TWI692893B

TWI692893B - 智慧分組畫面補償方法及利用其之顯示裝置

Info

Publication number: TWI692893B
Application number: TW107130623A
Authority: TW
Inventors: 王禕君; 高晨明
Original assignee: 大陸商北京集創北方科技股份有限公司
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2018-08-31
Publication date: 2020-05-01
Also published as: TW202011628A

Abstract

一種智慧分組畫面補償方法，其包括：對一顯示器的一全域畫面圖像進行一亮度評估作業以決定至少一需補償區域及至少一不需補償區域；以及對各所述需補償區域各進行一區塊劃分作業，以依各所述需補償區域的亮度均勻度各決定一畫面區塊數目及一對應補償係數。

Description

智慧分組畫面補償方法及利用其之顯示裝置

本發明係關於一種顯示裝置的畫面補償方法，尤指一種用於顯示裝置中的智慧分組畫面補償方法。

在液晶顯示器的製造領域中，由於製程技術的限制，液晶顯示器在最終完成製造後，容易出現局部顯示色度、亮度不均勻的現象，這種現象稱之為Mura。一般而言，Mura現象可以通過畫面補償(De-mura) 方案進行補償。

目前有機發光二極體(OLED)面板的設計，一般是使用低溫多晶矽薄膜電晶體(LTPS TFT)及氧化物薄膜電晶體 (Oxide TFT)的技術。與一般的非晶矽薄膜電晶體（amorphous-Si TFT）相比，LTPS TFT和Oxide TFT具有更高的遷移率和更穩定的特性，更適合應用於有源矩陣有機發光二極體(AMOLED)面板的顯示中。

OLED的驅動電流I係由TFT決定， I = kC _ox(V _gs-V _th) ²(1+λV _ds)，其中k與TFT的遷移率有關，C _ox為一氧化層電容常數，V _th為一閾值電壓，V _gs為一閘-源電壓，V _ds為一汲-源電壓，λ為一通道長度調變參數，且V _gs和V _ds與電源電壓及OLED驅動電壓有關。

由上述可知，影響驅動電流I大小的參數有TFT遷移率、閾值電壓，OLED的驅動電壓以及電源電壓的大小。

另外，在中小尺寸應用中多採用LTPS TFT，而在大尺寸應用中則多採用Oxide TFT，這是因為LTPS TFT的遷移率更大，器件所占面積更小，更適合於高像素英吋個數(PPI)的應用；而Oxide TFT由於其均勻性更好，製造技術與非晶矽薄膜電晶體相容，更適合在高世代線上生產大尺寸AMOLED面板。

但上述技術皆各有缺點。由於晶化技術的局限性，在大面積玻璃基板上製作的LTPS TFT，一般會在不同位置處呈現閾值電壓、遷移率等電學參數的非均勻性，且這種非均勻性會轉化為OLED顯示器件的電流差異和亮度差異，並被人眼所感知，而產生mura現象；Oxide TFT 雖然有較好的均勻性，但是與a-Si TFT類似，在長時間加壓和高溫下，其閾值電壓會出現漂移，且在不同顯示畫面期間，面板各部分TFT的閾值漂移量也會不同，從而造成顯示亮度出現差異。由於這種差異與之前顯示的圖像有關，因此常呈現為殘影現象，也就是通常所說的殘像。

因此，在現有的製程中，不管是LTPS TFT還是Oxide TFT都存在均勻性或穩定性的問題，均需要有相關的補償技術方案。

目前的補償技術方案可分為內部補償方案及外部補償方案，其中，內部補償方案一般係在一像素電路中補償閾值電壓和電壓衰退，而外部補償方案一般係在一外圍驅動電路中進行補償。

請一併參照圖1及圖2，其中圖1繪示一習知內部補償方案的電路圖，其中該電路包含PMOS電晶體11-17、電容18-19及一有機發光二極體20；以及圖2，其繪示圖1之習知內部補償方案的一個驅動週期的工作時序圖，其中，該驅動週期包含三個工作階段：復位、補償及發光。

圖1之習知內部補償方案在復位階段的等效電路請參照圖3a，其中，由於Gn-1為低電位，Gn和EM均為高電位，此時一INIT電壓會經由PMOS電晶體11和PMOS電晶體12分別對電容18和電容19進行重定/預充；圖1之習知內部補償方案在補償階段的等效電路請參照圖3b，其中，由於Gn為低電位，Gn-1和EM均為高電位，此時一DATA電壓對電容18進行充電，使電容18的下側電位等於DATA-V _th；以及圖1之習知內部補償方案在發光階段的等效電路請參照圖3c，其中，由於EM為低電位，Gn和Gn-1均為高電位，此時PMOS電晶體17工作在飽和區，且其電流I = kC _ox(ELVDD-(DATA-V _th)-V _th) ²= I = kC _ox(ELVDD-DATA) ²。

也就是說，圖1之習知內部補償方案的工作思路是在補償階段把PMOS電晶體17的閾值電壓(Vth)先儲存在它的閘-源電壓(V _gs)內，由於在最後發光的電流是由V _gs-V _th決定，因此，在V _gs已經含有V _th的情況下，V _th對電流的影響就可被抵消而實現電流的一致性。但是實際上因為參數暫存和驅動速度等影響，V _th並不能被完全抵消，也就是說，當V _th的偏差超過一定範圍時(例如V _th≥ 0.5V），電流的一致性就不能確保了，因此圖1之習知內部補償方案的補償範圍是有限的。

一般的外部補償方案則是根據資料抽取方法的不同分為光學抽取式和電學抽取式，光學抽取式是指將背板點亮後通過光學影像感應裝置(CCD)照相的方法將亮度信號抽取出來；而電學抽取式是指通過驅動晶片的感應電路將TFT和OLED的電學訊號抽取出來。光學抽取的方式具有結構簡單，方法靈活的優點，因此在現階段被廣泛採用；而電學抽取由於需要在面板設計中加入檢測電路，但在當前高PPI（pixels per inch；每英吋含像素數）的面板電路中，加入額外的檢測電路難度很大，因此，基本上還無法應用在手機的面板中。

雖然光學抽取式在現階段被廣泛採用，然而光學抽取式仍然有完成補償所需時間過長的問題。請參照圖4，其為一光學抽取式補償作業示意圖。如圖4所示，該光學抽取式補償作業包括：測試影像輸出至待測面板(步驟S10)；光學系統擷取面板內的亮度分布(步驟S11)；子像素補償建模(步驟S12)；子像素補償模型資料壓縮(步驟S13)；將壓縮資料出至一外部快閃記憶體10；以及一顯示面板驅動晶片30利用一靜態隨機存取記憶體31儲存由外部快閃記憶體10提供的所述壓縮資料，利用一靜態隨機存取記憶體32儲存一輸入影像，以及利用一圖像處理單元33依靜態隨機存取記憶體31及靜態隨機存取記憶體32所提供的資料進行一補償作業以產生一補償後影像。在該光學抽取式作業中，每片面板在生產線上完成畫面補償所需耗費的時間總量是畫面補償資料壓縮演算法所花的時間加上把壓縮完後的資料依序寫入快閃記憶體(Flash)的時間。由於目前光學抽取式作業採用固定大小的畫面區塊，例如（4x4）畫面區塊，一面板上的畫面區塊的數量就可以根據畫面區塊大小算出。另外，資料記錄是按照每個畫面區塊一個補償係數進行順序記錄。因此，假設一面板上有一萬個畫面區塊，那麼在子像素補償模型資料壓縮(步驟S13)就會產生一萬個補償係數，且須把這一萬個補償係數依序寫入外部快閃記憶體10中。

也就是說，隨著解析度提高，區塊數量會跟著大量增加，而區塊數量的增加會增加資料壓縮產生的補償係數的數量以及將這些係數寫入外部快閃記憶體10中的時間，這樣整個De-mura的作業時間就會大大影響到面板的產出率，從而提高生產成本。

另外，De-mura的補償技術會增加額外的成本，一個是外部快閃記憶體10，另一個是內部的靜態隨機存取記憶體31。越是高的解析度所需要用到的外部快閃記憶體10和靜態隨機存取記憶體31的空間也就越大，而這卻會大大增加一OLED模組的成本。

例如高畫質(high definition；HD)的全域畫面圖像分割後有一萬個畫面區塊，而超高清解析度(wide quad high definition；WQHD)的全域畫面圖像則可能就有四萬個畫面區塊，其所需要的記憶體整整擴大了4倍。

因此，為解決上述問題，本領域亟需一種新穎的顯示器畫面補償方案。

本發明之一目的在於揭露一種智慧分組畫面補償方法，其可減少記憶體所需的空間、縮減晶片體積、降低成本，以及大幅減少寫入畫面補償(De-mura)係數所需的時間。

本發明之另一目的在於揭露一種顯示裝置，其係利用一種智慧分組畫面補償方法進行畫面補償，以減少記憶體所需的空間、縮減晶片體積、降低成本，以及大幅減少寫入畫面補償係數所需的時間。

為達上述目的，一種智慧分組畫面補償方法乃被提出，其包含：

對一顯示器的一全域畫面圖像進行一亮度評估作業以決定至少一需補償區域及至少一不需補償區域；以及

對各所述需補償區域各進行一區塊劃分作業，以依各所述需補償區域的亮度均勻度各決定一畫面區塊數目及一對應補償係數。

在一實施例中，所述之智慧分組畫面補償方法進一步包括透過一記憶單元儲存各所述需補償區域的所述畫面區塊數目及所述對應補償係數。

在一實施例中，該記憶單元包括隨機存儲記憶體或快閃記憶體。

在一實施例中，所述對應補償係數的數值分為輕微補償、中度補償及重度補償等三種數值。

在一實施例中，該顯示器係一液晶顯示器、一OLED顯示器或一Micro-LED顯示器。

為達上述目的，本發明進一步提出一種顯示裝置，其係利用一種智慧分組畫面補償方法對一顯示器進行畫面補償，該方法包括：

在一實施例中，所述之顯示裝置進一步包括一記憶單元以儲存各所述需補償區域的所述畫面區塊數目及所述對應補償係數。

為使貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵及其目的，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如後。

請一併參照圖5及圖6，其中，圖5繪示本發明之智慧分組畫面補償方法之一實施例流程圖；以及圖6繪示本發明之智慧分組畫面補償方法之分組示意圖。如圖5所示，該方法包括：對一顯示器的一全域畫面圖像進行一亮度評估作業以決定至少一需補償區域及至少一不需補償區域(S101)；以及對各所述需補償區域各進行一區塊劃分作業，以依各所述需補償區域的亮度均勻度各決定一畫面區塊數目及一對應補償係數(S102)。

圖5的方法係應用在一顯示器上，該顯示器可為一液晶顯示器、一OLED(organic light emitting diode；有機發光二極體)顯示器或一Micro-LED(micro light emitting diode；微型發光二極體)顯示器。於操作時，如圖6所示，該方法係先對該顯示器的一全域畫面圖像100進行一亮度評估作業以決定出兩個需補償區域220及一個不需補償區域300；接著，對各所述需補償區域220各進行一區塊劃分作業，以依各所述需補償區域的亮度均勻度各決定一畫面區塊數目及一對應補償係數。

進一步而言，當一需補償區域220的補償係數的數值較小且面積較大時，所述區塊劃分作業會以較大的畫面區塊(例如但不限於32x32)劃分該需補償區域；若一需補償區域220的補償係數的數值較大且面積較小時，所述區塊劃分作業會以較小的畫面區塊(例如但不限於4x4)劃分該需補償區域動態區域以更細緻地去補償該需補償區域。另外，較佳地，所述補償係數的數值可分為輕微補償、中度補償及重度補償等三種數值。

另外，圖5的方法可進一步包括透過一記憶單元儲存各所述需補償區域的所述畫面區塊數目及所述對應補償係數，且該記憶單元可為快閃記憶體或隨機存儲記憶體等常見記憶體。

也就是說，圖5的方法會依亮度的一致性範圍在全域畫面圖像100內決定出複數個區域以及依亮度的大小決定各個區域的補償係數的數值等級。例如，若一區域的補償係數被分類為0級時，則其無需補償；若一區域的補償係數被分類為1級時，則其需進行微補償；若一區域的補償係數被分類為2級時，則其需進行中度補償；以及若一區域的補償係數被分類為3級時，則其需進行重度補償。在可能的實施例中，本發明可以有較少或更多的補償係數分級。

在分類完後，本發明會利用該記憶單元對各該畫面區塊進行相對應的位置標記，以準確紀錄各該畫面區塊的位置，以及記錄其對應的補償係數。

舉例來說，假設圖5的方法判斷出全域畫面圖像100具有4個區塊類組，該補償係數的精度為1024個(10位元)、起始位置有4個(2位元)、最大的區塊大小為1024(10位元)、最大該畫面區塊數量為128個(7位元)，並將4個區塊類組分類如下：

第一區塊類組：160x100，補償係數等級0，畫面區塊大小160x100；

第二區塊類組：100x50，補償係數等級2，畫面區塊數量8個，各畫面區塊大小25x25；

第三區塊類組：60*50，補償係數等級3，畫面區塊數量120個，各畫面區塊大小5x5；以及

第四區塊類組：160x50，補償係數等級2，畫面區塊數量20個，各畫面區塊大小16*25。

則其所需的記憶體空間大小為：

第一區塊類組：2 ²+2 ¹⁰+0=1028；

第二區塊類組：8(2 ²+2 ³+2 ¹⁰)=8288；

第三區塊類組：120(2 ²+2 ⁷+2 ¹⁰)=138720；以及

第四區塊類組：20(2 ²+2 ⁵+2 ¹⁰)=21200。

所需的總記憶體的空間大小為：

1028+8288+138720+21200=169236。

此外，目前OLED的製程所引起的Mura一般都具有局部性，因此，有很大部分的區塊所使用的補償係數應是相同的，只有部分的區塊需要使用特別的補償係數進行補償。因此在紀錄起始位置的數據量、長度量都會較少，僅需用到6位元就已足夠。依此，本發明即可進一步省下記憶體空間及操作時間。

另外，依上述之說明，本發明進一步提出一種顯示裝置，其係利用所述的智慧分組畫面補償方法對一顯示器進行畫面補償。

因此，藉由前述所揭露的方法，本發明乃具有以下的優點：

1.減少晶片的記憶體空間大小，縮減晶片體積、功耗及降低成本。

2.減少外部存儲快閃記憶體的所需空間大小以降低成本。

3.減少寫入晶片畫面補償係數的所需時間，進以提升產線產出率。

本案所揭示者，乃較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。

綜上所陳，本案無論就目的、手段與功效，在在顯示其迥異於習知之技術特徵，且其首先發明合於實用，亦在在符合發明之專利要件，懇請貴審查委員明察，並祈早日賜予專利，俾嘉惠社會，實感德便。

10 外部快閃記憶體 11-17 PMOS電晶體 18-19 電容 20 有機發光二極體 30 顯示面板驅動晶片 31-32 靜態隨機存取記憶體 33 圖像處理單元 100 全域畫面圖像 220 需補償區域 300 不需補償區域 S10 測試影像輸出至待測面板 S11 光學系統擷取面板內的亮度分布 S12 子像素補償建模 S13 子像素補償模型資料壓縮 S101 對一顯示器的一全域畫面圖像進行一亮度評估作業以決定至少一需補償區域及至少一不需補償區域 S102 對各所述需補償區域各進行一區塊劃分作業，以依各所述需補償區域的亮度均勻度各決定一畫面區塊數目及一對應補償係數

圖1繪示一習知內部補償方案的電路圖。圖2繪示圖1之習知內部補償方案的一個驅動週期的工作時序圖。圖3a繪示圖1之習知內部補償方案在復位階段的等效電路。圖3b繪示圖1之習知內部補償方案在補償階段的等效電路。圖3c繪示圖1之習知內部補償方案在發光階段的等效電路。圖4為一光學抽取式補償作業示意圖。圖5繪示本發明之智慧分組畫面補償方法之一實施例流程圖。圖6繪示本發明之智慧分組畫面補償方法之分組示意圖。

S101 對一顯示器的一全域畫面圖像進行一亮度評估作業以決定至少一需補償區域及至少一不需補償區域 S102 對各所述需補償區域各進行一區塊劃分作業，以依各所述需補償區域的亮度均勻度各決定一畫面區塊數目及一對應補償係數

Claims

一種智慧分組畫面補償方法，其包括：對一顯示器的一全域畫面圖像進行一亮度評估作業以決定至少一需補償區域及至少一不需補償區域；以及對各所述需補償區域各進行一區塊劃分作業，以依各所述需補償區域的亮度均勻度各決定複數個畫面區塊群組及分別對應該複數個畫面區塊群組的複數個補償係數；其中，各所述畫面區塊群組包含至少一畫面區塊；其中，進行所述區塊劃分作業時，各所述畫面區塊的面積大小正比於所述需補償區域的面積大小且反比於所述補償係數之數值大小。
如申請專利範圍第1項所述之智慧分組畫面補償方法，其進一步包括透過一記憶單元儲存各所述需補償區域的所述畫面區塊數目及所述對應補償係數。
如申請專利範圍第2項所述之智慧分組畫面補償方法，其中，該記憶單元包括隨機存儲記憶體或快閃記憶體。
如申請專利範圍第1項所述之智慧分組畫面補償方法，其中，所述對應補償係數的數值分為輕微補償、中度補償及重度補償等三種數值。
如申請專利範圍第1項所述之智慧分組畫面補償方法，其中，該顯示器係一液晶顯示器、一OLED顯示器或一Micro-LED顯示器。
一種顯示裝置，其係利用一種智慧分組畫面補償方法對一顯示器進行畫面補償，該方法包括：對一顯示器的一全域畫面圖像進行一亮度評估作業以決定至少一需補償區域及至少一不需補償區域；以及對各所述需補償區域各進行一區塊劃分作業，以依各所述需補償區域的亮度均勻度各決定複數個畫面區塊群組及分別對應該複數個畫面區塊群組的複數個補償係數；其中，各所述畫面區塊群組包含至少一畫面區塊；其中，進行所述區塊劃分作業時，各所述畫面區塊的面積大小正比於所述需補償區域的面積大小且反比於所述補償係數之數值大小。
如申請專利範圍第6項所述之顯示裝置，其進一步包括一記憶單元以儲存各所述需補償區域的所述畫面區塊數目及所述對應補償係數。
如申請專利範圍第7項所述之顯示裝置，其中該記憶單元包括隨機存儲記憶體或快閃記憶體。
如申請專利範圍第6項所述之顯示裝置，其中所述對應補償係數的數值分為輕微補償、中度補償及重度補償等三種數值。
如申請專利範圍第6項所述之顯示裝置，其中該顯示器係一液晶顯示器、一OLED顯示器或一Micro-LED顯示器。