CN114429749A - 一种主动发光元件侦测及反向补偿电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种主动发光元件侦测及反向补偿电路,属于发光元件补偿电路领域,包括外部补偿单元、外部侦测资料收集单元、外部驱动单元,及P*S个复数侦测补偿驱动单元。本发明针对发光元件初始T0做每个发光元件模块间亮度补偿,由电压补偿的方式来补偿发光元件亮度。针对发光元件随著时间老化的影响,由电压补偿的方式来补偿发光元件亮度;最终可做到针对每个发光元件模块进行补偿。由不同驱动单元切换以及Vth反向补偿的特点,降低元件Vth偏移对发光单元(发光元件)亮度的影响。
Description
技术领域
本发明属于发光元件补偿电路领域,具体涉及一种主动发光元件侦测及反向补偿电路。
背景技术
Micro/Mini LED及OLED技术为近几年各家液晶显示面板制造商在积极发展的一种显示技术。与传统LED背光技术最大差别在于背光设计使用更多且更小(微米等级)的LED晶片,搭配Micro或Mini LED背光技术的TFT液晶显示(LCD)面板,具有高动态对比(HDR),薄型化,高亮度等优点,使TFT液晶显示(LCD)面板具有接近有机发光二极体显示器(OLED)的显示画质,且价格较OLED显示器低廉。
Micro LED技术与OLED技术相同,每个像素显示皆由独立的Micro LED驱动发光,以常见RGB显示的UD(3840X 2160)解析度产品为例,总像素为2488.32万颗像素,意味著Micro LED背光上也具有相同数量的LED晶片,以对应每个像素,因此如何实现LED巨量转移到背光设计上是此技术的一大课题。
由于Micro LED制程技术尚未发展成熟,因此Mini LED背光设计的概念也被提出。相较于Micro LED技术,背光设计使用较少的LED晶片,以UD解析度产品为例,Micro LED需要2488.32万颗LED晶片,但Mini LED仅需要几千颗至几万颗LED晶片做背光设计,虽然在HDR、亮度等表现上不如Micro LED,但技术难度低,且可使得LCD液晶显示器的画质提升,已经成为各家液晶显示面板制造商重点发展技术之一。
电流驱动型发光元件,其驱动模式一般有两种模式:被动式驱动(PM:PassiveMatrix)与主动式驱动(AM:Active Matrix)。在主动式驱动(AM)的电路设计上,每个发光元件有其对应的独立驱动电路,驱动电流由驱动元件提供,基本每个像素电路中使用至少两个元件来控制输出电流,T1为驱动元件,用来控制像素电路的开或关。T2是控制元件,与电压源联通为发光元件提供稳定的电流。但是此电路设计目前受元件老化问题影响,造成电路驱动及发光元件亮度衰减问题而无法达到足够长的使用寿命。
第一个问题是发光元件本身的亮度也是随着时间老化的,而且当发光元件亮度发生变化的同时在发光元件上的电流对应电压值也是会跟着时间变化。
其二是对于各家液晶显示面板制造商而言,最理想作法是将发光元件的驱动电路设计在玻璃基板上,由基板上的薄膜元件(TFT)驱动发光元件。目前多数面板制造商仍使用非晶硅(a-Si)作为薄膜元件(TFT)半导体主动层,若发光元件驱动电路使用a-Si的TFT元件驱动,则在长时间高电压操作下,TFT元件的临界电压(Vth)偏移ΔVth,会使得发光元件驱动电流产生变异,进而影响发光元件发光效率,其驱动元件驱动电流与Vth关系式如下。
ILED∝(VGS-Vth)2
在最新设计上不管是OLED或是Micro及Mini LED技术,其发光元件均需要由玻璃基板上的主动元件驱动,其中主动元件搭配的电路设计就非常关键,如何维持发光元件亮度均匀且能在老化后不会有亮度衰减极大的问题急需解决。针对此问题,本发明提出一种主动发光元件侦测及反向补偿电路。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足,本发明提供了一种主动发光元件侦测及反向补偿电路。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种主动发光元件侦测及反向补偿电路,包括外部补偿单元、外部侦测资料收集单元、外部驱动单元,及P*S个复数侦测补偿驱动单元;侦测补偿驱动单元呈矩阵排列,P为矩阵列数,S为矩阵行数;
所述外部侦测资料收集单元将Vsense(Vsense侦测讯号由侦测不常驱动单元中获得,输出给外部补偿单元记录储存)资料给到外部补偿单元记录Vsense电压值;
所述外部补偿单元计算电压值,并将电压值传递给外部驱动单元;
所述外部驱动单元根据接收到的压力值为发光元件背板提供电路讯号。
所述P*S个复数侦测补偿驱动单元是为发光元件提供驱动电压及电流的开关元件电路。
优选地,所述外部补偿单元内包含VdataT0补偿表、Vdata/Vsense电压对应表DVV、VsenseTn量测表、VsenseTn+1量测表、发光元件电流电压对应表。
优选地,所述外部驱动单元供给发光元件背板上的电路讯号包括VDD、Vdata、Vcomp及Vc讯号。
优选地,P*S个复数侦测补偿驱动单元包含大于1组侦测补偿驱动单元的实时侦测补偿电路,其中多级实时侦测补偿电路为并联式连接架构。
优选地,所述实时侦测补偿电路的主动发光元件及实时侦测补偿电路搭配讯号补偿方式,单一组侦测补偿驱动单元中包含四个子单元,分别为;
第一子单元,包括第一驱动单元和第二驱动单元:用于给发光元件提供电流及控制发光元件的亮暗;
第二子单元即侦测单元:为电路使用时可即时反馈发光元件上的电压值来确认发光元件亮度是否老化;
第三子单元即反向补偿单元:将电路中开关元件因时间Vth偏移老化问题做反向补偿避免提供发光元件电流变小;
第四子单元即测试单元:用于出厂前测试发光元件亮度对应电压电流数据。
优选地,所述第一子单元为包含M组驱动元件和N个发光元件的驱动单元,所述第一子单元包含T1L/R、T2L/R及电容CL/R元件及发光元件;由Vc1、Vc2、Vdata1及Vdata2四组讯号控制T1L/R及T2L/R四颗元件,VDD讯号为T2L/R提供发光元件发光电流源级电压;
其中,4≥M≥2,6≥N≥1。
优选地,所述第二子单元为包含T4L/R元件;由Vc5及Vc6控制T4L/R元件闸级开关,将Vsense1及Vsense2侦测讯号传出给外部侦测资料收集单元。
优选地于,所述第三子单元包含T3L/R元件;由Vc3及Vc4控制T3L/R元件闸级开关,将Vcomp1及Vcomp2补偿电压传至T2L/R做反向补偿。
优选地,所述第四子单元用于出厂前测试发光元件亮度对应电压电流数据;所述第四子单元包含T5元件;由SC讯号控制T5元件闸级开关。
优选地,所述侦测补偿驱动单元包含两组驱动开关T2L/T2R及四组控制开关T1L/T1R/T3L/T3R;
a.其中两组驱动开关在同一时间下只有一组驱动开关闸级被输入灰阶电压Vdata为驱动状态,另一组驱动开关闸级被输入反向补偿电压Vcomp为补偿状态;两组驱动开关的驱动时间占比为1:(1±10%);
b.每一组驱动开关搭配两组控制开关T1/T3,一组控制灰阶电压Vdata输入给驱动开关闸极,另一组控制反向补偿电压Vcomp输入给驱动开关闸极,在该级扫描时间下只有一组控制开关打开,该极非扫描时间为两组控制开关均为关闭状态。
优选地,所述侦测补偿驱动单元包含两组侦测开关T4L/T4R,其中当一组驱动开关被打开为驱动状态时就会有对应的一组侦测开关T4L/T4R被打开,输出侦测讯号Vsense给外部侦测资料收集单元。
优选地,所述外部侦测资料收集单元包含多个接收开关SWrx和重置开关SWrst、Crx元件及Vsense讯号;
其中单级侦测时间内,先打开重置开关SWrs、关闭接收开关及关闭读取资料,将Crx做放电动作;再打开接收开关,关闭重置开关及关闭读取资料,接收Vsense讯号;再读取Crx电压资料,同时关闭重置开关及关闭接收开关。
优选地,所述外部侦测资料收集单元设置在玻璃背板上。
优选地,非侦测时间所述侦测开关的源级输入和闸级Vc5/Vc6具有相同的电压。
优选地,所述外部侦测资料收集单元缩减为P/i级;其中i为外部侦测电路一组负责几行侦测补偿驱动单元的Vsense资料收集;
其中单级侦测时间内,有i次循环,每次循环包含重置开关、接收开关和读取资料。
优选地,所述测试单元的发光元件电压电流对应表量测方式的动作特征为:
a.Vc5或Vc6及SC讯号为High,ls电流源输出电流,其他讯号均为low,T4L或T4R及T5组件打开;
b.控制ls电流源输出电流,外部同时量测发光组件亮度调整Vdata电压使得全面型亮度相等,T4L或T4R的Vsense1或Vsense2端同时收取电压值并得到Vsense/Is发光组件电压电流对应。
优选地,所述测试单元的Vsense/Vdata电压对应表量测方式的动作特征为:
a.Vc1或Vc2为High,打开T1L或T1R并用Vdata1或Vdata2电压控制T2L或T2R开关决定给发光组件电流值;
b.控制T2L或T2R电流源输出电流时,T4L或T4R的Vsense1或Vsense2端可同时收取电压值并得到Vsense1/Vdata1或Vsense2/Vdata2电压对应表。
优选地,所述Vsense/Vdata电压对应表量测采用K个灰阶做内插计算亮度要做K次循环侦测;
一个灰阶侦测要做一次侦测循环,一次循环为量测S行的Vsense资料;K个灰阶侦测要做K次侦测循环。
优选地,所述Vsense/Vdata电压对应表量测方式在每次开机时启动VsenseTn量测表及VsenseTn+1量测表的量测对比循环;当长时间未重新开关机即强制执行Vsense侦测表的量测循环,采用量测方法2的方式做量测循环。
优选地,所述Vsense/Vdata电压对应表量测的Vdata_Cn补偿方法如下:
a、Tn时,完成Vsense/Vdata电压对应表量测方式后会有Vdata_Cn及Vsense_Tn数值;
b、在背光模组开机及关机时间做外部侦测资料收集及反向补偿追踪,记忆体中会记录最近3~5组的Vsense_Tn时间点的数据,其中n为开关机次数;
c、比较Vsense_T0与Vsense_Tn电压值,同样电流值对应偏右的Vth偏移曲线T2L/R元件电压需要较大的Vdata_Cn值才能将Vsense_Tn值调回Vsense_T0*(1±10%)。
优选地,所述侦测补偿驱动单元中的驱动单元的驱动过程为:
当发光单元由第一驱动单元工作TL时间后,进入到TR时间后,则切换成第二驱动单元继续驱动发光单元,而第一驱动单元则进入Vth补偿模式;反之,当换成第一驱动单元工作时,则换成第二驱动单元进入补偿模式;
补偿模式时Vcomp1及Vcomp2电压必须使T2L/R元件处于关闭状态;其中T2L与T2R元件做动开关状态须相反,但元件开关时间占比为1:(1±10%)。
优选地,对于所述侦测补偿驱动单元中驱动单元,若工作电压Vdata为正值,则T0时补偿电压Vcomp为负值;补偿电压Vcomp=-VdataX(1±10%)。
优选地,对于所述侦测补偿驱动单元中驱动单元,当扫描周期为Tf,则单一驱动单元的工作时间为Td,补偿时间为Tcomp,其中Tcomp≤Tf-Td;补偿时间Tcomp的特征如下:
a.如果当次Vsense_T(n)>上一次Vsense_T(n-1)则Tcomp增加,但Tcomp≤1/(T*S);
b.当次Vsense_T(n)<上一次Vsense_T(n-1)则Tcomp缩短。
优选地,Vcomp电压反向补偿方法如下:
a.如果当次Vsense_T(n)>上一次Vsense_T(n-1)则Vcomp下降,加大反向补偿值;
b.如果当次Vsense_T(n)<上一次Vsense_T(n-1)则Vcomp增加,但Vcomp电压<Vth,Vth为开关元件打开电压。
本发明提供的主动发光元件侦测及反向补偿电路具有以下有益效果:
针对发光元件初始T0做每个发光元件模块间亮度补偿,由电压补偿的方式来补偿发光元件亮度。
针对发光元件随著时间老化的影响,由电压补偿的方式来补偿发光元件亮度;最终方案可做到针对每个发光元件模块进行补偿。
由不同驱动单元切换以及Vth反向补偿的特点,降低元件Vth偏移对发光单元(发光元件)亮度的影响。
当发光元件由第N级驱动单元动作于驱动侦测时,工作电压为P(可为正电压or负电压),而其馀驱动单元进入Vth反向补偿的模式,此时补偿电压为N(若工作电压为正,则N为负电压;工作电压为负,则N为正电压)。
当第N级驱动单元在工作时间内出现较大Vth偏移时,可结合反向补偿电路,进行发光元件亮度补偿。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例及其设计方案,下面将对本实施例所需的附图作简单地介绍。下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例,对于本领域普通技术人员来说,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1的主动发光元件侦测及反向补偿电路的结构示意图;
图2为侦测补偿驱动电路图;
图3为外部侦测资料收集单元与发光元件背板的关系图;
图4为外部侦测电压须透过外部侦测资料收集单元读取电压资料的原理图;
图5为外部侦测时序图;
图6为发光元件亮度补偿方式图;
图7为发光元出厂前量测操作时序图一;
图8为发光元出厂前量测操作时序图二;
图9发光元件开机时反向补偿时序图;
图10为T0时,T2L/R元件反向电路补偿时序图;
图11为Tn时,T2L/R元件反向电路补偿时序图;
图12为驱动电路、侦测电路和反向补偿电路的电路原理图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案并能予以实施,下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
为改善TFT元件长时间操作下,Vth偏移影响发光元件驱动电流,造成发光元件亮度不稳定。本实施例提出一种主动发光元件侦测及反向补偿电路,如图1至图12所示,包括外部补偿单元、外部侦测资料收集单元、外部驱动单元,及P*S个复数侦测补偿驱动单元;侦测补偿驱动单元呈矩阵排列,P为矩阵列数,S为矩阵行数。
外部侦测资料收集单元将Vsense(Vsense侦测讯号由侦测不常驱动单元中获得,输出给外部补偿单元记录储存)资料给到外部补偿单元记录Vsense电压值;外部补偿单元计算电压值,并将电压值传递给外部驱动单元;外部驱动单元根据接收到的压力值为发光元件背板提供电路讯号。P*S个复数侦测补偿驱动单元是为发光元件提供驱动电压及电流的开关元件电路。
本实施例中,外部补偿单元内包含VdataT0补偿表、Vdata/Vsense电压对应表DVV、VsenseTn量测表、VsenseTn+1量测表、发光元件电流电压对应表。
外部补偿单元内需至少有五组资料记录表格表格,分别对应VdataT0补偿表、Vdata/Vsense电压对应表(DVV)、VsenseTn量测表、VsenseTn+1量测表及发光元件电压电流对应表。
1.VdataT0补偿表:为T0时间初始Vdata电压输入,对应亮度调整后的P*S级补偿后的Vdata_C0值;Vdata_C0=LUT1(Vdata,P,S,T0)。
2.Vdata/Vsense电压对应表(DVV):为T0时间初始Vdata_T0电压输入后,对应P*S级侦测到的Vsense值,可比较出不同Vsense侦测值所对应的Vdata差异值△V。
3.VsenseTn量测表:为Tn时间P*S级侦测Vsense_Tn-1值,对应输出Vdata_Cn补偿值;Vsense_Tn-1=LUT2(Vdata_Cn,P,S)。
4.VsenseTn+1量测表:为Tn时间P*S级侦测Vsense_Tn值,对应输出Vdata_Cn+1补偿值;Vsense_Tn=LUT3(Vdata_Cn+1,P,S)。
5.发光元件电压电流对应表:为T0时量测P*S级发光件电压电流对应表,如何量测相关资料在后面有详细描述,发光元件老化后的补偿资料也包含在此表格中。
其中上述三组表格均包含D组灰阶记录表,每表中包含P*S级;但因细分会使表格除存量增加,所以可以简化表格大小为d组,解析度降低到p*s级其中上述三组表格均包含D组灰阶记录表,每表中包含PXS级;但因细分会使表格除存量增加,所以可以简化表格大小为d组,解析度降低到PXS级。
1.发光元件电压电流对应表:为T0时量测PXS级发光件电压电流对应表,如何量测相关资料在后面有详细描述。
2.Vsense/Vdata电压对应表:为T0时量测PXS级发光件Vsense/Vdata电压对应表,如何量测相关资料在后面有详细描述。
3.发光元件量测电流积分对应老化亮度表:采用实验室单一颗发光元件量测记录。
4.发光元件亮度老化对应补偿电压:采用实验室单一颗发光元件量测记录。
本实施例中,外部驱动单元供给发光元件背板上的电路讯号包括VDD、Vdata、Vcomp及Vc讯号。
本实施例中,P*S个复数侦测补偿驱动单元包含大于1组侦测补偿驱动单元的实时侦测补偿电路,其中多级实时侦测补偿电路为并联式连接架构。
本实施例中,实时侦测补偿电路的主动发光元件及实时侦测补偿电路搭配讯号补偿方式,单一组侦测补偿驱动单元中包含四个子单元,分别为;
第一子单元,包括第一驱动单元和第二驱动单元:用于给发光元件提供电流及控制发光元件的亮暗;
第二子单元即侦测单元:为电路使用时可即时反馈发光元件上的电压值来确认发光元件亮度是否老化;
第三子单元即反向补偿单元:将电路中开关元件因时间Vth偏移老化问题做反向补偿避免提供发光元件电流变小;
第四子单元即测试单元:用于出厂前测试发光元件亮度对应电压电流数据。
本实施例中,第一子单元为包含M组驱动元件和N个发光元件的驱动单元,包含T1L/R、T2L/R及电容CL/R元件及发光元件;由Vc1、Vc2、Vdata1及Vdata2四组讯号控制T1L/R及T2L/R四颗元件,VDD讯号为T2L/R提供发光元件发光电流源级电压;
其中,4≥M≥2,6≥N≥1。
本实施例中,第二子单元为包含T4L/R元件;由Vc5及Vc6控制T4L/R元件闸级开关,将Vsense1及Vsense2侦测讯号传出给外部侦测资料收集单元。
本实施例中于,第三子单元包含T3L/R元件;由Vc3及Vc4控制T3L/R元件闸级开关,将Vcomp1及Vcomp2补偿电压传至T2L/R做反向补偿。
本实施例中,第四子单元用于出厂前测试发光元件亮度对应电压电流数据;第四子单元包含T5元件;由SC讯号控制T5元件闸级开关。
本实施例中,侦测补偿驱动单元包含两组驱动开关T2L/T2R及四组控制开关T1L/T1R/T3L/T3R;
a.其中两组驱动开关在同一时间下只有一组驱动开关闸级被输入灰阶电压Vdata为驱动状态,另一组驱动开关闸级被输入反向补偿电压Vcomp为补偿状态;两组驱动开关的驱动时间占比为1:(1±10%);
b.每一组驱动开关搭配两组控制开关T1/T3,一组控制灰阶电压Vdata输入给驱动开关闸极,另一组控制反向补偿电压Vcomp输入给驱动开关闸极,在该级扫描时间下只有一组控制开关打开,该极非扫描时间为两组控制开关均为关闭状态。
本实施例中,侦测补偿驱动单元包含两组侦测开关T4L/T4R,其中当一组驱动开关被打开为驱动状态时就会有对应的一组侦测开关T4L/T4R被打开,输出侦测讯号Vsense给外部侦测资料收集单元。
本实施例中,外部侦测资料收集单元包含小于等于P个接收开关SWrx和重置开关SWrst、Crx元件及Vsense讯号;
其中单级侦测时间内,先打开重置开关SWrs、关闭接收开关及关闭读取资料,将Crx做放电动作;再打开接收开关,关闭重置开关及关闭读取资料,接收Vsense讯号;再读取Crx电压资料,同时关闭重置开关及关闭接收开关。
本实施例中,外部侦测资料收集单元设置在玻璃背板上。
本实施例中,非侦测时间侦测开关的源级输入和闸级Vc5/Vc6具有相同的电压。
本实施例中,外部侦测资料收集单元缩减为P/i级;其中i为外部侦测电路一组负责几行侦测补偿驱动单元的Vsense资料收集;
其中单级侦测时间内,有i次循环,每次循环包含重置开关、接收开关和读取资料。
本实施例中,测试单元的发光元件电压电流对应表量测方式的动作特征为:
a.Vc5或Vc6及SC讯号为High,ls电流源输出电流,其他讯号均为low,T4L或T4R及T5组件打开;
b.控制ls电流源输出电流,外部同时量测发光组件亮度调整Vdata电压使得全面型亮度相等,T4L或T4R的Vsense1或Vsense2端同时收取电压值并得到Vsense/Is发光组件电压电流对应。
本实施例中,测试单元的Vsense/Vdata电压对应表量测方式的动作特征为:
a.Vc1或Vc2为High,打开T1L或T1R并用Vdata1或Vdata2电压控制T2L或T2R开关决定给发光组件电流值
b.控制T2L或T2R电流源输出电流时,T4L或T4R的Vsense1或Vsense2端可同时收取电压值并得到Vsense1/Vdata1或Vsense2/Vdata2电压对应表。
本实施例中,Vsense/Vdata电压对应表量测采用K个灰阶做内插计算亮度要做K次循环侦测;
一个灰阶侦测要做一次侦测循环,一次循环为量测S行的Vsense资料;K个灰阶侦测要做K次侦测循环。
本实施例中,Vsense/Vdata电压对应表量测方式在每次开机时启动VsenseTn量测表及VsenseTn+1量测表的量测对比循环;当长时间未重新开关机即强制执行Vsense侦测表的量测循环,采用量测方法2的方式做量测循环。
本实施例中,Vsense/Vdata电压对应表量测的Vdata_Cn补偿方法如下:
a、Tn时,完成Vsense/Vdata电压对应表量测方式后会有Vdata_Cn及Vsense_Tn数值;
b、在背光模组开机及关机时间做外部侦测资料收集及反向补偿追踪,记忆体中会记录最近3~5组的Vsense_Tn时间点的数据,其中n为开关机次数;
c、比较Vsense_T0与Vsense_Tn电压值,同样电流值对应偏右的Vth偏移曲线T2L/R元件电压需要较大的Vdata_Cn值才能将Vsense_Tn值调回Vsense_T0*(1±10%)。
本实施例中,侦测补偿驱动单元中的驱动单元的驱动过程为:
当发光单元由第一驱动单元工作TL时间后,进入到TR时间后,则切换成第二驱动单元继续驱动发光单元,而第一驱动单元则进入Vth补偿模式;反之,当换成第一驱动单元工作时,则换成第二驱动单元进入补偿模式;
补偿模式时Vcomp1及Vcomp2电压必须使T2L/R元件处于关闭状态;其中T2L与T2R元件做动开关状态须相反,但元件开关时间占比为1:(1±10%)。
本实施例中,对于侦测补偿驱动单元中驱动单元,若工作电压Vdata为正值,则T0时补偿电压Vcomp为负值;补偿电压Vcomp=-VdataX(1±10%)。
本实施例中,对于侦测补偿驱动单元中驱动单元,当扫描周期为Tf,则单一驱动单元的工作时间为Td,补偿时间为Tcomp,其中Tcomp≤Tf-Td;补偿时间Tcomp的特征如下:
a.如果当次Vsense_T(n)>上一次Vsense_T(n-1)则Tcomp增加,但Tcomp≤1/(T*S);
b.当次Vsense_T(n)<上一次Vsense_T(n-1)则Tcomp缩短。
本实施例中,Vcomp电压反向补偿方法如下:
a.如果当次Vsense_T(n)>上一次Vsense_T(n-1)则Vcomp下降,加大反向补偿值;
b.如果当次Vsense_T(n)<上一次Vsense_T(n-1)则Vcomp增加,但Vcomp电压<Vth,Vth为开关元件打开电压。
具体的,在发光背板设计上,本发明提出一个P*S个复数侦测补偿驱动单元,复数侦测补偿驱动单元包含大于1组侦测补偿驱动单元,并提出一种9T2C的实时侦测补偿电路实施例,如图2所示。电路由两组侦测补偿驱动单元以及LED发光单元组成,其中每个电路由9个TFT组件以及2个电容C组件组成;若采用三组、四组、五组……以上电路设计方式,依然包含在本发明范围内。
侦测补偿驱动单元工作模式如下:
1.整体电路可分为L/R两组,每组均包含4T1C电路,两组电路搭配Vc1.Vc2.Vc3.Vc4.Vc5及Vc6六组讯号控制,其中Vc4.Vc5可以等于Vc1,Vc3.Vc6可以等于Vc2也能分时控制;Vc1/Vc4.Vc2/Vc3及Vc5/Vc6两组讯号需为反向讯号,同时间L/R只会有一组电路在驱动LED,另一组电路在做反向补偿。
2.TL时间时,Vc1/Vc4/Vc5为high,Vc2/Vc3/Vc6为low时,L组电路操作在驱动侦测模式,R组操作在反向补偿模式;TR时间时,Vc1/Vc4/Vc5为low,Vc2/Vc3/Vc6为high时,L组电路操作在反向补偿模式,R組操作在驱动侦测模式。
3.电路中侦测拉出Vsense1与Vsense2讯号可以互接也可以分开,Vsense1讯号非侦测做动时需与Vc5讯号相同,Vsense2讯号非侦测做动时需与Vc6讯号相同;此设计可使T4LT4R开关元件Vth偏移问题减轻,提高Vsense1及Vsense2侦测准确度。
侦测电压读取方法:
如图3和至图5所示,外部侦测电压须透过外部侦测资料收集单元读取电压资料。
1.发光元件背板上有P级外部侦测资料收集电路单元,此外部侦测资料收集电路单元可设计在玻璃背板上,电路芯片中或是PCB控制电路板上。
2.在同一纵列中的发光单元上所有的Vsense1及Vsense2讯号分别互接后,侦测资料收集电路单元中包含重置开关SWrst、接收开关SWrx、读取开关SWread、Vc电压开关SWvc及Cfb储存电容。
3.其中单级侦测时间(扫描时间)内,须先打开重置开关(同时关闭接收开关、关闭读取开关和Vc电压开关)将Crx做放电动作,再打开接收开关(同时关闭重置开关、关闭读取开关和Vc电压开关)接收Vsense讯号,再读取Crx电压资料(同时关闭重置开关、关闭接收开关和Vc电压开关)。
4.外部IC读取资料由读取开关接出,对应查表电压资料;外部侦测资料读取时间在开机时执行。
5.若侦测读取时间在开关机之间执行,单行侦测Vfb讯号打开时间为1/(fXS)秒。
6.其中f发光元件背板为扫描频率,S为发光元件背板的单一列的级数,P为发光元件背板的单一行的级数。
7.Vsense非侦测时间时可以维持和Vc5或Vc6相同电压也可以是不接讯号。
外部分时侦测读取方法:
1.外部侦测资料收集单元中电路可以缩减为P/i级。
2.P为发光元件背板的单一行的级数,i为外部侦测电路一组负责几行
3.当背板共有200行驱动,每4驱动共用一组外部侦测电路,一共有200/4=50组外部驱动电路。
4.其外部侦测电路接法与前页描述相同,外部IC读取资料由Tfb漏级接出,对应查表电压资料;外部侦测资料读取时间在开机时执行。
5.利用每个发光单中Vc5或Vc6的讯号分时控制各发光单元中Vsense讯号传出给外部侦测资料收集单元。
6.若侦测读取时间在开关机之间执行,单行侦测Vfb讯号打开时间为i/(fXS)秒。
7.其中f发光元件背板为扫描频率,S为发光元件背板的单一列的级数,P为发光元件背板的单一行的级数。
8.Vsense非侦测时间时可以维持和Vc5或Vc6相同电压也可以是不接讯号。
9.其中f发光元件背板为扫描频率,S为发光元件背板的单一列的级数,P为发光元件背板的单一行的级数;i为外部侦测电路一组负责几行。
T0时,亮度电流及电压电流对应表量测:
1.量测方式1:
仅需要Vc5及SC讯号为High,ls电流源输出电流,其他讯号均为low,T4L及T5元件打开。
控制ls电流源输出电流,外部同时量测发光元件亮度调整Vdata电压使得全面型亮度相等,T4L的Vsense1端可同时收取电压值并得到Vsense/Is发光元件电压电流对应表。
2.量测方式2:
利用Vc1打开T1L并用Vdata1电压控制T2L开关决定给发光元件电流值。
控制T2L电流源输出电流时,T4L的Vsense1端可同时收取电压值并得到Vsense1/Vdata1电压对应表。
侦测时可以做完上述方式1及方式2量测或是仅做方式2量测。
发光元件亮度补偿方法如图6所示。
T0时,发光元件亮度匹配补偿方法:
1.让L侧电路正常动作,Vc1,Vdata1及VDD讯号为High,T1L/T2L/T4L元件打开,由Vsense拉出电压值确认发光元件亮度。
2.由发光元件亮度对应Is电流及Is电流对应Vsense电压两表格推算每级上发光元件亮度,最终由推算亮度提高Vdata1电压补偿将背板上每集发光元件亮度差异调到最小。
3.T0Vdata1校正(T0时LED亮度校正后电压=Vdata_C0)。
4.T0时发光元件亮度校正后电压=Vdata_C0。
5.Vdata_C0电压对应发光元件亮度=目标亮度X(1±10%)。
6.其中目标亮度是画面亮度平整度较高的亮度即可。
7.其中电压补偿方式Vdata2=Vdata1。
8.同时外部侦测电路记录Vdata_C0及Vsense_T0数值。
采用量测方式1+量测方式2,量测做动时序如图7所示:
1.出厂前量测完成所有发光元件的Vsense资料后,可得到T0时,发光元件亮度匹配值Vdata_C0值及对应的Vsense_T0。
2.当要采用K个灰阶做内插计算亮度时,就需要做K次循环侦测。
仅采用量测方式2,可减少出厂前量测时间,量测做动时序如图8所示:
1.出厂前量测完成所有发光元件的Vsense资料后,可得到T0时,发光元件亮度匹配值Vdata_C0值及对应的Vsense_T0。
2.当要采用K个灰阶做内插计算亮度时,就需要做K次循环侦测。
开机时反向补偿做动:
1.开机时可再重复一次量测方法2的电压量测对比Vsense_Tn及Vdata_Cn。
2.将上述得到的Vsense_Tn与Vsense_T(n-1)对比压差。
3.上述所得压差值经过计算候补偿到Vcomp_Cn。
当长时间未重新开关机即可执行侦测反向补偿做动作,操作时序如图9所示:
如图10所示,T0时,T2L/R元件反向电路补偿方法:
1.当驱动单元工作于驱动模式时,T2L或T2R元件的闸级为正电压讯号(Vdata1),如10V驱动,经过长时间操作后,元件临界电压Vth会出现右偏现象,由于发光元件驱动电流ILED与元件Vth电压相关,其关系式如下,因此当Vth偏移现象会使得LED发光效率呈现不稳定状态。
ILED∝(VGS-Vth)2
2.当驱动LED的T2L元件工作一段时间后,即切换成另一驱动单元T2R元件来驱动发光元件单元,此时T2L闸极会给定负电压讯号(Vcomp1),如-10V,将T2L的Vth往左方做补偿。
3.若工作电压Vdata1/Vdatat2为正,则T0Vcomp1/Vcomp2为负电压;
Vcomp1=-Vdata1X(1±10%)
Vcomp2=-Vdata2X(1±10%)
4.其中T2L与T2R元件做动开关状态须相反,但元件开关时间占比为1:(1±10%)。
如图11所示,Tn时,T2L/R元件反向电路补偿方法,Vdata1,Cn补偿方法:
1.出厂时T0会有Vdata_C0及Vsense_T0数值。
2.Tn时,Vdata1及Vsense电压偏移会有Vdata_Cn及Vsense_Tn数值。
3.在背光模组开机及关机时间做外部侦测资料收集及反向补偿追踪,记忆体中会记录最近3~5组的Vsense_Tn时间点的数据,其中n为开关机次数。
4.比较Vsense_T0与Vsense_Tn电压值,同样电流值对应偏右的Vth偏移曲线T2L/R元件电压需要较大的Vdata_Cn值才能将Vsense_Tn值调回Vsense_T0x(1±10%)。
Vcomp1/Vcomp2反向补偿方法:
当扫描周期为Tf,则单一驱动单元的工作时间Td,补偿时间为Tcomp,其中Tcomp≤Tf-Td;补偿时间Tcomp的特征如下:
1.如果当次Vsense_T(n)>上一次Vsense_T(n-1)则Tcomp增加,但Tcomp≤1/(T*S)。
2.如果当次Vsense_T(n)<上一次Vsense_T(n-1)则Tcomp缩短。
3.如果当次Vsense_T(n)>上一次Vsense_T(n-1)则Vcomp下降,加大反向补偿值。
4.如果当次Vsense_T(n)<上一次Vsense_T(n-1)则Vcomp增加,但Vcomp电压<Vth,Vth为开关元件打开电压。
Vdata1T0补偿表及VsenseTn量测表实施例:480X270背板解析度,亮度分1024灰阶。
当亮度分为1024(D)阶时,可简化到256(d)个灰阶记录表,其他灰阶值采用内插计算。
背板级数(PXS级)是480X270时,可以将4组电路当成一个记录点,那表格就会简化到240(p)X135(s)。
整体记录表格大小就会简化成240(p)X135(s)X256(d),降低16倍的记录资料。
9T2C的实时侦测补偿电路驱动实施例:
1.Vc1/Vc4/Vc5讯号为high,Vc2/Vc3/Vc6讯号为low:
L侧电路驱动发光元件:由T1L.T2L及电容CL三元件做动,Vc1为high,Vc3为low时,T1L打开将Vdata1电压传至T2L闸极控制T2L提供给发光元件的电流达到亮度的控制,此时L侧电路为驱动侦测模式。
L侧侦测电路:当Vc5为high时将T4L打开,T4L打开后可将发光元件的电压由Vsense1传出,由查表方式对应发光元件量测电流积分老化电压时间表,再利用控制Vdata1电压由T2L做发光元件电流补偿。
R侧反向补偿电路:由Vc4为high打开T3R闸级,将Vcomp2电压传送到T2R闸级控制T2R进入反向补偿状态,此时R侧电路为反向补偿模式。
下一时序当Vc1/Vc4/Vc5讯号为low,Vc2/Vc3/Vc6讯号为high时,L/R两侧电路交换操作模式。
其中Vc5讯号可以与Vc1相同也可分开,Vsense1与Vsense2讯号可以互接也可以分开;此时T4R元件未做动,Vsense2讯号与Vc6相同,避免T4R元件Vth偏移老化问题。
Vc1为high时,Vc3必须为low;Vc2为high时,Vc4必须为low。
Vc4为high为T2L元件需为驱动发光元件状态,同时T2R元件需为关闭状态。
Vcomp1及Vcomp2电压必须使T2L/R元件处于关闭状态。
其中T2L与T2R元件做动开关状态须相反,但元件开关时间占比为1:(1±10%)。
2.Vc1/Vc4/Vc5讯号为low,Vc2/Vc3/Vc6讯号为high:
R侧电路驱动发光元件:由T1R.T2R及电容CR三元件做动,Vc2为high,Vc4为low时,T1R打开将Vdata2电压传至T2R闸极控制T2R提供给发光元件的电流达到亮度的控制,此时R侧电路为驱动侦测模式。
R侧侦测电路:当Vc6为high时将T4R打开,T4R打开后可将发光元件的电压由Vsense2传出,由查表方式对应发光元件量测电流积分老化电压时间表,再利用控制Vdata2电压由T2R做发光元件电流补偿。
L侧反向补偿电路:由Vc3为high打开T3L闸级,将Vcomp1电压传送到T2L闸级控制T2L进入反向补偿状态,此时L侧电路为反向补偿模式。
下一时序回到Vc1/Vc4/Vc5讯号为high,Vc2/Vc3/Vc6讯号为low时,L/R两侧电路交换操作模式。
其中Vc6讯号可以与Vc2相同也可分开,Vsense1与Vsense2讯号可以互接也可以分开;此时T4L元件未做动,Vsense1讯号与Vc5相同,避免T4R元件Vth偏移老化问题。
Vc1为high时,Vc3必须为low;Vc2为high时,Vc4必须为low;
Vc3为high为T2R元件需为驱动发光元件状态,同时T2L元件需为关闭状态;
Vcomp1及Vcomp2电压必须使T2L/R元件处于关闭状态;
其中T2L与T2R元件做动开关状态须相反,但元件开关时间占比为1:(1±10%)。
以上所述实施例仅为本发明较佳的具体实施方式,本发明的保护范围不限于此,任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换,均属于本发明的保护范围。
Claims (24)
1.一种主动发光元件侦测及反向补偿电路,其特征在于,包括外部补偿单元、外部侦测资料收集单元、外部驱动单元,及P*S个复数侦测补偿驱动单元;P*S个复数侦测补偿驱动单元呈矩阵排列,其中P为矩阵列数,S为矩阵行数;
所述外部侦测资料收集单元将Vsense资料给到外部补偿单元记录Vsense电压值;
所述外部补偿单元计算电压值,并将电压值传递给外部驱动单元;
所述外部驱动单元根据接收到的压力值为发光元件背板提供电路讯号;
所述P*S个复数侦测补偿驱动单元是为发光元件提供驱动电压及电流的开关元件电路。
2.根据权利要求1所述的主动发光元件侦测及反向补偿电路,其特征在于,所述外部补偿单元内包含VdataT0补偿表、Vdata/Vsense电压对应表DVV、VsenseTn量测表、VsenseTn+1量测表、发光元件电流电压对应表。
3.根据权利要求1所述的主动发光元件侦测及反向补偿电路,其特征在于,所述外部驱动单元供给发光元件背板提供的电路讯号包括VDD、Vdata、Vcomp及Vc讯号。
4.根据权利要求3所述的主动发光元件侦测及反向补偿电路,其特征在于,P*S个复数侦测补偿驱动单元包含大于1组侦测补偿驱动单元的实时侦测补偿电路,其中多级实时侦测补偿电路为并联式连接架构。
5.根据权利要求4所述的的主动发光元件侦测及反向补偿电路,其特征在于,所述实时侦测补偿电路的主动发光元件及实时侦测补偿电路搭配讯号补偿方式,单一组侦测补偿驱动单元中包含四个子单元,分别为;
第一子单元,包括第一驱动单元和第二驱动单元:用于给发光元件提供电流及控制发光元件的亮暗;
第二子单元即侦测单元:为电路使用时即时反馈发光元件上的电压值来确认发光元件亮度是否老化;
第三子单元即反向补偿单元:将电路中开关元件因时间Vth偏移老化问题做反向补偿避免提供发光元件电流变小;
第四子单元即测试单元:用于出厂前测试发光元件亮度对应电压电流数据。
6.根据权利要求5所述的主动发光元件侦测及反向补偿电路,其特征在于,所述第一子单元为包含M组驱动元件和N个发光元件的驱动单元,所述第一子单元包含闸级开关T1L/R、T2L/R元件、电容CL/R元件及发光元件;由Vc1、Vc2、Vdata1及Vdata2四组讯号控制T1L/R及T2L/R元件,VDD讯号为闸级开关T2L/R提供发光元件发光电流源级电压;
其中,4≥M≥2,6≥N≥1。
7.根据权利要求5所述的主动发光元件侦测及反向补偿电路,其特征在于,所述第二子单元包含闸级开关T4L/R;由Vc5及Vc6控制T4L/R元件闸级开关,将Vsense1及Vsense2侦测讯号传出给外部侦测资料收集单元。
8.根据权利要求5所述的主动发光元件侦测及反向补偿电路,其特征在于,所述第三子单元包含闸级开关T3L/R;由Vc3及Vc4控制闸级开关T3L/R,将Vcomp1及Vcomp2补偿电压传至T2L/R做反向补偿。
9.根据权利要求5所述的主动发光元件侦测及反向补偿电路,其特征在于,所述第四子单元用于出厂前测试发光元件亮度对应电压电流数据;所述第四子单元包含控制开关T5;由SC讯号控制T5元件闸级开关。
10.根据权利要求3至8任一项所述的主动发光元件侦测及反向补偿电路,其特征在于,所述侦测补偿驱动单元包含两组驱动开关T2L/T2R及四组控制开关T1L/T1R/T3L/T3R;
a.其中两组驱动开关在同一时间下只有一组驱动开关闸级被输入灰阶电压Vdata为驱动状态,另一组驱动开关闸级被输入反向补偿电压Vcomp为补偿状态;两组驱动开关的驱动时间占比为1:(1±10%);
b.每一组驱动开关搭配两组控制开关T1/T3,一组控制灰阶电压Vdata输入给驱动开关闸极,另一组控制反向补偿电压Vcomp输入给驱动开关闸极,在该级扫描时间下只有一组控制开关打开,该极非扫描时间为两组控制开关均为关闭状态。
11.根据权利要求10所述的主动发光元件侦测及反向补偿电路,其特征在于,所述侦测补偿驱动单元包含两组侦测开关T4L/T4R,其中当一组驱动开关被打开为驱动状态时对应的一组侦测开关T4L/T4R被打开,输出侦测讯号Vsense给外部侦测资料收集单元。
12.根据权利要求1所述的主动发光元件侦测及反向补偿电路,其特征在于,所述外部侦测资料收集单元包含多个接收开关SWrx和重置开关SWrst、Crx元件及Vsense讯号;
其中单级侦测时间内,先打开重置开关SWrs、关闭接收开关及关闭读取资料,将Crx做放电动作;再打开接收开关,关闭重置开关及关闭读取资料,接收Vsense讯号;再读取Crx电压资料,同时关闭重置开关及关闭接收开关。
13.根据权利要求1所述的主动发光元件侦测及反向补偿电路,其特征在于,所述外部侦测资料收集单元设置在玻璃背板上。
14.根据权利要求11所述的主动发光元件侦测及反向补偿电路,其特征在于,非侦测时间所述侦测开关的源级输入和闸级Vc5/Vc6具有相同的电压。
15.根据权利要求1所述的主动发光元件侦测及反向补偿电路,其特征在于,所述外部侦测资料收集单元缩减为P/i级;其中i为外部侦测电路一组负责几行侦测补偿驱动单元的Vsense资料收集;
其中单级侦测时间内,有i次循环,每次循环包含重置开关、接收开关和读取资料。
16.根据权利要求9所述的主动发光元件侦测及反向补偿电路,其特征在于,所述测试单元的发光元件电压电流对应表量测方式的动作特征为:
a.Vc5或Vc6及SC讯号为High,ls电流源输出电流,T4L或T4R及T5组件打开;
b.控制ls电流源输出电流,外部同时量测发光组件亮度调整Vdata电压使得全面型亮度相等,T4L或T4R的Vsense1或Vsense2端同时收取电压值并得到Vsense/Is发光组件电压电流对应表。
17.根据权利要求9所述的主动发光元件侦测及反向补偿电路,其特征在于,所述测试单元的Vsense/Vdata电压对应表量测方式的动作特征为:
a.Vc1或Vc2为High,打开T1L或T1R并用Vdata1或Vdata2电压控制T2L或T2R开关决定给发光组件电流值;
b.控制T2L或T2R电流源输出电流时,T4L或T4R的Vsense1或Vsense2端可同时收取电压值并得到Vsense1/Vdata1或Vsense2/Vdata2电压对应表。
18.根据权利要求16或17所述的主动发光元件侦测及反向补偿电路,其特征在于,所述Vsense/Vdata电压对应表量测采用K个灰阶做内插计算亮度要做K次循环侦测;
一个灰阶侦测要做一次侦测循环,一次循环为量测S行的Vsense资料;K个灰阶侦测要做K次侦测循环。
19.根据权利要求16所述的主动发光元件侦测及反向补偿电路,其特征在于,所述Vsense/Vdata电压对应表量测方式在每次开机时启动VsenseTn量测表及VsenseTn+1量测表的量测对比循环;当长时间未重新开关机即强制执行Vsense侦测表的量测循环。
20.根据权利要求17或19所述的主动发光元件侦测及反向补偿电路,其特征在于,所述Vsense/Vdata电压对应表量测的Vdata_Cn补偿方法如下:
a、Tn时,完成Vsense/Vdata电压对应表量测方式后有Vdata_Cn及Vsense_Tn数值;
b、在背光模组开机及关机时间做外部侦测资料收集及反向补偿追踪,记忆体中记录最近3~5组的Vsense_Tn时间点的数据,其中n为开关机次数;
c、比较Vsense_T0与Vsense_Tn电压值,同样电流值对应偏右的Vth偏移曲线T2L/R元件电压需要较大的Vdata_Cn值能够将Vsense_Tn值调回Vsense_T0*(1±10%)。
21.根据权利要求6所述的主动发光元件侦测及反向补偿电路,其特征在于,所述侦测补偿驱动单元中的驱动单元的驱动过程为:
当发光单元由第一驱动单元工作TL时间后,进入到TR时间后,则切换成第二驱动单元继续驱动发光单元,而第一驱动单元则进入Vth补偿模式;反之,当换成第一驱动单元工作时,则换成第二驱动单元进入补偿模式;
补偿模式时Vcomp1及Vcomp2电压使T2L/R元件处于关闭状态;其中T2L与T2R元件做动开关状态须相反,元件开关时间占比为1:(1±10%)。
22.根据权利要求21所述的主动发光元件侦测及反向补偿电路,其特征在于,对于所述侦测补偿驱动单元中驱动单元,若工作电压Vdata为正值,则T0时补偿电压Vcomp为负值;补偿电压Vcomp=-VdataX(1±10%)。
23.根据权利要求22所述的主动发光元件侦测及反向补偿电路,其特征在于,对于所述侦测补偿驱动单元中驱动单元,当扫描周期为Tf,则单一驱动单元的工作时间为Td,补偿时间为Tcomp,其中Tcomp≤Tf-Td;补偿时间Tcomp的特征如下:
a.如果当次Vsense_T(n)>上一次Vsense_T(n-1)则Tcomp增加,但Tcomp≤1/(T*S);
b.当次Vsense_T(n)<上一次Vsense_T(n-1)则Tcomp缩短。
24.根据权利要求21所述的主动发光元件侦测及反向补偿电路,其特征在于,Vcomp电压反向补偿方法如下:
a.如果当次Vsense_T(n)>上一次Vsense_T(n-1)则Vcomp下降,加大反向补偿值;
b.如果当次Vsense_T(n)<上一次Vsense_T(n-1)则Vcomp增加,但Vcomp电压<Vth,Vth为开关元件打开电压。
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