一种像素单元的补偿方法与流程

本发明涉及一种像素单元的补偿方法，尤其涉及一种像素单元的外部补偿方法。

背景技术：

平面显示装置(Flat Panel Display)具有外型轻薄、省电以及无辐射等优点，所以被广泛地应用于电脑屏幕、移动电话、个人数字助理(PDA)、平面电视等电子产品上。在各种平面显示装置中，主动式矩阵有机发光显示装置(Active Matrix Organic Light Emitting Display；AMOLED)更具有自发光、高亮度、高发光效率、高对比、反应速度快、广视角、以及可使用温度范围大等进一步的优点，因此在平面显示装置的市场上极具竞争性。

为改善因晶体管变异而产生的影像品质问题，现有技术中，增加重置与临界电压补偿机制来避免影像的残留现象及像素亮度的失真，进而提供高品质的影像。但引起晶体管变异的并非只有临界电压，还有包括迁移率、阈值电压的偏移等因素，并且若有机发光二极管长时间工作的话，也会产生发光效率下降的问题，这些因素都会导致影像的残留现象及像素亮度的失真，所以只靠目前的补偿机制，补偿效果有限且无法补偿因发光效率下降引起的失真。

技术实现要素：

为改善上述无法补偿因迁移率、阈值电压的偏移及发光效率变化而引起的影像的残留现象与亮度失真等问题，本发明提供一种像素单元的补偿方法。

该像素单元包括：

输入单元，该输入单元接收数据信号及扫描信号，该输入单元用来根据该数据信号与该扫描信号以输出控制电压；

驱动单元，电连接于该输入单元，该驱动单元耦接第一电源电压，该驱动单元用来根据该控制电压与该第一电源电压以提供驱动电流与驱动电压；

第一重置单元，电连接于该驱动单元，该第一重置单元接收第一重置信号并耦接第一参考电压，该第一重置单元用来根据该第一重置信号与该第一参考电压以重置该驱动电压；

第二重置单元，电连接于该第一重置单元，该第二重置单元接收第二重置信号并耦接重置电压，该第二重置单元用来根据该第二重置信号与该重置电压以输出该第一参考电压；以及

发光单元，电连接于该驱动单元，该发光单元耦接第二电源电压，该发光单元用以根据该驱动电流产生输出光；

上述的补偿方法包括：

步骤S1：该数据信号的数据电压接入第一数据电压，该驱动单元输入该第一数据电压后处于线性工作状态，于第一侦测时段内，自该第一重置单元依次输入各灰阶下的灰阶电流再依次侦测该各灰阶下的该发光单元的发光电压，根据该各灰阶下的该发光电压与该发光单元的标准发光电压计算各灰阶下的数据电压的第一补偿值：Vdata1i’＝Vdata1i+△OLEDi,其中，Vdata1i为第i灰阶的数据电压，△OLEDi为第i灰阶的该发光电压与该标准发光电压的差值，Vdata1i’为第i灰阶的数据电压的第一补偿值，i为自然数；

步骤S2：该数据信号接入该各灰阶下的数据电压的该第一补偿值后，该驱动单元处于放电状态，于第二侦测时段内侦测该第一参考电压，根据该第一参考电压计算该驱动单元的临界电压的补偿值，△Vthi＝Vmoni(ave.)-Vmon1i,其中，△Vthi为第i灰阶的该驱动单元的临界电压的补偿值，Vmoni(ave.)为第i灰阶的统计的于第二侦测时段的该第一参考电压的平均值，Vmon1i为第i灰阶的于第二侦测时段的该第一参考电压，再根据该驱动单元的临界电压的补偿值计算各灰阶下的数据电压的第二补偿值：Vdata2i’＝Vdata1i’+△Vthi,其中，Vdata2i’为第i灰阶的数据电压的第二补偿值；

步骤S3：该数据信号接入该各灰阶下的数据电压的第二补偿值后，于第三侦测时段内侦测该第一参考电压，根据该第一参考电压计算该驱动单元的自身参数的补偿值，△Vki＝Vreset-Vmon2i,△Vki为第i灰阶的该驱动单元的参数的补偿值，Vreset为该重置电压，Vmon2i为第i灰阶的于第三侦测时段的该第一参考电压，再根据该驱动单元的参数的补偿值计算各灰阶下的数据电压的第三补偿值：Vdata3i’＝Vdata2i’+△Vki,其中，Vdata3i’为第i灰阶的数据电压的第三补偿值；

步骤S4：绘制该数据电压的该第三补偿值与对应灰阶值的图像，并进行拟合，得出该第三补偿值与该灰阶值一一对应的补偿查找表，该像素单元根据该补偿查找表进行补偿。

作为可选的技术方案，

在步骤S1中，该各灰阶下的灰阶电流还能够进行修正以补偿该发光单元的发光效率的下降，Ii’＝In*(1/(1-B))*(i/n)^2.2，其中，Ii’为修正后的第i阶的灰阶电流，In为最大阶的灰阶电流，B为该发光单元的亮度下降比例，n为最大阶，i满足0≤i≤n。

作为可选的技术方案，

该扫描信号的使能时段分为依序的前段、中段与后段；

于步骤S1，该第一侦测时段与该扫描信号的使能时段同步；

于步骤S2，该第二侦测时段开始于该后段的起始时间；

于步骤S3，该第三侦测时段开始于该中段的起始时间。

作为可选的技术方案，

该像素单元还包括：

侦测单元，该侦测单元电连接于该第一重置单元与该第二重置单元的电连接的节点上，该侦测单元用于侦测该第一参考电压。

作为可选的技术方案，

该像素单元还包括：

耦合单元，该耦合单元连接于第一节点与第二节点之间，该第一节点为该第一重置单元电连接于该驱动单元的节点，该第二节点为该输入单元电连接于该驱动单元的节点。

作为可选的技术方案，该驱动单元包含第一晶体管，该第一晶体管具有用来接收该第一电源电压的第一端、用来接收该控制电压的栅极端及用来输出该驱动电流与该驱动电压的第二端；该第一重置单元包含第二晶体管，该第二晶体管具有用来接收该第一参考电压的第三端、用来接收该第一重置信号的栅极端及连接该第二端的第四端；该输入单元包含第三晶体管，该第三晶体管具有接收数据信号的第五端、接收扫描信号的栅极端及输出该控制电压的第六端；该第二重置单元包含第四晶体管，该第四晶体管具有接收重置电压的第七端、接收第二重置信号的栅极端及连接该第三端的第六端；该发光单元包含有机发光二极管，该有机发光二极管具有连接该第一晶体管的该第二端的阳极及用来接收该第二电源电压的阴极；该耦合单元包含第一电容，该第一电容电连接于该第一节点与该第二节点之间。

作为可选的技术方案，该第一晶体管、该第二晶体管、该第三晶体管及该第四晶体管为P型薄膜晶体管或N型薄膜晶体管。

作为可选的技术方案，

该第一节点位于该第一晶体管与该有机发光二极管之间；

于该步骤S1的该第一侦测时段，该数据信号输入零灰阶数据电压以关闭该第一晶体管，该第一重置信号、该扫描信号与该第二重置信号使能以开启该第二晶体管、该第三晶体管与该第四晶体管；

于该步骤S2的该第二侦测时段及该步骤S3的该第三侦测时段，该数据信号输入非零灰阶数据电压，该第一重置信号与该扫描信号使能以开启该第一晶体管、该第二晶体管与该第三晶体管并关闭该有机发光二极管。

作为可选的技术方案，

该像素单元还包括：

第五晶体管，该第五晶体管具有用来接收该第一电源电压的第九端、接收该发光信号的栅极端及电连接于该第一晶体管的该第一端的第十端，其中，该第一节点位于该第一晶体管与第五晶体管之间；

于该步骤S1的该第一侦测时段、该步骤S2的该第二侦测时段及该步骤S3的该第三侦测时段，该第一重置信号与该扫描信号使能以开启该第一晶体管、该第二晶体管与该第三晶体管，该发光信号与该第二重置信号不使能以关闭该第四晶体管与该第五晶体管。

作为可选的技术方案，

该像素单元还包括：

第五晶体管，该第五晶体管具有用来接收该第一电源电压的第九端、接收该发光信号的栅极端及电连接于该第一晶体管的该第一端的第十端，其中，该第一节点位于该第一晶体管与第五晶体管之间；

第二电容，该第二电容电连接于该第五晶体管的该第九端与该第一节点之间；

于该步骤S1的该第一侦测时段，该第一重置信号与该扫描信号使能以开启该第二晶体管与该第三晶体管，该发光信号与该第二重置信号不使能以关闭该第一晶体管与该第五晶体管；

于该步骤S2的该第二侦测时段及该步骤S3的该第三侦测时段，该第一重置信号、该发光信号与该扫描信号使能以开启该第一晶体管、该第二晶体管、该第三晶体管、该第四晶体管与该第五晶体管并关闭该有机发光二极管。

相比于现有技术，本发明藉由侦测发光单元和驱动单元得到各灰阶对应的第一参考电压与发光电压，计算像素单元在各灰阶下的发光单元的发光电压的补偿值、驱动单元临界电压的补偿值与发光单元的系数补偿值，从而计算各灰阶须回补的数据电压，可完成初始时刻的发光单元的外部补偿。关于后续时刻的补偿，则先侦测发光单元跨压变化推得亮度下降比例，藉由提高电流使维持与初始时刻相同亮度的方法，进而得到新的灰阶对应电流曲线，再分别侦测发光单元和驱动单元并计算数据电压做回补。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明像素单元的第一实施方式的示意图；

图2A为图1中像素单元的补偿方法的波形图；

图2B为图2A中的像素单元的工作示意图；

图3为本发明像素单元的第二实施方式的示意图；

图4A为图3中像素单元的补偿方法的波形图；

图4B为图4A中的像素单元的补偿方法步骤S1的工作示意图；

图4C为图4A中的像素单元的补偿方法步骤S2、步骤S3的工作示意图；

图5为本发明像素单元的第三实施方式的示意图；

图6A为图5中像素单元的补偿方法的波形图；

图6B为图6A中的像素单元的补偿方法步骤S1的工作示意图；

图6C为图6A中的像素单元的补偿方法步骤S2、步骤S3的工作示意图。

具体实施方式

图1为本发明像素单元的第一实施方式的示意图。请参照图1，像素单元100包括输入单元110、驱动单元120、第一重置单元130、第二重置单元140及发光单元150。

输入单元110接收数据信号(数据信号的数据电压为Vdata)及扫描信号WR,输入单元110用来根据数据信号与扫描信号WR以输出控制电压(未示出)；驱动单元120电连接于输入单元110，驱动单元120耦接第一电源电压Vdd，驱动单元120用来根据控制电压与第一电源电压Vdd以提供驱动电流与驱动电压；第一重置单元130电连接于驱动单元120，第一重置单元130接收第一重置信号RD并耦接第一参考电压Vmon，第一重置单元130用来根据第一重置信号RD与第一参考电压Vmon以重置驱动电压；第二重置单元140电连接于第一重置单元130，第二重置单元130接收第二重置信号SW并耦接重置电压Vreset，第二重置单元140用来根据第二重置信号SW与重置电压Vreset以输出第一参考电压Vmon；发光单元150电连接于驱动单元120，发光单元150耦接第二电源电压OVSS，发光单元150用以根据驱动电流产生输出光。

为改善发光单元150的亮度失真，本发明提供像素单元100的补偿方法。

图2A为图1中像素单元的补偿方法的波形图。请参照图2A，上述的补偿方法包括：

步骤S1：数据信号的数据电压Vdata接入第一数据电压，驱动单元120输入第一数据电压后处于线性工作状态，于第一侦测时段T1内，自第一重置单元130依次输入各灰阶下的灰阶电流再依次侦测该各灰阶下的发光单元150的发光电压，根据该各灰阶下的发光电压与发光单元的标准发光电压计算各灰阶下的数据电压的第一补偿值：Vdata1i’＝Vdata1i+△OLEDi,其中，Vdata1i为第i灰阶的数据电压，△OLEDi为第i灰阶的该发光电压与该标准发光电压的差值，Vdata1i’为第i灰阶的数据电压的第一补偿值，i为自然数；

步骤S2：该数据信号接入该各灰阶下的数据电压的该第一补偿值Vdata1i’后，驱动单元120处于放电状态，于第二侦测时段T2内侦测第一参考电压Vmon，根据第一参考电压Vmon计算驱动单元120的临界电压的补偿值，△Vthi＝Vmoni(ave.)-Vmon1i,其中，△Vthi为第i灰阶的该驱动单元的临界电压的补偿值，Vmoni(ave.)为第i灰阶的统计的于第二侦测时段T2的第一参考电压Vmon的平均值，Vmon1i为第i灰阶的于第二侦测时段T2的第一参考电压，再根据该驱动单元的临界电压的补偿值计算各灰阶下的数据电压的第二补偿值：Vdata2i’＝Vdata1i’+△Vthi,其中，Vdata2i’为第i灰阶的数据电压的第二补偿值；

步骤S3：数据信号接入该各灰阶下的数据电压的第二补偿值Vdata2i’后，于第三侦测时段T3内侦测第一参考电压Vmon，根据第一参考电压Vmon计算驱动单元120的自身参数的补偿值，△Vki＝Vreset-Vmon2i,△Vki为第i灰阶的该驱动单元的参数的补偿值，Vreset为重置电压，Vmon2i为第i灰阶的于第三侦测时段T3的第一参考电压Vmon，再根据该驱动单元的参数的补偿值计算各灰阶下的数据电压的第三补偿值：Vdata3i’＝Vdata2i’+△Vki,其中，Vdata3i’为第i灰阶的数据电压的第三补偿值；

步骤S4：绘制该数据电压的该第三补偿值Vdata3i’与对应灰阶值的图像，并进行拟合，得出该第三补偿值Vdata3i’与该灰阶值一一对应的补偿查找表，像素单元100根据该补偿查找表进行补偿。

如此可藉由侦测发光单元150和驱动单元120得到各灰阶对应的第一参考电压Vmon及发光电压，计算像素单元在各灰阶下的驱动单元临界电压的补偿值△Vthi与发光单元的系数补偿值△Vki，从而计算各灰阶须回补的数据电压Vdata3i’，可完成初始时刻的发光单元的外部补偿。

关于后续时刻的补偿，例如，可在上述的步骤S1中，该各灰阶下的灰阶电流Ii’还能够进行修正以补偿发光单元150的发光效率的下降，Ii’＝In*(1/(1-B))*(i/n)^2.2，其中，Ii’为修正后的第i阶的灰阶电流，B为该发光单元的亮度下降比例，n为最大阶，i满足0≤i≤n。即可通过先侦测发光单元150跨压变化推得亮度下降比例B，藉由提高电流使维持与初始时刻相同亮度的方法，进而得到新的灰阶对应电流曲线，再分别侦测发光单元150和驱动单元120并计算数据电压Vdatai’做回补。

如图2A所示，将扫描信号WR的使能时段分为依序的前段、中段与后段，于步骤S1，第一侦测时段T1与扫描信号WR的使能时段同步，即扫描信号WR的使能时段，步骤S1均在进行侦测动作；而图2A中所示的reset时段用于第二节点G的重置，floating时段中可选取其中某一时段进行侦测，例如，于步骤S2，第二侦测时段T2开始于后段的起始时间，即步骤S2在扫描信号WR的使能时段的后段开始进行侦测，又如于步骤S3，第三侦测时段T3开始于中段的起始时间，即步骤S3在扫描信号WR的使能时段的中段开始进行侦测。

在本实施方式中，像素单元100还包括侦测单元(未示出)，侦测单元电连接于第一重置单元130与第二重置单元140的电连接的节点上，侦测单元用于侦测第一参考电压Vmon。

在本实施方式中，像素单元100还包括耦合单元160，耦合单元160连接于第一节点S与第二节点G之间，第一节点S为第一重置单元130电连接于驱动单元120的节点，第二节点G为输入单元110电连接于驱动单元120的节点。

在本实施方式中，驱动单元120包含第一晶体管T1，第一晶体管T1具有用来接收第一电源电压Vdd的第一端、用来接收控制电压的栅极端及用来输出驱动电流与驱动电压的第二端；第一重置单元130包含第二晶体管T2，第二晶体管T2具有用来接收第一参考电压Vmon的第三端、用来接收第一重置信号RD的栅极端及连接第二端的第四端；输入单元110包含第三晶体管T3，第三晶体管T3具有接收数据信号的第五端、接收扫描信号WR的栅极端及输出控制电压的第六端；第二重置单元140包含第四晶体管T4，第四晶体管T4具有接收重置电压Vreset的第七端、接收第二重置信号SW的栅极端及连接第三端的第六端；发光单元150包含有机发光二极管，有机发光二极管具有连接第一晶体管T1的第二端的阳极及用来接收第二电源电压OVSS的阴极；耦合单元160包含第一电容C1，第一电容C1电连接于第一节点S与第二节点G之间。

如图1所示，像素单元100还包括第五晶体管T5，第五晶体管T5具有用来接收第一电源电压Vdd的第九端、接收发光信号EM的栅极端及电连接于第一晶体管T1的第一端的第十端，其中，第一节点S位于第一晶体管T1与第五晶体管T5之间。

图2B为图2A中的像素单元的工作示意图。请参照图2B，于步骤S1的第一侦测时段T1、步骤S2的第二侦测时段T2及步骤S3的第三侦测时段T3，第一重置信号RD与扫描信号WR使能以开启第一晶体管T1、第二晶体管T2与第三晶体管T3，发光信号EM与第二重置信号SW不使能以关闭第四晶体管T4与第五晶体管T5，侦测时，如图2B中黑色箭头所示，电流经由第二晶体管T2流经第一晶体管T1最后流经有机发光二极管。

在像素单元100中，第一节点S位于第一晶体管T1与第五晶体管T5之间，并且第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3及第四晶体管T3均为P型薄膜晶体管，当然，在其他实施方式中，第一节点S也可位于第一晶体管T1与有机发光二极管之间，并且，所有晶体管也可均为N型晶体管。

如此可藉由侦测发光单元150和驱动单元120得到各灰阶对应的第一参考电压Vmon及发光电压，计算像素单元在各灰阶下的发光单元150的发光电压的补偿值、驱动单元120临界电压的补偿值△Vthi与发光单元150的系数补偿值△Vki，从而计算各灰阶须回补的数据电压Vdata3i’，可完成初始时刻的发光单元的外部补偿,从而提高像素单元100所处面板的均匀性。

图3为本发明像素单元的第二实施方式的示意图。请参照图3，像素单元200包括作为驱动单元的第一晶体管T1、作为第一重置单元的第二晶体管T2、作为输入单元的第三晶体管T3、作为第二重置单元的第四晶体管T4、作为耦合单元的第一电容C1及作为发光单元的有机发光二极管。第一晶体管T1具有用来接收第一电源电压Vdd的第一端、用来接收控制电压的栅极端及用来输出驱动电流与驱动电压的第二端；第二晶体管T2具有用来接收第一参考电压Vmon的第三端、用来接收第一重置信号RD的栅极端及连接第二端的第四端第三晶体管T3具有接收数据信号的第五端、接收扫描信号WR的栅极端及输出控制电压的第六端；第四晶体管T4具有接收重置电压Vreset的第七端、接收第二重置信号SW的栅极端及连接第三端的第六端；有机发光二极管具有连接第一晶体管T1的第二端的阳极及用来接收第二电源电压OVSS的阴极；第一电容C1电连接于第一节点S与第二节点G之间。

在本实施方式中，第一节点S位于第一晶体管T1与有机发光二极管之间，且所有晶体管均为N型晶体管。

图4A为图3中像素单元的补偿方法的波形图，图4B为图4A中的像素单元的补偿方法步骤S1的工作示意图。请参照图4A、图4B，于步骤S1的第一侦测时段T1，数据信号输入零灰阶数据电压以关闭第一晶体管T1，第一重置信号RD、WR扫描信号与第二重置信号SW使能以开启第二晶体管T2、第三晶体管T3与第四晶体管T4，侦测电流如图4B中黑色箭头所示，经由第二晶体管T2流向有机发光二极管。

图4C为图4A中的像素单元的补偿方法步骤S2、步骤S3的工作示意图。请参照图4C，于步骤S2的第二侦测时段T2及步骤S3的第三侦测时段T3，数据信号输入非零灰阶数据电压,第一重置信号RD与扫描信号WR使能以开启第一晶体管T1、第二晶体管T2与第三晶体管T3并关闭有机发光二极管,侦测电流如图4C中黑色箭头所示，经由第一晶体管T1流经第二晶体管T2。

如此可藉由侦测发光单元和驱动单元得到各灰阶对应的第一参考电压Vmon及发光电压，计算像素单元在各灰阶下的发光单元的发光电压的补偿值、驱动单元临界电压的补偿值△Vthi与发光单元的系数补偿值△Vki，从而计算各灰阶须回补的数据电压Vdata3i’，可完成初始时刻的发光单元的外部补偿,从而提高像素单元200所处面板的均匀性。

在像素单元200的基础上，也可增加如像素单元100中的第五晶体管，图5为本发明像素单元的第三实施方式的示意图。请参照图5，像素单元300还包括第五晶体管T5、第二电容C2，第五晶体管T5具有用来接收第一电源电压Vdd的第九端、接收发光信号EM的栅极端及电连接于第一晶体管T1的第一端的第十端，其中，第一节点S位于第一晶体管T1与第五晶体管T5之间；第二电容C2电连接于第五晶体管T5的第九端与第一节点S之间。

图6A为图5中像素单元的补偿方法的波形图，图6B为图6A中的像素单元的补偿方法步骤S1的工作示意图。请参照图6A、图6B，于步骤S1的第一侦测时段T1，第一重置信号RD与扫描信号WR使能以开启第二晶体管T2与第三晶体管T3，发光信号EM与第二重置信号SW不使能以关闭第一晶体管T1与第五晶体管T5，侦测电流如图6B中黑色箭头所示，经由第二晶体管T2流向有机发光二极管。

图6C为图6A中的像素单元的补偿方法步骤S2、步骤S3的工作示意图。请参照6C，于步骤S2的第二侦测时段T2及步骤S3的第三侦测时段T3，第一重置信号RD、发光信号EM与扫描信号WR使能以开启第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4与第五晶体管T5并关闭有机发光二极管，侦测电流如图6C中黑色箭头所示，经由第五晶体管T5流经第一晶体管T1再流向第二晶体管T2。

如此可藉由侦测发光单元和驱动单元得到各灰阶对应的第一参考电压Vmon及发光电压，计算像素单元在各灰阶下的发光单元的发光电压的补偿值、驱动单元的临界电压的补偿值△Vthi与发光单元的系数补偿值△Vki，从而计算各灰阶须回补的数据电压Vdata3i’，可完成初始时刻的发光单元的外部补偿,从而提高像素单元300所处面板的均匀性。

综上所述，本发明藉由侦测发光单元和驱动单元得到各灰阶对应的第一参考电压及发光电压，计算像素单元在各灰阶下的发光单元的发光电压的补偿值、驱动单元临界电压的补偿值与发光单元的系数补偿值，从而计算各灰阶须回补的数据电压，可完成初始时刻的发光单元的外部补偿。关于后续时刻的补偿，则先侦测发光单元跨压变化推得亮度下降比例，藉由提高电流使维持与初始时刻相同亮度的方法，进而得到新的灰阶对应电流曲线，再分别侦测发光单元和驱动单元并计算数据电压做回补。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。