顯示裝置及其調光方法
【專利摘要】本發明實施例提供一種顯示裝置及其調光方法，所述顯示裝置具有發光二極管以及驅動模塊。所述驅動模塊用以驅動發光二極管，且驅動模塊包括第一開關電路、第二開關電路以及驅動晶體管。第一開關電路選擇性地將灰階電壓寫入第一電容，第二開關電路選擇性地將補償電壓寫入第二電容。驅動晶體管分別耦接發光二極管、第一電容與第二電容，且驅動晶體管受控于灰階電壓與補償電壓，據以調整輸出給發光二極管的驅動電流。其中，灰階電壓調整驅動晶體管的柵極與源極電壓差，且補償電壓調整驅動晶體管的臨界電壓。
【專利說明】顯示裝置及其調光方法【技術領域】
[0001]本發明涉及一種顯示裝置及其調光方法，特別是涉及可以改變驅動晶體管的臨界電壓的一種顯示裝置及其調光方法。
【背景技術】
[0002]隨著電腦、手機、電視機等各種影音媒體設備的普及，用來呈現圖像畫面的顯示裝置也越來越廣泛地應用于生產及生活中。于一般有機發光二極管(Organic LightEmission Diode, OLED)顯示裝置中，利用多個晶體管來控制與驅動發光二極管，使得每一個發光二極管能夠發射出適當的亮度。 [0003]舉例來說，圖1示出了現有技術的OLED顯示裝置的電路示意圖。如圖1所示,顯不裝置9具有開關晶體管90、電容92、驅動晶體管94以及發光二極管96。開關晶體管90受控于掃描線Scan而選擇性地將數據線Data上的灰階電壓儲存至電容92中，藉以調整驅動晶體管94所輸出的驅動電流。然而，不同的晶體管于出廠時的半導體特性(例如臨界電壓)都存在著誤差，盡管可以提供相同的灰階電壓至驅動晶體管94，但驅動晶體管94用以驅動發光二極管96的驅動電流不會完全相同。
[0004]從顯示畫面來看，驅動電流的差異會使畫面亮度分布不均勻(mura效應)，而影響著使用者的觀影質量。為了因應畫面亮度分布不均問題，需要增加每個像素組內的電路架構以補償驅動電流差異，但是額外的電路架構會導致像素開口率降低。因此，業界需要一種新的顯示裝置，而所述顯示裝置不需大量增加每個像素組內的如何以簡單的電路架構，即可根據顯示畫面的亮度分布情況而調整其中平均化的發光二極管的驅動電流是未來的設計趨勢。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發明在于提出一種顯示裝置，所述顯示裝置中的驅動晶體管改成四端元件，使得驅動晶體管可以依據補償電壓的大小以調變臨界電壓的數值，藉此調整輸出的驅動電流以改變發光二極管的亮度。
[0006]本發明實施例提供一種顯示裝置，所述顯示裝置具有發光二極管以及驅動模塊。所述驅動模塊用以驅動發光二極管，且驅動模塊包括第一開關電路、第二開關電路以及驅動晶體管。第一開關電路選擇性地將灰階電壓寫入第一電容，第二開關電路選擇性地將補償電壓寫入第二電容。驅動晶體管分別耦接發光二極管、第一電容與第二電容，且驅動晶體管受控于灰階電壓與補償電壓，據以調整輸出給發光二極管的驅動電流。其中，灰階電壓調整驅動晶體管的柵極與源極電壓差，且補償電壓調整驅動晶體管的臨界電壓。
[0007]于本發明一實施例中，當發光二極管的亮度低于第一門限值時，補償電壓是用以降低驅動晶體管的臨界電壓，據以增加驅動電流，而當發光二極管的亮度高于第二門限值時，補償電壓是用以提高驅動晶體管的臨界電壓，據以減少驅動電流。在此，所述多組像素組以圖像獲取裝置拍攝畫面，并經由處理裝置判斷于圖像獲取裝置拍攝到的畫面中，每一組像素組中的發光二極管的亮度是否低于第一門限值或者高于第二門限值。另外，第一開關電路與第二開關電路為開關晶體管，第二開關電路耦接補償數據線，補償數據線用以傳輸補償控制模塊所輸出的補償電壓，且補償控制模塊依據處理裝置的判斷結果調整補償電壓。其中，第一開關電路耦接灰階數據線，灰階數據線用以傳輸灰階控制模塊所輸出的灰階電壓，且第一開關電路與第二開關電路受控于同一掃描線而同時導通或截止。
[0008]于本發明另一實施例中，第一開關電路與第二開關電路為開關晶體管，第一開關電路與第二開關電路耦接同一數據線，所述數據線分別耦接灰階控制模塊與補償控制模塊，且所述數據線分時地傳送灰階電壓或補償電壓。其中，第一開關電路與第二開關電路分別受控于第一掃描線與第二掃描線，當第一掃描線控制第一開關電路導通時，數據線傳輸灰階控制模塊所輸出的灰階電壓，當第二掃描線控制第二開關電路導通時，數據線傳輸補償控制模塊所輸出的補償電壓。
[0009]本發明在于提出一種顯示裝置的調光方法，可判斷顯示畫面的亮度，適應性地調制驅動晶體管的臨界電壓的數值，藉此調整驅動晶體管輸出的驅動電流以改變發光二極管的亮度。
[0010]本發明實施例提供一種顯示裝置的調光方法，所述顯示裝置具有多個像素組，每一組像素組具有發光二極管與驅動模塊，驅動模塊具有第一開關電路、第二開關電路以及驅動晶體管，且驅動晶體管受控于灰階電壓與補償電壓，據以調整輸出給發光二極管的驅動電流。所述方法包括下列步驟:判斷發光二極管的亮度是否低于第一門限值或者高于第二門限值；當發光二極管的亮度低于第一門限值時，調整補償電壓以降低驅動晶體管的臨界電壓，據以增加驅動電流；當發光二極管的亮度高于第二門限值時，調整補償電壓以提高驅動晶體管的臨界電壓，據以減少驅動電流。
[0011]綜上所述，本發明實施例提供的顯示裝置及其調光方法，可根據顯示畫面的亮度而調整輸出給驅動晶體管的補償電壓，使得驅動晶體管可以依據補償電壓的大小以調制臨界電壓的數值，藉此調整驅動晶體管輸出的驅動電流以改變發光二極管的亮度。如此一來，所述顯示裝置的顯示畫面可以減少或避免亮度不均的問題，從而改善使用者的觀影質量。
[0012]為使能更進一步了解本發明的特征及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅是用來說明本發明，而非對本發明的權利要求范圍作任何的限制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1示出了現有技術的顯示裝置的電路示意圖。
[0014]圖2A示出了依據本發明一實施例的顯示裝置的局部電路示意圖。
[0015]圖2B示出了依據本發明一實施例的顯示裝置的局部剖面示意圖。
[0016]圖3示出了依據本發明另一實施例的顯示裝置的局部電路示意圖。
[0017]圖4A示出了依據本發明一實施例的驅動晶體管的電路示意圖。
[0018]圖4B示出了依據本發明一實施例的驅動電流、灰階電壓與補償電壓的關系曲線圖。
[0019]圖4C示出了依據本發明一實施例的驅動晶體管的臨界電壓與補償電壓的關系曲線圖。[0020]圖5示出了依據本發明一實施例的顯示裝置的調光方法的流程圖。
[0021]【主要元件符號說明】
[0022]1:顯示裝置10:第一開關電路
[0023]12:第二開關電路14:第一電容
[0024]16:第二電容18:驅動晶體管
[0025]20:發光二極管S1:掃描線
[0026]Dl:灰階數據線D2:補償數據線
[0027]Vdd:高電壓端Vss:低電壓端
[0028]302:玻璃基板304:附著層
[0029]306:柵極層308:絕緣層
[0030]310:通道層312:蝕刻終止層
[0031]314:電極層316:保護層
[0032]318:平坦層320:電極層
[0033]322:絕緣層324:發光二極管層
[0034]326:電極層
[0035]4:顯示裝置40:第一開關電路
[0036]42:第二開關電路44:電容
[0037]46:電容48:驅動晶體管
[0038]50:發光二極管S2:掃描線
[0039]S3:掃描線D3:數據線
[0040]6:驅動晶體管VG:第一柵極端
[0041]VG’:第二柵極端VS:源極端
[0042]VD:柵極端Id:驅動電流
[0043]S7(TS74:步驟流程9:顯示裝置
[0044]90:開關晶體管92:電容
[0045]94:驅動晶體管96:發光二極管
[0046]Scan:掃描線Data:數據線
【具體實施方式】
[0047]請一并參見圖2A與圖2B，圖2A示出了依據本發明一實施例的顯示裝置的局部電路示意圖，圖2B示出了依據本發明一實施例的顯示裝置的局部剖面示意圖。如圖所示，顯示裝置I具有多個像素組，每一個像素組中至少具有發光二極管20以及驅動模塊(包括元件符號10、12、14、16、18)，使得驅動模塊可以驅動發光二極管20。詳細來說，驅動模塊里的第一開關電路10分別耦接灰階數據線D1、第一電容14以及驅動晶體管18，第二開關電路12分別耦接補償數據線D2、第二電容16以及驅動晶體管18。驅動晶體管18為四端元件，驅動晶體管18的第一柵極端分別耦接第一開關電路10與第一電容14，驅動晶體管18的第二柵極端分別耦接第二開關電路12與第二電容16，驅動晶體管18的漏極端耦接高電壓端Vdd，而驅 動晶體管18的源極端經過發光二極管20耦接低電壓端Vss。以下分別就顯示裝置I中的各部元件做更進一步地說明。[0048]第一開關電路10受控于掃描線SI而選擇性地導通或截止，當第一開關電路10被導通時，灰階數據線Dl上承載的灰階電壓便可以順利寫入第一電容14。于實務上，掃描線SI可以連接到顯示裝置I中的柵極驅動器(未示出)，并由柵極驅動器決定是否導通第一開關電路10。在此，雖然圖2A以晶體管為例子描繪出第一開關電路10的一種可能的實施方式，但是本發明的第一開關電路10不應以晶體管為限。舉例來說，第一開關電路10可以由多個晶體管所組成或者選用其他的開關元件來替代開關晶體管，于所屬【技術領域】的普通技術人員可以視需要自由設計。
[0049]請繼續參見圖2A，第二開關電路12同樣受控于掃描線SI而選擇性地導通或截止，當第二開關電路12被導通時，補償數據線D2上承載的補償電壓便可以順利寫入第二電容
16。在此實施例中，掃描線SI上所承載的控制信號同時控制著第一開關電路10與第二開關電路12，即柵極驅動器(未示出)同時控制是否寫入灰階電壓與補償電壓，但本發明并不應以此為限。請注意，本實施例僅示出了一種可能的電路連接關系，然而只要驅動晶體管18仍可由灰階電壓與補償電壓調整驅動電流，于所屬【技術領域】的普通技術人員也可以適當改變成其他等效的電路連接關系。
[0050]為了更清楚驅動晶體管18的實體結構與元件特性，請參見圖2B所示出的驅動晶體管18的剖面示意圖。首先，基板302可以是玻璃或塑料材質，且基板302上會設置有附著層304以利于在基板302上設置其他功能層。驅動晶體管18的柵極層306設置在附著層304上，并且柵極層306以及附著層304上再設置絕緣層308。通道層310設置在絕緣層308上，且部分的絕緣層308與通道層310上還具有蝕刻終止層312，以避免蝕刻終止層312下方的結構于蝕刻過程中損壞。柵極層306可以是單層或多層的銅、鋁、鑰、鈦等金屬/合金所構成。附著層304、絕緣層308及蝕刻終止層312可以是單層或多層的硅的氧化物(SiOx)或氮化物(SiNx)結構。
[0051]接著，電極層314設置在蝕刻終止層312上，并且接觸部分的通道層310。于實務上，于圖2B中接觸通道層310左側的電極層314可視為圖2A中的驅動晶體管18的漏極，即左側的電極層314會電性連接至高電壓端Vdd。另外，于圖2B中接觸通道層310右側的電極層314可視為圖2A中的驅動晶體管18的源極。于電極層314上方設置保護層316之后，為了使接下來的工藝更順利，于實務上還會設置一層平坦層318，以形成一個較為平整的平面。電極層314可以是單層或多層的銅、鋁、鑰、鈦等金屬/合金所構成。平坦層318材料可以是有機樹脂。
[0052]一般來說，圖2A中的發光二極管20為圖2B中右側電極層320、發光二極管層324以及電極層326直接層疊起來的區域(也就是面板上的發光區域)，而圖2B中左側電極層320上方還具有絕緣層322 (也就是面板上的非發光區域)。在此，發光二極管層324可以是有機發光二極管材料所制成，而電極層320以及電極層326分別是發光二極管層324的陽極與陰極。換句話說，發光二極管20實際上可以為一種有機發光二極管(0LED)，且電極層320以及電極層326可以由透明導電材料(例如ΙΤ0)或者其他適當的材料制成。絕緣層322材料可以是有機樹脂。
[0053]請注意，圖2B中分別示出有兩個區塊的電極層320，于右側的電極層320接觸通道層310右側的電極層314 (即驅動晶體管18的源極)，而左側的電極層320位于通道層310之上。從半導體的原理可知，當左側的電極層320提供正電壓時，電子較易聚集而形成電流信道，使得驅動晶體管18的臨界電壓將會降低，而驅動晶體管18輸出的驅動電流會隨之提高。相反的，當左側的電極層320提供負電壓時，電子不較易聚集成電流通道，使得驅動晶體管18的臨界電壓將會提高，而驅動晶體管18輸出的驅動電流會隨之降低。
[0054]據此，通過本實施例中的驅動晶體管18的設計，使得顯示裝置I中每個像素組不需大幅增加晶體管的數量，也可以簡易地通過儲存于第二電容16中的補償電壓調整驅動晶體管18的臨界電壓，從而調整了驅動晶體管18輸出給的發光二極管20的驅動電流。
[0055]為了舉出顯示裝置I其他的等效電路連接關系，本發明還披露了另一種可能的實施方式。請參見圖3，圖3示出了依據本發明另一實施例的顯示裝置的局部電路示意圖。如圖3所示，顯示裝置4同樣可具有多個像素組，每一個像素組中至少具有發光二極管50以及驅動模塊(包括元件符號40、42、44、46、48)，使得驅動模塊可以驅動發光二極管50。與前一實施例相同的是，電容44、電容46、驅動晶體管48以及發光二極管50的電路連接關系與操作方式，本實施例在此不予贅述。與前一實施例不同的是，第一開關電路40與第二開關電路42連接到同一條數據線D3，并且分別受控于不同的掃描線S2、S3。
[0056]詳細來說，數據線D3會分時地傳送灰階電壓與補償電壓，而傳送灰階電壓或補償電壓的時段應恰好對應掃描線S2、S3控制第一開關電路40或第二開關電路42導通的時段。舉例來說，第一開關電路40受控于掃描線S2而選擇性地導通或截止，當第一開關電路40被導通時，數據線D3應恰好傳送著灰階電壓，使得灰階電壓便可以順利寫入電容44。另一方面，當灰階電壓寫入電容44后且第二開關電路42被導通時，數據線D3可以轉而傳送補償電壓，使得補償電壓便可以順利寫入電容46。在此，本實施例并不限制傳送灰階電壓與補償電壓的順序或者傳送時間長短，于所屬【技術領域】的普通技術人員可以視需要自由設計。
[0057]當然，雖然圖3同樣以晶體管為例子描繪出第一開關電路40與第二開關電路42的一種可能的實施方式，但是本發明的第一開關電路40與第二開關電路42同樣不應以晶體管為限。
[0058]以圖3實際的例子來說，為了判斷顯示裝置4是否產生畫面亮度分布不均勻(mura效應)的問題，于進行品管或是檢測時，還可以先利用一組圖像獲取裝置(未示出)拍攝顯示裝置4于發光時的畫面，所述圖像獲取裝置例如可以選用CCD攝影機或其他適當的攝影器材。接著，還可經由處理裝置(未示出)觀察或判斷于圖像獲取裝置拍攝到的畫面中，每一組像素組中的發光二極管50的亮度是否符合標準，例如亮度是否低于第一門限值(即太暗)或是否高于第二門限值(即太亮)。當然，第一門限值與第二門限值可預先由使用者自行選定，第一門限值與第二門限值可以相等，或是分別為一個范圍區間內的下限與上限，本實施例在此不加以限制。
[0059]于實務上，第一門限值與第二門限值可以預先被設置在一個查找表中，所述查找表可以記錄著亮度對應補償電壓的關系。舉例來說，當處理裝置判斷某一個像素組中的發光二極管50太暗或太亮時，可以通過查找表找出適于補償驅動晶體管48的補償電壓，并經由第二開關電路42儲存在電容46中。據此，驅動晶體管48的臨界電壓可以被動態地調整，所述像素組的亮度于補償后均在一個可接受的范圍內。
[0060]從實際測量的數據來看，請一并參見圖4A、圖4B以及圖4C，圖4A示出了依據本發明一實施例的驅動晶體管的電路示意圖，圖4B示出了依據本發明一實施例的驅動電流、灰階電壓與補償電壓的關系曲線圖，圖4C示出了依據本發明一實施例的驅動晶體管的臨界電壓與補償電壓的關系曲線圖。驅動晶體管6具有第一柵極端VG、第二柵極端VG’、源極端VS與柵極端VD，第一柵極端VG用以耦接前一實施例的第一開關電路與儲存灰階電壓的電容，而第二柵極端VG’用以耦接前一實施例的第二開關電路與儲存補償電壓的電容。
[0061]由圖4B的實際數據可知，在灰階電壓不變的情況下(例如VG為8V時)，第二柵極端VG’收到的補償電壓越高，則驅動電流Id明顯會隨著提高。此外，由圖4C的實際數據可知，第二柵極端VG’收到的補償電壓愈高，則驅動晶體管6的臨界電壓Vth會越低，從晶體管的基礎電流公式可知，臨界電壓Vth越低則驅動電流Id必然會越高，而臨界電壓Vth越高則驅動電流Id會隨著越低。藉此，本實施例提供的驅動晶體管6可以輕易地用不同的補償電壓調整輸出給發光二極管的驅動電流。
[0062]為了使所屬【技術領域】的普通技術人員能了解本發明的精神，以下將本發明的顯示裝置搭配顯示裝置的調光方法做更清楚地說明。
[0063]請一并參見圖3與圖5，圖5示出了依據本發明一實施例的顯示裝置的調光方法的流程圖。如圖所示，于步驟S70中，本實施例會先利用一組圖像獲取裝置(未示出)拍攝顯示裝置4于發光時的畫面，并由處理裝置(未示出)判斷于圖像獲取裝置拍攝到的畫面中，每一組像素組中的發光二極管50的亮度是否低于第一門限值(即太暗)或是否高于第二門限值(即太売)。
[0064]于步驟S72中，當處理裝置判斷某一個像素組中的發光二極管50太暗時，會將輸出給電容46的補償電壓提高，據以降低驅動晶體管48的臨界電壓，使得流經發光二極管50的驅動電流提高，從而增加發光二極管50的亮度。于步驟S74中，當處理裝置判斷某一個像素組中的發光二極管50太亮時，會將輸出給電容46的補償電壓降低，據以提高驅動晶體管48的臨界電壓，使得流經發光二極管50的驅動電流降低，從而減少發光二極管50的亮度。
[0065]綜上所述，本發明實施例提供的顯示裝置及其調光方法，可根據顯示畫面的亮度而調整輸出給驅動晶體管的補償電壓，使得驅動晶體管可以依據補償電壓的大小而調制臨界電壓的數值，藉此調整驅動晶體管輸出的驅動電流以改變發光二極管的亮度。如此一來，所述顯示裝置的顯示畫面可以減少或避免亮度不均的問題，從而改善使用者的觀影質量。
[0066]通過以上優選具體實施例的詳述，希望能更加清楚描述本發明的特征與精神，而并非以上述所披露的優選具體實施例來對本發明的范疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發明所欲申請的專利范圍的范疇內。
【權利要求】
1.一種顯示裝置，其特征在于，具有多個像素組，每一個所述像素組至少包括: 一發光二極管；以及 一驅動模塊，用以驅動所述發光二極管，所述驅動模塊包括: 一第一開關電路，選擇性地將一灰階電壓寫入一第一電容； 一第二開關電路，選擇性地將一補償電壓寫入一第二電容；以及一驅動晶體管，分別耦接所述發光二極管、所述第一電容與所述第二電容，所述驅動晶體管受控于所述灰階電壓與所述補償電壓，以調整輸出給所述發光二極管的一驅動電流；其中所述灰階電壓調整所述驅動晶體管的柵極與源極的電壓差，且所述補償電壓調整所述驅動晶體管的一臨界電壓。
2.根據權利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，當所述發光二極管的亮度低于一第一門限值時，所述補償電壓用以降低所述驅動晶體管的所述臨界電壓，據以增加所述驅動電流；當所述發光二極管的亮度高于一第二門限值時，所述補償電壓用以提高所述驅動晶體管的所述臨界電壓，據以減少所述驅動電流。
3.根據權利要求2所述的顯示裝置，其特征在于，所述像素組以一圖像獲取裝置拍攝畫面，并經由一處理裝置來判斷，在所述圖像獲取裝置拍攝到的畫面中，每一個所述像素組中的所述發光二極管的亮度是否低于所述第一門限值或者高于所述第二門限值。
4.根據權利要求3所述的顯示裝置，其特征在于，所述第一開關電路與所述第二開關電路為開關晶體管，所述第二開關電路耦接一補償數據線，所述補償數據線用以傳輸一補償控制模塊所輸出的所述補償電壓，且所述補償控制模塊依據所述處理裝置的判斷結果來調整所述補償電壓。
5.根據權利要求4所述的顯示裝置，其特征在于，所述第一開關電路耦接一灰階數據線，所述灰階數據線用以傳輸一灰階控制模塊所輸出的所述灰階電壓，且所述第一開關電路與所述第二開關電路受控于同一掃描線而同時導通或截止。
6.根據權利要求3所述的顯示裝置，其特征在于，所述第一開關電路與所述第二開關電路為開關晶體管，所述第一開關電路與所述第二開關電路耦接于同一數據線，所述數據線分別耦接一灰階控制模塊與一補償控制模塊，且所述數據線分時地傳送所述灰階電壓或所述補償電壓。
7.根據權利要求6所述的顯示裝置，其特征在于，所述第一開關電路與所述第二開關電路分別受控于一第一掃描線與一第二掃描線，當所述第一掃描線控制所述第一開關電路導通時，所述數據線傳輸所述灰階控制模塊所輸出的所述灰階電壓，當所述第二掃描線控制所述第二開關電路導通時，所述數據線傳輸所述補償控制模塊所輸出的所述補償電壓。
8.—種顯示裝置的調光方法，其特征在于，所述顯示裝置具有多個像素組，每一個所述像素組具有一發光二極管與一驅動模塊，所述驅動模塊具有一第一開關電路、一第二開關電路以及一驅動晶體管，且所述驅動晶體管受控于一灰階電壓與一補償電壓，以調整輸出給所述發光二極管的一驅動電流，所述方法包括下列步驟: 判斷發光二極管的亮度是否低于一第一門限值或者高于一第二門限值； 當所述發光二極管的亮度低于所述第一門限值時，調整所述補償電壓以降低所述驅動晶體管的臨界電壓，據以增加所述驅動電流；以及 當所述發光二極管的亮度高于所述第二門限值時，調整所述補償電壓以提高所述驅動晶體管的所述臨界電壓，據以減少所述驅動電流。
9.根據權利要求8所述的顯示裝置的調光方法，其特征在于，于判斷發光二極管的亮度是否低于所述第一門限值或者高于所述第二門限值的步驟中，還包括下列步驟: 拍攝包含所述像素組的畫面；以及 判斷在拍攝到的畫面中，每一個所述像素組中的所述發光二極管的亮度是否低于所述第一門限值或者高于所 述第二門限值。
【文檔編號】G09G3/32GK103680391SQ201210345600
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月17日 優先權日:2012年9月17日
【發明者】羊振中, 陳良祿, 陳俊佑, 郭鴻儒 申請人:群康科技 (深圳) 有限公司, 奇美電子股份有限公司