TWI595474B - 用於補償顯示裝置之影像的設備及方法 - Google Patents

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Description

用於補償顯示裝置之影像的設備及方法
本揭露係關於一種用於補償顯示裝置之影像的設備及方法。
平板顯示器之型態包含液晶顯示器(LCD)、場效發射顯示器、電漿顯示面板(PDP)以及有機發光顯示裝置。
有機發光顯示裝置一般使用由於電子與電洞之再結合而發光之有機發光二極體來顯示影像。此類有機發光顯示裝置在具有快速反應速度下係以低功率所驅動，且於發光效率、亮度及視角上具有優異之特點，故而近來受到注目。
一般而言，根據驅動有機發光二極體之方法，有機發光顯示裝置分為被動式陣列有機發光二極體(PMOLED)與主動式陣列有機發光二極體(AMOLED)。
被動式陣列有機發光二極體係為形成會正交之正極與負極而選擇並驅動負極線與正極線之方法，而主動式陣列有機發光二極體係為整合各像素中之薄膜電晶體與電容器而藉電容器得以維持電壓之驅動方法。被動式陣列有機發光二極體具有簡單結構且以低成本驅動，但其卻不能實現大尺寸及高清晰度之面板。主動式陣列有機發光二極體可實現大尺寸及高清晰度之面板，但卻會有控制方法在技術上很困難且主動式陣列有機發光二極體相當貴的問題。
主動式陣列有機發光二極體鑒於解析度、對比度及作動速度而於每一單元像素中選擇性地發光。
於主動式陣列有機發光二極體之像素中(下文中之有機發光 顯示裝置)，根據至有機發光二極體(OLED)之資料電壓，有機發光二極體之發光程度係藉由控制供應驅動電流之驅動電晶體而調整。
複數個驅動電晶體之間在臨界電壓與電流移動率之偏差可能會發生於有機發光顯示裝置之顯示面板中。根據多晶矽之特性以及驅動電晶體之生產製程、生產方法及/或環境，可能會發生這樣的偏差。或者是，隨著有機發光顯示裝置之使用時間(顯示期間)之增長，此偏差可能會由於驅動電晶體之劣化而發生。
由於驅動電晶體之非均勻臨界電壓之特性，即使施加相同的臨界電壓至各像素電路，輸出像素之發光程度還是會變得不同，所以汙點現象像是相對地較暗之顆粒(sand grain)會生成於亮幕上。亦即，當驅動電晶體之臨界電壓不一致時，即使施加了相同的資料電壓，與供應至有機發光二極體之驅動電流直接相關的驅動電晶體之閘極-源極電壓(Vgs)輸出變得不同。所以，無法以精密灰階表示出根據資料訊號之影像，污點會生成，且顯示品質會劣化。
雖已發展出透過此種驅動電晶體之臨界電壓散射補償而補償影像之技術，但現今顯示面板係以大尺寸形成，故而於高速驅動方法為必需之趨勢中，整個顯示面板之像素之臨界電壓係難以完全地補償。
上述揭露於此背景章節之資訊係僅用來增進本發明背景之理解，且因此其可包含未形成本國相關技術領域具一般知識者已知的先前技術之資訊。
藉由補償控制與顯示裝置中的像素之發光程度相關之驅動電流之驅動電晶體的臨界電壓散射，本發明之實施例係致力於提供用以補償影像具有實現精密灰階表現及清晰圖像特性之優點的設備與方法。
實施例也致力於提供一種在顯示裝置之顯示面板中用以補償影像具有依像素基礎、線基礎及訊框基礎而能夠控制與補償顯示影像之優點之設備與方法。
本發明之一實施例提供一種包含根據資料訊號而顯示影像 之顯示面板之顯示裝置之影像補償設備。影像補償設備包含配置以根據施加於顯示面板所包含之複數個像素之測試初始化電壓及測試資料電壓而自顯示影像來分析亮度及量測複數個像素之驅動電晶體之臨界電壓之偏差的散射量測單元；配置以根據驅動電晶體之臨界電壓之偏差而分割顯示面板為預定區域及計算依預定區域基礎來初始化區域所包含之複數個像素之驅動的不同初始化電壓的電壓控制器；以及配置以施加電壓控制器所計算之對應初始化電壓至預定區域所包含之複數個像素的初始化電壓供應單元。
影像補償設備可更包含根據從散射量測單元接收之測試初始化電壓及測試資料電壓而配置以儲存亮度分析資訊之儲存單元。
散射量測單元可配置以量測測試資料電壓對目標亮度之實際亮度，及根據自目標亮度之臨界範圍偏差之程度而分割(divide)驅動電晶體之臨界電壓之偏差。
預定區域可為至少一像素、至少一像素線、包含複數個像素線之至少一區塊或於訊框中發光之所有像素。
初始化電壓可施加於各像素之驅動電晶體之閘極電壓且初始化預寫之資料電壓。
電壓控制器可配置以計算依照預定區域基礎所施加之各不同初始化電壓作為一電壓值，以對應於預定區域所包含之複數個像素之驅動電晶體之臨界電壓之補償期間之端點。
各不同初始化電壓可決定為對應至各預定區域所包含之複數個像素之驅動電晶體之臨界電壓補償期間之端點之複數個電壓值之平均值、最大值、最小值及中間值之其中一數值。
初始化電壓供應單元可根據預定區域之分割形式而配置以不同地施加不同初始化電壓。
初始化電壓供應單元可配置以包含串聯耦合之複數個電阻。初始化電壓供應單元可配置以分割(divide)預定參考電壓為電壓控制器中所計算之不同初始化電壓值，且透過連接至各像素之初始化電壓導線而供應不同初始化電壓值。
初始化電壓供應單元可分割一預定參考電壓為電壓控制器 所計算之不同初始化電壓值，且透過連接至各像素之資料線而供應不同初始化電壓值。
各像素可包含配置以根據對應至資料訊號之驅動電流而發光之有機發光二極體(OLED)；配置以傳輸對應於資料訊號的驅動電流至有機發光二極體之驅動電晶體；配置以根據資料訊號而傳輸資料電壓至驅動電晶體之閘極電極之開關電晶體；配置以二極體連接驅動電晶體之閘極電極與汲極電極之臨界電壓補償電晶體；以及配置以施加電壓控制器所計算之對應初始化電壓至驅動電晶體之閘極電極之初始化電晶體。
各像素可更包含連接於驅動電晶體之閘極電極與像素之驅動電源電壓源之間之儲存電容。
另一實施例提供一種補償顯示裝置之影像的方法，該方法包含：藉由供應測試初始化電壓及測試資料電壓至於顯示面板所包含之複數個像素而顯示測試影像；藉由自顯示面板之測試影像分析亮度而量測複數個像素之驅動電晶體之臨界電壓之偏差；根據驅動電晶體之臨界電壓之偏差而分割顯示面板為預定區域且計算依預定區域基礎來初始化區域所包含之複數個像素之驅動之不同初始化電壓；以及施加經計算的對應初始化電壓至預定區域所包含之複數個像素。
可藉由交替地重複測試初始化電壓及測試資料電壓而執行顯示測試影像及量測偏差。
量測偏差可包含根據測試初始化電壓及測試資料電壓而儲存分析顯示面板之測試影像之亮度分析資訊。
量測偏差可包含量測測試資料電壓對目標亮度之實際亮度，及根據自目標亮度之臨界範圍偏差之程度而分割驅動電晶體之臨界電壓之偏差。
計算不同初始化電壓可包含計算對應預定區域所包含之複數個像素之驅動電晶體之臨界電壓之補償期間之端點之電壓值。
施加經計算的對應初始化電壓可包含根據預定區域之分割形式而有差異地施加經計算的不同初始化電壓。
當預定區域係為至少一像素時，可透過像素之資料線而施加經計算的對應初始化電壓。當預定區域係為至少一像素線、包含複數個像 素線之至少一區塊或於一訊框中發光之所有像素之其中之一時，可透過連接至像素之初始化電壓導線而施加經計算的不同初始化電壓。
根據對應至顯示面板所包含之各像素之資料訊號，於各像素之驅動電晶體之臨界電壓於驅動期間被補償以顯示影像之前，可執行施加經計算的對應初始化電壓。
根據本發明之實施例，即使於高速驅動之大尺寸顯示裝置，仍可補償像素之驅動電晶體之臨界電壓之散射，故而可避免顯示影像之灰階污點且可實現清晰影像品質。
進一步，透過補償顯示面板之複數個驅動電晶體之驅動電壓散射，可降低用於補償影像之時間需求，因此影像補償設備可輕易地應用至大尺寸顯示裝置，而可提升顯示裝置之影像品質且可同時執行高速驅動。
100‧‧‧影像補償設備
110‧‧‧散射量測單元
120‧‧‧儲存單元
130‧‧‧電壓控制器
140‧‧‧初始化電壓供應單元
200‧‧‧顯示面板
Cst‧‧‧儲存電容
GC‧‧‧補償控制訊號
Vinit1、Vinit2、Vinit3、Vinit‧‧‧初始化電壓
Vdata‧‧‧資料電壓
VC1、VC2、VC3‧‧‧臨界電壓
Vth1、Vth2、Vth3‧‧‧電壓差
INT‧‧‧初始化控制訊號
N1‧‧‧第一節點
M1‧‧‧驅動電晶體
M2‧‧‧開關電晶體
M3‧‧‧臨界電壓補償電晶體
M4‧‧‧初始化電晶體
Data‧‧‧資料寫入期間
scan‧‧‧掃描訊號
t1、t2、t3‧‧‧時間點
tx‧‧‧預設參考補償時間
TS1‧‧‧第一像素
TS2‧‧‧第二像素
TS3‧‧‧第三像素
Tth1、Tth2、Tth3、Tths‧‧‧補償時間
a、b、c、d、e、f‧‧‧電壓值
S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7‧‧‧步驟
第1圖係根據本發明之實施例表示顯示裝置之影像補償設備之配置的方塊圖。
第2圖係根據本發明之實施例表示顯示面板所包含之像素的標準電路結構為影像補償設備之補償目標之電路圖。
第3圖係表示驅動第2圖之像素電路之訊號時間圖。
第4圖係表示臨界電壓散射及驅動電晶體之補償時間之間的關係圖。
第5圖係表示根據本發明之實施例在應用補償影像之方法時，驅動電晶體之臨界電壓補償程度之示意圖。
第6圖係表示根據本發明之實施例之補償影像之方法的流程圖。
本發明將參考其中繪示本發明之一些實施例之附圖而於下 文中更完整地描述。技術領域具一般知識者將了解所述之實施例在不脫離本發明之精神或範疇下可以各種不同方式修改。
圖示與敘述係視為自然示意而非限制性。於全文中，相似參考符號一般標示相似元件。
於全文與後續之申請專利範圍中，當描述元件與另一元件「耦合(coupled)」時，元件可與另一元件「直接耦合」或透過第三元件與另一元件「電性耦合」。此外，除非明確地另外闡述，否則詞彙「包含(comprise)」及其變化像是「包含(comprises)」或「包含(comprising)」將理解為表示涵括所述元件但不排除任何其他元件。
第1圖係根據本發明之實施例表示顯示裝置之影像補償設備之配置的方塊圖。
根據本發明之實施例之影像補償設備100係連接至顯示面板200且藉由補償於顯示面板200中顯示之影像之缺陷或灰階污點而實現高畫質之清晰影像。
應用影像補償設備100之顯示面板200沒有特殊限制。於一些實施例中，顯示面板200可為主動式陣列有機發光二極體之顯示面板。
參閱第1圖，影像補償設備100包含散射量測單元110，其亦於此標示為散射量測單元。影像補償設備亦包含儲存單元120、電壓控制器130及初始化電壓供應單元140。
散射量測單元110係連接至顯示面板200，且量測顯示面板200所包含之各像素之驅動電晶體之臨界電壓之偏差(散射)。
為了量測顯示面板200之像素之驅動電晶體之散射，散射量測單元110提供預定電壓設定值使顯示面板200能夠顯示測試影像。於此例中，提供之電壓設定值包含測試影像的測試資料電壓值及測試初始化電壓值。
測試資料電壓值係為供應用於測試顯示面板200之各像素之資料線之資料電壓，且為具有所有像素可以相同預設目標亮度發光之相同灰階資訊之資料電壓。
測試初始化電壓值係為相等地傳送至所有像素以初始化顯示面板200之各像素之驅動電流之初始化電壓。因為初始化顯示面板所包 含之像素之驅動的各種方法可根據顯示面板之特性與種類而存在，測試初始化電壓之應用方法並無特別限制。例如，當像素係為自發光元件例如有機發光元件時，為了使傳送至有機發光元件之驅動電流初始化至預定值，測試初始化電壓可施加於控制元件(驅動電晶體)。
當散射量測單元110傳送預定測試資料電壓值及預定測試初始化電壓值之設定值至顯示面板200時，顯示面板200初始化至測試初始化電壓且根據測試資料電壓而顯示影像。雖然未特別顯示於第1圖，散射量測單元110之設定值係傳送至顯示面板200之驅動器。於顯示面板200中，驅動顯示面板以顯示測試影像之驅動積體電路可為現存之任何驅動器，且因此其詳細描述將省略。
顯示面板200係藉由從外界供應之驅動電源所驅動，使用從散射量測單元110傳送之設定值而初始化各像素，且根據測試資料電壓而顯示影像。
散射量測單元110分析於顯示面板200中所顯示之測試影像之亮度。散射量測單元110量測顯示面板200對比於對應測試資料電壓值之目標亮度實際上係為以何亮度值發光。目標亮度係具有根據對應至測試資料電壓之灰階資訊之理想發光的亮度。
當不同地調整測試資料電壓值及測試初始化電壓值之設定時，散射量測單元110反覆分析顯示面板200之測試影像的亮度。當散射量測單元110反覆分析顯示面板200之測試影像的亮度時，除了從散射量測單元110傳送之設定值之外，顯示面板200之所有驅動條件與驅動次數係一直一致地固定。例如外界驅動電源、像素電路結構及導線之驅動環境、初始化時間、臨界電壓補償時間、掃描、資料寫入時間以及例如發光時間之驅動時間係一直於定量固定的狀態中而顯示重覆之測試影像。
於顯示面板200中重複顯示測試影像，而透過於散射量測單元110中測試影像之分析亮度過程所取得之灰階資訊及設定電壓值係傳送並儲存於儲存單元120。
儲存單元120係連接至散射量測單元110，以從散射量測單元110接收各種關於顯示面板之測試影像的資訊且儲存各種資訊於例如查詢表。儲存於儲存單元120之查詢表係為對應至具有預設亮度值之測試資 料電壓而於顯示面板200中實際顯示之灰階值，且表示隨著供應至顯示面板200之像素之初始化電壓改變而改變之灰階資訊之關係。
當顯示面板200根據外界影像訊號而顯示影像時，電壓控制器130設定用於補償複數個驅動電晶體之臨界電壓散射之初始化電壓。電壓控制器130使用儲存於儲存單元120中之顯示面板200之初始化電壓之灰階資訊之關係之查詢表。
因為顯示面板200之各像素之驅動電晶體之臨界電壓特性不同，根據測試資料電壓，灰階污點可於影像中發生。灰階汙點之發生程度係受測試資料電壓之目標亮度與實際亮度間的偏差所影響。
所以，當目標亮度之預訂臨界範圍係設定且實際亮度偏離此臨界範圍時，依照像素單元、像素線單元、集合成像素群之區塊單元或訊框單元，係決定顯示面板200對應像素之初始化電壓不同地設定之區域。像素之驅動電晶體之臨界電壓的散射可依據實際亮度與目標亮度之臨界範圍的差異程度而分割。劃分實際亮度與目標亮度之臨界範圍的差異等級，且等級係組成預定群，且附屬於對應群的像素之驅動電晶體之臨界電壓特性係視作為相似的。
當散射量測單元110在依照像素基礎、線基礎、區塊基礎及訊框基礎而改變初始化電壓下顯示顯示面板之影像時，電壓控制器130測定於未發生灰階汙點之等級之對應區域之初始化電壓。發生灰階汙點表示在對應區域(像素、線、區塊及訊框區域)所包含之像素之驅動電晶體之臨界電壓並未完全被補償時亮度偏差超過臨界範圍。
所以，顯示面板200之初始化電壓控制之區域測定後，於灰階污點依各區域基礎發生前，電壓控制器130使用查詢表而立刻決定初始化電壓為實際性應用電壓。
例如，於顯示面板200之測試中，即使施加相同測試資料電壓，當灰階污點依1-像素線、2-像素線及3-像素線不同地表現時，電壓控制器130設定像素線單元中之初始化電壓的控制目標區域並決定施加於各像素線之初始化電壓。
於此例中，因為包含於各1-像素線、2-像素線及3-像素線之像素之驅動電晶體之臨界電壓係有所不同，雖然顯示面板200以相同補償 與驅動時間所驅動，顯示於各像素線之影像之灰階汙點有所差異地發生。舉例來說，當施加1V之測試初始化電壓時，因為1-像素線及2-像素線之像素之臨界電壓係於-1至1V之範圍內，臨界電壓係於預定之補償期間完全地補償，但因為3-像素線之像素之臨界電壓係於-1或更少之範圍，臨界電壓並未於補償期間中補償。所以，當以1V之初始化電壓相同地初始化面板之所有像素時，影像於3-像素線之區域內無法以精確亮度顯示，故而發生污點。
所以，電壓控制器130有差異地決定初始化電壓，使得依各像素線基礎所有臨界電壓會於相同的補償期間內被補償。當使用儲存單元120之查詢表逐漸施加低於1V之初始化電壓於上述範例之3-像素線區域時，可找到於相同補償期間內灰階汙點不會發生之電壓值(例如-1V)，且此電壓值係設定為施加於3-像素線之像素之初始化電壓值。
測定於電壓控制器130之初始化電壓之方法已說明且不受限於此，且可依據不同地接受初始化電壓之預定區域之形式而決定。
當初始化電壓有差異地供應於像素單元時，可使用儲存單元120之查詢表而獲得對應像素之初始化電壓。
當有差異地供應初始化電壓於線單元或包含複數個像素線之區塊單元時，電壓控制器130使用查詢表而決定對應之線或區塊內所包含之各像素之複數個初始化電壓，且決定初始化電壓具複數個初始化電壓之平均值、最大值、最小值或中間值。
當有差異地施加初始化電壓於訊框單元時，電壓控制器130使用查詢表而測定整個顯示面板之像素之初始化電壓，且決定初始化電壓具平均值、最大值、最小值或中間值。
於一實施例中，如第2圖所示，包含於顯示面板200之像素結構係形成以具P型金屬氧化半導體電晶體。初始化像素之方法係為施加初始化電壓至像素之P型金屬氧化半導體之閘極電壓之方法。
於上述中，像素之組成元件假定為P型金屬氧化半導體電晶體，但當其他實施例中像素之組成元件係為N型金屬氧化半導體電晶體時，則於此相反，在逐漸增加查詢表之初始化電壓值時，可找出適合於對應區域之補償的電壓值。
根據顯示面板200所包含之像素之實施例之特定電路結構將參考第2圖而描述。
於電壓控制器130有差異地決定於顯示面板200之預定區域基礎之初始化電壓值之後，初始化電壓資訊係傳送至初始化電壓供應單元140。其後，初始化電壓供應單元140供應各設定於預定區域基礎之初始化電壓至對應之設定區域之像素。
初始化電壓供應單元140包含數位類比轉換器(digital-analog converter,DAC)，且包含其中複數個電阻於參考電壓與接地電壓之間串聯耦合之電阻串列(R-string)。
初始化電壓供應單元140供應不同初始化電壓至顯示面板200之各預定區域之形式可根據預定區域單元而有所不同。根據顯示面板200之預定區域單元可透過獨立電壓導線，或可於不同於資料寫入時間之時間使用現有設置之資料線而供應初始化電壓。
各初始化電壓供應單元140之初始化電壓輸出方法及顯示面板200之供應形式並無特別限制。
當預定區域之基礎單元係為單獨像素時，從電壓控制器130施加於各像素之初始化電壓值係已決定。其後，透過電壓分配，初始化電壓供應單元140輸出不同初始化電壓至個別像素。於各像素中有差異地決定之初始化電壓之供應形式並無限制，但當預定區域為像素單元時，可使用連接至各像素之資料線。
當預定區域之基礎單元係像素線或包含複數個像素線之區塊時，初始化電壓供應單元140透過依線單元形成之初始化電壓導線有差異地分配而供應初始化電壓。當測定區域為三區塊時，第1圖之實施例表示不同的第一初始化電壓Vinit1、第二初始化電壓Vinit2及第三初始化電壓Vinit3依各區塊而分配及供應。
更進一步，預定區域之基礎單元可為訊框單元，且於此例中，傳送至整個顯示面板200之初始化電壓值可有差異地設定且施加至各訊框。於此例中，初始化電壓供應單元140於各訊框中以不同輸出來輸出初始化電壓至顯示面板200。
第2圖係根據本發明之實施例表示顯示面板所包含之像素的 標準電路結構作為影像補償設備之補償目標之電路圖。
參閱第2圖，像素係形成而具有機發光二極體(OLED)及驅動有機發光二極體之驅動電路。驅動電路係形成以具4個電晶體M1至M4及一個電容器Cst。第2圖這樣的電路結構係為示例，且本發明不受限於此電路結構。
藉由增加用於藉發光控制訊號而控制流至有機發光二極體之驅動電流之至少一發光控制電晶體至第2圖之像素電路，可形成以六個電晶體與一個電容器所形成之6TR1CAP之結構。
形成具第2圖之實施例之像素之顯示面板200之影像補償係藉由控制要施加至傳送有機發光二極體之驅動電流之驅動電晶體之閘極端之初始化電壓而執行。
第2圖之像素包含有機發光二極體及傳送驅動電流至有機發光二極體之驅動電晶體M1。第2圖之像素包含開關電晶體M2、臨界電壓補償電晶體M3、初始化電晶體M4及儲存電容器Cst。
驅動電晶體M1包含連接至第一節點N1之閘極電極、連接至從外界所供應之高位準之驅動電源電壓(ELVDD)供應源之第一電極、及連接至有機發光二極體之陽極電極之第二電極。當驅動電晶體M1開啟時，驅動電晶體M1根據寫入於第一節點N1之資料訊號而傳送資料電壓之驅動電流至有機發光二極體，從而發出預定亮度的光。
開關電晶體M2包含連接至複數個掃描線之對應掃描線之閘極電極、連接至複數個資料線之對應資料線之第一電極、以及連接至第一節點N1之第二電極。當開關電晶體M2開啟時，根據資料訊號，開關電晶體M2透過資料線傳送資料電壓Vdata至與驅動電晶體M1之閘極電極連接之第一節點N1。
臨界電壓補償電晶體M3包含連接至複數個第一控制線之對應第一控制線之閘極電極、連接至與驅動電晶體M1之閘極電極連接之第一節點N1之第一電極、以及連接至驅動電晶體M1之第二電極之第二電極。第一控制線係供應控制驅動電晶體M1之臨界電壓之補償之補償控制訊號GC之控制線。當臨界電壓補償電晶體M3開啟以回應補償控制訊號GC時，藉由二極體連接驅動電晶體M1之閘極電極與第二電極，臨界電 壓補償電晶體M3使驅動電晶體M1成為二極體。
更進一步，初始化電晶體M4包含連接至複數個第二控制線之對應第二控制線之閘極電極、連接初始化電壓Vinit之供應至初始化電壓導線之第一電極、以及連接至第一節點N1之第二電極。第二控制線係為供應初始化控制訊號INT之控制線，初始化控制訊號INT控制在驅動電晶體M1之資料寫入以及顯示資料寫入之驅動過程中用於初始化預寫資料電壓之初始化電壓Vinit之提供。當初始化電晶體M4開啟以回應於初始化控制訊號INT時，初始化電晶體M4藉由施加初始化電壓Vinit至驅動電晶體M1之閘極電極而初始化寫入於驅動電晶體M1之閘極電極之先前資料電壓。
儲存電容器Cst包含連接於與驅動電晶體M1之第一電極連接之驅動電源電壓ELVDD供應源之一電極、以及連接至第一節點N1之另一電極。因為儲存電容器Cst根據施加於兩電極間之電壓差而充電電壓，儲存電容器Cst根據於預定期間施加於第一節點N1與驅動電源電壓ELVDD供應源間之電壓變化而維持變化之電壓間之電壓差。
包含於第2圖之像素中之電晶體係為P型金屬氧化半導體電晶體，但此係為示例，且其可為N型金屬氧化半導體電晶體。所以，於第2圖中，開啟電晶體之閘通(gate-on)電壓係為預定之低位準，但當電晶體之類型改變時，閘通電壓位準改變為相反的位準。
使用根據第2圖之實施例之像素之結構之驅動有機發光二極體之過程將使用第3圖之時間圖而描述。
首先，於時間點t1，初始化控制訊號INT之位準轉換成預定之低位準，其為包含於第2圖之像素之電晶體之閘通位準。當低位準之初始化控制訊號INT透過第二控制線傳送至初始化電晶體M4時，像素之初始化電晶體M4係開啟。其後，施加初始化電壓Vinit至第一節點N1。於儲存電容器Cst充電至對應至先前資料電壓之電壓值之後，儲存電容器Cst由於施加於與第一節點連接之儲存電容器Cst之另一電極之初始化電壓Vinit而逐漸放電。亦即，儲存電容器Cst之充電電壓從對應至先前資料電壓之電壓改變成施加於儲存電容器Cst兩端間之電壓差，即驅動電源電壓ELVDD供應源與初始化電壓Vinit間之電壓差。
接著，於時間點t2，補償控制訊號GC藉由第一控制線轉換至為閘通電壓位準之低位準。當臨界電壓補償電晶體M3開啟以回應於低位準之補償控制訊號GC時，驅動電晶體M1之閘極電極與第二電極係二極體連接。當驅動電晶體M1之閘極電極與汲極電極連接時，驅動電晶體M1作用為二極體，且因而驅動電晶體M1之臨界電壓係施加於第一節點N1。
其後，於儲存電容器Cst維持於對應至初始化電壓Vinit之電壓值時，儲存電容器Cst放電至對應於驅動電晶體M1之臨界電壓的電壓值。用以補償臨界電壓之補償時間係為儲存電容器Cst於時間點t1充電至對應初始化電壓之電壓且於時間點t2放電至對應驅動電晶體之臨界電壓之電壓之時間。
所以，根據本發明之實施例，當設定以及施加初始化電壓Vinit至對應於驅動電晶體M1之臨界電壓之不同值時，像素之臨界電壓可於相同補償時間完全地被補償。
其後，於時間點t3，掃描訊號scan轉換至為閘通位準之預定低位準。低位準之掃描訊號scan係透過像素之對應掃描線而傳送至開關電晶體M2，且開關電晶體M2係開啟。其後，根據資料訊號之資料電壓Vdata係施加於開關電晶體M2之第一電極且傳送至第一節點N1。根據於資料寫入期間Data之資料訊號，儲存電容器Cst維持於對應至資料電壓Vdata之電壓值。
當掃描訊號scan之電壓位準增加至高位準時，開關電晶體M2係關閉而結束資料寫入。所以，驅動電晶體M1使驅動電流得以流至有機發光二極體，此驅動電流對應至對應閘極電極與源極電極間之兩端之電壓差之電壓，即於儲存電容器Cst維持之電壓，從而發光。
雖然驅動電晶體之臨界電壓由於像素之特性而有所不同，於資料寫入前，臨界電壓已完整地補償，且因此根據資料電壓Vdata得以不管臨界電壓特性而以精確的亮度發光。
於第2圖及第3圖之驅動過程中，根據本發明之實施例之像素之初始化電壓施加過程及臨界電壓補償過程將使用第4圖與第5圖而詳細描述。
第4圖係表示臨界電壓散射與驅動電晶體之補償時間之間的關係圖。
第4圖表示根據像素之基座基板之多晶矽特性、製造製程、製造方法及或環境而使其中驅動電晶體之臨界電壓特性並不均勻之第一像素TS1、第二像素TS2、第三像素TS3。第一像素TS1至第三像素TS3係包含於一顯示面板。
於本發明之一實施例中，組成像素之電晶體係P型金屬氧化半導體，故而實施例將基於P型金屬氧化半導體而描述。所以，於第4圖中，預定資料電壓Vdata可由負值所變化。亦即，於第4圖中，Y軸之增加表示於負區域中絕對值增加。
第一像素之驅動電晶體之臨界電壓係為相鄰於預定資料電壓Vdata之VC1，第二像素之驅動電晶體之臨界電壓係為VC2，且第三像素之驅動電晶體之臨界電壓係為VC3。所以，預定資料電壓Vdata與第一像素至第三像素之驅動電晶體之臨界電壓值之間之差異為Vth1、Vth2及Vth3。
為了補償各組成電晶體之臨界電壓，組成電晶體之閘極電極與汲極電極作二極體連接，因此閘極電極電壓應維持以分別對應臨界電壓值VC1至VC3。
然而，如前所述，於第2圖之像素驅動中，於臨界電壓之補償前，施加初始化電壓至驅動電晶體之閘極電極。
傳統上，如第4圖所示，如此初始化電壓Vinit係運用作為預定理想值。
所以，從初始化電壓Vinit降至第一像素至第三像素之每一驅動電晶體之臨界電壓VC1至VC3之補償期間係改變。亦即，於第一像素之驅動電晶體中，電流從初始化電壓Vinit降(escapes)至臨界電壓VC1所需之補償時間係為Tth1且為最久的。然而，於第三像素之驅動電晶體中，電流從初始化電壓Vinit降至臨界電壓VC3中所需之補償時間係為Tth3且為最短的。
在此方法中，根據驅動電晶體之臨界電壓特性，補償時間Tth1至Tth3係有所差異。
當顯示裝置以高速所驅動而無法確保足夠之補償時間，且要於相同之預定參考補償時間tx內補償臨界電壓時，第二像素之驅動電晶體之閘極電壓值到達「b」，第三像素之驅動電晶體之閘極電壓值到達「c」，且各臨界電壓係完全地被補償，但第一像素之驅動電晶體之閘極電壓值到達「a」，故而無法補償臨界電壓。
其後，當根據資料訊號而施加資料電壓時，第一像素TS1輸出不同於預期資料電壓之電壓，且具有不同於顯示面板200之其他像素之發光程度。
所以，根據本發明之實施例之影像補償設備100係不同地設定而施加初始化電壓Vinit之電壓值，其施加於像素之驅動電晶體之閘極電壓，以對應至驅動電晶體之臨界電壓。
第5圖係表示根據第4圖之本發明之實施例在應用補償影像之方法時，驅動電晶體之臨界電壓補償之示意圖。
影像補償設備100之電壓控制器130有差異地設定初始化電壓以對應於各第一像素TS1至第三像素TS3之驅動電晶體之臨界電壓。亦即，施加於第一像素TS1之初始化電壓Vinit1、施加於第二像素TS2之初始化電壓Vinit2、及施加於第三像素TS3之初始化電壓Vinit3係不同地設定以對應各像素之驅動電晶體之臨界電壓。
於預定補償時間Tths結束之時間點，可控制於電壓控制器130中不同地設定之各初始化電壓Vinit1至Vinit3，以使各像素之驅動電晶體之閘極電壓值係維持足夠電壓值以補償各臨界電壓。
亦即，初始化電壓Vinit1係設定為低於其他像素之初始化電壓之電壓，以使施加於第一像素TS1之初始化電壓Vinit1可於補償時間Tths內完全地到達第一像素TS1之驅動電晶體之臨界電壓VC1之電壓值「d」。
施加於第二像素TS2之初始化電壓Vinit2係設定以於補償時間Tths完全地到達第二像素TS2之驅動電晶體之臨界電壓VC2之電壓值「e」。
更進一步，施加於第三像素TS3之初始化電壓Vinit3係設定為高於其他像素之初始化電壓之電壓，以使初始化電壓Vinit3可於補償 時間Tths到達第三像素TS3之驅動電晶體之臨界電壓VC3之電壓值「f」。
如第5圖所示，為了於相同期間內完全地補償各像素之驅動電晶體之臨界電壓，藉由不同地設定及施加初始化電壓，各驅動電晶體之閘極-源極電壓(Vgs)係以相同資料電壓之相同值所輸出，故而決定了驅動電流。所以，即使顯示面板200之像素之驅動電晶體之臨界電壓係有差異地分佈，根據相同資料訊號之驅動電流係一致地決定，因此在發光時，影像係以均勻亮度顯示且防止了汙點現象。
第4圖與第5圖之第一像素至第三像素表示其中驅動電晶體之臨界電壓不同之各別像素，但不受限於此，且可運用至不同像素線、不同區塊及不同訊框。
第6圖係表示根據本發明之實施例之補償影像之方法的流程圖。
首先，測試設定值輸入至顯示面板200(S1)。測試設定值可為用於量測顯示面板200所包含之像素之驅動電晶體之臨界電壓散射而施加於各像素之預定資料電壓設定值及預定初始化電壓設定值。
顯示面板200之各像素接收測試設定值之輸入被驅動，而以預定亮度發光(S2)。亦即，顯示面板200之每一像素藉由測試初始化電壓設定值而初始化至相同電壓，且藉由對應至測試資料電壓之驅動電流而發光。
於此例中，藉由執行顯示面板200之顯示影像之亮度分析，量測顯示面板200之每一像素之驅動電晶體之臨界電壓散射(S3)。亦即，決定根據測試資料電壓之目標亮度，但在顯示面板200所屬之各像素之驅動電晶體之臨界電壓不同時，會以一實際亮度而發光。於步驟S3中，設定目標亮度之預定臨界範圍，且藉由量測實際亮度而量測其自臨界範圍偏離的程度，且依區域基礎來分析程度。
當改變測試初始化電壓時，重複地執行這種分析過程。亦即，當改變測試初始化電壓時，重複地執行步驟S1至S3。例如，當根據測試資料訊號之灰階而於預定區間範圍-2V至0V內增加或減少初始化電壓時，藉由顯示出顯示面板200之測試影像，而獲得於顯示面板200中之班點表示程度。
當不同地設定測試初始化電壓時，依資料訊號之灰階基礎所分析之資訊係儲存於例如查詢表形式(S4)。儲存之分析資訊係為其中根據測試初始化電壓之測試資料之影像實際上會以何灰階值所顯示的表格。
根據儲存於儲存單元120之初始化電壓，依像素基礎、區塊基礎或訊框基礎而施加之初始化電壓係使用灰階分析資訊而計算(S5)。於此例中，當於改變測試初始化電壓值下顯示了顯示面板200之影像時，經計算的初始化電壓可測定為灰階汙點不會發生之等級。這裡，區塊表示包含至少一像素線之像素區域。
不同地施加初始化電壓之參考區域係根據於顯示面板200之散射量測過程中所分析之資訊而決定。亦即，根據其中顯示實際亮度對應於目標亮度之顯示面板200之分析圖樣，測定是否依像素基礎、區塊基礎或訊框基礎而施加不同的初始化電壓。
於參考區域測定後，不同地設定之初始化電壓係依像素基礎、區塊基礎或訊框基礎而施加(S6)。如前所述，依像素基礎而施加初始化電壓之實施例與依區塊基礎及訊框基礎而施加初始化電壓之實施例可不同。
於步驟S6，當根據臨界電壓之散射而不同地施加初始化電壓時，即使於高速驅動受限之預定補償時間內，不同驅動電晶體之臨界電壓仍可完全地被補償。所以，灰階污點係於顯示面板200中被補償(S7)，故而可實現螢幕之高影像品質。
更進一步，對於所述領域具一般知識者，於本說明書所述之組成元件之部分可於表現不劣化下忽略，或可增加組成元件以改進其表現。更進一步，對所述領域具一般知識者而言，本說明書描述之方法步驟之次序可根據製程環境或設備而改變。
當本發明已配合一些實施例而描述時，將了解的是本發明並不受限於所揭露之實施例，且相反地，係旨在涵蓋包含於所附之申請專利範圍的精神及範疇內之各種修改與等效配置。
100‧‧‧影像補償設備
110‧‧‧散射量測單元
120‧‧‧儲存單元
130‧‧‧電壓控制器
140‧‧‧初始化電壓供應單元
200‧‧‧顯示面板
Vinit1、Vinit2、Vinit3‧‧‧初始化電壓

Claims (20)

  1. 一種影像補償設備，其用於包含根據一資料訊號而顯示一影像之一顯示面板，該影像補償設備包含：一散射量測單元，係配置以根據施加於包含於該顯示面板所包含之複數個像素之一測試初始化電壓及一測試資料電壓而分析一顯示影像之一亮度，及量測各該像素之一驅動電晶體之一臨界電壓之一偏差；一電壓控制器，係配置以根據該驅動電晶體之該臨界電壓之該偏差而分割該顯示面板為一預定區域，及計算依一預定區域基礎來初始化一區域所包含之複數個像素之驅動的不同初始化電壓；以及一初始化電壓供應單元，係配置以施加該電壓控制器所計算之一對應初始化電壓至該預定區域所包含之該複數個像素，其中該電壓控制器係配置以計算依照該預定區域基礎所施加之各該不同初始化電壓以作為一電壓值，以對應該預定區域所包含之各該像素之該驅動電晶體之該臨界電壓之一補償期間之一端點。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之影像補償設備，更包含根據從該散射量測單元所接收之該測試初始化電壓及該測試資料電壓而配置以儲存亮度分析資訊之一儲存單元。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述之影像補償設備，其中該散射量測單元係配置以量測對於該測試資料電壓之一目標亮度之一實際亮度，及根據自該目標亮度之一臨界範圍偏差之程度而分割該驅動電晶體之該臨界電壓之該偏差。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述之影像補償設備，其中該預定區域係為至少一像素、至少一像素線、包含複數個該像素線之至少一區塊或於一訊框中發光之所有像素之其中之一。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述之影像補償設備，其中該初始化電壓係施加於各該像素之該驅動電晶體之一閘極電壓而初始化一預寫資料電壓。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述之影像補償設備，其中各該不同初始化電壓係決定為對應至各該預定區域所包含之各該像素之該驅動電晶體之該臨界電壓之該補償時間之該端點之複數個該電壓值之一平均值、一最大值、一最小值及一中間值之其中之一數值。
  7. 根據申請專利範圍第1項所述之影像補償設備，其中該初始化電壓供應單元係根據該預定區域之一分割形式而配置以不同地施加該不同初始化電壓。
  8. 根據申請專利範圍第1項所述之影像補償設備，其中該初始化電壓供應單元包含串聯耦合之複數個電阻，且係配置以分割一預定參考電壓為該電壓控制器所計算之不同初始化電壓值，且透過連接至各該像素之一初始化電壓導線而供應該不同初始化電壓值。
  9. 根據申請專利範圍第1項所述之影像補償設備，其中該初始化電壓供應單元包含串聯耦合之複數個電阻，係配置以分割一預定參考電壓為該電壓控制器所計算之不同初始化電壓值，且透過連接至各該像素之一資料線而供應該不同初始化電壓值。
  10. 根據申請專利範圍第1項所述之影像補償設備，其中各該像素 包含：一有機發光二極體(OLED)，係配置以根據對應至該資料訊號之一驅動電流而發光；該驅動電晶體，係配置以傳輸對應至該資料訊號的該驅動電流至該有機發光二極體；一開關電晶體，係配置以根據該資料訊號而傳輸一資料電壓至該驅動電晶體之一閘極電極；一臨界電壓補償電晶體，係配置以二極體連接該驅動電晶體之該閘極電極與一汲極電極；以及一初始化電晶體，係配置以施加該電壓控制器所計算之該對應初始化電壓至該驅動電晶體之該閘極電極。
  11. 根據申請專利範圍第10項所述之影像補償設備，其中各該像素更包含連接於該驅動電晶體之該閘極電極與該像素之一驅動電源電壓源之間之一儲存電容。
  12. 一種補償顯示裝置之影像的方法，該方法包含：藉由供應一測試初始化電壓及一測試資料電壓至一顯示面板所包含之複數個像素而顯示一測試影像；藉由分析該顯示面板之該測試影像之亮度而量測各該像素之一驅動電晶體之一臨界電壓之一偏差；根據該驅動電晶體之該臨界電壓之該偏差而分割該顯示面板為一預定區域且計算依一預定區域基礎來初始化一區域所包含之複數個像素之驅動之不同初始化電壓；以及 施加經計算的一對應初始化電壓至該預定區域所包含之複數個像素，其中計算該不同初始化電壓包含計算一電壓值以對應於該預定區域所包含之各該像素之該驅動電晶體之該臨界電壓之一補償期間之一端點。
  13. 根據申請專利範圍第12項所述之方法，其中藉由分別設定該測試初始化電壓及該測試資料電壓而反覆地執行顯示該測試影像及量測該偏差。
  14. 根據申請專利範圍第12項所述之方法，其中量測該偏差包含根據該測試初始化電壓及該測試資料電壓而儲存分析該顯示面板之該測試影像之一亮度分析資訊。
  15. 根據申請專利範圍第12項所述之方法，其中量測該偏差包含量測該測試資料電壓對一目標亮度之一實際亮度，及根據自該目標亮度之一臨界範圍偏差之程度而分割該驅動電晶體之該臨界電壓之該偏差。
  16. 根據申請專利範圍第12項所述之方法，其中該預定區域係為至少一像素、至少一像素線、以及包含複數個該像素線之至少一區塊、或於一訊框中發光之所有像素之其中之一。
  17. 根據申請專利範圍第12項所述之方法，其中施加經計算的該對應初始化電壓包含根據該預定區域之一分割形式而不同地施加經計算的該不同初始化電壓。
  18. 根據申請專利範圍第17項所述之方法，其中當該預定區域係為至少一像素時，透過該像素之一資料線而施加經計算的該不同初始化電壓。
  19. 根據申請專利範圍第17項所述之方法，其中當該預定區域係為至少一像素線、包含複數個該像素線之至少一區塊或於一訊框中發光之所有像素之其中之一時，透過連接至該像素之一初始化電壓導線而施加經計算的該不同初始化電壓。
  20. 根據申請專利範圍第12項所述之方法，其中為了顯示根據對應至該顯示面板所包含之各該像素之一資料訊號之一影像，於各該像素之該驅動電晶體之該臨界電壓於一驅動期間被補償之前，執行施加經計算的該對應初始化電壓。
TW101142548A 2012-07-25 2012-11-15 用於補償顯示裝置之影像的設備及方法 TWI595474B (zh)

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