CN113224124B - 微型发光二极管显示器的光学补偿方法及微型发光二极管封装结构 - Google Patents

Abstract

一种微型发光二极管显示器的光学补偿方法及微型发光二极管封装结构，配合以异质多晶的晶圆级封装方式，可于像素内或像素间整合发光二极管与控制金属氧化物半导体晶体管可以个别控制每一像素的开关亮度与颜色。其次，可于像素内或像素间整合静电保护二极管可个别保护每一像素免受静电的破坏。藉此可降低连接导线寄生电容的影响提升画质，并可优化显示器的亮度消耗电力提升电力的使用效率。

Description

微型发光二极管显示器的光学补偿方法及微型发光二极管封 装结构

技术领域

本发明涉及一种微型发光二极管显示器的光学补偿方法及微型发光二极管封装结构，尤指一种藉由控制电压以补偿微型发光二极管显示器的方法及微型发光二极管封装结构。

背景技术

近年来，在高性能显示中越来越多应用有机发光二极管作为电流型发光器件；由于有机发光二极管的自发光特性，相较于液晶屏幕而言，主动矩阵有机发光二极管(Active-matrix organic light-emitting diode；简称AMOLED)具有高对比度、超轻薄、可弯曲等优点，但目前面临着高度均匀性及残像两个主要问题，要解决这两个问题就要考虑补偿技术。

首先，与非晶硅薄膜晶体管相比，低温多晶硅薄膜晶体管(Low TemperaturePoly-silicon；简称LTPS)及氧化物薄膜晶体管(oxide thin-filmtransistor；简称OxideTFT)具有更高的迁移率及稳定性，更适合应用于AMOLED显示中。在中小尺寸应用中多采用低温多晶硅薄膜晶体管，而在大尺寸应用中多采用氧化物薄膜晶体管，在大面积玻璃基板上制作的低温多晶硅薄膜晶体管，在不同位置的薄膜晶体管在阈值电压、迁移率等电学参数上具有非均匀性的现象，这种非均匀性会转化为有机发光显示二极管显示器件的电流差异和亮度差异，并被人眼所感知，这就是mura现象。虽然氧化物薄膜晶体管的均匀性较好，但在长时间加压及高温下，其阈值电压会出现漂移，由于显示画面不同，面板各部分薄膜晶体管的阈值漂移量不同，会造成显示亮度差异，由于这种差异与之前显示的图像有关，因此常呈现为残影现象，也就是通常所说的残像。

因此，在目前的技术制作中，不管是低温多晶硅薄膜晶体管还是氧化物薄膜晶体管都存在均匀性或稳定性的问题，而且有机发光二极管本身也会随着点亮时间的增加亮度逐渐衰减。由于这些问题难以在现有技术上被克服，因此在设计上需要通过各种补偿技术来解决。综上所述，目前亟需有合适的补偿技术以改善高度均匀性及残像的问题，并有效改善有机发光二极管的亮度衰减的问题。

发明内容

有鉴于上述微型发光二极管显示器的缺点，本发明的目的在于提供一种微型发光二极管显示器的光学补偿方法及微型发光二极管封装结构，由于影响电流大小的参数有薄膜晶体管迁移率、阈值电压、OLED的驱动电压以及电源电压的大小；因此，本发明的补偿技术的主要目的就是要消除这些因素的影响，以使所有像素的亮度达到理想值。

为达上述目的，本发明提供一种微型发光二极管的光学补偿方法，包括：

设置数组像素和数个金属氧化物半导体晶体管于一基板上，每一像素具有红色微发光二极管芯片、绿色微发光二极管芯片及蓝色微发光二极管芯片，并将该些像素等距间隔设置；该红色微发光二极管芯片、该绿色微发光二极管芯片及该蓝色微发光二极管芯片分别对应设置有一个该金属氧化物半导体晶体管；

共极连接该些金属氧化物半导体晶体管的源极于一输入电压；

连接该些金属氧化物半导体晶体管的一闸极于一闸极驱动电路；

藉由一连接线路将每一像素的一端连接至一源极驱动电路，并将每一像素的另一端分别连接于该些金属氧化物半导体晶体管的汲极，连接该源极驱动电路以点亮每一像素的该红色微发光二极管芯片、该绿色微发光二极管芯片及该蓝色微发光二极管芯片并控制亮度；以及

通过该闸极驱动电路施加与红色微发光二极管芯片、绿色微发光二极管芯片及蓝色微发光二极管芯片的亮度相对应的电压，并控制流过每一像素的电流来调节亮度。

本发明同时提供一种微型发光二极管封装结构，用于上述光学补偿方法，该微型发光二极管封装结构连接一输入电压、一源极驱动电路及一闸极驱动电路，该微型发光二极管封装结构包括复数数组排列的封装模块，每一封装模块包括：

一基板；

数组像素，设置于该基板上，每一像素具有一红色微发光二极管芯片、一绿色微发光二极管芯片及一蓝色微发光二极管芯片，该些像素等距间隔设置；

数个金属氧化物半导体晶体管，该红色微发光二极管芯片、该绿色微发光二极管芯片及该蓝色微发光二极管芯片分别对应设置有一个该金属氧化物半导体晶体管，且该些金属氧化物半导体晶体管分别具有一共极连接该输入电压的源极、一连接至该闸极驱动电路的闸极与一汲极；以及

一连接线路，每一像素的一端藉由该连接线路连接至该源极驱动电路，且每一像素的另一端分别连接该汲极。

本发明还提供一种微型发光二极管封装结构，用于上述的光学补偿方法，该微型发光二极管封装结构连接一输入电压、一源极驱动电路及一闸极驱动电路，该微型发光二极管封装结构包括复数数组排列的封装模块，每一封装模块包括：

一基板；

数个金属氧化物半导体晶体管，嵌入于该基板内；

一孔洞，嵌入于该基板内；

数组像素，设置于该基板上，每一像素具有一红色微发光二极管芯片、一绿色微发光二极管芯片及一蓝色微发光二极管芯片，该些像素等距间隔设置，该红色微发光二极管芯片、该绿色微发光二极管芯片及该蓝色微发光二极管芯片分别对应设置有一个该金属氧化物半导体晶体管；

一金属块，设置于该基板上；

一导电膏，通过该导电膏将该红色微发光二极管芯片、该绿色微发光二极管芯片及该蓝色微发光二极管芯片分别与每一金属氧化物半导体晶体管相连接，并通过该导电膏将该孔洞与该金属块相连接；以及

一金属层，通过该金属层将该红色微发光二极管芯片的N极与该金属块相连接。

本发明方法配合以异质多晶的晶圆级封装方式，可于像素内或像素间整合发光二极管与控制金属氧化物半导体晶体管可以个别控制每一像素的开关亮度与颜色。其次，可于像素内或像素间整合静电保护二极管可个别保护每一像素免受静电的破坏。藉此可降低连接导线寄生电容的影响提升画质，并可优化显示器的亮度消耗电力提升电力的使用效率。

根据上述诸多优点，并为使本发明能被进一步地了解，故揭露一较佳的实施方式如下，同时配合图式、图号，进一步将本发明的构成内容及其所达成的功效详细说明如后。

附图说明

图1a为本发明实施例1的微型发光二极管封装结构的发光面示意图；

图1b为本发明实施例1的与微型发光二极管封装结构的发光面相对的背面示意图；

图1c本为本发明实施例1的微型发光二极管封装结构的结构示意图；

图2为本发明实施例1的电路示意图；

图3为本发明实施例1的光学补偿方法示意图；

图4a为本发明实施例2的微型发光二极管封装结构的发光面示意图；

图4b为本发明实施例2的与微型发光二极管封装结构发光面相对的背面示意图；

图4c本为本发明实施例2的微型发光二极管封装结构的结构示意图；

图5为本发明实施例2的电路示意图；

图6为本发明实施例3的微型发光二极管封装结构的发光面示意图；

图7为本发明实施例3的微型发光二极管封装结构的结构示意图；

图8为本发明实施例4的微型发光二极管封装结构的发光面示意图；

图9为本发明实施例4的微型发光二极管封装结构的结构示意图。

符号说明：

1微型发光二极管封装结构

10基板

101感压胶层

20像素

201红色微发光二极管芯片

202绿色微发光二极管芯片

203蓝色微发光二极管芯片

30金属氧化物半导体晶体管

301源极

302汲极

303闸极

31输入电压

32孔洞

33金属块

34导电膏

35金属层

40闸极驱动电路

41连接线路

42接电线路

43接地端

50源极驱动电路

51视频定时信号

52时序控制器

53运算单元

54数字模拟转换器。

具体实施方式

以下藉由具体实施例说明本发明的实施方式，本领域普通技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。此外，本发明亦可藉由其他不同具体实施例加以施行或应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

请参阅图1a至1c，图1a为本发明实施例1的微型发光二极管封装结构的发光面示意图；图1b为本发明实施例1的与微型发光二极管封装结构的发光面相对的背面示意图；以及图1c本为本发明实施例1的微型发光二极管封装结构的结构示意图。

如图1a至1c所示，本发明为一种微型发光二极管显示器的光学补偿方法，包括：取一基板10，于其上设置一感压胶层101；设置数组像素20和数个金属氧化物半导体晶体管30于该感压胶层101上，该些像素20等距间隔设置，且每一像素20具有红色微发光二极管芯片201、绿色微发光二极管芯片202及蓝色微发光二极管芯片203；该红色微发光二极管芯片201、该绿色微发光二极管芯片202及该蓝色微发光二极管芯片203分别对应设置有一个金属氧化物半导体晶体管30。

请参阅图2，图2为本发明实施例1的电路示意图。

如图2所示，于本实施例中，为共阴极驱动方式，该些像素20为复数个且具有不同的颜色并分组形成复数矩阵排列的像素20。其次，该些金属氧化物半导体晶体管30的源极301共极连接于一输入电压31；该金属氧化物半导体晶体管30的闸极303则连接于一闸极驱动电路40；藉由一连接线路41将每一像素20的一端连接至一源极驱动电路50，并将每一像素20的另一端分别连接于该些金属氧化物半导体晶体管30的汲极302；连接该源极驱动电路50以点亮每一像素20的该红色微发光二极管芯片201、该绿色微发光二极管芯片202及该蓝色微发光二极管芯片203并控制亮度。再者，通过该闸极303驱动电路施加于与红色微发光二极管芯片201、绿色微发光二极管芯片202及蓝色微发光二极管芯片203的亮度相对应的电压，并控制流过每一像素20的电流来调节亮度。

请参阅图3，图3为本发明实施例1的光学补偿方法的示意图。

如图3所示，一视频定时信号51通过一时序控制器52以获得每一像素的时序信号，从一垂直同步信号中获得要显示的一水平同步信号及一RGB信号，依次控制该闸极驱动电路40及该源极驱动电路50的照明。其次，通过一运算单元53校正每一像素20的一正向电压降；其中，该运算单元53是由一闪存只读存储器、一加法器及一乘法器组成，将每一像素20的该正向压降的信息及有关亮度的颜色不均匀性的信息存储在一内存中，并且通过一数字模拟转换器（D/A）54将与通过计算提供给该闸极驱动电路40的颜色有关的数据提供给安装在每一像素20上的该些金属氧化物半导体晶体管30的该闸极的输入电压。再者，该源极驱动电路50在通过一脉波宽度调变进行亮度调整的同时进行每一像素的水平方向控制。

如图1至3所示，一种微型发光二极管封装结构1连接一输入电压31、一源极驱动电路50及一闸极驱动电路40，该微型发光二极管封装结构1包括复数数组排列的封装模块，每一封装模块包括一基板10、复数组像素20、复数个金属氧化物半导体晶体管30及一连接线路41；其中，该些像素20设置于该基板10上，每一像素20具有一红色微发光二极管芯片201、一绿色微发光二极管芯片202及一蓝色微发光二极管芯片203，该些像素20等距间隔设置。其次，该红色微发光二极管芯片201、该绿色微发光二极管芯片202及该蓝色微发光二极管芯片203分别对应设置有一金属氧化物半导体晶体管30，且该些金属氧化物半导体晶体管30分别具有一共极连接该输入电压31的源极301、一连接至该闸极驱动电路的闸极303与一汲极302。再者，每一像素20的一端藉由该连接线路41连接至该源极驱动电路50，且每一像素20的另一端分别连接该汲极302。

请参阅图4a至4c，图4a为本发明实施例2的微型发光二极管封装结构的发光面示意图；图4b为本发明实施例2的与微型发光二极管封装结构的发光面相对的背面示意图；以及图4c为本发明实施例2的微型发光二极管封装结构结构示意图。

如图4a至4c所示，实施例2与实施例1大致相同，不同处在于该金属氧化物半导体晶体管30的设置方式不同，实施例1的金属氧化物半导体晶体管30的源极301和闸极303与该感压胶层101相邻设置；本实施例是以金属氧化物半导体晶体管30的汲极302与该感压胶层101相邻设置。

请参阅图5，图5为本发明实施例2的电路示意图。

如4a至图5所示，一种微型发光二极管显示器的光学补偿方法，包括：设置数组像素20及数个金属氧化物半导体晶体管30于一基板10上，该基板10上设置一感压胶层101，每一像素20具有红色微发光二极管芯片201、绿色微发光二极管芯片202及蓝色微发光二极管芯片203，并将该些像素20等距间隔设置；该红色微发光二极管芯片201、该绿色微发光二极管芯片202及该蓝色微发光二极管芯片203分别对应设置有一个金属氧化物半导体晶体管30。如图5所示，于实施例2中，为共阴极驱动方式，该些像素20为复数个且具有不同的颜色并分组形成复数矩阵排列的像素20。其次，将该些金属氧化物半导体晶体管30的一源极301连接于每一像素20的一端；连接该些金属氧化物半导体晶体管30的一闸极303于一闸极驱动电路40；共极连接该些金属氧化物半导体晶体管30的一汲极302于一连接线路41，该连接线路41通过该输入电压31而连接至一源极驱动电路50，连接该源极驱动电路50以点亮每一像素的该红色微发光二极管芯片201、该绿色微发光二极管芯片202及该蓝色微发光二极管芯片203并控制亮度；藉由一接电线路42将每一像素20的另一端共同连接至一接地端43。此外，通过该闸极驱动电路40施加与红色微发光二极管芯片201、绿色微发光二极管芯片202及蓝色微发光二极管芯片203的亮度相对应的电压，并控制流过每一像素20的电流来调节亮度。

如图4a至5所示，一种微型发光二极管封装结构1用于实施例2的光学补偿方法，连接一输入电压31、一源极驱动电路50及一闸极驱动电路40，该微型发光二极管封装结构1包括复数数组排列的封装模块，每一封装模块包括：一基板10、复数组像素20、复数个金属氧化物半导体晶体管30及一连接线路41；其中，该些像素20等距间隔设置于该基板10上，每一像素20具有一红色微发光二极管芯片201、一绿色微发光二极管芯片202及一蓝色微发光二极管芯片203。其次，该红色微发光二极管芯片201、该绿色微发光二极管芯片202及该蓝色微发光二极管芯片203分别对应设置有一金属氧化物半导体晶体管30，且该些金属氧化物半导体晶体管30分别具有与每一像素20的一端连接的源极301、一连接至该闸极驱动电路40的闸极303与一汲极302；以及该些金属氧化物半导体晶体管30的该汲极302共极连接于该连接线路41，该连接线路41的另一端通过该输入电压31而连接至该源极驱动电路50，且每一像素20的另一端藉由一接电线路42共同连接至一接地端43。

请参阅图5至图7，图6为本发明实施例3的微型发光二极管封装结构的发光面示意图；以及图7为本发明实施例3的微型发光二极管封装结构的结构示意图。

如图5至图7所示，一种微型发光二极管封装结构1，用于实施例2的光学补偿方法，该微型发光二极管封装结构1连接该输入电压31、该源极驱动电路50及该闸极驱动电路40，该微型发光二极管封装结构1包括复数数组排列的封装模块，每一封装模块包括：一基板10、复数个金属氧化物半导体晶体管30、复数个孔洞32、复数组像素20、一金属块33、一导电膏34及一金属层35；其中，该些金属氧化物半导体晶体管30及该些孔洞32嵌入于该基板10内，且该些金属氧化物半导体晶体管30与该些孔洞32相邻设置。其次，该些像素20及该金属块33设置于该基板10上，每一像素20具有一红色微发光二极管芯片201、一绿色微发光二极管芯片202及一蓝色微发光二极管芯片203，该些像素20等距间隔设置且该金属块33与该红色微发光二极管芯片201相邻设置，该红色微发光二极管芯片201、该绿色微发光二极管芯片202及该蓝色微发光二极管芯片203分别对应设置有一个金属氧化物半导体晶体管30；该红色微发光二极管芯片201的电极为垂直结构，该绿色微发光二极管芯片202及该蓝色微发光二极管芯片203的电极为水平结构。再者，通过该导电膏34将该红色微发光二极管芯片201、该绿色微发光二极管晶202片及该蓝色微发光二极管芯片203分别与每一金属氧化物半导体晶体管30及每一孔洞32相连接，并通过该导电膏34将该孔洞32与该金属块33相连接；以及通过该金属层35将该红色微发光二极管芯片201的N极与该金属块33相连接。

请参阅图8及图9，图8为本发明实施例4的微型发光二极管封装结构的发光面示意图；以及图9为本发明实施例4的微型发光二极管封装结构的结构示意图。

如图5、图8及图9所示，一种微型发光二极管封装结构1，用于实施例2的光学补偿方法，该微型发光二极管封装结构1连接一输入电压31、一源极驱动电路50及一闸极驱动电路40，该微型发光二极管封装结构1包括复数数组排列的封装模块，每一封装模块包括一基板10、复数个金属氧化物半导体晶体管30、一孔洞32、复数组像素20、一金属块33、一导电膏34及一金属层35；其中，该些金属氧化物半导体晶体管30及该孔洞32嵌入于该基板10内。其次，该些像素20及该金属块33设置于该基板10上，每一像素20具有一红色微发光二极管芯片201、一绿色微发光二极管芯片202及一蓝色微发光二极管芯片203，该些像素20等距间隔设置，该红色微发光二极管芯片201、该绿色微发光二极管芯片202及该蓝色微发光二极管芯片203分别对应设置有一个金属氧化物半导体晶体管30；其中，该红色微发光二极管芯片201、该绿色微发光二极管芯片202及该蓝色微发光二极管芯片203的电极皆为垂直结构。再者，通过该导电膏34将该红色微发光二极管芯片201、该绿色微发光二极管芯片202及该蓝色微发光二极管芯片203分别与一金属氧化物半导体晶体管30相连接，并通过该导电膏34将该孔洞32与该金属块33相连接；以及通过该金属层35将该红色微发光二极管芯片201的N极、该绿色微发光二极管芯片202的N极及该蓝色微发光二极管芯片203的N极与该金属块相连接33。

上述实施例仅为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (9)

1.一种微型发光二极管显示器的光学补偿方法，其特征在于，该方法包括：

设置数组像素和数个金属氧化物半导体晶体管于一基板上，每一像素具有红色微发光二极管芯片、绿色微发光二极管芯片及蓝色微发光二极管芯片，并将该些像素等距间隔设置；该红色微发光二极管芯片、该绿色微发光二极管芯片及该蓝色微发光二极管芯片分别对应设置一个该金属氧化物半导体晶体管；

共极连接该些金属氧化物半导体晶体管的源极于一输入电压；

连接该些金属氧化物半导体晶体管的一闸极于一闸极驱动电路；

藉由一连接线路将每一像素的一端连接至一源极驱动电路，并将每一像素的另一端分别连接于该些金属氧化物半导体晶体管的汲极，连接该源极驱动电路以点亮每一像素的该红色微发光二极管芯片、该绿色微发光二极管芯片及该蓝色微发光二极管芯片并控制亮度；以及

通过该闸极驱动电路施加与红色微发光二极管芯片、绿色微发光二极管芯片及蓝色微发光二极管芯片的亮度相对应的电压，并控制流过每一像素的电流来调节亮度；

通过一运算单元校正每一像素的一正向电压降，将每一像素的该正向电压降的信息及有关亮度的颜色不均匀性的信息存储在一内存中。

2.如权利要求1所述的微型发光二极管显示器的光学补偿方法，其特征在于，该方法更包括通过一时序控制器获得每一像素的时序信号，从一垂直同步信号中获得要显示的一水平同步信号及一RGB信号，依次控制该闸极驱动电路及该源极驱动电路的照明。

3.如权利要求1所述的微型发光二极管显示器的光学补偿方法，其特征在于，该方法更包括一数字模拟转换器，通过该数字模拟转换器将与通过计算提供给该闸极驱动电路的颜色有关的数据提供给安装在每一像素上的该些金属氧化物半导体晶体管的该闸极的电压输入。

4.如权利要求1所述的微型发光二极管显示器的光学补偿方法，其特征在于，所述运算单元由一闪存只读存储器、一加法器及一乘法器组成。

5.如权利要求1所述的微型发光二极管显示器的光学补偿方法，其特征在于，所述源极驱动电路在通过一脉波宽度调变进行亮度调整的同时进行每一像素的水平方向控制。

6.一种微型发光二极管封装结构，用于权利要求1-5中任一项所述的光学补偿方法，该微型发光二极管封装结构连接一输入电压、一源极驱动电路及一闸极驱动电路，该微型发光二极管封装结构包括数组排列的封装模块，每一封装模块包括：

一基板；

数组像素，设置于该基板上，每一像素具有一红色微发光二极管芯片、一绿色微发光二极管芯片及一蓝色微发光二极管芯片，该些像素等距间隔设置；

数个金属氧化物半导体晶体管，该红色微发光二极管芯片、该绿色微发光二极管芯片及该蓝色微发光二极管芯片分别对应设置有一个该金属氧化物半导体晶体管，且该些金属氧化物半导体晶体管分别具有一共极连接该输入电压的源极、一连接至该闸极驱动电路的闸极、一汲极；以及

一连接线路，每一像素的一端藉由该连接线路连接至该源极驱动电路，且每一像素的另一端分别连接该汲极。

7.一种微型发光二极管封装结构，用于权利要求1-5中任一项所述的光学补偿方法，该微型发光二极管封装结构连接一输入电压、一源极驱动电路及一闸极驱动电路，该微型发光二极管封装结构包括数组排列的封装模块，每一封装模块包括：

一基板；

数个金属氧化物半导体晶体管，嵌入于该基板内；

一孔洞，嵌入于该基板内；

数组像素，设置于该基板上，每一像素具有一红色微发光二极管芯片、一绿色微发光二极管芯片及一蓝色微发光二极管芯片，该些像素等距间隔设置，该红色微发光二极管芯片、该绿色微发光二极管芯片及该蓝色微发光二极管芯片分别对应设置有一个该金属氧化物半导体晶体管；

一金属块，设置于该基板上；

一导电膏，通过该导电膏将该红色微发光二极管芯片、该绿色微发光二极管芯片及该蓝色微发光二极管芯片分别与每一金属氧化物半导体晶体管相连接，并通过该导电膏将该孔洞与该金属块相连接；以及

一金属层，通过该金属层将该红色微发光二极管芯片的N极与该金属块相连接。

8.如权利要求7所述的微型发光二极管封装结构，其特征在于，所述红色微发光二极管芯片的电极为垂直结构，该绿色微发光二极管芯片及该蓝色微发光二极管芯片的电极为水平结构。

9.如权利要求7所述的微型发光二极管封装结构，其特征在于，所述红色微发光二极管芯片、该绿色微发光二极管芯片及该蓝色微发光二极管芯片的电极皆为垂直结构，并通过该金属层将该红色微发光二极管芯片的N极、该绿色微发光二极管芯片的N极及该蓝色微发光二极管芯片的N极与该金属块相连接。