TW546602B - Emissive display device - Google Patents

Description

0) 0)546602 玫、發明說明 (發:說明應_ :發酬之_織、先 时 本發明係關於具有複數個像辛的一二：方式及圖式:， 的光發射中，提供連續的 ^ /貝不衣置、、在連續 m ^ ^ ± 先干〜像，且係關於一方法，以 用有硬數個像素的一顯示裝置產生—影像。 發射型顯示裝置具有用_ ^ ,預。又像素發光的獨特特性，你丨 如，與一液晶顯示LCDniadH , 例 ,T pn , ^ ’d Crystal display ; LCD)相比， 在LCD中顯示元件的定義為：一允

.. 工間遽過光源及藉由L Γ D

像素的傳输c或反射）特性進行，掷 CD 加顯示的解析度而縮小像素的外形尺寸，t由於為曰 填充因數導致整體傳輸光的損失， ’ 乂 、的 明太立因此造成較暗的 。在-發射技術中(特別係有機電場發光技術），可鲜由、:： 強通過像素區域的電流至―適當因數來補償面積損^: 以此補償光的損失。已顯示任何期望尺寸的像素均： ，且實際上，其僅受所用微影蝕刻法的限制；用實二二 ，已可製得10X10微米尺寸的像素。雖然可將同樣二=丰二 :製作得很小，但是在個別定址元件中，卻無法使間二 知很小。在其間可製造個別定址電極的間 、 彳已疋有限制的， 在被動式定址及主動式定址中，其約為1 〇〇微 , R木。增加解析 度，即增加個別可定址像素的數量，還導引 Ή出另一不符人 需要的性質’即大量電極必須與驅動電子電路相連 ' 數量的增加還大大增加了矽晶圓容納驅動雷；恭 連、、口 丁电路所必需 的面積，並因此增加總模組的成本，其中舻亩 勒β積體電路 (ICs)係主要的費用因素之一。在現代電子驅動突1 助态中，矽晶 圓的面積是受銲墊限制的’即外接導線數量的 、J晋夕會使所 546602

(2) -—T 發明說明縝頁; 需^夕晶圓面積增加，且因此使驅動器的成本增加。因此 發明的-項目的係提供一方法：不需增加導線的數量 ρ可:加顯示器的解析度。本發明係藉由各自獨立之申請 ，祀圍來疋義。此類獨立之申請專利範圍定義較佳的具 體貫施例。 本發明對此問題提供一解決方案，且本發明係基於認知 妾·影像在感受器的視覺暫留時間内「印」在人眼的視網 膜上，且同時為人所感受到。 ’ ^ 本叙明提供一種顯示裝置，其特徵為：用於移動 連績的光學影像以在一時段内（少於人眼視網膜感受器的 \克暫邊枯間）發光的裝置。藉由一發射型顯示器或其他類 垔的”、、員示态可產生光發射，士口 一透射顯示器，可藉其調變 從一光源發出的光的透射。 壯^外’本發明提供一種方法，以用有複數個像素的顯示 二1產生影像，其包含：產生連續的光發射，以提供連 、員的光子衫像，該步驟的特徵為：在一時段内移動光學影 像，a亥犄段比人眼視網膜感受器的視覺暫留時間短。 本务月可使顯示為'的解析度增加。另外，其還可使光學 P像每處理過的像素有全彩顯示，而無需使視距保持在 界線以外’人眼在該界線内可分辨單色子像素，其共同組 成一全彩像素。本發明的另一作用為：可在一較高解析度 下驅動該顯—示器，且不需增加導線的數量。因此，本方法 (用一發射型顯示器產生一影像）的優點在於，可改進解析 ^及彳足相同光學位置，提供光學影像的像素每一彩色 (3) 546602 發明說明績貪】 組件的發射。 "亥顯不裝置的像素包含一光發射區域及啟動像素的電極 。此種顯示器為技藝中所熟知。本發明的顯示裝置另包含 移動一像素之一光學影像的裝置，（例如）其可係壓電型或 線圈組型的驅動器（actuator);或係一輔助透射板，其以一 角度安裝於該顯示器的前部。並且，該辅助透射板有一組 件與顯示器前部板面垂直，其可在一方向上移動。在上述 的驅動器實例中，顯示器在影像平面内機械性地移動，與 數位照相機—中（壓電型或線圈組型的驅動器在設定的物理 路f上㈣整個顯示器）所用方法相似。 資：：=，顯示器的間距為3°〇微米的範圍。移動必須與 fr ^人同步進彳T，且最好為顯示11在啟動像素的位 置處停留的時間，+ i f、去 適當，因m 置處的時間長。這樣做較 冰 保證不將像素元件驅動至-過高的亮产，此 ::避::::糊:，此，不連續的移動更二： 者，移動光學影像的：置’::人也會產生相似的作用。或 第二材料之間；第—材料户_:· 71柵(其第-材料夾在 材料；如果第-材料A夂：°向同性材料或-各向異性 性材料；或如果第1第二材料係—各向異 向同性材料)及旋轉光偏振方向的：f」 才料係-各 平行條圖案-的形式構建， 勺衣置。光栅可以—重複的 像素列及像素行）的—行彩色子H條覆蓋—矩陣顯示器（有 示器。在小型矩陣顯示哭中—斤、種光拇適合大型顯 口口 ，一光柵條可覆蓋顯示器所有 (4) 546602 發明說明縝罵; ::::素。旋轉偏振方向的裝置可為-機械裝置，盆機 械地％轉一光學旋轉器，以旋 /、祛 振方向的裝置可包含 向。或纟’旋轉偏 的電氣裝置，適用於旋轉l;a=错由與該液晶板轉合 , 镐振方向。又或，旋韓偏古 =衣置可包含：—聚合物材料，其在應 成 轉的偏据方二η 如—電壓源，其輸出與所欲旋 得的偏振方向同步變化。 < 叙而g a必須滿足下列時間條件： ^TPixel ^Peed < Tmovement < TretenU〇n 其中Tpixel speed代表可開或關_像素的時段； ^ ^ Γθ1 ； ^ Tretenti〇^ Λ ^ ^ ^ ^ paiVe；^ ^ 二20至4〇U秒。使用上述方法較佳，可啟動像素使之在每 處發m ’移動-像«移動-像素的光學影 的時段低於40微秒較佳，如低於2〇微秒則更佳。 〜 為了從該裝置的解析度改進中充分獲利，像素的光" =私動的方式必須與驅動電子電路提供的資料一致。處理 貝料的方式應使像素的定址與像素的光學影像的移動同步 =仃，且依據一特定位置所要求的亮度及色彩。為獲得相 同=積的壳度，須藉由一因數（等於每平移周期顯示像素的 數里如因數4)增加尖峰亮度。雖然這會給像素帶來額外 =載（*因為像素需更大的力驅動），但是，該顯示器的總電 l /、衣備有像素（其在電極截面内使用整個區域）的顯示器 中的電流一樣。在發射型顯示裝置中，由於所需的電流= -9- (5) 546602 發明說明縝頁? 度較南，驅動電塵會較高。 在項具體實施例巾，移動光學f彡像的裝置可包含. 在-顯示器前面的-光學透射板。此時 · ::置直的::上進行，該光學透射板與顯示器 =方向的兩轴上移動’其可影響從像素至 = 期内對於㈣像素同時發生“職移動在一訊框 在㈣實施例中’還可在顯示器的前面引 ，、包夾在各向同性材料間 由輕合於該板的電裝置，適於旋轉光的偏振。 可與液晶顯示器 LCDS (llquld crystal dlspIays =科 :目似。藉由調整通過該材料板的電壓，可調節：料 3曰板的繞射，及因此調節發射像素的視在位置。此方：’夜 優點為：無活動部件’且僅需對-液晶(』元=的 ，其尺寸等於該顯示器的總發射表面。 仃本作 為了有效使用本發明，像素的光學影 :二兩：不同位置的移動方式，應使得像素或像素= ::像=開始位置在有兩垂直方向的-環路移 二考所广的ί學影像在一個環路後回到其開始位置。曰 =附圖案即可明白本發明的這些及其他觀點· 圖1Α顯示-物理平面中的-像素及定址電極· -10- 546602 ⑹ 圖1B顯不與圖⑷目同的像素及電極的影像平面 察者所見）； ^ 圖2Α及2Β顯示在第二位置處的圖丨八及ΐβ的相同像素及 電極； 、 圖3Α及3Β顯示在第二你罢走从 “ 弟一 {置處的圖1A及1B的相同像素及 電極； ” 圖4A及4B顯示在第四位罟_ & 電極； *弟四位置處的圖1Α及1Β的相同像素及 :素=Β顧示圖1Α及1时的-位置’其上的三原色· 圖6顯示-移㈣RGB像素的三個連“作的 圖7顯示—顯示器’其有—活動的辅助光學透射板； 圖8顯示一電光開關，其具有一光柵； 性 圖9顯示一電光開關組合，並 光栅；以及 -有兩個方向垂直的各向異 圖10顯示一可切換的各向異性光柵。 極 又 在圖1A及1B中，顯示有一像 句入私么你* J u疋祉弘極。疋址電 包含啟動像素的裝置。一像素 點， 冢言位於兩疋址電極3及4的交又 …* 且其主動發射面積小於該截；和» 參 ⑩ 用Ύ3哉面。在該顯示實例中，使 用了…面積的大約25%。束考 考*1。FI U / /亏線M及2·2,代表觀察者的 号框。® 1A中係根據觀察者的 & - π z . 7，亏十面（物理平面）’圖 •…員不态組成物的物理位置。歷 移動中之所，"… 不在像素的光學影像的 Τ之所視衫像（影像平面）。若 一 於哕夂去亚I 右將该顯不器朝（例如）相對 考平面的垂直方向 向移動，即與線2-2,平行，且僅在該 -11 - 546602 ⑺ 發明說明續i; 移動結束時啟動該像素， 。該移動侍如圖2A及2B所示之狀況 程⑽3Γ= 向繼續，即與線w平行，利用相同過 完成⑽1 該環？可在經過垂直方向的-次移動後 / 4B)。在此環路移動巾，該像素受相次啟動 四;=該環路周期足夠短，觀察者將在—間距看到一組 像素的光學影像’即在垂直與水平方 的物理間距高2倍。 豕常 ‘ = 發敏感，若其出現在-影像中， 字擾亂叙察-者亚嚴重降低所看到的光學影像的品質。因為 ^如）紅、綠及藍色子像素更適合排列成條狀 則技藝水準的一項缺點。 疋曰 =此，最好使每—色彩的子像素（幾何上㈣定位且可個 :疋址)能發射所有期望的顏色。現在本發明提供一方法. :用：：彩色添加法’(例如)用此方法移動綠色及藍色像 其受到啟動時，它們的位置相互重疊。照此方法象 ^一連串動作後，單色像素的添加在觀察者的感受中 =衫像素。圖5A及5_示傳統有機發射型顯示器，^士 構為紅R、綠G及藍B像素相鄰配置，且每一彩色子像：': 其自己的定址線。錢前技藝中，若需— 二 ’會減少其像素間距。由於在聚合物液晶顯示器二即 子像素係藉由噴墨印刷方法所建構， 控制更為精確，但也有其限制。此外，^者；^積過程的 1 囚马一印刷奘罟& 刷更多像素，發生缺陷像素的危險及處理時間均有^力 在小分子顯示器中’需要更小間距及更小孔眼的陰景^遮罩 -12- 546602 ⑻ 發明說明績 ’使得在該種顯示器的製造中更易發生堵塞。

對於包含相互鄰近的紅R、綠G及藍B子像素的顯示器， 依據本發明，一合適的方法包含移動子像素光學影像的過 程（從其開始位置移至其鄰近位置），以此方法，在兩次移 動後’紅像素r的光學影像逐次佔據藍像素B及綠像素G光 學影像的位置；綠像素G的光學影像逐次佔據藍像素B及紅 像素R光學影像的位置；而藍像素B的光學影像逐次佔據綠 像素B及紅像素R的光學影像的位置。像素受到啟動在這些 位置中的至少一處發光，其後，該過程在對面方向重復發 生，直至子像素的光學影像回到它們的初始位置；或者， 子像素的光學影像在單一步驟中回復到它們的初始位置。 在圖5AD中，三種彩色像素^^(其均有一精確 定位的發射區域）可藉由行電極4&、似心及共同陰極3個 ^定，能發射—原色。在此實例中，色彩分別為紅、 綠、監。線H’及2_2，定義觀察者的一參考系統 裝置，其用於在水平方向上以機械或電動 在此條件下，像素的光學影像接一、电“飞私動像素

(其藉由彩色子像素間距定義），移動至复:乍經過—段距離 的先前位置處，隨後像素受到啟動發光二衫色子像素 重復該過程三次，觀察者的感受為，，貞不該過程。 從影像平面的相同位置發光。為獲得此^的全部子像素 色彩的同步發射必須在人眼的視覺暫留逐次移動及 情況下’各子料中每—色彩的後續_ ^發生。在此 整合完成這些顏色的色彩添加。 將藉由人眼的 -13- (9) (9) 發明說明縝_ ::連串動作結束時，像素 才對方向繼續移動&至其初始纟置，或在 需特別注意該影像:二“閉環路。 κ〜丨象貧料的操作，甘 如果如圖6所示發生—移動，一曰/、依賴於移動的形式。 同時啟動它們。由於觀察者平H斤有子像素定位，則最好 信號（其在定址電極用物理方法的特定像素位置，資料 要的驅動信號（或色彩組成）_致《於子像素之一）應與需 位置，每-實體存在㈣色^’在三觸近像素 一彩色雜‘的印刷原理類似，然了理係與 添加的順序是不同的。 對於母一像素，原色 Χ此方法’可製造-顯示器，（例如、复 的間距，在傳統方式中置 ）八子像小有3〇〇微米 &後本„ τ八將¥致一相當粗糙的等i示（她八彩 上的三個因素中的至少 a在至〆-方向 除此優點外，t重要的作用/ 示器的解析度增加。 入 勺作用為，母一處理過的子像素有一 不’不需使視距保持在界線之外，人眼在該界線内 月匕分辨一像素的單色子像素。 另一項主要優點為，可驅動該顯示器使其解析度增高三 倍，而不會增加導線的數量。 處理視頻資料的一較佳方法為，在一視頻流中取一訊框 ，不將資料置於物理性質不同的輸出驅動器，而將它們按 日守間順序排列’且與移動同步。不需有分離的位置，亦可 使像素連績移動及使彩色像素啟動，使驅動信號對應於觀 察者平面中像素的位置。為避免過多的影像模糊，像素面 -14- 546602 (ίο) 發明ϋ明縝頁1 ==、於定址電極的截面。解析度的增加等於在移動 ==體像素間距除以移動方向上彩色子像素的實體 說明的且即可用此方式顯現無縫的影像。此外，此處 被動例（用於有機電場發光裝置），還可應用於 被動式及主動式矩陣驅動有機顯示。 :7中，在一顯示器前面移動一辅助光學透射板6。目前 :㈣^與顯示器7垂直，板u以與該發射型顯示器7之 ^一角度方向放置。沿著兩軸8在—方向（有一組件盘該 的:：表面垂直)上移動，影響從像素至觀察者的光 于位 此引起該像素的光學影像一明顯的移動。 圖8至U)顯示另一具體實施例，其中，藉由更改從像素至 人眼的光學路徑，可使該像素的光學影像移動，例如，藉 由凋正通㉟’夜晶(LC)的電壓，或藉由提供-旋轉器與一 光柵結合，將從像素發射的光的偏振方向旋轉。 一 圖8顯示光柵9，其中各向同性材料10的折射率與各向異 二材料11的正吊折射率（η。）相同，而與各向異性材料1 1的非 常折射率(ne)大不相同。光柵包含該各向異性材料…夾在 兩層各向同性材料1Q之間）。有—偏光旋轉器Η，其可將從 像素發射的光的偏振旋轉。光通過該旋轉器及光栅的傳播 可用垂直方向的箭頭標示。其他具有兩頭 的偏財向。如圖8左圖所示，具有預定偏振方向 過鉍轉為12及光柵9而不需改變任何方向。然而’當旋轉器 12將從像素發射的光偏振方向旋轉時，會更改光的路徑， 如圖8右圖所示。旋轉器12可為一可切換的半波板或一扭轉 -15- 546602 ⑼ 發明說明績 二 通過該板的電壓，通過該板的光偏振方向 =更改。或者’可用-機械方式旋轉該旋轉器。另一 丄該旋轉器使用-聚合物材料，其在施以應變時可 使该水合物材料形成雙折射。藉 物材料的光偏振方向發生改變。 應I通過該聚合 器12與光柵9的兩個實質上垂直的組合。該 更改一光束(從一像素發出)在兩垂直方向上 =方二向均平行於該顯示器的表面。光束最初及更 文後的方向及位置用垂直箭頭標示。因此，藉由適去更改 偏振方向，可在如圖li4所示的位置上; 產生一像素的光學影像。 ） 八還：：用一可切換光柵’代替使用旋轉器…及光栅9的組 B。如圖1 〇所示。在此呈㈣竇 ^ ^ n 隹此/、版貝鈿例中，可切換光柵9包含： ===異性部分11，其在此具體實施例中 為：’兩個透明電極13及選擇性的一或兩基板“ 。可用一電壓通過兩電極13， ^ 且该電壓可開及關（分別為 V_u及v_0)。當施加電壓v=〇時，因為分子

:㈣束：方向改變’如圖10左圖所示。當施加·U :’刀子4成疋向于光束射入的方向。本實例 向同性材料的折射率與該液晶材辑的正常折射率—费二 變：如圖10右圖所示。如果需要在：垂直 置: —，可將兩個這樣的可切換光栅相互垂直放 在圖8至10所示之具體實施例中，係假設從像素發射的光 -16- (12) (12)546602

Μ明說明Μ貢I 是偏振光。如果像素不發射偏振光，則可 」j便用一額外的偏 光器，使像素發射的光發生偏振。 有機電場發光裝置非常適於應用該方法， ,,.T t 但亦可設想（例 如）有一平面的CRT (陰極射線管）應用該方法。在電場發光 顯示器中，整個顯示器的機械移動係最佳方用 一輔助板。CRT、VFD、電聚及液晶顯示器也可從該方 中獲益0 X〆 對於其應用領域，可想像該方法不僅可用於直觀式顯示 ，如桌上監視器及用於移動終端的顯示器，也可用於抬頭 顯示器或虛擬目鏡。該方法還可應用於投影系、统，因二、 光學引擎中晝面的形成及後繼的投影具有相同的特性。 在移動系統中，功率消耗量很重要， 4方法可任意開關 的特性也可在其中運用。例如，在網 U戈在、、.罔IV、網路存取的傳輸模 式或視頻影像的接收中，均可啟動哕 方法，且在待用模式 中U中僅顯示有限的文字為基礎的資訊，如提供者的姓 可將其關閉…寺掃描頻率低於高清晰度模式中的頻率， 且可獲得相當大的電容功率節省。 應注思的為5以上提及的I麵 圾次的具體貫施例係用以解說本發明 而不限於本發明，„技藝人士可設計很多替代性的星許 實施例：而不致脫離隨附之申請專利範圍的範傳。在該；

请專利範圍中，任何詈於k % 士 A 、括唬中的芩考符號不應視為限制 該申請專利範圍。用語「包含」i不排除那些在巾請專利 範圍所列出之外的元件或步驟。在一元件之前的用語 並不排除複數個這種元件的存在。在本裝置申請專利範圍 > 17- 546602 〇3) 發明說明 中列舉了一些裝置，其中的一些可藉由同一個硬體具體化 。唯一的事實為，在彼此不同的申請專利範圍附屬項中所 引用的某些措施，並不代表不能為了方便而使用這些措施 的組合。 圖式代表符號說明 1 參考線 1-1' 參考線 3 定址電極 4 定址電極 5 像素 6 輔助透射板 7 發射型顯示器 8 軸 9 光栅 10 各向同性材料 11 各向異性材料 12 偏光旋轉器 13 透明電極 14 基板 5a 紅色像素 5b 綠色像素 5c 藍色像素

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Claims (1)

1. 546602 拾、申請專利範圍 h 一種在連續的光發射中提供連續光學影像且具有複數 個像素（5)之顯示裝置，其特徵為移動連續的光學影像使 之在一時段内發光的裝置，該時段比一人眼視網膜感受 器的視覺暫留時間短。 如申請專利範圍第〗項之顯示裝置，其中用於移動該光 予衫像的裝置係一驅動器，其用於移動複數個之像素（5〕 ’該驅動器最好為一壓電型或一線圈組型.驅動哭。’、 如申請專利範圍第丨項之顯示裝置，其中用於移動光學 影像的裝置包含-辅助透射板⑷，其以—角度安裝於該 顯不裝置的前面⑺，且可在一方向上移動，其有一組件 垂直於該顯示裝置之前面（7)的表面且可移動。 ^申^專利範圍第i項之顯示裝置，其中用於移動該光 ::像的該裝置包含一光栅，其一第—材料失在—第二 Π’該第一材料為一各向同性材料或-各向異性 :右„亥第-材料為各向同性，則該第二材料為—久 ::材料；或若該第一材料為各向異性，則該第二： 裝各向同性材料；以及用於將光之偏振方向旋轉的 ::::利範圍第4項之顯示裝置，其中用於旋轉的穿=二！學旋轉器，用於旋轉偏振方向；以及機械裝 用於紅轉該光學旋轉器。 6· 專利範圍第4項之顯示裝置，其中用於旋 液晶板，其適於將光的偏振方向進行旋轉 2.

   3. 4.

   5. 546602 係利用與該液晶板耦合的電氣裝置。 7·如申請專利範圍第4項之顯示裝置，其中用於旋轉的裝 置包含一聚合物材料，其在施加應變時形成雙折射；以 及用於對該聚合物材料施加應變的裝置係皆存在以用 於旋轉光的偏振方向。 8·如申凊專利範圍第1項之顯示裝置，其中用於移動該光 學影像的裝置包含一光柵，其包含一液晶板(夾在各向 5村料之間），且该液晶板係適於旋轉光的偏振方向 ，其係利用與該液晶板耦合的電氣裝置。 9.如申請專利範圍第4項之顯示裝置，其中該裝置包含另 一用於移動該光學影像的裝置，用於移動的該二裝置# 相互垂直。 τ 1 0.種具有複數個像素（5)的一顯示裝置產生影像之方法 ’其步驟包含產生連續的光發射，以提供連續的光學影 像’其特徵為it-步包含在—時段㈣動該光學影Ζ 步驟’該時段比人眼視網膜感受器的視覺暫留時間短。 11.如申請專利範圍第10項 „ ^ ^ ^ 刀，亡具中此類像素（5)在各位 置的母一處受到啟動發光。 12·如申請專利範圍第1〇項之方法，1 私仞罢& s , 、甲σ亥先予影像從一開 :置在至>、兩個不同的方向移動，使其在至少兩次移 動後’该光學影像能回到其開始位置。 13 .如申請專利範圍第丨2項之方法，其誃 始位置在兩垂直方向組成的環路動從一開 ^ 丄 功使其在經過一 壞路後，該光學影像能回到其開始位置。

   如申研專利範圍第丨0項之方法，其中該光學影像係以一 不連續的方式移動。 如申明專利範圍第1 0項之方法，其中該發射型顯示裝置 具有RGB像素（5a、5b、5c)，其包含：位置相互鄰近的 紅色像素（5a)、綠色像素（5b)及藍色像素（5c);且該方法 之步驟包含將一 RGB像素（5a、5b、5c)之光學影像從一 開始位置移動到相鄰位置，使其在兩次的移動後，該紅 色像素（5a)的光學影像已逐次佔據藍色像素（5c)及綠色 像素（5b)之光學影像的開始位置，該綠色像素（5b)的光 學影像已逐次佔據藍色像素（5c)及紅色像素（5a)之光學 影像的開始位置，且藍色像素（5c)的光學影像已逐次佔 據綠色像素（5b)及紅色像素（53)之光學影像的開始位置 ，該RGB像素（5a、5b、5c)藉此受到啟動發光（與該移動 同步），其後，以一相反的移動順序重複該步驟，直到 該像素（5a、5b、5c)的個別光學影像回到其開始位置， 或直到該像素（5a、5b、5c)的個別光學影像同時於同一 步驟中回復至其開始位置。