一種像素單元的補償方法與流程
2023-05-16 08:27:07 2
本發明涉及一種像素單元的補償方法，尤其涉及一種像素單元的外部補償方法。
背景技術：
平面顯示裝置(Flat Panel Display)具有外型輕薄、省電以及無輻射等優點，所以被廣泛地應用於電腦屏幕、行動電話、個人數字助理(PDA)、平面電視等電子產品上。在各種平面顯示裝置中，主動式矩陣有機發光顯示裝置(Active Matrix Organic Light Emitting Display；AMOLED)更具有自發光、高亮度、高發光效率、高對比、反應速度快、廣視角、以及可使用溫度範圍大等進一步的優點，因此在平面顯示裝置的市場上極具競爭性。
為改善因電晶體變異而產生的影像品質問題，現有技術中，增加重置與臨界電壓補償機制來避免影像的殘留現象及像素亮度的失真，進而提供高品質的影像。但引起電晶體變異的並非只有臨界電壓，還有包括遷移率、閾值電壓的偏移等因素，並且若有機發光二極體長時間工作的話，也會產生發光效率下降的問題，這些因素都會導致影像的殘留現象及像素亮度的失真，所以只靠目前的補償機制，補償效果有限且無法補償因發光效率下降引起的失真。
技術實現要素：
為改善上述無法補償因遷移率、閾值電壓的偏移及發光效率變化而引起的影像的殘留現象與亮度失真等問題，本發明提供一種像素單元的補償方法。
上述的像素單元包括：
輸入單元，該輸入單元接收數據信號及掃描信號，該輸入單元用來根據該數據信號與該掃描信號以輸出控制電壓；
驅動單元，電連接於該輸入單元，該驅動單元耦接第一電源電壓，該驅動單元用來根據該控制電壓與該第一電源電壓以提供驅動電流與驅動電壓；
第一重置單元，電連接於該驅動單元，該第一重置單元接收第一重置信號並耦接第一參考電壓，該第一重置單元用來根據該第一重置信號與該第一參考電壓以重置該驅動電壓；以及
發光單元，電連接於該驅動單元，該發光單元耦接第二電源電壓，該發光單元用以根據該驅動電流產生輸出光；
上述的補償方法包括：
步驟S1：計算各灰階下的灰階電流，Ii＝In*(i/n)2.2，其中，Ii為第i階的灰階電流，In為最大階的灰階電流，n為最大階灰階電流的階數，i為自然數且滿足0≤i≤n；
步驟S2：該數據信號接入黑畫面數據信號以關閉該驅動單元，再調整該第一參考電壓，並量測對應的通過該發光單元的電流，以得到一一對應於該各灰階下的灰階電流的該第一參考電壓；
步驟S3：該第一參考電壓固定接入第一參考值以關閉該發光單元，再調整該數據信號的數據電壓，並量測對應的通過該驅動單元的電流，以得到一一對應於該各灰階下的灰階電流的該數據電壓，其中，該第一參考值滿足：V1Vdd+Vth，Vb為該第二參考電壓，Vdata為該數據電壓，Vdd為該第一電源電壓，Vth為該第一電晶體的臨界電壓；該發光信號致能以開啟該第四電晶體及該第六電晶體，再調整該第一參考電壓，並量測對應的通過該有機發光二極體的第一電流，以得到該各灰階下的灰階電流分別對應的該第一參考電壓，該第一電流經由該第二電晶體流經該第六電晶體最後流經該有機發光二極體；
於步驟S3中，
在關閉該發光單元前還包括該步驟Reset；
該步驟Reset完成後，該掃描信號不致能以關閉該第三電晶體及該第五電晶體，該第一參考電壓接入第一參考值以關閉該有機發光二極體，其中，該第一參考值滿足V1<OVSS+VOLED，V1為該第一參考值，OVSS為該第二電源電壓，VOLED為該有機發光二極體的跨壓；該發光信號致能以開啟該第四電晶體及該第六電晶體，再調整該數據電壓，並量測對應的通過該第一電晶體的第二電流，以得到該各灰階下的灰階電流分別對應的該數據電壓，該第二電流經由該第一電晶體流經該第二電晶體。
作為可選的技術方案，
於該步驟S2中，
在關閉該驅動單元前還包括步驟Reset與步驟ComVth,該步驟Reset用來重置該第二節點的電壓，該步驟ComVth用來補償該第一電晶體的臨界電壓；
該步驟Reset包括：該發光信號不致能以關閉該第四電晶體及該第六電晶體，該第一重置信號及該掃描信號致能以開啟該第二電晶體、該第三電晶體及該第五電晶體；
該步驟Reset完成後，進入該步驟ComVth，該步驟ComVth在該步驟Reset的基礎上，僅將該第一重置信號不致能以關閉該第二電晶體；
該步驟ComVth完成後，該掃描信號不致能以關閉該第三電晶體及該第五電晶體，該數據信號接入黑畫面信號以關閉該第一電晶體，其中，該第二節點的電壓滿足：VG＝Vdd+Vth-Vb-Vdata，VG為該第二節點的電壓，Vb為該第二參考電壓，Vdata為該數據電壓，Vdd為該第一電源電壓，Vth為該第一電晶體的臨界電壓；該發光信號致能以開啟該第四電晶體及該第六電晶體，再調整該第一參考電壓，並量測對應的通過該有機發光二極體的第一電流，以得到該各灰階下的灰階電流分別對應的該第一參考電壓，該第一電流經由該第二電晶體流經該第六電晶體最後流經該有機發光二極體；
於步驟S3中，
在關閉該發光單元前還包括該步驟Reset與該步驟ComVth；
該步驟Reset及該步驟ComVth完成後，該掃描信號不致能以關閉該第三電晶體及該第五電晶體，該第一參考電壓接入第一參考值以關閉該有機發光二極體，其中，該第一參考值滿足V1<OVSS+VOLED，V1為該第一參考值，OVSS為該第二電源電壓，VOLED為該有機發光二極體的跨壓；該發光信號致能以開啟該第四電晶體及該第六電晶體，再調整該數據電壓，並量測對應的通過該第一電晶體的第二電流，以得到該各灰階下的灰階電流分別對應的該數據信號的電壓，該第二電流經由該第一電晶體流經該第二電晶體。
作為可選的技術方案，
該像素單元還包括：
耦合單元，該耦合單元包含第二電容，該第二電容電連接於該輸入單元的該第六端與該驅動單元的該第一端之間，該耦合單元用來對該控制電壓的電壓變化執行耦合運作以調整該控制電壓。
作為可選的技術方案，
在該步驟S2中，該數據信號接入零灰階信號以關閉該第一電晶體，再調整該第一參考電壓，並量測對應的通過該發光單元的電流，以得到該各灰階下的灰階電流分別對應的該第一參考電壓；
在該步驟S3中，該第一參考電壓接入第一參考值以關閉該有機發光二極體，其中，該第一參考值滿足V1<OVSS+VOLED，V1為該第一參考值，OVSS為該第二電源電壓，VOLED為該有機發光二極體的跨壓；調整該數據電壓，並量測對應的通過該第一電晶體的第三電流，以得到該各灰階下的灰階電流分別對應的該數據電壓，該第三電流經由該第一電晶體流經該第二電晶體。
作為可選的技術方案，
該像素單元還包括：
第七電晶體，該第七電晶體具有用來接收該第一電源電壓的第十三端、接收該發光信號的柵極端及電連接於該第一電晶體的該第一端的第十四端；以及
第三電容，該第三電容電連接於該第七電晶體的該第十三端與該第十四端之間；
在該步驟S2中，該數據信號接入零灰階信號以關閉該第一電晶體，再調整該第一參考電壓，並量測對應的通過該發光單元的電流，以得到該各灰階下的灰階電流分別對應的該第一參考電壓；
在該步驟S3中，該第一參考電壓接入第一參考值以關閉該有機發光二極體，其中，該第一參考值滿足V1<OVSS+VOLED，V1為該第一參考值，OVSS為該第二電源電壓，VOLED為該有機發光二極體的跨壓；調整該數據電壓，並量測對應的通過該第一電晶體的第四電流，以得到該各灰階下的灰階電流分別對應的該數據電壓，該第四電流經由該第七電晶體流經該第一電晶體再流經該第二電晶體。
相比於現有技術，本發明藉由偵測發光單元和驅動單元得到各灰階對應的第一參考電壓和數據電壓，再計算各灰階須回補的數據電壓，可完成初始時刻的發光單元的外部補償。關於後續時刻的補償，則先偵測發光單元跨壓變化推得亮度下降比例，藉由提高電流使維持與初始時刻相同亮度的方法，進而得到新的灰階對應電流曲線，再分別偵測發光單元和驅動單元並計算數據電壓做回補。進一步地，還可增加驅動單元的內部補償的方式，以達到更好的實時補償及減少第一補償查找表的數據的效果。
以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。
附圖說明
圖1為本發明像素單元的第一實施方式的示意圖；
圖2A為圖1中像素單元的補償方法的第一實施方式中的步驟S2的波形圖；
圖2B為圖2A步驟S2中的步驟Reset的像素單元的工作示意圖；
圖2C為圖2A步驟S2中的步驟Reset之後的偵測時段的工作示意圖；
圖3A為圖1中像素單元的補償方法的第一實施方式中的步驟S3的波形圖；
圖3B為圖3A步驟S3中的步驟Reset之後的偵測時段的工作示意圖；
圖4A為依據像素單元的補償方法的第一實施方式進行補償的波形圖；
圖4B為圖4A中的發光時段的工作示意圖；
圖5A為圖1中像素單元的補償方法的第二實施方式中的步驟S2的波形圖；
圖5B為圖5A中步驟S2的步驟ComVth的像素單元的工作示意圖；
圖6為圖1中像素單元的補償方法的第二實施方式中的步驟S3的波形圖；
圖7A為依據像素單元的補償方法的第二實施方式進行補償的波形圖；
圖7B為圖7A中的發光時段的工作示意圖；
圖8為本發明像素單元的第二實施方式的示意圖；
圖9A為圖8中像素單元的補償方法的步驟S2的波形圖；
圖9B為圖9A步驟S2中的像素單元的工作示意圖；
圖10A為圖8中像素單元的步驟S3的波形圖；
圖10B為圖10A步驟S3中的像素單元的工作示意圖；
圖11為本發明像素單元的第三實施方式的示意圖；
圖12A為圖11中像素單元的補償方法的步驟S2的波形圖；
圖12B為圖12A步驟S2中的像素單元的工作示意圖；
圖13A為圖11中像素單元的步驟S3的波形圖；
圖13B為圖13A步驟S3中的像素單元的工作示意圖。
具體實施方式
圖1為本發明像素單元的第一實施方式的示意圖。請參照圖1，像素單元100包括輸入單元110、驅動單元120、第一重置單元130及發光單元140。輸入單元110接收數據信號(圖1中示出該數據信號對應的數據電壓Vdata)及掃描信號WR，輸入單元110用來根據數據信號與掃描信號WR以輸出控制電壓。驅動單元120電連接於輸入單元110，驅動單元120耦接第一電源電壓Vdd，驅動單元120用來根據控制電壓與第一電源電壓Vdd以提供驅動電流與驅動電壓。第一重置單元130電連接於驅動單元120，第一重置單元130接收第一重置信號RD並耦接第一參考電壓Vmon，第一重置單元130用來根據第一重置信號RD與第一參考電壓Vmon以重置驅動單元120產生的驅動電壓。發光單元140電連接於驅動單元120，發光單元140耦接第二電源電壓OVSS，發光單元140用以根據驅動單元120產生的驅動電流產生輸出光。
為改善發光單元140的亮度失真，本發明提供像素單元100的補償方法。
上述的補償方法包括：
步驟S1：計算各灰階下的灰階電流，Ii＝In*(i/n)2.2，其中，Ii為第i階的灰階電流，In為最大階的灰階電流，n為最大階灰階電流的階數，i為自然數且滿足0≤i≤n；
步驟S2：數據信號接入黑畫面數據信號以關閉驅動單元120，再調整第一參考電壓Vmon，並量測對應的通過發光單元140的電流，以得到一一對應於各灰階下的灰階電流Ii的第一參考電壓Vmoni；
步驟S3：第一參考電壓Vmon固定接入第一參考值V1以關閉發光單元140，再調整數據信號的數據電壓Vdata，並量測對應的通過驅動單元120的電流，以得到一一對應於該各灰階下的灰階電流Ii的數據電壓Vdatai，其中，第一參考值V1滿足：V1Vdd+Vth，Vth為該第一電晶體的臨界電壓。發光信號EM致能以開啟第四電晶體T4及第六電晶體T6，再調整第一參考電壓Vmon，並量測對應的通過該有機發光二極體的第一電流，以得到該各灰階下的灰階電流Ii分別對應的第一參考電壓Vmoni，如圖2C中黑色箭頭所示，第一電流經由第二電晶體T2流經第六電晶體T6最後流經有機發光二極體。
圖3A為圖1中像素單元的補償方法的第一實施方式中的步驟S3的波形圖；圖3B為圖3A步驟S3中的步驟Reset之後的偵測時段的工作示意圖；
於步驟S3中，在關閉發光單元140前還包括步驟Reset，該步驟Reset與上述步驟S2中的步驟Reset，這裡便不再贅述。
步驟Reset完成後，圖3B所示，掃描信號WR不致能以關閉第三電晶體T3及第五電晶體T5，第一參考電壓Vmon接入第一參考值V1以關閉有機發光二極體，其中，第一參考值V1滿足V1<OVSS+VOLED，VOLED為有機發光二極體的跨壓；發光信號EM致能以開啟第四電晶體T4及第六電晶體T6，再調整數據電壓Vdata，並量測對應的通過該第一電晶體T1的第二電流，以得到該各灰階下的灰階電流Ii分別對應的數據電壓Vdatai，如圖3B中黑色箭頭所示，第二電流經由第一電晶體T1流經第二電晶體T2。
經過如上步驟的偵測過程後，再經過步驟S4與步驟S5的計算擬合，得出像素單元100的第一補償查找表，像素單元100可根據該第一補償查找表進行補償，以可完成初始時刻的外部補償。
圖4A為依據像素單元的補償方法的第一實施方式進行補償的波形圖，圖4B為圖4A中的發光時段的工作示意圖，請參照圖4A、圖4B。像素單元100在步驟Reset後進入發光時段emission,掃描信號WR不使能以關閉第三電晶體T3與第五電晶體T5，第一重置信號RD不使能以關閉第二電晶體T2，發光電流如圖4B中黑色箭頭所示，經過第一電晶體T1後流經第六電晶體T6最後流經有機發光二極體。如此，通過從外部補償數據電壓Vdata，可以提高像素單元100所處面板的均勻性的同時，還能補償發光單元140發光效率的下降。
上述的像素單元的補償方法的第一實施方式僅從外部補償發光單元140，還可結合內部補償驅動單元120的方法，以達到更好的實時補償及減少第一補償查找表的數據的效果。
圖5A為圖1中像素單元的補償方法的第二實施方式中的步驟S2的波形圖，圖5B為圖5A中步驟S2的步驟ComVth的像素單元的工作示意圖，請參照圖5A、圖5B。補償方法的第二實施方式與上述第一實施方式的差別在於，在步驟S2、步驟S3及最後的補償步驟中，步驟Reset與偵測sensing之間均增加步驟ComVth，而步驟Reset與偵測sensing的實現方法與第一實施方式相同。
於該步驟S2中，在關閉驅動單元120前還包括步驟Reset與步驟ComVth,步驟Reset用來重置第二節點G的電壓，步驟ComVth用來補償第一電晶體T1的臨界電壓；
步驟Reset與上述補償方法的第一實施方式中的步驟S2的步驟Reset相同，可參照圖2A，包括：發光信號EM不致能以關閉第四電晶體T4及第六電晶體T6，第一重置信號RD及掃描信號WR致能以開啟第二電晶體T2、第三電晶體T3及第五電晶體T5，第一節點A的電壓變為第二參考電壓Vb,第二節點G的電壓變為第一參考電壓Vmon；
該步驟Reset完成後，進入該步驟ComVth，如圖5B所示，步驟ComVth在步驟Reset的基礎上，僅將第一重置信號RD不致能以關閉第二電晶體T2,如此，第一節點A的電壓變為數據電壓Vdata,第二節點G的電壓變為Vdd+Vth,Vth為第一電晶體T1的臨界電壓；
步驟ComVth完成後，進入偵測時段sensing,掃描信號WR不致能以關閉第三電晶體T3及第五電晶體T5，數據信號接入黑畫面信號以關閉第一電晶體T1，其中，第二節點G的電壓滿足：VG＝Vdd+Vth-Vb-Vdata，VG為該第二節點的電壓；發光信號EM致能以開啟第四電晶體T4及第六電晶體T6，再調整第一參考電壓Vmon，並量測對應的通過該有機發光二極體的第一電流，以得到該各灰階下的灰階電流Ii分別對應的第一參考電壓Vmoni，如圖2C中黑色箭頭所示，第一電流經由第二電晶體T2流經第六電晶體T6最後流經有機發光二極體。
圖6為圖1中像素單元的補償方法的第二實施方式中的步驟S3的波形圖，請參照圖6。於步驟S3中，在關閉該發光單元140還包括步驟Reset與步驟ComVth，步驟Reset與步驟ComVth與上述步驟S2中的步驟Reset與步驟ComVth相同，便不再贅述。
該步驟Reset及該步驟ComVth完成後，掃描信號WR不致能以關閉第三電晶體T3及第五電晶體T5，第一參考電壓Vmon接入第一參考值V1以關閉有機發光二極體，其中，第一參考值V1滿足V1<OVSS+VOLED，VOLED為有機發光二極體的跨壓；發光信號EM致能以開啟第四電晶體T4及第六電晶體T6，再調整數據電壓Vdata，並量測對應的通過該第一電晶體T1的第二電流，以得到該各灰階下的灰階電流Ii分別對應的數據電壓Vdatai，如圖3B中黑色箭頭所示，第二電流經由第一電晶體T1流經第二電晶體T2。
圖7A為依據像素單元的補償方法的第二實施方式進行補償的波形圖，圖7B為圖7A中的發光時段的工作示意圖，請參照圖7A、圖7B。像素單元100在步驟Reset後進入發光時段emission,掃描信號WR不使能以關閉第三電晶體T3與第五電晶體T5，發光電流如圖7B中黑色箭頭所示，經過第一電晶體T1後流經第六電晶體T6最後流經有機發光二極體。如此，通過從外部補償數據電壓Vdata，可以提高像素單元100所處面板的均勻性的同時，還能補償發光單元140發光效率的下降，並且還能補償第一電晶體T1的臨界電壓、遷移率、閾值電壓的偏移。即：本實施方式可補償因遷移率、閾值電壓的偏移及發光效率變化而引起的影像的殘留與亮度失真，利用內部補償第一電晶體T1與外部補償發光單元140的方式來改善像素單元100所處面板的均勻性問題。
在其他實施方式中，像素單元100也可做元件的增減，例如圖8所示的本發明像素單元的第二實施方式，請參照圖8。在本實施方式中，像素單元200不包含電壓調整單元、第二重置單元及發光致能單元，耦合單元的位置也做改變，而其他單元的連接關係及所耦接的信號不變。即像素單元200包括作為驅動單元的第一電晶體T1、作為第一重置單元的第二電晶體T2、作為輸入單元的第三電晶體T3及作為發光單元的有機發光二極體。第一電晶體T1具有用來接收第一電源電壓Vdd的第一端、用來接收控制電壓的柵極端及用來輸出驅動電流與驅動電壓的第二端；第二電晶體T2具有用來接收該第一參考電壓Vmon的第三端、用來接收該第一重置信號RD的柵極端及連接第二端的第四端；第三電晶體T3具有接收數據信號的第五端、接收掃描信號WR的柵極端及輸出控制電壓的第六端；有機發光二極體具有連接該第一電晶體T1的第二端的陽極及用來接收第二電源電壓OVSS的陰極。耦合單元包含第二電容C2，第二電容C2電連接於輸入單元(第三電晶體T3)的第六端與驅動單元(第一電晶體T1)的第一端之間，耦合單元用來對控制電壓的電壓變化執行耦合運作以調整控制電壓。
圖9A為圖8中像素單元的補償方法的步驟S2的波形圖，圖9B為圖9A步驟S2中的像素單元的工作示意圖，請參照圖9A、圖9B。在步驟S2中，數據信號接入零灰階信號以關閉第一電晶體T1，再調整第一參考電壓Vmon，並量測對應的通過發光單元的電流，以得到各灰階下的灰階電流Ii分別對應的該第一參考電壓Vmoni。
圖10A為圖8中像素單元的步驟S3的波形圖，圖10B為圖10A步驟S3中的像素單元的工作示意圖，請參照圖10A、圖10B。在該步驟S3中，第一參考電壓Vmon接入第一參考值V1以關閉有機發光二極體，其中，第一參考值V1滿足V1<OVSS+VOLED，OVSS為第二電源電壓，VOLED為有機發光二極體的跨壓；調整數據電壓Vdata，並量測對應的通過該第一電晶體T1的第三電流，以得到該各灰階下的灰階電流Ii分別對應的數據電壓Vdatai，如圖9B中黑色箭頭所示，第三電流經由第一電晶體T1流經第二電晶體T2。
如此可藉由偵測發光單元(有機發光二極體)和驅動單元(第一電晶體T1)得到各灰階電流Ii對應的第一參考電壓Vmoni和數據電壓Vdatai，再計算各灰階須回補的數據電壓Vdatai』，可完成初始時刻的外部補償，從而提高像素單元200所在面板的均勻性。
當然，像素單元100還可變形為其他實施方式，例如圖11所示的本發明像素單元的第三實施方式，請參照圖11。像素單元300在像素單元200的基礎上，在第一電晶體T1與第一電源電壓Vdd之間增加第七電晶體T7，並在第七電晶體T7的兩端耦接第三電容C3。即：第七電晶體T7具有用來接收第一電源電壓Vdd的第十三端、接收發光信號EM的柵極端及電連接於第一電晶體T1的第一端的第十四端；第三電容C3電連接於第七電晶體T7的第十三端與第十四端之間。
圖12A為圖11中像素單元的補償方法的步驟S2的波形圖，圖12B為圖12A步驟S2中的像素單元的工作示意圖，請參照圖12A、圖12B。在步驟S2中，數據信號接入零灰階信號以關閉第一電晶體T1，再調整第一參考電壓Vmon，並量測對應的通過發光單元的電流，以得到各灰階下的灰階電流Ii分別對應的該第一參考電壓Vmoni。
圖13A為圖11中像素單元的步驟S3的波形圖，圖13B為圖13A步驟S3中的像素單元的工作示意圖，請參照圖13A、圖13B。在該步驟S3中，第一參考電壓Vmon接入第一參考值V1以關閉有機發光二極體，其中，第一參考值V1滿足V1<OVSS+VOLED，OVSS為第二電源電壓，VOLED為有機發光二極體的跨壓；調整數據電壓Vdata，並量測對應的通過該第一電晶體T1的第四電流，以得到該各灰階下的灰階電流Ii分別對應的數據電壓Vdatai，如圖13B中黑色箭頭所示，第四電流經由第七電晶體T7、第一電晶體T1流經第二電晶體T2。
如此可藉由偵測發光單元(有機發光二極體)和驅動單元(第一電晶體T1)得到各灰階電流Ii對應的第一參考電壓Vmoni和數據電壓Vdatai，再計算各灰階須回補的數據電壓Vdatai』，可完成初始時刻的外部補償，從而提高像素單元300所在面板的均勻性。
綜上所述，本發明藉由偵測發光單元和驅動單元得到各灰階對應的第一參考電壓和數據電壓，再計算各灰階須回補的數據電壓，可完成初始時刻的發光單元的外部補償。關於後續時刻的補償，則先偵測發光單元跨壓變化推得亮度下降比例，藉由提高電流使維持與初始時刻相同亮度的方法，進而得到新的灰階對應電流曲線，再分別偵測發光單元和驅動單元並計算數據電壓做回補。進一步地，還可增加驅動單元的內部補償的方式，以達到更好的實時補償及減少第一補償查找表的數據的效果。
當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。