定时控制261来控制。
参见图3，EPD的像素单元包括TFT(M1)101；存储电容器(Cst)102；由像素电容器(C像素(“Cpixel”))103建模的像素元件，像素电容器(C像素(“Cpixel”))103优选为平行板电容器；由电容器(Cgd)104建模的寄生电容。TFT 101的栅极电极和漏极电极分别耦接到一条栅极线131和一条源极线121。TFT 101的源极电极耦接到显示电极电容器105的一端，显示电极电容器105包括存储电容器102和像素电容器103。显示电极电容器105的另一端耦接到共用电极110，存储电容器102和像素电容器103分别连接到VCOM电极110的下基板112和上基板111。下基板112和上基板111在物理上分离，但通过外部连接而电连接。因此，存储电容器102和像素电容器103在等效电路中一起连接到VCOM电极110。存储电容器102位于像素单元的TFT 101附近，并且具有大约0.5pF的电容。存储电容器102可以在像素单元上保持稳定的电压并且有助于稳定源极控制信号源极[m-1:0](Source[m-1:0])。像素电容器103是形成在上基板111和下基板112之间的电容器。
根据本公开的第一实施例，如图4中所示，当显示驱动器200对显示面板100执行面板缺陷检测时，感测电路210电连接到VCOM电极110以进行信号感测。栅极驱动电路281被配置为产生多个脉冲作为耦接到栅极线131的栅极控制信号栅极[n-1:0](Gate[n-1:0])，并且源极驱动电路282被配置为将VSS信号耦接到源极线121。显示面板100的VCOM电极110电连接到感测电路210，用于将感测电压211耦接到感测电路210。当VCOM电极110连接到多个像素单元的多个显示电极电容器105时，感测电压211是在由多个像素单元的多个显示电极电容器105逐渐放电之后VCOM电极110处的电压。因此，感测电压211与显示面板100的多个像素单元上的多个显示电极电容器105的总电容成比例。感测电路210被配置为从VCOM电极接收感测电压211并为判断单元230产生感测输出212，以确定显示面板100的状况。
图5A和图5B分别提供了根据本公开第一实施例的基于模拟感测输出212和数字感测输出212的信号感测的详细机制。当显示驱动器200不执行面板缺陷检测时，开关213切换到S0，使得VCOMSET[7:0]的数字设置通过将VCOMSET[7:0]耦接到数模转换器(DAC)215和电压缓冲器214来限定VCOM端子110处的电压。相反，当显示驱动器200执行面板缺陷检测时，开关213切换到S1。参考图5A，感测电路210连接到VCOM端子110，用于获得模拟电压感测输出(“SENSE OUT”)。感测电路210可以由电压缓冲器实现，并且开关213由数字控制信号CMP_BUF控制。现在参考5B，对于感测输出212是数字数据的情况，可以使用模数转换器(ADC)来代替电压缓冲器作为感测电路210。
利用第一实施例的配置，当每行像素单元上的TFT 101通过耦接到栅极线131的VGH电平的脉冲启用预定持续时间(例如，50微秒(μs))时，在一行像素单元上的每个TFT101的漏极电极和源极电极暂时(momentarily)被连接预定的持续时间。因此，VCOM电极110处的电压被该行像素单元上的多个显示电极电容器105略微放电。然后，耦接到栅极线131的信号从VGH电平下降到VGL电平，以在预定持续时间之后在栅极控制信号处提供下降沿，一些电荷被注入并由寄生电容器104吸入VCOM电极110中。当像素单元的TFT 101水平逐行(line)启用(每个像素单元的TFT 101启用预定的持续时间)时，VCOM电极110被显示面板100上的显示电极电容器105缓慢地放电到稳定电压。如果存在任何电流泄漏或电容异常，则VCOM电极110处的稳定电压将不会处于来自参考电压发生器220的Vref(上)221和Vref(下)222之间。
图6-8是信号图，分别描绘了提供给源极线121和栅极线131的信号以及当显示面板100的状况良好或有缺陷时根据本公开的第一实施例的与来自参考电压发生器220的Vref(上)221和Vref(下)222相比的从VCOM电极110测量的信号。如栅极线131的信号波形所示，VGH电平的预定持续时间以从栅极[0](Gate[0])到栅极[n-1](Gate[n-1])的顺序且交错方式耦接到每行像素单元的栅极电极。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，用于启用栅极电极的顺序可以以其他顺序或随机地布置，并且一些栅极电极也可以同时启用或者以时间段间隔开，在该时间段内没有一个栅极电极被启用。在第一实施例中，源极线121都与VSS电平耦接，并且IC状态标志被设置为高以指示显示驱动器200正在执行面板缺陷检测。
参考图6，当在电压感测期间VGH电平的脉冲逐行耦接到每个TFT的栅极电极时，VCOM电极110处的电压由多个像素单元的多个显示电极电容器105逐渐放电。当由多个电容器放电之后产生的电压电平处于Vref(上)221和Vref(下)222之间时，显示面板100被确定为正常而没有像素单元或迹线处的任何缺陷。
参见图7，当在电压感测期间VGH电平的脉冲逐行耦接到每个TFT的栅极电极时，VCOM电极110处的电压由多个像素单元的多个显示电极电容器105以较小的电压减量逐渐放电。由多个电容器放电之后产生的电压电平不处于Vref(上)221和Vref(下)222之间，电压高于Vref(上)221。因此，显示面板100被确定为有缺陷并且该缺陷可能是由一些或所有像素单元处的开路、在一些或所有栅极线131、源极线121和/或VCOM电极110处的断开迹线引起的。
参见图8，当在电压感测期间VGH电平的脉冲逐行耦接到每个TFT的栅极电极时，VCOM电极110处的电压由多个像素单元的多个显示电极电容器105以较大的电压减量放电明显更快。由多个电容器放电之后产生的电压电平不处于Vref(上)221和Vref(下)222之间，电压低于Vref(下)222。因此，显示面板100被确定为有缺陷并且该缺陷可以由泄漏路径引起，该泄漏路径可能位于一些或全部像素单元、栅极线131、源极线121和/或VCOM电极110处。
根据本公开的第二实施例，如图9中所示，当显示驱动器200对显示面板100执行面板缺陷检测时，感测电路210电连接到VCOM电极110以进行信号感测。源极驱动电路282被配置为将VSS信号耦接到源极线121。栅极驱动电路281被配置为向栅极线131产生稳定的VGH电平，使得在执行电压感测以确定面板状况时启用所有TFT 101。显示面板100的VCOM电极110电连接到感测电路210，以将感测电压211耦接到感测电路210。当VCOM电极110连接到显示电极电容器105时，感测电压211是在通过多个显示电极电容器105放电之后VCOM电极110处的电压。因此，感测电压211与显示面板100的多个像素单元上的多个显示电极电容器105的总电容成比例。感测电路210被配置为从VCOM电极接收感测电压211并为判断单元230产生感测输出212，以确定显示面板100的状况。
图10提供了根据本公开第二实施例的信号感测的详细机制。当显示驱动器200不执行面板缺陷检测时，开关313切换到S0，使得VCOMSET[7:0]的数字设置通过将VCOMSET[7:0]耦接到DAC 315和电压缓冲器314来限定VCOM端子110处的电压。相反，当显示驱动器200执行面板缺陷检测时，开关313切换到S1，使得感测电路210连接到VCOM端子110以获得模拟电压(感测输出(“SENSE OUT”))。开关313由数字控制信号CMP_BUF来控制。可以通过使用多个开关SW1 301、SW2 302、SW3 303，电容器305和差分放大器304来实现感测电路210。
当启用面板缺陷检测时，显示面板100上的TFT 101的所有栅极电极通过栅极线131处的VGH电平被启用。TFT 101的漏极电极和源极电极被连接。通过将所有源极线121连接到VSS电平，显示面板100上的TFT 101的所有漏极电极都与VSS电平耦接，因此每个显示电极电容器105的一个端子连接到VCOM电极110而显示电极电容器105的另一个端子连接到VSS电平，在VCOM电极110处形成电容器阵列。
参见图11-13，当感测来自VCOM端子110的电压以确定显示面板100的状况时，SW1301、SW2 302和SW3 303对于预充电时段321分别设置为“逻辑高”、“逻辑高”和“逻辑低”，然后对于放电时段322分别设置为“逻辑低”、“逻辑低”和“逻辑高”。在预充电时段321期间，差分放大器304作为非反相电压跟随器进行操作，使得差分放大器304的输出和正输入都具有V2电平。在放电时段322期间，VCOM电极被放电到V3电平，并且感测输出(“SENSE OUT”)处的电压电平进一步被放电到低于V3电平。
参见图11，在放电时段322期间，感测输出(“SENSE OUT”)处的电压由多个像素单元的多个显示电极电容器105逐渐放电。由多个电容器放电之后产生的电压电平处于Vref(上)221和Vref(下)222之间，显示面板100被确定为正常而在像素单元或迹线处没有任何缺陷。
参见图12，在放电时段322期间，感测输出(“SENSE OUT”)处的电压由多个像素单元的多个显示电极电容器105以较小的电压减量逐渐放电。由多个电容器放电之后产生的电压电平不处于Vref(上)221和Vref(下)222之间，电压高于Vref(上)221。因此，显示面板100被确定为有缺陷，并且缺陷可能由一些或所有像素单元处的开路、一些或所有栅极线131、源极线121和/或VCOM电极110处的断开迹线引起的。
参见图13，在放电时段322期间，感测输出(“SENSE OUT”)处的电压由多个像素单元的多个显示电极电容器105以较大的电压减量放电明显更快。由多个电容器放电之后产生的电压电平不处于Vref(上)221和Vref(下)222之间，电压低于Vref(下)222。因此，显示面板100被确定为有缺陷并且缺陷可能由泄漏路径引起，该泄漏路径可能位于一些或全部像素单元、栅极线131、源极线121和/或VCOM电极110处。
根据本公开的第三实施例，图14示出了当显示驱动器200对显示面板100执行面板缺陷检测时的配置。感测电路210电连接到所有源极线121以进行信号感测。栅极驱动电路281被配置为产生多个脉冲，作为耦接到栅极线131的栅极控制信号栅极[n-1:0](Gate[n-1:0])。开关413切换到S1，使得VSH电平的稳定电压耦接到VCOM电极110。所有开关401闭合，并且显示面板100的所有源极线121电连接到感测电路210，以将感测电压211耦接到感测电路210，并且外部电容器403在连接器引脚402处连接到源极线121。外部电容器403被配置为具有与显示面板100的多个电容器的总电容大致相同的电容值。当显示驱动器200不执行面板缺陷检测时，开关413切换到S0，使得VCOMSET[7:0]的数字设置通过将VCOMSET[7:0]耦接到DAC 415和电压缓冲器414来限定VCOM端子110处的电压。开关401全部打开，并且源极线121与感测电路210和外部电容器403断开。
利用第三实施例的配置，当每行像素单元上的TFT 101通过耦接到栅极线131的VGH电平的脉冲启用预定持续时间(例如，50μs)时，TFT 101的漏极电极和源极电极暂时被连接预定的持续时间。因此，该电路等效于显示面板100上的多个像素单元的多个显示电极电容器105和外部电容器403的串联连接，该电路的一端连接到VSS电平，该电路另一端连接到VSH电平。在多个显示电极电容器105和外部电容器403之间的联结处测量感测电压211。由于外部电容器403被配置为具有与显示面板100的多个电容器的总电容大致相同的电容值，所以可以容易地限定对于正常面板预期的感测电压211。
图15是信号图，描绘了提供给栅极线131和VCOM电极110的信号以及当显示面板100的状况良好时根据本公开的第三实施例的与来自参考电压发生器220的Vref(上)221和Vref(下)222相比的从源极线121测量的感测电压。如栅极线131的信号波形所示，预定持续时间的VGH电平以从栅极[0](Gate[0])到栅极[n-1](Gate[n-1])的顺序和交错方式耦接到每行像素单元的栅极电极。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，用于启用栅极电极的顺序可以以其他顺序或随机地布置，并且一些栅极电极也可以同时启用或者以时间段间隔开，在该时间段内没有一个栅极电极被启用。
当所有源极线121连接到外部电容器403和感测电路210时，外部电容器403由多个显示电极电容器105逐渐充电。在对外部电容器403充电之后，如果感测电压211处于Vref(上)221和Vref(下)222之间，则显示面板100被确定为正常而在像素单元或迹线处没有任何缺陷。类似于第一和第二实施例，在对外部电容器403充电之后，如果感测电压211不处于Vref(上)221和Vref(下)222之间，则显示面板100被确定为有缺陷。该缺陷可能由泄漏路径引起，该泄漏路径可以位于一些或全部像素单元、栅极线131、源极线121和/或VCOM电极110处。
如上所述，本发明提供了一种用于检测非易失性类型的显示面板100中的面板缺陷的新方法。在VCOM电极110或源极线121处执行电压感测，以基于显示面板100的多个电容的总电容来确定显示面板100的状况。与常规方法不同，不需要在用于检测的显示区域周围或内部的额外导线。因此，可以使显示器边框的尺寸最小化，从而可以实现EPD的更精巧的设计。此外，在实现本面板缺陷检测方法之后，显示面板100的结构不会改变，从而允许在所有通用和常规的非易失性类型的显示器上部署本发明。
对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，可以对本发明的方法和系统进行各种修改和变化。鉴于前面的描述，如果修改和变化落入所附权利要求及其等同物的范围内，则本公开旨在覆盖这些修改和变化。

Claims (17)

1.一种用于能够在屏幕更新之后显示保留的图像而不消耗电力的电子纸显示器(EPD)的面板缺陷检测方法，所述电子纸显示器包括多个像素单元，每个像素单元包括薄膜晶体管(TFT)、显示电极电容器、耦接到薄膜晶体管的栅极电极的栅极线、耦接到薄膜晶体管的漏极电极的源极线、耦接到显示电极电容器的一端的薄膜晶体管的源极电极以及耦接到显示电极电容器的另一端的共用电压(VCOM)电极，所述方法包括以下步骤：
通过多个显示电极电容器对共用电压电极放电以产生感测电压，其中，所述感测电压与电子纸显示器的多个像素单元上的多个显示电极电容器的总电容成比例；
将共用电压电极电连接到感测电路，以从所述感测电压产生感测输出；
将感测输出与参考电压上限和参考电压下限进行比较；以及
通过判断单元基于当通过多个显示电极电容器对共用电压电极放电时在共用电压电极处的电压减量来确定所述电子纸显示器的状况，其中：
如果感测输出处于参考电压上限和参考电压下限之间，则所述电子纸显示器为正常；但是
如果感测输出不处于参考电压上限和参考电压下限之间，则所述多个像素单元中的至少一些为有缺陷。
2.如权利要求1所述的方法，其中，将感测输出与参考电压上限和参考电压下限进行比较的步骤包括：
将感测输出耦接到第一差分放大器的反相输入，并将参考电压上限耦接到第一差分放大器的非反相输入；
将感测输出耦接到第二差分放大器的非反相输入，并将参考电压下限耦接到第二差分放大器的反相输入；以及
将第一差分放大器的输出耦接到与门的一个输入，并将第二差分放大器的输出耦接到与门的另一个输入。
3.如权利要求1所述的方法，其中，参考电压上限和参考电压下限由参考电压发生器基于电子纸显示器的多个像素单元上的多个显示电极电容器的总电容来确定。
4.如权利要求1所述的方法，其中，使用模数转换器根据感测电压产生感测输出。
5.如权利要求1所述的方法，其中，通过多个显示电极电容器对共用电压电极放电以产生感测电压的步骤还包括以下步骤：
将VSS电平耦接到每个像素单元的源极线；以及
将VGH电平的脉冲耦接到每条栅极线，使得每行像素单元上的薄膜晶体管被启用预定的持续时间。
6.如权利要求5所述的方法，其中，通过为栅极线产生多个VGH电平脉冲来以顺序和交错方式启用每行像素单元上的薄膜晶体管，其中，每个脉冲不与其他脉冲重叠。
7.如权利要求1所述的方法，其中，通过多个显示电极电容器对共用电压电极放电以产生感测电压的步骤还包括以下步骤：
将VSS电平耦接到每个像素单元的源极线；以及
将VGH电平耦接到每个像素单元的栅极线，使得在确定所述电子纸显示器的状况时所有薄膜晶体管都被启用。
8.一种用于能够在屏幕更新之后显示保留的图像而不消耗电力的电子纸显示器(EPD)的面板缺陷检测方法，所述电子纸显示器包括多个像素单元，每个像素单元包括薄膜晶体管(TFT)、显示电极电容器、耦接到薄膜晶体管的栅极电极的栅极线、耦接到薄膜晶体管的漏极电极的源极线、耦接到显示电极电容器的一端的薄膜晶体管的源极电极以及耦接到显示电极电容器的另一端的共用电压(VCOM)电极，所述方法包括以下步骤：
将VSH电平耦接到共用电压电极；
将VGH电平的脉冲耦接到每条栅极线，使得每行像素单元上的薄膜晶体管被启用预定的持续时间；
将电子纸显示器的源极线电连接到外部电容器以通过多个显示电极电容器将外部电容器充电到感测电压，其中，所述感测电压与电子纸显示器的多个像素单元上的多个显示电极电容器的总电容成比例；
将外部电容器电连接到感测电路，以从所述感测电压产生感测输出；
将感测输出与参考电压上限和参考电压下限进行比较；以及
通过判断单元基于当通过多个显示电极电容器对外部电容器充电时在外部电容器上的电压增量来确定所述电子纸显示器的状况，其中：
如果感测输出处于参考电压上限和参考电压下限之间，则所述电子纸显示器为正常；但是
如果感测输出不处于参考电压上限和参考电压下限之间，则所述多个像素单元中的至少一些为有缺陷。
9.如权利要求8所述的方法，其中，将感测输出与参考电压上限和参考电压下限进行比较的步骤包括：
将感测输出耦接到第一差分放大器的反相输入，并将参考电压上限耦接到第一差分放大器的非反相输入；
将感测输出耦接到第二差分放大器的非反相输入，并将参考电压下限耦接到第二差分放大器的反相输入；以及
将第一差分放大器的输出耦接到与门的一个输入，并将第二差分放大器的输出耦接到与门的另一个输入。
10.如权利要求8所述的方法，其中，外部电容器的电容等于电子纸显示器的多个像素单元上的多个显示电极电容器的总电容。
11.一种用于驱动能够在屏幕更新之后显示保留的图像而不消耗电力的电子纸显示器(EPD)并检测电子纸显示器上的面板缺陷的电子纸显示器驱动器装置，所述电子纸显示器包括多个像素单元，每个像素单元包括薄膜晶体管(TFT)、显示电极电容器、耦接到薄膜晶体管的栅极电极的栅极线、耦接到薄膜晶体管的漏极电极的源极线、耦接到显示电极电容器的一端的薄膜晶体管的源极电极以及耦接到显示电极电容器的另一端的共用电压(VCOM)电极，所述电子纸显示器驱动器装置包括：
感测电路，被配置为在通过多个显示电极电容器对共用电压电极放电之后从电子纸显示器的共用电压电极接收感测电压，并产生感测输出，其中，所述感测电压与电子纸显示器的多个像素单元上的多个显示电极电容器的总电容成比例；
参考电压发生器，被配置为产生参考电压上限和参考电压下限；以及
判断单元，被配置为基于当通过多个显示电极电容器对共用电压电极放电时在共用电压电极处的电压减量来确定所述电子纸显示器的状况，其中：
如果感测输出处于参考电压上限和参考电压下限之间，则所述电子纸显示器为正常；但是
如果感测输出不处于参考电压上限和参考电压下限之间，则所述多个像素单元中的至少一些为有缺陷。
12.如权利要求11所述的电子纸显示器驱动器装置，还包括第一差分放大器和第二差分放大器，其中：
感测输出耦接到第一差分放大器的反相输入和第二差分放大器的非反相输入，
参考电压上限耦接到第一差分放大器的非反相输入；
参考电压下限耦接到第二差分放大器的反相输入；
第一差分放大器的输出耦接到与门的第一输入；并且
第二差分放大器的输出耦接到与门的第二输入。
13.如权利要求11所述的电子纸显示器驱动器装置，还包括参考电压发生器，其中，参考电压上限和参考电压下限由参考电压发生器基于电子纸显示器的多个像素单元上的多个显示电极电容器的总电容来确定。
14.如权利要求11所述的电子纸显示器驱动器装置，还包括模数转换器，其中，使用所述模数转换器从感测电压产生感测输出。
15.如权利要求11所述的电子纸显示器驱动器装置，其中：
VSS电平耦接到每个像素单元的源极线；以及
VGH电平的脉冲耦接到每条栅极线，使得每行像素单元上的薄膜晶体管被启用预定的持续时间。
16.如权利要求15所述的电子纸显示器驱动器装置，通过为栅极线产生多个VGH电平脉冲来以顺序和交错方式启用每行像素单元上的薄膜晶体管，其中，每个脉冲不与其他脉冲重叠。
17.如权利要求11所述的电子纸显示器驱动器装置，其中，
VSS电平耦接到每个像素单元的源极线；以及
VGH电平耦接到每个像素单元的栅极线，使得在确定所述电子纸显示器的状况时所有薄膜晶体管都被启用。
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