TWI718776B

TWI718776B - 發光模組及其補償方法

Info

Publication number: TWI718776B
Application number: TW108142413A
Authority: TW
Inventors: 楊宜勳; 徐聖淯; 謝祥圓; 莊錦棠
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2019-11-21
Filing date: 2019-11-21
Publication date: 2021-02-11
Also published as: CN111402793B; CN111402793A; TW202121382A

Abstract

一種發光模組，其包括第一控制器、第一發光單元、光感測器以及第二發光單元。第一發光單元電性連接於第一控制器，第一發光單元根據第一控制器之第一驅動訊號而發光；光感測器係設置鄰近於第一發光單元，光感測器感測第一發光單元的發光量；第二發光單元電性連接第一控制器，第二發光單元根據第二驅動訊號而發光。

Description

發光模組及其補償方法

本發明關於一種利用光感測器和控制器搭配來補償發光二極體的發光量之發光模組及其補償方法。

顯示影像的顯示器需求日趨增加，人們對顯示品質的要求也隨之增高，而顯示器的光源品質勢必相當重要。現今，顯示器的光源逐漸從螢光燈管轉換成發光二極體為主，發光二極體的發光效率高且壽命長，已被顯示器廠商廣為採用，因此，發光二極體的品質則對顯示器的畫面有相當程度的影響。

目前市面上的顯示器的光源為發光二極體所組成的發光二極體陣列，數據線和掃描線分別設置於發光二極體陣列的行側和列側，透過數據線和掃描線的配置，控制發光二極體的發光程度，但前述配置仍有發光不均勻的問題。

綜觀前所述，本發明之發明者思索並設計一種發光模組及其補償方法，以期針對習知技術之缺失加以改善，進而增進產業上之實施利用。

有鑑於上述習知之問題，本發明的目的在於提供一種發光模組及其補償方法，用以解決習知技術中所面臨之問題。

基於上述目的，本發明提供一種發光模組，其包括第一控制器、第一發光單元、光感測器以及第二發光單元。第一發光單元電性連接於第一控制器，第一發光單元根據第一控制器之第一驅動訊號而發光；光感測器係設置鄰近於第一發光單元，光感測器感測第一發光單元的發光量；第二發光單元電性連接第一控制器，第二發光單元根據第二驅動訊號而發光。

在本發明的實施例中，更包括第二控制器及電性連接於第二控制器之第三發光單元，第二控制器電性連接光感測器以接收感測發光量之感測訊號，並根據感測訊號發出補償訊號至第三發光單元，使第三發光單元發光以補償第一發光單元之發光量。

在本發明的實施例中，第一發光單元、第三發光單元以及光感測器設置於第一控制器和第二控制器之間。

在本發明的實施例中，第二控制器比較感測訊號的數值和臨界值來發出補償訊號。

在本發明的實施例中，第一控制器連接數據線以及掃描線，第一控制器根據數據線的所傳輸的數據而發出第一驅動訊號，掃描線控制第一控制器的啟動。

在本發明的實施例中，第一發光單元和第二發光單元分別包括發光二極體和驅動電晶體。

基於上述目的，本發明提供一種發光模組之補償方法，係適用於電性連接第一控制器之第一發光單元與第二發光單元以及電性連接第二控制器之光感測器與第三發光單元，補償方法包括：(1)利用第一控制器發出第一驅動訊號，以驅動第一發光單元發光。(2)利用光感測器感測第一發光單元的發光量，並將對應發光量之感測訊號傳送至第二控制器。(3)第二控制器根據感測訊號而發出補償訊號至第三發光單元，驅動第三發光單元發光以補償第一發光單元之發光量。

在本發明的實施例中，第一發光單元、第三發光單元以及光感測器位於第一控制器和第二控制器之間。

承上所述，本發明之發光模組之補償方法，利用第一控制器、第二控制器以及光感測器，控制及感測第一發光單元的發光量，並搭配第三發光單元來補償第一發光單元的發光量。

10:第一控制器

20-R、20-G、20-B:第一發光單元

30-R、20-G、30-B:光感測器

40-R、40-G、40-B:第二發光單元

50:第二控制器

60-R、60-G、60-B:第三發光單元

C-LUT:補償電路

D1:第一驅動訊號

D2:第二驅動訊號

DataU:主要數據

DataD:次要數據

DataR1、DataG1、DataB1:第一數位訊號

Data R2、Data G2、Data B2:補償訊號

DC:驅動電路

DC-R、DC-G、DC-B:偵測電路

DLU、DLD、DL:數據線

DR:暫存器

DVR、DVG、DVB:數位感測電壓

LED:發光二極體

SR、SG、SB:感測訊號

SCAN1~SCANN:掃描線

T:驅動電晶體

VADC:類比數位轉換電路

VDAC:數位類比轉換電路

VR、VG、VB:類比感測電壓

V_comp_R2、V_comp_G2、V_comp_B2:補償電壓

第1圖為本發明之發光模組之第一實施例的配置圖。

第2圖為本發明之發光模組之第一實施例之第二控制器的配置圖。

第3圖為本發明之發光模組之第二實施例的示意圖。

第4圖為本發明之發光模組之第二實施例的配置圖。

第5圖為本發明之發光模組之第二實施例的訊號圖。

第6圖為本發明之發光模組之第三實施例的示意圖。

第7圖為本發明之發光模組之第三實施例的配置圖。

第8圖為本發明之發光模組之第三實施例的訊號圖。

第9圖為本發明之發光模組之補償方法的流程圖。

本發明之優點、特徵以及達到之技術方法將參照例示性實施例及所附圖式進行更詳細地描述而更容易理解，且本發明可以不同形式來實現，故不應被理解僅限於此處所陳述的實施例，相反地，對所屬技術領域具有通常知識者而言，所提供的實施例將使本揭露更加透徹與全面且完整地傳達本發明的範疇，且本發明將僅為所附加的申請專利範圍所定義。

應當理解的是，儘管術語「第一」、「第二」等在本發明中可用於描述各種元件、部件、區域、層及/或部分，但是這些元件、部件、區域、層及/或部分不應受這些術語的限制。這些術語僅用於將一個元件、部件、區域、層及/或部分與另一個元件、部件、區域、層及/或部分區分開。因此，下文討論的「第一元件」、「第一部件」、「第一區域」、「第一層」及/或「第一部分」可以被稱為「第二元件」、「第二部件」、「第二區域」、「第二層」及/或「第二部分」，而不悖離本發明的精神和教示。

另外，術語「包括」及/或「包含」指所述特徵、區域、整體、步驟、操作、元件及/或部件的存在，但不排除一個或多個其他特徵、區域、整體、步驟、操作、元件、部件及/或其組合的存在或添加。

除非另有定義，本發明所使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與本發明所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本發明的上下文中的含義一致的定義，並且將不被解釋為理想化或過度正式的意義，除非本文中明確地這樣定義。

請參閱第1圖，其為本發明之發光模組之第一實施例的配置圖。如第1圖所示，本發明之發光模組包括第一控制器10、第一發光單元20-R、20-G、20-B(其分別發出紅色、綠色和藍色)、光感測器30-R、30-G、30-B以及第二發光單元40-R、40-G、40-B(其分別發出紅色、綠色和藍色)。以紅色第一發光單元20-R為例，第一發光單元20-R電性連接於第一控制器10，第一發光單元20-R根據第一控制器10之第一驅動訊號D1而發光；光感測器30-R係設置鄰近於第一發光單元20-R，光感測器30-R感測第一發光單元20-R的發光量；第二發光單元40-R電性連接第一控制器10，第二發光單元40-R根據第二驅動訊號D2而發光。需說明的是，綠色第一發光單元20-G和藍色第一發光單元20-B的配置皆與紅色第一發光單元20-R的配置相同，於此不再加以重複闡述。

本發明之發光模組更包括第二控制器50及電性連接於第二控制器50之第三發光單元60-R、60-G、60-B，第二控制器50電性連接光感測器30-R、30-G、30-B以接收感測發光量之感測訊號SR、SG、SB，並比較感測訊號SR、SG、SB和臨界值發出補償訊號Data R2、Data G2、Data B2至第三發光單元60-R、60-G、60-B(如第2圖所示)，使第三發光單元60-R、60-G、60-B發光以補償第一發光單元20-R、20-G、20-B之發光量。

再以紅色第一發光單元20-R為例，敘述本發明之發光模組之補償機制如下：第一發光單元20-R根據第一控制器10的第一驅動訊號D1發光，第二發光單元40-R根據第一控制器10的第二驅動訊號D2而發光，第三發光單元60-R 並未發光，光感測器30-R感測第一發光單元20-R的發光量並發出感測訊號SR至第二控制器50，第二控制器50比較感測訊號SR和臨界值發出補償訊號Data R2至第三發光單元60-R，第三發光單元60-R根據補償訊號Data R2而發光以補償第一發光單元20-R之發光量；同樣地，綠色第一發光單元20-G和藍色第一發光單元20-B的補償機制皆與紅色第一發光單元20-R的補償機制相同，於此不再加以重複闡述。

需提及的是，根據第一控制器10的第一驅動訊號D1，第一發光單元20-R、20-G、20-B之其一發光、第一發光單元20-R、20-G、20-B之其中兩者發光或者第一發光單元20-R、20-G、20-B皆發光，而未侷限于本發明所陳述的範圍；根據第一控制器10的第二驅動訊號D2，第二發光單元40-R、40-G、40-B之其一發光、第二發光單元40-R、40-G、40-B之其中兩者發光或者第二發光單元40-R、40-G、40-B皆發光，而未侷限于本發明所陳述的範圍。

其中，第一發光單元20-R、20-G、20-B、第三發光單元60-R、60-G、60-B以及光感測器30-R、30-G、30-B設置於第一控制器10和第二控制器50之間，光感測器30-R、30-G、30-B和第三發光單元60-R、60-G、60-B為以第一發光單元20-R、20-G、20-B為基準而位於第一發光單元20-R、20-G、20-B的兩側，第二發光單元40-R、40-G、40-B和第一發光單元20-R、20-G、20-B為以第二控制器50為基準而位於第二控制器50的兩側；亦即，光感測器30-R、30-G、30-B、第一發光單元20-R、20-G、20-B以及第三發光單元60-R、60-G、60-B位於第一控制器10的一側(光感測器30-R、30-G、30-B第一發光單元20-R、20-G、20-B以及第三發光單元60-R、60-G、60-B位於同側)，第二發光單元40-R、40-G、40-B 位於第一控制器10的另一側(光感測器30-R、30-G、30-B和第二發光單元40-R、40-G、40-B位於相異側)。

續言之，第一發光單元20-R、20-G、20-B和第二發光單元40-R、40-G、40-B包括發光二極體LED和驅動電晶體T，第三發光單元60-R、60-G、60-B也同樣包括發光二極體LED和驅動電晶體T，發光二極體LED包括水平式發光二極體、覆晶式發光二極體、垂直式發光二極體或其他電子元件，而未侷限於本發明所列舉的範圍；驅動電晶體T例如為p型或n型，驅動電晶體T包括薄膜電晶體(thin film transistor,TFT)、底閘極式(bottom-gate)電晶體、頂閘極式(top-gate)電晶體、立體式的電晶體(vertical TFT)，當然也可為其他合適的電晶體，並未侷限於本發明所列舉的範圍；光感測器30-R、30-G、30-B包括光電二極體、光敏電阻以及光電電晶體，當然也可為其他較佳的光感測元件，而未侷限於本發明所列舉的範圍。

請參閱第2圖，其為本發明之發光模組之第一實施例之第二控制器的配置圖。如第2圖所示，第二控制器50包括偵測電路DC-B、DC-R、DC-G、類比數位轉換電路VADC、暫存器DR、驅動電路DC、補償電路C-LUT以及數位類比轉換電路VDAC，偵測電路DC-R、DC-G、DC-B連接光感測器30-R、30-G、30-B，偵測電路DC-R、DC-G、DC-B連接類比數位轉換電路VADC，暫存器DR連接驅動電路DC和補償電路C-LUT，類比數位轉換電路VADC連接補償電路C-LUT，驅動電路DC和補償電路C-LUT皆連接數位類比轉換電路VDAC。其中，偵測電路DC-R、DC-G、DC-B以運算放大器OP和電阻R組成，運算放大器OP為負回授放大器，偵測電路DC-R、DC-G、DC-B也可為其他較佳的電路配置，而未侷限於本發明所列舉的範圍。

偵測電路DC-R、DC-G、DC-B接收感測訊號SR、SG、SB並將其轉換為類比感測電壓VR、VG、VB，類比數位轉換電路VADC將類比感測電壓VR、VG、VB轉換為數位感測電壓DVR、DVG、DVB並將其輸出至補償電路C-LUT，此時，暫存器DR分別輸入主要數據DataU和次要數據DataD(即為前述段落所述的臨界值)至驅動電路DC和補償電路C-LUT；驅動電路DC據此輸出第一數位訊號DataR1、DataG1、DataB1至數位類比轉換電路VDAC，數位類比轉換電路VDAC輸出已數位類比化的第一數位訊號DataR1、DataG1、DataB1至第二控制器50之不同於光感測器30-R、30-G、30-B之一側的第一發光單元20-R、20-G、20-B(第一數位訊號DataR1、DataG1、DataB1為分別對應紅色第一發光單元20-R、綠色第一發光單元20-G、藍色第一發光單元20-B)，補償電路C-LUT比較次要數據DataD之對應數位感測電壓DVR、DVG、DVB的數值和數位感測電壓DVR、DVG、DVB的數值而輸出補償電壓V_comp_R2、V_comp_G2、V_comp_B2至數位類比轉換電路VDAC，數位類比轉換器VDAC輸出補償訊號DataR2、DataG2、DataB2至第三發光單元60-R、60-G、60-B，第三發光單元60-R、60-G、60-B分別補償第一發光單元20-R、20-G、20-B的發光量。需提及的是，根據補償訊號DataR2、DataG2、DataB2，第三發光單元60-R、60-G、60-B之其一發光、第三發光單元60-R、60-G、60-B之其中兩者發光或者第三發光單元60-R、60-G、60-B皆發光，而未侷限于本發明所陳述的範圍。

另，第一控制器10和第二控制器50的配置相同，第一控制器10的第一驅動訊號D1相當於第一數位訊號DataR1、DataG1、DataB1，紅色第一發光單元20-R、綠色第一發光單元20-G、藍色第一發光單元20-B根據第一數位訊號 DataR1、DataG1、DataB1而發光，紅色第一發光單元20-R、綠色第一發光單元20-G、藍色第一發光單元20-B由第一數位訊號DataR1、DataG1、DataB1控制。

請參閱第3圖至第5圖，其為本發明之發光模組之第二實施例的示意圖、本發明之發光模組之第二實施例的配置圖以及本發明之發光模組之第二實施例的訊號圖。於本實施例中，相同元件符號之元件，其配置與前述類似，其類似處於此便不再加以贅述。

如第3圖所示，本發明之發光模組之第二實施例與第一實施例的差異之處：多個發光模組由數據線DLU、DLD以及掃描線SCAN1~SCANN控制，每個第一控制器10和每個第二控制器50皆有連接數據線DLU、DLD以及掃描線SCAN1~SCANN之其一，舉例來說，第一控制器10和第二控制器50連接數據線DLU(其包括DLU_R、DLU_G、DLU_B)、DLD(其包括DLD_R、DLD_G、DLD_B)以及掃描線SCAN1，其餘第一控制器10和第二控制器50皆為相同配置，於此不再加以贅述。

如第4圖和第5圖所示，以單個第一控制器10、單個第二控制器50、第一發光單元20-R、20-G、20-B(其分別發出紅色、綠色和藍色)、光感測器30-R、30-G、30-B、第二發光單元40-R、40-G、40-B以及第三發光單元60-R、60-G、60-B為例，掃描線SCAN1使第一控制器10和第二控制器50啟動，數據線DLU傳輸如第2圖所示的主要數據DataU(其包括Data RU、Data GU、Data BU)至第一控制器10的暫存器DR，第一控制器10的暫存器DR輸出主要數據DataU至第一控制器10的驅動電路DC，第一控制器10的驅動電路DC根據主要數據DataU使第一發光單元20-R、20-G、20-B發光。

此時，光感測器30-R、30-G、30-B感測第一發光單元20-R、20-G、20-B的發光量並回傳感測訊號SR、SG、SB至第二控制器50的偵測電路DC-R、DC-G、DC-B，第二控制器50的偵測電路DC-R、DC-G、DC-B將感測訊號SR、SG、SB轉換為類比感測電壓VR、VG、VB，第二控制器50的類比數位轉換電路VADC將類比感測電壓VR、VG、VB轉換為數位感測電壓DVR、DVG、DVB並將其輸出至第二控制器50的補償電路C-LUT，數據線DLD傳輸次要數據DataD(其包括Data RD、Data GD、Data BD)至第二控制器50的暫存器DR，第二控制器50的暫存器DR將次要數據DataD傳輸至第二控制器50的補償電路C-LUT；因此，第二控制器50的補償電路C-LUT接收次要數據DataD和數位感測電壓DVR、DVG、DVB並比較次要數據DataD和數位感測電壓DVR、DVG、DVB，以輸出補償電壓至V_comp_R2、V_comp_G2、V_comp_B2至第二控制器50的數位類比轉換電路VDAC，第二控制器50的數位類比轉換器VDAC輸出補償訊號DataR2、DataG2、DataB2至第三發光單元60-R、60-G、60-B，第三發光單元60-R、60-G、60-B分別補償第一發光單元20-R、20-G、20-B的發光量。

請參閱第6圖至第8圖，其為本發明之發光模組之第三實施例的示意圖、本發明之發光模組之第三實施例的配置圖以及本發明之發光模組之第三實施例的訊號圖。於本實施例中，相同元件符號之元件，其配置與前述類似，其類似處於此便不再加以贅述。

如第6圖所示，本發明之發光模組之第三實施例與第一實施例的差異之處：多個發光模組由數據線DL以及掃描線SCAN1~SCANN控制，每個第一控制器10和每個第二控制器50皆有連接數據線DL以及掃描線SCAN1~SCANN之其一，舉例來說，第一控制器10和第二控制器50連接數據線 DL(其包括DL_R、DL_G、DL_B)以及掃描線SCAN1，其餘第一控制器10和第二控制器50皆為相同配置，於此不再加以贅述。

如第7圖和第8圖所示，以單個第一控制器10、單個第二控制器50、第一發光單元20-R、20-G、20-B(其分別發出紅色、綠色和藍色)、光感測器30-R、30-G、30-B、第二發光單元40-R、40-G、40-B以及第三發光單元60-R、60-G、60-B為例，掃描線SCAN1使第一控制器10和第二控制器50啟動，數據線DL傳輸如第2圖所示的主要數據DataU(其包括Data RU、Data GU、Data BU)至第一控制器10的暫存器DR，第一控制器10的暫存器DR輸出主要數據DataU至第一控制器10的驅動電路DC，第一控制器10的驅動電路DC根據主要數據DataU使第一發光單元20-R、20-G、20-B發光。

此時，光感測器30-R、30-G、30-B感測第一發光單元20-R、20-G、20-B的發光量並回傳感測訊號SR、SG、SB至第二控制器50的偵測電路DC-R、DC-G、DC-B，第二控制器50的偵測電路DC-R、DC-G、DC-B將感測訊號SR、SG、SB轉換為類比感測電壓VR、VG、VB，第二控制器50的類比數位轉換電路VADC將類比感測電壓VR、VG、VB轉換為數位感測電壓DVR、DVG、DVB並將其輸出至第二控制器50的補償電路C-LUT，數據線DL傳輸次要數據DataD(其包括Data RD、Data GD、Data BD)至第二控制器50的暫存器DR，第二控制器50的暫存器DR將次要數據DataD傳輸至第二控制器50的補償電路C-LUT；因此，第二控制器50的補償電路C-LUT接收次要數據DataD和數位感測電壓DVR、DVG、DVB並比較次要數據DataD和數位感測電壓DVR、DVG、DVB，以輸出補償電壓V_comp_R2、V_comp_G2、Vcomp_B2至第二控制器50的數位類比轉換電路VDAC，第二控制器50的數位類比轉換器VDAC輸出補償訊號DataR2、 DataG2、DataB2至第三發光單元60-R、60-G、60-B，第三發光單元60-R、60-G、60-B分別補償第一發光單元20-R、20-G、20-B的發光量。

請參閱第9圖，其為本發明之發光模組之補償方法的流程圖。如第9圖所示，並搭配第1圖至第4圖說明如下：(1)S11步驟：利用第一控制器10發出第一驅動訊號D1和第二驅動訊號D2，以驅動第一發光單元20-R、20-G、20-B和第二發光單元40-R、40-G、40-B發光，第三發光單元60-R、40-G、40-B並未發光。(2)利用光感測器60-R、60-G、60-B感測第一發光單元20-R、20-G、20-B的發光量，並將對應發光量之感測訊號SR、SG、SB傳送至第二控制器50。(3)第二控制器50比較感測訊號SR、SG、SB的數值和臨界值來發出補償訊號DataR2、DataG2、DataB2至第三發光單元60-R、60-G、60-B，驅動第三發光單元60-R、60-G、60-B發光以補償第一發光單元20-R、20-G、20-B之發光量。

觀前所述，本發明之發光模組之補償方法，利用第一控制器10、第二控制器50以及光感測器60-R、60-G、60-B，控制及感測第一發光單元20-R、20-G、20-B的發光量，並搭配第三發光單元60-R、60-G、60-B來補償第一發光單元20-R、20-G、20-B的發光量。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。