TWI426487B - 在活性矩陣有機光射顯示器內顯示圖像之方法及顯示裝置 - Google Patents

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Description

在活性矩陣有機光射顯示器內顯示圖像之方法及顯示裝置
本發明係關於在活性矩陣顯示裝置內顯示影像之方法，尤指在活性矩陣顯示器OLED(有機光射顯示器)內。此方法尤其特別為視頻應用而開發，但不僅僅為此。
已知活性矩陣OLED或AM－OLED之結構，包括：－活性矩陣，對各晶格，包含若干薄膜電晶體(TFT)與連接至OLED材料的電容器之關聯；電容器有記憶體組件的作用，在一部份視頻圖幅當中儲存數值，此數值代表在次一視頻圖幅或次一部份視頻圖幅當中，要由晶格加以顯示的視頻資訊；TFT有開關的作用，可供選擇晶格，把資料儲存在電容器內，並利用相當於所儲存資料的視頻資訊加以顯示；－橫列閘極驅動器，逐一橫行選擇矩陣的晶格，以更新其內容；－直行或源極驅動器，把現時選擇的橫行各晶格內要儲存的資料輸送；此組件接收各晶格之視頻資訊；和－數位處理單位，應用所需視頻和訊號處理步驟，並將所需控制訊號輸送至橫列和直行驅動器。
實際上，有二種方式驅動OLED晶格。第一種方式，由數位處理單位發送的各數位視頻資訊，係由直行驅動器轉變成電流，其幅度與視頻資訊呈比例。此電流提供給矩陣之適當晶格。第二種方式，由數位處理單位發送之數位視頻資訊，是由直行驅動器轉變成電壓，其幅度與視頻資訊呈比例。此電流或電壓提供給矩陣之適當晶格。
由上述可以推論，橫列驅動器有相當簡單的功能，因其只能應用逐一橫行選擇。或多或少為移位暫存器。直行驅動器代表真實活性部份，可視為高階數位/類比變換器。以AM－OLED如此結構顯示視頻資訊方式如下。輸入訊號前進到數位處理單位，在內部處理後，把橫列選擇的計時訊號，輸送到橫列驅動器，與發送至直行驅動器之資料同步。傳輸至直行驅動器的資料，不是並式就是串式。此外，直行驅動器部署由分開的參考發訊裝置輸送之參考發訊。此組件就電壓驅動電路而言，輸送一組參考電壓，就電流驅動電路而言，輸送一組參考電流。最高參考用於白色位階，最低用於黑色位階。然則，直行驅動器對矩陣晶格，施以相當於要利用晶格顯示的資料之電壓或電流幅度。
為表明此構想，將電壓驅動電路的實施例說明如下。此電路亦用於本說明書之其他部份，用以說明本發明。驅動器使用8個參考電極V0至V7，而視頻位階則建構如下所示。
更完整之表列於附錄1。此表列舉各種輸入視頻位階的輸出電壓。所用參考電壓例如下列：
實際上有三種方式製作有色顯示器：－第一種可能性，如第1圖所示，是使用白色OLED射極，頂部具有光形態性彩色濾光器；此種顯示器類示現時LCD顯示器，其中顏色亦以彩色濾光器為之；其優點是使用單一OLD材料沉積，具有良好之顏色調諧可能性，但整個顯示器的效率，受到彩色濾光器的限制。
－第二種可能性，如第2圖所示，是使用藍色OLED射極，頂部具有紅色和綠色之光形態性彩色變換器；如此變換器主要是基於吸收某一光譜的材料，把它變換成始終較低階之其他光譜；此種顯示器的優點是使用單一OLED材料沉積，但整個顯示器的效率受到彩色變換器的限制；再者，需要藍色材料，因為光譜只能利用變換器降低，但藍色材料在發光和使用壽命二方面，始終效率較低。
－第三種可能性，如第3圖所示，對紅、綠、藍三色使用不同的OLED射極。此種顯示器需要至少3個材料沉積步驟，但射極更有效率，因為不經濾光。
本發明更特別適當第3圖之顯示器，亦可用於其他種顯示器，但優點較少。
使用三種不同的OLED材料(一種同等顏色)，暗示都有不同行為。意即全部有不同的臨限電壓和不同的效率，如第4圖所示。在第4圖實施例中，藍色材料的臨限電壓VBt h ，比綠色材料的臨限電壓VGt h 大，後者本身又比紅色材料的臨限電壓VRt h 大。此外，綠色材料的效率比紅色和藍色材料的效率大。因此，為達成指定的色溫，此等三色間之增益必須視空間的材料顏色座標，進一步調節。例如，使用下列材料：紅色(x＝0.64；y＝0.33)，具有6 cd/A，而VRt h ＝3V綠色(x＝0.3；y＝0.6)，具有20 cd/A，而VGt h ＝3.3V藍色(x＝0.15；y＝0.11)，具有4 cd/A，而VBt h ＝3.5V
因此，使用100%紅色、84%綠色和95%藍色，可達成白色色溫6400° K(x＝0.313；y＝0.328)。
若對三色使用唯有一組參考訊號(電壓或電流)之一驅動器，且應用於晶格的最大電壓為7伏特(＝Vm a x )，則電壓範圍必須從3V至7V，但只有一部份可得之動態可用，而所有校正必須以數位方式為之。如此校正會減少整個顯示器的視頻動態。第5圖表示為三色最後所用的視頻動態。更具體言之，第5圖表示各二極體(色材)所用範圍，以便具有適當色溫和黑色位階。誠然，要應用於二極體的最小電壓Vm i n (在前表中＝V7)，必須選擇等於3V，得以把紅色二極體切斷，且必須按照藍色臨限值位階選擇最低照明電壓(在前表中＝V7＋(V6－V7)×9/1175)，以調節黑色位階。對各二極體選擇的最大電壓，適於白色色溫，意即100%紅色、84%綠色和95%藍色。最後，可見只用到很少部份的綠色視頻範圍。
由於介於3V和7V間之視頻位階，以256位元界定，意即綠色成份只有少數的數位位階顯示。紅色成份使用多一位元灰級，但仍不夠提供令人滿意的圖像品質。解決方案可用特殊驅動器，對全部三色輸出具有不同的參考發訊，但如此驅動器不是不可得，便是相當昂貴。
本發明之目的，在於擬議解決此等缺點之方法。
按照本發明，此目的之解決方案，是利用在活性矩陣有機光射顯示器內圖像之顯示方法，此顯示器具有複數發光元件，各專用於一圖像的圖元至少三色份當中之一色份，其中各該發光元件所發生光度，是基於對該發光元件所供應訊號強度，而該訊號強度係以參考訊號為函數加以界定。包括如下步驟：－在視頻圖幅當中，對圖像定址至少三次，使視頻圖幅分成至少三個副圖幅，至少一色份與各副圖幅關聯；－於各副圖幅當中，以專用於該色份之一組參考訊號，顯示關聯之色份。
三個色份係例如紅色色份、綠色色份和藍色色份。
在第一具體例中，紅色成份是在第一副圖幅當中，以專用於該色份的一組參考訊號顯示，綠色成份是在第二副圖幅當中，以專用於該色份的一組參考訊號顯示，而藍色成份是在第三副圖幅當中，以專用於該色份的一組參考訊號顯示。
在較佳具體例中，紅、綠、藍色成份是在第一副圖幅當中，以專用於綠色成份的一組參考訊號顯示，紅和藍色成份是在第二副圖幅當中，以專用於紅色成份的一組參考訊號顯示，而藍色成份是在第三副圖幅當中，以專用於該色份的一組參考訊號顯示。
有利的是，副圖幅期限不同，其選擇在於降低施加於發光元件的電壓，以提升發光元件之使用壽命。例如，第一副圖幅的期限比第二副圖幅的期限為短，而第二副圖幅的期限又比第三副圖幅的期限為短。
三個副圖幅宜交織，使圖元之二接續橫列依序定址，以顯示不同的色份。
本發明亦涉及顯示裝置，包括：－活性矩陣，含一陣列的發光元件，按橫列和直行配置，各發光元件用來顯示所要顯示圖像的圖元至少三色份當中之一色份；－橫列驅動器，逐一橫列選擇矩陣之發光元件；－直行驅動器，把訊號輸送到橫列驅動器所選橫列之各該發光元件；該訊號因該發光元件所要顯示的視頻資訊，子女一組參考訊號而定；和－數位處理單位，把視頻資訊和參考訊號組輸送至直行驅動器，控制訊號至橫列驅動器。
數位處理單位之設計，在於控制橫列驅動器，並把視頻資訊和參考訊號輸送至直行驅動器，使圖像在視頻圖幅之際定址至少三次，且視頻圖幅分成至少三個副圖幅，至少一色份係與各副圖幅關聯，而在各副圖幅之際，關聯之色份係以專用於該色份的一組參考訊號加以顯示。
茲參見附圖詳述本發明具體例如下。
第6圖表示視頻資料的標準定址，在AMOLED顯示器中之定址。發光元件之矩陣包括例如320×3＝960直行(每色320直行)C1至C960，以及240橫列L0至L239，像QVGA顯示器(320×240圖元)。為簡化起見，圖中只表示5橫列L0至L4。C1是直行紅色發光元件，C2是直行綠色發光元件，C3是直行發光元件，C4是直行發光元件，依此類推。要顯示的圖像視頻資料，利用訊號處理單位加以處理，把一行發光元件之視頻資料R(1),G(1),B(1),R(2),G(2),(2),...R(320),G(320),B(320)，和顯示該視頻資料用之參考電極，輸送至有960輸出的資料驅動器，各輸出連接至矩陣之一直行。全部是視頻資料所用同組參考電壓。因此，為顯示顏色，此項標準定址需要調節參考電極，兼視頻調節三色。此等調節不能防止大量損失視頻動態，如第5圖所示。
本發明在此展示特殊定址，可用於標準活性矩陣OLED。此構想在於對各色具有一組參考電壓(或電流)，且對顯示器之發光元件按每圖幅定址三次，使視頻圖幅分成三個副圖幅，各副圖幅使用相對應組之參考電極，對顯示器適應主要一專用色。要顯示之主色在各副圖幅變換，一如參考電極組。
例如，紅色是在第一副圖幅之際，以專用於紅色的參考電極組顯示，綠色是在第二副圖幅之際，以專用於綠色的參考電極組顯示，而藍色是在第三副圖幅之際，以專用於藍色的參考電極組顯示。
本發明茲參見第7圖所示較佳具體例加以詳細說明。於第一副圖幅之際，三成份使用適於綠色成份的參考電極顯示，為此成份部署全灰度動態。{V0(G),V1(G),V2(G),V3(G),V4(G),V5(G),V6(G),V7(G)}指專用於綠色成份之參考電極組。另二成份只部份顯示。故在此副圖幅之際顯示的副圖像是帶綠/帶黃。於第二副圖幅之際，綠色成份失活(設定於零)，而使用專用於紅色成份的參考電極組{V0(R),V1(R),V2(R),V3(R),V4(R),V5(R),V6(R),V7(R)}，電極可適用於為紅色成份部署全動態。於此副圖幅之際顯示的副圖像是帶紫。最後，在第三副圖幅之際，綠色和紅色成份失活(設定於零)，使用專用於藍色成份的參考電極組{V0(B),V1(B),V2(B),V3(B),V4(B),V5(B),V6(B),V7(B)}，電極可適用於為藍色成份部署全動態。
按照本發明，如今可在各副圖幅調節8個參考電壓(或電流)。唯一特性是，最低參考電壓必須保持等於三色之最低臨限電壓。誠然，顯示藍色成份意味著紅色和綠色成份等於零。在本例中即意味等於V7，亦即最低參考電壓。然則，此電壓必須低到夠使其成為真正黑色。在第5圖實施例中，必須為：V7(R)＝V7(B)＝V7(G)＝VRt h 唯一額外要求是，必須快三倍把矩陣定址。
第8至10圖表示顯示裝置在三個副圖幅之際的功能。參見第8圖，於第一副圖幅之際，把要顯示的圖像之視頻資料，轉變成電壓，藉使用綠色成份專用的參考電壓組之資料驅動器，施於矩陣之發光元件。參考電壓分佈於3伏特(＝V7(G)＝VRt h )和約4伏特＝V0(G)之間，後者為顯示綠色成份可用的最大電壓。
綠色成份的參考電壓例列如下：
參見第9圖，於第二副圖幅之際，把要顯示的圖像之視頻資料，變換成電壓，藉使用紅色成份專用的參考電壓組之資料驅動器，應用於矩陣之發光元件，相當於綠色成份的視頻資料設定於零。參考電壓組分佈在3伏特(＝V7(R)＝VRt h )和約5.4伏特＝V0(R)之間，後者為顯示紅色成份可用之最大電壓。
紅色成份的參考電壓例列如下：
參見第10圖，於第三副圖幅之際，把要顯示的圖像之視頻資料，變換成電壓，藉使用藍色成份專用的參考電壓組之資料驅動器，應用於矩陣之發光元件。相當於綠色成份之視頻資料設定於零。參考電壓組分佈於3伏特(＝V7(B)＝VRt h )和約7伏特＝V0(B)之間，後者係可用於顯示藍色成份之最大電壓。
藍色成份的參考電壓例列如下：
以更一般的方式，只在第一副圖幅顯示具有最高光度能力之色份(在此例中為綠色成份)。具有最低光度能力之色份(在此例中為藍色成份)，則在三個副圖幅中顯示。而且有介於其間的光度能力之色份(在此例中為紅色成份)，是在二副圖幅之際顯示。
有益的是，三個副圖幅的期限不同，並適應以免增加專用色份之太大電壓。顯示器之色溫可藉改變各色份的活性時間期限(副圖幅期限)加以調節。此項改進如第11圖所示，其中藍色成份的第三副圖幅期限，在此圖中特別延長，各副圖幅選擇的期限，與第5圖所示相對應色份之二極體作業節(或所用二極體動態)成比例。此舉增進各色發光元件之使用壽命，以免提高應用之電壓。此外，可進一步提高專用色的期限，以低使用壽命為代價，避免任何微分的老化。
本發明亦可獲得改進，因為進行實施之顯示裝置，會遭受假相，稱為「破色」。其作業如像基於色多工化之顯示裝置，例如利用像DLP(數位光處理)顯示裝置等色輪。當眼睛快速運動或追隨快速運動時，即可觀察到此假相。如第12圖所示。在眼睛運動和追隨運動時，三色是逐一顯示。
按照本發明，擬議逐行進行顏色交織。誠然，在第7圖中，矩陣之全部諸行，是在各副圖幅之際逐一掃描，以供同色管理：於第一副圖幅之際，全部諸行定址以供顯示紅、綠、藍色成份，然後在第二副圖幅之際，係定址以供顯示紅和綠色成份，而在第三副圖幅之際，定址供顯示藍色成份。按照本發明，定址經修飾，而三個副圖幅交織。第一行被定址以顯示三色成份，然後第二行定址顯示藍色和紅色成份，而第三行定址顯示藍色成份，依此類推，如第13至15圖所示。
第13圖表示第一副週期，在此期間諸行全部掃描一次，使用紅色成份專用的參考電壓組，發生發光元件第一行用之資料驅動器輸出電壓，使用綠色成份專用的參考電壓組，發生發光元件第二行用之資料驅動器輸出電壓，使用藍色成份專用的參考電壓組，發生發光元件第三行用之資料驅動器輸出電壓，依此類推。
第14圖表示第二副週期，在此期間諸行全部掃描一次，使用綠色成份專用的參考電壓組，發生發光元件第一行用之資料驅動器輸出電壓，使用藍色成份專用的參考電壓組，發生發光元件第二行用之資料驅動器輸出電壓，使用紅色成份專用的參考電壓組，發生發光元件第三行用之資料驅動器輸出電壓，依此類推。
最後，第15圖表示第三副週期，在此期間諸行全部掃描一次，使用藍色成份專用的參考電壓組，發生發光元件第一行用之資料驅動器輸出電壓，使用紅色成份專用的參考電壓組，發生發光元件第二行用之資料驅動器輸出電壓，而使用紅色成份專用的參考電壓組，發生發光元件第三行用之資料驅動器輸出電壓，依此類推。
因此，三個副週期結束(相當於視頻圖幅結束)時，橫列全部以基於三組參考電壓(電流)之電壓定址。
此交織模態減少破色之可視度。此外，展示簡單的解決方案，不需對活性矩陣佈置進行任何修飾。如前所述，資料驅動器作業比傳統的顯示裝置快三倍，即以60赫模態在180赫，以50赫模態在150赫。在此操作模態中，不再可能每色份有不同活性時間。
此二解決方案的優點是不需任何修飾顯示裝置之活性矩陣佈置。
本發明不限於上述具體例。各種修飾均屬可能，並視為在申請專利範圍內，例如可用其他臨限電壓和效率之其他OLED材料；可用較多數的副圖幅；在副圖幅之際可顯示其他色份或色份群集；亦可以不同順序顯示色份。
V0－V7．．．各參考電極
B．．．藍色份
G．．．綠色份
R．．．紅色份
VBt h ．．．藍色材料的臨限電壓
VGt h ．．．綠色材料的臨限電壓
VRt h ．．．紅色材料的臨限電壓
Vm i n ．．．最小電壓
Vm a x ．．．最大電壓
C1－C960．．．發光元件
第1圖為白色OLED射極，具有三個濾色器，供發生紅、綠、藍色；第2圖為藍色OLED射極，有二個濾色器，供發生紅、綠、藍色；第3圖為紅色OLED射極、綠色OLED射極和藍色OLED射極，供發生紅、綠、藍色；第4圖為示意曲線圖，表示藍、綠、紅色OLED材料之臨限電壓和效率；第5圖表示第4圖各藍、綠、紅色OLED材料所用之視頻範圍；第6圖表示AMOLED顯示器內視頻資料之定址；第7圖表示本發明AMOLED顯示器內視頻資料之定址；第8圖表示在視頻圖幅的第一副圖幅之際，於AMOLED顯示器內視頻資料之定址；第9圖表示在視頻圖幅的第二副圖幅之際，於AMOLED顯示器內視頻資料之定址；第10圖表示在視頻圖幅的第三副圖幅之際，於AMOLED顯示器內視頻資料之定址；第11圖表示副圖幅具有不同期限的具體例；第12圖表示破色假相；第13圖表示以交織模態，在視頻圖幅的第一副週期之際，視頻資料之定址；第14圖表示以交織模態，在視頻圖幅的第二副週期之際，視頻資料之定址；第15圖表示以交織模態，在視頻圖幅的第三副週期之際，視頻資料之定址。
V0－V7．．．各參考電極
B．．．藍色份
G．．．綠色份
R．．．紅色份

Claims (4)

  1. 一種在活性矩陣有機光射顯示器內顯示圖像之方法，該顯示器具有複數發光元件，各專用於一圖像的圖元至少三色份當中之一色份，其中由每一該等發光元件產生的光度，係基於該發光元件所供應訊號的強度，該訊號強度係以參考訊號為函數加以界定，本方法之特徵為包括如下步驟：在視頻圖幅之際，將圖像定址至少三次，使視頻圖幅分成至少三個副圖幅，和其中第一、第二和第三色份是在第一副圖幅之際，以專用於第一色份的唯一參考訊號加以顯示，第二和第三色份是在第二副圖幅之際，以專用於第二色份的唯一參考訊號加以顯示，而第三色份是在第三副圖幅之際，以專用於該第三色份之唯一參考訊號加以顯示者。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該至少三色份係紅色色份、綠色色份和藍色色份者。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該紅色、綠色、藍色色份是在該第一副圖幅之際，以專用於該綠色色份的該參考訊號組加以顯示，該紅色和藍色色份是在該第二副圖幅之際，以專用於該紅色色份的該參考訊號組加以顯示，而該藍色色份是在該第三副圖幅之際，以專用於該色份的該參考訊號組加以顯示者。
  4. 一種顯示裝置，包括：活性矩陣，包含發光元件陣列，按橫列和直行配置，各該發光元件係用來顯示要顯示的圖像之圖元至少三色份當中之一色份；橫列驅動器，逐一橫列選擇該發光元件矩陣；直行驅動器，輸送訊號至橫列驅動器所選擇橫列之各該發光元件，該訊號視該發光元件要顯示的視頻資訊以及參考訊號組而定；以及 數位處理單位，把該視頻資訊及該參考訊號組輸送至該直行驅動器，而控制訊號輸送至該橫列驅動器；其中該數位處理單位控制該橫列驅動器，使圖像在視頻圖幅之際定址至少三次，而視頻圖幅分成至少三個副圖幅，其中第一、第二和第三色份是在第一副圖幅之際，以專用於第一色份的唯一參考訊號加以顯示，第二和第三色份是在第二副圖幅之際，以專用於第二色份的唯一參考訊號加以顯示，而第三色份是在第三副圖幅之際，以專用於該第三色份之唯一參考訊號加以顯示者。
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