显示装置及其调光方法
【专利摘要】本发明实施例提供一种显示装置及其调光方法，所述显示装置具有发光二极管以及驱动模块。所述驱动模块用以驱动发光二极管，且驱动模块包括第一开关电路、第二开关电路以及驱动晶体管。第一开关电路选择性地将灰阶电压写入第一电容，第二开关电路选择性地将补偿电压写入第二电容。驱动晶体管分别耦接发光二极管、第一电容与第二电容，且驱动晶体管受控于灰阶电压与补偿电压，据以调整输出给发光二极管的驱动电流。其中，灰阶电压调整驱动晶体管的栅极与源极电压差，且补偿电压调整驱动晶体管的临界电压。
【专利说明】显示装置及其调光方法【技术领域】
[0001]本发明涉及一种显示装置及其调光方法，特别是涉及可以改变驱动晶体管的临界电压的一种显示装置及其调光方法。
【背景技术】
[0002]随着电脑、手机、电视机等各种影音媒体设备的普及，用来呈现图像画面的显示装置也越来越广泛地应用于生产及生活中。于一般有机发光二极管(Organic LightEmission Diode, OLED)显示装置中，利用多个晶体管来控制与驱动发光二极管，使得每一个发光二极管能够发射出适当的亮度。 [0003]举例来说，图1示出了现有技术的OLED显示装置的电路示意图。如图1所示,显不装置9具有开关晶体管90、电容92、驱动晶体管94以及发光二极管96。开关晶体管90受控于扫描线Scan而选择性地将数据线Data上的灰阶电压储存至电容92中，藉以调整驱动晶体管94所输出的驱动电流。然而，不同的晶体管于出厂时的半导体特性(例如临界电压)都存在着误差，尽管可以提供相同的灰阶电压至驱动晶体管94，但驱动晶体管94用以驱动发光二极管96的驱动电流不会完全相同。
[0004]从显示画面来看，驱动电流的差异会使画面亮度分布不均匀(mura效应)，而影响着使用者的观影质量。为了因应画面亮度分布不均问题，需要增加每个像素组内的电路架构以补偿驱动电流差异，但是额外的电路架构会导致像素开口率降低。因此，业界需要一种新的显示装置，而所述显示装置不需大量增加每个像素组内的如何以简单的电路架构，即可根据显示画面的亮度分布情况而调整其中平均化的发光二极管的驱动电流是未来的设计趋势。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明在于提出一种显示装置，所述显示装置中的驱动晶体管改成四端元件，使得驱动晶体管可以依据补偿电压的大小以调变临界电压的数值，藉此调整输出的驱动电流以改变发光二极管的亮度。
[0006]本发明实施例提供一种显示装置，所述显示装置具有发光二极管以及驱动模块。所述驱动模块用以驱动发光二极管，且驱动模块包括第一开关电路、第二开关电路以及驱动晶体管。第一开关电路选择性地将灰阶电压写入第一电容，第二开关电路选择性地将补偿电压写入第二电容。驱动晶体管分别耦接发光二极管、第一电容与第二电容，且驱动晶体管受控于灰阶电压与补偿电压，据以调整输出给发光二极管的驱动电流。其中，灰阶电压调整驱动晶体管的栅极与源极电压差，且补偿电压调整驱动晶体管的临界电压。
[0007]于本发明一实施例中，当发光二极管的亮度低于第一门限值时，补偿电压是用以降低驱动晶体管的临界电压，据以增加驱动电流，而当发光二极管的亮度高于第二门限值时，补偿电压是用以提高驱动晶体管的临界电压，据以减少驱动电流。在此，所述多组像素组以图像获取装置拍摄画面，并经由处理装置判断于图像获取装置拍摄到的画面中，每一组像素组中的发光二极管的亮度是否低于第一门限值或者高于第二门限值。另外，第一开关电路与第二开关电路为开关晶体管，第二开关电路耦接补偿数据线，补偿数据线用以传输补偿控制模块所输出的补偿电压，且补偿控制模块依据处理装置的判断结果调整补偿电压。其中，第一开关电路耦接灰阶数据线，灰阶数据线用以传输灰阶控制模块所输出的灰阶电压，且第一开关电路与第二开关电路受控于同一扫描线而同时导通或截止。
[0008]于本发明另一实施例中，第一开关电路与第二开关电路为开关晶体管，第一开关电路与第二开关电路耦接同一数据线，所述数据线分别耦接灰阶控制模块与补偿控制模块，且所述数据线分时地传送灰阶电压或补偿电压。其中，第一开关电路与第二开关电路分别受控于第一扫描线与第二扫描线，当第一扫描线控制第一开关电路导通时，数据线传输灰阶控制模块所输出的灰阶电压，当第二扫描线控制第二开关电路导通时，数据线传输补偿控制模块所输出的补偿电压。
[0009]本发明在于提出一种显示装置的调光方法，可判断显示画面的亮度，适应性地调制驱动晶体管的临界电压的数值，藉此调整驱动晶体管输出的驱动电流以改变发光二极管的亮度。
[0010]本发明实施例提供一种显示装置的调光方法，所述显示装置具有多个像素组，每一组像素组具有发光二极管与驱动模块，驱动模块具有第一开关电路、第二开关电路以及驱动晶体管，且驱动晶体管受控于灰阶电压与补偿电压，据以调整输出给发光二极管的驱动电流。所述方法包括下列步骤:判断发光二极管的亮度是否低于第一门限值或者高于第二门限值；当发光二极管的亮度低于第一门限值时，调整补偿电压以降低驱动晶体管的临界电压，据以增加驱动电流；当发光二极管的亮度高于第二门限值时，调整补偿电压以提高驱动晶体管的临界电压，据以减少驱动电流。
[0011]综上所述，本发明实施例提供的显示装置及其调光方法，可根据显示画面的亮度而调整输出给驱动晶体管的补偿电压，使得驱动晶体管可以依据补偿电压的大小以调制临界电压的数值，藉此调整驱动晶体管输出的驱动电流以改变发光二极管的亮度。如此一来，所述显示装置的显示画面可以减少或避免亮度不均的问题，从而改善使用者的观影质量。
[0012]为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅是用来说明本发明，而非对本发明的权利要求范围作任何的限制。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1示出了现有技术的显示装置的电路示意图。
[0014]图2A示出了依据本发明一实施例的显示装置的局部电路示意图。
[0015]图2B示出了依据本发明一实施例的显示装置的局部剖面示意图。
[0016]图3示出了依据本发明另一实施例的显示装置的局部电路示意图。
[0017]图4A示出了依据本发明一实施例的驱动晶体管的电路示意图。
[0018]图4B示出了依据本发明一实施例的驱动电流、灰阶电压与补偿电压的关系曲线图。
[0019]图4C示出了依据本发明一实施例的驱动晶体管的临界电压与补偿电压的关系曲线图。[0020]图5示出了依据本发明一实施例的显示装置的调光方法的流程图。
[0021]【主要元件符号说明】
[0022]1:显示装置10:第一开关电路
[0023]12:第二开关电路14:第一电容
[0024]16:第二电容18:驱动晶体管
[0025]20:发光二极管S1:扫描线
[0026]Dl:灰阶数据线D2:补偿数据线
[0027]Vdd:高电压端Vss:低电压端
[0028]302:玻璃基板304:附着层
[0029]306:栅极层308:绝缘层
[0030]310:通道层312:蚀刻终止层
[0031]314:电极层316:保护层
[0032]318:平坦层320:电极层
[0033]322:绝缘层324:发光二极管层
[0034]326:电极层
[0035]4:显示装置40:第一开关电路
[0036]42:第二开关电路44:电容
[0037]46:电容48:驱动晶体管
[0038]50:发光二极管S2:扫描线
[0039]S3:扫描线D3:数据线
[0040]6:驱动晶体管VG:第一栅极端
[0041]VG’:第二栅极端VS:源极端
[0042]VD:栅极端Id:驱动电流
[0043]S7(TS74:步骤流程9:显示装置
[0044]90:开关晶体管92:电容
[0045]94:驱动晶体管96:发光二极管
[0046]Scan:扫描线Data:数据线
【具体实施方式】
[0047]请一并参见图2A与图2B，图2A示出了依据本发明一实施例的显示装置的局部电路示意图，图2B示出了依据本发明一实施例的显示装置的局部剖面示意图。如图所示，显示装置I具有多个像素组，每一个像素组中至少具有发光二极管20以及驱动模块(包括元件符号10、12、14、16、18)，使得驱动模块可以驱动发光二极管20。详细来说，驱动模块里的第一开关电路10分别耦接灰阶数据线D1、第一电容14以及驱动晶体管18，第二开关电路12分别耦接补偿数据线D2、第二电容16以及驱动晶体管18。驱动晶体管18为四端元件，驱动晶体管18的第一栅极端分别耦接第一开关电路10与第一电容14，驱动晶体管18的第二栅极端分别耦接第二开关电路12与第二电容16，驱动晶体管18的漏极端耦接高电压端Vdd，而驱 动晶体管18的源极端经过发光二极管20耦接低电压端Vss。以下分别就显示装置I中的各部元件做更进一步地说明。[0048]第一开关电路10受控于扫描线SI而选择性地导通或截止，当第一开关电路10被导通时，灰阶数据线Dl上承载的灰阶电压便可以顺利写入第一电容14。于实务上，扫描线SI可以连接到显示装置I中的栅极驱动器(未示出)，并由栅极驱动器决定是否导通第一开关电路10。在此，虽然图2A以晶体管为例子描绘出第一开关电路10的一种可能的实施方式，但是本发明的第一开关电路10不应以晶体管为限。举例来说，第一开关电路10可以由多个晶体管所组成或者选用其他的开关元件来替代开关晶体管，于所属【技术领域】的普通技术人员可以视需要自由设计。
[0049]请继续参见图2A，第二开关电路12同样受控于扫描线SI而选择性地导通或截止，当第二开关电路12被导通时，补偿数据线D2上承载的补偿电压便可以顺利写入第二电容
16。在此实施例中，扫描线SI上所承载的控制信号同时控制着第一开关电路10与第二开关电路12，即栅极驱动器(未示出)同时控制是否写入灰阶电压与补偿电压，但本发明并不应以此为限。请注意，本实施例仅示出了一种可能的电路连接关系，然而只要驱动晶体管18仍可由灰阶电压与补偿电压调整驱动电流，于所属【技术领域】的普通技术人员也可以适当改变成其他等效的电路连接关系。
[0050]为了更清楚驱动晶体管18的实体结构与元件特性，请参见图2B所示出的驱动晶体管18的剖面示意图。首先，基板302可以是玻璃或塑料材质，且基板302上会设置有附着层304以利于在基板302上设置其他功能层。驱动晶体管18的栅极层306设置在附着层304上，并且栅极层306以及附着层304上再设置绝缘层308。通道层310设置在绝缘层308上，且部分的绝缘层308与通道层310上还具有蚀刻终止层312，以避免蚀刻终止层312下方的结构于蚀刻过程中损坏。栅极层306可以是单层或多层的铜、铝、钥、钛等金属/合金所构成。附着层304、绝缘层308及蚀刻终止层312可以是单层或多层的硅的氧化物(SiOx)或氮化物(SiNx)结构。
[0051]接着，电极层314设置在蚀刻终止层312上，并且接触部分的通道层310。于实务上，于图2B中接触通道层310左侧的电极层314可视为图2A中的驱动晶体管18的漏极，即左侧的电极层314会电性连接至高电压端Vdd。另外，于图2B中接触通道层310右侧的电极层314可视为图2A中的驱动晶体管18的源极。于电极层314上方设置保护层316之后，为了使接下来的工艺更顺利，于实务上还会设置一层平坦层318，以形成一个较为平整的平面。电极层314可以是单层或多层的铜、铝、钥、钛等金属/合金所构成。平坦层318材料可以是有机树脂。
[0052]一般来说，图2A中的发光二极管20为图2B中右侧电极层320、发光二极管层324以及电极层326直接层叠起来的区域(也就是面板上的发光区域)，而图2B中左侧电极层320上方还具有绝缘层322 (也就是面板上的非发光区域)。在此，发光二极管层324可以是有机发光二极管材料所制成，而电极层320以及电极层326分别是发光二极管层324的阳极与阴极。换句话说，发光二极管20实际上可以为一种有机发光二极管(0LED)，且电极层320以及电极层326可以由透明导电材料(例如ΙΤ0)或者其他适当的材料制成。绝缘层322材料可以是有机树脂。
[0053]请注意，图2B中分别示出有两个区块的电极层320，于右侧的电极层320接触通道层310右侧的电极层314 (即驱动晶体管18的源极)，而左侧的电极层320位于通道层310之上。从半导体的原理可知，当左侧的电极层320提供正电压时，电子较易聚集而形成电流信道，使得驱动晶体管18的临界电压将会降低，而驱动晶体管18输出的驱动电流会随之提高。相反的，当左侧的电极层320提供负电压时，电子不较易聚集成电流通道，使得驱动晶体管18的临界电压将会提高，而驱动晶体管18输出的驱动电流会随之降低。
[0054]据此，通过本实施例中的驱动晶体管18的设计，使得显示装置I中每个像素组不需大幅增加晶体管的数量，也可以简易地通过储存于第二电容16中的补偿电压调整驱动晶体管18的临界电压，从而调整了驱动晶体管18输出给的发光二极管20的驱动电流。
[0055]为了举出显示装置I其他的等效电路连接关系，本发明还披露了另一种可能的实施方式。请参见图3，图3示出了依据本发明另一实施例的显示装置的局部电路示意图。如图3所示，显示装置4同样可具有多个像素组，每一个像素组中至少具有发光二极管50以及驱动模块(包括元件符号40、42、44、46、48)，使得驱动模块可以驱动发光二极管50。与前一实施例相同的是，电容44、电容46、驱动晶体管48以及发光二极管50的电路连接关系与操作方式，本实施例在此不予赘述。与前一实施例不同的是，第一开关电路40与第二开关电路42连接到同一条数据线D3，并且分别受控于不同的扫描线S2、S3。
[0056]详细来说，数据线D3会分时地传送灰阶电压与补偿电压，而传送灰阶电压或补偿电压的时段应恰好对应扫描线S2、S3控制第一开关电路40或第二开关电路42导通的时段。举例来说，第一开关电路40受控于扫描线S2而选择性地导通或截止，当第一开关电路40被导通时，数据线D3应恰好传送着灰阶电压，使得灰阶电压便可以顺利写入电容44。另一方面，当灰阶电压写入电容44后且第二开关电路42被导通时，数据线D3可以转而传送补偿电压，使得补偿电压便可以顺利写入电容46。在此，本实施例并不限制传送灰阶电压与补偿电压的顺序或者传送时间长短，于所属【技术领域】的普通技术人员可以视需要自由设计。
[0057]当然，虽然图3同样以晶体管为例子描绘出第一开关电路40与第二开关电路42的一种可能的实施方式，但是本发明的第一开关电路40与第二开关电路42同样不应以晶体管为限。
[0058]以图3实际的例子来说，为了判断显示装置4是否产生画面亮度分布不均匀(mura效应)的问题，于进行品管或是检测时，还可以先利用一组图像获取装置(未示出)拍摄显示装置4于发光时的画面，所述图像获取装置例如可以选用CCD摄影机或其他适当的摄影器材。接着，还可经由处理装置(未示出)观察或判断于图像获取装置拍摄到的画面中，每一组像素组中的发光二极管50的亮度是否符合标准，例如亮度是否低于第一门限值(即太暗)或是否高于第二门限值(即太亮)。当然，第一门限值与第二门限值可预先由使用者自行选定，第一门限值与第二门限值可以相等，或是分别为一个范围区间内的下限与上限，本实施例在此不加以限制。
[0059]于实务上，第一门限值与第二门限值可以预先被设置在一个查找表中，所述查找表可以记录着亮度对应补偿电压的关系。举例来说，当处理装置判断某一个像素组中的发光二极管50太暗或太亮时，可以通过查找表找出适于补偿驱动晶体管48的补偿电压，并经由第二开关电路42储存在电容46中。据此，驱动晶体管48的临界电压可以被动态地调整，所述像素组的亮度于补偿后均在一个可接受的范围内。
[0060]从实际测量的数据来看，请一并参见图4A、图4B以及图4C，图4A示出了依据本发明一实施例的驱动晶体管的电路示意图，图4B示出了依据本发明一实施例的驱动电流、灰阶电压与补偿电压的关系曲线图，图4C示出了依据本发明一实施例的驱动晶体管的临界电压与补偿电压的关系曲线图。驱动晶体管6具有第一栅极端VG、第二栅极端VG’、源极端VS与栅极端VD，第一栅极端VG用以耦接前一实施例的第一开关电路与储存灰阶电压的电容，而第二栅极端VG’用以耦接前一实施例的第二开关电路与储存补偿电压的电容。
[0061]由图4B的实际数据可知，在灰阶电压不变的情况下(例如VG为8V时)，第二栅极端VG’收到的补偿电压越高，则驱动电流Id明显会随着提高。此外，由图4C的实际数据可知，第二栅极端VG’收到的补偿电压愈高，则驱动晶体管6的临界电压Vth会越低，从晶体管的基础电流公式可知，临界电压Vth越低则驱动电流Id必然会越高，而临界电压Vth越高则驱动电流Id会随着越低。藉此，本实施例提供的驱动晶体管6可以轻易地用不同的补偿电压调整输出给发光二极管的驱动电流。
[0062]为了使所属【技术领域】的普通技术人员能了解本发明的精神，以下将本发明的显示装置搭配显示装置的调光方法做更清楚地说明。
[0063]请一并参见图3与图5，图5示出了依据本发明一实施例的显示装置的调光方法的流程图。如图所示，于步骤S70中，本实施例会先利用一组图像获取装置(未示出)拍摄显示装置4于发光时的画面，并由处理装置(未示出)判断于图像获取装置拍摄到的画面中，每一组像素组中的发光二极管50的亮度是否低于第一门限值(即太暗)或是否高于第二门限值(即太売)。
[0064]于步骤S72中，当处理装置判断某一个像素组中的发光二极管50太暗时，会将输出给电容46的补偿电压提高，据以降低驱动晶体管48的临界电压，使得流经发光二极管50的驱动电流提高，从而增加发光二极管50的亮度。于步骤S74中，当处理装置判断某一个像素组中的发光二极管50太亮时，会将输出给电容46的补偿电压降低，据以提高驱动晶体管48的临界电压，使得流经发光二极管50的驱动电流降低，从而减少发光二极管50的亮度。
[0065]综上所述，本发明实施例提供的显示装置及其调光方法，可根据显示画面的亮度而调整输出给驱动晶体管的补偿电压，使得驱动晶体管可以依据补偿电压的大小而调制临界电压的数值，藉此调整驱动晶体管输出的驱动电流以改变发光二极管的亮度。如此一来，所述显示装置的显示画面可以减少或避免亮度不均的问题，从而改善使用者的观影质量。
[0066]通过以上优选具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所披露的优选具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。
【权利要求】
1.一种显示装置，其特征在于，具有多个像素组，每一个所述像素组至少包括: 一发光二极管；以及 一驱动模块，用以驱动所述发光二极管，所述驱动模块包括: 一第一开关电路，选择性地将一灰阶电压写入一第一电容； 一第二开关电路，选择性地将一补偿电压写入一第二电容；以及一驱动晶体管，分别耦接所述发光二极管、所述第一电容与所述第二电容，所述驱动晶体管受控于所述灰阶电压与所述补偿电压，以调整输出给所述发光二极管的一驱动电流；其中所述灰阶电压调整所述驱动晶体管的栅极与源极的电压差，且所述补偿电压调整所述驱动晶体管的一临界电压。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，当所述发光二极管的亮度低于一第一门限值时，所述补偿电压用以降低所述驱动晶体管的所述临界电压，据以增加所述驱动电流；当所述发光二极管的亮度高于一第二门限值时，所述补偿电压用以提高所述驱动晶体管的所述临界电压，据以减少所述驱动电流。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述像素组以一图像获取装置拍摄画面，并经由一处理装置来判断，在所述图像获取装置拍摄到的画面中，每一个所述像素组中的所述发光二极管的亮度是否低于所述第一门限值或者高于所述第二门限值。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述第一开关电路与所述第二开关电路为开关晶体管，所述第二开关电路耦接一补偿数据线，所述补偿数据线用以传输一补偿控制模块所输出的所述补偿电压，且所述补偿控制模块依据所述处理装置的判断结果来调整所述补偿电压。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述第一开关电路耦接一灰阶数据线，所述灰阶数据线用以传输一灰阶控制模块所输出的所述灰阶电压，且所述第一开关电路与所述第二开关电路受控于同一扫描线而同时导通或截止。
6.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述第一开关电路与所述第二开关电路为开关晶体管，所述第一开关电路与所述第二开关电路耦接于同一数据线，所述数据线分别耦接一灰阶控制模块与一补偿控制模块，且所述数据线分时地传送所述灰阶电压或所述补偿电压。
7.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述第一开关电路与所述第二开关电路分别受控于一第一扫描线与一第二扫描线，当所述第一扫描线控制所述第一开关电路导通时，所述数据线传输所述灰阶控制模块所输出的所述灰阶电压，当所述第二扫描线控制所述第二开关电路导通时，所述数据线传输所述补偿控制模块所输出的所述补偿电压。
8.—种显示装置的调光方法，其特征在于，所述显示装置具有多个像素组，每一个所述像素组具有一发光二极管与一驱动模块，所述驱动模块具有一第一开关电路、一第二开关电路以及一驱动晶体管，且所述驱动晶体管受控于一灰阶电压与一补偿电压，以调整输出给所述发光二极管的一驱动电流，所述方法包括下列步骤: 判断发光二极管的亮度是否低于一第一门限值或者高于一第二门限值； 当所述发光二极管的亮度低于所述第一门限值时，调整所述补偿电压以降低所述驱动晶体管的临界电压，据以增加所述驱动电流；以及 当所述发光二极管的亮度高于所述第二门限值时，调整所述补偿电压以提高所述驱动晶体管的所述临界电压，据以减少所述驱动电流。
9.根据权利要求8所述的显示装置的调光方法，其特征在于，于判断发光二极管的亮度是否低于所述第一门限值或者高于所述第二门限值的步骤中，还包括下列步骤: 拍摄包含所述像素组的画面；以及 判断在拍摄到的画面中，每一个所述像素组中的所述发光二极管的亮度是否低于所述第一门限值或者高于所 述第二门限值。
【文档编号】G09G3/32GK103680391SQ201210345600
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月17日 优先权日:2012年9月17日
【发明者】羊振中, 陈良禄, 陈俊佑, 郭鸿儒 申请人:群康科技 (深圳) 有限公司, 奇美电子股份有限公司