TW201939740A - 有機發光二極體顯示器及其光學補償方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供了一種有機發光二極體顯示器及其光學補償方法，其在顯示器內部的軟性基板上製作感光元件，以偵測每一個次像素有機發光二極體的亮度資訊。透過分析亮度資訊，可以計算出需要的光學補償參數，藉此調整有機發光二極體的發光亮度。

Description

有機發光二極體顯示器及其光學補償方法
本發明之技術涉及顯示螢幕領域，特別是指一種內建光學補償結構，可自行偵測及調整每個次像素發光亮度有機發光二極體顯示器。
積體電路面板顯示技術歷經了不同世代的演變，在有機發光二極體（OLED）發光材料的壽命大幅提高後，有機發光二極體顯示器開始大量的商品化。目前的有機發光二極體顯示器，有平面固定不可彎式(Rigid type)以及可彎折式( Flexible type)兩種。平面固定不可彎式的有機發光二極體顯示器通常使用玻璃基板，而 可彎折式的有機發光二極體顯示器通常使用軟性可彎折的材質當作基板，例如聚亞醯胺(Polyimide, PI)。
請參閱圖1所示， 其為一般可彎折式有機發光二極體顯示器結構示意圖。可彎折式有機發光二極體顯示器的製作，通常是在硬式基板 10(如玻璃基板)上，先形成一層軟性基板 20(如聚亞醯胺基板)，然後再開始進行後續的薄膜電晶體 30(TFT)與有機發光二極體 40 (OLED)製程。之後再把軟性基材由硬的基板上取下。而為了增加有機發光二極體基板支撐性，有時候設計為雙層軟性基板(20, 20a)。
主動式有機發光二極體顯示器（AMOLED display）的面板主要組成為由複數個薄膜電晶體組成的薄膜電晶體層以及與該等薄膜電晶體相對應的有機發光二極體層，有機發光二極體層包括矩陣式排列的複數個有機發光二極體，每一個有機發光二極體稱為一次像素 (sub-pixel)，且每一個次像素的都透過與其相對應的薄膜電晶體驅動。由於有機發光二極體是電流驅動元件，而薄膜電晶體驅動元件每個個體間的特性微小差異，會導致面板的發光亮度差異極大。薄膜電晶體與有機發光二極體的特性差異，會導致有機發光二極體模組顯示的亮度不均勻，也就是顯示器亮度不均勻（Mura issue）。在有機發光二極體面板內部，次像素電路主要是為了補償驅動薄膜電晶體的操作臨界電壓(Vth)特性變異。但是，此補償方式無法補償薄膜電晶體其他參數以及有機發光二極體特性的變異。因此目前的顯示器製造商多是利用外部補償方法進行光學補償(optical-compensation)，稱為有機發光二極體亮度不均勻消除( De-mura)，讓有機發光二極體發出均勻的亮度。
外部亮度不均勻消除技術大致上可分為電性偵測補償法與光學偵測補償法。 外部電性補償法通常是由外部驅動電路提供電壓予每一個有機發光二極體顯示像素，偵測每一個顯示像素的電流-電壓（I-V）特性，再計算每一個次像素的補償係數後，以修正影像資料。然而電性偵測補償法僅能純電性的對薄膜電晶體或有機發光二極體特性預先偵測，無法偵測有機發光二極體最後呈現出來的亮度差異。因此並無法完全補償亮度的不均勻性。
外部光學補償法是用光學儀器直接偵測有機發光二極體面板中，每一個次像素的亮度資訊。其運作方式括下列步驟： a. 用精確的光學儀器，紀錄有機發光二極體面板每一個次像素的亮度資訊。 b. 計算並產生每一個 次像素的補償參數。c. 壓縮補償參數並寫入快寫記憶體( Flash memory)。d. 顯示時，驅動電路先由快寫記憶體讀取補償資訊並解壓縮，驅動電路再根據補償資訊修改影像資料後，提供給有機發光二極體進行顯示。
然而外部光學補償法需要用到極高解析度的光學儀器，才能偵測每一個次像素的亮度，基本上都建議需要至少四倍螢幕解析度像素的光學儀器。如此高的解析度，在截取圖片/運算/資料傳輸/儲存等方面，會需要較多的時間與儲存空間。再者，需要利用快寫記憶體儲存光學補償資訊，因而更加提高了製作成本。
此外，外部光學補償法只適用於平面固定不可彎式的有機發光二極體顯示器，或是在有機發光二極體彎曲組裝前，在有機發光二極體平整的狀況下進行偵測。因此，在曲面貼合後或是後續製程中的溫度影響了有機發光二極體的特性，都將無法進行光學補償。
本發明之主要目的係改善使用外部光學儀器偵測亮度會受限於產品外型、測量角度、外界干擾以及成本之問題，提供一種在顯示器組成整機成品之後，亦可以進行光學補償的運算及偵測，以及有效提昇製程良率的有機發光二極體顯示器。為了達到上述目的，本發明係採取以下之技術手段予以達成，其中，本發明提供一種有機發光二極體顯示器，包括：一第一軟性基板、複數個感光元件、一第二軟性基板、複數個薄膜電晶體、複數個有機發光二極體以及一光學補償控制模組。該複數個感光元件設置於該第一軟性基板上，該第二軟性基板設置於該複數個感光元件之上，複數個薄膜電晶體設置於該第二軟性基板上，複數個有機發光二極體分別對應設置於該複數個薄膜電晶體上，用以提供一發光亮度。以及光學補償控制模組電性連接於該複數個感光元件以及該複數個有機發光二極體。其中，該複數個感光元件用於分別偵測該複數個有機發光二極體的該發光亮度，並將其轉換為一亮度資訊傳輸至該光學補償控制模組，該光學補償控制模組根據該亮度資訊計算一光學補償參數，並根據該光學補償參數控制該複數個有機發光二極體，進行亮度的調整。
本發明還提供一種有機發光二極體顯示器光學補償方法，包括下列步驟：a. 提供上述的有機發光二極體顯示器，包括一第一軟性基板、複數個感光元件、一第二軟性基板、複數個薄膜電晶體、複數個有機發光二極體以及一光學補償控制模組。b. 該複數個感光元件分別偵測該複數個有機發光二極體的一發光亮度，並將其轉換為一亮度資訊。c. 將該亮度資訊傳輸至該光學補償控制模組。d. 針對該亮度資訊進行亮度均勻度計算後產生一光學補償參數。e. 根據該光學補償參數與一影像資料源控制該複數個有機發光二極體，進行該發光亮度的調整。
為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及構造，茲繪圖就本發明較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全了解，但須注意的是，所述內容不構成本發明的限定。
請同時參閱圖2、圖3、圖4及圖5所示， 其為本發明有機發光二極體顯示器較佳實施例之堆疊結構示意圖、有機發光二極體與感光元件示意圖、結構示意圖以及發光亮度分析流程圖。本發明之有機發光二極體顯示器至少包括：一第一軟性基板 2a、複數個感光元件 5、一第二軟性基板 2、複數個薄膜電晶體 3、複數個有機發光二極體 4以及一光學補償控制模組 6。
該第一軟性基板 2a以及該第二軟性基板 2較佳者為聚亞醯胺(Polyimide, PI)軟性基板，其具有良好的可彎折特性，適合做為可彎折式顯示器的承載基板。
該複數個感光元件 5設置於該第一軟性基板 2a的一表面上，並經由導線與該光學補償控制模組 6電性連接，用以偵測該有機發光二極體 4的一發光亮度，並將所感測的發光亮度傳輸至該光學補償控制模組 6。於本發明較佳實施例中，該感光元件 5包括一電晶體 51以及一光二極體 (photo diode) 52，該電晶體 51以及光二極體 52可透過二極體常見的蝕刻方式整合製作於該第一軟性基板 2a上，其中，該電晶體 51可以為薄膜電晶體，用以控制該光二極體 52作動。透過該光二極體 52的光電特性，可以偵測每一個次像素有機發光二極體 4的發光亮度，並將該發光亮度提供給該光學補償控制模組 6。較佳者，該第一軟性基板 2a上更包括一類比數位轉換器 7(Analog to digital converter)，該類比數位轉換器 7可設置於該第一軟性基板 2a的周圍邊框區，採用晶粒軟模接合(Chip on Film, COF)的方式與該第一軟性基板 2a接合，用以將該發光亮度轉換為數位訊號，以利該光學補償控制模組 6計算處理。
該第二軟性基板 2設置於該等感光元件 5之上，其一表面上具有複數個薄膜電晶體 3以及一驅動積體電路 9(OLED driver IC)。
該薄膜電晶體 3可透過蝕刻製做方式，整合製作於該第二軟性基板 2上，並與該驅動積體電路 9電性連接，用以提供穩定的電流以驅動該有機發光二極體 4發光。較佳的，該複數個薄膜電晶體 3的位置是對應該複數個感光元件 5的位置設置。該驅動積體電路 9可設置於該第二軟性基板 2的周圍邊框區，採用晶粒軟模接合(Chip on Film, COF)的方式與該第二軟性基板 2接合。
該複數個有機發光二極體 4整合製作於該複數個薄膜電晶體 3上，並分別與該薄膜電晶體 3對應設置，以供薄膜電晶體 3驅動，提供發光亮度。透過上述結構，每一個機發光二極體分別與一個薄膜電晶體及一個感光元件位於同一條垂直線上，使得感光元件 5可以穩定的擷取偵測每一個次像素(sub-pixel)有機發光二極體 4的發光亮度，並將該發光亮度傳輸至該光學補償控制模組 6。
該光學補償控制模組 6可透過一電路連接板 21電性連接於該等感光元件 5以及該複數個薄膜電晶體 3，其包括一偵測計算單元 61以及一影像處理單元 62。該偵測計算單元 61用於根據每一個次像素的亮度資訊計算一光學補償參數，使得每一個次像素皆有獨立的光學補償參數，並將該光學補償參數傳輸至影像處理單元 62。該影像處理單元 62根據該光學補償參數與一影像資料源 8進行輸出整合，以控制該複數個有機發光二極體 4輸出修正後的影像資料，進行該發光亮度的調整。所述影像資料源 8可以為原始的影像輸出訊號。
在本發明一實施例中，該偵測計算單元 61更具有補償數據存儲功能，以因應不同的補償需求提供適合的光學補償參數。
在本發明一實施例中，該偵測計算單元 61可以部份外掛到有機發光二極體顯示器的系統端，例如顯示器、手機、平板電腦或是電腦的主機板，由系統端執行光學補償，有效的節省硬體或積體電路(IC)的線路空間。
請同時參閱圖6所示，其為本發明有機發光二極體顯示器光學補償方法之方法流程圖。本發明還提供一種有機發光二極體顯示器光學補償方法，包括下列步驟：
步驟100：提供一種有機發光二極體顯示器。提供上述有機發光二極體顯示器，至少包括第一軟性基板 2a、複數個感光元件 5、第二軟性基板 2、複數個薄膜電晶體 3、複數個有機發光二極體 4以及光學補償控制模組 6。
步驟110：複數個感光元件 5分別偵測複數個有機發光二極體 4的一發光亮度，並將其轉換為一亮度資訊。該感光元件 5可以分別偵測單一像素有機發光二極體 4的發光亮度，並透過類比數位轉換器 7將其轉換為數位訊號模式的亮度資訊。
步驟120：將該亮度資訊傳輸至該光學補償控制模組 6。
步驟130：針對該亮度資訊進行亮度均勻度計算後產生一光學補償參數。透過偵測計算單元 61針對每一個次像素的亮度資訊計算光學補償參數，並將光學補償參數傳輸至影像處理單元 62。
步驟140：根據該光學補償參數與一影像資料源 8控制該複數個有機發光二極體 4，進行該發光亮度的調整。影像處理單元 62根據該光學補償參數與影像資料源 8進行輸出整合，再將修正後的影像資料傳輸至驅動積體電路 9，並可透過有機發光二極體列驅動器(OLED Column Driver)驅動，以利薄膜電晶體 3控制有機發光二極體 4輸出修正後的影像資料，進行該發光亮度的調整。
故，請參閱全部附圖所示，本發明提供的一種有機發光二極體顯示器及其光學補償方法，與習用技術相較，具有下列優點： (1) 本發明於顯示器內部設置感光層，可以準確的偵測每一個次像素的亮度，改善習知使用外部光學儀器偵測亮度會受到許多外部光學的影響缺點。 (2) 設置於顯示器內部的感光層可以穩定的偵測每一個次像素的亮度。若使用外部光學儀器偵測亮度，還需要考慮到與待測體之間的旋轉角度與傾斜角度以及光學雜訊問題等問題，進而影響到偵測準確度。 (3) 改善了使用外部光學儀器偵測亮度會受限於產品外型的限制，可穩定偵測曲面螢幕之亮度，此外，在顯示器組成整機成品之後，亦可以進行光學補償的運算及偵測，具有補償顯示器隨時間衰退導致的亮度變化之優點。 (4) 可以大幅提昇可彎折式有機發光二極體顯示器的製程良率，由於軟性基板相較於硬式基板對於有機發光二極體的特性及均勻性都較差，且生產過程和貼合過程中，都會影響到薄膜電晶體與有機發光二極體的特性。因此整體製程良率低於70%。而本發明可以補償生產過程中造成的亮度不均勻，以及在顯示器組成整機成品後仍可持續監測及調整有機發光二極體的發光亮度，成功提昇了整體的製程良率。
透過上述之詳細說明，即可充分顯示本發明之目的及功效上均具有實施之進步性，極具產業之利用性價值，且為目前市面上前所未見之新發明，完全符合發明專利要件，爰依法提出申請。唯以上所述僅為本發明較佳的實施例，並非因此限制本發明的實施方式及保護範圍，對於本領域技術人員而言，應當能夠意識到凡運用本發明說明書及圖示內容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應當包含在本發明的保護範圍內。
10‧‧‧硬式基板
20,20a‧‧‧軟性基板
30‧‧‧薄膜電晶體
40‧‧‧有機發光二極體
2a‧‧‧第一軟性基板
2‧‧‧第二軟性基板
3‧‧‧薄膜電晶體
4‧‧‧有機發光二極體
5‧‧‧感光元件
51‧‧‧電晶體
52‧‧‧光二極體
6‧‧‧光學補償控制模組
61‧‧‧偵測計算單元
62‧‧‧影像處理單元
7‧‧‧類比數位轉換器
21‧‧‧電路連接板
8‧‧‧影像資料源
9‧‧‧驅動積體電路
100~140‧‧‧步驟
圖1為先前技術可彎折式有機發光二極體顯示器堆疊結構示意圖。 圖2為本發明有機發光二極體顯示器較佳實施例之堆疊結構示意圖。 圖3為本發明有機發光二極體顯示器較佳實施例之有機發光二極體與感光元件示意圖。 圖4為本發明有機發光二極體顯示器較佳實施例之結構示意圖。 圖5為本發明有機發光二極體顯示器較佳實施例之發光亮度分析流程圖。 圖6為本發明有機發光二極體顯示器光學補償方法之方法流程圖。

Claims (10)

  1. 一種有機發光二極體顯示器，包括： 一第一軟性基板； 複數個感光元件，設置於該第一軟性基板上； 一第二軟性基板，設置於該複數個感光元件之上； 複數個薄膜電晶體，設置於該第二軟性基板上； 複數個有機發光二極體，分別對應設置於該複數個薄膜電晶體上，用以提供一發光亮度；以及 一光學補償控制模組，電性連接於該複數個感光元件以及該複數個有機發光二極體； 其中，該複數個感光元件用於分別偵測該複數個有機發光二極體的該發光亮度，並將其轉換為一亮度資訊傳輸至該光學補償控制模組，該光學補償控制模組根據該亮度資訊計算一光學補償參數，並根據該光學補償參數控制該複數個有機發光二極體，進行亮度的調整。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的有機發光二極體顯示器，其中該光學補償控制模組更包括一偵測計算單元以及一影像處理單元，該偵測計算單元用於根據該亮度資訊計算該光學補償參數，該影像處理單元根據該光學補償參數與一影像資料源控制該複數個有機發光二極體，進行該發光亮度的調整。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的有機發光二極體顯示器，其中該偵測計算單元具有補償數據存儲功能，以因應不同的補償需求提供適合的所述光學補償參數。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的有機發光二極體顯示器，其中該複數個感光元件的數量與該複數個有機發光二極體的數量相同。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的有機發光二極體顯示器，其中該第二軟性基板上更具有一驅動積體電路，該驅動積體電路與該複數個薄膜電晶體電性連接。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的有機發光二極體顯示器，其中該感光元件包括一電晶體以及一光二極體。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的有機發光二極體顯示器，其中該第一軟性基板上更包括一類比數位轉換器，該類比數位轉換器採用晶粒軟模接合的方式與該第一軟性基板接合。
  8. 一種有機發光二極體顯示器光學補償方法，包括下列步驟： a. 提供申請專利範圍第1項所述的有機發光二極體顯示器，包括該第一軟性基板、該複數個感光元件、該第二軟性基板、該複數個薄膜電晶體、該複數個有機發光二極體以及該光學補償控制模組； b. 該複數個感光元件分別偵測該複數個有機發光二極體的一發光亮度，並將其轉換為一亮度資訊； c. 將該亮度資訊傳輸至該光學補償控制模組； d. 針對該亮度資訊進行亮度均勻度計算後產生一光學補償參數； e. 根據該光學補償參數與一影像資料源控制該複數個有機發光二極體，進行該發光亮度的調整。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的有機發光二極體顯示器光學補償方法，其中該步驟b.更包括：利用一類比數位轉換器將該發光亮度轉換為數位訊號模式的亮度資訊。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的有機發光二極體顯示器光學補償方法，其中該步驟d.更包括：該影像處理單元根據該光學補償參數與影像資料源進行輸出整合，再將修正後的影像資料傳輸至驅動積體電路，以利薄膜電晶體控制有機發光二極體輸出修正後的影像資料。
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