显示设备以及用于制造和驱动该显示设备的方法
背景技术
本公开一般涉及显示设备以及用于制造和驱动该显示设备的方法,且尤其涉及具有发光元件的显示设备。
发光二极管(LED)(诸如有机LED(OLED))由于它们的自发光性质而彻底地解决了窄视角和光损失的问题并且因此被视为用于下一代显示设备的最有前景的技术。类似于液晶显示器(LCD),使用光刻技术在玻璃衬底上制造OLED显示设备的驱动电路。由于OLED是需要相对较高的电流电平的电流驱动的部件,因而低温多晶硅(LTPS)通常被用作沟道材料以满足沟道迁移率要求。由于OLED的发光材料是有机材料,因而OLED的图案通常是由使用荫罩(shadow mask)的蒸镀技术所限定。
图1示出了在玻璃衬底102上制造的常规OLED 100的侧视图。绝缘层104形成在玻璃衬底102上。OLED 100包括阳极106和阴极108。从阳极106到阳极108,空穴注入层110、有机发光层112和电子传输层114是按此顺序形成的。驱动电路116也形成在玻璃衬底102上,该驱动电路116包括驱动和开关薄膜晶体管(TFT)、电线和垂直互连通道(通孔)。取决于在有机发光层112中所使用的材料,不同颜色(波长)的光可通过盖玻璃118而发射。
多个OLED(子像素)可构成显示器上的单个像素。如在图2中所示,像素200包括两个OLED 202、204,这两个OLED中的每一个形成在玻璃衬底102上并且由相应的驱动电路116所驱动。阴极108是OLED 202、204两者的公共阴极。类似地,绝缘层104、空穴注入层110和电子传输层114中的每一个是OLED 202、204两者的公共层。然而,每一个有机发光层112需要由使用荫罩的蒸镀技术单独地成型以适应每一个子像素的形状和尺寸。在图3中,像素300包括形成在相同的平面上作为子像素的三个OLED 302、304、306,这三个OLED 302、304、306分别从它们相应的有机发光层308、310、312发射红光、绿光和蓝光。如上所提到的,对于所有的OLED 302、304、306,形成公共阳极106和公共阴极108,同时对于每一子像素,单独地使这些有机发光层308、310、312成型。
归因于使用荫罩来成型有机材料的加工精度,每一个有机发光层的最小尺寸是有限的。而且,由于传统设备中的所有的OLED形成在如图1-3中所示的相同的平面中,因而必须在相邻的子像素之间维持足够的空间以避免相邻的有机发光层的重叠。因此,传统OLED显示设备的分辨率受有机发光层的加工精度和OLED的平面结构限制。
因此,存在对改进的显示设备以及用于制造和驱动该显示设备的方法的需要以解决上述问题。
发明内容
本公开一般涉及显示设备以及用于制造和驱动该显示设备的方法,且尤其涉及具有发光元件的显示设备。
在一个示例中,提供了包括用于显示的像素阵列的设备。这些像素中的每一个包括第一发光元件和第二发光元件。第一发光元件形成在衬底上。第二发光元件形成在第一发光元件上。第一和第二发光元件共用同一电极。
在另一示例中,提供了用于制造包括像素阵列的显示设备的方法。对于像素中的每一个,在衬底上形成第一发光元件,并且在第一发光元件上形成第二发光元件。第一和第二发光元件共用同一电极。
在又一示例中,提供了包括显示面板和控制逻辑的装置。显示面板包括像素阵列和驱动电路。像素中的每一个包括形成在衬底上的第一发光元件和形成在第一发光元件上的第二发光元件。第一和第二发光元件共用同一电极。驱动电路包括可操作地连接至第一和第二发光元件的主开关。控制逻辑可操作地连接该显示面板并且被配置成控制该驱动电路以使得第一和第二发光元件交替地发光。
在又一示例中,提供了用于驱动包括像素阵列的显示面板的方法。像素中的每一个包括形成在衬底上的第一发光元件和形成在第一发光元件上的第二发光元件。第一和第二发光元件共用同一电极。电流被施加通过第一发光元件以使第一发光元件在第一发光周期中发光。电流被施加通过第二发光元件以使第二发光元件在第二发光周期中发光。
在又一示例中,提供了用于驱动包括像素阵列的显示面板的设备。这些像素中的每一个包括第一发光元件和第二发光元件。该设备包括时序控制器。该时序控制器被配置成提供第一组时序控制信号以用于协调栅极扫描的时序和将显示数据写入到像素阵列中的时序。该时序控制器还被配置成提供第二组时序控制信号以用于控制由像素阵列的第一和第二发光元件发射光的时序以使得像素阵列的第一发光元件在第一发光周期内发光并且交替地像素阵列的第二发光元件在第二发光周期内发光。
在又一示例中,提供了用于驱动包括像素阵列的显示面板的集成电路。这些像素中的每一个包括第一发光元件和第二发光元件。该集成电路包括主开关和多个辅助开关。主开关可操作地连接至像素阵列的第一公共阴极和第二公共阴极。多个辅助开关中的每一个可操作地连接每一个像素的第一和第二发光元件的共用的阳极。该集成电路被配置成基于控制信号来交替地施加电流通过像素阵列的第一发光元件或第二发光元件。
附图简述
鉴于在伴随有以下附图时的以下描述,将更容易地理解各实施例,并且其中相同的附图标记表示相同的元件,其中:
图1是示出了现有技术中的发光元件的侧视图;
图2是示出了现有技术中的包括两个发光元件的像素的侧视图;
图3是示出了现有技术中的包括三个不同颜色的子像素的像素的侧视图;
图4是示出了根据本公开所阐述的一个实施例的包括显示设备的系统的框图;
图5是根据本公开所阐述的一个实施例的图4中所示的系统的一个示例的图示;
图6是示出了根据本公开所阐述的一个实施例的图5中所示的系统的框图;
图7是示出了根据本公开所阐述的一个实施例的层叠结构中的两个发光元件的侧视图;
图8是示出了根据本公开所阐述的一个实施例的包括四个发光元件的像素的侧视图;
图9是示出了根据本公开所阐述的一个实施例的包括四个不同颜色的子像素的像素的侧视图;
图10是示出了根据本公开所阐述的一个实施例的包括三个不同颜色的子像素的像素的侧视图;
图11是示出了根据本公开所阐述的一个实施例的图4中所示的显示设备的驱动电路的电路图;
图12是示出了根据本公开所阐述的一个实施例的图4中所示的显示设备的控制逻辑的框图;
图13是示出了根据本公开所阐述的一个实施例的图4中所示的显示设备的框图;
图14是示出了根据本公开所阐述的一个实施例的用于驱动图4中所示的显示设备的方法的时序图;
图15-17是示出了根据本公开所阐述的不同的实施例的用于驱动图4中所示的显示设备的另一方法的时序图;
图18-19是示出了根据本公开所阐述的不同的实施例的用于制造图4中所示的显示设备的方法的流程图;以及
图20是示出了根据本公开所阐述的一个实施例的用于驱动图4中所示的显示设备的方法的流程图。
详细描述
在以下详细描述中,通过示例的方式阐述了许多具体细节以提供对本发明的透彻理解。然而,对本领域技术人员而言应当显而易见的是,没有这些细节也可实践本公开。在其它实例中,已以相对高层次描述了公知的方法、过程、系统、部件和/或电路,而没有细节,以避免不必要地模糊本公开的各方面。
本公开提供有效方式来增加显示设备的分辨率,藉此改善用户体验。本公开可通过引入多发光元件层叠结构和基于场序列的驱动方法来减小每一个像素的尺寸。而且,本公开与OLED制造的传统工艺过程完全地兼容。附加的新颖特征将部分地在以下说明书中陈述,且在本领域技术人员查阅了以下描述和所附附图后这些附加的新颖特征将部分地变得显而易见,或可通过示例的生产或操作来获知这些附加的新颖特征。可通过以下讨论的详细示例中所阐述的方法、手段、和组合的各个方面的实践或使用,来实现和达到本公开的特征。
图4示出了包括显示设备402的系统400。系统400可以是任何合适的电子设备,例如,电视机,膝上型计算机、台式计算机、上网本计算机、媒体中心、手持设备(例如,非智能或智能电话、平板电脑等)、全球定位系统(GPS)、电子广告牌、游戏控制台、机顶盒、打印机、或任何其它合适的电子设备。在此示例中,显示设备402可操作地耦合至系统400的其它部件并且是系统400的一部分,诸如但不限于,电视屏幕、计算机监视器、仪表板、头戴式显示器、或电子广告牌。显示设备402可以是LED显示器(诸如OLED显示器)或任何其它合适类型的显示设备。显示设备402可包括显示面板404和控制逻辑406。
显示面板404具有以多个行和列排列的像素阵列。这些像素中的每一个可包括两个或多个子像素,这些子像素中的每一个是诸如OLED之类的发光元件,该发光元件可在没有背光的情况下直接地发光。在此示例中,对于每一个像素,采用多OLED层叠结构,以减小该像素的尺寸。例如,对于每一个像素,第一OLED形成在衬底上,并且第二OLED形成在第一OLED上并且与第一OLED共用同一阳极。换言之,在此示例中,不同于常规OLED显示面板,每一个像素的OLED没有形成在相同的平面中。
显示设备402的控制逻辑406可包括时序控制器(TCON)、栅极驱动单元、数据驱动单元以及配置成接收显示数据408并基于所接收的显示数据408提供控制信号410来驱动该显示面板404的任何合适的硬件、软件、固件或其组合。控制信号410被用于控制像素的写入并且引导该显示面板404的操作。控制逻辑406可包括任何其它合适的部件,包括例如,数模转换器(DAC)、锁存器等。在此示例中,控制信号410包括时序控制信号,用于根据该显示面板404所采用的多OLED层叠结构来施加基于场序列的驱动方法。
在一个示例中,系统400可以是具有显示设备402的膝上型或台式计算机。在此示例中,系统400还包括处理器412和存储器414。处理器412可以是,例如,图形处理器(例如,GPU)、通用处理器(例如,APU,加速处理单元;GPGPU,GPU上的通用目的计算单元)、或任何其它合适的处理器。存储器414可以是,例如,分立帧缓冲器或统一存储器。处理器412被配置成在显示帧中生成显示数据408并且在将该显示数据408发送至控制逻辑406之前将显示数据408暂时存储在存储器414中。处理器412还可生成其它数据,诸如但不限于,控制指令416或测试信号,并且直接地或通过存储器414将它们提供至控制逻辑406。控制逻辑406然后从存储器414或直接地从处理器412接收该显示数据408。
在另一示例中,系统400可以是具有显示设备402的电视机。在此示例中,系统400还包括接收器418,诸如但不限于,天线、射频接收器、数字信号调谐器、数字显示连接器,例如,HDMI、DVI、显示端口、USB、蓝牙、WiFi接收器、或以太网端口。接收器418被配置成接收该显示数据408作为系统400的输入并且将原始的或经调制的显示数据408提供至控制逻辑406。
在又一示例中,系统400可以是手持设备,诸如智能电话或平板电脑。在此示例中,系统400包括处理器412、存储器414和接收器418。系统400既可通过其处理器412生成显示数据408又可通过其接收器418接收显示数据408。例如,系统400可以是如图5-6中所示的平板电脑500,该平板电脑500即可用作便携式电视也可用作便携式计算设备。在图6中,平板电脑500包括通过柔性印刷电路(FPC)506彼此可操作地相连的显示设备502和主控制模块504。主控制模块504包括但不限于,一个或多个存储器508、电源管理模块510、CPU 512和分立部件514。
不管怎样,系统400至少包括具有如以下详细地描述的多发光元件层叠结构和基于场序列的驱动机制的显示设备402。系统400还可包括任何其它合适的部件,诸如但不限于,扬声器420和输入设备422,例如,鼠标、键盘、遥控器、手写设备、相机、麦克风、扫描仪等。
图7是示出了根据本公开所阐述的一个实施例的层叠结构中的两个发光元件的侧视图。在此示例中,两个发光元件是以层叠结构形成于玻璃衬底706上的第一OLED 702和第二OLED 704。可以理解的,除了OLED之外,在其它示例中,可采用在没有背光的情况下能直接发光的任何其它合适的发光元件。
在此示例中,第一OLED 702可以是倒置型OLED。与如图1中所示的其中阳极被置于衬底上的常规型OLED相反,倒置型OLED使用底部阴极。在此示例中,第一OLED 702包括形成在玻璃衬底706上的第一阴极708以及形成在第一阴极708上的第一电子传输层710。例如,第一阴极708是使用任何适当的薄膜金属化工艺(诸如蒸镀和溅射)由铝制成的。第一OLED 702还包括形成在第一电子传输层710上的第一有机发光层712以及形成在第一有机发光层712上的第一空穴注入层714。取决于在第一有机发光层712中所使用的具体的有机材料,当施加电流时,第一OLED 702发射特定波长(颜色)的光。第一电子传输层710、第一有机发光层712和第一空穴注入层714可以是使用任何适当的薄膜技术(诸如蒸镀和分子束外延(MBE))由本领域已知的用于倒置型OLED的任何合适的材料制成。第一OLED 702进一步包括形成在第一空穴注入层714上的阳极716。阳极716可以是使用不损害有机层的薄膜工艺(例如,蒸镀或面向靶溅射(FTS))由透明导电材料(诸如氧化铟锡(ITO))制成。
在此示例中,第二OLED 704形成在第一OLED 702上并且与第一OLED 702共用同一阳极716。即,常规型OLED和倒置型OLED是一个层叠在另一个的顶部之上并且共用两者之间的同一阳极。第二OLED 704包括共用的阳极716和形成在共用的阳极716上的第二空穴注入层718。第二OLED 704还包括形成在第二空穴注入层718上的第二有机发光层720以及形成在第二有机发光层720上的第二电子传输层722。第二电子传输层722、第二有机发光层720和第二空穴注入层718可以是使用任何适当的薄膜技术(诸如蒸镀以及MBE)由本领域已知的任何合适的材料制成。在此示例中,第一和第二有机发光层712、720是由不同的有机材料制成并且因此发射不同颜色的光。第二OLED 704进一步包括形成在第二电子传输层722上的第二阴极724。第二阴极724可以是使用不损害有机层的薄膜工艺(例如,蒸镀或FTS)由透明导电材料(诸如ITO)制成。
可在第二OLED 704上形成任何其它合适的层或部件,诸如极化层或触摸屏感应层。在此示例中,具有潮湿吸收剂的玻璃包封(包括盖玻璃730)被用于封装第一和第二OLED 702、704。
在此示例中,邻近于第一和第二OLED 702、704而形成驱动电路726。例如,在形成第一和第二OLED 702、704之前,驱动电路726是由玻璃衬底706上的LTPS制成。随后在驱动电路726上形成绝缘层728。绝缘层728可由例如氮化硅或二氧化硅制成。一通孔(via)被预留在绝缘层728中以用于共用的阳极716。在形成第一OLED 702的过程期间,该通孔受荫罩的保护,直到形成阳极716。如图7中所示,阳极716通过该通孔延伸并电连接至驱动电路726并且通过绝缘层728与第一阴极708电绝缘。
图8是示出了根据本公开所阐述的一个实施例的包括四个发光元件的像素的侧视图。在此示例中,像素800包括第一OLED 802、第二OLED 804、第三OLED 806和第四OLED 808。第一和第三OLED 802、806是倒置型OLED。第一和第三OLED 802、806形成在玻璃衬底706上并且被设置在基本上相同的平面(底平面)中。第二和第四OLED 804、808是常规型OLED并且被设置在基本上相同的平面(顶平面)中。第二OLED 804形成在第一OLED 802上并且与第一OLED 802共用同一阳极;第四OLED 808形成在第三OLED 806上并且与第三OLED 806共用同一阳极。
在相同平面中的OLED具有公共阴极。在此示例中,第一阴极708是底平面中的第一和第三OLED 802、806的公共阴极,并且第二阴极724是顶平面中的第二和第四OLED 804、808的公共阴极。类似地,第二空穴注入层718和第二电子传输层722中的每一个是用于第二和第四OLED 804、808的公共层。换言之,在顶平面中的常规型OLED具有公共空穴注入层、公共电子传输层和公共阴极。
对于相应的OLED,驱动电路726首先形成在玻璃衬底706上。在此示例中,每一个驱动电路726被配置成驱动两个OLED(这两个OLED是一个层叠在另一个的顶部之上)并且通过绝缘层728中的相应的通孔被电连接至由这两个层叠的OLED所共用的相应的阳极716。在形成驱动电路726之后,使用如上所述的适于倒置型OLED的材料和工艺在玻璃衬底706上形成第一和第三OLED 802、806。一旦形成了共用的阳极716,则形成平坦化层810以使得可使用如上所述的适于常规OLED的材料和工艺分别在第一和第三OLED 802、806的顶部之上形成第二和第四OLED804、808。可理解的,在其它示例中,多于两个的OLED可被层叠在多个平面中,并且在相邻平面中的OLED共用相同的阳极。
图9是示出了根据本公开所阐述的一个实施例的包括四个不同颜色的子像素的像素的侧视图。显示设备中的像素中的每一个具有相同的子像素排列。在此示例中,像素900包括在两个平面中排列的第一OLED 902、第二OLED 904、第三OLED 906和第四OLED 908。第一和第三OLED 902、906是形成在底平面中的倒置型OLED,并且第二和第四OLED 904、908是形成在顶平面中的常规型OLED。第一和第二OLED902、904由驱动电路910所驱动,并且第三和第四OLED 906、908由驱动电路912所驱动。
在此示例中,一个层叠在另一个的顶部之上的这两个OLED发射不同颜色的光。即,第一和第二OLED 902、904发射不同颜色的光,并且第三和第四OLED 906、908发射不同颜色的光。在一个示例中,OLED 902、904、906、908中的每一个发射不同颜色的光。例如,第一OLED 902发射红(R)光;第二OLED 904发射蓝(B)光;第三OLED 906发射绿(G)光;并且第四OLED 908发射白(W)光。可理解的,光的颜色不限于R、G、B或W,而是可包括任何其它合适的颜色,诸如黄色(Y)、青色(C)或品红(M)。任何适当的子像素排列可被图9中所示的配置所采用,只要一个层叠在另一个的顶部之上的这两个OLED发射不同颜色的光即可。在此示例中,OLED 902、904、906、908中的每一个在平面图中具有基本上相同的尺寸。可理解的,在其它示例中,不同尺寸和/或形状的OLED可被应用于图9中所示的配置。
图10是示出了根据本公开所阐述的一个实施例的包括三个不同颜色的子像素的像素的侧视图。显示设备中的像素中的每一个具有相同的子像素排列。在此示例中,像素1000包括在两个平面中排列的第一OLED 1002、第二OLED 1004和第三OLED 1006。第一和第三OLED1002、1006是形成在底平面中的倒置型OLED,并且第二OLED 1004是在顶平面中的形成于第一OLED 1002上的常规型OLED。第一和第二OLED1002、1004由驱动电路1008所驱动,并且第三OLED 1006由驱动电路1010所驱动。
在此示例中,一个层叠在另一个的顶部之上的这两个OLED发射不同颜色的光。即,第一和第二OLED 1002、1004发射不同颜色的光。在一个示例中,OLED 1002、1004、1006中的每一个发射不同颜色的光。例如,第一OLED 1002发射红(R)光;第二OLED 1004发射蓝(B)光;并且第三OLED 1006发射绿(G)光。可理解的,光的颜色不限于R、G或B,而是可包括任何其它合适的颜色,诸如黄色(Y)、青色(C)、品红(M)或白(W)。任何适当的子像素排列可被图10中所示的配置所采用,只要一个层叠在另一个的顶部之上的这两个OLED发射不同颜色的光就行。在此示例中,在底平面中的第一和第三OLED 1002、1006在平面图中具有基本上相同的尺寸,而在顶平面中的第二OLED 1004具有比第一OLED 1002或第三OLED 1006的尺寸更大的尺寸。已知的是,蓝(B)色的发光效率低于红(R)或绿(G)色的发光效率。因此,顶平面中的B子像素大于底平面中的R和G子像素以补偿其发光效率的不足。
归因于相邻子像素之间的空间,常规OLED显示器中的每一个像素的尺寸不能被进一步减小。具体地,对于包括排列在相同平面中的三个子像素的像素而言,该像素包括在相邻的子像素之间的三个空间,这三个空间不能被进一步减小。在图7-10中所示的示例中,由于每一个平面仅包括两个OLED,因而减少了由于相邻的子像素之间的空间引起的面积的浪费。在图7-10中所示的示例中,具有三个或更多个子像素的全像素可在两个子像素的宽度中制成。将深度方向的变化考虑在内,在图7-10中所示的示例中的每一个像素的面积可被减小到常规OLED显示器中的每一个像素的面积的4/9,藉此增加了显示分辨率。
图11是示出了根据本公开所阐述的一个实施例的显示设备的驱动电路的电路图。如上所提到的,驱动电路1100可以是形成在玻璃衬底上的LTPS层中的集成电路,在该玻璃衬底上第一OLED(OLED1)1102和第二OLED(OLED2)以层叠结构形成。在此示例中,驱动电路1100被配置成基于控制信号(开关控制)交替地施加电流使其通过第一OLED1102或第二OLED 1104。具体地,驱动电路1100被配置成施加第一电流(I1)通过第一OLED 1102以使第一OLED 1102在第一发光周期内发光,并且施加第二电流(I2)通过第二OLED 1104以使第二OLED 1104在第二发光周期内发光。
在此示例中,第一和第二OLED 1102、1104共用相同的阳极1106并且分别包括第一阴极1108和第二阴极1110。如上所提到的,第一阴极1108是像素阵列的第一公共阴极的一部分,并且第二阴极1110是像素阵列的第二公共阴极的一部分。驱动电路1100包括主开关(开关1)1114和辅助开关(开关2)1116。在此示例中,主开关1114是具有两个晶体管的CMOS开关,这两个晶体管分别可操作地连接至第一和第二阴极1108、1110以及接地。晶体管的栅极受该控制信号控制。由于OLED1102、1104中的每一个的第一和第二阴极1108、1110是该阵列中的所有像素的公共阴极的一部分,因而针对所有像素提供一个主开关1114。在此示例中,辅助开关1116是具有两个晶体管的CMOS开关,这两个晶体管分别可操作地连接至第一驱动晶体管(驱动TFT 1)1118和第二驱动晶体管(驱动TFT 2)1120以及共用的阳极1106。辅助开关1116的晶体管的栅极受用于控制主开关1114的相同的控制信号控制。由于一个层叠在另一个的顶部之上的每两个OLED 1102、1104共用相同的阳极1106,因而在此示例中,针对每两个OLED 1102、1104提供一个辅助开关1116。
响应于该控制信号,主开关1114耦合至第一和第二阴极1108、1110中的一个以在像素阵列的相应的第一或第二阴极1108、1110和共用的阳极1106之间形成电流路径。同时,响应于相同的控制信号,辅助开关1116耦合至第一和第二驱动晶体管1118、1120中的一个以施加相应的电流。例如,在第一发光周期中,该控制信号使得由第一驱动晶体管1118所生成的第一电流(I1)被施加至共用的阳极1106并且还使得第一电流(I1)通过第一OLED 1102。换言之,在第一发光周期中,形成了包括电压/电流源1122、第一驱动晶体管1118、共用的阳极1106、第一OLED 1102、第一阴极1108和接地的电流路径。在第二发光周期中,该控制信号使得由第二驱动晶体管1120所生成的第二电流(I2)被施加至共用的阳极1106并且还使得第二电流(I2)通过第二OLED 1104。换言之,在第二发光周期中,形成了包括电压/电流源1122、第二驱动晶体管1120、共用的阳极1106、第二OLED 1104、第二阴极1110和接地的电流路径。
在此示例中,驱动电路1100进一步包括可操作地连接至第一栅极线1128和数据线1130的第一开关晶体管(开关TFT 1)1124和第一电容器(存储电容器1)1126。当第一栅极线1128被充电(即,通过第一栅极线1128施加电压信号)时,第一开关晶体管1124被导通,并且第一条显示数据通过数据线1130被存储在第一电容器1126中。第一电容器1126被耦合至第一驱动晶体管1118的栅极和源极。由于第一驱动晶体管1118工作在线性区,因而基于第一电容器1126的电势(即,第一条显示数据)确定由第一驱动晶体管1118所生成的第一电流(I1)。
类似地,驱动电路1100还包括可操作地连接至第二栅极线1136和相同的数据线1130的第二开关晶体管(开关TFT 2)1132和第二电容器(存储电容器2)1134。当第二栅极线1136被充电(即,通过第二栅极线1136施加电压信号)时,第二开关晶体管1132被导通,并且第二条显示数据通过数据线1130被存储在第二电容器1134中。第二电容器1134被耦合至第二驱动晶体管1120的栅极和源极。由于第二驱动晶体管1120工作在线性区,因而基于第二电容器1134的电势(即,第二条显示数据)确定由第二驱动晶体管1120所生成的第二电流(I2)。在此示例中,两条栅极线分别被提供用于这两个层叠的OLED,并且在相应的OLED的发光周期中单独地对上述栅极线中的每一条充电。另一方面,针对这两个层叠的OLED,提供一条数据线,并且用于这两个OLED的显示数据在不同的周期内通过相同的数据线被存储在相应的电容器中。换言之,使用时分复用(TDM)通过相同的数据线将显示数据传输至不同的电容器。
图12是示出了根据本公开所阐述的一个实施例的显示设备的控制逻辑的框图。在此示例中,控制逻辑1200包括时序控制器1202、栅极驱动单元1204和数据驱动单元1206。控制逻辑1200可操作地耦合至显示面板并且被配置成控制该驱动电路1208以驱动该显示面板的每一个像素1210。在此示例中,每一个像素1210包括按如上所述的层叠结构形成的至少第一发光元件1212和第二发光元件1214。第一和第二发光元件1212、1214可以是OLED。在此示例中,在控制逻辑1200的控制下,通过驱动电路1208交替地施加第一电流(I1)和第二电流(I2)通过第一和第二发光元件1212、1214以使得第一和第二发光元件1212、1214在不同的发光周期内交替地发光。
在此示例中,对于每一个像素1210,栅极驱动单元1204被配置成分别地通过第一栅极线扫描第一发光元件1212并通过第二栅极线扫描第二发光元件1214。可理解的,相同行中的所有像素具有至少一条公共栅极线以使得同时扫描在该相同行中的所有的像素。在此示例中,相同行中的所有像素具有两条公共栅极线。两条公共栅极线中的一条被用于扫描在相同的像素行中的所有的第一发光元件(底平面中的发光元件),并且另一条公共栅极线被用于扫描在相同的像素行中的所有的第二发光元件(顶平面中的发光元件)。在此示例中,仅在已扫描了一行像素的两个平面中的发光元件之后,栅极驱动单元1204才接着扫描下一行像素。换言之,扫描顺序可被表示为1a、1b、2a、2b、3a、3b、...Na、Nb(假设显示面板包括N行像素并且每行像素具有第一栅极线a和第二栅极线b)。可理解的,在其它示例中,扫描顺序可以不同,诸如1a、2a、3a、...Na、1b、2b、3b、...Nb。
在此示例中,对于每一个像素1210,数据驱动单元1206被配置成通过相同的数据线,分别地将第一条显示数据写入到第一发光元件1212中并且将第二条显示数据写入到第二发光元件1214中。在诸如30、60或72Hz之类的帧率下以连续帧接收上述显示数据。如以上所提到的,对于每一个像素1210,使用TDM在不同时间周期中通过相同的数据线写入用于不同的发光元件1212、1214的显示数据。
在此示例中,时序控制器1202被配置成将第一组时序控制信号(时序控制1)提供至栅极驱动单元1204和数据驱动单元1206。第一组时序控制信号协调栅极扫描的时序和写入显示数据的时序。在此示例中,所有的像素行(例如,1a、1b、2a、2b、...)的每一个栅极线的栅极扫描脉冲都与显示数据电压同步。时序控制器1202还被配置成将第二组时序控制信号(时序控制2)提供至驱动电路1208以控制相应的像素1210的主开关和每一个辅助开关的操作。第二组时序控制信号包括图11中所示的控制信号(开关控制)。具体地,第二组时序控制信号控制由像素阵列的第一和第二发光元件1212、1214发射光的时序,以使得像素阵列的第一发光元件1212在第一发光周期内发光并且交替地像素阵列的第二发光元件1214在第二发光周期内发光。虽然在图12中仅描绘了一个像素1210,但可理解的是,由于第二组时序控制信号被同时地提供至所有的像素,因而所有的第一发光元件(底平面中的发光元件)在每一个第一发光周期中同时地发光并且所有的第二发光元件(顶平面中的发光元件)在每一个第二发光周期中同时地发光。下面详细地描述发射光的时序和栅极扫描的时序。
图13是示出了根据本公开所阐述的一个实施例的图4中所示的显示设备的一个示例的框图。在此示例中,显示设备402包括显示面板1302、时序控制器1202、栅极驱动单元1204和数据驱动单元1206。显示面板1302包括像素1304的阵列,像素1304中的每一个包括在如上所述的层叠结构中的至少两个发光元件以及具有用于每一个像素1304的主开关1306和多个辅助开关的驱动电路。
栅极驱动单元1204被配置成通过栅极线将栅极扫描电压施加到每一个开关晶体管的栅极上以导通相应的开关晶体管从而使得相应的发光元件(子像素)的显示数据可通过数据驱动单元1206而被写入。栅极驱动单元1204可包括一个或多个DAC和多路复用器(MUX)以用于将从时序控制器1202接收的数字控制信号转换至模拟栅极扫描电压并根据预设扫描顺序将栅极扫描电压施加至每一行像素的栅极线。数据驱动单元1206可包括一个或多个DAC、MUX和运算电路,以用于控制通过数据线将电压施加到每一个开关晶体管的源极的时序并且基于从时序控制器1202接收的数据控制信号根据显示数据的电平变化来控制所施加的电压的幅值。
在此示例中,为了显示一行像素,该行像素的显示数据是由时序控制器1202所接收。时序控制器1202随后将第一组时序控制信号提供至栅极驱动单元1204和数据驱动单元1206。第一组时序控制信号协调栅极扫描的时序和写入显示数据的时序。响应于第一组时序控制信号,栅极驱动单元1204通过其两条栅极线扫描相应行的像素,并且数据驱动单元1206通过它们相应的数据线同时地将所接收的显示数据写入到该行中的像素中的每一个。如上所提到的,对于每一个像素,来自时序控制器1202的第一组时序控制信号还确保使用TDM在不同的周期中通过相同的数据线写入这两个层叠的发光元件的两条显示数据。可针对每一行像素重复相同的过程直到一帧中的显示数据被写入像素1304阵列中。尽管在图13中示出了一个栅极驱动单元1204,然而要理解的是,在其它示例中可采用两个或多个栅极驱动单元来通过其两条栅极线同时地扫描每一像素的第一和第二发光元件。
在此示例中,时序控制器1202还将第二组时序控制信号提供至主开关1306和辅助开关中的每一个。第二组时序控制信号控制由像素1304的阵列的第一和第二发光元件发射光的时序以使得像素1304的阵列的第一发光元件在每一个第一发光周期内发光并且交替地像素1304阵列的第二发光元件在每一个第二发光周期内发光。在此示例中,第一和第二发光周期的长度基本上相同。即,相同的控制信号被提供至像素1304阵列中的每一个的主开关1306和辅助开关从而使得以场序列方式交替地激活像素1304阵列的所有的第一和第二发光元件(例如,底平面和顶平面中的发光元件)。
图14是示出了根据本公开所阐述的一个实施例的用于驱动显示设备的方法的时序图。在此示例中,在每一个帧周期1400中,像素阵列的第一和第二发光元件在显示数据已经被写入像素阵列中之后交替地发光。换言之,每一个帧周期1400被分成栅极扫描/数据写入周期1402和发光周期1404以使得当发光元件正在闪光时不更新显示数据。栅极扫描/数据写入周期1402的长度可基于显示设备的刷新率和像素的行的数量(水平显示分辨率)来确定并且响应于第一组时序控制信号被栅极和数据驱动单元控制。在此示例中,第一和第二发光周期的长度基本上相同,并且发射光(闪光)的频率是响应于第二组时序控制信号被主开关和相应的辅助开关控制。第一或第二发光周期的最小长度(即,发射光的最高频率)受连接到主开关的第一和第二公共阴极的本征(instinct)电容限制。在此示例中,主开关用作三路开关,其在栅极扫描/数据写入周期1402中关闭第一和第二发光元件两者并且在发光周期1404中交替地打开第一发光元件和第二发光元件。
图15-17是示出了根据本公开所阐述的不同的实施例的用于驱动显示设备的另一方法的时序图。在此示例中,如图15中所示,栅极扫描/数据写入周期和发光周期被合并在每一个帧周期中,并且发射光的时序与栅极扫描的时序同步。该同步是通过第一组和第二组时序控制信号受控制逻辑控制。在此示例中,主开关用作两路开关,其交替地打开第一发光元件和第二发光元件。
在如图16中所示的一个示例中,栅极扫描的频率基本上与发光的频率相同。假设每一个像素的第一发光元件(子像素)在第一发光周期中发光,并且每一个像素的第二发光元件(子像素)在第二发光周期中发光,在此示例中,在其中第二发光元件发光的第二发光周期中扫描第一发光元件并写入第一发光元件的显示数据,并且在其中第一发光元件发光的第一发光周期中扫描第二发光元件并写入第二发光元件的显示数据。如图16中所示,当每一个像素的第一栅极线正被充电(例如,1a、2a、3a)时,第二子像素发光并且第一子像素不发光,从而使得第一子像素的显示数据(数据电压)的改变不引起任何视觉变化。类似地,当每一个像素的第二栅极线正被充电(例如,1b、2b、3b)时,第一子像素发光并且第二子像素不发光以避免由第二子像素的显示数据(数据电压)的更新所引起的任何视觉变化。因此,通过第一组和第二组时序控制信号同步发射光和栅极扫描的时序以使得每一个发光元件(子像素)的显示数据在相应的发光元件正在发光时不被更新。
在如图17中所示的另一示例中,栅极扫描的频率是发光的频率的两倍。在此示例中,在每一个延长的发光周期中,对相同行的像素的两条栅极线充电。因此,当相应的子像素在延长的发光周期中发光时,每一个子像素的显示数据(数据电压)改变。在此示例中,基于第一和第二公用阴极的本征电容来确定每一个延长的发光周期的长度。例如,假设显示器的刷新率是60Hz并且水平显示分辨率是1920(在每一帧周期中,需要扫描1920×2条栅极线),则栅极扫描脉冲宽度是4.34μs,这也是每一个发光周期的长度,如果如之前相对于图16所描述的栅极扫描的频率与发射光的频率相同的话。然而,如果第一和第二公用阴极的本征电容足够大,则第一和第二发光元件之间的切换的延迟可比栅极扫描脉冲宽度大(例如,延迟是6μs,而栅极扫描脉冲宽度是4.34μs)。在此情况下,不得不减小发射光的频率以补偿由第一和第二公共阴极的本征电容所引起的切换的延迟。在图17的示例中,栅极扫描的频率是发射光的频率的两倍。在其它示例中,栅极扫描的频率可以是发射光的频率的n倍,其中n是正整数并且是基于如以上所提到的第一和第二公共阴极的本征电容进行确定。
图18-19是示出了根据本公开所阐述的不同的实施例的用于制造显示设备的方法的流程图。将参照上面的附图进行描述。然而,可采用任何合适的逻辑、单元或电路。在图18中,在框1802处开始,对于像素中的每一个,在衬底上形成第一发光元件。例如,在玻璃衬底上形成倒置型OLED。在框1804处,对于像素中的每一个,在第一发光元件上形成第二发光元件。第一和第二发光元件共用同一电极。例如,常规型OLED形成在倒置型OLED上并且与倒置型OLED共用同一阳极。附加地或可选地,在框1806处,对于像素中的每一个,在衬底上形成第三发光元件。例如,在玻璃衬底上形成另一倒置型的OLED。继续至框1808,对于像素中的每一个,在第三发光元件上形成第四发光元件。第三和第四发光元件共用同一电极。例如,另一常规型OLED形成在第二个倒置型OLED上并且与第二个倒置型OLED共用同一阳极。
现在参见图19,在框1902处开始,在衬底上形成第一阴极。第一发光元件的第一阴极可以是像素阵列的第一公共阴极的一部分。可使用光刻和任何适当的薄膜技术由铝制成第一阴极。在框1904处,在第一阴极上形成第一电子传输层。移动至框1906,在第一电子传输层上形成第一有机发光层。在框1908处,在第一有机发光层上形成第一空穴注入层。可使用荫罩和任何适当的薄膜技术制成第一电子传输层、第一有机发光层和第一空穴注入层。继续至框1910,在第一空穴注入层上形成共用的阳极。可使用光刻和任何适当的薄膜技术由ITO制成共用的阳极。在此示例中,通过框1902-1910在玻璃衬底上形成倒置型OLED。
移动至框1912,在共用的阳极上形成第二空穴注入层。在框1914处,在第二空穴注入层上形成第二有机发光层。在框1916处,在第二有机发光层上形成第二电子传输层。可使用荫罩和任何适当的薄膜技术制成第二电子传输层、第二有机发光层和第二空穴注入层。继续至框1918,在第二电子传输层上形成第二阴极。第二发光元件的第二阴极可以是像素阵列的第二公共阴极的一部分。可使用光刻和任何适当的薄膜技术由ITO制成第二阴极。在此示例中,通过框1912-1918,常规型OLED形成在倒置型OLED上并且与倒置型OLED共用同一阳极。
图20是示出了根据本公开所阐述的一个实施例的用于驱动显示设备的方法的流程图。将参照上面的附图进行描述。然而,可采用任何合适的逻辑、单元或电路。在框2002处开始,对于像素中的每一个,分别通过第一和第二栅极线扫描第一和第二发光元件。如上所述,这可通过栅极驱动单元1204来执行。在框2004处,对于像素中的每一个,通过相同的数据线,第一条和第二条显示数据分别被写入第一和第二发光元件中。如上所述,这可通过数据驱动单元1206来执行。移动至框2006,电流被施加通过第一发光元件以使第一发光元件在第一发光周期中发光。在框2008处,电流被施加通过第二发光元件以使第二发光元件在第二发光周期中发光。第一发光元件形成在衬底上,并且第二发光元件形成在第一发光元件上。第一和第二发光元件共用同一电极。.如上所述,框2006、2008可通过驱动电路1100、1208来执行。
如上概述的用于制造和驱动显示设备的方法的各方面可以编程体现。技术的编程方面可被认为是通常以在机器可读介质上执行或以机器可读介质类型体现的可执行代码和/相关联的数据形式的“产品”或“制品”。有形非瞬态“存储”类型介质包括可提供在任何时间用于软件编程的存储的存储器或用于计算机、处理器或类似物的其它存储、或其相关联的模块(诸如各种半导体存储器,磁带驱动器,磁盘驱动器等)中的任何或所有。
软件的所有或部分可能有时通过网络(诸如,因特网或各种其它电信网络)传送。例如,这种通信可使软件从一台计算机或处理器加载到另一个上。因此,可承载软件要素的另一种类型的介质包括诸如通过有线或光学地面网络和在各种空中链路上在本地设备之间的物理接口上使用的光学、电学和电磁波。携载这些波的物理要素(诸如有线或无线链路、光学链路等)也可以被认为是承载软件的介质。如本文所用,除非限制成有形“存储”介质,诸如计算机或机器“可读介质”之类的术语指的是参与向处理器提供指令以用于执行的任何介质。
因此,机器可读介质可以采取许多形式,包括但不限于有形存储介质、载波介质、或物理传输介质。非易失性存储介质包括,例如,光盘或磁盘,诸如任何计算机(多个)等中的可用于实现附图中所示的系统或其组件中的任一个的存储设备或类似物中的任一个。易失性介质可包括动态存储器,诸如这种计算机平台的主存储器。有形传输介质包括同轴电缆;包括形成计算机系统内的总线的铜线和光纤。载波传输介质可采取电或电磁信号、或声波或光波(例如,在射频(RF)和红外(IR)数据通信期间生成的那些)的形式。因此,计算机可读介质的常见形式包括例如:软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其它磁介质、CD-ROM、DVD或DVD-ROM、任何其它光学介质、穿孔卡片纸带、具有孔图案的任何其他物理存储介质、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其他存储器芯片或盒、传输数据或指令的载波、传输这种载波的电缆或链路,或者计算机从其中可读取程序代码和/或数据的任何其它介质。许多这些形式的计算机可读介质可涉及将一个或多个指令的一个或多个序列携载至处理器以用于执行。
而且,已知集成电路设计系统(例如,工作站)基于存储在计算机可读介质(诸如,但不限于CDROM、RAM、其他形式的ROM、硬盘、分布式存储器等)上的可执行指令,用集成电路创建晶片。该指令可以通过任何合适的语言(诸如,但不限于硬件描述语言(HDL)、Verilog或其他合适的语言)来表示。由此,此处所描述的逻辑、单元、和电路也可由这样的系统用具有存储在其中的指令的计算机可读介质来制造为集成电路。例如,可使用这样的集成电路制造系统来创建具有上述逻辑、单元、和电路的集成电路。计算机可读介质存储可由一个或多个集成电路设计系统执行的指令,该指令使一个或多个集成电路设计系统设计集成电路。经设计的集成电路驱动包括像素阵列的显示面板,这些像素中的每一个包括第一发光元件和第二发光元件。经设计的集成电路包括主开关和多个辅助开关。主开关可操作地连接至像素阵列的第一公共阴极和第二公共阴极。多个辅助开关中的每一个可操作地连接像素中的每一个的第一和第二发光元件的共用的阳极。该集成电路被配置成基于控制信号来交替地施加电流通过像素阵列的第一发光元件或第二发光元件。
仅为说明和描述目的而非限制,呈现本公开的上述描述和此处描述的示例。因此,可构想,本公开覆盖落入以上所公开且此处所要求保护的基础底层原理的精神和范围内的任何和所有修改、变型、和等效方案。