TWI640967B

TWI640967B - 微發光二極體顯示器的資料驅動器

Info

Publication number: TWI640967B
Application number: TW106118734A
Authority: TW
Inventors: 吳炳昇; 陳發明
Original assignee: 啟端光電股份有限公司
Priority date: 2016-10-28
Filing date: 2017-06-06
Publication date: 2018-11-11
Also published as: TW201828271A

Abstract

一種微發光二極體顯示器的資料驅動器，包含複數時脈產生器，分別產生相應原色的脈寬調變時脈；複數計數器，分別接收相應原色的脈寬調變時脈，以產生相應的脈寬調變信號；及複數比較器，分別相關於每ㄧ資料通道，比較保持資料信號與相應顏色的脈寬調變信號，以產生比較結果信號。於一實施例中，資料驅動器更包含複數開關，用以將相應原色資料通道之通道放大器的輸出端予以短路，用以測試其中一顏色之微發光二極體的均勻性。

Description

微發光二極體顯示器的資料驅動器

本發明係有關一種資料驅動器，特別是關於一種微發光二極體顯示器的資料驅動器。

微發光二極體（microLED、mLED或μLED）顯示面板為平板顯示器（flat panel display）的一種，其係由尺寸等級為1~10微米之個別精微（microscopic）發光二極體所組成。相較於傳統液晶顯示面板，微發光二極體顯示面板具較大對比度及較快反應時間，且消耗較少功率。微發光二極體與有機發光二極體（OLED）雖然同樣具有低功耗的特性，但是，微發光二極體因為使用三-五族二極體技術（例如氮化鎵），因此相較於有機發光二極體具有較高的亮度（brightness）、較高的發光效能（luminous efficacy）及較長的壽命。

由於各種顏色的微發光二極體的發光特性會有不同，且人的眼睛對於各種顏色的反應也不相同，因此微發光二極體顯示器不容易達到白平衡（white balance）。達到白平衡的其中一種方法是採用電流調整機制，但是會造成驅動器的架構很複雜。

微發光二極體顯示器的顯示資料一般具有8位元，用以表示256個灰階的其中之一。然而，為了利於進行伽碼（gamma）校正，一般會使用更多的位元數，例如總共10位元。然而，當顯示資料的值為1時，其波形寬度極為窄小，因此可能無法驅動微發光二極體。

因此，亟需提出一種新穎的微發光二極體顯示器，用以改善傳統微發光二極體顯示器的諸多缺失。

鑑於上述，本發明實施例的目的之一在於提出一種微發光二極體顯示器的資料驅動器，有效達到白平衡，且不受顯示資料的影響，足以驅動微發光二極體顯示面板的微發光二極體。

根據本發明實施例，微發光二極體顯示器的資料驅動器包含複數時脈產生器、複數計數器及複數比較器。該些時脈產生器分別產生相應原色的脈寬調變時脈。該些計數器分別接收相應原色的脈寬調變時脈，以產生相應的脈寬調變信號。該些比較器分別相關於每ㄧ資料通道，比較保持資料信號與相應顏色的脈寬調變信號，以產生比較結果信號。於一實施例中，資料驅動器更包含複數開關，用以將相應原色資料通道之通道放大器的輸出端予以短路，用以測試其中一顏色之微發光二極體的均勻性。

第一圖的系統方塊圖顯示本發明第一實施例之微發光二極體顯示器的資料驅動器100。於第一圖所例示的資料通道當中，由左至右依序為紅色像素通道、綠色像素通道、藍色像素通道，但不限定於此順序。

在本實施例中，資料驅動器100的每一資料通道包含移位暫存器（shift register）11，用以產生取樣信號。如第一圖所示，所有資料通道的移位暫存器11受控於系統時脈XCLK，且互相串連起來。第一個（如圖示最左邊）移位暫存器11的串列輸入端111接收起動脈波（start pulse），其餘的移位暫存器11的串列輸入端111則接收前一資料通道的移位暫存器11的串列輸出端112的輸出。每ㄧ移位暫存器11的並列輸出端113輸出相應的取樣信號。藉此，起動脈波從第一（如圖示最左邊）移位暫存器11往最後（如圖示最右邊）移位暫存器11移位，使得一列的所有移位暫存器11依序產生相應資料通道的取樣信號。

資料驅動器100的每一資料通道包含取樣閂鎖器（sampling latch）12，根據相應的取樣信號以閂鎖住顯示資料信號，因而輸出取樣資料信號。資料驅動器100的每一資料通道還包含保持閂鎖器（holding latch）13，受控於保持信號LE，用以將取樣資料信號保持住，因而輸出保持資料信號DATA。在本實施例中，顯示資料信號使用10位元來表示，其包含了一般表示資料灰階所需的8位元外，更額外使用2位元，以利伽碼（gamma）校正的進行。因此，本實施例的保持資料信號DATA的位元數相同於顯示資料信號（或取樣資料信號）的位元數（亦即10位元）。

根據本實施例的特徵之一，資料驅動器100包含複數時脈產生器，分別產生相應原色（primary color）的脈寬調變（PWM）時脈，且該些脈寬調變時脈的頻率可互異。在本實施例中，原色包含紅色、綠色與藍色，因此該些時脈產生器包含紅色的時脈產生器14R、綠色的時脈產生器14G與藍色的時脈產生器14B，分別產生紅色的脈寬調變時脈PWM_CKR、綠色的脈寬調變時脈PWM_CKG與藍色的脈寬調變時脈PWM_CKB。

資料驅動器100還包含複數計數器，分別接收相應原色的時脈產生器所產生的脈寬調變時脈，以產生相應的脈寬調變信號。在本實施例中，原色包含紅色、綠色與藍色，因此該些計數器包含紅色的計數器15R、綠色的計數器15G與藍色的計數器15B，分別接收紅色的脈寬調變時脈PWM_CKR、綠色的脈寬調變時脈PWM_CKG與藍色的脈寬調變時脈PWM_CKB，用以分別產生紅色的脈寬調變信號PWM_R、綠色的脈寬調變信號PWM_G與藍色的脈寬調變信號PWM_B。

資料驅動器100的每一資料通道包含比較器16，其比較保持資料信號DATA與相應顏色的脈寬調變信號（例如PWM_R、PWM_G、PWM_B），以產生比較結果信號OUT。當保持資料信號大於脈寬調變信號時，比較結果信號OUT為邏輯高位準；當保持資料信號小於脈寬調變信號時，比較結果信號OUT為邏輯低位準。第二圖例示第一圖的相關信號的時序圖。

資料驅動器100的每一資料通道還包含通道放大器17（例如運算放大器），其接收比較器16的比較結果信號OUT，以產生放大信號，用以驅動微發光二極體顯示面板。第三A圖顯示微發光二極體顯示面板300的示意圖，其包含複數微發光二極體，排列為陣列型式。每ㄧ行的微發光二極體的陽極連接在一起，且每ㄧ列的微發光二極體的陰極連接在一起。第三B圖例示第三A圖的相關列驅動信號與行驅動信號的時序圖。當行驅動信號為高位準且列驅動信號為低位準時，相應微發光二極體會發光；其他情形則微發光二極體不發光。

在本實施例中，通道放大器17的輸出電流為固定。相同顏色的通道放大器17的輸出電流為相同，然而不同顏色的通道放大器17可不相同。由於各種顏色的微發光二極體的發光特性會有不同，且人的眼睛對於各種顏色的反應也不相同，因此在一實施例中，紅色、綠色、藍色的通道放大器17的輸出電流的比例大約為2:3:1，但不限定於此。

根據上述實施例，由於各種顏色的資料通道的脈寬調變信號（例如PWM_R、PWM_G、PWM_B）的頻率受控於相應顏色的脈寬調變時脈（例如PWM_CKR、PWM_CKG、PWM_CKB），因而得以微調各種顏色資料通道的比較器16的比較結果信號OUT的波形寬度，藉以達到白平衡的目的。

第四圖的系統方塊圖顯示本發明第二實施例之微發光二極體顯示器的資料驅動器400。本實施例類似於第一實施例（第一圖），因此相同的細節不予贅述。

資料驅動器400的每一資料通道包含移位暫存器11，用以產生取樣信號。每一資料通道包含取樣閂鎖器12，根據相應的取樣信號以閂鎖住顯示資料信號，因而輸出取樣資料信號。每一資料通道還包含保持閂鎖器13，受控於保持信號LE，用以將取樣資料信號保持住，因而輸出保持資料信號DATA。資料驅動器400包含複數時脈產生器（例如紅色的時脈產生器14R、綠色的時脈產生器14G與藍色的時脈產生器14B），分別產生相應原色的脈寬調變時脈（例如紅色的脈寬調變時脈PWM_CKR、綠色的脈寬調變時脈PWM_CKG與藍色的脈寬調變時脈PWM_CKB），且該些脈寬調變時脈的頻率可互異。資料驅動器400還包含複數計數器（例如紅色的計數器15R、綠色的計數器15G與藍色的計數器15B），分別接收各原色的時脈產生器所產生的脈寬調變時脈，以產生相應的脈寬調變信號（例如紅色的脈寬調變信號PWM_R、綠色的脈寬調變信號PWM_G與藍色的脈寬調變信號PWM_B）。

資料驅動器400的每一資料通道包含比較器16，其比較保持資料信號DATA與相應顏色的脈寬調變信號（例如PWM_R、PWM_G、PWM_B），以產生比較結果信號OUT。每一資料通道還包含通道放大器17，其接收比較器16的比較結果信號OUT，以產生放大信號，用以驅動微發光二極體顯示面板300。

在本實施例中，顯示資料信號使用10位元來表示。當顯示資料信號的值為1或接近1時，其波形寬度極為窄小，因此可能無法驅動微發光二極體顯示面板300（第三A圖）的微發光二極體。鑑於此，本實施例的保持閂鎖器13僅輸出保持資料信號DATA當中的複數較高有效位元（more significant bit）MSB至比較器16，其餘的至少一較低有效位元（less significant bit）LSB則饋至通道放大器17。在本實施例中，每ㄧ通道放大器17具複數相異的可選擇輸出電流，其由保持資料信號DATA的較低有效位元LSB來控制選擇。保持資料信號DATA的較低有效位元LSB的值愈小，則通道放大器17的輸出電流愈小。在一實施例中，保持資料信號DATA當中的較高有效8位元饋至比較器16，保持資料信號DATA當中的較低有效2位元則饋至通道放大器17，其具有四個相異的可選擇輸出電流。

根據上述第二實施例，由於比較器16所接收的是保持資料信號DATA的較高有效位元MSB，即使其值很小，相應的波形寬度不會過小，因此足以驅動微發光二極體顯示面板300的微發光二極體。

第五圖的系統方塊圖顯示本發明第三實施例之微發光二極體顯示器的資料驅動器500。本實施例類似於第一實施例之資料驅動器100（第一圖），因此相同的細節不予贅述。與第一實施例不同的地方在於，本實施例更包含複數開關，用以將相應原色資料通道之通道放大器17的輸出端予以短路。在本實施例中，原色包含紅色、綠色與藍色，因此該些開關包含複數紅色通道開關SWR、複數綠色通道開關SWG與複數藍色通道開關SWB。在本實施例中，該些紅色通道開關SWR分別設於相鄰紅色資料通道之通道放大器17輸出端之間，該些綠色通道開關SWG分別設於相鄰綠色資料通道之通道放大器17輸出端之間，且該些藍色通道開關SWB分別設於相鄰藍色資料通道之通道放大器17輸出端之間。

前述的開關SWR、SWG、SWB於一般情形為斷開(open)，然而於測試模式時則可閉合(closed)，用以測試微發光二極體顯示面板300當中，各顏色之微發光二極體的均勻性(uniformity)。例如，當測試紅色之微發光二極體時，將所有紅色通道開關SWR予以閉合，因而短路所有紅色資料通道之通道放大器17輸出端。由於紅色資料通道之通道放大器17輸出端的電壓相同，如果紅色微發光二極體的特性均勻，則會得到相接近的亮度。然而，如果紅色微發光二極體的特性不同，則會得到不同的亮度。此時，則可藉由調整資料驅動器500的內部參數(例如調整通道放大器17的輸出電流)，而使得亮度接近以達到白平衡。綠色微發光二極體與藍色微發光二極體的測試也可依相同原則進行。亦即，當測試綠色之微發光二極體時，將所有綠色通道開關SWG予以閉合，因而短路所有綠色資料通道之通道放大器17輸出端；當測試藍色之微發光二極體時，將所有藍色通道開關SWB予以閉合，因而短路所有藍色資料通道之通道放大器17輸出端。

第六圖的系統方塊圖顯示本發明第四實施例之微發光二極體顯示器的資料驅動器600。本實施例類似於第二實施例之資料驅動器400（第四圖），因此相同的細節不予贅述。與第二實施例不同的地方在於，本實施例更包含複數開關，用以將相應原色資料通道之通道放大器17的輸出端予以短路。該些開關的設置、功能與測試方法相同於前述第三實施例，其細節因此不予贅述。

以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。

100 資料驅動器 300 微發光二極體顯示面板 400 資料驅動器 500 資料驅動器 600 資料驅動器 11 移位暫存器 111 串列輸入端 112 串列輸出端 113 並列輸出端 12 取樣閂鎖器 13 保持閂鎖器 14R 紅色的時脈產生器 14G 綠色的時脈產生器 14B 藍色的時脈產生器 15R 紅色的計數器 15G 綠色的計數器 15B 藍色的計數器 16 比較器 17 通道放大器 R 紅色 G 綠色 B 藍色 XCLK 系統時脈 DATA 保持資料信號 LE 保持信號 PWM_CKR 紅色的脈寬調變時脈 PWM_CKG 綠色的脈寬調變時脈 PWM_CKB 藍色的脈寬調變時脈 PWM_R 紅色的脈寬調變信號 PWM_G 綠色的脈寬調變信號 PWM_B 藍色的脈寬調變信號 OUT 比較結果信號 MSB 較高有效位元 LSB 較低有效位元 SWR 紅色通道開關 SWG 綠色通道開關 SWB 藍色通道開關

第一圖的系統方塊圖顯示本發明第一實施例之微發光二極體顯示器的資料驅動器。第二圖例示第一圖的相關信號的時序圖。第三A圖顯示微發光二極體顯示面板的示意圖。第三B圖例示第三A圖的相關列驅動信號與行驅動信號的時序圖。第四圖的系統方塊圖顯示本發明第二實施例之微發光二極體顯示器的資料驅動器。第五圖的系統方塊圖顯示本發明第三實施例之微發光二極體顯示器的資料驅動器。第六圖的系統方塊圖顯示本發明第四實施例之微發光二極體顯示器的資料驅動器。

Claims

一種微發光二極體顯示器的資料驅動器，包含：複數時脈產生器，分別產生相應原色的脈寬調變時脈；複數計數器，分別接收相應原色的該脈寬調變時脈，以產生相應的脈寬調變信號；及複數比較器，分別相關於每一資料通道，比較一保持資料信號與相應顏色的該脈寬調變信號，以產生一比較結果信號；其中該些脈寬調變時脈的頻率互異。
根據申請專利範圍第1項所述微發光二極體顯示器的資料驅動器，其中該原色包含紅色、綠色與藍色。
根據申請專利範圍第1項所述微發光二極體顯示器的資料驅動器，當該保持資料信號大於該脈寬調變信號時，該比較結果信號為邏輯高位準；當該保持資料信號小於該脈寬調變信號時，該比較結果信號為邏輯低位準。
根據申請專利範圍第1項所述微發光二極體顯示器的資料驅動器，更包含：複數移位暫存器，分別相關於每一資料通道，以產生取樣信號；複數取樣閂鎖器，分別相關於每一資料通道，根據相應的該取樣信號以閂鎖住顯示資料信號，因而輸出取樣資料信號；及複數保持閂鎖器，分別相關於每一資料通道，用以將該取樣資料信號保持住，因而輸出該保持資料信號。
根據申請專利範圍第1項所述微發光二極體顯示器的資料驅動器，更包含複數通道放大器，分別相關於每一資料通道，其接收該比較結果信號，以產生放大信號，用以驅動微發光二極體顯示面板。
根據申請專利範圍第4項所述微發光二極體顯示器的資料驅動器，其中該保持資料信號的位元數相同於該顯示資料信號的位元數。
根據申請專利範圍第6項所述微發光二極體顯示器的資料驅動器，其中該些通道放大器的輸出電流為固定。
根據申請專利範圍第7項所述微發光二極體顯示器的資料驅動器，其中相同顏色的該些通道放大器的輸出電流為相同，且不同顏色的該些通道放大器的輸出電流為相異。
根據申請專利範圍第5項所述微發光二極體顯示器的資料驅動器，更包含複數開關，用以將相應原色資料通道之該些通道放大器的輸出端予以短路。
根據申請專利範圍第9項所述微發光二極體顯示器的資料驅動器，其中該些開關包含複數紅色通道開關、複數綠色通道開關與複數藍色通道開關，其中該些紅色通道開關分別設於相鄰紅色資料通道之該些通道放大器輸出端之間，該些綠色通道開關分別設於相鄰綠色資料通道之該些通道放大器輸出端之間，且該些藍色通道開關分別設於相鄰藍色資料通道之該些通道放大器輸出端之間。
根據申請專利範圍第9項所述微發光二極體顯示器的資料驅動器，當測試其中一顏色之微發光二極體的均勻性時，將該顏色的該些通道開關予以閉合，因而短路所有該原色資料通道之該些通道放大器的輸出端。
一種微發光二極體顯示器的資料驅動器，包含：複數時脈產生器，分別產生相應原色的脈寬調變時脈；複數計數器，分別接收相應原色的該脈寬調變時脈，以產生相應的脈寬調變信號；複數比較器，分別相關於每一資料通道，比較一保持資料信號與相應顏色的該脈寬調變信號，以產生一比較結果信號；及複數通道放大器，分別相關於每一資料通道，其接收該比較結果信號，以產生放大信號，用以驅動微發光二極體顯示面板；其中該保持資料信號的位元數小於一顯示資料信號的位元數；其中該比較器接收該保持資料信號的較高有效位元。
根據申請專利範圍第12項所述微發光二極體顯示器的資料驅動器，其中每一該通道放大器具複數相異的可選擇輸出電流，其由該保持資料信號的較低有效位元來控制選擇。
根據申請專利範圍第13項所述微發光二極體顯示器的資料驅動器，其中該保持資料信號的較低有效位元的值愈小，則該通道放大器的輸出電流愈小。
根據申請專利範圍第12項所述微發光二極體顯示器的資料驅動器，更包含複數開關，用以將相應原色資料通道之該些通道放大器的輸出端予以短路。
根據申請專利範圍第15項所述微發光二極體顯示器的資料驅動器，其中該些開關包含複數紅色通道開關、複數綠色通道開關與複數藍色通道開關，其中該些紅色通道開關分別設於相鄰紅色資料通道之該些通道放大器輸出端之間，該些綠色通道開關分別設於相鄰綠色資料通道之該些通道放大器輸出端之間，且該些藍色通道開關分別設於相鄰藍色資料通道之該些通道放大器輸出端之間。
根據申請專利範圍第15項所述微發光二極體顯示器的資料驅動器，當測試其中一顏色之微發光二極體的均勻性時，將該顏色的該些通道開關予以閉合，因而短路所有該原色資料通道之該些通道放大器的輸出端。