具有像素结构的显示器的制作方法
专利名称：具有像素结构的显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有多个像素组的显示器，更具体地说，涉及这种组在显示器上的组织，由此减小有机电致发光发射器的电流密度，同时保持图像质量。
背景技术：
基于许多技术(包括液晶、等离子体、电致发光(EL)显示技术)的平板显示器在本领域中是公知的。通常，这些显示器包括具有显示区域的基板。然后在该显示区域中设置单个的发光元件或子像素。典型地，这些子像素各个的发光部分开沿水平方向和垂直方向的固定重复距离。使子像素的发光部分开的间隙通常包括用于向子像素的发光部提供驱动信号的电子元件。对这些平板显示器的性能至关重要的特征之一是各子像素的发光部(其为各子像素的区域中发光的部分)的开口率。该开口率对调制光的显示器(例如，液晶显示器) 的效率具有显著影响，并且对各子像素产生并发射光的发射型显示器(例如，有机发光显示器(OLED))的寿命具有显著影响。为了增加开口率，可以减小在分隔子像素发光部的间隙内的电子元件的尺寸。然而，当这些电子元件太小时，它们不能够执行关键功能，例如，在显示区域内的子像素当中分配电力。在显示区域内，在各子像素的发光部与电子元件之间以及在显示区域内的相邻电子元件之间也需要空间，以防止短路，并允许用于制造过程中的布局可变性的容差。重要的是，对于特定显示尺寸来说很多电子元件的尺寸是固定的。例如，电源总线的尺寸通常相对于显示器的总体尺寸和需要分配的当前电源总线量是确定的。因此，随着显示器分辨率的增加，并且设计更多的子像素装配在显示区域内，这些子像素的发光部的开口率随着显示器分辨率的增加而减小。该约束直接与高分辨率显示器的显示器市场需求相冲突。通常，由于各子像素由同样或非常类似的结构的发光部或电子元件形成，因此平板显示器内的子像素在水平方向和垂直方向上被相等地分开。在整个显示区域上复制该结构。在本领域中所接受的是通过发光子像素部和非发光子像素部的该规则的、重复性的结构减少成像伪像。甚至在具有不同子像素的全色显示器中，通常应用该重复性结构，该不同子像素用于发出三种或更多种颜色中各颜色的光。在本领域中已知使用在整个显示器上不是复制相同子像素布局的像素结构。例如，Mijajima 在标题为“Active Matrix Display Device” 的美国公开 No. 20020057266 ψ 描述了在两行液晶子像素之间共享电源线的液晶显示器。在该结构中，在整个基板上不是重复相同的子像素结构，而是在显示区域内奇偶行的子像素各具有不同的布局和不同的间距。该结构的优点在于由于在多行子像素之间共享电源线，因此减小了电源总线的尺寸， 并且消除了一条电源总线周围所需要的容限，使得液晶调制器的开口率能够增大。然而，在该结构中，Miyajima教导了在子像素的发光部之间保持相等空间以避免成像伪像的方法。 值得注意的是，尽管奇偶行的子像素具有不同的结构，但该结构是具有交替行的子像素具有不同结构的显示器所特有的。Winters在标题为"Drive circuitry for four-color organic light-emitting device”的美国专利 No. 6，771，(^8、Winters 等人在标题为"OLED displays with varying sized pixels” 的美国专利 No. 7，382，384 并且 Cok 等人在标题为 ‘‘EL device having improved power distribution”的美国公开No. 20070176859中分别讨论了 EL显示器像素结构，其中，在形成四色像素的四个子像素的组之间共享电源总线或其它电子元件。另外， 该结构具有在相邻两行或两列子像素之间共享电源总线或其它电子元件的优点。Sakamoto 在标题为"Active Matrix Organic EL Display panel”的美国专利 No. 7，368，868 讨论了在一个方向内的子像素之间的间隙不同在另一个方向上子像素之间的间隙的EL显示器。 但是，EL显示器领域内的这些公开分别给出或描述了所有像素之间的距离沿至少一个方向是相等的像素阵列，其中，像素是显示器内可能重复的最小子像素组，该子像素组包含所有颜色的子像素。具有可变尺寸和可变间隔的光收集元件或发光元件的显示器或传感器也是已知的。例如，Berstis 在标题为“Anti-moire pixel array having multiple pixel types，， 的美国专利申请公开No. 20030184665讨论了一种这样的结构。然而，该公开没有讨论或描述在该随机阵列内电子元件的布线。电子元件和子像素的发光部共享显示区域内的空间的需求以及表示电子元件需要几乎遵循规则网格的制造成品率和性能考虑，使得这种结构对于大多数平板显示器应用来说不实用。随着显示器分辨率进一步增加，提高平板显示器的效率和寿命需要开口率的进一步增加。应当在不产生使显示器的图像劣化到不可接受水平的不期望图像伪像的情况下， 实现开口率的这种增加。
发明内容
根据本发明，提供了一种显示器，其包括a)基板，其具有比所述基板的尺寸小的显示区域，其中，所述显示区域包括未交叠的第一像素组和第二像素组以及位于所述第一像素组和所述第二像素组之间的空白部，所述空白部具有所述第一像素组和所述第二像素组所分开的、沿第一方向的尺寸，并且各像素组包括i)多个像素，各像素具有三个或更多个不同颜色的子像素；以及ii)其中，各像素组中的像素的像素中心以具有与所述第一方向平行的一个维度的规则二维阵列排列，并且其中，像素组内的像素沿所述第一方向分开像素间间距隔离；以及b)设置在所述空白部内的一个或更多个电子元件，各子像素连接到所述一个或更多个电子元件中的一个电子元件，其中，所述空白部尺寸大于所述像素间间距，使得所显示
5图像中的伪像减小。通过设置像素的结构，提供了一种更有效的像素设计，这增大了发射型显示器的发光区域，从而减小了发射器的电流密度。获得了这种优点，同时减小了作为这种结构的结果而出现的任何伪像的可见性，从而保持了图像质量。
图1是根据本发明的结构的显示器的一部分的顶视图；图2是本发明的包括控制器的显示器的示意图；图3是在本发明的结构中有用的控制器的示意图；图4是在本发明的结构中有用的控制器的示意图；图5是根据本发明结构的显示器的一部分的顶视图；图6是在本发明的结构中有用的控制器的示意图；图7是根据本发明结构的采用小芯片的显示器的一部分的顶视图；图8是图7的显示器的较大部分的俯视图；以及图9是根据本发明结构的采用传统TFT背板的显示器的示意性顶视图。
具体实施例方式本发明提供了具有改进的填充因子的显示器，在电致发光(EL)显示器中提供了减小的电流密度，同时减小了图像伪像。图1中示出了这种显示器2的一部分的示例。如图所示，该显示器2包括基板4和包含多个像素的显示区域6，其中，显示区域6小于基板4 的尺寸或面积。显示区域6包括未交叠的第一像素组8和第二像素组10以及位于未交叠的第一像素组8和第二像素组10之间的空白部(gutter)12。该空白部12包含向多行或多列像素提供电力或控制信号的电子元件，这将进一步解释。该空白部12具有沿箭头16指示的第一方向的、第一像素组8和第二像素组10所分开的尺寸(dimension) 14。测量空白部尺寸14，以包括如图1所示的像素之间的空间。在通常的结构中，与空白部12相邻的像素M、26的边、像素组8的边和空白部12的边重合。然而，在图1中利用非重叠线绘图这些边，以帮助说明各单个实体的存在。应当注意的是，通常保留该空白部，用于电子元件，并用于提供这些电子元件和显示器内其它元件之间的空间。如本公开中所使用的，空白部将不包含像素的发光区域。各像素组8、10包括多个像素20、22、对、26，各像素20具有三个或更多个不同颜色的子像素30、32、34、36。图1中示出了各像素20内的子像素30、32、34、36的一种可能结构。如图所示，像素20包含红子像素32、绿子像素30和蓝子像素34。在该特定结构中各像素20、22、MJ6还包括至少一个附加子像素36，用于发出不同颜色的光，该光通常选自白光、青光或黄光。在本公开中，附加子像素36将常称为白子像素，并且发出白光的子像素将常称为附加子像素。然而，本领域技术人员将认识到本发明同样适用于应用了发出青光或黄光的附加子像素的显示器。为了本公开，“像素”定义为显示器上重复的三个或更多个不同颜色的子像素的任何组。通常，可以点亮像素中的多个子像素以发出白光。“子像素” 定义为发光的单个可寻址元件。因此，从子像素30、32、34、36的整个区域发光。然而，像素 20包含子像素30、32、34、36和这些子像素之间的区域。各像素20将具有像素中心38、40、42、44，该像素中心38、40、42、44是通过计算像素20内的子像素30、32、34、36的几何中心而确定的。各像素组8中的各像素20、22、M、26的像素中心38、40、42、44排列成规则的二维阵列，该二维阵列具有沿与箭头16指示的第一方向平行的方向设置的一个维度。各像素20 具有一对平行的边和与箭头16指示的第一方向垂直的一对边。这些边由与箭头16指示的第一方向平行或垂直的线标明，并且这些线尽可能靠近像素中心38、40、42、44同时包围像素内各子像素的整体。例如，由表示像素20的线表示像素边，因为该线包围了子像素30、 32,34和36的整体同时具有与箭头16指示的方向平行的两条边和垂直的两条边。像素组中的像素(例如，像素20和2 沿第一方向分开像素间间距46，该间距46是像素20的与第一方向垂直的边与相邻的像素22的最近平行边之间的距离。显示器还包括排列在空白部12内的一个或更多个电子元件48。像素组内的各子像素连接到电子元件。空白部尺寸14比像素间间距46大，因此像素组之间的间距比像素间间距大。提供该结构，使得显示的图像中的伪像减小。将进一步讨论，通过多种结构或显示驱动方法减小显示器中的伪像。在本发明的具体结构中，例如图1中所示的一种，各电子元件48具有沿箭头16指示的第一方向的元件尺寸50，并且空白部尺寸14越大，元件尺寸48越大。因此，各电子元件48具有沿箭头16指示的第一方向的相应元件尺寸50，并且空白部尺寸14比任何元件尺寸都大。在图1中，还如图所示，各像素组8包括沿箭头16指示的第一方向排列的三个或更多个子像素30、34、M、56。还如图1所示，显示区域6包括未交叠的第一像素组8、第二像素组10和第三像素组60。空白部尺寸14是沿箭头16指示的第一方向在未交叠的第一像素组8和第二像素组10之间测得的。此外，具有第二空白部尺寸58的第二空白部62 位于沿与第一方向不同的、箭头66指示的第二方向在第一像素组8和第三像素组60之间。 第二空白部尺寸58是沿第二方向在第一像素组和第三像素组之间测得的。各空白部12、62 的相应尺寸14、58分别大于像素组的相应方向上的相应像素间间距46、64。S卩，空白部12 的尺寸14大于像素间距46，而空白部62的尺寸58大于像素间距64。而且，如图1所示， 由箭头16指示的第一方向和由箭头66指示的第二方向在一些结构内正交。参照图2，在一些结构中，本发明的显示器2可以包括控制器70，该控制器70用于接收输入图像信号72和提供用于响应于该输入图像信号72控制像素的高度以在显示器2 上呈现图像的驱动信号74。典型的输入图像信号72包括具有规则采样栅格的三色信号， 艮口，该信号通常被格式化成在具有像素阵列的显示器上呈现图像，该像素阵列具有一致的红色、绿色和蓝色发光，其中，各像素的中心在具有等间隔像素中心的采样栅格上。当输入图像信号呈现在显示器上时，例如本发明的显示器2，图像中的线和边通常会失真。为了避免该失真，在一个结构中，控制器70将包括插值电路，该插值电路用于处理输入图像信号， 以补偿第一方向内空白部尺寸14与像素组间距46之间的差。在一些结构中，前述插值电路还补偿出现的红光、绿光和蓝光发射的不一致。图3中示出了包括必要的插值电路的控制器的结构。如该图中所示，控制器70将接收输入图像信号72，并将该输入图像信号提供给接收单元80。该接收单元执行对数据进行格式化所需的任何处理，包括对输入图像信号72进行解压，或者转换输入图像信号72的色空间，以形成接收到的输入图像信号82。然后将所接收到的输入图像信号82馈送到用于存储至少一行数据的行缓冲单元84中。同时，接收单元将输入图像信号72内与重复扫描信号相对应的表示行结束的行结束信号86提供给行切换单元88。该行切换单元88提供行选择信号90。该行选择信号90将指示输入图像信号72中的行相对于显示器2上的空白部 12的位置。例如，在图1的显示器的示例中，行选择信号90可以表示代表行在空白部下方的1，或者代表行刚好在空白部上方的2。在一些结构中，行切换单元88还将在行选择信号 90内提供针对所提供的各像素数据的不同代码。响应于行选择信号90，插值系数选择单元 92将交换来自插值系数存储单元96的选择和插值信号94，并向插值单元100提供插值系数信号106，插值单元100利用第一方向上的多个像素数据应用插值，以提供插值后的信号 102。插值单元100将通过从行缓冲单元84获取经缓冲的输入图像信号98并利用插值系数信号106对这些值进行插值来完成该插值，以提供插值后的信号102。然后由驱动信号单元104将该插值后的信号102转换成驱动信号74。通过执行该修正插值，将对离空白部较远的子像素进行加权，以与对应于靠近空白部的空间位置的图像信号值相比，更重地依赖于对应于离空白部更远的空间位置的输入图像信号值。这样，应用该空间插值技术将减小空间失真，包括改善跨越多个像素组显示的线的直线性。线的直线性的这种改善将对于空白部的相对侧上的像素组尤其有用。在一些实施方式中使用其它图像处理选项，以进一步减小显示器2上呈现的图像中伪像的可见性。图2中所示的显示器2能够使用一种这样的技术。如图1所示，各像素 20包括四个子像素30、32、34、36的重复结构，各子像素发出不同颜色的光，并且各像素20 沿第一方向包括用于发出相应的不同颜色光的至少两个子像素30、34，其中，各像素组8沿箭头16指示的第一方向包括多个像素20、24。当各像素8包括四个子像素30、32、34、36 时，通过组合来自四个子像素中的不超过三个子像素的两个独立组的光形成三色输入图像信号中指定的任何颜色。该结构能够通过由靠近像素边缘或者相对像素边缘的子像素形成像素亮度的大部分，使得像素的被感知中心转移。因此，在一些结构中，显示器2还包括诸如图2中的控制器70的控制器，该控制器用于接收输入图像信号72，输入图像信号72响应于平场(flat-field)输入图像信号提供用于控制子像素的亮度使得与空白部邻近的子像素比其余的子像素(例如，各像素组内部的子像素)提供更大亮度的驱动信号74。平场输入图像信号是各像素的期望亮度相同的信号。在一个更明确的示例中，子像素30、32、34、36的结构在有源显示区域6的每个像素20中重复。这些子像素包括用于分别发出绿光和白光的子像素30和36，以及用于分别发出红光和蓝光的子像素32和34。在该结构中，像素所提供的绝大部分亮度将由绿发光子像素30和白发光子像素36提供。因此，通过改变驱动方法以根据哪一个离相邻空白部更近来优先使用绿子像素或者白子像素，像素的被感知中心将更靠近空白部内的区域地偏移，如发明人所观察到的，减小了空白部的可见性，从而减小了所呈现图像中的伪像。图4中示出了包括必要的三色到四色转换电路的控制器的结构。该控制器130具有图3的控制器中所示的一些同样的部件，并且在一些结构中，该控制器的独特功能集成了图3中的控制器70的功能。如该图中所示，控制器130将接收输入图像信号72，并将该输入图像信号提供给接收单元80。该接收单元80执行对数据进行格式化所需的任何处理， 包括对输入图像信号72进行解压，或者转换输入图像信号72的色空间，以形成接收到的输入图像信号82。所接收到的输入图像信号82可以是包含在输入图像信号中出现的各像素的三个输入信号值的三色输入图像信号，并且可以馈送到用于计算输入图像信号72中的各像素的三个输入信号值的最小值的最小值单元112。同时，接收单元将输入图像信号72内与重复扫描信号相对应的表示行结束的行结束信号86提供给行切换单元88。该行切换单元88提供行选择信号90。该行选择信号 90将指示输入图像信号72中行相对于显示器2上的空白部12的位置。例如，在图1的显示器的示例中，行选择信号90可以指示代表行在空白部下方的1，或者代表行刚好在空白部上方的2。在一些结构中，行切换单元88还将在行选择信号90内提供针对所提供的各像素数据的不同代码。响应于行选择信号90，白混合比选择单元114将提供表示要由白子像素产生的亮度比的信号。如果行选择信号使得输入图像数据对应于具有与空白部邻近的绿子像素的像素，则将指派低值(例如，0)，并且如果数据对应于具有与空白部邻近的白子像素的像素，则将指派高值(例如，1)作为白混合比信号。然后将该白混合比信号116提供给白计算单元120。白计算单元将白混合比信号116乘以由最小值单元112确定的最小信号118中的最小值，以计算用于驱动白子像素的白信号122。白信号122将提供给减白单元 124，该减白单元IM将从接收到的输入图像信号82的三色信号中减去该值，以获得输出R、 G和B信号126。然后将RGBW信号1 提供给驱动信号单元128，驱动信号单元1 将这些值转换成驱动信号74。在采用发出黄光或青光的附加像素的实施方式中，该白混合比信号 116表示需要的黄光或青光的混合比，并且该信号以模拟方式应用。尽管图4中的控制器应用于具有与图1中所示的显示器2类似像素结构的显示器，但是类似处理也应用于其它像素结构。图5示出了电致发光(EL)显示区域131的一部分，其包括一对空白部134、136之间的像素组132，各空白部包含一个或更多个电子元件 138、140。如图5所示，像素组132包括四个独立的像素行142、144、146、148，这些像素行 142、144、146、148各包含多个像素的重复图案，各像素包括分别用于发出红光、绿光和蓝光的子像素150、152、巧4的重复图像。在这样的结构中，像素行144和146在包括子像素的高度和像素组132内的两行子像素之间的垂直间距上提供光。然而，像素行142和148在包括子像素高度、子像素之间的一半垂直间距和空白部的一半尺寸的垂直尺寸上提供光。本发明的显示器中的空白部具有比垂直方向上的像素间距大的尺寸，因此，如果驱动所有像素产生同样的亮度，则包含靠近空白部的像素的区域(即，行142和148和空白部中)的整体亮度对于用户来说比与空白部相隔至少一行像素的像素组(即，行144和146中的像素) 中像素的整体亮度要小。因此，通过增加与空白部邻近的像素的相对亮度，以补偿表观亮度的这个差别，来减小伪像。在图6中所示的本发明的还提供了控制器的一个结构内提供这种调节像素行亮度。该控制器160具有图3的控制器中所示的一些同样的部件，并且在一些结构中，该控制器的独特功能集成了图3中的控制器70的功能。如该图中所示，控制器160接收输入图像信号72，并将该输入图像信号提供给接收单元80。该接收单元执行对数据进行格式化所需的任何处理，包括对输入图像信号进行解压，或者转换输入图像信号的色空间。所接收到的输入图像信号82是含有输入图像信号中出现的各像素的三个输入信号值的三色输入图像信号，并且可以馈送到增益应用单元166中。同时，接收单元将输入图像信号72内与重复扫描信号相对应的表示行结束的行结束信号86提供给行切换单元88。该行切换单元88提供行选择信号90。该行选择信号90将指示输入图像信号72中的行相对于图5中所示显示器上的空白部12的位置。例如，行选择信号90将表示代表像素行邻近空白部的1，和代表像素行不邻近空白部的2。在一些实施方式中，例如当像素方向与图5中所示的空白部垂直时，行切换单元88也可以在行选择信号90内提供针对所提供的各像素数据的不同代码。 响应于行选择信号90，增益选择单元162将选择并提供增益信号164。与不邻近空白部的像素行相比，对于邻近空白部的像素行而言，该增益值将更大。增益应用单元166将接收增益信号164和所接收到的输入图像信号82两者，并将增益信号164应用于所接收到的输入图像信号82。增益应用单元166然后向驱动信号单元104提供经增益的信号168，驱动信号单元104提供驱动信号170，以在显示器上呈现图像。通过提供这种控制器，显示器还包括这样的控制器，该控制器用于接收输入图像信号并响应于控制像素亮度的平场输入图像信号，使得邻近空白部的像素比其余像素提供更高的亮度。在特定电子元件在尺寸上受到限制，使得它们比像素间间距更大时，本发明尤其具有优势。图7示出了一种这样的结构。如图7所示，形成了 EL显示器的一部分。EL显示器的该部分包括基板182和比基板182小的显示区域184。如图所示，EL显示器的该部分包括四个像素186、188、190、192。各像素包括四个子像素194、196、198、200，其响应于电流分别发出红光、绿光、蓝光和白光。在该结构中，在电源总线202上提供电力，以提供点亮各像素内子像素的电流。为了控制这些子像素，小芯片(chiplet)204附接到电源总线202以及四个像素 186、188、190、192中的各子像素。“小芯片”是独立制造的集成电路，其安装并嵌入到显示装置中。非常象传统的微芯片(或芯片)，小芯片由基板制造，并且小芯片包含集成晶体管以及在半导体制造厂(或工厂)中沉积并利用光刻法被构图的绝缘体层和导体层。小芯片中的这些晶体管设置在晶体管驱动电路中，以驱动给显示器像素的电流。小芯片比传统的微芯片更小，并且不象传统的微芯片，不通过线焊接或倒装焊接来电连接到小芯片。相反， 在将各小芯片安装到显示器基板上之后，连续沉积和光刻构图导电层和绝缘体层。因此，例如，通过使用大小为2到15微米的通孔可以使得连接较小。因为小芯片制作在独立的基板上，并沉积到显示基板上，这些小芯片的制造和处理可能是昂贵的。然而，在本发明中，通过创造能够驱动多个像素(例如，像素186、188、190、192)的小芯片来减少小芯片的数量。然而，为减少伪像，期望小芯片具有尽可能小的尺寸。因此，如图所示，小芯片204具有沿箭头 205的方向指示的第一方向的第一小芯片尺寸208和沿箭头206的方向指示的第二方向的第二小芯片尺寸210。第一小芯片尺寸208小于第二小芯片尺寸210。然后将这些小芯片通过电连接器附接到显示器中的子像素。例如，通过电连接器 212将子像素194连接到小芯片，而通过电连接器214将子像素198连接到小芯片204。如图7所示，该结构中的各小芯片对从电源总线202到沿第一方向的四行子像素的电流进行调制。除子像素194和198外，沿与箭头205的方向指示的相同的第一方向设置子像素216 和220。这些子像素也通过电连接器218和222连接到小芯片204。根据本发明，小芯片 204位于空白部224中。空白部中同样示出了选择线215。该选择线215将向显示器中的各小芯片204提供数据，以指示附接到小芯片204的各子像素的期望驱动电平。TFT内的电路然后对从电源总线202通过包括电连接器212的电连接器到包括子像素194的各子像素的电流进行调制。这样，空白部内设置的一个或更多个电子元件进一步包括通过电连接器电连接到子像素以驱动子像素发光的多个小芯片。这些电连接器直接连接到各小芯片。
然后拼接显示部180，以形成更大部分的显示器。图8示出了显示器230的包括四个小芯片23^i、232b、232c和232d以及两条电源总线2!34a、234b的部分。这些小芯片 232a.232b.232c和232d以及电源总线234a、234b都位于空白部内，使这些小芯片位于沿第一方向具有第一空白部尺寸236a、236b的空白部内，而电源总线234a、234b位于沿第二方向具有第二空白部尺寸238a、238b的空白部内。在这两个空白部之间形成有包括四个像素并且各像素包括四个子像素的像素组对6。垂直像素间间距240和水平像素间间距M2 存在于这些像素对之间，并且这些像素间间距M0J42比第一方向上的空白部尺寸236a、 236b或者第二方向上的空白部尺寸238a、238b小。小芯片23^i、232b、232c和232d、电源总线234a、234b和选择线244a J44b都是在空白部内形成的电子元件，并且在这些元件和像素组M6内的子像素之间形成电连接。这样，空白部内设置的一个或更多个电子元件中的至少一个包括电连接到子像素以便驱动子像素发光的小芯片。还示出了至少部分位于像素组246之间并传导电力或地信号的总线线路。各子像素还具有沿第一方向的子像素像素大小M8。通过实验，已经看到，沿第一方向的空白部尺寸236a、236b应当等于或者小于沿第一方向的子像素尺寸M8，以减小伪像。其它实验已经证明了通过将在子像素区域外部设置非均勻表面，例如，在小芯片23加、 232b,232c和232d周围形成高于子像素的提层，使光散射到子像素区域的外部，使得在该区域中从EL显示器发出光并遮挡空白部的暗区域。因此，对于显示器有用的是还包括位于空白部附近或空白部内的光散射结构或材料。尽管本发明的结构可以应用于利用小芯片调制给子像素的电流的显示器中，但利用传统薄膜晶体管(TFT)背板技术的显示器从本发明的一些结构中获益。具体地说，结合发射型显示器技术、利用薄膜晶体管背板技术的大型高分辨率显示器(例如，电致发光 (EL)显示器)获益。在这类显示器中，因为随着这些电源总线至少从显示器的一边延伸该显示器的高度或者宽度的至少一半的距离，即，在显示区域尺寸的至少一半的尺寸上延伸， 这些电源总线在远距离提供大的电流，因此需要利用具有大截面面积的电源总线。因此， 显示器包括至少部分位于像素组之间的、用于传导电力或地信号的总线线路。不利用大截面面积，这些电源总线的电阻率将使得在这样的远距离上提供所要的电流由于电源线的顶损耗会导致显著的电压降。在利用薄膜晶体管技术的显示器中，电源总线的厚度通常受到薄膜晶体管厚度的限制，因此，对大截面面积的需求转换成宽电源总线。对于大型高分辨率显示器，子像素将较小，因此，在具有高分辨率的大型发射型显示器中，如图9所示，电源总线通常需要子像素的最大尺寸量级的尺寸。在传统的背板中，电源总线250通常将置于各像素之间。例如，电源总线250位于像素256和258之间，以及像素258和260之间。然而， 该结构显著减小了子像素开口率。如图9所示，在具有沿第一方向的尺寸262的空白部中形成电源总线250。在背板的第一金属化层中形成该电源总线250，如同所有的垂直电布线连接一样。为了便于电力分配，在背板的第二金属化层内形成第二电源总线252，并通过通孔(未示出)附接到电源总线250。所有的水平电布线连接形成在通过绝缘层与第一金属化层分开的该第二金属化层内，并且利用本领域技术人员显而易见的方法在需要时通过通孔连接到第一金属化层。针对各子像素形成TFT电路沈6，并通过电连接器2M连接到电源总线252。在结构中，在第一金属化层中形成该电连接器254，并且该电连接器254附接到电源总线252。其它必要的电子元件，包括选择线268、270和数据线272、274根据要求形成并附接到TFT电路沈6。本领域中公知的任何已知TFT电路可以应用于本发明的结构中。如图所示，各像素256、258、 260包括用于发出不同颜色光的子像素276、278、观0、观2。然而，在本发明中重要的是，水平方向上的空白部尺寸沈2比像素组内像素258、 260的水平尺寸的像素间间隔264大。如所讨论的，该结构提供了在空白部内设置一个或更多个电子元件、特别是电源总线250的显示器。该总线线路具有跨越至少一半显示区域的尺寸并且将跨越至少一半显示区域延伸。电连接器具有比总线尺寸小的第二尺寸，并且连接到位于显示区域内用于驱动子像素以发光的一个或更多个电路。此外如图所示，总线尺寸是电连接器尺寸的至少两倍。空白部内设置的一个或更多个电子元件(例如，电源总线250)之一限定了元件尺寸294并沿选定方向(例如，由箭头290指示的第一方向)在至少一半显示区域上延伸，显示器还包括一个或更多个电连接器254，其限定了比沿选定方向的元件尺寸更小的相应连接器尺寸四6，并且还包括位于显示区域内用于驱动子像素276、 278以发光的一个或更多个电路沈6，其中，一个或更多个电连接器2M分别连接到一个或更多个电路266。在优选实施方式中，本发明的EL显示器是有机电致发光显示器，其中，各子像素包括有机电致发光发射器，或者尤其包括有机发光二极管(OLED)。这些OLED发射器由小分子或聚合物OLED构成，如Tang等人的美国专利No. 4，769，292和VanSlyke等人的美国专利No. 5，061，569中所公开的，但不限于此。有机发光材料的许多组合和变型可以用于制造这种面板。在这种实施方式中，本发明提供的增大开口率减小了各子像素获取期望峰值亮度所需要的电流密度。在该技术中，填充因子不受显示器内电源总线的尺寸的具体限制，并且填充因子的增加导致的电流密度减小使得OLED内有机发光材料的寿命延长，使得在本特定显示器技术内尤其需要本发明。尤其参照本发明的一定优选结构详细描述了本发明，但是可以理解的是，在本发明的精神和范围内可以作出各种变型和修改。部件列表2显示部4 基板6显示区域8第一像素组10第二像素组12空白部14空白部尺寸16指示第一方向的箭头20 像素22 像素M邻近空白部的像素沈邻近空白部的像素30发出绿光的子像素32发出红光的子像素
34发出蓝光的子像素36发出不同颜色光的子像素38像素中心40像素中心42像素中心44像素中心46像素间间距48电子元件50元件尺寸54子像素56子像素58空白部尺寸60像素组62空白部M像素间间距66指示第二方向的箭头70控制器72输入图像信号74驱动信号80接收单元82接收到的输入图像信号84缓冲单元86行结束信号88行切换单元90行选择单元92插值系数选择单元94选择和插值信号96插值系数存储单元98经缓冲的输入图像信号100插值单元102插值后的信号104驱动信号单元106插值系数信号112最小值单元114混合比选择单元116白混合比信号118最小信号120白计算单元122白信号
13
124减白单元1 ^RGBW 信号1 驱动信号单元130控制器131EL显示区域的部分132像素组1；34 空白部136空白部138电子元件140电子元件H2像素行144像素行146像素行I48像素行150子像素的重复图案152子像素的重复图案巧4子像素的重复图案160控制器162增益选择单元164增益信号166增益应用单元168经增益的信号170驱动信号180显示部182 基板184显示区域186 像素188 像素190 像素192 像素194子像素196子像素198子像素200子像素202电源总线204小芯片205 箭头206 箭头208第一小芯片尺寸
210第二小芯片尺寸212电连接器214电连接器215选择线216子像素218电连接器220子像素222电连接器2 空白部230显示部232a 小芯片232b 小芯片232c 小芯片232d 小芯片234a电源总线234b电源总线236a第一空白部尺寸236b第一空白部尺寸238a第二空白部尺寸238b第二空白部尺寸240像素间间距242像素间间距244a 选择线244b 选择线246像素组248子像素尺寸250电源总线252电源总线2M电连接器256 像素258 像素260 像素262空白部尺寸264像素间尺寸266TFT 电路268选择线270选择线272数据线274数据线
276子像素278子像素280子像素282子像素290指示第一方向的箭头294空白部内电子元件的尺寸296连接器尺寸
权利要求
1.一种显示器，该显示器包括a)基板，其具有比所述基板的尺寸小的显示区域，其中，所述显示区域包括未交叠的第一像素组和第二像素组以及位于所述第一像素组和所述第二像素组之间的空白部，所述空白部具有所述第一像素组和所述第二像素组所分开的、沿第一方向的尺寸，并且各像素组包括i)多个像素，各像素具有三个或更多个不同颜色的子像素；以及 )其中，各像素组中的像素的像素中心以具有与所述第一方向平行的一个维度的规则二维阵列排列，并且其中，像素组内的像素沿所述第一方向分开像素间间距；以及b)一个或更多个电子元件，其设置在所述空白部内，各子像素连接到所述一个或更多个电子元件中的一个电子元件，其中，所述空白部尺寸大于所述像素间间距，使得所显示图像中的伪像减小。
2.根据权利要求1所述的显示器，其中，各电子元件具有沿所述第一方向的相应元件尺寸，并且所述空白部尺寸比任何元件尺寸大。
3.根据权利要求1所述的显示器，其中，各像素组包括沿所述第一方向排列的三个或更多个子像素。
4.根据权利要求1所述的显示器，其中，像素组内的子像素具有沿所述第一方向的尺寸，并且所述空白部尺寸等于或小于所述子像素的沿所述第一方向的所述尺寸。
5.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述显示器包括未交叠的第一像素组、第二像素组和第三像素组，所述空白部尺寸是沿所述第一方向在所述第一像素组和所述第二像素组之间测得的，第二空白部位于所述第一像素组和所述第三像素组之间并且具有沿所述第二方向在所述第一像素组和所述第三像素组之间测得的第二空白部尺寸，其中，各空白部尺寸分别大于所述像素组的沿相应方向的相应像素间间距。
6.根据权利要求5所述的显示器，其中，所述第一方向和所述第二方向正交。
7.根据权利要求1所述的显示器，所述显示器还包括控制器，该控制器用于接收输入图像信号并响应于所述输入图像信号控制像素的亮度，以在所述显示器上呈现图像，其中， 所述控制器包括插值电路，该插值电路用于处理所述输入图像信号，以补偿在所述第一方向内所述空白部的尺寸与所述像素间间距的差。
8.根据权利要求1所述的显示器，其中，各像素包括四个子像素的重复结构，各子像素发出不同颜色的光，并且各像素沿所述第一方向包括用于发出相应的不同颜色光的至少两个子像素，其中，各像素组沿所述第一方向包括多个像素。
9.根据权利要求8所述的显示器，所述显示器还包括控制器，该控制器用于接收输入图像信号，并响应于平场输入图像信号控制所述子像素的亮度，使得与所述空白部邻近的子像素比其余子像素提供更高亮度。
10.根据权利要求1所述的显示器，所述显示器还包括控制器，该控制器用于接收输入图像信号，并响应于平场输入图像信号控制所述像素的亮度，使得邻近所述空白部的像素比其余像素提供更高亮度。
11.根据权利要求1所述的显示器，其中，设置在所述空白部内的所述一个或更多个电子元件包括电连接到所述子像素以驱动所述子像素发光的小芯片。
12.根据权利要求11所述的显示器，其中，所述小芯片具有沿所述第一方向的第一小芯片尺寸和沿正交的第二方向的第二小芯片尺寸，所述第一小芯片尺寸小于所述第二小芯片尺寸。
13.根据权利要求1所述的显示器，所述显示器还包括位于所述空白部附近或者所述空白部内的光散射结构或材料。
14.根据权利要求1所述的显示器，所述显示器还包括至少部分位于所述像素组之间的、用于传导电力或地信号的总线线路。
15.根据权利要求14所述的显示器，其中，设置在所述空白部内的所述一个或更多个电子元件还包括通过电连接器电连接到子像素以驱动所述子像素发光的多个小芯片。
16.根据权利要求1所述的显示器，其中，设置在空白部内的所述一个或更多个电子元件中的一个电子元件限定了元件尺寸并沿所选方向跨越所述显示区域的至少一半延伸，所述显示器还包括一个或更多个电连接器，所述一个或更多个电连接器限定了沿所述选定方向比所述元件尺寸小的相应连接器尺寸，并且所述显示器还包括位于所述显示区域中用于驱动所述子像素以发光的一个或更多个电路，其中，所述一个或更多个电连接器分别连接到所述电路中的一个或更多个。
17.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述显示器是有机电致发光显示器，并且其中，各子像素包括有机电致发光发射器。
全文摘要
一种显示器，该显示器包括基板，其具有显示区域，该显示区域包括未交叠的第一像素组和第二像素组以及位于所述第一像素组和所述第二像素组之间的空白部，所述空白部具有所述第一像素组和所述第二像素组所分开的、沿第一方向的尺寸，并且各像素组包括多个像素，各像素具有三个或更多个不同颜色的子像素；并且其中，各像素组中的像素的像素中心以具有与所述第一方向平行的一个维度的规则二维阵列排列，并且其中，像素组内的像素沿所述第一方向分开像素间间距；以及一个或更多个电子元件，其设置在所述空白部内，各子像素连接到所述一个或更多个电子元件中的一个电子元件，其中，所述空白部尺寸大于所述像素间间距，使得所显示图像中的伪像减小。
文档编号G09G3/20GK102460544SQ201080025990
公开日2012年5月16日 申请日期2010年6月8日 优先权日2009年6月12日
发明者M·E·米勒, R·S·库克 申请人:全球Oled科技有限责任公司
技术领域：
本发明涉及具有多个像素组的显示器，更具体地说，涉及这种组在显示器上的组织，由此减小有机电致发光发射器的电流密度，同时保持图像质量。
背景技术：
基于许多技术(包括液晶、等离子体、电致发光(EL)显示技术)的平板显示器在本领域中是公知的。通常，这些显示器包括具有显示区域的基板。然后在该显示区域中设置单个的发光元件或子像素。典型地，这些子像素各个的发光部分开沿水平方向和垂直方向的固定重复距离。使子像素的发光部分开的间隙通常包括用于向子像素的发光部提供驱动信号的电子元件。对这些平板显示器的性能至关重要的特征之一是各子像素的发光部(其为各子像素的区域中发光的部分)的开口率。该开口率对调制光的显示器(例如，液晶显示器) 的效率具有显著影响，并且对各子像素产生并发射光的发射型显示器(例如，有机发光显示器(OLED))的寿命具有显著影响。为了增加开口率，可以减小在分隔子像素发光部的间隙内的电子元件的尺寸。然而，当这些电子元件太小时，它们不能够执行关键功能，例如，在显示区域内的子像素当中分配电力。在显示区域内，在各子像素的发光部与电子元件之间以及在显示区域内的相邻电子元件之间也需要空间，以防止短路，并允许用于制造过程中的布局可变性的容差。重要的是，对于特定显示尺寸来说很多电子元件的尺寸是固定的。例如，电源总线的尺寸通常相对于显示器的总体尺寸和需要分配的当前电源总线量是确定的。因此，随着显示器分辨率的增加，并且设计更多的子像素装配在显示区域内，这些子像素的发光部的开口率随着显示器分辨率的增加而减小。该约束直接与高分辨率显示器的显示器市场需求相冲突。通常，由于各子像素由同样或非常类似的结构的发光部或电子元件形成，因此平板显示器内的子像素在水平方向和垂直方向上被相等地分开。在整个显示区域上复制该结构。在本领域中所接受的是通过发光子像素部和非发光子像素部的该规则的、重复性的结构减少成像伪像。甚至在具有不同子像素的全色显示器中，通常应用该重复性结构，该不同子像素用于发出三种或更多种颜色中各颜色的光。在本领域中已知使用在整个显示器上不是复制相同子像素布局的像素结构。例如，Mijajima 在标题为“Active Matrix Display Device” 的美国公开 No. 20020057266 ψ 描述了在两行液晶子像素之间共享电源线的液晶显示器。在该结构中，在整个基板上不是重复相同的子像素结构，而是在显示区域内奇偶行的子像素各具有不同的布局和不同的间距。该结构的优点在于由于在多行子像素之间共享电源线，因此减小了电源总线的尺寸， 并且消除了一条电源总线周围所需要的容限，使得液晶调制器的开口率能够增大。然而，在该结构中，Miyajima教导了在子像素的发光部之间保持相等空间以避免成像伪像的方法。 值得注意的是，尽管奇偶行的子像素具有不同的结构，但该结构是具有交替行的子像素具有不同结构的显示器所特有的。Winters在标题为"Drive circuitry for four-color organic light-emitting device”的美国专利 No. 6，771，(^8、Winters 等人在标题为"OLED displays with varying sized pixels” 的美国专利 No. 7，382，384 并且 Cok 等人在标题为 ‘‘EL device having improved power distribution”的美国公开No. 20070176859中分别讨论了 EL显示器像素结构，其中，在形成四色像素的四个子像素的组之间共享电源总线或其它电子元件。另外， 该结构具有在相邻两行或两列子像素之间共享电源总线或其它电子元件的优点。Sakamoto 在标题为"Active Matrix Organic EL Display panel”的美国专利 No. 7，368，868 讨论了在一个方向内的子像素之间的间隙不同在另一个方向上子像素之间的间隙的EL显示器。 但是，EL显示器领域内的这些公开分别给出或描述了所有像素之间的距离沿至少一个方向是相等的像素阵列，其中，像素是显示器内可能重复的最小子像素组，该子像素组包含所有颜色的子像素。具有可变尺寸和可变间隔的光收集元件或发光元件的显示器或传感器也是已知的。例如，Berstis 在标题为“Anti-moire pixel array having multiple pixel types，， 的美国专利申请公开No. 20030184665讨论了一种这样的结构。然而，该公开没有讨论或描述在该随机阵列内电子元件的布线。电子元件和子像素的发光部共享显示区域内的空间的需求以及表示电子元件需要几乎遵循规则网格的制造成品率和性能考虑，使得这种结构对于大多数平板显示器应用来说不实用。随着显示器分辨率进一步增加，提高平板显示器的效率和寿命需要开口率的进一步增加。应当在不产生使显示器的图像劣化到不可接受水平的不期望图像伪像的情况下， 实现开口率的这种增加。
发明内容
根据本发明，提供了一种显示器，其包括a)基板，其具有比所述基板的尺寸小的显示区域，其中，所述显示区域包括未交叠的第一像素组和第二像素组以及位于所述第一像素组和所述第二像素组之间的空白部，所述空白部具有所述第一像素组和所述第二像素组所分开的、沿第一方向的尺寸，并且各像素组包括i)多个像素，各像素具有三个或更多个不同颜色的子像素；以及ii)其中，各像素组中的像素的像素中心以具有与所述第一方向平行的一个维度的规则二维阵列排列，并且其中，像素组内的像素沿所述第一方向分开像素间间距隔离；以及b)设置在所述空白部内的一个或更多个电子元件，各子像素连接到所述一个或更多个电子元件中的一个电子元件，其中，所述空白部尺寸大于所述像素间间距，使得所显示
5图像中的伪像减小。通过设置像素的结构，提供了一种更有效的像素设计，这增大了发射型显示器的发光区域，从而减小了发射器的电流密度。获得了这种优点，同时减小了作为这种结构的结果而出现的任何伪像的可见性，从而保持了图像质量。
图1是根据本发明的结构的显示器的一部分的顶视图；图2是本发明的包括控制器的显示器的示意图；图3是在本发明的结构中有用的控制器的示意图；图4是在本发明的结构中有用的控制器的示意图；图5是根据本发明结构的显示器的一部分的顶视图；图6是在本发明的结构中有用的控制器的示意图；图7是根据本发明结构的采用小芯片的显示器的一部分的顶视图；图8是图7的显示器的较大部分的俯视图；以及图9是根据本发明结构的采用传统TFT背板的显示器的示意性顶视图。
具体实施例方式本发明提供了具有改进的填充因子的显示器，在电致发光(EL)显示器中提供了减小的电流密度，同时减小了图像伪像。图1中示出了这种显示器2的一部分的示例。如图所示，该显示器2包括基板4和包含多个像素的显示区域6，其中，显示区域6小于基板4 的尺寸或面积。显示区域6包括未交叠的第一像素组8和第二像素组10以及位于未交叠的第一像素组8和第二像素组10之间的空白部(gutter)12。该空白部12包含向多行或多列像素提供电力或控制信号的电子元件，这将进一步解释。该空白部12具有沿箭头16指示的第一方向的、第一像素组8和第二像素组10所分开的尺寸(dimension) 14。测量空白部尺寸14，以包括如图1所示的像素之间的空间。在通常的结构中，与空白部12相邻的像素M、26的边、像素组8的边和空白部12的边重合。然而，在图1中利用非重叠线绘图这些边，以帮助说明各单个实体的存在。应当注意的是，通常保留该空白部，用于电子元件，并用于提供这些电子元件和显示器内其它元件之间的空间。如本公开中所使用的，空白部将不包含像素的发光区域。各像素组8、10包括多个像素20、22、对、26，各像素20具有三个或更多个不同颜色的子像素30、32、34、36。图1中示出了各像素20内的子像素30、32、34、36的一种可能结构。如图所示，像素20包含红子像素32、绿子像素30和蓝子像素34。在该特定结构中各像素20、22、MJ6还包括至少一个附加子像素36，用于发出不同颜色的光，该光通常选自白光、青光或黄光。在本公开中，附加子像素36将常称为白子像素，并且发出白光的子像素将常称为附加子像素。然而，本领域技术人员将认识到本发明同样适用于应用了发出青光或黄光的附加子像素的显示器。为了本公开，“像素”定义为显示器上重复的三个或更多个不同颜色的子像素的任何组。通常，可以点亮像素中的多个子像素以发出白光。“子像素” 定义为发光的单个可寻址元件。因此，从子像素30、32、34、36的整个区域发光。然而，像素 20包含子像素30、32、34、36和这些子像素之间的区域。各像素20将具有像素中心38、40、42、44，该像素中心38、40、42、44是通过计算像素20内的子像素30、32、34、36的几何中心而确定的。各像素组8中的各像素20、22、M、26的像素中心38、40、42、44排列成规则的二维阵列，该二维阵列具有沿与箭头16指示的第一方向平行的方向设置的一个维度。各像素20 具有一对平行的边和与箭头16指示的第一方向垂直的一对边。这些边由与箭头16指示的第一方向平行或垂直的线标明，并且这些线尽可能靠近像素中心38、40、42、44同时包围像素内各子像素的整体。例如，由表示像素20的线表示像素边，因为该线包围了子像素30、 32,34和36的整体同时具有与箭头16指示的方向平行的两条边和垂直的两条边。像素组中的像素(例如，像素20和2 沿第一方向分开像素间间距46，该间距46是像素20的与第一方向垂直的边与相邻的像素22的最近平行边之间的距离。显示器还包括排列在空白部12内的一个或更多个电子元件48。像素组内的各子像素连接到电子元件。空白部尺寸14比像素间间距46大，因此像素组之间的间距比像素间间距大。提供该结构，使得显示的图像中的伪像减小。将进一步讨论，通过多种结构或显示驱动方法减小显示器中的伪像。在本发明的具体结构中，例如图1中所示的一种，各电子元件48具有沿箭头16指示的第一方向的元件尺寸50，并且空白部尺寸14越大，元件尺寸48越大。因此，各电子元件48具有沿箭头16指示的第一方向的相应元件尺寸50，并且空白部尺寸14比任何元件尺寸都大。在图1中，还如图所示，各像素组8包括沿箭头16指示的第一方向排列的三个或更多个子像素30、34、M、56。还如图1所示，显示区域6包括未交叠的第一像素组8、第二像素组10和第三像素组60。空白部尺寸14是沿箭头16指示的第一方向在未交叠的第一像素组8和第二像素组10之间测得的。此外，具有第二空白部尺寸58的第二空白部62 位于沿与第一方向不同的、箭头66指示的第二方向在第一像素组8和第三像素组60之间。 第二空白部尺寸58是沿第二方向在第一像素组和第三像素组之间测得的。各空白部12、62 的相应尺寸14、58分别大于像素组的相应方向上的相应像素间间距46、64。S卩，空白部12 的尺寸14大于像素间距46，而空白部62的尺寸58大于像素间距64。而且，如图1所示， 由箭头16指示的第一方向和由箭头66指示的第二方向在一些结构内正交。参照图2，在一些结构中，本发明的显示器2可以包括控制器70，该控制器70用于接收输入图像信号72和提供用于响应于该输入图像信号72控制像素的高度以在显示器2 上呈现图像的驱动信号74。典型的输入图像信号72包括具有规则采样栅格的三色信号， 艮口，该信号通常被格式化成在具有像素阵列的显示器上呈现图像，该像素阵列具有一致的红色、绿色和蓝色发光，其中，各像素的中心在具有等间隔像素中心的采样栅格上。当输入图像信号呈现在显示器上时，例如本发明的显示器2，图像中的线和边通常会失真。为了避免该失真，在一个结构中，控制器70将包括插值电路，该插值电路用于处理输入图像信号， 以补偿第一方向内空白部尺寸14与像素组间距46之间的差。在一些结构中，前述插值电路还补偿出现的红光、绿光和蓝光发射的不一致。图3中示出了包括必要的插值电路的控制器的结构。如该图中所示，控制器70将接收输入图像信号72，并将该输入图像信号提供给接收单元80。该接收单元执行对数据进行格式化所需的任何处理，包括对输入图像信号72进行解压，或者转换输入图像信号72的色空间，以形成接收到的输入图像信号82。然后将所接收到的输入图像信号82馈送到用于存储至少一行数据的行缓冲单元84中。同时，接收单元将输入图像信号72内与重复扫描信号相对应的表示行结束的行结束信号86提供给行切换单元88。该行切换单元88提供行选择信号90。该行选择信号90将指示输入图像信号72中的行相对于显示器2上的空白部 12的位置。例如，在图1的显示器的示例中，行选择信号90可以表示代表行在空白部下方的1，或者代表行刚好在空白部上方的2。在一些结构中，行切换单元88还将在行选择信号 90内提供针对所提供的各像素数据的不同代码。响应于行选择信号90，插值系数选择单元 92将交换来自插值系数存储单元96的选择和插值信号94，并向插值单元100提供插值系数信号106，插值单元100利用第一方向上的多个像素数据应用插值，以提供插值后的信号 102。插值单元100将通过从行缓冲单元84获取经缓冲的输入图像信号98并利用插值系数信号106对这些值进行插值来完成该插值，以提供插值后的信号102。然后由驱动信号单元104将该插值后的信号102转换成驱动信号74。通过执行该修正插值，将对离空白部较远的子像素进行加权，以与对应于靠近空白部的空间位置的图像信号值相比，更重地依赖于对应于离空白部更远的空间位置的输入图像信号值。这样，应用该空间插值技术将减小空间失真，包括改善跨越多个像素组显示的线的直线性。线的直线性的这种改善将对于空白部的相对侧上的像素组尤其有用。在一些实施方式中使用其它图像处理选项，以进一步减小显示器2上呈现的图像中伪像的可见性。图2中所示的显示器2能够使用一种这样的技术。如图1所示，各像素 20包括四个子像素30、32、34、36的重复结构，各子像素发出不同颜色的光，并且各像素20 沿第一方向包括用于发出相应的不同颜色光的至少两个子像素30、34，其中，各像素组8沿箭头16指示的第一方向包括多个像素20、24。当各像素8包括四个子像素30、32、34、36 时，通过组合来自四个子像素中的不超过三个子像素的两个独立组的光形成三色输入图像信号中指定的任何颜色。该结构能够通过由靠近像素边缘或者相对像素边缘的子像素形成像素亮度的大部分，使得像素的被感知中心转移。因此，在一些结构中，显示器2还包括诸如图2中的控制器70的控制器，该控制器用于接收输入图像信号72，输入图像信号72响应于平场(flat-field)输入图像信号提供用于控制子像素的亮度使得与空白部邻近的子像素比其余的子像素(例如，各像素组内部的子像素)提供更大亮度的驱动信号74。平场输入图像信号是各像素的期望亮度相同的信号。在一个更明确的示例中，子像素30、32、34、36的结构在有源显示区域6的每个像素20中重复。这些子像素包括用于分别发出绿光和白光的子像素30和36，以及用于分别发出红光和蓝光的子像素32和34。在该结构中，像素所提供的绝大部分亮度将由绿发光子像素30和白发光子像素36提供。因此，通过改变驱动方法以根据哪一个离相邻空白部更近来优先使用绿子像素或者白子像素，像素的被感知中心将更靠近空白部内的区域地偏移，如发明人所观察到的，减小了空白部的可见性，从而减小了所呈现图像中的伪像。图4中示出了包括必要的三色到四色转换电路的控制器的结构。该控制器130具有图3的控制器中所示的一些同样的部件，并且在一些结构中，该控制器的独特功能集成了图3中的控制器70的功能。如该图中所示，控制器130将接收输入图像信号72，并将该输入图像信号提供给接收单元80。该接收单元80执行对数据进行格式化所需的任何处理， 包括对输入图像信号72进行解压，或者转换输入图像信号72的色空间，以形成接收到的输入图像信号82。所接收到的输入图像信号82可以是包含在输入图像信号中出现的各像素的三个输入信号值的三色输入图像信号，并且可以馈送到用于计算输入图像信号72中的各像素的三个输入信号值的最小值的最小值单元112。同时，接收单元将输入图像信号72内与重复扫描信号相对应的表示行结束的行结束信号86提供给行切换单元88。该行切换单元88提供行选择信号90。该行选择信号 90将指示输入图像信号72中行相对于显示器2上的空白部12的位置。例如，在图1的显示器的示例中，行选择信号90可以指示代表行在空白部下方的1，或者代表行刚好在空白部上方的2。在一些结构中，行切换单元88还将在行选择信号90内提供针对所提供的各像素数据的不同代码。响应于行选择信号90，白混合比选择单元114将提供表示要由白子像素产生的亮度比的信号。如果行选择信号使得输入图像数据对应于具有与空白部邻近的绿子像素的像素，则将指派低值(例如，0)，并且如果数据对应于具有与空白部邻近的白子像素的像素，则将指派高值(例如，1)作为白混合比信号。然后将该白混合比信号116提供给白计算单元120。白计算单元将白混合比信号116乘以由最小值单元112确定的最小信号118中的最小值，以计算用于驱动白子像素的白信号122。白信号122将提供给减白单元 124，该减白单元IM将从接收到的输入图像信号82的三色信号中减去该值，以获得输出R、 G和B信号126。然后将RGBW信号1 提供给驱动信号单元128，驱动信号单元1 将这些值转换成驱动信号74。在采用发出黄光或青光的附加像素的实施方式中，该白混合比信号 116表示需要的黄光或青光的混合比，并且该信号以模拟方式应用。尽管图4中的控制器应用于具有与图1中所示的显示器2类似像素结构的显示器，但是类似处理也应用于其它像素结构。图5示出了电致发光(EL)显示区域131的一部分，其包括一对空白部134、136之间的像素组132，各空白部包含一个或更多个电子元件 138、140。如图5所示，像素组132包括四个独立的像素行142、144、146、148，这些像素行 142、144、146、148各包含多个像素的重复图案，各像素包括分别用于发出红光、绿光和蓝光的子像素150、152、巧4的重复图像。在这样的结构中，像素行144和146在包括子像素的高度和像素组132内的两行子像素之间的垂直间距上提供光。然而，像素行142和148在包括子像素高度、子像素之间的一半垂直间距和空白部的一半尺寸的垂直尺寸上提供光。本发明的显示器中的空白部具有比垂直方向上的像素间距大的尺寸，因此，如果驱动所有像素产生同样的亮度，则包含靠近空白部的像素的区域(即，行142和148和空白部中)的整体亮度对于用户来说比与空白部相隔至少一行像素的像素组(即，行144和146中的像素) 中像素的整体亮度要小。因此，通过增加与空白部邻近的像素的相对亮度，以补偿表观亮度的这个差别，来减小伪像。在图6中所示的本发明的还提供了控制器的一个结构内提供这种调节像素行亮度。该控制器160具有图3的控制器中所示的一些同样的部件，并且在一些结构中，该控制器的独特功能集成了图3中的控制器70的功能。如该图中所示，控制器160接收输入图像信号72，并将该输入图像信号提供给接收单元80。该接收单元执行对数据进行格式化所需的任何处理，包括对输入图像信号进行解压，或者转换输入图像信号的色空间。所接收到的输入图像信号82是含有输入图像信号中出现的各像素的三个输入信号值的三色输入图像信号，并且可以馈送到增益应用单元166中。同时，接收单元将输入图像信号72内与重复扫描信号相对应的表示行结束的行结束信号86提供给行切换单元88。该行切换单元88提供行选择信号90。该行选择信号90将指示输入图像信号72中的行相对于图5中所示显示器上的空白部12的位置。例如，行选择信号90将表示代表像素行邻近空白部的1，和代表像素行不邻近空白部的2。在一些实施方式中，例如当像素方向与图5中所示的空白部垂直时，行切换单元88也可以在行选择信号90内提供针对所提供的各像素数据的不同代码。 响应于行选择信号90，增益选择单元162将选择并提供增益信号164。与不邻近空白部的像素行相比，对于邻近空白部的像素行而言，该增益值将更大。增益应用单元166将接收增益信号164和所接收到的输入图像信号82两者，并将增益信号164应用于所接收到的输入图像信号82。增益应用单元166然后向驱动信号单元104提供经增益的信号168，驱动信号单元104提供驱动信号170，以在显示器上呈现图像。通过提供这种控制器，显示器还包括这样的控制器，该控制器用于接收输入图像信号并响应于控制像素亮度的平场输入图像信号，使得邻近空白部的像素比其余像素提供更高的亮度。在特定电子元件在尺寸上受到限制，使得它们比像素间间距更大时，本发明尤其具有优势。图7示出了一种这样的结构。如图7所示，形成了 EL显示器的一部分。EL显示器的该部分包括基板182和比基板182小的显示区域184。如图所示，EL显示器的该部分包括四个像素186、188、190、192。各像素包括四个子像素194、196、198、200，其响应于电流分别发出红光、绿光、蓝光和白光。在该结构中，在电源总线202上提供电力，以提供点亮各像素内子像素的电流。为了控制这些子像素，小芯片(chiplet)204附接到电源总线202以及四个像素 186、188、190、192中的各子像素。“小芯片”是独立制造的集成电路，其安装并嵌入到显示装置中。非常象传统的微芯片(或芯片)，小芯片由基板制造，并且小芯片包含集成晶体管以及在半导体制造厂(或工厂)中沉积并利用光刻法被构图的绝缘体层和导体层。小芯片中的这些晶体管设置在晶体管驱动电路中，以驱动给显示器像素的电流。小芯片比传统的微芯片更小，并且不象传统的微芯片，不通过线焊接或倒装焊接来电连接到小芯片。相反， 在将各小芯片安装到显示器基板上之后，连续沉积和光刻构图导电层和绝缘体层。因此，例如，通过使用大小为2到15微米的通孔可以使得连接较小。因为小芯片制作在独立的基板上，并沉积到显示基板上，这些小芯片的制造和处理可能是昂贵的。然而，在本发明中，通过创造能够驱动多个像素(例如，像素186、188、190、192)的小芯片来减少小芯片的数量。然而，为减少伪像，期望小芯片具有尽可能小的尺寸。因此，如图所示，小芯片204具有沿箭头 205的方向指示的第一方向的第一小芯片尺寸208和沿箭头206的方向指示的第二方向的第二小芯片尺寸210。第一小芯片尺寸208小于第二小芯片尺寸210。然后将这些小芯片通过电连接器附接到显示器中的子像素。例如，通过电连接器 212将子像素194连接到小芯片，而通过电连接器214将子像素198连接到小芯片204。如图7所示，该结构中的各小芯片对从电源总线202到沿第一方向的四行子像素的电流进行调制。除子像素194和198外，沿与箭头205的方向指示的相同的第一方向设置子像素216 和220。这些子像素也通过电连接器218和222连接到小芯片204。根据本发明，小芯片 204位于空白部224中。空白部中同样示出了选择线215。该选择线215将向显示器中的各小芯片204提供数据，以指示附接到小芯片204的各子像素的期望驱动电平。TFT内的电路然后对从电源总线202通过包括电连接器212的电连接器到包括子像素194的各子像素的电流进行调制。这样，空白部内设置的一个或更多个电子元件进一步包括通过电连接器电连接到子像素以驱动子像素发光的多个小芯片。这些电连接器直接连接到各小芯片。
然后拼接显示部180，以形成更大部分的显示器。图8示出了显示器230的包括四个小芯片23^i、232b、232c和232d以及两条电源总线2!34a、234b的部分。这些小芯片 232a.232b.232c和232d以及电源总线234a、234b都位于空白部内，使这些小芯片位于沿第一方向具有第一空白部尺寸236a、236b的空白部内，而电源总线234a、234b位于沿第二方向具有第二空白部尺寸238a、238b的空白部内。在这两个空白部之间形成有包括四个像素并且各像素包括四个子像素的像素组对6。垂直像素间间距240和水平像素间间距M2 存在于这些像素对之间，并且这些像素间间距M0J42比第一方向上的空白部尺寸236a、 236b或者第二方向上的空白部尺寸238a、238b小。小芯片23^i、232b、232c和232d、电源总线234a、234b和选择线244a J44b都是在空白部内形成的电子元件，并且在这些元件和像素组M6内的子像素之间形成电连接。这样，空白部内设置的一个或更多个电子元件中的至少一个包括电连接到子像素以便驱动子像素发光的小芯片。还示出了至少部分位于像素组246之间并传导电力或地信号的总线线路。各子像素还具有沿第一方向的子像素像素大小M8。通过实验，已经看到，沿第一方向的空白部尺寸236a、236b应当等于或者小于沿第一方向的子像素尺寸M8，以减小伪像。其它实验已经证明了通过将在子像素区域外部设置非均勻表面，例如，在小芯片23加、 232b,232c和232d周围形成高于子像素的提层，使光散射到子像素区域的外部，使得在该区域中从EL显示器发出光并遮挡空白部的暗区域。因此，对于显示器有用的是还包括位于空白部附近或空白部内的光散射结构或材料。尽管本发明的结构可以应用于利用小芯片调制给子像素的电流的显示器中，但利用传统薄膜晶体管(TFT)背板技术的显示器从本发明的一些结构中获益。具体地说，结合发射型显示器技术、利用薄膜晶体管背板技术的大型高分辨率显示器(例如，电致发光 (EL)显示器)获益。在这类显示器中，因为随着这些电源总线至少从显示器的一边延伸该显示器的高度或者宽度的至少一半的距离，即，在显示区域尺寸的至少一半的尺寸上延伸， 这些电源总线在远距离提供大的电流，因此需要利用具有大截面面积的电源总线。因此， 显示器包括至少部分位于像素组之间的、用于传导电力或地信号的总线线路。不利用大截面面积，这些电源总线的电阻率将使得在这样的远距离上提供所要的电流由于电源线的顶损耗会导致显著的电压降。在利用薄膜晶体管技术的显示器中，电源总线的厚度通常受到薄膜晶体管厚度的限制，因此，对大截面面积的需求转换成宽电源总线。对于大型高分辨率显示器，子像素将较小，因此，在具有高分辨率的大型发射型显示器中，如图9所示，电源总线通常需要子像素的最大尺寸量级的尺寸。在传统的背板中，电源总线250通常将置于各像素之间。例如，电源总线250位于像素256和258之间，以及像素258和260之间。然而， 该结构显著减小了子像素开口率。如图9所示，在具有沿第一方向的尺寸262的空白部中形成电源总线250。在背板的第一金属化层中形成该电源总线250，如同所有的垂直电布线连接一样。为了便于电力分配，在背板的第二金属化层内形成第二电源总线252，并通过通孔(未示出)附接到电源总线250。所有的水平电布线连接形成在通过绝缘层与第一金属化层分开的该第二金属化层内，并且利用本领域技术人员显而易见的方法在需要时通过通孔连接到第一金属化层。针对各子像素形成TFT电路沈6，并通过电连接器2M连接到电源总线252。在结构中，在第一金属化层中形成该电连接器254，并且该电连接器254附接到电源总线252。其它必要的电子元件，包括选择线268、270和数据线272、274根据要求形成并附接到TFT电路沈6。本领域中公知的任何已知TFT电路可以应用于本发明的结构中。如图所示，各像素256、258、 260包括用于发出不同颜色光的子像素276、278、观0、观2。然而，在本发明中重要的是，水平方向上的空白部尺寸沈2比像素组内像素258、 260的水平尺寸的像素间间隔264大。如所讨论的，该结构提供了在空白部内设置一个或更多个电子元件、特别是电源总线250的显示器。该总线线路具有跨越至少一半显示区域的尺寸并且将跨越至少一半显示区域延伸。电连接器具有比总线尺寸小的第二尺寸，并且连接到位于显示区域内用于驱动子像素以发光的一个或更多个电路。此外如图所示，总线尺寸是电连接器尺寸的至少两倍。空白部内设置的一个或更多个电子元件(例如，电源总线250)之一限定了元件尺寸294并沿选定方向(例如，由箭头290指示的第一方向)在至少一半显示区域上延伸，显示器还包括一个或更多个电连接器254，其限定了比沿选定方向的元件尺寸更小的相应连接器尺寸四6，并且还包括位于显示区域内用于驱动子像素276、 278以发光的一个或更多个电路沈6，其中，一个或更多个电连接器2M分别连接到一个或更多个电路266。在优选实施方式中，本发明的EL显示器是有机电致发光显示器，其中，各子像素包括有机电致发光发射器，或者尤其包括有机发光二极管(OLED)。这些OLED发射器由小分子或聚合物OLED构成，如Tang等人的美国专利No. 4，769，292和VanSlyke等人的美国专利No. 5，061，569中所公开的，但不限于此。有机发光材料的许多组合和变型可以用于制造这种面板。在这种实施方式中，本发明提供的增大开口率减小了各子像素获取期望峰值亮度所需要的电流密度。在该技术中，填充因子不受显示器内电源总线的尺寸的具体限制，并且填充因子的增加导致的电流密度减小使得OLED内有机发光材料的寿命延长，使得在本特定显示器技术内尤其需要本发明。尤其参照本发明的一定优选结构详细描述了本发明，但是可以理解的是，在本发明的精神和范围内可以作出各种变型和修改。部件列表2显示部4 基板6显示区域8第一像素组10第二像素组12空白部14空白部尺寸16指示第一方向的箭头20 像素22 像素M邻近空白部的像素沈邻近空白部的像素30发出绿光的子像素32发出红光的子像素
34发出蓝光的子像素36发出不同颜色光的子像素38像素中心40像素中心42像素中心44像素中心46像素间间距48电子元件50元件尺寸54子像素56子像素58空白部尺寸60像素组62空白部M像素间间距66指示第二方向的箭头70控制器72输入图像信号74驱动信号80接收单元82接收到的输入图像信号84缓冲单元86行结束信号88行切换单元90行选择单元92插值系数选择单元94选择和插值信号96插值系数存储单元98经缓冲的输入图像信号100插值单元102插值后的信号104驱动信号单元106插值系数信号112最小值单元114混合比选择单元116白混合比信号118最小信号120白计算单元122白信号
13
124减白单元1 ^RGBW 信号1 驱动信号单元130控制器131EL显示区域的部分132像素组1；34 空白部136空白部138电子元件140电子元件H2像素行144像素行146像素行I48像素行150子像素的重复图案152子像素的重复图案巧4子像素的重复图案160控制器162增益选择单元164增益信号166增益应用单元168经增益的信号170驱动信号180显示部182 基板184显示区域186 像素188 像素190 像素192 像素194子像素196子像素198子像素200子像素202电源总线204小芯片205 箭头206 箭头208第一小芯片尺寸
210第二小芯片尺寸212电连接器214电连接器215选择线216子像素218电连接器220子像素222电连接器2 空白部230显示部232a 小芯片232b 小芯片232c 小芯片232d 小芯片234a电源总线234b电源总线236a第一空白部尺寸236b第一空白部尺寸238a第二空白部尺寸238b第二空白部尺寸240像素间间距242像素间间距244a 选择线244b 选择线246像素组248子像素尺寸250电源总线252电源总线2M电连接器256 像素258 像素260 像素262空白部尺寸264像素间尺寸266TFT 电路268选择线270选择线272数据线274数据线
276子像素278子像素280子像素282子像素290指示第一方向的箭头294空白部内电子元件的尺寸296连接器尺寸
权利要求
1.一种显示器，该显示器包括a)基板，其具有比所述基板的尺寸小的显示区域，其中，所述显示区域包括未交叠的第一像素组和第二像素组以及位于所述第一像素组和所述第二像素组之间的空白部，所述空白部具有所述第一像素组和所述第二像素组所分开的、沿第一方向的尺寸，并且各像素组包括i)多个像素，各像素具有三个或更多个不同颜色的子像素；以及 )其中，各像素组中的像素的像素中心以具有与所述第一方向平行的一个维度的规则二维阵列排列，并且其中，像素组内的像素沿所述第一方向分开像素间间距；以及b)一个或更多个电子元件，其设置在所述空白部内，各子像素连接到所述一个或更多个电子元件中的一个电子元件，其中，所述空白部尺寸大于所述像素间间距，使得所显示图像中的伪像减小。
2.根据权利要求1所述的显示器，其中，各电子元件具有沿所述第一方向的相应元件尺寸，并且所述空白部尺寸比任何元件尺寸大。
3.根据权利要求1所述的显示器，其中，各像素组包括沿所述第一方向排列的三个或更多个子像素。
4.根据权利要求1所述的显示器，其中，像素组内的子像素具有沿所述第一方向的尺寸，并且所述空白部尺寸等于或小于所述子像素的沿所述第一方向的所述尺寸。
5.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述显示器包括未交叠的第一像素组、第二像素组和第三像素组，所述空白部尺寸是沿所述第一方向在所述第一像素组和所述第二像素组之间测得的，第二空白部位于所述第一像素组和所述第三像素组之间并且具有沿所述第二方向在所述第一像素组和所述第三像素组之间测得的第二空白部尺寸，其中，各空白部尺寸分别大于所述像素组的沿相应方向的相应像素间间距。
6.根据权利要求5所述的显示器，其中，所述第一方向和所述第二方向正交。
7.根据权利要求1所述的显示器，所述显示器还包括控制器，该控制器用于接收输入图像信号并响应于所述输入图像信号控制像素的亮度，以在所述显示器上呈现图像，其中， 所述控制器包括插值电路，该插值电路用于处理所述输入图像信号，以补偿在所述第一方向内所述空白部的尺寸与所述像素间间距的差。
8.根据权利要求1所述的显示器，其中，各像素包括四个子像素的重复结构，各子像素发出不同颜色的光，并且各像素沿所述第一方向包括用于发出相应的不同颜色光的至少两个子像素，其中，各像素组沿所述第一方向包括多个像素。
9.根据权利要求8所述的显示器，所述显示器还包括控制器，该控制器用于接收输入图像信号，并响应于平场输入图像信号控制所述子像素的亮度，使得与所述空白部邻近的子像素比其余子像素提供更高亮度。
10.根据权利要求1所述的显示器，所述显示器还包括控制器，该控制器用于接收输入图像信号，并响应于平场输入图像信号控制所述像素的亮度，使得邻近所述空白部的像素比其余像素提供更高亮度。
11.根据权利要求1所述的显示器，其中，设置在所述空白部内的所述一个或更多个电子元件包括电连接到所述子像素以驱动所述子像素发光的小芯片。
12.根据权利要求11所述的显示器，其中，所述小芯片具有沿所述第一方向的第一小芯片尺寸和沿正交的第二方向的第二小芯片尺寸，所述第一小芯片尺寸小于所述第二小芯片尺寸。
13.根据权利要求1所述的显示器，所述显示器还包括位于所述空白部附近或者所述空白部内的光散射结构或材料。
14.根据权利要求1所述的显示器，所述显示器还包括至少部分位于所述像素组之间的、用于传导电力或地信号的总线线路。
15.根据权利要求14所述的显示器，其中，设置在所述空白部内的所述一个或更多个电子元件还包括通过电连接器电连接到子像素以驱动所述子像素发光的多个小芯片。
16.根据权利要求1所述的显示器，其中，设置在空白部内的所述一个或更多个电子元件中的一个电子元件限定了元件尺寸并沿所选方向跨越所述显示区域的至少一半延伸，所述显示器还包括一个或更多个电连接器，所述一个或更多个电连接器限定了沿所述选定方向比所述元件尺寸小的相应连接器尺寸，并且所述显示器还包括位于所述显示区域中用于驱动所述子像素以发光的一个或更多个电路，其中，所述一个或更多个电连接器分别连接到所述电路中的一个或更多个。
17.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述显示器是有机电致发光显示器，并且其中，各子像素包括有机电致发光发射器。
全文摘要
一种显示器，该显示器包括基板，其具有显示区域，该显示区域包括未交叠的第一像素组和第二像素组以及位于所述第一像素组和所述第二像素组之间的空白部，所述空白部具有所述第一像素组和所述第二像素组所分开的、沿第一方向的尺寸，并且各像素组包括多个像素，各像素具有三个或更多个不同颜色的子像素；并且其中，各像素组中的像素的像素中心以具有与所述第一方向平行的一个维度的规则二维阵列排列，并且其中，像素组内的像素沿所述第一方向分开像素间间距；以及一个或更多个电子元件，其设置在所述空白部内，各子像素连接到所述一个或更多个电子元件中的一个电子元件，其中，所述空白部尺寸大于所述像素间间距，使得所显示图像中的伪像减小。
文档编号G09G3/20GK102460544SQ201080025990
公开日2012年5月16日 申请日期2010年6月8日 优先权日2009年6月12日
发明者M·E·米勒, R·S·库克 申请人:全球Oled科技有限责任公司
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