混合投影/OLED显示器的制作方法

文档序号:12179587阅读:356来源:国知局
混合投影/OLED显示器的制作方法与工艺

在此所描述主题的实施例一般地涉及显示系统,以及更具体地涉及一种混合投影显示系统,其提供优于传统投影显示系统的图像质量的图像质量,同时灵活地支持任意屏幕尺寸及非平面的屏幕表面。



背景技术:

显示系统消费者,尤其是对于航空器显示系统的消费者,常常期望显示系统带有具有不规则尺寸和形状的屏幕,同时仍提供尽可能最大的屏幕。在某些情况下,背投显示系统已被用于满足带有不规则尺寸和形状的屏幕的需求。不同于直接观看式显示系统,背投显示系统通常具有完全被动的漫射器屏幕,在所述漫射器屏幕上观看图像,且由于是被动的,其可以做成任何形状。此外,背投显示器可以使用多个图像源或投影机以创建跨整个驾驶舱的一个大的显示图像。然而,背投显示器经常不满足航空器显示系统的光学性能要求。

一些当前的主动显示屏(诸如传统的直接观看式显示系统中的显示屏)包括满足航空器显示系统光学性能要求的显示元件,诸如液晶显示器(LCD)及有机发光二极管(OLED)。不过,当前的主动显示屏一般被限制为矩形形状以便适应各个显示元件所要求的电力和电子控制信号。生成具有非矩形形状LCD或OLED的尝试对于许多应用来说,迄今仍是经济上不可行的,尤其是要求低的应用的中等质量显示器。

相应地,期望一种混合投影显示系统,所述系统提供优于传统投影显示系统的图像质量的图像质量,同时在背投显示系统中灵活地支持任意屏幕尺寸和非平面屏幕表面。本发明提供这些所期望的特性。



技术实现要素:

提供本发明内容以简单的形式介绍概念的选集,其将在以下具体实施方式部分中进行详述。本发明内容不打算识别要求保护的主题的关键特征或基本特征,也不打算用来帮助确定要求保护的主题的范围。

提供一种显示系统。所述显示系统包括:

控制器,所述控制器配置成接收图像信号并由其生成图像数据和屏幕控制,所述屏幕控制包括源电压(Vs)、第一栅极电压(VG1)、第二栅极电压(VG2)、电源(Vdd)和地(GND);

图像源,所述图像源耦接到所述控制器并配置成(i)接收所述图像数据(ii)由其生成光学信号,以及(iii)投射所述光学信号;以及

屏幕组件,所述屏幕组件(i)耦接到所述控制器,(ii)配置成接收所述屏幕控制,以及(iii)定向为接收所述光学信号,所述屏幕组件包括响应于接收所述光学信号而激活的第一显示元件,其中所述第一显示元件包括:

包括栅极、漏极和源极的第一晶体管(T1);

包括栅极、漏极和源极的第二晶体管(T2);

包括栅极、漏极和源极的第三晶体管(T3);

包括第一端子和第二端子的二极管;

包括第一端子和第二端子的电阻器;

包括第一端子和第二端子的电容器;以及

其中T2的栅极耦接到VG1,T2的漏极耦接到T3的栅极和所述电容器的第一端子,以及T2的源极耦接到T1的漏极;

其中T1的栅极耦接到VG2,T1的源极耦接到Vs,以及T1的漏极耦接到所述电阻器的第一端子;

其中T3的漏极耦接到Vdd,以及T3的源极耦接到所述二极管的第一端子;以及

其中所述电阻器的第二端子、所述电容器的第二端子以及所述二极管的第二端子每个都耦接到GND。

提供另一种显示系统。所述显示系统包括:

控制器,所述控制器配置成接收图像信号并由其生成图像数据和屏幕控制;

图像源,所述图像源耦接到所述控制器并配置成(i)接收所述图像数据(ii)由其生成包括红色像素数据、蓝色像素数据和绿色像素数据的光学信号,以及(iii)投射所述光学信号;以及

具有多个边缘的屏幕组件,所述屏幕组件(i)耦接到所述控制器,(ii)配置成沿所述多个边缘的一个边缘接收所述屏幕控制,并(iii)定向为接收所述光学信号;以及

其中所述屏幕组件包括多个显示元件,所述多个显示元件中的每个显示元件是包括红色显示元件、蓝色显示元件和绿色显示元件的组中的一个。

提供又一种显示系统。所述显示系统包括:

控制器,所述控制器配置成接收图像信号并由其生成图像数据和屏幕控制,所述屏幕控制包括红色选择线、蓝色选择线和绿色选择线;

图像源,所述图像源耦接到所述控制器并配置成(i)接收所述图像数据(ii)由其生成包括红色像素数据、蓝色像素数据和绿色像素数据的光学信号,以及(iii)投射所述光学信号;以及

具有多个边缘的屏幕组件,所述屏幕组件(i)耦接到所述控制器,(ii)配置成沿所述多个边缘的一个边缘接收所述屏幕控制,并(iii)定向为接收所述光学信号;

其中所述屏幕组件包括布置成像素矩阵的多个显示元件,所述多个显示元件中的每个显示元件是包括耦接到所述红色选择线的红色显示元件、耦接到所述蓝色选择线的蓝色显示元件和耦接到所述绿色选择线的绿色显示元件的组中的一个。

其它期望的特征将在联系附图与该背景技术的情况下从以下详细说明和所附权利要求变得显而易见。

附图说明

在结合下面的附图一起考虑的情况下通过参照以下具体实施方式和权利要求书可以得到对本主题更完整的理解,其中遍及各附图相似的附图标记指的是类似的元件,并且其中:

图1是根据示例性实施例的显示系统的简化图;

图1A是图1的一部分的扩展图,其示出屏幕组件内的显示元件;

图2是根据示例性实施例的图1的框图,其提供了附加细节。

图3是根据示例性实施例的显示元件的示意图;

图4是根据示例性实施例的示出显示元件和相关屏幕控制的布置的图示;及

图5是根据示例性实施例的描绘颜色顺序像素驱动方案的简化时序图。

具体实施方式

下面的具体实施方式在本质上仅为示例性的而不打算限制该主题或应用的实施例及这样的实施例的使用。如这里所使用的词语“示例性”意指“作为示例、实例,或说明”。在此作为示例所描述的任意实现方式都不必理解为相较其它任何实现方式是更优选的或更有利的。另外,未意图受前述技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中提出的任何所明示或默示的理论的限制。

为简洁起见,可不在此详述涉及已知图形和图像处理、传感器和某些系统及子系统(及其个体的操作部件)的其他功能方面的常规技术。此外,本文包含的各个附图中所示出的连接线旨在表现示例性的功能关系和/或在各个元件之间的物理耦接。应注意,在该主题的实施例中,可存在许多替代性或附加性的功能关系或物理连接。

技术和工艺在这里可以根据功能和/或逻辑块部件来描述,并参照可由各种计算机部件或设备(诸如控制器104)执行的操作、处理任务和功能的符号表示。这样的操作、任务和功能有时可称为是处理器执行的、计算机执行的、计算机化的、软件实现的或计算机实现的。在实践中,控制器104可被实现为一个或多个处理器设备,所述处理器设备配置成通过在显示系统的处理器电子器件中储存器位置处操作表示数据位的电信号以及其它信号处理而执行所述操作、任务及功能。在处理器电子器件内保持数据位的储存器位置是具有对应于该数据位的特定的电、磁性、光学或有机性质的物理位置。应理解,附图中所示出的各个方框部件可以通过配置成执行具体功能的任意数量的硬件、软件和/或固件部件来实现。例如,系统或部件的实施例可以采用各种集成电路部件(例如,储存器元件、数字信号处理元件、逻辑元件或查找表等),其可在一个或多个微处理器或其他控制设备的控制下执行各种各样的功能。

下面的描述可以涉及“耦接”在一起的元件或节点或特性。如这里所使用的且上文的讨论一致,除非清楚地说明,否则“耦接”意指一个元件/节点/特性直接或间接地接到另一个元件/节点/特性(或直接或间接地与之通信),且不一定是以机械性方式。所以,虽然附图可描绘元件的一个示例性布置,但附加的介于中间的元件、设备、特性或部件可以存在于所描绘主题的实施例中。此外,某些术语也可在下面的描述中仅用于参考目的,以及因而未意图限制。

在此所描述的实施例仅仅是示例并用作在任意航空、航天、地面或水中应用的任意窗口上实现新颖系统和方法的指导。如这里所使用,“光学信号”包括一个到多个预定模式的光波长。此光学信号可以代表符号、字母数字信息、视频和/或图的任意组合。在此所提出的实施例意图作为非限制性的。

图1是根据一个示例性实施例的显示系统100的简化图。控制器104耦接到图像源102和屏幕组件106并与之进行有效的通信。图像信号108可来自视频图形阵列(VGA)、数字视频接口(DVI)或任意类似的图像信息源。控制器104接收图像信号108,处理它并由此生成图像数据103和屏幕控制105。

图像源102配置成接收图像数据103。响应于图像数据103的接收,图像源102由此生成光学信号107。光学信号107包括在像素矩阵中配置的“像素数据”。光学信号107一般是表现动态或静态图像的一个或多个明晰的光波长带。图像源102可以是能够投射在此被称为光学信号107的像素数据的投影仪、扫描激光源或任何类似设备。

图像源102可以处于电子和/或机械控制下,并可以采用各种方法用于投射图像的个体帧。因此,图像源102可以负责创建与图像相关的像素矩阵,并可以在存在日光和其他外部光的情况下调整成具有维持显示可见性的亮度,并可以采用各种同步技术。在一个实施例中,图像源102以帧序列和颜色顺序列模式两者操作。

屏幕组件106耦接到控制器104,其从所述控制器104接收屏幕控制105。屏幕组件106还定向为接收光学信号107。屏幕组件106包括多个显示元件110(图1A和图3 300),其中所述多个显示元件110(图1A和图3 300)按照重复组(图4,414)布置在屏幕组件106内,结合图4进行了更详细的描述。每个显示元件(图3 300)的操作是基于在屏幕控制105和光学信号107之间的同步交互(联系图5更详细地描述同步定时)。可采用屏幕组件106的各种实施例,以及屏幕组件106可以是基本上平坦的、具有曲率的和/或具有不规则或非矩形的边界。

图2是根据一个示例性实施例的图1的框图,其提供额外的细节。来自控制器104的屏幕控制105包括源电压(Vs)、第一栅极电压(VG1)、第二栅极电压(VG2)、电源(Vdd)和地(GND)。在各种的实施例中,这些屏幕控制电压中的每一个都可以单独或组合起来用作颜色选择信号。作为一个示例性实施例,图2描绘使用多个Vs线作为用于红、绿和蓝图像内容(R,G,B)的颜色选择信号。如上所述,包括屏幕组件106的每个显示元件(图3 300)的操作是基于在各种屏幕控制105和光学信号107之间同步交互。在下面的附图中示出显示元件的特性,包括耦接到相关的屏幕控制105。联系图5描述了用于示例性实施例的同步定时。

图3是根据一个示例性实施例的显示元件300的示意图。本领域技术人员将认识到显示元件300可被称为“像素”或“像素元件”。在示例性实施例中,多个显示元件300 110按照重复组(图4,414)布置在屏幕组件106内。

示出包括屏幕控制105的信号:源电压(Vs)301、第一栅极电压(VG1)305、第二栅极电压(VG2)307、电源(Vdd)303和地(GND)309。在示例性实施例中,显示元件300的各种部件构造如下。第一晶体管T1 302有耦接到其栅极的VG2 307,有耦接到其源极的Vs 301,以及耦接到节点310的漏极;其中节点310通过电阻器Rs 316耦接到GND 309。在示例性实施例中,T1 302是光晶体管,对光学信号107的至少一个成分敏感。第二晶体管T2 306有耦接到其栅极的VG1 305,耦接到其漏极的节点312和耦接到节点310的源极。节点312还额外地耦接到电容器Cs 318的第一端子,和第三晶体管T3 308的栅极。第三晶体管T3 308具有耦接到电源Vdd 303的漏极和耦接到二极管304第一端子的源极。电容器Cs 318的第二端子和二极管304的第二端子每个都耦接到GND 309。在T1 302和二极管304的特征方面,如下文将更详细描述的,显示元件300的一个实施例可以不同于显示元件300的另一个实施例。

在工作中,当光学信号107撞击在屏幕组件106上或由屏幕组件106所接收到时,一个或多个显示元件300被“激活”。如这里所用的,显示元件300的“激活”意指:响应于接收光学信号107,分别被启用的(enabled)(光)晶体管T1 302被激活,使得像素晶体管T2 306能够启用驱动晶体管T3 308,其进而驱动OLED二极管304以发出像素亮度要求的光波长带。因此,当显示元件300被光学信号107激活时,在VG1、VG2和Vs上具有适当电压的情况下,电容器Cs 318和T3 308的栅极被充电到足够驱动从电源VDD 303通过OLED二极管304的所期望的电流的电压。OLED二极管304发出所期望光输出水平所期望的电流可以响应于像素亮度要求。

在实践中,显示元件300各种部件的尺寸和特征可以变化以保证根据所打算的应用而要求激活显示元件300。在一个实施例中,为了对可见及近红外光敏感,T1 302是以非晶硅技术建立的光晶体管,以及T2 306和T3 308是常规的薄膜晶体管。二极管304可以是使用顶发射架构建立的有机发光二极管(OLED)以实现高像素孔径比。二极管304也可以用底发光架构制成,特别是用于保持高像素孔径比并非大问题的低分辨率显示器。在另一实施例中,可通过阴罩(shadow mask)(真空)蒸发处理或通过喷墨打印而制造二极管304。在一个实施例中,栅极选择电压VG1 305可要求大约十五伏以启用以及大约负五伏以禁用;栅极选择电压VG2 307可为大约二十伏以启用,大约负五伏以禁用;源极选择电压Vs 301的要求可以是十到十五伏特。

此外,在一个实施例中,红色显示元件可以针对T1 302、T2 306、T3 308、二极管304、Rs 316和Cs 318具有第一组尺寸和特征;蓝色显示元件可以针对T1 302、T2 306、T3 308、二极管304、Rs 316和Cs 318具有第二组尺寸和特征;以及绿色显示元件可以针对T1 302、T2 306、T3 308、二极管304、Rs 316和Cs 318具有第三组尺寸和特征。

图4是根据示例性实施例的示出带有显示元件的布置及相关屏幕控制404的屏幕组件400的图示。屏幕组件400包括具有多个重复组414的区域402,所述重复组414定义了像素矩阵;每个重复的组414包括:一个红色显示元件420;一个蓝色显示元件418;以及一个绿色显示元件416。用于屏幕控制105的焊盘(pad)示出被限制到一个区域404,具体而言,是屏幕组件400的边缘412。每个个体的显示元件的Vs(用于示出为红、蓝和绿的颜色选择线的实施例)是互连的并连线到三个相应的全局互连的焊盘。Vdd是用于所有显示元件的全局电源。类似地,在如所示的屏幕组件400的边缘412处,GND和栅极选择VG1和VG2独立地连接到每个显示元件并耦接到相应的互连焊盘。

像素矩阵(或,显示元件矩阵)响应于由图像源102所生成并以光学信号107投影的像素矩阵。在两个像素矩阵配置之间可使用一对一的像素对应,但这不是要求的。光学信号107的空间频带限制和相关技术可以可选地用于避免在两个像素矩阵配置之间的诸如叠纹(Moiré)或混叠这样的伪影。在该实施例中,光学信号107包括像素矩阵信息,所述像素矩阵信息包括红色像素数据、蓝色像素数据和绿色像素数据(像素数据一般对应于所生成并输出到屏幕组件400的光波长带)。像素数据与屏幕控制105同步。

对于利用多个Vs(源电压)线作为颜色选择线的实施例,屏幕控制105的每个颜色选择Vs是从包括如下各项的组中选出:红色选择VsR,蓝色选择VsB,以及绿色选择VsG(联系附图5更详地描述分离的颜色选择电压信号)。因此,在示例性实施例中,红色选择VsR耦接于红色显示元件420中的T1 302的源极,蓝色选择VsB耦接于蓝色显示元件418中的T1 302的源极,绿色选择VsG耦接于绿色显示元件416中的T1 302的源极。

将用于屏幕控制105的互联焊盘限制到仅一个区域,具体而言,限制到边缘412,允许将剩下的区域(屏幕组件400内没有用于屏幕控制105的互联焊盘的区域)切分成不同的不规则和/或非矩形形状,如由左面406、顶部408和右面410所指示。另外,屏幕组件400可以是弯曲的或曲线形的。具有屏幕控制的边缘412可以额外用于将屏幕组件400安装到控制台或驾驶舱结构。尽管面406、408和410被描绘为避开显示元件416、418和420,但这并不是限制,只要注意避免相关屏幕控制105之间短路,诸如通过合适的切割方法、激光修剪或其它手段。

屏幕组件400可以由具有与显示元件,尤其是二极管304的特性兼容的阻挡层的玻璃或柔性塑料制成。对于使用OLED设备的实施例,与边缘密封层压相反,OLED层可以使用玻璃基板或用具有全表面层压的覆盖有阻挡物的塑料基板与外界密封开。全表面层压还支持将屏幕组件106切割成任意的且不规则的形状,而不担心将OLED设备暴露于含氧而潮湿的不良环境。

图5是根据示例性实施例的描绘颜色顺序列像素驱动方案的简化时序图500,所述方案利用多个源电压(Vs)线作为颜色选择线。作为概览,控制器104顺序地控制栅极选择电压VG1 505和VG2 507,及一个颜色选择电压Vs。例如,当VG1 505、VG2 507和VsR 502每个都在其各自的“高”电压时,断言红色509。同样,当VG1 505、VG2 507和VsG 504每个都在其各自的“高”电压时,断言绿色511,而当VG1 505、VG2 507和VsB 506每个都在其各自的“高”电压时,断言蓝色513。注意,在每一种情况下,颜色选择电压都分别由时间间隔delta-t 512、delta-t 516和delta-t 520所延时,以确保在写入当前信息之前,在相应的像素(显示元件300)处先前驱动/写入的任何信息被放电(其中,“写入信息”意指提供所期望电流以将T3 308的栅极充电到驱动OLED二极管304到像素亮度要求的水平)。取决于T1 302的特征,其可能必需提供入射光以使显示元件300放电。在一个实施例中,光学信号107包括与detlta-t 512、516和520同步的光的短间隔。这些光学信号可被配置成只针对相应颜色到达T1 302晶体管,或可配置成同时照明所有T1 302晶体管。

如这里所描述的,由红、蓝和绿显示元件的一个或多个部件分别地发射红、蓝和绿波长的光。如前面所提到的,图像源102配置成生成与像素驱动方案同步的光学信号107,使得光学信号107适当地合拍以在要求给相应的颜色像素充电时激活相应的光晶体管T1 302。如图5中所示,响应于断言VG1 505、VG2 507和VsR 502而写入红509,红色像素充电514;响应于断言VG1 505、VG2 507和VsG 504而写入绿511,绿色像素充电518;以及响应于断言VG1 505、VG2 507和VsB 506而写入蓝513,蓝色像素充电522。在一个实施例中,光学信号107包括单个波长带以激活每个光晶体管T1 302。

在另一个示例性实施例中,多个VG1线被用作用于显示元件300的颜色选择线。该操作类似于图5中所示,除了将有多个VG1迹线,每个带有针对其对应颜色的脉冲,并且将有由所有颜色成分共享的单个的Vs线路。在另一个实施例中,Vs信号水平可以取决于由相应颜色选择VG1线在该时间被激活的组成颜色而改变。在一个类似的实施例中,结合共享的(单个)VG1和Vs线路,多个VG2线被用作颜色选择线。

屏幕控制105中信号脉冲的持续期或占空比可以按需调节。例如,在一个实施例中,比如在能够模拟输出控制的图像源102的情况下,光学信号107在屏幕控制105的个体的脉冲期间可以是大体上持续的。在另一实施例中,比如在DLP或扫描激光图像源102的情况下,诸如本领域中所知的,在屏幕控制脉冲期间光学信号107可被暂时地调制。在任一种情况下,可适当设置脉冲的持续期以用于对Cs 318充电的有效集成。

在又一实施例内,可通过在光敏反应中包括颜色选择,例如通过用相应颜色的过滤器(例如,R、G、B)覆盖每个光晶体管T1 302的光敏区域而修改光晶体管T1 302的特征。在此实施例中,每个显示元件共享同一屏幕控制105,以及颜色选择信号由包含在光学信号107内的多个波长带提供。

为了增强的功能可包括附加元件和/或控制线,诸如包括额外的晶体管和控制线以在显示元件300内将Cs 318直接放电。

在传统的60赫兹投影显示系统中,针对帧时间的三分之一写红色像素,针对帧时间的三分之一写蓝色像素,以及针对帧时间的三分之一写绿色像素,或约33%占空比。有利地,这里所采用的像素驱动方案可允许颜色像素接近100%占空比,从而提高亮度和效率。此外,不同于一次“写”或激活屏幕组件中一根线的显示系统,示例性实施例允许远程的图像源102一次激活屏幕组件400内的所有红色显示元件420,一次激活所有蓝色显示元件418,以及一次激活所有绿色显示元件416。

由此,提供了一种提供优于传统投影显示系统的图像质量的图像质量,同时提供灵活支持任意屏幕尺寸和类似于背投显示系统的非平面屏幕表面的混合投影显示系统。

尽管在前述详细描述中已提出至少一个示例性实施例,但应理解,存在大量的变型。还应理解这里所述的一个或多个示例性实施例不打算以任何方式限制所要求保护的主题的范围、适用性或配置。相反,前述具体实施例方式为本领域技术人员提供用于实现所描述的一个或多个实施例的方便的路径图。应理解在不背离权利要求所限定的范围的情况下,可在元件的功能和布置上做出各种改变,其包括提交本专利申请时已知的等效物和可预见的等效物。

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