**大尺寸AMOLED外部補償演算法**
一、研究目標 AMOLED顯示器畫素電路內的薄膜電晶體(TFT)元件，受到TFT製程不一致性影響而產生電特性變異，如臨界電壓(VTH)變異、載子移動率(mobility)變異，同時，OLED使用的有機材料，在長時間使用下其發光效率會逐漸衰減以及開啟電壓上升，使得傳統2T1C畫素電路在輸入相同資料電壓時，無法達到相同的發光亮度，造成顯像品質低下之問題。近年來已有許多補償TFT臨界電壓的方法被提出，然而大部分的補償法皆需要更複雜的畫素架構，以補償TFT臨界電壓變異的問題，導致面板良率降低。因此本實驗室在使用精簡3T1C畫素電路架構下，開發適用於不同灰階及不同顏色畫素中之TFT電性外部補償演算法，利用面板以外的積體電路(IC)及系統來針對實際OLED面板上的TFT元件進行量測與建立模型，以及設計外部補償演算法，藉此解決發光電流因TFT元件之臨界電壓及mobility變異而產生畫面不均勻性之現象，達到高顯像品質的AMOLED顯示器。

二、研究內容
1. TFT臨界電壓及mobility量測與建模

本實驗室主要針對OLED面板偵測TFT臨界電壓及mobility之偵測架構與時序進行分析與設計(圖一)，利用所設計的偵測架構與時序，對實際面板上各畫素電路內驅動TFT臨界電壓與mobility變異進行量測，透過統計與分析大量畫素之驅動TFT於不同灰階電壓下之量測結果，找出TFT臨界電壓與mobility變異的規律性，建立不同顏色及灰階下之TFT電性變異模型。

圖一、3T1C外部補償畫素電路系統架構圖

2. TFT臨界電壓及mobility補償演算法開發在開發過程中，我們針對畫素電路中的驅動TFT進行偵測，經由實際OLED面板取得大量的TFT特性量測資料，並將TFT臨界電壓及mobility補償值分別萃取而出，以利建立TFT電性變異模型並開發外部補償演算法，將所提出之新式驅動TFT元件特性補償演算法經由模擬驗證(圖二)，並實際導入至面板上，以視效方式確認提出之演算法能有效改善畫面之品質，並根據多次的量測與點亮實驗分析結果進行調整以增加補償效果。由於TFT臨界電壓與mobility補償值會隨灰階及不同顏色次畫素而有不同變化趨勢，為了使外部補償系統有效計算出驅動TFT所需之臨界電壓以及mobility補償值，我們透過計算每個次畫素量測資料之斜率來建立補償曲線，作為各灰階對TFT臨界電壓與mobility補償值的預測曲線，分別提出TFT臨界電壓以及mobility補償值預測模型。為考慮各個畫素的補償值變異，我們利用分群的方式來建立全面板所有畫素的TFT補償值預測曲線，完成補償值預測模型建立之後，將此模型存入非揮發性記憶體中，記錄不同次畫素、不同顏色與灰階的TFT臨界電壓與mobility模型曲線。
(a)	(b)
圖二、TFT臨界電壓補償模擬結果圖(a)補償前、(b)補償後

2. TFT臨界電壓及mobility補償演算法開發

在開發過程中，我們針對畫素電路中的驅動TFT進行偵測，經由實際OLED面板取得大量的TFT特性量測資料，並將TFT臨界電壓及mobility補償值分別萃取而出，以利建立TFT電性變異模型並開發外部補償演算法，將所提出之新式驅動TFT元件特性補償演算法經由模擬驗證(圖二)，並實際導入至面板上，以視效方式確認提出之演算法能有效改善畫面之品質，並根據多次的量測與點亮實驗分析結果進行調整以增加補償效果。由於TFT臨界電壓與mobility補償值會隨灰階及不同顏色次畫素而有不同變化趨勢，為了使外部補償系統有效計算出驅動TFT所需之臨界電壓以及mobility補償值，我們透過計算每個次畫素量測資料之斜率來建立補償曲線，作為各灰階對TFT臨界電壓與mobility補償值的預測曲線，分別提出TFT臨界電壓以及mobility補償值預測模型。為考慮各個畫素的補償值變異，我們利用分群的方式來建立全面板所有畫素的TFT補償值預測曲線，完成補償值預測模型建立之後，將此模型存入非揮發性記憶體中，記錄不同次畫素、不同顏色與灰階的TFT臨界電壓與mobility模型曲線。

(a)

(b)

圖二、TFT臨界電壓補償模擬結果圖(a)補償前、(b)補償後

3. TFT電特性補償演算法實驗結果

我們可以透過模型得知每個次畫素不同灰階所需之TFT補償值，以利OLED TV面板於顯示畫面模式時(display mode)進行TFT電特性補償，達到系統僅需在開關機時執行TFT臨界電壓與mobility偵測，並將TFT臨界電壓與mobility存在記憶體之中，便可更新不同使用時間下所需的補償值，以補償畫面亮度均勻性。為驗證此補償演算法應用之補償成效，我們透過實際點亮OLED面板評估補償效果(圖三)，使用補償演算法點亮之畫面相比於一般未補償之畫面具有較佳的亮度均勻性，證明透過所提出的演算法可精準的補償TFT臨界電壓變異，提高整體畫面一致性。

圖三、實際點亮OLED電視照片