CN102479485A - 显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及显示设备，并且提供了一种显示设备，其包括具有周期排列的颜色的发光元件、像素电路和处理电路，每个发光元件具有两个发光区域，其中这两个发光区域在列方向上被排列为使得根据颜色的周期颠倒两个发光区域的位置，并且两个发光区域具有不同的光学特性并且在两个连续的帧时段上交替地发光，使得在每个帧时段中发光的发光区域具有相同的光学特性。

Description

显示设备
技术领域
本发明涉及显示设备，并且具体地涉及包括有机电致发光元件的显示设备。
背景技术
有机电致发光(EL)元件在将电流施加到介于两个电极之间的薄的有机层时发光。二维地布置这种有机EL元件，以便构成显示设备。
存在有机EL元件的光提取效率低的问题。虽然从薄的发光层以各种角度发射光，但是在夹着发光层的层(诸如保护层)和外部空间的边界表面处发生全反射，使得光被限制在发光元件内，并且阻止大部分光被提取到外部空间。为了解决该问题，已经提出了各种解决方案。
日本专利公开No.2004-039500公开了一种通过在有机EL元件的发光表面上布置由树脂制成的微透镜(在下文中称为“透镜”)来提高正面光提取效率的配置。针对每个有机EL元件设置各透镜。这种透镜阵列能够将全反射的光提取到外部，并且此外，能够在预定的角度范围内收集提取的光的部分。因此，在显示设备中使用这种有机EL元件时，在正面处测量的亮度将增大。
为了提高光提取效率，透镜直径被设定为比发光区域的直径大。然而，由于在相邻像素的透镜交迭时光提取效率可能降低或者可能发生混色，因此透镜直径不能被增大到大于像素尺寸。如果减少有机EL元件的发光区域，则电流密度增大，加速劣化；因此，发光区域不能被减少得太多。
图12A是示出以交错图案布置以使得透镜阵列不交迭的发光区域的显示设备的像素布局图。二维地布置像素电路(例如，31、32和33)。红色(R)、绿色(G)或者蓝色(B)有机EL元件(例如，31R、32G或者33B)被布置在每个像素电路上。透镜110被布置为覆盖有机EL元件的发光区域。在图中，虽然仅仅示出了两行(m-1和m)以及两列(n-1和n)，但是实际上多个有机EL元件被布置成例如640行和480列。相同颜色的发光元件的纵向的阵列被称为子列，并且三个RGB子列一起被称为一列。
如图12A所示，在彩色显示设备中，三种不同颜色(即，红色(R)、绿色(G)和蓝色(B))的有机EL元件在行方向(图中的从左到右的方向)上周期地布置。一组RGB有机EL元件构成一个像素。相同行中的相邻有机EL元件(例如，31R和32G，或者32G和33B)的发光区域的位置在列方向(图中的从上到下的方向)上偏移等于1/2行的距离。在每个列中，三个RGB发光区域形成三角(delta)布置51，其是向下的三角形，并且相邻列中的三个RGB发光区域形成三角布置52，其是向上的三角形。
通过诸如图12A中示出地以交替的图案布置发光区域，透镜阵列能够被布置在具有高像素密度的显示设备中。
通常在假定以诸如图13中示出的条带图案布置RGB子像素(其中子像素被排列成行和子列)的情况下准备被发送给显示设备的图像信号。在条带图案中，每个由RGB发光区域的组构成的像素的重心形成正方格子，并且RGB发光区域中的每一个也形成正方格子。
在图12A中，以三角布置来排列RGB发光区域。在三角布置中，在每个行中三个RGB子像素的组构成像素时，像素的重心形成正方格子；由每种颜色的子像素形成的格子中的格子点移位一列。
如果基于诸如图13中示出那样的正方格子像素布置准备的图像信号被直接显示在具有布置在诸如图12A中所示出那样的三角布置中的像素的显示设备上，则图像将在显示屏幕上的每个列中移位。这种移位导致图像的边缘处粗糙，并且在高分辨率显示设备的情况下，可能导致假色(false color)和颜色波纹(color moire)，显著地降低显示质量。
美国专利No.2002/0070909描述了将图12A中示出的像素布置变为图12B中的像素布置的情况。日本专利公开No.2002-156940描述了一种将针对条带布置的图像数据转换为针对三角布置的图像数据的方法。在日本专利公开No.2002-156940中的转换数据的方法如下所述地被应用于图12B中示出的像素布置。
在奇数列(在该情况下其为列n-1)中，在行m-1中的RGB发光区域31R、32G和33B的组构成像素10。类似地，在接下来的行m中，RGB发光区域41R、42G和43B的组构成像素11。
在偶数列(在该情况下其为列n)中，在行m-1中的R发光区域34R和B发光区域36B以及在行m-1正下方的行m中的G发光区域45G构成像素12。在行m-1列n中的发光区域35G与行m-1正上方的行m-2中的R和B发光区域(未示出)一起构成像素。行m列n中的R和B发光区域44R和46B与行m+1列n中的G发光区域一起构成像素。
跨行m-1和行m布置的三角布置52形成向下的三角形，其为与各布置在相同行中的像素10和11形成的三角布置51相同的形状。由不同颜色的发光点和重心形成的格子具有在每个列处移位的格子点。每个像素中的发光点形成向上的三角形的三角布置。因此，发光区域的布置在显示设备中的每个像素中是相同的。
输入图像的RGB数据被分配给图12B中示出的像素10到12，如下所述。也就是说，与输入图像的像素对应的RGB数据被直接分配给奇数列中的像素10和11中的每一个，然而，与偶数列中的两个相邻行的平均对应的RGB数据被分配给跨两行布置的像素12。
结果，在与行m-1列n-1中的像素对应的原始图像信号中的RGB图像数据集被分别分配给在行m-1列n-1处的像素10中的RGB发光区域31R、32G和33B。这对于在行m列n-1处的像素11也是一样的。
对于列n中的像素12，R发光区域34R接收与原始图像信号中的行m-1列n的R图像数据以及行m列n的R图像数据的平均对应的图像数据。类似地，B发光区域36B和G发光区域45G各接收与行m-1列n的图像数据以及行m列n的图像数据的平均对应的图像数据。
行m-1列n处的G发光区域35G接收与原始图像信号中的行m-2列n的G图像数据以及行m-1列n的G图像数据的平均对应的图像数据。行m列n处的R发光区域44R接收与原始图像数据中的行m列n的R图像数据以及行m+1列n的G图像数据的平均对应的图像数据。这对于B发光区域46B也是一样的。
通过这种数据处理，能够减少诸如边缘处的粗糙、假色和颜色波纹之类的图像质量劣化。
与不具有透镜阵列的显示设备相比，具有透镜阵列的显示设备在从正面观看时具有高亮度，但是在以一定角度观看时具有低亮度。根据显示设备的用途(用户场景)，与高正面亮度相比，可能更需要宽的视角。当在有机EL元件上布置诸如透镜之类的具有高的光采集能力的元件时，该显示设备将不适合于需要宽的视角的用途。
为了实现宽视角和高正面亮度两者，可以通过将设置有透镜的发光区域和未设置有透镜的发光区域并排布置在像素中来将它们结合。图14示出了包括RGB有机EL元件的像素的布置；有机EL元件具有两种不同类型的发光区域：一种发光区域设置有透镜110(由具有大写后缀的附图标记(诸如31R、32G或33B)表示)，而另一种发光区域未设置有透镜(由具有小写后缀的附图标记(诸如31r、32g或33b)表示)。与图12A中相同的组件由相同的附图标记和字符表示。
相同行和相同子列中的两个发光区域(诸如，31R和31r，或者34r和34R)与像素电路(诸如31或34)连接。相同行和相同子列中的两个发光区域被布置为使得一个更接近上方的行(诸如31R、32g或33B)而另一个更接近下方的行(诸如31r、32G或者33b)。两个发光区域的该布置在相邻子列中被颠倒。每个像素中的RGB发光区域的布置也在相邻像素中被颠倒。
作为透镜的替代，通过在发光区域中设置具有不同光学特性(诸如正面亮度或者视角对亮度特性)的两种不同类型的光学元件并且结合设置有不同光学元件的两个发光区域，能够制作具有两种不同类型的光学特性的显示设备。通过改变两个发光区域的光发射比例，能够分别调整两种不同类型的光学特性。
在诸如图14中示出的那样的具有包括两种不同类型的发光区域的有机EL元件的显示设备中，具有以下问题。
在奇数列(列n-1)中，总共六个发光区域(即设置有透镜110的RGB发光区域31R、32G和33B以及未设置有透镜110的RGB发光区域31r、32g和33b)构成行m-1中的像素10。类似地，发光区域构成行m中的像素11。在每个像素中，设置有透镜110的发光区域形成倒三角形的三角布置51，并且未设置有透镜100的发光区域形成正三角形的三角布置53。
在用于像素的RGB数据集之中，R数据被发送给驱动发光区域31R和31r的像素电路31，G数据被发送给驱动发光区域32g和32G的像素电路32，并且B数据被发送给驱动发光区域33B和33b的像素电路33。由于六个发光区域构成原始输入图像中的一个像素，因此相同数据被分配给相同颜色的两个发光区域(其中一个被设置有透镜110而另一个未被设置有透镜110)两者。
在偶数列(诸如列n和列n+2)中，设置有透镜110的三个发光区域(即，在同一行中的R发光区域34R和B发光区域36B以及在下方行中的G发光区域45G)的组构成具有倒三角形的三角布置52的像素12。
被设置有透镜110的三个发光区域34R、45G和36B分别与未设置有透镜的发光区域34r、45g和36b共用像素电路，并且分别接收与发光区域34r、45g和36b相同的图像数据；RB发光区域34r和36b在行m-1中，但是G发光区域45g在行m中。发光区域34r和36b以及发光区域45g被布置为彼此离开大于一行的宽度的距离，并且形成长的倒三角形的三角布置54，该三角布置54与由设置有透镜110的三个发光区域34R、45G和36B形成的三角布置52不同。在长的三角布置54中的发光区域34r、45g和36b发光时，它们导致诸如假色、颜色波纹和图像边缘处的粗糙之类的图像质量劣化，导致显示质量的显著降低。
在未设置有透镜的发光区域44r、35g和46b形成正三角形的三角布置时，设置有透镜110的发光区域44R、35G和46B形成长的倒三角形的三角布置。
发明内容
作为上述问题的解决方案，本发明提供了一种显示设备，其包括：在行方向和列方向上布置的多个像素电路；发光元件，每个发光元件与像素电路之一连接，从所述发光元件发射的光的颜色在行方向上被周期地排列；以及处理电路，被配置为按照帧时段地接收与所述像素电路的行和列对应的图像数据，处理所述图像数据，并且将处理后的图像数据传送到所述像素电路，其中所述发光元件中的每个发光元件具有两个发光区域，所述两个发光区域在列方向上被排列为使得根据颜色的周期来颠倒两个发光区域的位置，其中两个发光区域具有不同的光学特性并且在两个连续的帧时段上交替地发光，使得在每个帧时段中发光的发光区域具有相同的光学特性，并且其中所述处理电路将与要传送图像数据的像素电路的行和列对应的图像数据传送到所述多个像素电路中的每隔一个颜色周期放置的部分像素电路，并且在两个连续的帧时段上交替地将第一图像数据和第二图像数据传送到布置在所述部分像素电路之间的像素电路，所述第一图像数据是通过将与要传送第一图像数据的像素电路的行和列对应的图像数据和与先前行和相同的列对应的图像数据混合而获得的，所述第二图像数据是通过将与要传送第二图像数据的像素电路的行和列对应的图像数据和与接下来的行和相同的列对应的图像数据混合而获得的。
在根据本发明的包括有机EL元件的显示设备的情况下，RGB子像素各包括具有不同的光学特性的两个发光区域，并且在RGB子像素中具有相同的光学特性的发光区域形成三角布置；因此，实现优秀的显示质量。特别地，在其中设置有透镜的发光区域和未设置有透镜的发光区域各形成朝向相反的三角形的RGB三角布置的显示设备的情况下，防止了假色、颜色波纹、图像边缘处的粗糙。
从以下参考附图的示例性实施例的描述中本发明更多的特征将变得清晰。
附图说明
图1示出了根据本发明的显示设备中的发光区域的布置。
图2大体地示出了根据本发明实施例的显示设备。
图3示出了根据本发明的显示设备中的像素电路。
图4示出了输入到显示设备的图像信号。
图5示出了根据本发明的显示设备中的处理电路和数据流。
图6示出了被传送到根据本发明的显示设备中的像素电路的图像数据。
图7是示出了有机电致发光元件的结构的截面示图。
图8是示出了根据本发明的有机电致发光元件ELA和ELB的光学特性的曲线图。
图9是示出了开启和关闭本发明的显示设备的定时的时序图。
图10是示出了根据本发明的显示设备的亮度对视角特性的变化的曲线图。
图11是示出了根据本发明的显示设备的功率消耗的变化的曲线图。
图12A和图12B示出了已知显示设备中的发光区域的布置。
图13示出了已知显示设备中的其它发光区域的布置。
图14示出了本发明要解决的问题。
具体实施方式
图1示出了根据本发明实施例的显示设备中的像素的配置。
图1中的发光区域的布置与图14中的相同。RGB有机电致发光(EL)元件在行方向上被周期地排列，并且与像素电路31～36以及41～46连接。相同颜色的有机EL元件与相同子列中的像素电路连接。与图14类似，三个RGB子列构成一列。
像素电路31与两个发光区域31r和31R连接。具有不包括透镜的平坦表面的有机EL元件ELA被布置在发光区域31r(以及由具有小写后缀的附图标记表示的每个其它发光区域)中。在表面上具有透镜的有机EL元件ELB被布置在发光区域31R(以及由具有大写后缀的附图标记表示的每个其它发光区域)上。有机EL元件ELA和ELB的位置在每个相邻的子列中交替地被颠倒。对于相同颜色的有机EL元件ELA和ELB，一个列中的两个发光区域的垂直位置在相邻的列中被颠倒。
图2示出了显示设备的配置。
显示设备包括控制电路86、处理RGB图像信号的处理电路87R、87G和87B以及面板80。
在面板80上，像素电路84被布置成M个行和3N个子列；在行方向上排列的像素电路84与RGB有机EL元件(未示出)连接。RGB有机EL元件的一个组构成一个像素。
从外部输入到显示设备的图像信号VIDEO被分成分别在处理电路87R、87G和87B处被处理的RGB信号。将在处理电路87(在下文中，在总体地提及RGB时省略了后缀R、G和B)处被处理的图像数据发送给数据线驱动电路81。数据线驱动电路81将数据信号发送到数据信号线DataR(n)、DataG(n)和DataB(n)(其中n表示列号，其在总体地提及列时被省略)。数据信号线Data将数据信号Vdata传送到像素电路84。
控制线P1(m)(其中m表示行号，其在总体地提及行时被省略)将在栅极线驱动电路82处产生的控制信号传送到像素电路84，并且控制线P2和P3将在光发射时段控制电路83处产生的控制信号传送到像素电路84。
图3是示出像素电路84之一以及与其连接的有机EL元件ELA和ELB的电路图。每个像素电路84与不具有透镜的有机EL元件ELA以及具有透镜的有机EL元件ELB连接。由于像素电路84的配置对于所有三种颜色都是一样的，因此图3仅仅示出了与用于其中一种颜色的有机EL元件连接的像素电路。
每个像素电路84与数据信号线Data以及控制线P1、P2和P3连接。控制线P1按行顺序地选择像素电路；数据信号Vdata被写入由控制线P1选择的行中的像素电路84中。控制线P1与薄膜晶体管(TFT)(M1)的栅极端子连接。由控制线P1选择的行中的像素电路中的TFT(M1)变为导通，并且通过数据信号线DATA将数据信号传送到数据信号被存储于其中的存储电容器C1。
有机EL元件ELA的阳极电极与TFT(M3)的源极端子连接，并且阴极电极与地电位CGND连接。有机EL元件ELB的阳极电极与TFT(M4)的源极端子连接，并且阴极电极与地电位CGND连接。
TFT(M3)和TFT(M4)的漏极端子被结合并且与TFT(M2)的漏极端子连接。TFT(M2)的源极端子与电源电位连接。TFT(M1)的源极端子与存储电容器C1的一端以及TFT(M2)的栅极端子连接。存储电容器C1的另一端是电源电位。
与TFT(M3)的栅极端子连接的控制线P2通过向有机EL元件ELA供应电流或者切断来自有机EL元件ELA的电流来控制有机EL元件ELA的发光时段。与TFT(M4)的栅极端子连接的控制线P3通过向有机EL元件ELB供应电流或者切断来自有机EL元件ELB的电流来控制有机EL元件ELB的发光时段。
当向有机EL元件ELA供应电流以便使有机EL元件ELA发光时，低电平信号被输入到控制线P1，高电平信号被输入到控制线P2，而低电平信号被输入到控制线P3。在这时候，TFT(M1)截止，TFT(M3)导通，而TFT(M4)截止。由于TFT(M3)处于导通状态，因此通过存储电容器C1两端的电压向有机EL元件ELA供应TFT(M2)的漏极电流，使得有机EL元件ELA在亮度与供应的电流对应的情况下发光。在向控制线P2供应高电平信号时，有机EL元件ELA持续发光。当向控制线P2供应低电平信号时，终止发光。有机EL元件ELA的时间积分的光量等于其视亮度(apparent luminance)。
当向有机EL元件ELB供应电流以便使有机EL元件ELB发光时，低电平信号被输入到控制线P1，低电平信号被输入到控制线P2，而高电平信号被输入到控制线P3。在这时候，TFT(M1)截止，TFT(M3)截止，而TFT(M4)导通。由于TFT(M4)处于导通状态，因此将与存储电容器C1中保持的电压对应的电流从TFT(M2)的漏极供应到有机EL元件ELB，使得有机EL元件ELB发光。高电平信号被输入到控制线P3的时段的积分的光量等于有机EL元件ELB的视亮度。
共用驱动电路的有机EL元件ELA和ELB在相同的被控制线P1选中的时段中经由相同的数据信号线Data接收数据信号Vdata。由控制线P1选择行并且经由数据信号线将数据信号输入到所选的行中的像素电路84的操作被称为“写入”。在一回的写入中，相同的数据信号被输入到相同像素电路84中的有机EL元件ELA和ELB。
为了通过不同的数据信号分开地使有机EL元件ELA和ELB发光，在写入一个数据信号之后将控制线P2设定为选择电平来使有机EL元件ELA发光，重写数据信号，然后通过将控制线P3设定为选择电平来使有机EL元件ELB发光。通常，在其中传送与一个屏幕对应的图像信号的每个帧时段中数据被一次写入各行中。因此，为了切换有机EL元件ELA和有机EL元件ELB的显示，通过在一个帧时段中在像素电路中写入用于有机EL元件ELA的数据来使有机EL元件ELA发光，并且随后，在下一个帧时段中，通过在相同的像素电路中写入用于有机EL元件ELB的数据来使有机EL元件ELB发光。
通过在像素电路中设置用于两种有机EL元件中的每一种的开关并且控制供应的电流，能够在不同的定时处根据不同的数据集来使两种有机EL元件发光。
图4示出了从外部输入到显示设备的图像信号。图像信号包括按m和n的顺序地时间顺序地并行排列的与RGB像素对应的图像数据R(m，n)、G(m，n)和B(m，n)的组。在一个帧时段(通常1/60秒)中，图像信号作为与第一行的第一列到第N列、第二行的第一列到第N列、......、以及最后第M行的第一列到第N列对应的时序的图像数据集被发送。在一个帧时段中的图像信号构成一个图像。每秒发送六十个图像。虽然实际上图像数据作为8-比特数字信号被发送，但是这里图像数据作为单组的图像数据被处理。
图4中的输入图像信号与原始图像的正方格子的每个部分(像素)的RGB亮度对应。换句话说，图像信号包含要被应用于以条带图案布置的像素的图像数据。
图4中示出的输入图像信号中的RGB数据集分别被发送给处理电路87R、87G和87B，并且由数据线驱动电路81转换为发送给数据信号线的数据信号。
图5示出了用于处理图像的处理电路87之一的配置。由于用于每种颜色的处理电路87都是相同的，因此仅仅示出了用于红色(R)的处理电路87R。
处理电路87包括：在其中存储输入图像信号R(1，1)-R(M，N)中的三行的线存储器L1～L3；用于混合与存储在线存储器L3和L2中的偶数列对应的图像数据集的混合器MIX1；用于混合与存储在线存储器L1和L2中的偶数列对应的图像数据的混合器MIX2；在其中存储由线存储器L3、线存储器L2和混合器MIX1产生的一条线的图像数据的线存储器L4；以及在其中存储由线存储器L1、线存储器L2和混合器MIX2产生的一条线的图像数据的线存储器L5。
在线存储器L3中逐行地写入图像信号R(1，1)-R(M，N)中的行1～M；紧挨着在后续行的线数据输入到线存储器L3之前将一行的线数据总体地转移到线存储器L2；并且在后续行的线数据输入到线存储器L2之前将转移到线存储器L2的一行的线数据进一步转移到线存储器L1。一旦行m-1的图像数据被存储在线存储器L1中，行m的图像数据被存储在线存储器L2中，并且行m+1的图像数据被存储在线存储器L3中，在后续的定时处，L2中的与奇数列对应的数据集就被直接发送给相同列地址处的线存储器L4和L5。同时，在线存储器L2和L3中的偶数列的图像数据集被发送给混合器MIX1，以便确定图像数据集的平均或加权平均，并且随后发送给线存储器L4中的对应列。在线存储器L1和L2中的偶数列的图像数据集被发送给混合器MIX2，以便确定图像数据集的平均或加权平均，并且随后被发送给线存储器L5中的对应列。然后，线数据从线存储器L4和L5中被读出并且发送给选择器88。
在每个帧中其电平在高和低之间交替地切换的帧切换信号SEL被从控制电路86发送到选择器88。在奇数帧中，选择作为行m和行m+1的混合图像数据的线存储器L4中的线数据，并且在偶数帧中，选择作为行m和行m-1的混合图像数据的线存储器L5中的线数据。这些被选的线数据的组被发送给数据线驱动电路81。数据线驱动电路81在控制线P1选择行m时将线数据作为行m的图像数据输出到数据信号线DataR。
在输出线存储器L4和L5的线数据时，线存储器L2中的行m的图像数据被转移到线存储器L1，并且线存储器L3中的行m+1的图像数据被转移到线存储器L2。然后，行m+2的图像数据被存储在线存储器L3中。对于每个行重复该操作，并且，结果，行m+1、m+2、...的图像数据集被发送给数据线驱动电路81。
对于蓝色(B)的处理电路87B以与处理电路87R完全相同的方式操作。
对于绿色(G)的处理电路87G，输入到选择器88的帧切换信号SEL的相位相对于处理电路87R是相反的。也就是说，在奇数帧中，选择作为行m和行m-1的混合图像数据的线存储器L5中的线数据，并且在偶数帧中，选择作为行m和行m+1的混合图像数据的线存储器L4中的线数据。除上述之外，处理电路87G和处理电路87R具有相同的配置并且以相同的方式操作。
以这种方式，RGB处理电路87R、87G和87B在每个帧中交替地产生行m-1和行m的混合图像数据以及行m和行m+1的混合图像数据，并且将产生的图像数据发送到数据线驱动电路81。数据线驱动电路81在选择行m时将产生的图像数据作为数据信号Vdata输出到数据信号线Data，并且将数据信号Vdata传送到行m中的像素电路。
图6是示出了输入到控制线P1～P3以及数据信号线D的数据信号Vdata的时序图。P1(m-1)、P1(m)和P1(m+1)表示施加到行m-1、m和m+1中的控制线P1的控制信号。VdataR(n-1)、VdataG(n-1)和VdataB(n-1)是通过列n-1中的RGB数据信号线Data(n-1)分别传送的数据信号，并且VdataR(n)、VdataG(n)和VdataB(n)是通过列n中的RGB数据信号线Data(n)分别传送的数据信号。这里，一列与RGB的一组对应。RGB组中的三个像素电路与数据信号线DataR、DataG和DataB连接，以便分别传送数据信号VdataR、VdataG和VdataB。
由行m-1、m和m+1的控制信号P1(m-1)、P1(m)和P1(m+1)顺序地选择像素电路84，并且经由列n-1和n的数据信号线将数据信号写入对应的像素电路中。
在接下来两个帧中交替地执行有机EL元件ELA和ELB的写入和发光。
在奇数帧中将控制信号P2(m)和P3(m)写入行m中之后，控制线P2被设为高电平，并且控制线P3保持为低电平。与此相反，在偶数帧中将控制信号P2(m)和P3(m)写入行m中之后，控制线P3被设为高电平，并且控制线P2保持为低电平。被写入其它行中的控制信号P2和P3除了定时不同之外是与控制信号P2(m)和P3(m)相同的波形。因此，对于奇数列和偶数列两者中的RGB，在奇数帧中有机EL元件ELA发光，并且在偶数帧中有机EL元件ELB发光。在图1示出的发光区域之中，在奇数帧中使没有包括透镜的发光区域31r、32g、33b、34r、35g、36b、41r、42g、43b、44r、45g和46b发光，而在随后的偶数帧中使设置有透镜的发光区域31R、32G、33B、34R、35G、36B、41R、42G、43B、44R、45G和46B发光。
图6中的数据信号的后缀R(m，n)表示，数据信号是在图5示出的原始输入图像信号中的对于行m列n的R图像信号。R(m-1，n)+R(m，n)以及G(m+1，n)+G(m，n)各表示，数据等于相同的列n中的行m-1和m的图像数据集的平均以及行m和m+1的平均。
作为在奇数列(列n-1)中的数据信号VdataR(n-1)、VdataG(n-1)和VdataB(n-1)，行m-1的图像数据集R(m-1，n-1)、G(m-1，n-1)和B(m-1，n-1)在选择行m-1时作为数据信号被直接传送。类似地，在选择行m时直接传送行m的图像数据，并且在选择行m+1时直接传送行m+1的图像数据。这在任何偶数帧和奇数帧中都是相同的。
与此相对，偶数列(列n)的数据信号不是直接来自原始输入图像数据的数据，而是在处理电路87R、87G和87B处转换的图像数据。
在奇数帧中，VdataR(n)在选择行m-1时被转换成与行m-2和m-1的平均数据[R(m-2，n)+R(m-1，n)]/2对应的图像数据，在选择行m时被转换成与行m-1和m的平均数据[R(m-1，n)+R(m，n)]/2对应的图像数据，在选择行m+1时被转换成与行m和m+1的平均数据[R(m，n)+R(m+1，n)]/2对应的图像数据，并且被传送。在图6中，省略了“/2”。
在偶数帧中，VdataR(n)在选择行m-1时被转换成与行m-1和m的平均数据[R(m-1，n)+R(m，n)]/2对应的图像数据，在选择行m时被转换成与行m和m+1的平均数据[R(m，n)+R(m+1，n)]/2对应的图像数据，在选择行m+1时被转换成与行m+1和m+2的平均数据[R(m+1，n)+R(m+2，n)]/2对应的图像数据，并且被传送。
对于VdataG(n)，奇数帧的数据和偶数帧的数据以与VdataR(n)相反的方式被混合。也就是说，在奇数帧中，VdataG(n)在选择行m-1时被转换成与行m-1和行m的平均数据[G(m-1，n)+G(m，n)]/2对应的图像数据，在选择行m时被转换成与行m和m+1的平均数据[G(m，n)+G(m+1，n)]/2对应的图像数据，在选择行m+1时被转换成与行m+1和m+2的平均数据[G(m+1，n)+G(m+2，n)]/2对应的图像数据，并且被传送；而在偶数帧中，VdataG(n)在选择行m-1时被转换成与行m-2和m-1的平均数据[G(m-2，n)+G(m-1，n)]/2对应的图像数据，在选择行m时被转换成与行m-1和m的平均数据[G(m-1，n)+G(m，n)]/2对应的图像数据，在选择行m+1时被转换成与行m-1和m的平均数据[G(m-1，n)+G(m，n)]/2对应的图像数据，并且被传送。
对于VdataB(n)，奇数帧和偶数帧的数据以与VdataG(n)相反因此与VdataR(n)相同的方式被混合。也就是说，在奇数帧中，VdataB(n)在选择行m-1时被转换成与行m-2和m-1的平均数据[B(m-2，n)+B(m-1，n)]/2对应的图像数据，在选择行m时被转换成与行m-1和m的平均数据[B(m-1，n)+B(m，n)]/2对应的图像数据，在选择行m+1时被转换成与行m和m+1的平均数据[B(m，n)+B(m+1，n)]/2对应的图像数据，并且被传送；而在偶数帧中，VdataB(n)在选择行m-1时被转换成与行m-1和m的平均数据[B(m-1，n)+B(m，n)]/2对应的图像数据，在选择行m时被转换成与行m和m+1的平均数据[B(m，n)+B(m+1，n)]/2对应的图像数据，在选择行m+1时被转换成与行m+1和m+2的平均数据[B(m+1，n)+B(m+2，n)]/2对应的图像数据，并且被传送。
这些图像数据集在具体的定时处被写入所选行中的像素电路中。与奇数列中的图像像素的行和列对应的输入图像数据被直接传送并且写入像素电路中。因此，两个发光区域的有机EL元件ELA和ELB根据与原始图像(输入图像)中的同一像素对应的图像数据R(m，n)等发光。
然而，在奇数帧和后续的偶数帧中，与两个不同像素对应的图像数据集的平均图像数据被写入偶数列中的像素电路中，并且两个发光区域中的有机EL元件ELA和ELB在奇数帧和偶数帧中的亮度水平不同的情况下发光。
具体地，输入到偶数列中的像素电路的图像数据在一个帧中是通过混合与该像素电路的行和列对应的图像数据R(m，n)以及与前一行和相同列对应的图像数据R(m-1，n)而获得的图像数据(第一图像数据)，并且，在下一帧中，是通过混合与该像素电路对应的图像数据R(m，n)以及与下一行和相同列对应的图像数据R(m+1，n)而获得的图像数据(第二图像数据)。在构成像素的RGB像素电路中，在交替发送第一图像数据和第二图像数据的连续帧中相位被反转。也就是说，第一图像数据被写入奇数帧中的R和B像素电路中，并且第二图像数据被写入偶数帧中的R和B像素电路中。第二图像数据被写入奇数帧中的G像素电路中，并且第一图像数据被写入偶数帧中。
如图6中所示出的，由于在奇数帧中，在每个行中写入数据之后控制线P2被设定为高电平，因此在奇数帧中传送的图像数据确定施加到有机EL元件ELA的电流，并且使有机EL元件ELA发光。由于在偶数帧中，在每个行中写入数据之后控制线P3被设定为高电平，因此在偶数帧中传送的图像数据确定施加到有机EL元件ELB的电流，并且使有机EL元件ELB发光。
当这被应用于图1中示出的像素布置时，对于R和B，在每个行中的偶数列(列n)中的有机EL元件ELA和ELB之中，有机EL元件ELA被布置在上部(更接近于前一行)中并且由第一图像数据(在奇数帧中)发光。布置在下部(更接近于下一行)中的有机EL元件ELB通过第二图像数据(在偶数帧中)发光。与此相对，对于G，有机EL元件ELA被布置在下部(更接近于后续行)中并且通过第二图像数据(在奇数帧中)发光，并且有机EL元件ELB被布置在上部(更接近于前一行)中并且通过第一图像数据(在奇数帧中)发光。也就是说，布置在上部中的有机EL元件通过第一图像数据发光，并且布置在下面的有机EL元件通过第二图像数据发光。对于RGB，通过将一行的图像数据与前一行或下一行的图像数据混合而获得的图像数据使相邻行附近的有机EL元件发光。
下面将描述通过上述图像数据处理以及图像数据到像素电路的传送而在显示屏幕上形成的图像。对于R和B，写入奇数帧中的行的奇数列中的像素电路中的图像数据和写入偶数帧中的前一行中的相同列中的像素电路中的图像数据是从相同的两个像素的图像数据产生的图像数据。对于G，写入奇数帧中的行的偶数列中的像素电路中的图像数据和写入偶数帧中的下一行中的相同列中的像素电路中的图像数据是相同的图像数据。任一组图像数据均是与两个相邻行的像素对应的图像数据集的平均。
当这被应用于图1中示出的像素布置时，相同的图像数据被写入奇数帧和偶数帧两者中的驱动行m列n处的R发光区域44r的像素电路44以及驱动行m-1列n处的R发光区域34R的像素电路34中，并且通过写入图像数据，使发光区域44r和34R发光。这对于驱动行m列n处的B发光区域46b的像素电路46以及驱动先前的行m-1列n处的B发光区域36B的像素电路36是一样的。相同的图像数据被写入奇数帧和偶数帧两者中的驱动行m-1列n处的G发光区域35g的像素电路35以及驱动后续的行m列n处的G发光区域45G的像素电路45中，并且通过写入图像数据，使发光区域35g和45G发光。
因此，发光区域44r和34R、35g和45G以及46b和36B在后续的两个帧中通过相同的行m-1和m的平均图像数据而发光。通过相同的图像数据发光的六个发光区域构成一个像素。
以这种方式，在奇数列和偶数列中的像素中的具有透镜的三个发光区域的组形成倒三角形的三角布置51和52。在奇数列和偶数列中的像素中的接收与发送给具有透镜的三个发光区域的数据相同的数据的没有透镜的三个发光区域的组形成正三角形的三角布置53和55。结果，不存在如图14中所示出的跨两个行形成的长的三角形的三角布置54，这防止了在图像的边缘处的粗糙，并且提供了平滑的图像。
这对于行m-2和m-1以及行m和m+1是一样的，并且相同的关系适用于与后续的两个行对应的图像数据。
上面已经描述了奇数帧的数据和后续的偶数帧的数据；数据对于诸如偶数帧和后续的奇数帧之类的任意两个连续的帧也是一样的。也就是说，在偶数列中，一个像素的显示总是通过跨两个相邻的行布置的六个发光区域来实现的。由于显示两个行的图像数据集的平均图像数据，因此在所显示的图像中减轻了奇数列和偶数列中的像素的1/2节距偏移(pitch shift)。即使在显示其中行方向的亮度恒定但是列方向的亮度变化的图像时，亮度在奇数列和偶数列中也以同样的方式变化，提供了具有均匀变化的亮度的图像。
在静态图像中，对于帧的图像数据是相同的；因此，在奇数帧中由有机EL元件ELA显示的图像和在偶数帧中由有机EL元件ELB显示的图像是相同的。在电影中，除了具有快速运动的部分之外，在连续的帧中显示类似的图像。在这种情况下，充分地实现了上面描述的优点。
如下所述，通过使奇数帧和偶数帧中的发光时段不同，能够平衡亮度和视角。即使在切换具有高亮度和窄视角的图像以及具有低亮度和宽视角的图像时，观看的图像也不变化；因此，可以通过混合图像实现中间特性。
在上文中，使用两行的平均图像数据来准备偶数列的图像数据。作为替代，在两行之中，混合比可以被设定为在上行的图像数据中比在下行的图像数据中高，或者可以通过给首先选择的行的数据添加比稍后选择的行的权重大的权重来使用加权平均。在任一种情况下，期望的是两行的图像数据以同样的方式被处理并且被写入跨两行布置的发光区域中。
奇数列与偶数列之间的区别是相对的，因此奇数列和偶数列是可互换的。在其中发光区域的垂直位置颠倒的两个发光区域的两种不同的布置之中，如果对于奇数列选择其中一个布置，则对于偶数列选择另一个布置。这对于奇数帧和偶数帧是一样的。
在单色显示设备的情况下，两种类型的有机EL元件(一种设置有透镜而另一种未设置有透镜)被布置在方形的像素电路区域中并且由相同的像素电路驱动。当本发明被应用于单色显示设备时，显示设备可以与上面描述的相同，除了仅仅设置R而未设置G和B之外。
当仅仅R有机EL元件ELB具有透镜，而G和B有机EL元件ELB不具有透镜并且构成由发光区域的内部结构和形状引起的不同光学特性的发光区域时，两个发光区域的位置仅仅需要根据像素的颜色周期(即RGB周期)被颠倒，并且像素电路的列不需要被颠倒。在这种情况下，G的第一图像数据和第二图像数据的转移定时被设定为与R和B相同的定时，即，由偶数列中的RGB的相同的相位转移第一图像数据和第二图像数据。
本发明能够被应用于包括与一个像素电路连接并且在相邻的列中以颠倒的方式布置的三个或更多个不同有机特性的有机EL元件的显示设备。对于包括三种有机EL元件(ELA、ELB和ELC)的显示设备，有机EL元件ELA在第一帧中发光，有机EL元件ELB在第二帧中发光，有机EL元件ELA在第三帧中再次发光，并且有机EL元件ELC在第四帧中发光，并且上述图像数据分布被应用于第一帧和第二帧以及第三帧和第四帧。
上面已经描述了有机EL元件的示例；作为替代，本发明还可以被应用于包括由无机EL材料制成的发光元件和LED的显示设备。
下面将描述本发明中使用的有机EL元件的详细结构以及本发明的应用。
图7是有机EL元件ELA和ELB的截面图。有机EL元件ELA和ELB被设置在两个发光区域中。图7仅仅示出了R发光区域的截面；G和B发光区域的截面的结构也是相同的。
有机EL元件ELA和ELB各包括作为一对的阳极电极21和阴极电极24以及包括发光层且介于电极之间的有机化合物层23(在下文中称为“有机EL层23”)。每个阳极电极21在每个发光区域中被分开地图案化，并且阴极电极24是共用的。在有机EL元件之间布置分离有机EL元件的元件区域分离层22。
阳极电极21由诸如Ag之类的具有高反射率的导电金属材料制成。阳极电极21可以是由金属材料制成的层和由诸如氧化铟锡(ITO)之类的具有优秀的空穴注入特性的透明导电材料制成的层的叠层。
阴极电极24由半反射的材料或者透射光的材料制成。在发光层处产生的光通过阴极电极被提取到元件外部。针对可见光具有20％到80％反射率的反射的阴极电极由具有2到50nm的厚度并且由诸如Ag或AgMg之类的具有优秀的电子注入特性的导电金属材料制成的层形成。
有机EL层23包括单个发光层或者包含发光层的多个层。有机EL层23的示例配置是包括空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层的四层结构，或者包括空穴传输层、发光层和电子传输层的三层结构。有机EL层23可以由已知材料制成。
底板20具有用于驱动有机EL元件ELA和ELB的像素电路(未示出)。每个像素电路包括TFT、电容器、布线等等。
在阴极电极24上布置用于保护有机EL层23免受空气中的氧气和水汽影响的保护层25。保护层25由诸如SiN或者SiON之类的无机材料制成，或者是由无机材料和有机材料制成的叠层膜。优选的是保护层25由CVD方法形成。优选的是无机材料的膜厚在0.1μm到10μm的范围之内。通过设定保护层25的厚度为1μm或更大，即使不能被去除的异物在制造期间附着于表面，这种异物也能够被覆盖。
优选的是保护层25具有平坦表面。通过使用有机材料，可以使表面变平。
透镜110被布置在有机EL元件ELB上。通过处理树脂或无机材料来制作透镜110。能够通过诸如压印(embossing)和光刻之类的方法来制作透镜。
从有机EL层23发射的光透射通过透明阴极电极24。然后，光通过保护层25和透镜110，并且被发射到有机EL元件的外面。与未设置透镜时相比，设置有透镜110的有机EL元件ELB具有接近于与衬底垂直的角度的发射角并且能够有效地收集光；因此，发射到显示设备的正面的光量增大。从发光层以钝角发射的光的发射角通过经过透镜110而被设为基本上垂直的角度，这减少了在发射表面处全反射的光的量。结果，提高了光提取效率。
还可以在不使用透镜而是通过改变有机EL元件中的有机层和电极层的厚度以便在有机EL元件ELA和ELB中提供结构差别的情况下提供不同的光学特性。
图8示出了(a)有机EL元件ELA和(b)有机EL元件ELB的亮度对视角特性。当从正面观看时视角是零度。示出了有机EL元件ELA和ELB的在它们通过相同的电流发光时的相对亮度值。在有机EL元件ELB的发光区域中，视角窄，但是正面亮度大约为有机EL元件ELA的正面亮度的四倍大。
为了获得具有宽视角的显示，显示设备应该包括有机EL元件ELA和ELB两者，具有宽视角的有机EL元件ELA应该发光，而具有高水平正面亮度和窄视角的有机EL元件ELB应该截止。与此相对，当有机EL元件ELB发光而有机EL元件ELA截止时，正面亮度增大，但是视角变窄。
在不需要宽视角时，能够通过利用低电流使有机EL元件ELB发光并且将正面亮度设定为有机EL元件ELA的正面亮度来进入低功率消耗显示模式。通过使用具有图8中示出的特性的元件，功率消耗能够减少到1/4。
通过使用具有不同的光学特性的两个不同的发光区域，提供了高灵活性的显示设备，其具有高显示像素质量并且允许根据用户场景在各种不同的模式(诸如具有高正面亮度的“高亮度、室外可视模式”，以角度提供可视性的“宽视角模式”，以及在暗环境中降低亮度的“低功率消耗模式”)之中进行切换。
通过在每个帧中在有机EL元件ELA和有机EL元件ELB之间进行切换以便实现平均显示，可见的亮度和视角可以被设定为有机EL元件ELA和有机EL元件ELB的中间值。能够通过改变发光时间比来设定有机EL元件ELA和有机EL元件ELB的特性的混合比。
在图9中，(a)到(e)是通过在每个帧中在图8中示出的有机EL元件ELA和有机EL元件ELB之间进行切换而以不同的发光占空比发光的显示设备的时序图。横轴表示时间，而纵轴表示使元件导通(高)和截止(低)的定时。从像素电路供应的电流在任意发光定时处是相同的。
有机EL元件ELA的发光时间与有机EL元件ELB的发光时间的比例对于(a)是16∶0，对于(b)是12∶1，对于(c)是8∶2，对于(d)是4∶3，而对于(e)是0∶4。来自正面的平均亮度是ELA:ELB，其等于4∶0、3∶1、2∶2、1∶3或0∶4。
图10示出了亮度对视角特性。图11示出了相对功率消耗。图10与图11中的(a)到(e)以及图9中的(a)到(e)对应。通过(a)到(e)，能够在维持正面亮度恒定的同时逐渐减少视角。在视角逐渐减少时，功率消耗也逐渐减少。
在有机EL元件ELA的发光时间与有机EL元件ELB的发光时间的比例对于(a)是16∶0，对于(b)是12∶4，对于(c)是8∶8，对于(d)是4∶12，而对于(e)是0∶16时，在(a)的情况下进入其中正面亮度低但是视角宽的“宽视角模式”，并且在(e)的情况下由于正面亮度高但是视角窄因此能够在外面使用“高亮度室外可视模式”。(b)～(d)是在其之间渐变的步骤。
上面描述的本发明不限于具有透镜阵列的发光区域和不具有透镜阵列的发光区域的组合，并且可以被应用于包括具有不同的光学特性的两种不同类型的发光区域的所有类型的显示设备。可以在不使用透镜而是通过使用光学薄膜的干涉的情况下设定光学特性的差异。本发明还能够被应用于具有设置有不同直径或焦距的透镜的两种不同类型的发光区域的显示设备以及包括通过改变有机EL元件的层状结构和材料而具有不同光学特性的两种不同类型的发光区域的显示设备。
虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围将被给予最宽的解释从而包括所有这样的修改、等同的结构与功能。

Claims (6)

1.一种显示设备，包括：
在行方向和列方向上布置的多个像素电路；
发光元件，每个发光元件与像素电路之一连接，从所述发光元件发射的光的颜色在行方向上被周期地排列；以及
处理电路，被配置为按照帧时段地接收与所述像素电路的行和列对应的图像数据，处理所述图像数据，并且将处理后的图像数据传送到所述像素电路，
其中所述发光元件中的每个发光元件具有两个发光区域，所述两个发光区域在列方向上被排列为使得根据颜色的周期来颠倒两个发光区域的位置，
其中两个发光区域具有不同的光学特性并且在两个连续的帧时段上交替地发光，使得在每个帧时段中发光的发光区域具有相同的光学特性，并且其中所述处理电路将与要传送图像数据的像素电路的行和列对应的图像数据传送到所述多个像素电路中的每隔一个颜色周期放置的部分像素电路，并且在两个连续的帧时段上交替地将第一图像数据和第二图像数据传送到布置在所述部分像素电路之间的像素电路，所述第一图像数据是通过将与要传送第一图像数据的像素电路的行和列对应的图像数据和与先前行和相同的列对应的图像数据混合而获得的，所述第二图像数据是通过将与要传送第二图像数据的像素电路的行和列对应的图像数据和与接下来的行和相同的列对应的图像数据混合而获得的。
2.根据权利要求1所述的显示设备，其中两个发光区域的位置在像素电路的每一列处在列方向上被颠倒，并且其中被交替地传送到布置在颜色的周期之间的像素电路的第一图像数据和第二图像数据在相邻的列中的像素电路中被颠倒。
3.根据权利要求1或2所述的显示设备，其中每个像素电路包括产生电流的电路以及用来向两个发光区域交替地供给所述电流的开关。
4.根据权利要求1到3中的一个所述的显示设备，其中第一图像数据与被传送到与先前的行和相同列对应的像素电路的第二图像数据相同。
5.根据权利要求1到3中的一个所述的显示设备，其中第二图像数据与被传送到与接下来的行和相同列对应的像素电路的第一图像数据相同。
6.根据权利要求1到5中的一个所述的显示设备，其中具有不同光学特性的两个发光区域是具有不同的正面亮度水平和不同的亮度对视角特性的发光元件。
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