TWI537919B - 顯示器及其子畫素驅動方法 - Google Patents

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Description

顯示器及其子畫素驅動方法
本發明是關於一種顯示器，且特別是有關於一種發光二極體顯示器。
由於μ LED(Micro Light Emitting Diode)顯示器中的畫素是利用LED元件作為顯示元件，其本身即可發光的特性使得顯示器不必額外設置背光源模組，因此具有構造簡單、厚度薄、對比度高、視角廣、反應速度快等優點。然而，由於LED元件植入玻璃基板的技術尚未成熟，導致LED元件與玻璃基板上的電晶體元件接觸不良。在長時間開啟顯示器的情況下，LED元件內阻值升高，導致在相同的驅動電流下其操作電壓的增加，進而造成LED元件發光效率衰退。在接收相同的驅動電流下，LED元件發光效率衰退導致畫素的亮度下降，進而使得整個顯示畫面的亮度發生不均勻的情況，甚至產生暗點的情況。當所述的情況發生時，對於有異常的畫素則無法再進行修補。
為了解決上述問題，本發明揭示一種顯示器以及子畫素驅動方法，當子畫素的原發光元件有異常的情況發生時，透過偵測其異常的狀況並且利用另一發光元件取代原本的發光元件進行發光。
本揭示內容之一態樣是關於一種顯示器。顯示器包含資料線和子畫素。資料線用以提供資料電壓訊號。子畫素包含驅動單元、第一發光單元和第二發光單元。驅動單元用以根據資料電壓訊號產生驅動電流。第一發光單元用以根據驅動電流進行發光，並根據驅動電流產生操作電壓。第二發光單元用以根據操作電壓的變化選擇性地取代第一發光單元進行發光。
本揭示內容之另一態樣是關於一種子畫素驅動方法。子畫素驅動方法適用於子畫素。子畫素包含第一發光元件和第二發光元件。子畫素驅動方法包含：根據資料電壓訊號產生驅動電流；根據驅動電流驅動第一發光元件進行發光，並透過第一發光元件根據驅動電流產生操作電壓；及根據操作電壓的變化選擇性地將第二發光元件取代第一發光元件進行發光。
本揭示內容之又一態樣是關於一種顯示器。顯示器包含資料線和子畫素。資料線用以提供資料電壓訊號。子畫素包含第一發光元件、第二發光元件、第一電晶體、第二電晶體和比較器。第一發光元件的第一端用以接收第一電壓。第二發光元件的第一端用以接收第一電壓。第一電晶體的第一端用以接收相應資料電壓訊號之驅動電流， 第一電晶體的第二端電性耦接第一發光元件之第二端。第二電晶體的第一端用以接收相應資料電壓訊號之驅動電流。第二電晶體的第二端電性耦接第一發光元件之第二端。比較器的第一輸入端電性耦接第一發光元件之第二端和第一電晶體之第二端。比較器的第二輸入端用以接收參考電壓。比較器的輸出端電性連接第一電晶體之控制端和第二電晶體之控制端。
綜上所述，本發明提供的顯示器及子畫素驅動方法，透過比較子畫素中的原發光元件的操作電壓和參考電壓以判斷原發光元件是否發生異常的情況，並且在原發光元件發生異常時，利用另一發光元件取代原發光元件進行發光，可有效改善顯示畫面不均勻的情況，並且增加顯示器的使用週期。另外，透過外部修正參考電壓的電壓值，可使得顯示器在操作上更具有彈性。
100‧‧‧顯示器
110‧‧‧畫素
111、112、113‧‧‧子畫素
200‧‧‧子畫素
210‧‧‧驅動單元
220‧‧‧第一發光單元
230‧‧‧第二發光單元
240‧‧‧比較單元
250‧‧‧第一開關單元
260‧‧‧第二開關單元
300‧‧‧子畫素
310‧‧‧第一發光元件
320‧‧‧第二發光元件
330‧‧‧比較器
340‧‧‧電容
400‧‧‧子畫素驅動方法
DAL‧‧‧資料線
SCL‧‧‧掃描線
OVD、OVS‧‧‧工作電壓線
VRL‧‧‧參考電壓線
VDS‧‧‧資料電壓訊號
IDS‧‧‧驅動電流
ICS‧‧‧控制訊號
VOP‧‧‧操作電壓
VREF‧‧‧參考電壓
TN1‧‧‧第一電晶體
TN2‧‧‧第二電晶體
TN3‧‧‧第三電晶體
TN4‧‧‧第四電晶體
S410、S430、S450、S451、S453、S455‧‧‧步驟
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖是根據本發明一實施例繪示的一種顯示器的示意圖；第2圖是根據本發明一實施例繪示的一種子畫素的方塊圖；第3圖是根據本發明一實施例繪示的一種子畫素的電路圖； 第4圖是根據本發明一實施例繪示的一種子畫素驅動方法的流程圖；及第5圖是根據本發明一實施例繪示的第4圖其中之一步驟的流程圖。
下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍，而結構操作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本發明所涵蓋的範圍。此外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。為使便於理解，下述說明中相同元件將以相同之符號標示來說明。
關於本文中所使用之『第一』、『第二』、...等，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本發明，其僅僅是為了區別以相同技術用語描述的元件或操作而已。
另外，關於本文中所使用之『耦接』或『連接』，均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，而『耦接』還可指二或多個元件相互操作或動作。
第1圖是根據本發明一實施例繪示的一種顯示器100的示意圖。顯示器100包含多個畫素110、多條掃描線SCL、多條資料線DAL、參考電壓線VRL、工作電壓線OVD和工作電壓線OVS。每個畫素110包含子畫素111、112 和113，分別用以顯示紅色、綠色和藍色。掃描線SCL用以提供選擇訊號。資料線DAL用以提供資料電壓訊號。參考電壓線VRL用以提供參考電壓。當選擇訊號開啟子畫素111、112和113中的開關電晶體(未顯示於圖中)時，所述子畫素111、112和113中的發光元件(未顯示於圖中)透過資料電壓訊號驅動以顯示其亮度。在一實施例中，發光元件可包含μ LED(Micro Light Emitting Diode)或OLED(Organic Light Emitting Diode)等，亦即，顯示器100可包含μ LED顯示器或是OLED顯示器等。
請一併參照第2圖，第2圖是根據本發明一實施例繪示的一種子畫素200的方塊圖。第2圖所示的子畫素200可應用於第1圖所示的顯示器100，但本實施例並不以此為限。子畫素200包含驅動單元210、第一發光單元220和第二發光單元230。驅動單元210用以根據資料電壓訊號VDS產生驅動電流IDS，並且提供驅動電流IDS給第一發光單元220。第一發光單元220用以根據驅動電流IDS進行發光，並根據驅動電流IDS產生操作電壓VOP。第二發光單元230用以根據操作電壓VOP的變化選擇性地取代第一發光單元220進行發光。換言之，當驅動單元210接收資料電壓訊號VDS時，子畫素200選擇性地透過第一發光單元220和第二發光單元230其中一者進行發光以顯示亮度。在一實施例中，第一發光單元220和第二發光單元230可包含μ LED或OLED等發光元件。
在一實施例中，子畫素200還包含比較單元240， 用以比較操作電壓VOP與參考電壓VREF以決定驅動第一發光單元220或第二發光單元230進行發光。具體來說，在第一發光單元220正常的情況下(即發光元件的接點正常且未發生衰退)，其接收驅動電流IDS所形成的操作電壓VOP應在一操作範圍內。若是第一發光單元220發生異常(例如，發光元件的接點接觸不良或是發光元件老化等)，會造成其內阻增加，使得第二發光單元230接收驅動電流IDS所形成的操作電壓VOP超過操作範圍。因此，在一實施例中，參考電壓VREF可以是大約大於操作範圍的電壓值。當操作電壓VOP小於參考電壓VREF時，代表著第一發光單元220的運作正常，因此子畫素200選擇第一發光單元220進行發光。當操作電壓VOP大於等於參考電壓VREF時，代表著第一發光單元220運作異常，此時子畫素200選擇第二發光單元230進行發光；亦即，子畫素200選擇第二發光單元230取代第一發光單元220進行發光。
另外，使用者可透過外部修正參考電壓VREF的電壓值，來調整監控第一發光單元220發光效率衰退的數值。藉此，子畫素200在操作上更具有彈性，並且增加發光元件的使用週期。
在一實施例中，子畫素200還包含第一開關單元250和第二開關單元260。第一開關單元250電性耦接驅動單元210、第一發光單元220和比較單元240。第二開關單元260電性耦接驅動單元210、第二發光單元230和比較單元240。比較單元240可透過比較操作電壓VOP和參考 電壓VREF產生控制訊號ICS。控制訊號ICS用以開啟第一開關單元250和第二開關單元260其中一者，使得相應開啟的開關單元的發光單元可接收驅動電流IDS進行發光。在一實施例中，當操作電壓VOP小於參考電壓VREF時，控制訊號ICS開啟第一開關單元250並關閉第二開關單元260。因此，此時只有第一發光單元220可接收驅動電流IDS進行發光。當操作電壓VOP大於等於參考電壓VREF時，控制訊號ICS關閉第一開關單元250並開起第二開關單元260。因此，此時只有第二發光單元230可接收驅動電流IDS進行發光。
上述實施方式可在顯示器點亮之前或是關閉之前進行，利用短暫的時間進行偵測和檢查。透過上述實施方式，在發光元件的發光效率衰退的問題還無法得到有效改善時，可以增加顯示器的使用週期，並且改善顯示畫面不均勻的情況。另外，透過修正參考電壓VREF的電壓值，可使得顯示器在操作上更具有彈性。
第3圖是根據本發明一實施例繪示的一種子畫素300的電路圖。第3圖所示的子畫素300可應用於第1圖所示的顯示器100，但本實施例並不以此為限。子畫素300包含第一電晶體TN1、和第二電晶體TN2、第一發光元件310、第二發光元件320和比較器330。第一電晶體TN1的第一端和第二電晶體TN2的第一端用以接收相應資料電壓訊號的驅動電流IDS。第一電晶體TN1的第二端電性耦接第一發光元件310的陽極端。第二電晶體TN2的第二端 電性耦接第二發光元件320的陽極端。第一發光元件310的陰極端和第二發光元件320的陰極端電性耦接工作電壓線OVS，用以接收第一電壓。比較器330的第一輸入端電性耦接第一發光元件310的陽極端和第一電晶體TN1的第二端。比較器330的第二輸入端用以接收參考電壓。比較器330的輸出端電性耦接第一電晶體TN1的控制端和第二電晶體TN2的控制端。
在一實施例中，第一電晶體TN1的特性和第二電晶體TN2的特性為互補，即第一電晶體TN1和第二電晶體TN2不會同時開啟。換言之，當第一電晶體TN1為P型金氧半場效電晶體或PNP型電晶體時，第二電晶體TN2為N型金氧半場效電晶體或NPN型電晶體；當第一電晶體TN1為N型金氧半場效電晶體或NPN型電晶體時，第二電晶體TN2為P型金氧半場效電晶體或PNP型電晶體。
在本實施例中，第一電晶體TN1為N型薄膜電晶體(Thin Film Transistor,TFT)，第二電晶體TN2為P型薄膜電晶體，但本實施例並不以此為限。
在一實施例中，子畫素300還包含第三電晶體TN3和電容340。第三電晶體TN3的第一端電性耦接工作電壓線OVD，用以接收第二電壓。第三電晶體TN3的第二端電性耦接第一電晶體TN1的的第一端和第二電晶體TN2的第一端。第三電晶體TN3的第二端電性耦接資料線DAL，用以接收資料電壓訊號VDS。電容340的第一端電性耦接第三電晶體TN3的第一端。電容340的第二端電性耦接第三 電晶體TN3的控制端。
在本實施例中，第三電晶體TN3和第四電晶體TN4為P型薄膜電晶體，但本實施例並不以此為限，在其他實施例中，第三電晶體TN3和第四電晶體TN4可以為N型薄膜電晶體。
在一操作中，當第三電晶體TN3透過資料線DAL接收資料電壓訊號時，第三電晶體TN3被開啟。透過電容340的耦合效應，第三電晶體TN3根據資料電壓訊號產生驅動電流IDS。第一發光元件310根據驅動電流IDS進行發光，並且根據驅動電流IDS在第一發光元件310的陽極端產生操作電壓VOP。比較器330根據比較操作電壓VOP和參考電壓VREF產生控制訊號ICS給第一電晶體TN1和第二電晶體TN2。
當操作電壓VOP小於參考電壓VREF時，控制訊號ICS位於高邏輯電壓準位。由於第一電晶體TN1為N型電晶體而第二電晶體TN2為P型電晶體，因此第一電晶體TN1被開啟，而第二電晶體TN2被關閉。此時第一發光元件310透過第一電晶體TN1繼續接收驅動電流IDS進行發光。當操作電壓VOP大於等於參考電壓VREF時，控制訊號ICS位於低邏輯電壓準位。因此，第一電晶體TN1被關閉，而第二電晶體TN2被開啟。此時第二發光元件320取代第一發光元件310透過第二電晶體TN2接收驅動電流IDS進行發光。
類似地，使用者可透過外部修正參考電壓VREF 的電壓值，來調整監控第一發光元件310發光效率衰退的數值。藉此，子畫素300在操作上更具有彈性，並且增加發光元件的使用時間。
在一實施例中，子畫素300還包含第四電晶體TN4。第四電晶體TN4的第一端電性耦接第三電晶體TN3之控制端。第四電晶體TN4的第二端電性耦接資料線DAL，用以接收資料電壓訊號。第四電晶體TN4的控制端電性耦接掃描線SCL，用以接收選擇訊號。當選擇訊號開啟第四電晶體TN4時，第三電晶體TN3才透過第四電晶體TN4接收資料電壓訊號並產生驅動電流。
第4圖是根據本發明一實施例繪示的一種子畫素驅動方法400的流程圖。為了方便和清楚說明，子畫素驅動方法400以第2圖的子畫素200為例進行說明，但本實施例並不以此為限。首先，在步驟S410中，透過驅動單元210根據資料電壓訊號產生驅動電流IDS，其中資料電壓訊號可透過資料線DAL接收。接著，在步驟S430中，根據驅動電流IDS驅動第一發光單元220進行發光，並且透過第一發光單元220根據驅動電流IDS產生操作電壓VOP。然後，在步驟S450中，根據操作電壓VOP的變化選擇性地將第二發光單元230取代第一發光單元220進行發光。
在一實施例中，步驟S450還可包含步驟S451~S455，如第5圖所示，第5圖是根據本發明一實施例繪示的第4圖其中之一步驟的流程圖。在步驟S451中，透過比較單元240比較操作電壓VOP與參考電壓VREF， 並判斷操作電壓VOP是否小於參考電壓VREF。當操作電壓VOP小於參考電壓VREF時，進行步驟S453。在步驟S453中，透過驅動單元210提供驅動電流IDS給第一發光單元220，藉此驅動第一發光單元220進行發光。當操作電壓VOP大於等於參考電壓VREF時，進行步驟S455。在步驟S455中，透過驅動單元210提供驅動電流IDS給第二發光單元230，藉此驅動第二發光單元230進行發光。
在長時間開啟顯示器的情況下，LED元件內阻值升高，導致在相同的驅動電流下其操作電壓的增加，進而造成LED元件發光效率衰退。在接收相同的驅動電流下，LED元件發光效率衰退導致畫素的亮度下降，進而使得整個顯示畫面的亮度發生不均勻的情況，甚至產生暗點的情況。當所述的情況發生時，對於有異常的畫素則無法再進行修補。
由上述本發明的實施例可知，透過比較子畫素中的原發光元件的操作電壓和參考電壓以判斷原發光元件是否發生異常的情況，並且在原發光元件發生異常時，利用另一發光元件取待原發光元件進行發光，可有效改善顯示畫面不均勻的情況，並且增加顯示器的使用週期。另外，透過外部修正參考電壓VREF的電壓值，可使得顯示器在操作上更具有彈性。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
200‧‧‧子畫素
210‧‧‧驅動單元
220‧‧‧第一發光單元
230‧‧‧第二發光單元
240‧‧‧比較單元
250‧‧‧第一開關單元
260‧‧‧第二開關單元
VDS‧‧‧資料電壓訊號
IDS‧‧‧驅動電流
ICS‧‧‧控制訊號
VOP‧‧‧操作電壓
VREF‧‧‧參考電壓

Claims (9)

  1. 一種顯示器，包含：一資料線，用以提供一資料電壓訊號；及一子畫素，包含：一驅動單元，用以根據該資料電壓訊號產生一驅動電流；一第一發光單元，用以根據該驅動電流進行發光，並根據該驅動電流產生一操作電壓；一第二發光單元，用以根據該操作電壓的變化選擇性地取代該第一發光單元進行發光；及一比較單元，用以比較該操作電壓與一參考電壓以決定驅動該第一發光單元或該第二發光單元進行發光。
  2. 如請求項1所述之顯示器，其中當該操作電壓小於該參考電壓時，該第一發光單元透過該驅動電流進行發光；當該操作電壓大於等於該參考電壓時，該第二發光單元透過該驅動電流進行發光。
  3. 如請求項1所述之顯示器，其中該子畫素還包含：一第一開關單元，電性耦接該第一發光單元、該驅動單元和該比較單元；及一第二開關單元，電性耦接該第二發光單元、該驅動 單元和該比較單元；其中該比較單元比較該操作電壓和該參考電壓以產生一控制訊號，該控制訊號用以開啟該第一開關單元和該第二開關單元其中一者以驅動相應開啟的開關單元的發光單元。
  4. 一種子畫素驅動方法，適用於一子畫素，該子畫素包含一第一發光元件和一第二發光元件，該方法包含：根據一資料電壓訊號產生一驅動電流；根據該驅動電流驅動該第一發光元件進行發光，並透過該第一發光元件根據該驅動電流產生一操作電壓；及根據該操作電壓的變化選擇性地將該第二發光元件取代該第一發光元件進行發光；其中根據該操作電壓的變化選擇性地將該第二發光元件取代該第一發光單元進行發光包含：比較該操作電壓與一參考電壓以決定驅動該第一發光元件或該第二發光元件進行發光。
  5. 如請求項4所述之子畫素驅動方法，其中根據該操作電壓的變化選擇性地將該第二發光元件取代該第一發光單元進行發光還包含：當該參考電壓小於該參考電壓時，驅動該第一發光元件進行發光；及當該參考電壓大於等於該參考電壓時，驅動該第二發 光元件進行發光。
  6. 一種顯示器，包含：一資料線，用以提供一資料電壓訊號；及一子畫素，包含：一第一發光元件，包含一第一端和一第二端，該第一端用以接收一第一電壓；一第二發光元件，包含一第一端和一第二端，該第一端用以接收該第一電壓；一第一電晶體，包含一第一端、一第二端和一控制端，該第一端用以接收相應該資料電壓訊號之一驅動電流，該第二端電性耦接該第一發光元件之該第二端；一第二電晶體，包含一第一端、一第二端和一控制端，該第一端用以接收該驅動電流，該第二端電性耦接該第二發光元件之該第一端；及一比較器，包含一第一輸入端、一第二輸入端和一輸出端，該第一輸入端電性耦接該第一發光元件之該第二端和該第一電晶體之該第二端，該第二輸入端用以接收一參考電壓，該輸出端電性連接該第一電晶體之該控制端和該第二電晶體之該控制端。
  7. 如請求項6所述之顯示器，其中該子畫素還包含：一第三電晶體，包含一第一端、一第二端和一控制端， 該第一端用以接收一第二電壓，該第二端電性耦接該第一電晶體之該第一端和該第二電晶體之該第一端，該控制端電性耦接該資料線；及一電容，包含一第一端和一第二端，該第一端電性耦接該第三電晶體之該第一端，該第二端電性耦接該第三電晶體之該控制端。
  8. 如請求項7所述之顯示器，其中該子畫素還包含：一第四電晶體，包含一第一端、一第二端和一控制端，該第一端電性耦接該第三電晶體之該控制端，該第二端電性耦接該資料線，該控制端用以接收一選擇訊號。
  9. 如請求項6所述之顯示器，其中該第一電晶體的特性和該第二電晶體的特性係為互補。
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