CN109416900B - 具有冗余发光器件的显示器 - Google Patents

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Abstract

一种有源矩阵显示器，其中，在一个实施方式中每个单元包括：驱动电路，用于在数据驱动器信号的控制下向放置在单元中的发光器件提供电流；第一发光器件位置，连接到驱动电路；以及第二发光器件位置，与第一发光器件位置串联连接。第一薄膜晶体管(TFT)与第一发光器件位置并联连接并且第二TFT与第二发光器件位置并联连接，其栅极节点连接到第一TFT的栅极节点。第三TFT的一个端子连接至第一和第二TFT的栅极节点并且在扫描驱动器信号的控制下将控制信号选择性地连接至第一和第二TFT。控制信号确定当驱动电路提供电流时被放置在单元中的第一和第二发光器件中的哪个发光。

Description

具有冗余发光器件的显示器
技术领域
本发明涉及一种显示器和驱动显示器的方法。
背景技术
显示器是普遍存在的并且是每个可佩带设备、智能手机、平板电脑、膝上型电脑、台式机、TV或显示***的核心部件。现如今，常用显示技术的范围为从液晶显示器(LCD)到最近的有机发光二极管(OLED)显示器。
现在参考图1，示出了显示器的有源驱动矩阵。矩阵包括被分为M列的N行单元。每个单元均包括与以下任一个对应的发光器件：单色显示器的像素；或彩色显示器内的红色、绿色或蓝色子像素中的一个。或者对于彩色显示器：不同颜色的子像素可以沿多行矩阵交错；或者矩阵的相应行可以仅包括给定颜色的子像素。
多个***驱动块包括：
扫描驱动器-产生使矩阵的相应行要针对后续帧或子帧而被编程的脉冲信号S1…Sn；以及
数据驱动器-其传送数据输出D1…Dm以对扫描驱动器启动的一行单独的单元进行编程-从扫描线到扫描线针对每个帧或子帧更新这些信号。
在一些矩阵中，将恒定电源电压(Vdd)提供至矩阵的每个单元以在一帧期间根据单元编程驱动发光器件。通常，对于恒定电源电压(Vdd)实现方式，数据驱动器提供确定后续帧的单元的亮度的模拟输出。
在图1的矩阵中，PWM(脉冲宽度调制)驱动器产生用于对编程单元进行偏置的PWM脉冲，编程单元根据它们的编程使单元能在一个子帧期间发光或不发光。(应注意，在本说明书中使用术语“PWM”论及用于激活一行内的单元的脉冲信号-这种脉冲可以用作诸如在WO2010/014991中描述的传统PWM定址方案的一部分，或者诸如在WO2014/012247中描述的颜色连续的方案)对于PWM，数据驱动器通常提供数字输出，PWM驱动器提供可变宽度脉冲，其与子帧的单元编程结合确定帧的单元的亮度。
于2016年3月21日提交的英国专利申请第1604699.7号(参见：I35-1702-01GB)公开了一种混合方案，其中数据驱动器提供模拟或数字输出的组合从而限制PWM驱动器所需切换频率；而于2016年4月14日提交的英国专利申请第1606517.9号(参见：I35-1702-02GB)公开了提供电压阈值补偿的有源驱动矩阵的单元。
在图1中，采用两个同步块：一个位于扫描驱动器与数据驱动器之间以便确保在扫描脉冲施加于一行之后传送所需数据信号；第二个在数据与PWM驱动器之间以确保当数据加载完成时施加PWM脉冲。
用相应扫描线S1…Sn对矩阵内的每行进行定址，在要通过数据驱动器针对后续帧或子帧而对显示器的相应行进行定址(或编程)时，相应扫描线S1…Sn变高或是被指定(asserted)的。对于PWM，在给定帧期间，对于每行，PWM驱动器使用相应PWM信号P1…Pn提供驱动脉冲序列。每个信号P可以是与扫描线信号S1…Sn和数据驱动器信号D1…Dm同步的相邻PWM信号的时移版本。
例如，如在WO2010/119113中描述的有源矩阵电路使用薄膜晶体管技术(TFT)，其中单元包括在尺寸为从30cm x 40cm到2.88m x 3.15m的最新生成(已知为GEN10)的范围内的玻璃基板上制造的基于非晶体、氧化物或者多晶硅技术的晶体管。TFT用作电压开关或电流源以控制每个单元内的发光器件的操作。
在大部分便携式(通常电池供电的)装置中，显示器使用可用电力的大部分。对于便携式装置最多见的用户投诉是显示亮度不足。为了延长电池寿命并且改善亮度水平，必须开发减少电力消耗并从光源产生更高的亮度发射的新显示技术。
WO2013/121051公开了一种显示器的改进的发光器件，称为集成或无机LED(iLED)，其包括具有半导体材料的基板，半导体材料包括放置在基板上的光生成层。半导体材料和/或基板被配置为在内部控制光以从iLED的发光面输出准直光。iLED包括光学部件，该光学部件放置在发光面上并且被配置为接收离开发光面的准直光并且改变至少一些准直光的一个或多个光学性能。
然而OLED单元通过使电流通过夹在两个玻璃平面之间有机或聚合物材料产生光来操作；iLED显示器用放置在显示器的每个单元处的分立的LED裸片(由无机材料制成)代替OLED材料。
标准(即，无机)LED装置已存在多年并且它们的性能(效率、亮度、可靠性和使用期限)已在那段时间优化，因为LED行业已推行很多商业机会，尤其开发LED技术的挑战使得其替换一般光应用的标准白炽灯泡，即无机LED显然比新的较少开发的OLED材料更有效、更亮并更加可靠。
显示器中每个像素处的可单独切换的标准LED裸片(R、G&B)的概念也是已知的。该方法广泛用于大型信息显示器。然而，迄今为止，还不能将该方法缩小到比较小的显示器，因为标准LED在设计上通常是平面的因此控制发射光的方向效率低。另外，使用标准组装/制造技术对笔记本电脑或智能手机显示器所需的数百万像素进行组装是不可行的。
发明内容
根据第一方面，提供根据本申请实施例的显示器。
这方面可以为包括具有高但不完美的可靠程度的分立发光器件的显示器提供冗余。例如，在设备(诸如，矩阵内的ILED)的首次拾放之后，预期它们的产率将大于90％小于99％，即，高达设备的10％可能是有缺陷的。尽管如此，采用本显示器仅使少数发光器件能被测试并已知适于生产产率最高的显示器。
显示器的单元设计避免了对激光器断开或短接显示器内有缺陷的设备的需要。
在一些实施方式中，自动控制所放置的发光器件使得每个单元仅一个设备操作。
在可替换的实施方式中，至少两个设备放置在每个单元内并且这些可选择性地操作使得显示器可以在操作模式之间进行切换，例如，广角和窄角显示器。
在第二方面，提供根据本申请实施例的显示器。
在这个方面中，共享驱动电路减小导致更高的像素密度的像素所需的基板区域。这与有源驱动矩阵形成对比，在有源驱动矩阵中，每个像素被分为三个子像素，每个子像素表示一种颜色(红色、绿色、和蓝色)，每个均需要驱动电路以产生必要的偏置电流。
根据这个方面，以相同的电流对所有的发光器件进行偏置，意味着每个像素至多需要一个驱动电路。通过控制哪些发光器件发光及发光时间，直接从像素产生颜色。
尤其在所附权利要求中公开了根据本发明的实施方式，涉及一种***以及一种方法，其中，也可以在另一个权利要求目录(例如，方法、存储介质或计算机程序产品)中要求在一个权利要求目录(例如，***)中提及的任何特征。在所附的权利要求中的相关性或返回引用仅出于形式上的原因来选择。然而，从对任何在前权利要求的有意返回引用所得的任何主题(特别是多个相关性)也可以被要求保护，以便权利要求及其特征的任何组合被公开并可以要求保护而与在所附权利要求中选择的相关性无关。可以要求的主题不仅包括所附权利要求中阐述的特征的组合，而且还包括权利要求中的特征的任何其他组合，其中，权利要求中提及的每个特征可以与权利要求中的任何其他特征或其他特征的组合相结合。此外，可以在单独的权利要求中和/或在与本文所描述或描绘的任何实施例或特征或者与所附权利要求的任何特征的任何组合中要求本文描述或描绘的任何实施例和特征。
在根据本发明的实施方式中，显示器可以包括：
矩阵，包括N行的多行单元，N行的多行单元被分为M列的多列单元，每个单元被布置为接收多达至少两个发光器件；
扫描驱动器，向矩阵的相应行提供N个的多个个扫描线信号，每个用于选择要用像素值进行编程的矩阵的相应行；以及
数据驱动器，向矩阵的相应列提供M个的多个可变电平数据信号，每个可变电平数据信号用于用像素值对矩阵的选择的行内的相应像素进行编程；
其中每个单元进一步包括：
驱动电路，用于在数据驱动器信号的控制下向被放置在单元中的发光器件提供电流，
第一发光器件位置，连接到驱动电路，
第一薄膜晶体管(TFT)，与第一发光器件位置并联连接，
第二发光器件位置，与第一发光器件位置串联连接，
第二TFT，与第二发光器件位置并联连接，所述第二TFT的栅极节点连接到第一TFT的栅极节点，以及
第三TFT，一个端子连接到第一和第二TFT的栅极节点并在扫描驱动器信号的控制下将控制信号选择性地连接至第一和第二TFT，控制信号确定当驱动电路提供电流时被放置在单元中的第一或第二发光器件中的哪个发光。
每个单元均可以包括连接到第一和第二TFT的栅极节点的电容。
第一和第二TFT中的每一个可以被相对地掺杂。
如果第一发光器件位置中的第一发光器件被确定为有缺陷，则第二发光器件可仅放置在第二发光器件位置。
在根据本发明的实施方式中，显示器可以包括存储矩阵内包含有缺陷的发光器件的第一发光器件位置的存储器，与包含操作的发光器件的具有第一发光器件位置的单元相比，数据驱动器被布置为向所述第一发光器件位置提供相对极性的控制信号。
第一类型的发光器件可以放置在整个矩阵的第一发光器件位置，第二类型的发光器件可以放置在整个矩阵的第二发光器件位置。
控制信号可以为矩阵所共用，选择共用控制信号值以驱动整个矩阵的第一发光器件位置或第二发光器件位置中的发光器件。
在根据本发明的实施方式中，显示器可以包括：
矩阵，包括N行的多行单元，N行的多行单元被分为M列的多列单元，每个单元被布置为接收多达至少两个发光器件；以及
数据驱动器，向矩阵的相应列提供M个的多个可变电平数据信号，每个可变电平数据信号用于用像素值对矩阵的选择的行内的相应像素进行编程；
其中每个单元进一步包括：
驱动电路，用于在数据驱动器信号的控制下向被放置在单元中的发光器件提供电流，
第一发光器件位置，连接到驱动电路，
第二发光器件位置，与第一发光器件位置串联连接，
第三发光器件位置，与第二发光器件位置串联连接，
第一薄膜晶体管(TFT)，与第一发光器件位置并联连接，
第一控制信号，连接到第一TFT的栅极节点，
第二TFT，与第一发光器件和第二发光器件位置并联连接，
第二控制信号，连接到第二TFT的栅极节点，
第三TFT，连接到接合第一发光器件和第二发光器件位置的节点，
第三控制信号，连接到第三TFT的栅极节点连接，以及
第四TFT，与第三发光器件位置并联连接，第一控制信号连接到第四TFT的栅极节点，第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号的值确定当驱动电路提供电流时被放置在单元中的第一发光器件、第二发光器件或第三发光器件中的哪个发光。
在根据本发明的实施方式中，显示器可以包括：扫描驱动器，将N个的多个扫描线信号提供至矩阵的相应行，每个扫描线信号用于选择要用像素值进行编程的矩阵的相应行；并且其中每个控制信号在扫描驱动器信号的控制下通过相应TFT选择性地连接到第一至第四TFT。
TFT可以是n型或p型中的一个。
如果第一发光器件位置中的第一发光器件被确定为有缺陷，则第二发光器件可以仅放置在第二发光器件位置。
如果第二发光器件位置中的第二发光器件被确定为有缺陷，则第三发光器件可以仅放置在第三发光器件位置。在根据本发明的实施方式中，显示器可以包括存储矩阵内包含有缺陷的发光器件的第一发光器件位置、第二发光器件位置或第三发光器件位置的存储器，数据驱动器被布置为根据被放置在单元中的发光器件的有缺陷的状态向每个单元提供相对赋值的控制信号。
第一类型的发光器件可以放置在整个矩阵的第一发光器件位置中，第二类型的发光器件可以放置在整个矩阵的第二发光器件位置中并且第三类型的发光器件可以放置在整个矩阵的第三发光器件位置中。
控制信号可以为矩阵所共用，可以选择共用控制信号值以驱动整个矩阵的第一发光器件位置、第二发光器件位置或第三发光器件位置中的任一个的发光器件。
在根据本发明的实施方式中，显示器可以包括：
矩阵，包括N行的多行单元，N行的多行单元被分为M列的多列单元，每个单元被设置为接收多达至少两个发光器件；
扫描驱动器，向矩阵的相应行提供N个的多个扫描线信号，每个扫描线信号用于选择要用像素值进行编程的矩阵的相应行；以及
数据驱动器，向矩阵的相应列提供M个的多个可变电平数据信号，每个可变电平数据信号用于用像素值对矩阵的选择的行内的相应像素进行编程；
其中每个单元进一步包括：
驱动电路，用于在数据驱动器信号的控制下向被放置在单元中的发光器件提供电流，
第一发光器件位置，经由第一薄膜晶体管(TFT)连接到驱动电路，
第二发光器件位置，经由串联的第二TFT和第三TFT连接到驱动电路，
第三发光器件位置，经由与第三TFT串联连接的第四TFT连接到驱动电路，第二TFT与第三TFT并联连接并且第一TFT与第二TFT至第四TFT并联连接，
第五TFT，一个端子连接到第二TFT和第三TFT的栅极节点并且在扫描驱动器信号的控制下将第一控制信号选择性地连接至第一和第二TFT，以及
第六TFT，一个端子连接到第一TFT的栅极节点并且在扫描驱动器信号的控制下将第二控制信号选择性地连接至第一和第二TFT，
当驱动电路提供电流时，控制信号确定被放置在单元中的第一发光器件、第二发光器件或第三发光器件中的哪个发光。
第二TFT和第三TFT中的每一个可以相对地掺杂。
第一类型的发光器件可以发出窄光束的光并且第二类型的发光器件可以发出宽光束的光。
发光器件可以包括分立的发光二极管。
在根据本发明的实施方式中，尤其根据本文中描述或描绘的任何实施方式的填充显示器的方法可以包括：
将第一分立的发光器件放在矩阵中的第一发光器件位置，矩阵包含各自被布置为接收至少两个发光器件的多个单元；
测试显示器以确定包含有缺陷的第一发光器件的一个或多个第一单元；以及
将第二分立的发光器件放在被确定包含有缺陷的第一发光器件的一个或多个第一单元中的第二发光器件位置。
在根据本发明的实施方式中，方法可以包括：
在将第二分立的发光器件放在第二发光器件位置之后，测试显示器以确定包含两个有缺陷的发光器件的一个或多个第二单元；以及
将一个或多个第一单元和一个或多个第二单元的位置存储在存储器中。
在根据本发明的实施方式中，尤其根据本文中描述或描绘的任何实施方式的填充显示器的方法可以包括：
将分立的发光器件放在所述矩阵中的第一发光器件位置；
测试显示器以可视地确定包含有缺陷的发光器件的单元；
将所述单元的位置存储在所述显示器可访问的存储器中；以及
将分立的发光器件放在被确定包含有缺陷的发光器件的单元中的第二发光器件位置。
在根据本发明的实施方式中，方法可以包括：
进一步测试显示器以可视地确定单元包含两个有缺陷的发光器件；以及
将所述单元的位置存储在所述显示器可访问的存储器中。
在根据本发明的实施方式中，显示器可以包括：
矩阵，包括N行的多行单元，N行的多行单元被分为M列的多列单元；
扫描驱动器，向矩阵的相应行提供N个的多个扫描线信号，每个扫描线信号用于选择要用像素值进行编程的矩阵的相应行；以及
数据驱动器，向矩阵的相应列提供M个的多个可变电平数据信号，每个可变电平数据信号用于用像素值对矩阵的选择的行内的相应像素进行编程；
其中每个单元进一步包括：
驱动电路，向放置在单元中的发光器件提供电流，以及
至少一个像素，包括：
第一发光器件，连接到驱动电路用于发出第一种颜色的光，
第一薄膜晶体管(TFT)，与第一发光器件并联连接，
第一数据驱动器信号，在扫描驱动器信号的控制下选择性地连接到第一TFT的栅极节点，
第二发光器件，与第一发光器件串联连接用于发出第二种颜色的光，
第二TFT，与第一发光器件并联连接，
第二数据驱动器信号，在扫描驱动器信号的控制下选择性地连接到第二TFT的栅极节点，
第三发光器件，与第二发光器件串联连接用于发出第三种颜色的光，第三TFT，与第三发光器件并联连接，以及
第三数据驱动器信号，在扫描驱动器信号的控制下选择性地连接到第三TFT的栅极节点，
当驱动电路提供电流时，第一数据驱动器信号、第二数据驱动器信号和第三数据驱动器信号的值确定第一发光器件、第二发光器件或第三发光器件中的哪个发光。
在第四数据驱动器信号的控制下，驱动电路可选择性地连接到电源，第四数据驱动器信号可以确定第一至第三发光器件中的哪个应当在帧期间发光。
每个单元可包括多达n个串联像素，其中：
Figure GDA0002212851250000101
其中Vdd是驱动电路的电源电压，ΔV驱动电路是在Vthi是连接到驱动电路的像素i内的发光器件的组合阈值电压的情况下产生必要的时驱动电路上的电压降。
驱动电路可以向单元提供电流脉冲，每个脉冲对应于图像的子帧。
在根据本发明的实施方式中，一个或多个计算机可读非易失性存储介质可以体现为软件，当软件被执行时可操作为执行根据本发明或者上述任一个实施方式的方法。
在根据本发明的另一实施方式中，***可以包括：一个或多个处理器；以及至少一个存储器，耦接至处理器并且包括处理器可执行的指令，当执行指令时处理器能操作为执行根据本发明或者上述实施方式中任一实施方式的方法。
在根据本发明的实施方式中，计算机程序产品优选地包括计算机可读非易失性存储介质，当在数据处理***执行时可以操作为执行根据本发明或者上述任一个实施方式的方法。
附图说明
现在，参照附图，通过实例，描述本发明的实施方式，其中：
图1示出了常规类型的有源矩阵显示器；
图2示出了根据本发明的实施方式的显示器内的发光器件的充填方法；
图3示出了根据本发明的实施方式的有源矩阵显示器的单元设计；
图4示出了根据本发明的另一实施方式的串联连接并由n型TFT控制的三个发光器件的单元设计；
图5示出了根据本发明的另一实施方式的串联连接并由CMOS TFT控制的三个发光器件的单元设计；
图6示出了根据本发明的又一实施方式的并联连接的三个发光器件的单元设计；
图7示出了根据本发明的实施方式的串联连接的三个不同颜色的发光器件的像素设计；以及
图8示出了根据本发明的又一实施方式的如图7所示的串联连接的三个像素。
具体实施方式
现在参考图2，当最初将以上提及的发光器件(诸如，iLED)放在基板上时，预期它们的产率在90-95％之间，低于高性能显示器的可接受产率。这意味着如果显示器要被运送包含这些器件的单元需要修理。这样做的一种方法包括将第二发光器件放在包含有缺陷的第一器件的单元中并且然后使用激光器打开或者熔融熔丝以将第一器件与第二器件连接的单元驱动电路断开。如果要将第三或第四器件放在单元上，可以使用相同的程序。如将理解，该“物理”解决方案具有有限可应用度(每个显示器5-10个像素)，需要专用设备并且增加处理时间。
为了克服这些问题，本发明的实施方式提供包括可以放置发光器件的多个位置的单元。随后将对单元设计的实例进行描述，但我们首先从基于能够容纳三个发光器件的单元设计描述显示器的填充方法开始。
最初，将以上提及的分立的发光器件(诸如，iLED)放置在显示面板的所有单元的相应第一位置-这通常使用发光器件可串联或并联地放在一起的拾放技术来执行。当拾放完成时，通过视觉检查测试面板。识别出不操作的包含器件的单元。可将这些有缺陷的单元的位置存储在可用于矩阵式控制器(未示出)的存储元件中并且以这种方式可以产生显示器内有缺陷的单元的地图。该面板图随后可用于对显示器进行编程。
第二拾放回合现在将器件放在先前被识别为包含有缺陷的器件的单元的第二位置。第二拾放回合可采用已知良好的发光器件并且其将看到这些器件的自然产率高，那么仅少数的这种器件需要测试以便它们将被视为良好。尽管如此，尤其每个单元包括两个以上的器件的位置的情况，可能不需要这种测试。
在第二拾放之后，进行另一视觉检查。对于被识别为正常工作的任何第二放置的器件，像素的编程可照旧使得第二放置的器件可根据面板图工作。如果有的话，第二放置的器件被识别为不工作，第三发光器件可被放置在单元中。再次，这些器件可以是已知的良好器件并且再一次其将看到只要要测试这些器件，仅需要执行非常小数量的这种测试。可以将不工作的第二放置的器件的位置再次存储在可用于对显示器进行编程的第二面板图中的存储器中。
如将了解，针对与也许能容纳的任何潜在有缺陷的单元同样多的器件，该过程可重复。根据被放置的器件的可靠性，为了实现可接受的产率，需要放置两个、三个以上的器件。
可以理解，由于单元可能能够容纳的器件的数量增加，将需要更复杂的电路来控制它们。通过TFT工艺、可用像素区和发光器件制造及组装方法确定最大数量的位置。
现在转向可在根据图2的方法填充的显示器中使用的单元设计的实例。
图3示出在有源驱动矩阵内可采用的单元设计并且其中在ILED1和ILED2的情况下至多两个放置的发光器件的位置是串联连接的。控制电路包括3个TFTT1…T3和电荷存储电容。由数据驱动器通过另外的传统电压阈值补偿驱动电路向单元提供该单元的数据驱动器信号(诸如，图1中的D1…Dm)。可替换地，可以采用诸如在于2016年4月14日提交的英国专利申请第1606517.9号(参照：I35-1702-02GB)中公开的电压阈值补偿驱动电路。与传统2T1C单元设计相比，额外控制信号是需要的，并且根据显示器的面板图中的值是被指定(asserted)(或不被指定)的。实际上，只要面板图中的单元的值不变，控制信号状态基本上是固定的。
如果ILED1已检查为正常工作，在帧编程周期期间，当确定扫描驱动器信号(诸如图1中的S1…Sn)时，子像素的控制信号将具有高值“1”，这样导通T2并将ILED1连接到地使得其将根据数据驱动器信号发光。
在已放置ILED2的地方，由于ILED1已被识别为有缺陷，控制信号将具有意味着T2将截止并且T1导通的“0”值，因此ILED1将短路并且ILED2直接连接到驱动电路。因此，ILED1将不发光并且仅ILED 2会发光。在表1中示出了这种情况的真值表。
表1.两个串联连接配置的ILED的真值表
控制 ILED
0 ILED2
1 ILED1
在图3的单元设计的变型中，尤其对于具有高刷新率并且在T1和T2的栅极处的电压在不需要电容的情况下将仍保持足够稳定的显示器，分立的存储电容器可能不是必须的。在一些实现方式中，对于一个完整帧，可指定通过驱动电路提供的数据驱动器信号(未示出)。在这种情况下，扫描信号可能具有与数据驱动器信号相同的时序并且再次不需要电容。
如以上所指示，如果能够定位两个发光器件的单元设计不能实现期望产率，那么可以定位第三个。对于三个器件，单元设计的复杂度增加。
尽管如此，根据采用的TFT工艺，可以进行不同的配置，例如，如果仅n型TFT可用(非晶硅TFT和氧化铟镓锌IGZO TFT)，或者仅p型TFT可用(低温多晶硅-LTPS)或者如果仅CMOS器件可用(LTPS)。
现在参照图4，示出了仅用n型TFT T1…T4实现的单元设计，而图5的单元设计用是用CMOS TFT T1…T4实现的。仅具有p型TFT的配置将与图4中的相同，用p型TFT替换所有n型TFT。
在这两种情况下，通过驱动电路提供恒定的电源电压Vdd，或者使用PWM型脉冲信号切换驱动电路。
如从图4和图5中看到的，需要三个控制信号(A、B和C)和传送三个控制信号的附加电路。因而，代替关于图3的单元设计的单位数据线，这可能包括3位(bit)。然而，当实现显示器的冗余方案时，在显示器的整个寿命中，3个3位的相对值将仍保持恒定，根据单元的面板地图值，每3位组合对单元都是特定的。
在图4和图5中的每一个中，当放置有缺陷的发光器件时，其将被相应TFT短路并且同时接下来起作用的iLED应当接地因此其可发光。因此，当ILED1应当发光时，其通过T3接地，而当其不发光时，其被T1短路。对于TFT工艺的每个配置，存在示出附加电路必须编程的方式的真值表，因此相应ILED将发光。下面示出了每种情况的真值表。
表2.仅用n型TFT实现的图4的真值表。
A B C ILED
0 0 0 全部
0 0 1 ILED2
0 1 0 ILED1
0 1 1 无(修理)
1 0 0 ILED3
1 0 1 无(修理)
1 1 0 ILED3
1 1 1 无(修理)
表3.仅用p型TFT实现的图4的真值表。
A B C ILED
0 0 0 无(修理)
0 0 1 ILED3
0 1 0 无(修理)
0 1 1 ILED3
1 0 0 无(修理)
1 0 1 ILED1
1 1 0 ILED2
1 1 1 全部
表4.用CMOS TFT实现的图5的真值表。
Figure GDA0002212851250000151
Figure GDA0002212851250000161
如从真值表中看到的，存在“全部”发光器件可被偏置以便发光的状态。尽管可能存在这可能有用的应用，将理解的是，涉及尝试驱动所有放置的器件的应用会使得单元可能包含待以不可控制的方式驱动的故障器件。
还存在没有器件发光的状态，由于它们全部被TFT短路，并且这可用作修理方法。因而，如果第三(或最后)放置的ILED不能正常工作，优选将包括单元的像素作为“黑”像素处理并且不发光，而不是以不可控制的方式驱动单元。因此，在这种情况下，以像素的所有器件被短路以确保它们将发光的方式对像素的TFT进行编程。
在图4和图5的电路中，未示出扫描驱动器信号，然而，将理解的是，控制信号A、B和C中的每一个可经由如在图3的电路中由扫描驱动器信号控制的其他相应TFT(未示出)连接到TFT T1…T4的栅极。
图3-图5的配置具有与共用驱动电路和电压阈值补偿电路串联连接的发光器件。
图6示出了三个ILED并行连接的单元设计。图6的电路可用CMOS TFT工艺实现，因为它需要相对掺杂的TFT。在图6中，如果仅放置ILED1，控制信号A具有低值“0”从而导致T2被导通。ILED1直接连接到驱动电路因此其发光。当控制信号A具有高值“1”时，T2被导通并且ILED1被短路并且然后控制信号B将确定从ILED2还是ILED3发光。如果控制信号B具有低值“0”时，ILED2将发光，并且如果控制信号B具有高值“1”时，ILED3将照亮。下面示出相应真值表。
表5.用CMOS TFT实现的图6的真值表。
A B ILED
0 X ILED1
1 0 ILED2
1 1 ILED3
X：“1”或“0”
图6的并行配置的一个问题是位于驱动电路与选择的发光器件之间的TFT的可变数量，尤其当ILED3当应发光时中间的数量。这暗示了电源电压必须增加以确保所有TFT在饱和区域操作并且在ILED阳极处的电压超出其阈值电压。此外，在ILED并行连接并且只有控制信号A、B、C的情况下，一个ILED将一直发光，意味着不存在如在图4和图的实现方式中的“修理”配置。
通常，在上述实例中，在显示器的操作过程中，期望仅驱动一个单元内的一个所选发光器件。
然而，存在可用于在一个单元内放置一个以上的发光器件并可选择地驱动它们的应用。
一个这样的应用提供具有动态的视角的显示器。根据该应用，在显示器的每个单元内的相应位置(或者至少模式要改变的那些位置)拾放具有窄束的一个ILED和具有宽束的另一ILED。根据所需显示模式，如以上所解释的，将对相应ILED进行偏置。例如，如果仅一个用户在观看显示器，窄束(窄视角)器件将操作并且如果两个以上的用户在观看显示器，将使用宽束(宽视角)。(该技术当然可以扩展以覆盖放置在每个单元中并根据所需显示模式选择的三种不同类型的发光器件)
在多显示器模式的情况下，根据显示器的所需显示方式对根据面板图在显示器的整个使用寿命中并非持久的控制信号的值或信号A、B、C的相对值进行动态切换。此外，并非提供每单元控制信号或信号A、B、C，控制信号或A、B、C信号将是全局的，施加于整个矩阵。在多显示模式的情况下，不提供冗余，将不需要地板图。
在模式之间交换可以是用户驱动的；或者可以响应于观看条件自动的(例如，如果显示控制器检测观看显示器的人数)。
在更进一步的应用中，再次可以放置两个或更多个以上的不同集合的发光器件并且这些可以被选择性地驱动以提供可以在2D显示模式和3D显示模式中的一个中选择性地操作的显示器。
现在参考图7，不同颜色的分立的发光器件(诸如，iLED)与OLED的表现不同之处在于红色、绿色和蓝色分立的发光器件的效率可以高并且相似的类似的限流范围。
在图7的单元设计图7中，不仅相同颜色或类型的串联连接的发光器件，而且小区的子像素的发光器件串联连接并通过共用电压阈值补偿和驱动电路驱动。由于红色、绿色和蓝色发光器件串联连接，仅需要一个驱动电路，意味着基板上的像素的面积效率增加从而使得显示器分辨率高。
在图7中，三个相同的电路应用于每个ILED，每个电路包括两个TFT。一个TFT(T2、T4和T6)与每个ILED并联连接并且第二TFT(T1、T3和T5)连接至单独控制信号红色数据(RD)、绿色数据(GD)和蓝色数据(BD)。在帧编程期间，扫描驱动器脉冲变高“1”并且T1、T3和T5被导通。RGB ILED要被导通还是截止是由RD、BD、GD的值确定的。如果RD高“1”，则T2将被导通并且红色ILED将被短路从而导致不发光。另一方面，如果RD低“0”，则T2将仍被截止，因此红色ILED将被被驱动电路产生电流的偏置并且其将发光。相同的情形也会发生于绿色ILED(具有GD的T4)和蓝色ILED(T6和BD)。
在图7的电路中，在帧编程周期期间，ILED可以通过指定RD、BD和GD截止。然而，这意味着在这个时候电力将通过晶体管T2、T4和T6被抽取出。因此，在图7的电路中，附加控制信号黑色数据(BLD)控制到驱动电路的电力。当指定BLD时，没有电力流过像素。与其他数据线RD、BD、GD相比，BLD控制线的切换频率通常更小，因为这将仅对于完全黑色像素激活。此外，使用BLD改善像素的对比度因为以这种方式所有的电流被阻挡从而导致更加深的黑色。
如将了解，不是所有图7的ILED应当同时发光或发光的程度相同，以便对于一帧产生所需灰度和色域。理想地，驱动单元的控制信号将是数字的以确保当在其最佳操作电流下进行切换时每个ILED都会进行操作。
因此，结合图7的像素设计的显示器要么使用脉冲宽度调制(PWM)或以上提及的类型的色彩序列方案驱动。
在这种情况下，代替恒定Vdd，通过诸如在图1中示出的PWM驱动器提供PWM信号。根据给定子帧的像素的所需状态指定BLD、RD、GD和BD控制信号，每个子帧的长度不同。在两者情况下，如果期望8位灰度，则将帧时间分成8个子帧，每个子帧具有不同的持续时间。灰度的最高有效位(MSB)将具有最长的脉冲而最低有效位(LSB)将具有最短的脉冲。PWM与色彩序列之间的差异是在PWM的情况下，所有的ILED在一个子帧期间同时发光而对于色彩序列每个子帧进一步被分成红色、绿色和蓝色周期，意味着对于给定子帧持续时间，整个面板上仅红色ILED发光，然后仅绿色ILED发光，最后仅蓝色iLED发光。
差异导致色彩序列方案需要至少三次更高的切换频率，因为在相同的子帧期间，其必须切换三次，期间每个颜色一次。两个驱动方案均遭受不同的视觉伪象，该视觉伪象可使用特定驱动算法解决。在任何情况下，两个方案最重要的标准是它们的频率足够高，使得ILED ON/OFF转换对于人眼来说是不可察觉的。
在图7的电路中，由于所有的数据路径上的存储电容器的缺少可以实现最大频率；然而，在其他设计中，存储电容器可连接在驱动TFT的栅极节点处节点以便在子帧持续时间期间保持栅极电压恒定。
在图7中，控制信号确定并联连接的TFT为ON还是OFF。这意味着只要确保TFT被导通它们的栅极电压在帧周期期间可以变化。存储电容器的缺少还减少在显示器中最高的数据列电力消耗。
另一方面，如果为每个子像素提供存储电容器并且采用能够提供模拟或者数字输出的数据驱动器，那么在2016年3月21日提交的英国专利申请第1604699.7号(参见：I35-1702-01GB)中描述的混合驱动方案可用于限制PWM驱动器所需的切换频率。
最后，将理解的是当半导体发光器件(诸如，iLED)发光，其端子之间存在电压降，称为阈值电压。在发光器件串联连接的情况下，驱动电路的输出与地之间的总电压差应当至少为它们的阈值电压(例如，在图7中，红色、绿色和蓝色iLED的阈值电压)的和。这意味着，与仅驱动一个发光器件的电路相比，高电源电压(Vdd)(或脉冲PWM信号电压)将更高，以便确保所有的器件可发光。尽管如此，即使在图7中电源电压Vdd将增加，总电力消耗将保持相同，因为由于在发光器件之间共享的电流，总ILED偏置电流为仅驱动一个发光器件的电流的1/3。
现在参考图8，在一些应用中，足够高的电源电压可用，一个以上的像素可共享驱动电路。由于所有ILED的驱动条件相同，可在一个以上的像素之间共享产生必要的偏置电流的驱动电路。可共享驱动电路的像素的数目的唯一的限制是电源电压有多高。必须满足的条件是：
Figure GDA0002212851250000201
其中ΔV驱动电路是产生必须的
Figure GDA0002212851250000202
时驱动电路上的电压降，Vthi是存在于接地路径的驱动电路上的像素i内的发光器件的组合阈值电压并且n是最大数量的像素。
如上所述，在图3-图8中示出的电压阈值和驱动电路可以是任何合适的设计，其产生精确的偏置电流，对TFT阈值电压变化具有抗扰性。此外，驱动电路可以是动态的，意味着其在每一帧或子帧或DC期间可以编程(仅编程一次)甚至以比帧速率(FR)低得多的频率周期性地编程。在DC或周期性地编程的情况下，如果其能在其可用像素区实现，可以使用任何现有的电流源。
在图1的矩阵中，数据驱动器被示出为单独的单元，然而，将理解的是在本发明的实施方式中，数据驱动器的功能(和实际上其他***组件)可在一个以上的单元之间(例如，在提供数据信号的一个单元与提供控制信号的另一单元之间)分配。
以上描述的实施方式的特征可以组合使用或者在给定显示器内单独使用。在每种情况下，实施方式适于可佩带的显示器，诸如，智能手表或大型面板显示器。

Claims (13)

1.一种显示器，包括：
矩阵，包括N行单元，所述N行单元被分为M列，每个单元被布置为接收多达至少两个发光器件；
扫描驱动器，向所述矩阵的相应行提供扫描线信号，每个所述扫描线信号用于选择要用像素值进行编程的所述矩阵的相应行；以及
数据驱动器，向所述矩阵的相应列提供可变电平数据信号，每个所述可变电平数据信号用于用像素值对所述矩阵中所选择的行内相应像素进行编程；
其中，每个单元进一步包括：
驱动电路，用于在数据驱动器信号的控制下向被放置在所述单元中的发光器件提供电流，
第一发光器件位置，连接到所述驱动电路，
第一薄膜晶体管，与所述第一发光器件位置并联连接，
第二发光器件位置，与所述第一发光器件位置串联连接，
第二薄膜晶体管，与所述第二发光器件位置并联连接，所述第二薄膜晶体管的栅极节点连接到所述第一薄膜晶体管的栅极节点，以及
第三薄膜晶体管，所述第三薄膜晶体管的一个端子连接到所述第一薄膜晶体管和所述第二薄膜晶体管的栅极节点并在扫描驱动器信号的控制下将控制信号选择性地连接至所述第一薄膜晶体管和所述第二薄膜晶体管，所述控制信号确定当所述驱动电路提供电流时，被放置在所述单元中的第一发光器件和第二发光器件中的哪个发光，并且
其中，当在所述第一发光器件位置中的所述第一发光器件有缺陷时，所述第二发光器件仅位于所述第二发光器件位置中。
2.根据权利要求1所述的显示器，其中，每个单元进一步包括连接到所述第一薄膜晶体管和所述第二薄膜晶体管的栅极节点的电容。
3.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述第一薄膜晶体管和所述第二薄膜晶体管中的每一个是相对掺杂的。
4.根据权利要求1所述的显示器，进一步包括存储所述矩阵内包含有缺陷的发光器件的第一发光器件位置的存储器，与包含正在操作的发光器件的具有第一发光器件位置的单元相比，所述数据驱动器被布置为向所述矩阵内包含有缺陷的发光器件的第一发光器件位置提供相对极性的控制信号。
5.根据权利要求1所述的显示器，其中，第一类型的发光器件被放置在整个所述矩阵的第一发光器件位置，第二类型的发光器件被放置在整个所述矩阵的第二发光器件位置。
6.根据权利要求5所述的显示器，其中，控制信号为所述矩阵所共用，共用控制信号值被选择以驱动整个所述矩阵的所述第一发光器件位置或所述第二发光器件位置中的发光器件。
7.一种显示器，包括：
矩阵，包括N行单元，所述N行单元被分为多个M列，每个单元被布置为接收多达至少两个发光器件；
扫描驱动器，向所述矩阵的相应行提供扫描线信号，每个所述扫描线信号用于选择要用像素值进行编程的所述矩阵的相应行；以及
数据驱动器，向所述矩阵的相应列提供可变电平数据信号，每个所述可变电平数据信号用于用像素值对所述矩阵中所选择的行内相应像素进行编程；
其中，所述N行单元中的至少一个单元进一步包括：
驱动电路，用于在数据驱动器信号的控制下向被放置在所述至少一个单元中的发光器件提供电流，
第一发光器件，直接连接到所述驱动电路，
第一薄膜晶体管，直接与所述第一发光器件并联连接，
第二发光器件，直接与所述第一发光器件串联连接，
第二薄膜晶体管，直接与所述第二发光器件并联连接，所述第二薄膜晶体管的栅极节点直接连接到所述第一薄膜晶体管的栅极节点，以及
第三薄膜晶体管，所述第三薄膜晶体管的一个端子直接连接到所述第一薄膜晶体管和所述第二薄膜晶体管的栅极节点并在扫描驱动器信号的控制下将控制信号选择性地连接至所述第一薄膜晶体管和所述第二薄膜晶体管，所述控制信号确定当所述驱动电路提供电流时，被放置在所述至少一个单元中的第一发光器件和第二发光器件中的哪个发光。
8.根据权利要求7所述的显示器，其中，所述至少一个单元进一步包括连接到所述第一薄膜晶体管和所述第二薄膜晶体管的栅极节点的电容。
9.根据权利要求7所述的显示器，其中，所述第一薄膜晶体管和所述第二薄膜晶体管中的每一个是相对掺杂的。
10.根据权利要求7所述的显示器，其中，所述第一发光器件是有缺陷的。
11.根据权利要求7所述的显示器，进一步包括存储所述矩阵内包含有缺陷的发光器件的第一发光器件位置的存储器，与包含正在操作的发光器件的具有第一发光器件位置的单元相比，所述数据驱动器被布置为向所述矩阵内包含有缺陷的发光器件的第一发光器件位置提供相对极性的控制信号。
12.根据权利要求7所述的显示器，其中，包括所述第一发光器件的第一类型的发光器件在整个所述矩阵的第一发光器件位置，包括所述第二发光器件的第二类型的发光器件在整个所述矩阵的第二发光器件位置。
13.根据权利要求12所述的显示器，其中，控制信号为所述矩阵所共用，共用控制信号值被选择以驱动整个所述矩阵的所述第一发光器件位置或所述第二发光器件位置中的发光器件。
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