无源矩阵电致发光显示系统的制作方法

专利名称：：无源矩阵电致发光显示系统的制作方法
技术领域：
：本发明涉及无源矩阵电致发光显示系统和用于驱动无源矩阵电致发光显示器的方法。
背景技术：
：在现有技术中已知用于形成平板显示器的众多技术。一种这样的技术是通过在一对电极之间涂覆薄层的电致发光材料而形成的电致发光显示器。使用该技术的显示器在电致发光材料受到电激励时产生作为所述两个电极之间电流的函数的光。电致发光显示器主要分为有源矩阵或无源矩阵显示器。有源矩阵显示器在显示器中的每个像素处使用比较复杂的有源电路来控制穿过电致发光材料层的电流的流动。在每个像素处形成该有源电路的开销可能很大，并且这些电路的性能或多或少受到限制。例如，在控制流向发光元件的电流时，以低温多晶硅提供的电路经常展现出空间不均匀性，而以非晶硅提供的电路经常展现出严重的随时间的阈值漂移。无源矩阵EL显示器在其构造方面简单得多。该显示器通常包括行电极阵列和列电极阵列。EL材料被沉积在这些电极之间，使得当在所述两个电极之间产生正电势时，在这两个电极之间的EL材料发光。因此，显示器中的每个发光元件都由行电极和列电极的相交处形成。因为这种类型的显示器不需要在每个像素位置处都高成本地形成有源电路，所以构造这种类型的显示器要便宜得多。在这些装置中，通常由IT0或其它一些透明的但是在电阻率方面通常比行电极要高的材料来形成列电极，以使光能够被用户看到。在文献中已经描述了众多无源矩阵EL显示系统。例如，0kuda等人在题为"Drivingsystemfordrivingluminouselements"的美国专利号5，844，368中描述了一种用于驱动无源矩阵EL显示器的系统。在该方法中、并且在大多数传统的无源矩阵EL驱动方法中，假设功率一次提供给一个行电极，并且流过EL材料到达每列的行，通过向仅仅一行发光元件提供功率来驱动显示器的该方法导致了两个显著的问题。发生这两个问题中的笫一个问题的原因在于，每个显示器都理想地具有数百行发光元件，这意味着每个发光元件都只在非常短的时段中发光。因此，将要求每个发光元件发出具有非常高亮度的光以达到合理的、时间平均的亮度值。因为来自这些装置的光强与电流成正比，所以必须向每个发光元件都提供比较高的电流。这可以显著地缩短各个发光元件的使用寿命并增加显示器中的像素之间的串扰，如由Soh等人在2006年的SIDMidEuropeChapter议程中发表的题为"DependenceofOLEDDisplayDegradationonDrivingConditions"的论文中所描述的那样。另外，该驱动方法要求驱动电子设备(driveelectronics)支持高电流，这通常转移到更大、更昂贵的硅驱动芯片；并且该驱动方法导致电极两端的、尤其是向可能数百个发光元件同时提供电流的行电极两端的高的阻性电压和功率损失。发生这两个问题中的第二个问题是因为必须在每个循环期间都接泄漏以及由此的发光。该问题在使用有机材料的EL显示器中尤其麻烦，因为EL层非常薄并且是高阻性的。在这种显示器中，每个发光元件都具有在发光能够发生之前必需克服的显著的(significant)电容。克服该电容可能需要不生成光并因此被浪费掉的显著的功率。Yang等人在2006年的SIDDigest中所发表的、题为"PM0LEDDriverDesignwithPre-chargePowerSavingAlgorithm"的论文中讨论了这个问题。如该论文所陈述的那样，该功率随着显示器中行数的增加而显著增加。特别地，该论文指出，对于具有64行的PM0LED来说，接近80%的功率被消耗在驱动0LED(例如以用于光产生)方面，而20%的功率#皮消耗在接通和关断所述行时克服所述电容方面。随着分辨率的增加，这个比例急剧变化，使得当存在176行时，只有570/。的功率被消耗在光产生方面，而43%的功率被消耗在克服该电容方面。因此，随着更多的行位于显示器上以从关断到接通地循环，该显示器的能量效率显著地变。这些问题中的每一个都可以显著地限制无源矩阵EL显示器的应用。然而，这两个问题结合起来显著地限制了这样的显示器的应用空间。如今，无源矩阵EL显示器的应用被限制在一般具有少于128行并且对角线通常小于1.5英寸的显示器。用于解决这两个问题中的至少第一个问题的一类方法是，提供无源矩阵EL显示器的多行寻址。这样的方法具有减少通过任意EL发光元件的峰值电流的潜能，这可以延长材料的使用寿命并显著地减小驱动电压。另外，因为可以同时4吏多行工作(engage),所以由于电极的电阻率而导致的功率损失可以显著减少。在由Yamazaki等人提交的题为"ImageDisplayApparatus"的美国专利公开号2004/0125046中，提供了一种这样的多行寻址方法。虽然所公开的方法主要用于表面传导类型的电子发射装置，但是该方法也被讨论用于EL显示器。在该方法中，具有比显示器的垂直寻址能力少的垂直可寻址像素的任意输入图像信号都通过以下方式来显示接收输入视频信号；在显示器的列方向两端提供水平边缘增强过程(即边缘锐化)；选择显示器的两个或更多行；并且响应于经过处理的输入图像信号而调制给显示器的列的电压。该方法需要比较直接的图像处理来准备图像信号，并且能够使用与现有无源矩阵驱动器非常类似的驱动器。虽然与使用如现有技术中已知的一次一行驱动技术的显示器相比，该方法可减少驱动电流和电压，但是简单地在相邻两行上提供同一信号导致图像在垂直方向上的锐度的相当大的损失，并且边缘增强过程只能提供有限水平的增强。因此，虽然当一次同时选择显示器的两行时并且在某些情况下可以有用地一次选择三行时，可以使用该方法来提供比较好的显示，但是可以同时使用而不引入显著水平的图像模糊的行的数量是相当有限的。Sylvan在题为"Proc6d6depilotqged，undispositifd，affichaged，images&matricepassiveparselectionmultilignes，，的EP1739650中提出了对该方法的加强，其中在对显示器的一次刷新期间选择多行，而在随后的显示器刷新循环期间选择单行。该方法克服了至少一部分锐度问题，但是要求显示器实际上更频繁地循环，这进一步增加了充电和放电循环的次数并因此增加了提供给电容的功率。在Eisenbrand等人的题为"MultilineAddressingbyNetworkFlow"的论文中，也讨论了类似的方法。该方法允许同时使用甚至更多的行来完成某些循环，但是使用了层次式的方法，该层次式的方法再一次需要使用增加的数目的充电和放电循环。最近，Smith等人在WO2006/035246题为"Multi-lineaddressingmethodsandapparatus，，、W02006/035248题为"Multi-lineaddressingmethodsandapparatus"和WO2006/067520题为"DigitalSignalProcessingMethodsandApparatus"的PCT文件中讨论了不同的方法。这些公开文献提供了用于使用诸如奇异值分解的数学方法将输入图像分解为子帧(subframe)并然后通过同时控制发射显示器中的多个行和列来显示这些子帧的方法。该方法和在先方法之间的令人感兴趣的区别在于，在先方法为所选择行的列只提供单个的扫描信号值，并通常给所述列提供数字的时间复用信号。由Smith提供的方法要求在列电极和行电极上都提供多个驱动电平。事实上，所述方法要求对在行电极和列电极上所提供信号进行完全模拟的控制，并且可能要求对给这些电极中的每一个的电流进行控制。虽然这增加了驱动器的复杂性，但是这也允许可以使用更多控制以在伪影(artifact)更少的情况下同时使更多行工作。遗憾的是，在Smith的每个公开文献中所述的方法都遭受了若干缺点。更重要的是，所述分解方法比较复杂并且尤其是在处理全帧的视频信息时难以实时地实现。
发明内容根据本发明提供了一种用于接收输入图像、处理该输入图像并显示这样的经过处理的图像的无源矩阵电致发光显示系统，其包括a.无源矩阵电致发光显示器，其具有列电极阵列；行电极阵列，其被定向为与所述列电极阵列正交；以及电致发光层，其位于所述列电极阵列和所述行电极阵列之间；每个列电极和行电极的相交处形成个体的发光元件；b.—个或更多个行驱动器，其用于在不同时间向行电极阵列中的不同组的行电极提供单独的信号，其中每组的行电极都同时接收至少两个不同的电平信号；c.显示驱动器，其用于接收所述输入图像信号并处理该输入图像信号以提供经过预先锐化(presharpen)的图像控制信号；以及d.响应于经过预先锐化的图像控制信号的一个或更多个列驱动器，其用于在信号被提供给各组行电极的同时，同时向列电极阵列中的多个列电极提供信号，从而行信号和列信号的同时发生使个体的发光元件产生光。本发明适合于在无源矩阵电致发光显示器中同时控制比较大数量的行电极，本发明计算简单并在所有条件下都显著地减少了流向任何个体的发光元件的峰值电流，并且本发明使得图像质量伪影减少。本发明减少了由于沿行电极的IR压降引起的功率损失和由于对显示器电容进行充电和放电引起的功率损失。本发明可以实现具有更高分辨率、更大和更有价值的无源矩阵电致发光显示器。图1A是本发明的系统的示意图1B是可用于实施本发明的显示驱动器的示意图2是本发明的电致发光显示器的剖面图3是示出了可用于使用本发明的过程的流程图4是示出了在具有和不具有预先锐化情况下的本发明系统的调制传递函数(modulationtransferfunction)的绘图5是示出了预先锐化方法的调制增益的绘图，其中该预先锐化方法用于实现图4的经过预先锐化的调制传递函数；图6是示出了作为电流密度的函数的有机发光二极管的典型的亮度稳定性的绘图7是示出了驱动电压的绘图，其中该驱动电压是可用在本发明显示器中的典型有机发光二极管的驱动电流的函数；图8是示出了在具有和不具有预先锐化情况下的本发明另一系统的调制传递函数的绘图9是示出了在具有和不具有预先锐化情况下的本发明另一系统的调制传递函数的绘图10是示出在应用可用在本发明系统中的水平模糊之前和之后的系统调制亮度比的绘图11是示出了可用于为本发明系统的行驱动器和列驱动器提供经过预先锐化的图像控制信号的过程的流程图；以及图12是示出了可用于为本发明系统的行驱动器和列驱动器提供经过预先锐化的图像控制信号的替换过程的流程图。具体实施方式通过提供如图1所示的无源矩阵电致发光显示系统，减少了峰值驱动电流。如将要讨论的那样，显示驱动器20接收输入图像信号22并对该图像信号执行预先锐化步骤以产生经过预先锐化的图像控制信号。一个或更多个行驱动器16在一个时间间隔期间同时为形成显示器2的电极阵列中的一组行电极24提供固定的一套驱动信号，并且在不同的时间间隔向行电极阵列中的另一组行电极26呈现单独的信号。在每个时间间隔期间，行驱动器16向一组行电极24提供至少两个不同的驱动电平。优选地，所述至少两个驱动电平将被用于驱动具有至少三个行电极的组，并且这些至少两个驱动电平将被分布为使得在该组行电极的中心附近具有峰值并且在该峰值的两侧具有较低的非零值。当所述至少两个驱动电平被提供给一组行电极24、26时，一个或更多个列驱动器18将响应于经过预先锐化的图像控制信号来同时向列电极阵列中的多个列电极提供信号，使得行信号和列信号的同时发生使个体的发光元件产生光。显示驱动器20可以以相同方式来预先锐化输入图像信号22中的每个随后的行，所述一个或更多个行驱动器可以为显示器2中的不同组的行电极(即26)提供相同的固定的一套驱动信号，并且所述一个或更多个列驱动器将在随后的时间间隔期间响应于该经过预先锐化的图像控制信号的随后行来为列电极阵列中的多个列电极同时提供信号，使得行信号和列信号的同时发生使其它的个体发光元件产生光。通过选择预先锐化滤波器和行驱动信号的合适组合，无源矩阵EL显示系统可以使用通常具有3个或更多行电极的组24、26来提供高质量的图像。利用这样的方法在无源矩阵EL显示器上显示图像，可以显著地减少通过任何EL发光元件12和沿着任何行电极10的峰值驱动电流，由此减少EL显示系统的功耗，同时需要显示驱动器20对输入图像信号22仅执行比较简单的图像处理。现在将提供对本发明的无源矩阵EL显示系统的更详细描述。如在图1A中所示，该系统通常包括无源矩阵电致发光显示器2、一个或更多个行驱动器16、一个或更多个列驱动器18、显示驱动器20和输入图像信号源22。一般地，显示驱动器将执行任何必要的图像处理、包括预先锐化，并且为行驱动器16至少提供定时信号并且为列驱动器18提供对应于经过预先处理的图像控制信号的信号，然后行驱动器16和列驱动器18将为行电极10和列电极6提供电压或电流值。这些信号将控制通过每个发光元件12的电流，所述发光元件12由每个行电极10和列电极6的相交处来限定。显示驱动器20可以是能够接收输入图像信号22、预先锐化图像信号、并且在向一个或更多个行驱动器16至少提供定时信号的同时向一个或更多个列驱动器18提供该图像信号的任何数字或模拟装置。该显示驱动器20可以嵌入在更高层次的处理器中，例如该显示驱动器20可以嵌入在蜂窝电话或数字相机的主数字信号处理器中。可替换地，该显示驱动器20可以是独立装置、诸如独立的数字信号处理ASIC或现场可编程门阵列。该显示驱动器通常将包括图1B中所示的元件。如图所示，该显示驱动器20将包括输入緩冲器150。该输入緩冲器150将接收并暂存输入图像信号22的一部分，所述一部分通常包括输入图像的多个行。还示出了锐化单元152，该锐化单元152然后对该输入图像信号22进行预先锐化。定时发生器158将为锐化单元152提供定时信号，以允许在适当的时间从输入緩冲器中读取数据。一旦输入图像信号已经被预先锐化，则将把经过锐化的图像控制信号存储在输出緩冲器154中。通常，输出緩冲器154将是全帧緩冲器并将存储与显示器2中的行电极10同样多行的经过预先锐化的图像控制信号。数据选择器156将响应来自该定时发生器的信号而将经过预先锐化的图像控制信号从输出緩冲器154提供给列驱动器18，这在图1A中示出。定时发生器158还将为图1A中的行驱动器16提供控制信号以确保一个或更多个行驱动器16以及一个或更多个列驱动器18使得行信号和列信号的同时发生使个体的发光元件产生光。在一些实施例中，显示驱动器20可以进一步包括用于选择行驱动值并将这些行驱动值提供给行驱动器16的单元(未示出)。在图2中示出了显示器2的剖面。该显示器2将通常在村底4上形成。通常在该村底4上形成列电极6的阵列。然后，将在列电极6上沉积电致发光层8。最后，将在电致发光层8上沉积行电极10的阵列。如图1所示，这些行电极10将被定向为与列电极6的阵列正交。这些电极之一、通常是行电极10将充当阴极，而剩余的电极、通常是列电极6将充当阳极。然后，发光元件12将产生光，所述光具有作为从阴极流向阳极的电流的函数而变化的强度。应该注意，图1示出了在显示器2上水平延伸的行电极10和在显示器2的垂直维度上延伸的列电极6。然后，本领域技术人员将认识到，以这种方式来描述电极是出于方便的缘故。只要电极6、IO的两个阵列实际上相互正交，这些定向就不是必然的。应该进一步注意，图2示出了列电极6在衬底4上被形成图案和行电极10被沉积在电致发光层8上。再者，本领域技术人员将认识到，这些特定位置是出于方便的缘故而示出的，并且两种电极相对于衬底的相对位置对于本发明来说并不重要的，只要电致发光层8位于行电极10和列电极6之间。在图1中示出的显示系统将进一步包括一个或更多个行驱动器16。在该系统中，这些行驱动器16将在呈现任何单个图像时为行电极阵列中的一组行电极24同时提供一套驱动信号。在该系统中，行驱动器16在每个时间间隔期间为该组行电极24提供至少两个不同的驱动电平，并且所述至少两个驱动电平将被优选地分布为使得对于在该组行电极24中心附近的行电极28具有峰值并在该峰值的两侧具有较低的非零值。这些行驱动器16通常充当电流宿(currentsink)。行驱动器16可以被设计为只提供固定的一套驱动电平，或者行驱动器16可以是可编程的，使得可以由显示驱动器20选择或输入不同套的驱动值。另外，该系统将包括一个或更多个列驱动器18。这些列驱动器18将为列电极阵列中的多个列电极同时提供信号。通过为多个行电极和多个列电极同时提供信号，发光元件12的二维阵列将被同时供电以产生光。在图1中示出的显示驱动器20将接收二维输入图像信号22并处理该输入图像信号以向行驱动器16和列驱动器18提供控制信号。本发明的显示驱动器20将执行在图3中示出的基本过程。如图所示，该过程包括接收输入图像信号30;可选地选择待使用的行电极的数量32以及这些行电极的相关信号电平；在与由行电极10的方向所意指的轴正交的方向上预先锐化该输入图像信号34;并且向列驱动器18提供经过预先锐化的图像控制信号36以用于驱动显示器，同时向行驱动器16提供信号、通常至少是定时信号38。然后，行驱动器16和列驱动器18向多个行电极10和列电极6同时提供信号，其中所述信号允许在多个行电极10与多个列电极6的相交处的发光元件12同时产生光。因为行电极具有多个驱动值，所以这些行电极同时产生光使得正交于行电极所发出的光在多个行电极上变化。通常，输入图像信号22可以包括编码值的二维阵列以用于驱动显示器中的发光元件14的每种颜色。然而，输入图像信号22还可以是模拟信号。预先锐化步骤36通常被作为数字处理步骤来执行，但是也可以在模拟域中执行。向行驱动器16和列驱动器18提供信号的步骤36、38还可提供数字信号。显示驱动器20通常将对与用来执行预先锐化步骤34所需的同样多行数的输入图像信号进行緩冲。然后将执行预先锐化步骤34。然后，输出数据可以存储在输出緩沖器154中以用于后面的呈现。因为输入信号的数据速率通常是30帧每秒或更少，而显示器经常以60Hz或更大的速率被扫描，所以可能需要输出緩冲器154。另外，没有必要以与接收到显示行的相同次序来扫描这些显示行，并且该输出緩冲器154可以被用于使得易于改变编码值的二维阵列中的行的呈现次序。行驱动器16和列驱动器18通常将向行电极10和列电极6提供电压和电流信号，所述电压和电流信号还可以在本质上是数字的或模拟的。在本发明的实施例中，行驱动器16可以将任何行电极10上的电压在离散的一套值中切换。当列驱动器的电压被切换为允许电流流过所选择的行电极10时，这些值之一通常将不允许电流流过具有正向偏置的发光元件12。行驱动器16将还能够提供至少两个、优选若干个附加电压，这些附加电压在列电极6的电压被适当地切换时允许电流流过具有正向偏置的发光元件12。然而，行驱动器16还可以提供连续的模拟电压信号而不是一套离散值。列驱动器18可调制两个电压值之间的电压值，并且将通过调制电流被允许流过发光元件12的时间来调制发光元件12的亮度(即列驱动器可使用时分复用)。然而，列驱动器18还可以向列电极6提供模拟电压信号并通过调制该信号的电压来调制发光元件12的亮度。不同的在电致发光显示器中进行多行寻:的方法。由Yamazaki、和Sylvan所描述的现有技术方法需要执行直接的预先锐化步骤，但是为每行电极只提供固定的驱动电平。为每个行电极只提供固定驱动电平这个限制使这些方法不能在不引入显著的图像伪影情况下同时利用多于具有2个或3个行电极的小组。另一方面，Smith和Eisenbrand各自为每组行电极准备了多个驱动电平，然而，这些驱动电平取决于图像内容，这使得难以可靠地将在任意行电极上的电流减少到固定电平，并且更重要的是，这些方法都需要比较复杂的二维图像处理，这使得难以成本有效地并实时地执行必要的计算。在此所提供的方法要求显示驱动器仅执行利用多个行驱动电平的直接预先锐化。申请人已经论证了，通过合适地选择与合适的预先锐化方法相配合的多个行驱动电平，可以在同时驱动比较大量的行电极的同时获得高质量的图像。事实上，为了在对图像质量影响最小的情况下大程度地减小电流，通常有益的是同时使用5个或者通常10个以上行电极。为了示出本方法的优点，将提供根据本发明的驱动无源矩阵EL显示器的三个单独的方法的示例。每个示例将结合不同的预先锐化核(kernel)而使用不同的一套行电极驱动值，以实现不同水平的峰值电流减小。应该承认，虽然本发明的无源矩阵EL显示系统可以将这些方法之一用于显示单个图像，但是可以响应于诸如显示器的分辨率或输入图像信号的频率组成(content)的因素来调节该系统，以应用不同的预先锐化核和多套行驱动值来实现在图像质量与功耗方面的可接受的折衷。在第一示例中，将论证一套行驱动值和预先锐化核可以将显示装置的峰值电流减少到为了在使用一次一行来构造输出图像的传统无源矩阵显示器上呈现图像可能所需的峰值电流的50%。为获得该图像，将驱动行电极，使得总共15个电极构成电极24、26的组并且将被同时激活。进一步驱动所述行电极，使得由所述行电极中的每个所吸收(sink)的电流的百分比将如表1所示分布。注意到，在表l中提供了至少两个不同的驱动电平。事实上，示出了全部15个驱动电平。另外，驱动电平被分布为使得在这些行电极中心附近具有峰值并在该峰值的两侧具有较低的非零值。也就是说，为中心行电极(即行电极8)提供了最大的相对驱动值，而为在该峰值的任一侧的行电极提供了较低的驱动值。然而还应该注意，该函数不随距中心电极的距离增加而单调减少。特别注意到，行电极5和11的驱动值比行电极6和10的驱动值要小，但是比行电极4和12的驱动值要大。也就是说，随着距中心电极的距离增加，电极驱动值减少，在电极4和12处增加到次最大值，并然后对于该组行电极中的行电极减少。当以这种方式驱动行电极并沿着显示器向下扫描行电极的该分布时，该显示系统将具有如图4所示的固有(native)垂直调制传递函数40。为了解释该函数，应该解释该调制传递函数的一些特征。表l行电极号相对电流值10.00520.0130.0240.02550.01560.0370.14580.590.145100.03110.015120.025130.02140.01150.005首先应该理解，完美显示器的调制传递函数会在频率轴44上的零和0.5循环/采样之间具有为1的在调制轴42上的值，并恰好在0.5循环/采样处具有为零的值。另外，如果调制传递函数在低于0.5循环每采样的任意值处穿过频率轴，则空间信息在图像中丢失并且不能恢复。然而，如果减少该调制，则可以通过使用预先锐化来补偿该损失，即使可能发生位深度(bitdepth)方面的某些损失。同样重要的是认识到，虽然完美显示器的调制传递函数会在零和0.5循环/采样之间具有为1的在调制轴42上的值，但是没有实际系统实现该理想目标，并且对于如下系统来说，可以实现足够的图像质量所述系统针对频率轴44上稍小于0.5的值具有显著小于1的在调制轴42上的值。在图4中示出该系统的固有调制传递函数40。对于本发明的该实施例来说，调制传递14函数40在大约0.5循环/采样处穿过频率轴44，并在对于小于0.5循环/采样的所有频率都为正。因此，可以使用预先锐化来恢复在显示器可以呈现的所有空间频率处的图像的调制。在当前的发明中，例如通过如下方式来完成该预先锐化应用具有值4，-5，-8，4，-4，-19,-18，220,-18，-19,-4，4，-8，-5，4的垂直预先锐化核，然后通过将结果值除以128对结果进行归一化。图5示出该预先锐化核48的空间频率响应。注意到，该预先锐化核为所有如下的垂直空间频率都提供了显著大于l的调制值在这些垂直空间频率处，该系统的固有调制传递函数40显著小于1，因此至少部分地补偿了在所有通过根据本发明驱动多个行电极而被削弱空间频率处的调制损失。在应用该预先锐化核之后，对于该系统的固有空间频率响应40小于1处的所有空间频率来说，最终的系统调制传递函数46在调制方面大于该系统的固有调制传递函数40。由发明人执行的仿真已经论证了，具有所产生的该MTF的图像是完全可以接受的，并且与使用一次一行驱动方法所显示的图像相比，具有所产生的该MTF的图像经常在视觉上没有损失。值得返回到对表1所示的行驱动值的讨论。如早先所注意到的那样，这些行驱动值不单调减少，而是包含有谷值。在行驱动值中存在该谷值的结果是在大约0.1到0.2循环每采样的空间频率之间平滑系统MTF40。该平稳段(plateau)的存在允许人们在应用具有比较小增益值的预先锐化核时获得调制轴42上的针对中频(即0.l到0.2采样每循环)的值。重要的是，预先锐化核的最大增益值只有2.26，而如果行驱动值从中心行电极开始单调衰减的话，则该最大增益值则会大得多。该方法具有若干优点。首先，峰值电流减少到对于传统的一次一行系统的峰值的50%。该事实允许EL材料的使用寿命得以延长。在一个示例中，已知使用有机材料的EL显示器作为电流密度的函数而退化，这如图6中的关系50所示。注意到，该关系是高度非线性的，因此即使是电流密度的轻微减少也可以产生亮度稳定性或EL材料使用寿命的急剧增加。通过将峰值电流减少到在将要使用传统的一次1行驱动方法的情况下可能所需的峰值电流的50%，最大电流密度也减少了50%，这通常将使用寿命延长到大约4倍或更多倍。其次，在EL显示系统中亮度与电流成线性关系，这意味着与现有技术解决方案相比，为了保持当前显示系统的亮度，必须提供相同的时间平均的电流流过该显示系统。然而，对较低峰值电流的使用减少了为产生该亮度所需要的电压。图7示出驱动电流(mA)和驱动电压(V)之间的驱动电压函数54。通过减少峰值驱动电流，驱动电压减少，并且因为功率是通过将电流和电压相乘计算得出，所以显示器为产生光所消耗的功率作为峰值显示电流的函数而减少。第三，在使用一次一行寻址的传统的无源矩阵显示系统中，行电极通常具有显著的电阻率，并且行电流可以大约为几百毫安、对于较大的显示器大约为几安。因此，由于沿行电极的1l损失引起的功率损失可能非常显著。通过将该电流分布在若干行电极上，显著地减小了在任何单个行电极上的电流，并因此显著地减小了由于I卞损失引起的功率损失，这进一步减小了显示器的功耗。应该注意，在该示例中，总共14行被同时驱动。一般地，将使用这种方法来同时驱动的行的数量为五或更多，但是该方法可以通过同时驱动仅仅三行来应用。还应该注意的是，被同时驱动的该组行电极中的中心电极的驱动电平比该组行电极中的任何其它行电极的驱动电平都要高。虽然可以通过采用全部具有相同驱动值的两个或更多个中心电极来使用该方法，但是该方法经常采用距中心最远的行电极的驱动值，所述驱动值比这些中心电极的驱动值要低。另外，驱动电平对于该组行电极中的电极来说大体上将随着距该组中的中心行电极的距离增加而减少。该驱动电平的减少可能是单调的，使得电极驱动值作为行电极位置的函数的分布近似为高斯函数。驱动值大体上随距中心电极的距离增加而减少这一事实是重要的属性，因为如果没有该属性，系统的固有空间频率响应40将对小于0.5循环每采样的空间频率来说为零，并且将因此难以构造具有可接受质量的图像。重要的是，高斯型曲线的频率响应是高斯型曲线，并且可以使用传统的预先锐化滤波器来比较准确地补偿这样的系统调制传递函数响应。然而，通过在大体上为高斯形的函数的每个尾部内都强加次最大值来中断该高斯型曲线以用于驱动该组行电极提供了更有利的系统调制传递函数。在该示例中只需要8个不同的行驱动值，但是根据本发明可以构造利用仅仅2个不同的行驱动值来驱动行的行驱动器。为了实施这样的系统，可以构造能够提供仅几个离散电压或电流宿信号电平的行驱动器。可替换地，这些行驱动器可以提供对行驱动电压或电流宿值的完全模拟的控制。然后，可以通过显示驱动器对这些驱动值进行编程和更新以便为不同的行电极提供不同的多套行驱动信号。这些行驱动器可以与列驱动器一起使用，其中所述列驱动器要么使用时分复用并且能够在驱动循环期间只提供二进制信号(即电压或电流的关断和接通(voltageorcurrentthisisoffandvoltageorcurrentthatison))，要么这些列驱动器可提供连续的模拟电压或电流信号。虽然前面的讨论提供了一种实现将峰值电流减少50%的方法，但是相同的通用方法可以被用于实现将峰值电流甚至减少更多。可以通过采用表2所示的15个相对行电极信号来实现用于将峰值电流减少为传统的一次一行无源矩阵驱动方法中的峰值电流的33%的方法。像前面那样，除了每个尾部内的一个峰值之外，这些相对行电极信号一般增加到峰值然后衰减。当应用这些相对行电极信号时，实现了图8所示的系统的固有垂直调制传递函数60。再次可以通过应用具有值2，0，-3，2，2,-56，13，144，13，-56，2，2，-3，0，2的垂直定向的数字预先锐化核并将所产生的值除以64来完成该预先锐化步骤36。如前面那样，当利用表2所示的相关驱动值来同时驱动多个行电极的组时，该预先锐化核补偿在中空间频率和高空间频率处所发生的调制损失。然而，该预先锐化核应用了略高的最大增益值4.09。所产生的系统垂直调制传递函数62在图8中示出，并且比系统的固有调制传递函数60显著地更接近理想状态。表2行电极号相对电流值10.003320.010030.016740.023350.070060.053370.156780.333390.1567100.0533<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>可以使用这些相同的方法来以可接受的图像质量损失实现对峰值电流的更进一步的减少。例如，可以通过使用表3所示的16个相对行电极信号来将峰值电流减少为在传统的一次一行无源矩阵驱动方法中的峰值电流的25%。如前面那样，这些相对行电极电流大体上增加到峰值然后衰减。在该例中注意到，该函数在中心行电极的任一侧上都是单调的。进一步注意到，两个中心电极、具体而言是行电极8和9共有该峰值。当应用这些相对行电极信号时，实现了图9中所示的系统的固有垂直调制传递函数70。再次可以通过应用具有值6，2，-12，21，-52，-50，-62，422，-62,-50，-52,21，-12,2，6的垂直定向的数字预先锐化核来完成该预先锐化步骤36，这些值被除以归一化常量128并提供了最大调制增益4.75。如前面那样，当利用表3所示的相对驱动值来同时驱动多个行电极的组时，该预先锐化核补偿在中空间频率和高空间频率处所发生的调制损失。所产生的垂直系统调制传递函数72在图9中示出，并且比系统的固有调制传递函数70显著地更接近理想状态。表3行电极号相对电流值10.005020.007530.017540.022550.055060.067570.075080.250090.2500100.075018110.0675120.0550130.0225140.0175150.0075160.0050虽然刚描述过的方法一般将产生具有高图像质量的图像，但是这些方法也有可能在所产生的图像中生成某些伪影。一种这样的伪影直接由于所发生的模糊而出现，其中图像中的水平边缘显得不自然地清晰(sharp)。可以以若干种方式来克服该伪影。然而，一种特别有用的方法是使图像在与行电极平行的水平方向上稍微变得模糊。该使图像变得模糊的可选步骤应该在应用预先锐化图像信号步骤34之前执行。如在图10中所示，可假设系统的水平调制传递函数比对于所有的空间频率都是一(unity),这如由水平线76所指示的那样。可以通过在水平方向上应用模糊核来纠正该伪影以提供由线78所指示的调制传递函数比。这稍微减少了垂直线的清晰度，但是因为人类的视觉系统将适应图像的清晰度水平，所以通过使这些线变模糊来与显示器的水平线的清晰度相匹配将导致更令人愉悦的最终图像。另一可能的伪影是对高亮(highlight)信息的剪裁，这是由于使用预先锐化核来提高某些空间频率的对比度而引起的。可以用若干种方式来解决该伪影。一种方法是使用扩展的位深度范围来执行预先锐化步骤；然后应用修改过的色阶使至少一部分受到剪裁的信息回到显示器的色调范围中。该色阶修改可以包括通过将所有值都乘以给定常量来应用简单的增益因子，但是更优选地将应用更复杂的函数，该函数允许中档(midsca1e)信息的对比度比高亮信息的对比度减小更小的余量(margin)。另一方法是，如果有足够多的边缘具有足够高的对比度范围来呈现显著的(significant)的剪裁伪影，则确定图像内的边缘的对比度范围并在预先锐化之前减少该图像的对比度。又一个方法是确定图像内的边缘的对比度范围并在不同的预先锐化滤波器中进行选择34。还可以选择不同的行驱动值。根据图像中边缘的对比度范围或边缘数量，可以使用多组不同尺寸的行电极。其它方法包括在预先锐化之前19对在一个或更多个色彩通道中具有高瞬时对比度的图像应用垂直模糊函数或对比度减少以减少这些转换的幅度。一旦完成了包括预先锐化图像信号步骤34的图像处理，显示驱动器20必须向列驱动器18提供经过预先锐化的图像控制信号36,然后列驱动器18将向列电极6提供控制信号。用于提供控制信号36的几种方法可以由数据选择器156来执行，该数据选择器156有机会从输出緩冲器154中选出经过预先锐化的图像控制信号的不同部分。在图11中示出了提供控制信号36的一种方法。为了解释该方法，假设输入图像信号22和所产生的经过预先锐化的图像控制信号具有1到n行数据，其中待显示的数据行将由i来指示，并且i是在l和n之间的数。进一步指定所选择的行电极数量32为m。如该方法所讨论的那样，将假设经过预先锐化的图像控制信号在经过预先锐化34之后将被写入输出緩沖器154,并且提供控制信号36的该方法将对存储在该输出緩冲器中的数据进行操作。如图所示，显示驱动器20通常将从输出緩沖器获得一行经过预先锐化的图像控制信号80。然后，该驱动器将把信号提供给行驱动器。该信号将激活行电极1到m82，其中行驱动器提供至少两个不同的驱动电平给具有m个行电极的该组，并且其中所述至少两个驱动电平被分布为使得在这些行电极中心附近具有峰值并在该峰值的两侧具有较低的非零值。第一行经过预先锐化的图像控制信号被用于将驱动信号提供给列驱动器84，列驱动器将向列电极提供合适的信号86。例如，列驱动器可对电压被提供到列电极上的时间进行调制，这允许电流作为响应而流过发光元件12。像这样，该电压信号将允许电流经过列电极6流到发光元件12和到行电极10(1到m)。因此，当第一行数据被显示时，相同的行和列信号将在被称为L的第一时间间隔期间被提供给行l到m。然后，可以通过至少从行电极1移除驱动值来取消对行的选定88。在随后的时间间隔ti内，将获得下一行经过预先锐化的图像控制信号90。具有m个行电极、尤其是行电极2到((i-l)+迈)的下一组将被激活92。再次地，经过预先锐化的图像控制信号将被用于向列驱动器提供列驱动信号94，所述列驱动器将把信号提供给列电极96。又一次地，行电极将被取消选定98。该过程将在每个时间间隔ti被重复，在时间间隔ti期间，数据矩阵的行i将被显示到行i到((i-l)+m)上。将对于是否已经显示了整个经过预先锐化的图像控制信号而做出判断100。如果是否，将获得下一行经过预先锐化的图像控制信号90。一旦已经显示了整个经过预先锐化的图像控制信号，则将重复该过程。通过遵循图11所示的程序，经过预先锐化的图像控制信号中n行信息的每一个都得以显示，〗吏得它们相互重叠(m-l)4亍并且每一行都被激活总计m次。应该进一步注意到，任何发光元件12的瞬时峰值亮度都被减小，并且每行发光m次，只要该行在一次只能对一行进行寻址的无源矩阵显示器中应当发光。在传统的无源矩阵显示器中，有必要以至少72Hz的频率对显示器进行刷新以避免闪烁的可见性。然而，为了避免闪烁所需的频率随以下因素的变化而变化瞬时亮度、与在关断状态期间所发出亮度的瞬时亮度的对比度、发光持续时间和发光的空间分布。因为瞬时亮度将会减少，所以对比度会减少，并且发光的持续时间将增加。因此，可以在没有可察觉的闪烁的情况下使用较低的刷新率。将刷新率减少到甚至60Hz将减少接通和关断循环的次数，其中在接通和关断期间，EL显示器的电容、并且尤其是0LED显示器的电容必须被充电，这可以将能耗的这个分量减少到其原值的5/6。可以使用用于提供经过预先锐化的图像控制信号38的其它方法来进一步减少刷新率。例如，可以以不同的次序来呈现经过预先锐化的图像控制信号的行。一种这样的方法可以包括在随后显示的行电极的组24,26之间提供更少的重叠并且改变对经过预先锐化的图像控制信号的行进行显示的次序。也就是说，可以使多组行电极在任何两个随后的行激活步骤中被重叠该组行电极的一半宽度，而不是使第二组行电极被重叠除一个行电极之外的所有行。例如，如果要应用一套9个相对行强度信号，包括l，2,4，8，15，8，4，2,1，使得第一行电极在第二时间间隔期间与在前时间间隔的第三或第四行电极重叠，并且该模式被重复，这会在显示器的单次扫描中产生比较均匀的亮度模式。随后，可以使用相同重叠但是使所述组的中心被一行取代来再次对显示器进行扫描。可以对此进行重复，直到所有行都被扫描，完成图像。在图12中示出了这样的方法。如前面那样，假设信号具有1到n行数据，其中i指示待显示的数据行。然而在该方法中，i是l与n/j之间的数，其中j是两个被相继绘制(draw)的组之间的偏移行电极的数量减1。在每组行电极中所选择的行电极的数量34将被再次提供为m，并且将进一步指定另一变量C,该变量C将从1增加到j。如在之前的方法中那样，获得笫一行经过预先锐化的图像控制信号110。信号被提供给行驱动器以激活行电极l到m112。然后，经过预先锐化的图像控制信号被用于向列驱动器提供信号114。在具有显著电容的显示器中、诸如在典型的0LED显示器中，列驱动器然后对该显示器的电容进行预充电116。然后，列驱动器将电流提供给列电极118以建立流过发光元件的电流，这点亮了该显示器的像素。一旦产生了必要的亮度，则可以将列放电120。图12所示方法同图11所示方法之间的主要偏差在获得和显示下一行经过预先锐化的图像控制信号时发生。在图12所示方法中，在下一时间间隔t将获得行(c+(i-lhj)中的经过预先锐化的图像控制信号122。然后将激活行电极(c+(i-l)*(j-1)-((m-l)/2))到(c+i*(j-l)+((m-l)/2)))124。注意到，这组行电极与前一组行电极重叠j个行电极，并且所呈现的图像数据现在比数据矩阵中的前一行低(j-l)行。因此，多行经过预先锐化的图像控制信号已经被跳过，并且这些行可以被呈现在对显示器的随后的扫描中。然后，行(c+(i-1)*j)中经过预先锐化的图像控制信号值被用于向列驱动器提供信号126。又一次地，列驱动器对显示器进行预充电128，提供电流130以点亮显示器的像素，并且放电显示器的列132。对于是否完成了第一扫描、也就是i是否已经到达了其最大值做出判断134，增加i140，并且获得下一行数据122。一旦i到达了其最大值并且判断第一显示器扫描已经完成134，则将对于c是否已经获得其最大值做出判断136。如果c没有获得其最大值，则c将增加1138,i将被设置为1142，并且将获得下一行数据136。如果判断c已经到达其最大值，则该过程将再次从获得第一行数据110开始。通过遵循图12的程序，实现了如前面方法中的许多相同益处。然而，区别在于在屏幕上所绘制的空间亮度模式。最值得注意的是，j个低空间分辨率图像被相继显示，当这些图像被人眼相加在一起时，导致了具有可察觉的较高空间频率信息的图像。由于该空间模式，显示器的刷新率可以被显著减少。例如，当J-2时，刷新率可以被容易地减少到36Hz，因为一些信息仍将以72Hz的频率被写到显示器上的每个像素(例如，36Hz/扫描，每次图像刷新包含2次扫描)。另外，当』=3时，刷新率可以被进一步减少到24Hz,应该注意到，这种类型的显示器经常能够以24Hz的速率接收新图像更新。因为使用该方法利用j=3的这种显示器可以允许进入的图像以相同速率被处理和显示。如前面所讨论的那样，该刷新率的减少是显著的，因为其进一步减少了该显示器电容必须被充电的循环的次数，并因此可以显著地减少显示器的功率消耗。事实上，该电容性功率耗散还可以被减少为j分之一。应该注意到，在大多数显示器中，还必须执行其它图像处理。例如，在使用如在美国专利申请10/320，195中所述的RGBW发光元件阵列的显示器中，下列步骤是必要的接收RGB输入图像信号、就目标显示器亮度对RGB输入图像信号进行线性化、将线性化的RGB输入图像信号转换成线性化的RGBW输入信号。一般地，在执行了这样的图像处理之后将使用在图3中所提供的方法。可以对线性化的数据执行图3中的方法，但是可以对、并且经常优选地将对如下的非线性数据执行图3中的方法在所述非线性数据中，小编码值的变化对应于比大编码值的变化要小的亮度变化。本发明的显示系统包括EL显示器。该显示器可以是任何可以被用于在一对电极之间形成可寻址元件的二维阵列的电致发光显示器。这些装置可以包括使用纯有机的小分子材料或聚合材料的电致发光层8，通常包括如在现有技术中所述的有机空穴传输层、有机发光层和有机电子传输层，所述现有技术包括1988年9月6日颁发给Tang等人的US4，769，292和1991年10月29日颁发给VanSlyke等人的US5，061,569。可替换地，该电致发光层8可以由有机和无机材料的组合形成，通常包括与无机发光层——诸如2005年3月1日颁发给Bawendi等人的US6，861,155中所述的发光层——相结合的有机空穴传输层和电子传输层。可替换地，电致发光层8可以由完全无机材料形成，诸如在2005年9月14日提交的、题为"QuantumDotLightEmittingLayer"的共同待决的USSN11/226,622中所述的器件。显示器可以进一步使用由材料阵列所形成的行电极和列电极。相比于列电极，通常将电流传送给更多同时被点亮的发光元件的行电极通常由金属形成。普遍已知和应用的金属电极包括由银和铝形成的电极。当电极用作阴极时，这些金属可以与低功函数金属一起被制成合金，或者可以与低功函数电子注入层结合使用。行电极或列电极的至少之一必须被用透明或半透明的材料形成。合适的电极包括诸如ITO和IZO的金属氧化物或者非常薄的金属、诸如银的薄层。为了减小这些电极的电阻率，可以形成附加的不透明汇流排(busbar)来与这些电极进行电接触。还可以用几乎任何材料来形成衬底。当直接在村底上形成透明或半透明的电极时，衬底需要由诸如玻璃或透明塑料的透明材料形成。在其它情况下，衬底既可以是透明的，也可以是不透明的。虽然没有示出，但是这样的显示器一般包括附加的层以用作初^械、氧和潮湿保护。在现有技术中公知有这种类型的保护的方法。在本公开文献的图中同样未示出的是机械结构，诸如通常在制造无源矩阵0LED显示器期间所使用的支柱(pillar)，其使得距衬底最远地形成电极的图案。虽然，已经尤其是针对EL显示器对本发明进行了讨论，但是本发明的方法可以有益地与可替换的显式技术一起使用。特别是任何需要电流流动的显式技术一一这在包括场发射或表面传导电子发射显示器在内的大多数发射性显示器技术中是典型的——都可以从本发明的方面中受益。本发明将对如下显示技术有更大益处所述显示技术不仅需要电流流动而且还具有足够薄的单元(cell)来提供当循环地接通和关断个体的发光元件时所产生电容损失。已经特别地参考本发明的某些优选实施例详细地描述了本发明，但是可以理解，在本发明的精神和范围内可以实施变型和修改。24部件列表2显示器4衬底6列电极8电致发光层10行电极12EL发光元件16行驱动器18列驱动器20显示驱动器22输入图像信号24行电极的组26行电极的组28在一组行电极中心附近的行电极30接收输入图像信号的步骤32可选的选择行电极数量的步骤34预先锐化的步骤36提供经过预先锐化的图像控制信号的步骤38提供信号的步骤40垂直调制传递函数42调制轴44频率轴46最终的垂直调制传递函数48预先锐化核的空间频率响应50亮度稳定性函数54驱动电压函数60固有的垂直调制传递函数62产生的垂直调制传递函数70固有的垂直调制传递函数72产生的垂直调制传递函数76水平线78水平的调制传递函数比80从输出緩冲器获得一行经过预先锐化的图像控制信号的步骤82激活一组行电极的步骤84提供列驱动器信号的步骤86提供列电极信号的步骤88取消对行的选定的步骤90获得下一行经过预先锐化的图像控制信号的步骤92激活下一组行电极的步骤94提供下一列驱动器信号的步骤96提供下一列电极信号的步骤98取消对行电极的选定的步骤100判断步骤110获得一行经过预先锐化的图像控制信号的步骤112激活一组行电极的步骤114向列驱动器提供信号的步骤116对电容进行预充电的步骤118提供电流步骤120放电步骤122获得所选择的一行经过预先锐化的图像控制信号的步骤124激活下一组行电极的步骤126向列驱动器提供信号的步骤128预充电步骤130提供电流步骤132放电步骤134判断第一扫描完成的步骤136判断所有扫描完成的步骤138增加c的步骤140增加i的步骤142设置i的步骤150输入緩冲器152锐化单元26154输出緩沖器156数据选择器158定时发生器权利要求1.一种用于接收输入图像、处理该输入图像并显示该处理过的图像的无源矩阵电致发光显示系统，包括a.无源矩阵电致发光显示器，具有列电极阵列；行电极阵列，其被定向为与所述列电极阵列正交；以及电致发光层，其位于所述列电极阵列与所述行电极阵列之间；每个列电极与行电极的相交处形成个体的发光元件；b.一个或更多个行驱动器，用于在不同时间向行电极阵列中的不同组的行电极提供单独的信号，其中每组的行电极都同时接收至少两个不同的电平信号；c.显示驱动器，用于接收所述输入图像信号并处理所述输入图像信号以提供经过预先锐化的图像控制信号；以及d.响应于经过预先锐化的图像控制信号的一个或更多个列驱动器，其用于在信号被提供给各组行电极的同时，同时向列电极阵列中的多个列电极提供信号，使得行信号和列信号的同时发生使个体的发光元件产生光。2.根据权利要求1所述的无源矩阵电致发光显示系统，其中一组行电极中的行电极信号电平被分布为使得处于该组的中心处或在该组中心附近的行电极接收峰值信号电平并且该组中的其它电极接收较低的非零信号电平。3.根据权利要求1所述的无源矩阵电致发光显示系统，其中每组行电极包括至少3个行电极。4.根据权利要求3所述的无源矩阵电致发光显示系统，其中每组行电极包括至少5个行电极。5.根据权利要求2所述的无源矩阵电致发光显示系统，其中该组行电极中的中心行电极的行电极信号电平高于该组行电极中的任何其他行电极的行电极信号电平。6.根据权利要求2所述的无源矩阵电致发光显示系统，其中随着距中心电极的距离增加，由该组中的行电极所接收到的行电极信号电平减小，然后增加到次最大值，然后再次减小。7.根据权利要求2所述的无源矩阵电致发光显示系统，其中组中的平随着距中心电极的距离增加而单调减小。8.根据权利要求7所述的无源矩阵电致发光显示系统，其中所述分布近似为高斯型曲线。9.根据权利要求2所述的无源矩阵电致发光显示系统，其中所述显示驱动器在平行于行电极的方向上附加地使所述输入图像信号变模糊。10.根据权利要求1所述的无源矩阵电致发光显示系统，其中第二组行电极与第一组行电极重叠。11.根据权利要求IO所述的无源矩阵电致发光显示系统，其中所述第二组行电极与所述第一组行电极重叠，使得第一组中的行电极信号电平的分布与第二组中的行电极信号电平的分布的和形成在中心基本上平坦的分布。12.根据权利要求1所述的无源矩阵电致发光显示系统，其中以小于60Hz的速率刷新所显示的图像。13.根据权利要求1所述的无源矩阵电致发光显示系统，其中提供给行电极的控制信号是离散的多电平信号，并且提供给列电极的控制信号是经过脉宽调制的。全文摘要无源矩阵电致发光显示系统具有无源矩阵电致发光显示器，该无源矩阵电致发光显示器具有正交定向的列电极阵列和行电极阵列以及位于所述电极之间的电致发光层，其中在每个列电极和行电极的相交处处形成个体的发光元件。驱动器在不同时间向行电极阵列中的不同组的行电极提供单独的信号；其中每组中的行电极都同时接收至少两个不同的电平信号。显示驱动器接收并处理输入图像信号以提供经过预先锐化的图像控制信号。列驱动器响应于经过预先锐化的图像控制信号，以在信号被提供给该组行电极的同时，同时向列电极阵列中的多个列电极提供信号，从而行信号和列信号的同时发生使个体的发光元件产生光。文档编号G09G3/32GK101663699SQ200880012865公开日2010年3月3日申请日期2008年4月7日优先权日2007年4月20日发明者D·A·阿诺,J·F·小哈米尔顿,M·E·米勒申请人:伊斯曼柯达公司