专利名称：包括多个单元的显示屏的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括多个单元的显示屏。本发明还涉及具有包括多个单元的显示屏的显示系统。
背景技术：
GB2118803A公开了一种包括用于根据输入显示信号而产生光的光源和图象增强屏幕的显示设备。该屏幕包括多个单元，每个单元具有电致发光发射体和连接到该电致发光发射体的光敏装置。该发射体响应于该光敏装置所接收且来自于光源的光而产生光输出。响应于该光敏装置所接收的光的光输出受该光敏装置和该电致发光发射体的特性的限制。因此，例如，光输出和该光敏装置所接收的光的比率由这些特性所固定。由于这个固定的比率，因此在光输出和来自光源的光之间有可能不会获得想要的关系。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种首段中所描述的显示屏，其能够在光输出和光敏装置从光源接收的光之间的关系选择一个宽范围。
该目的的实现在于，该显示屏包括多个单元，每个单元包括能够在由电信号驱动时产生光的像素、用于提供该电信号的驱动电路和用于接收光学显示信号以经由驱动电路控制像素的光敏装置。该驱动电路可以产生提供给像素的、所期望电平的电信号，所以由该像素响应于由该光敏装置接收的光学显示信号而发出的光的量较少受到该像素和该光敏装置的特性的限制。一个单元可以包括多于一个的像素，同时在该单元中的每个像素可以耦合到一个或者多个光敏装置。或者，一个单元还可以包括多于一个的光敏装置，同时在这个单元中的每个光敏装置可以耦合到一个或者多个像素。该像素可以是任意一种发光元件例如发光二极管(LED)、场发射显示(FED)元件、电致发光显示元件、有机LED或者聚合物LED。以下在提到有机LED和/或聚合物LED的时候，可以使用术语OLED。驱动电路可以是任何包括一个或者多个用于调整电信号的电平、极性或者其它参数的有源元件的电路。
驱动电路可以包括驱动晶体管。这种晶体管能够例如以相对简单的方式集成在以OLED作为像素的显示屏的一个单元中。
如果每个单元还包括具有第一和第二端子的存储电容器，驱动晶体管具有控制端子以及第一和第二主端子，该存储电容器并联耦合到光敏装置，存储电容器的第一端子耦合到驱动晶体管的控制端子，以及驱动晶体管的第一主端子耦合到像素，那么这是有利的。存储电容器通过提供在该电容器上提供电压差而作为一个积分装置，其与由该单元的光敏装置所接收的光学显示信号的平均值成比例。如果存在相对小的存储电容器，那么作为在光敏装置中由光学显示信号感应的光电流的结果，该电容器被更快速充电或者放电。这意味着位于该电容器上的电压因光电流而具有相对大的波动，这使得能够采用相对简单的驱动电路例如驱动晶体管。
每个单元还可以包括存储复位开关，其耦合到各个存储电容器的第一端子，以在各个存储电容器的第一端子提供存储复位电压。通过在存储电容器的第一端子提供存储复位电压，位于该存储电容器上的电压就可以被设为一个预定的电平。这可以重复地进行，例如在帧周期的开始。结果，存储电容器在帧周期内根据该光敏装置在该帧周期内接收的光学显示信号而放电。所以，以这种方式，可以在显示屏上显示活动图象，其是通过以等于帧速率的速率的图象序列而形成的。
每个单元的驱动晶体管的第二主端子可以耦合到第一电源电压，并且存储电容器的第二端子可以耦合到不同于第一电源电压的参考电压。当光敏装置使存储电容器放电的时候，在驱动晶体管的控制端子处的电压向着参考电压改变。所以，当例如参考电压低于第一电源电压的时候，在控制端子处的电压可以逐渐从例如第一电源电压减小到更低的参考电压。结果，流过与像素耦合的驱动晶体管的电流逐渐增加，这导致像素的光输出的增加。这意味着光学显示信号的增加导致光输出的增加。
这多个单元的每个存储开关可以布置为按照下列顺序工作-激活该存储复位开关，用于在各个存储电容器的第一端子处提供存储复位电压；并且-去激活该存储复位开关，使得各个光敏装置根据该光学显示信号将各个存储电容器放电。
这种顺序需要相对简单的定时信号，因此易于实现。如果参考电压低于第一电源电压，那么光学显示信号的增加会导致光输出的增加。此外，运动模糊(motion blur)的程度较低，因为，当存储复位开关被去激活时，由像素产生的光逐渐增加到峰值。
每个单元的驱动晶体管的第二主端子和存储电容器的第二端子可以耦合到第一电源电压。
该显示屏可以具有像素开关，其耦合到这多个单元的每个像素，以构成一组单元，并且该组单元的每个像素交替耦合到用于断开该像素的第二电源电压和用于使该像素能够产生光的的第三电源电压。通过像素开关，这些像素可以断开，同时例如，驱动晶体管把电流提供给像素。这允许例如在帧周期内引入时间间隔，其中存储电容器根据光学显示信号被充电或者放电，而任何经过驱动晶体管的最终电流不会产生任何不想要的光输出。组可以以任何方式被定位，例如组可以包括屏幕的上部或者下部的单元，一行或者多行的单元，一列或者多列的单元或者特定类型的单元。
或者，代替应用像素开关，可以应用提供第二和第三电源电压的信号源。
这组单元的每个存储开关和像素开关可以布置为按照以下顺序工作-将该组单元的每个像素经由该像素开关耦合到第二电源电压，并且激活该组单元的每个存储复位开关，用于在各个存储电容器的第一端子处提供存储复位电压；-去激活该组单元的每个存储复位开关，使得与各个存储电容器耦合的各个光敏装置根据该光学显示信号对各个存储电容器放电；以及-将该组单元的每个像素经由该像素开关耦合到第三电源电压。
如果参考电压等于或者大于第一电源电压，那么在驱动晶体管的控制端子的电压就可以逐渐从起始值增加到第一电源电压。结果，流经与像素耦合的驱动晶体管的电流逐渐减小，这导致像素的光输出的减少。这意味着光学显示信号的增加导致光输出的减少。
光敏装置可以从多晶硅光电晶体管、非晶硅光电晶体管和PIN二极管中选择。光敏装置还可以是耦合作为二极管的多晶硅光电晶体管或者非晶硅光电晶体管，其是通过在控制电极和主电极之间连接得到的。
像素和光敏装置可以从有机LED和聚合物LED中选择。在这种情况下，该屏幕的制造相对简单，因而工艺成本相对低。此外，这种光敏装置可以设计为对预定范围的波长敏感。
该显示屏可以具有发送这多个单元的每个像素所产生的光的前侧面，这多个单元的每个光敏装置能够从设置于该屏幕的远离该前侧面的那一侧面的光源接收该光学显示信号。采用背投式具有能够相对容易地定位光敏装置使之几乎不从像素接收光的优点。所以，即使光学显示信号具有与这些像素产生的光的光谱相同的光谱，干扰仍然很小或者没有。或者，可以采用前投式。
如果这多个单元的每个光敏装置适用于接收非可见光的光学显示信号，那么这是有利的。通过应用一个产生可见光光谱之外的光学显示信号的光源，就避免了光学显示信号和可见光之间因屏幕所产生的干扰。此外，这种屏幕对环境光条件不敏感。
本发明还提供一种显示系统，其包括前述的显示屏以及用于把光学显示信号传输到这多个单元的每个光敏装置的光学图象源。
该光学图象源可以从投影设备和激光扫描仪中选择。
在一个实施例中，该屏幕的这些单元的节距小于由光学图象源投影在屏幕上的最高分辨率图象的像素点的节距。在这个实施例中，该光学图象源可以产生从低分辨率直到最高分辨率的任何格式的图象。该显示屏能够再现投影在屏幕上的最高分辨率图象的每个像素。如果具有分辨率低于最高分辨率的图象投影在屏幕上，那么对于每个像素，多个单元可用于产生与该像素对应的光。在这种情况下，如果多个单元中的一个失效，那么在用于再现像素的光中仅仅损失这个失效的单元对亮度的贡献。
参照附图阐述和描述本发明的屏幕和系统的这些和其它方面，其中图1A至1C示出在本发明的显示屏中应用的单元的实施例的框图；图1D示出本发明的显示系统的实施例的框图；图2示出包括如图1A所示的单元2的实施例的更详细的示意图；图3示出图2中线图的波形；图4示出包括如图1A所示的单元2的另一个实施例的更详细的示意图；图5示出图4中线图的波形。
具体实施例方式
不同图中相同的符号表示相同的信号或者执行相同功能的元件。如图1A所示，应用于本发明中的显示屏的单元2的实施例包括光敏装置D，驱动电路A和像素P。光敏装置D例如从光学图象源接收光学显示信号Li。光学显示信号Li可以由位于可见光谱之内或者之外的光形成，其在光敏装置D内感应光电流。驱动电路A将光电流转换成驱动像素P的电信号I。结果，像素P根据电信号I产生光Lo，其接着取决于外部控制信号Li。
图1B示出包括多个光敏元件D1、D2、D3、D4的单元2的一个实施例。这些光敏元件D1、D2、D3、D4连接到一个驱动像素P的驱动电路A。或者(未示出)，这些光敏元件D1、D2、D3、D4中的一个或者多个可以连接到一个或者多个其它驱动电路A，同时每个驱动电路A与像素P耦合。
图1C示出包括光敏装置D和多个像素P1、P2、P3的单元2的一个实施例。这些像素中的每个由驱动电路A驱动，该驱动电路基于光敏装置D的光电流提供电信号。或者(未示出)，像素P1、P2、P3中的一个或者多个可以由同一光敏装置D驱动。
示于图1D中的显示系统6包括显示屏5和光学图象源3。该显示屏包括显示面板1和控制电路4。显示面板1包括以行和列的矩阵形式布置的多个单元2。面板1不需要任何行电极或者列电极，因为每个单元2是通过外部光学图象源3寻址的。由于这个原因，单元2可以设置为任意结构，因此除了行和列的结构之外，也可以实施其它的结构例如放射状、对角线或者圆形结构。单元2还可以具有各种形状。面板1具有四个用于接收来自控制电路4的四个信号的连接复位电压VR，复位信号RS，第一电源电压V1和像素电压VP。
面板1还可以具有用于接收参考电压Vref的附加连接。
四个信号，以及参考电压Vref(如果存在的话)，都耦合到面板1的每个单元2。
每个单元2接收来自于光源3的对应的光学显示信号Li。光学显示信号Li经由光敏装置D和驱动电路A在单元2中被转换成由像素P产生的光Lo。作为驱动电路A的增益的结果，电信号I可以在宽范围的电平内施加，因此可以使用低亮度的图象源3在面板1上投影光学显示信号Li，以产生具有高亮度的图象。
控制电路4包括用于产生复位信号RS的重复波形的定时电路。在一个特定的实施例中，控制电路4还产生可变像素电压VP，其在与复位信号RS同步的两个电平之间变化。可变像素电压VP可以由提供这种波形的电路产生。或者，可以使用像素开关PS，其具有输出端子，该端子交替连接到第二电源电压V2和第三电源电压V3。
图2示出包括如图1A所示的单元2的实施例的更详细的示意图。单元2包括与具有第一端子和第二端子的存储电容器C并联耦合的光敏装置D。存储电容器C的第二端子连接到第一电源电压V1。第一端子经由存储复位开关SR的主端子连接到复位电压VR。存储复位开关的控制端子被耦合以接收复位信号RS。在这个实施例中，驱动电路A包括驱动晶体管DT。驱动晶体管DT的第一主端子连接到第一电源电压V1，驱动晶体管DT的控制端子连接到存储电容器C的第一端子，而驱动晶体管DT的第二主端子连接到像素P的第一端子，在这个实施例中，该像素P是OLED。像素P的第二端子连接到像素电压VP。在这个实施例中，电信号I是流经驱动晶体管DT和像素P的电流IL。
下面参照如图3所示的作为时间函数的波形来解释单元2的操作。
在复位时间间隔TR期间，通过复位信号RS将复位开关SR闭合，例如复位信号RS的高电平所标示的。经由复位开关SR，可以是一个固定电压的复位电压VR连接到存储电容器C的第一端子。结果，在驱动晶体管DT的控制端子的控制电压VD将很快地达到复位电压VR的电平。在复位时间间隔TR和随后的其中光敏装置D接收光学显示信号Li的投影间隔TP期间，像素P将不产生光Lo。这是通过设置像素电压VP为高值来实现的，该像素电压VP为第二电源电压V2。这个第二电源电压V2可以基本上等于第一电源电压V1，如图3所示。在这个实施例中，复位电压VR低于第一电源电压V1。在投影时间间隔TP期间，光敏装置D接收的光学显示信号Li产生光电流，如图2中的箭头所标出的，该光电流使存储电容器C放电。当没有接收光学显示信号Li时，存储电容器C不放电，因此控制电压VD保持恒定，如曲线“Li＝0”所标出的。当光学显示信号Li对应最大电平Lmax时，存储电容器C在投影时间间隔TP期间基本上完全放电，产生了由“Li＝Lmax”所标出的曲线。当光学显示信号Li对应一个零和最大电平Lmax之间的电平时，存储电容器C在投影时间间隔TP期间部分放电，产生了由“0＜Li＜Lmax”标出的曲线。
在驱动时间间隔TD内，像素电压VP设置为低值，该像素电压VP为第三电源电压V3，其可以是地电平。这使得电流IL流动通过驱动晶体管DT和像素P。这个电流IL取决于控制电压VD。如果Li＝Lmax，则控制电压VD处于它的最大值并且在驱动时间间隔TD的余下时间内保持这个值。结果电流IL保持为零，并且像素P不产生光Lo。如果Li＝0，则控制电压VD处于它的最小值，即复位电压VR，并且在驱动时间间隔TD的余下时间内保持这个值。结果，电流IL保持它的最大值，并且像素P产生最大级别的光Lo。
如果0＜Li＜Lmax，则控制电压VD处于复位电压VR和第一电源电压V1之间的一个中间值，并且在驱动时间间隔TD的余下时间内根据光学显示信号Li继续增加。结果，电流IL在一个中间值开始，并且在驱动时间间隔TD期间逐渐降低——只要控制电压VD继续增加，所以像素P产生中间级别的光Lo。或者，光学信号Li在驱动时间间隔TD期间断开。在这种情况下，控制电压VD和电流IL在驱动时间间隔TD期间基本上保持不变。
所以，由像素P发出的光Lo的级别与光学显示信号Li成反比。装配有这种单元2的显示屏5显示由光源3投影在屏幕上的图象的逆象。
图4示出包括如图1A所示的单元2的另一个实施例的更详细的示意图。与图2所示的图不同之处在于-存储电容器C的第二端子连接到不同于第一电源电压V1的参考电压Vref，同时光敏装置D仍然并联耦合到存储电容器C，并且-固定的第三电源电压V3取代了可变像素电压VP。
下面参照如图5所示的单元2的波形解释图4示出的实施例的单元2的操作。
在复位时间间隔TR期间，通过复位信号RS将复位开关SR闭合，例如复位信号RS的高电平所标示的。经由复位开关SR，复位电压VR连接到存储电容器C的第一端子，该复位电压VR可以是一个固定的电压。结果，在驱动晶体管DT的控制端子处的控制电压VD将很快地达到复位电压VR的电平。复位电压VR优选基本上等于第一电源电压V1，同时参考电压Vref优选低于第一电源电压V1。在驱动时间间隔TD期间，光敏装置D接收的光学显示信号Li产生光电流，如图4中的箭头所标出的，该光电流使存储电容器C放电。当没有接收光学显示信号Li时，存储电容器C不放电，因此控制电压VD保持恒定，如曲线“Li＝0”所标出的。当光学显示信号Li对应最大电平Lmax时，存储电容器C在驱动时间间隔TD期间基本上完全放电，产生了由“Li＝Lmax”所标出的曲线。当光学显示信号Li对应一个在零和最大电平Lmax之间的电平时，存储电容器C在驱动时间间隔TD期间部分放电，产生了由“0＜Li＜Lmax”标出的曲线。
在驱动时间间隔TD期间，电流IL流动通过驱动晶体管DT和像素P。这个电流IL取决于控制电压VD。如果Li＝Lmax，则控制电压VD在驱动时间间隔TD期间逐渐减小到最小值，这个最小值可以是参考电压Vref。结果，电流IL逐渐增加到最大值，并且像素P产生最大级别的光Lo。如果Li＝0，则控制电压VD处于它的最大值，在这个例子中是第一电源电压V1，并且在驱动时间间隔TD的余下时间内保持这个值。结果，电流IL保持为零，并且像素P不产生光Lo。
如果0＜Li＜Lmax，则控制电压VD在驱动时间间隔TD期间根据控制信号Li逐渐下降到位于复位电压VR和第一电源电压V1之间的一个中间值。结果，电流IL在驱动时间间隔TD期间逐渐增加到一个中间值，所以像素P产生中间级别的光Lo。
所以，由像素P发出的光Lo的级别与光学显示信号Li成正比。装配有这种单元2的显示屏5显示由光源3投影在该屏幕上的图象的正象。
应该注意，上述实施例是解释而非限制本发明的，本领域普通技术人员能够在不脱离所附权利要求的范围的情况下设计出许多变例。在权利要求书中，任何放在括号中的参考符号不应认为是对权利要求的限制。动词“包括”及其词性变化的使用并不排除不是权利要求中所述的元件或者步骤的存在。元件前面的冠词“一个”不排除存在多个这种元件。本发明可以通过包括若干不同元件的硬件以及合适的可编程的计算机来实现。在列举多个装置的设备权利要求中，这些装置中的多个可以具体为硬件之一以及硬件的相同项。唯一的事实在于在互不相同的从属权利要求中列举的某些措施不表示不能有利地组合使用这些措施。
权利要求
1.一种包括多个单元(2)的显示屏(5)，每个单元(2)包括用于在由电信号(I)驱动时产生光(Lo)的像素(P)；用于提供该电信号(I)的驱动电路(A)；和用于接收光学显示信号(Li)以通过该驱动电路(A)控制该像素(P)的光敏装置(D)。
2.如权利要求1所述的显示屏(5)，该驱动电路(A)包括具有控制端子以及第一和第二主端子的驱动晶体管(DT)，每个单元(2)还包括具有第一和第二端子且并联耦合到该光敏装置(D)的存储电容器(C)，该存储电容器(C)的第一端子耦合到该驱动晶体管(DT)的控制端子，并且该驱动晶体管(DT)的第一主端子耦合到像素(P)。
3.如权利要求2所述的显示屏(5)，每个单元(2)还包括存储复位开关(SR)，其耦合到各个存储电容器(C)的第一端子，以在所述各个存储电容器(C)的第一端子处提供存储复位电压(VR)。
4.如权利要求3所述的显示屏(5)，每个单元(2)的驱动晶体管(DT)的第二主端子耦合到第一电源电压(V1)，而该存储电容器(C)的第二端子耦合到不同于第一电源电压(V1)的参考电压(Vref)。
5.如权利要求4所述的显示屏(5)，多个单元(2)的每个存储复位开关(SR)被设置为按照以下顺序来工作激活存储复位开关(SR)，用于在各个存储电容器(C)的第一端子处提供存储复位电压(VR)；并且去激活存储复位开关(SR)，使得各个光敏装置(D)根据光学显示信号(Li)使各个存储电容器(C)放电。
6.如权利要求3所述的显示屏(5)，每个单元(2)的驱动晶体管(DT)的第二主端子和存储电容器(C)的第二端子都耦合到第一电源电压(V1)。
7.如权利要求6所述的显示屏(5)，其使得像素开关(PS)耦合到多个单元(2)中的每个像素(P)，以构成一组单元(2)，并且将该组单元(2)的每个像素(P)交替耦合到用于关断该像素(P)的第二电源电压(V2)和用于使该像素(P)产生光的的第三电源电压(V3)。
8.如权利要求7所述的显示屏(5)，所述组单元(2)的每个存储复位开关(SR)和像素开关(PS)被布置为根据以下顺序工作将该组单元(2)的每个像素(P)经由像素开关(PS)耦合到第二电源电压(V2)，并且激活该组单元(2)的每个存储复位开关(SR)，用于在各个存储电容器(C)的第一端子处提供存储复位电压(VR)；去激活该组单元(2)的每个存储复位开关(SR)，使得与各个存储电容器(C)耦合的各个光敏装置(D)根据光学显示信号(Li)使各个存储电容器(C)放电；以及将该组单元(2)的每个像素(P)经由像素开关(PS)耦合到第三电源电压(V3)。
9.如权利要求1所述的显示屏(5)，具有发送由多个单元(2)的每个像素(P)所产生的光(Lo)的前侧面，该多个单元(2)的每个光敏装置(D)从设置于屏幕(5)的远离该前侧面所面对的那一侧的光源接收光学显示信号(Li)。
10.如权利要求1所述的显示屏(5)，多个单元(2)的每个光敏装置(D)接收非可见光的光学显示信号(Li)。
11.一种显示系统(6)，其包括如权利要求1所述的显示屏(5)和用于把光学显示信号(Li)传输到多个单元(2)的每个光敏装置(D)的光学图象源(3)。
12.如权利要求11所述的显示系统(6)，光学图象源(3)是从投影设备和激光扫描仪中选择的。
全文摘要
显示屏(5)包括多个单元(2)。每个单元(2)包括能够在由电信号(I)驱动时产生光(Lo)的像素(P)、用于提供该电信号(I)的驱动电路(A)和用于接收光学显示信号(Li)以通过驱动电路(A)控制像素(P)的光敏装置(D)。显示系统(6)具有显示屏(5)和光学图象源(3)，该光学图象源用于把光学显示信号(Li)传输到多个单元(2)的每个光敏装置(D)。
文档编号G09G3/20GK1856816SQ200480012960
公开日2006年11月1日 申请日期2004年5月11日 优先权日2003年5月15日
发明者M·T·约翰逊, A·T·M·H·范科斯索普 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司