CN101465366B - 包括滤色器和电子对准的光电发射元件的显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了包括滤色器和电子对准的光电发射元件的显示装置。所述显示装置通过像素(1)的矩阵实现。每一个像素(1)包括在一个或两个组织方向中、组织在像素(1)内的多个分像素(2)。每一个分像素(2)包括：滤色器(3)，其面对多个光电发射元件(5)而排列；不透明区域(7)，其用于隔离滤色器(3)。在像素(1)的每一个组织方向中，光电发射元件(5)具有其两倍比滤色器(3)的间距小的重复间距。每一个滤色器(3)的大小均小于或等于所述方向中的光电发射元件(5)的大小。所述装置包括光电发射元件(5)的电源控制电路，所述电源控制电路包括用于选择面对每一个像素(1)的滤色器(3)放置的光电发射元件(5)的部件。
Description
技术领域
本发明涉及基于像素矩阵的显示装置，所述每一个像素均包括以预设间距、以至少一个组织方向(organization direction)在所述像素中组织的多个分像素，所述每一个分像素均包括以相同的间距排列的、面对(face)至少一个光电发射元件的滤色器，以及隔离所述滤色器的不透明区域，所述装置包括光电发射元件的电源的控制电路。
背景技术
常规地，显示装置包括独立颜色像素的矩阵，所述每一种独立颜色像素均由原色的多个分像素(sub-pixel)组成。因此原色的每一个分像素表示提供预定颜色的光的发射元件。例如通过每一个均组成分像素的有色有机发光二极管的矩阵实现了这种类型的装置。
对于小型和/或具有高分辨率的显示装置，即一般对于具有小于50μm间距的像素，有机发光二极管制造方法不能够实现不同颜色色调的分像素。
对于这些显示装置，然后通过将发射白色的发光二极管与滤色器矩阵相关联，执行颜色分像素的形成。如图1所示，显示装置包括以常规方式、以行列组织的像素1的矩阵。每一个像素1通过多个颜色分像素2(例如，蓝、红、绿和白分像素)形成。以常规方式，通过在支撑多个光电发射元件5的衬底4之上放置滤色器3的矩阵来实现像素1的矩阵以及由此的分像素2的矩阵。每一个滤色器3属于分像素2，并且因此分像素的间距与滤色器的间距(PF)相同。
通过能够发射光辐射、且以要求的集成度集成的任意元件来形成光电发射元件5。例如，光电发射元件5是以传统方式通过例如排列在两个电极(每一个分像素特定的阴极和阳极)之间的有机层的连续叠层(其通常是连续的)而在衬底4上形成的有机发光二极管。光电发射元件5都发射相同的颜色(最好是白光)，这使得能够在二极管之间获得小于50μm的重复间距。通过任何合适的技术(例如，光刻)在透明衬底6上产生滤色器2的矩阵，然后通过胶合(glue)将其装配到衬底4上。
在像素1内，与像素结构(organization)相独立地，分像素2的不同结构是可能的。由于分像素2与滤色器3相关联，因此相同的滤色器结构与每一个分像素结构相对应。在像素1内，滤色器3可以以一维或二维(即，以线或面)组织。
在图2中图解了像素1和1’中的以条状并排排列的滤色器3的一维结构的示例。在该结构中，三个分像素2R、2G、2B和对应的滤色器3R、3G、3B在线(沿图2的X轴)或列中的单个组织方向中形成以间距PFX并排排列的相邻色带。有利的是，滤色器3R、3B和3G是具有其较小的边与组织方向(图2中的X轴)平行的矩形，使得限定了滤色器3的间距(PFX)。
滤色器3的二维结构的示例由图3中的四边形(正方形)矩阵结构表示。在该结构中，每一个像素的四个滤色器3R、3B、3G、3Y以限定在两个方向(垂直的X和Y轴)中的平面中的间距PFX和PFY而排列在四方形中(图3)。有利的是，滤色器是正方形的。
在每一个组织方向中，光电发射元件5的间距PE与滤色器3的间距PF相同(PEX＝PFX且PEY＝PFY)。然后使用任意常规的对准(alignment)技术来执行在光电发射元件5之上放置滤色器3的矩阵。
滤色器的使用呈现了这样的优点：仅需要在衬底上形成单一类型的有机发光二极管，这使制造方法更容易，且使得能够获得高集成度。
然而，这种方法要求滤色器矩阵关于支撑有机发光二极管的衬底完全对准。然而，衬底对准机器一般具有大约一个微米的对准精度。为了减轻任何失准(misalignment)并由此防止不同分像素之间信息的任何混合，必须在分像素之间提供安全余量(safety margin)。然后将不透明区域7排列在滤色器之间。通常借助于反射元件或有利地借助于具有黑着色剂(black colorant)的吸收滤波器(absorbent filter)或通过吸收金属层(例如，由铬、氧化铬或铬/SiO2金属陶瓷制造)来实现这些不透明区域7。这些不透明区域的大小与所使用机器的精度具有相同的数量级，一般从一个微米到两个微米。因此，当矩阵像素重复间距减小时，不透明区域所占据的表面的比例增大，且信号减小。
发明内容
本发明的目标是提供易于实现、小尺寸(dimension)和/或高分辨率的显示装置，使得减轻了关于对准方法的限制。
根据本发明的装置的特征在于所附的权利要求，特别地，其特征在于以下事实：每一个分像素包括至少两个光电发射元件，并且在每一个像素组织方向中，所述光电发射元件具有其两倍比滤色器的间距小的重复间距，每一个滤色器的大小小于或等于在所述方向中光电发射元件的大小，控制电路包括用于选择面对像素的每一个滤色器放置的光电发射元件的部件。
附图说明
其他优点和特征将从仅为了非限制性示例目的给出的、且表示在附图中的本发明的特定实施例的以下描述中变得更加清楚明显，其中：
图1表示根据现有技术的装置的像素(示意性地以横截面形式)，
图2和图3表示根据现有技术的装置的像素中滤色器的不同结构(以顶视图形式)，
图4和图5表示根据本发明的装置的像素中滤色器的不同结构(以顶视图形式)，
图6和图7以底视图形式表示根据图4的像素的滤色器和光电发射元件之间沿X轴的两个失准，
图8和图9表示根据本发明的装置的控制电路的两个实施例，
图10表示分别对于根据图5的像素的对准(以底视图形式)。
具体实施方式
在像素1内，根据滤色器3和光电发射元件5的各自大小，并且根据对准部件的精度，失准可能在单一方向中(例如沿X轴)，或者在两个方向中(即，沿X轴和Y轴)。
具有其滤色器3的一维结构(即，具有沿X轴(图2)并排对准的滤色器)的像素1仅在单一方向(沿着组织像素1的分像素2的方向(X轴))中遭受失准。此外，具有其滤色器3的二维结构的像素1以常规方式在两个方向中遭受失准。
滤色器和光电发射元件的矩阵具有相同的常规结构(条状、三角形或四边形结构)，所述结构考虑像素矩阵以及在这些像素内的分像素的结构。
为了减轻关于滤色器3的矩阵与光电发射元件5的矩阵之间的对准的限制，光电发射元件5呈现了在像素内滤色器的每一个组织方向中其两倍比滤色器3的重复间距(PF)小的重复间距(PE)(PFX＝2PEX且PFY＝2PEY)。因此在每一个像素组织方向中，存在两倍于滤色器3的光电发射元件5。
因此，对于具有其中滤色器3R、3B、3G仅排列在X方向中的一维结构的像素来说，因此每个分像素2具有两个光电发射元件5。以类似的方式，对于其中滤色器3排列在两个方向X和Y中的四边形中的四边形矩阵型的二维结构来说，因此每个分像素2具有四个光电发射元件5。
此外，在像素1的每一个组织方向中，滤色器3具有小于或等于光电发射元件的对应大小的大小。因此，由于滤色器3具有比光电发射元件5的间距PE更大的间距PF，因此滤色器3不接合(join)。那么非着色区域存在于同一像素1或两个相邻像素的相邻滤色器3周围，该区域将它们隔离，并且通过所述区域可能出现漫射光(stray light emission)。为了防止该漫射光，通过任何合适的部件，最好通过类似于用于生产现有技术的装置的吸收膜的吸收膜，通过发射的光辐射的吸收或反射，使位于滤色器3周围的该区域7不透明。可以通过具有黑着色剂的吸收滤波器或者通过吸收金属层(例如，由铬、铬氧化物或铬/SiO2金属陶瓷制成)来实现区域7。
滤色器3具有比光电发射元件5的间距PE大两倍的间距PF，吸收区域的大小L(在所考虑的组织方向中)大于或等于滤色器3的大小L。换句话说，每一个组织方向中的滤色器3的大小L总是小于或等于该相同方向中分像素2的间距PF的一半。
在图4所示的一维结构中(其中像素的滤色器3沿X轴并排排列)，在每一个滤色器3的每一侧排列不透明区域7，并且每一个滤色器的宽度LX使得2LX≤PFX。
在图5所示的四边形矩阵型的二维结构中，滤色器3排列在平面X，Y中的四边形中。在所使用的方向(X，Y)二者中，至少两倍滤色器3的大小L比所涉及方向中的分像素2的间距PF小。因此，2LX≤PFX且2LY≤PFY。然后不透明区域7填满围绕(surround)滤色器3的像素的整个表面。
在所有的情况下，滤色器矩阵包括例如由不透明区域7隔离的蓝、绿和红滤色器(3B、3G、3R)，所述不透明区域7可以例如在已经产生滤色器之前、期间或之后通过光刻来实现。
滤色器3和光电发射元件5具有不同的重复间距(PF，PE)，那么每一个分像素2包括面对滤色器3排列的多个光电发射元件5。然后，必须限制与分像素2相关联的不同光电发射元件5的同时操作。
在一维结构中，每一个分像素2包括与两个光电发射元件5相关联的滤色器3。末尾分像素可以仅包括单个光电发射元件5。所有光电发射元件是相同的，并且以间距PEX沿X轴并排排列。
图6和图7图解像素1的三个滤色器3与七个相邻的光电发射元件5a到5g之间的两个不同的失准。理想地，像素的三个滤色器应当与六个光电发射元件5a到5f对准。图6图解了沿X轴的第一个失准。在这种情况下，距离左侧最远的两个光电发射元件5a和5b部分地由滤波器3B覆盖。接下来的两个光电发射元件5c和5d部分地由中央滤波器3R覆盖，而接下来的两个光电发射元件5e和5f部分地由滤波器3G覆盖。像素1不透明区域7覆盖光电发射元件5a到5f的剩余部分。
在图6所示的失准中，光电发射元件5a和5b由此配对并且与滤色器3B相关联，光电发射元件5c和5d配对并且与滤色器3R相关联，而光电发射元件5e和5f配对并且与滤色器3G相关联。光电发射元件5g与所考虑的像素不相关联，但与位于后者右侧的相邻像素相关联。光电发射元件5g的一小部分由所考虑的像素的不透明区域覆盖，而与光电发射元件5a的部分等效的部分由位于所考虑的像素的右侧的像素的不透明区域(未示出)覆盖。
在图7所示的沿X轴的第二个未校准中，光电发射元件5b和5c部分地由滤波器3B覆盖，光电发射元件5d和5e部分地由滤波器3G覆盖，而光电发射元件5f和5g部分地由滤波器3R覆盖。在图7所示的失准中，对于同一像素，光电发射元件5b和5c配对并且与滤色器3B相关联，光电发射元件5d和5e配对并且与滤色器3R相关联，而光电发射元件5f和5g配对并且与滤色器3G相关联。在这种情况下，光电发射元件5a不再与所考虑的像素相关联，而与位于后者左侧的相邻像素相关联。
因此，根据存在于衬底4(其包括光电发射元件5)与滤色器3的矩阵之间的失准，像素的同一滤色器3并不总是覆盖同一光电发射元件5。然而，无论是哪个未校准，只要在不考虑两个相邻光电发射元件之间包括的间隔的条件下，那么每一个滤色器完全面对具有所考虑滤色器的尺寸的光电发射元件的等效物放置。因此滤色器3和光电发射元件5不需要完全对准。然而，必须在装置的随后使用中选择被每一个滤色器有效地覆盖的、且待与每一个分像素2相关联的相邻的光电发射元件5。通过每一个滤色器3覆盖的光电发射元件，可以将该选择比作每一个滤色器3的电子对准。这是通过光电发射元件的电源控制电路(supply control circuit)来执行的，所述电源控制电路包括用于选择面对像素的每一个滤色器放置的光电发射元件的部件。
图8所示的光电发射元件的电源控制电路与每一个均具有图6和图7所示的三个分像素的像素1的行对应。控制电路包括与待提供的像素行对应的行命令CL，以及控制该行的不同分像素的供给的列命令CC(图8中，CC1到CC4)。
与列命令CC1相关联的第一电子开关T1连接在列命令CC1与第二电子开关T2的控制电极之间。第一电子开关T1的控制电极连接到行命令CL。
每一个列命令CC如以上指定的那样连接到第一和第二电子开关，第二电子开关T2均连接到行命令CL。
每一个第二电子开关T2均连接到电源端Vdd，并且连接到四个第三电子开关T3(T3a到T3d)。每一个第三电子开关T3自身连接到光电发射元件，以便每一个光电发射元件5连接到两个第三电子开关T3。因此，与列命令CC1相关联的电子开关T2经由电子开关T3a连接到光电发射元件5a，经由电子开关T3b和T3c连接到光电发射元件5b，并且经由电子开关T3d连接到光电发射元件5c。光电发射元件5c还连接到与列命令CC2相关联的电子开关T2。
因此，每一个分像素2与列命令CC相关联，并且每一个列命令CC连接到三个紧相邻的光电发射元件。列命令CC1由此连接到光电发射元件5a/5b/5c，并且列命令CC2和CC3通过电子开关分别连接到光电发射元件5c/5d/5e和5e/5f/5g。列命令CC4与紧相邻的像素对应，并且特别地连接到光电发射元件5g。
光电发射元件5通过处于相反状态的两条选择命令CS1和CS2，逐二(two by two)与列命令CC相关联。选择命令CS根据预定接线图连接到第三电子开关T3的控制电极，以便仅将两个相邻的光电发射元件5与单个列命令CC相关联。选择命令CS1连接到电子开关T3a和T3b的控制电极，而选择命令CS2连接到电子开关T3c和T3d的控制电极。有利的是，光电发射元件5b直接连接到第二电子开关T2，即：不使用第三电子开关T3b和T3c。对于光电发射元件5d和5f的情况是相同的。
当选择命令CS1处于高态时，将光电发射元件5a和5b连接到列命令CC1的电子开关T3a和T3b导通，并且电子开关T3c和T3d截止。这引起了当施加列命令CC1时光电发射元件5a和5b的同时操作。以同样的方式，光电发射元件5c和5d的操作视列命令CC2的状态而定，光电发射元件5e和5f的操作视列命令CC3的状态而定。
相反，当选择命令CS2处于高态时，将光电发射元件5b和5c连接到列命令CC1的电子开关T3c和T3d导通，并且电子开关T3a和T3b截止。这引起了当施加列命令CC1信号时光电发射元件5b和5c的同时操作。以同样的方式，光电发射元件5d和5e的操作视列命令CC2的状态而定，光电发射元件5f和5g的操作视列命令CC3的状态而定。
根据选择信号CS1和CS2的值，与列命令CC1相关联的分像素的光电发射元件因此不同，如果CS1处于高态，则与列命令CC1相关联的分像素的光电发射元件为5a和5b，否则为5b和5c。因此，在图6到图8图解的一维结构中，每一个分像素2由与连接到列命令CC(其与分像素相关联)的两个所选择的光电发射元件相关联的滤色器形成。
为了为所选择的光电发射元件5(其面对相应分像素的滤色器排列)选择待激活的选择命令CS，通过连续地将每一个选择命令CS1和CS2切换到高态并监视所获得图像的质量，来执行滤色器与光电发射元件之间失准的确定。然后与零失准对应的选择命令CS被保持在高态。以这种方式，在光电发射元件5与滤色器3之间电子地执行对准。
如果不同的选择命令CS与每一条线(line)的像素相关联，如图8所示，那么对于显示装置的每一条线独立地执行电子对准。如果分像素以列组织，那么列中的对准也是可能的。
两个相反的选择命令CS1和CS2也可以用于显示装置的行或列的整个组，或者作为显示装置的部分的变量，即例如将显示装置划分为行或列的两个、三个或四个组，并且那么行或列的每一个组包括两个选择命令。在图9的控制电路中，在与每一种颜色对应的视频信号VG、VB、VR和控制电路的列命令CC之间执行选择，每一条列命令与一列光电发射元件相关联(图9)。列命令CCa到CCg由此控制显示装置的同一列的所有光电发射元件(相应地5a到5g)的操作。
在图9所示的实施例中，电子开关T4连接在视频信号(例如VR)与四个电子开关T5a到T5d之间。每一个电子开关T5连接到对应的列命令(对于电子开关T5a到T5d来说是CCa到CCc)，所述列命令的每一个均控制同一个(one and the same)列的所有光电发射元件。选择命令CS1连接到电子开关T5a和T5b的控制电极，而选择命令CS2连接到电子开关T5c和T5d的控制电极。以这种方式，当激活选择命令CS1时，将视频信号VR经由电子开关T5a和T5b施加到两条列命令CCa和CCb，并且控制所有的光电发射元件5a和5b。另一方面，当激活选择命令CS2时，将视频信号VR经由电子开关T5c和T5d施加到两条列命令CCb和CCc，并且控制所有的光电发射元件5b和5c。以类似的方式，如果激活CS1，则将视频信号VB施加到列命令CCb和CCd，而如果激活CS2，则将其施加到列命令CCd和CCe。将视频信号VG施加到列命令CCe和CCf，或者施加到列命令CCf和CCg。因此，当将来自移位寄存器8的信号连续地施加到分别与各种视频信号相关联的电子开关T4的控制电极时，激活所选择的光电发射元件。列命令CCb、CCd和CCf方便地直接连接到对应的视频信号。
以通常的方式，用于选择光电发射元件的部件包括与分像素2包括光电发射元件5的数量相同的选择命令。因此，在二维四边形矩阵结构中，每一个分像素包括具有在两个方向中的失准处理的四个光电发射元件5。那么用于选择光电发射元件的部件包括四条选择命令。
对于图10所示的该二维四边形矩阵结构，用于选择光电发射元件的部件与在一维结构的情况下描述的那些类似。然而，两条选择命令用于执行沿X轴的对准，而其他两条选择命令用于执行沿Y轴的对准。
可以对像素的光电发射元件的所有行沿着X轴执行第一对准，然后，对像素的光电发射元件的所有列沿着Y轴执行第二对准，或者反之亦然。
在所有情况下，选择命令能够电子地对准光电发射元件5和对应的滤色器3，使得确定哪些是面对所考虑的滤色器而有效排列的光电发射元件。
Claims (8)
1.一种基于像素(1)的矩阵的显示装置，每一个像素(1)包括以预设间距、在至少一个组织方向中、组织在所述像素(1)内的多个分像素(2)，每一个分像素(2)包括以相同间距(PF)、面对至少一个光电发射元件(5)排列的滤色器(3)、隔离滤色器(3)的不透明区域(7)，所述装置包括光电发射元件(5)的电源的控制电路，所述装置特征在于，每一个分像素(2)包括至少两个光电发射元件(5)，并且在像素(1)的每一个组织方向中，光电发射元件(5)具有一重复间距(PE、PEX、PEY)，其中(PF、PFX、PFY)≥2(PE、PEX、PEY)，每一个滤色器(3)的大小小于或等于所述方向中光电发射元件(5)的尺寸，控制电路包括面对像素(1)的每一个滤色器(3)放置的光电发射元件(5)的选择部件。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在像素(1)中，滤色器(3)具有一维结构，并且每一个分像素(2)包括两个光电发射元件(5)。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在像素(1)中，滤色器(3)具有二维结构，并且每一个分像素(2)包括四个光电发射元件(5)。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，用于选择光电发射元件的部件包括多条选择命令，其中选择命令的数量与分像素(2)包括的光电发射元件(5)的数量相同。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，选择命令与显示装置的多个行和/或多个列相关联。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，选择命令与显示装置的所有行和/或所有列相关联。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，不同的选择命令与每一行和/或列相关联。
8.一种用于生产根据权利要求1所述的装置的方法，其特征在于，所述方法顺序地包括：
-在光电发射元件(5)之上的滤色器(3)的矩阵的排列；
-选择命令(CS)的顺序供给；
-对于每一条选择命令(CS)的失准的确定；以及
-与零失准对应的选择命令(CS)的选择。
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