顯示裝置的驅(qū)動(dòng)方法和適用于該方法的顯示裝置的制作方法

專(zhuān)利名稱(chēng):顯示裝置的驅(qū)動(dòng)方法和適用于該方法的顯示裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動(dòng)顯示裝置的方法，該顯示裝置包括一種在兩支承板之間的電光顯示介質(zhì)，包括以行和列排列的象素質(zhì)、而每個(gè)象素由設(shè)置在這兩支承板的對(duì)立表面上的諸圖象電極所構(gòu)成，并包括行和列的電極系、一行象素在選擇周期經(jīng)由該行電極借助于與這些象素串聯(lián)的非線性開(kāi)關(guān)元件而被選擇、且數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)由列電極而被顯示。
本發(fā)明還涉及可采用這樣一種方法來(lái)驅(qū)動(dòng)的顯示裝置。
在這方面要注意的是在本申請(qǐng)中所用的術(shù)語(yǔ)行電極和列電極，如果需要的話是可以互換的，因此凡提到行電極的地方可能指的是列電極，與此同時(shí)將列電極變?yōu)樾须姌O。
這種類(lèi)型的顯示裝置借助于諸如液晶、電泳懸浮體和電致變色材料之類(lèi)的無(wú)源電光顯示介質(zhì)，適宜顯示字母數(shù)字和視頻信息。
從美國(guó)專(zhuān)利4，223，308中獲悉一種顯示裝置，其中所描述的背對(duì)背連接的二極管用作為開(kāi)關(guān)元件。通過(guò)使用開(kāi)關(guān)元件便可獲得存儲(chǔ)作用，其結(jié)果表現(xiàn)為受驅(qū)動(dòng)行上的信息，在別的行電極被驅(qū)動(dòng)期間仍然充分顯示在一象素上。然而，由于非線性開(kāi)關(guān)元件的電容所造成的電容性的交擾的緣故該信息可能有一個(gè)不定的值，因?yàn)樵诓煌械南笏氐倪x擇期間這些相同的列被用以顯示數(shù)據(jù)信號(hào)。
加在一象素上的電壓可以其傳輸電平變到較高或較低的傳輸?shù)燃?jí)(灰度級(jí))的方式來(lái)變化。如果這些灰度級(jí)只通過(guò)該傳輸特性曲線而被確定，那么在很大程度上由于和該最大的信號(hào)電平成正比的所述交擾的緣故限制了灰度級(jí)的數(shù)目。
由于信號(hào)變化所引起的交擾首先取決于這些非線性開(kāi)關(guān)元件的電容量。
獲得灰度級(jí)的另一種可能性在于把一象素細(xì)分成許多子象素，其中被選擇的子象素所占的比值便確定該灰度級(jí)。這便需要用外加到電極的額外的驅(qū)動(dòng)。
不用額外驅(qū)動(dòng)的這樣一種細(xì)分的方法，因連接線可斷開(kāi)，故可用于達(dá)到某一給定的冗余度之目的。這種細(xì)分通常導(dǎo)致使用更小的圖象電極的更小的子元件。然而，其結(jié)果則造成相對(duì)于非線開(kāi)關(guān)元件的象素電容的下降。從而所述的交擾變大。
本發(fā)明的一個(gè)目的是要提供一種本文開(kāi)頭所描述的方法，用此法，上述諸缺陷基本上得以消除。
因此本發(fā)明的方法，其特征在于在一行選擇之后和下一行選擇之前，數(shù)據(jù)信號(hào)改變其相對(duì)于基準(zhǔn)電壓的符號(hào)，該基準(zhǔn)電壓是由第一掃描場(chǎng)中的最小數(shù)據(jù)電壓和第二掃描場(chǎng)中的最大數(shù)據(jù)電壓的平均值所確定的;和相對(duì)于該基準(zhǔn)電壓帶正號(hào)的該子信號(hào)的能量值基本上等于相對(duì)于該基準(zhǔn)電壓帶負(fù)號(hào)的該子信號(hào)的能量值。
所述的基準(zhǔn)電壓最好選為0伏特。
事實(shí)上，該交擾是通過(guò)產(chǎn)生符號(hào)相反并具有基本上相等的能量值的交擾信號(hào)來(lái)加以補(bǔ)償?shù)摹?br>在實(shí)際上要達(dá)到上述目的，只有采用具有對(duì)稱(chēng)于原點(diǎn)的電流-電壓特性曲線的非線性開(kāi)關(guān)元件、或可被認(rèn)為實(shí)用的元件，例如背對(duì)背連接的二極管、金屬-絕緣體-金屬(MIM)開(kāi)關(guān)、或nin型、pip型半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)、或由B.J.Lechner等人在《液晶矩陣顯示》一文中提出的電路，該文發(fā)表在1971年11月IEEE通報(bào)第59卷第11冊(cè)1566至1579頁(yè)，值得注意的是第1572頁(yè)。
該數(shù)據(jù)信號(hào)最好由兩個(gè)子信號(hào)組成，其電壓絕對(duì)值基本上相等且持續(xù)時(shí)間基本上等于該數(shù)據(jù)信號(hào)的選擇時(shí)間的一半。這兩個(gè)符號(hào)相反的信號(hào)可用簡(jiǎn)單的反相電路獲得。
值得注意的是當(dāng)使用快速非線性開(kāi)關(guān)元件，例如二極管環(huán)形電路時(shí)，開(kāi)關(guān)在這樣的速率下是有效的，以致于2～32微秒的這些選擇時(shí)間用作64微秒的行周期(PAL制)。
這便使得該方法對(duì)在具有雙倍行數(shù)的彩色電視(高清晰度的電視)中的應(yīng)用變得有吸引力。
既然現(xiàn)在所述交擾基本上可忽略不計(jì)，因此這些象素可被分解成許多子象素，以達(dá)到冗余度之目的。
最初使用根據(jù)本發(fā)明方法的裝置包括一種在兩支承板之間的電光顯示介質(zhì)，包括以行和列排列的象素系、而每個(gè)象素由設(shè)置在這兩支承板的對(duì)立表面上的諸圖象電極所構(gòu)成，并包括用于經(jīng)由非線性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)這些圖象電極的行和列電極系;因而其特征在于一圖象電極被分解成許多個(gè)子電極，各個(gè)子電極至少經(jīng)由一個(gè)非線性開(kāi)關(guān)元件來(lái)驅(qū)動(dòng)。
所述這種類(lèi)型的另一顯示裝置的特征在于通過(guò)帶有補(bǔ)償操作開(kāi)關(guān)的兩路并聯(lián)裝置(其中與開(kāi)關(guān)串聯(lián)的一路包括一個(gè)反相電路)，將一列電極連接到被顯示信號(hào)的接點(diǎn)上。
所謂補(bǔ)償操作開(kāi)關(guān)其意義是一開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)另一開(kāi)關(guān)閉合，反之亦然。
該顯示裝置最好還包括一個(gè)用于這些補(bǔ)償開(kāi)關(guān)的控制電路。
參照一些實(shí)施例和附圖將對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的說(shuō)明。諸附圖中圖1為概略表示使用本發(fā)明的一顯示裝置的部分剖面圖，圖2圖解表示了在這樣一種顯示裝置中的一顯示單元的傳輸/電壓特性曲線，圖3圖解表示用于這樣一種顯示裝置的部分控制電路，圖4圖解表示這樣一種顯示裝置的元件的替換圖，
圖5為圖示一顯示單元的平面圖，圖6為表示對(duì)圖5中的顯示單元之一個(gè)改型，圖7圖解表示圖3中的裝置按通常方式工作時(shí)所出現(xiàn)的信號(hào)，而圖8圖解表示上述信號(hào)在使用本發(fā)明的方法時(shí)的情況，圖9圖示了一個(gè)用以獲得這些信號(hào)的電路。
圖1為概括表示一顯示裝置的部分剖面圖，該裝置裝有二塊支承板2和3，其間有液晶4。支承板2和3的內(nèi)表面上有電和化學(xué)絕緣層5。大量的按行和列排列的圖象電極6和7分別設(shè)置在支承板2和3上。這些對(duì)立的電極6和7構(gòu)成該顯示裝置的象素。帶狀的列電極11設(shè)置在各列圖象電極7之間。可將列電極11和圖象電極7有益地結(jié)合起來(lái)以形成帶狀電極。帶狀行電極8設(shè)置在各行圖象電極6之間。各圖象電極6，例如借助于一個(gè)在圖1中未作進(jìn)一步表示的非線性開(kāi)關(guān)元件連接到一行電極8上。這些元件借助于行電極8上的電壓向液晶4提供相對(duì)于加在列電極11上的電壓足夠大之閾值，并把一存儲(chǔ)器裝到液晶4里。而且液晶取向?qū)?0設(shè)置在支承板2和3的內(nèi)表面上。眾所周知，在液晶層4上施加電壓可達(dá)到液晶分子狀態(tài)的不同取向，因而可達(dá)到光學(xué)上的不同狀態(tài)。該顯示裝置既可被認(rèn)為是一個(gè)透射裝置，又可被理解為是一個(gè)反射裝置，而且可裝有偏振片。
圖2圖示了如圖1的該顯示裝置中存在的一顯示單元的傳輸/電壓特性曲線。在給定閾值(V1或Vthr)以下，該顯示單元基本上不透光，而在給定飽和電壓(V2或Vsat)以上，該顯示單元基本上全透光。
圖3圖示了這樣一個(gè)顯示裝置的一部分。象素12經(jīng)由圖象電極7接到列電極11上，在本實(shí)施例中列電極11和行電極8一起按矩陣形式排列。象素12經(jīng)由非線性開(kāi)關(guān)元件9接到行電極8上。
圖4為表示象素12的替換圖，它由與此有關(guān)的電容CLC和有關(guān)的(在高阻狀態(tài)中的)非線性開(kāi)關(guān)元件CNL表示，用以計(jì)算由列電極11處的信號(hào)變化所引起的交擾。對(duì)于以下說(shuō)明(當(dāng)運(yùn)用迭加原理時(shí))接到固定電壓上的該非線性元件被認(rèn)為接地。該非線性元件可能是背對(duì)背連接的二極管，但另一方面也可包括二極管環(huán)形電路、金屬-絕緣體-金屬開(kāi)關(guān)、pip、nin型半導(dǎo)體或其他二極器件，而CNL還可能是圖象電極6經(jīng)由，例如多個(gè)二極管至不同行電極之引線，正如荷蘭專(zhuān)利申請(qǐng)No.8502663中所描述的那樣。
例如，在一圖象顯示裝置(TV)中的列電極11上如有信號(hào)變化△V，結(jié)果在點(diǎn)13處產(chǎn)生的信號(hào)變化ΔV· (CNL)/(CLC+CNL)當(dāng)數(shù)據(jù)電壓從-Vdmax變到+Vdmax或從+Vdmax變到-Vdmax時(shí)，在列電極或數(shù)據(jù)線11上有最大信號(hào)變化，因此對(duì)于點(diǎn)13處的最大信號(hào)變化△Vm，下述關(guān)系成立ΔVm=2Vdmax(CNL)/(CLC+CNL)如在電視應(yīng)用方面奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)的數(shù)據(jù)電壓被認(rèn)為大小相等組符號(hào)相反。
這電壓變化的數(shù)值大小不一定導(dǎo)致灰度級(jí)的變化，因此按照N個(gè)灰度級(jí)(即圖2中的水平軸在Vthr和Vsat之間分成N等分)并在點(diǎn)(Vthr+Vsat)附近的控制方面下述關(guān)系式成立(ΔVm)/(2Vdmax) = (CNL)/(CLC+CNL) ≤ 1/(N) (1)對(duì)于一個(gè)典型的液晶象素(大小為300×300(微米)2，厚度約為6微米，εr≈6)和一個(gè)硅nin開(kāi)關(guān)(大小約為10×10(微米)2，本征層厚度約為400毫微米)，則CLC≈600fF(毫微微法拉)和CNL≈30fF，其中結(jié)果N≥21。在所述荷蘭專(zhuān)利申請(qǐng)No.8502663這一例子中，因?yàn)樵谠撓笏氐膬蓚?cè)面上設(shè)置了一個(gè)二極管，所以CNL的值增加一倍。對(duì)此則有N≥11。
如果正象上述那樣希望使用冗余度，那么一象素可細(xì)分成r個(gè)子象素，每個(gè)子象素都有其自己的驅(qū)動(dòng)元件。這在圖5和圖6中用圖解方法得到表示，其中(圖5)帶驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件9的圖象電極6分成三個(gè)各自具有自身驅(qū)動(dòng)元件9a、9b、9c的子電極6a、6b、6c(圖6)。與圖象電極6相對(duì)應(yīng)的圖象電極7則不加細(xì)分。
當(dāng)將該圖象電極細(xì)分成若干個(gè)子電極時(shí)，電容CLC亦變小了。可粗略地假定在第一個(gè)例子中當(dāng)把該象素分成r個(gè)部分時(shí)，由于交擾的緣故，灰度級(jí)的數(shù)目從N減少到N′＝N/r。在所提及的這兩個(gè)例子中，對(duì)于所述細(xì)分成3個(gè)子電極(r＝3)，情況仍然可獲得約7個(gè)灰度級(jí)和約4個(gè)灰度級(jí)。確切地說(shuō)4個(gè)灰度級(jí)通常是太少了，無(wú)法達(dá)到令人滿(mǎn)意的顯示。如將該圖象電極分得更細(xì)(冗余度更大)，情況就變得更槽。
如上面已表示的那樣，在該例中的最大交擾為V1=2Vdmax(CNL)/(CLC+CNL)按照本發(fā)明，在選擇周期TS的一個(gè)部分T期間將選擇電壓Vs加到一行電極上并在該期間用數(shù)據(jù)信號(hào)VD驅(qū)動(dòng)這些列電極，該行便被選擇，這樣圖象信息便寫(xiě)入這些象素;接著在該行電極上的電壓以這樣的方式變化，以致于該行不再被選擇(不再接到V上)因而這些象素不能再被寫(xiě)。其后在(TS-TD)期間這些列由符號(hào)相反的數(shù)據(jù)信號(hào)即V′D＝-VD驅(qū)動(dòng)，而Ts充其量等于現(xiàn)有的行周期(在PAL制中為64微秒)。為了盡可能完全地補(bǔ)償該交擾，我們選用VD=-VD(TD)/(TS-TD)對(duì)于在一個(gè)由該預(yù)定電壓Vpo所選擇的象素上的該有效電壓值，現(xiàn)有下述關(guān)系(Vpeff)2=(Vpo+ΔV1)2(TD)/(TS) +(Vpo+ΔV2)2(TS-TD)/(TS)而ΔV2=-ΔV1(TD)/(TS)即Vpeff=Vpo1+(ΔV1Vpo)2［TDTS+T2D(TS-TD)TS］]]>上述可近似寫(xiě)為Vpeff=Vpo［1+12(ΔV1Vpo)2{TDTS+T2D(TS-TD)TS}］]]>我們最好選擇TD＝ 1/2 TS則便有如下關(guān)系V′D＝-VD從絕對(duì)值觀點(diǎn)來(lái)看，該數(shù)據(jù)信號(hào)和該補(bǔ)償信號(hào)具有相同的數(shù)值，這樣一來(lái)該補(bǔ)償信號(hào)便可用簡(jiǎn)單的反相方式從該數(shù)據(jù)信號(hào)中得到。
因?yàn)門(mén)D小于選擇周期TS，所以在整個(gè)選擇周期內(nèi)(例如在電視應(yīng)用方面該周期為64微秒)該開(kāi)關(guān)元件9是不導(dǎo)通的。事實(shí)是該象素并沒(méi)有完全帶電，但由于這些元件急劇升降的特性;這一點(diǎn)可忽略。另外對(duì)于所有的開(kāi)關(guān)元件電壓損失基本上是相等的，因此，如有必要可用這些選擇電壓對(duì)其加以補(bǔ)償。
圖7和圖8表示用以說(shuō)明無(wú)或有所述交擾補(bǔ)償?shù)那闆r下數(shù)據(jù)電壓VD、V′D及其有關(guān)的交擾信號(hào)△V、△V1、△V2。
補(bǔ)償信號(hào)V′D可以簡(jiǎn)單的方式從信號(hào)VD中獲得，例如信號(hào)VD被送到輸出器電路15和反相器16的共同輸入點(diǎn)14(見(jiàn)圖9)，其輸出經(jīng)由補(bǔ)償開(kāi)關(guān)17、18接到列電極11上。通過(guò)在TD＝ 1/2 TS期間合上開(kāi)關(guān)17并接著在 1/2 TS期間閉合開(kāi)關(guān)18，便在該列電極上獲得該預(yù)定的信號(hào)。
對(duì)于尤其在該荷蘭專(zhuān)利申請(qǐng)No.8602663中所使用的這種驅(qū)動(dòng)方式，則如下關(guān)系成立-Vdmax＜Vd＜Vdmaxwith Vdmax＝ 1/2 (Vsat-Vth)對(duì)于方程式(1)來(lái)說(shuō)，這便導(dǎo)出(ΔV1)/(2Vdmax) = 1/(2Vpo) ( (Vsat-Vth)/(N2) )(5)項(xiàng)1/(2N2) (Vsat-Vth)/(Vpo)當(dāng)Vpo＝Vth時(shí)為最大。用Vpo＝Vth代入式(5)則得(ΔV1)/(2Vdmax) = 1/(2N2) ( (Vsat-Vth)/(Vth) )這相當(dāng)于2N2/ ( (Vsat)/(Vth) -1)的灰度級(jí)，而不是無(wú)補(bǔ)償情況下的N個(gè)灰度級(jí)。灰度級(jí)的數(shù)目因而增大到下述倍2N/ ( (Vsat)/(Vth) -1)對(duì)于液晶(ZLI84460，Merck)通常有Vth＝2.1伏，Vsat＝3.6伏，換句話說(shuō)灰度級(jí)的數(shù)目增加到2.8N倍。對(duì)于所示的細(xì)分成3個(gè)子電極而言，灰度級(jí)的數(shù)目增加到2.8N倍，即從原來(lái)的4和7分別增加到約45和140個(gè)灰度級(jí)。
本發(fā)明當(dāng)然并不局限于所示的實(shí)施例，在本發(fā)明的范圍內(nèi)作一些改變是可能的。
例如，對(duì)于非線性開(kāi)關(guān)元件，可選用二極管環(huán)形電路、背對(duì)背連接的二極管，金屬一絕緣體金屬開(kāi)關(guān)、nin、pip或pinip型開(kāi)關(guān)，如果開(kāi)關(guān)速率足夠大的話。
實(shí)現(xiàn)圖9所示的驅(qū)動(dòng)電路時(shí)也可作一些改變。
另外可選用不同的電光介質(zhì)，能電泳懸浮體和電致變色材料。
本實(shí)施例是以開(kāi)關(guān)方式為基礎(chǔ)的，其中數(shù)據(jù)電壓圍繞0伏轉(zhuǎn)換，且該電壓范圍仍局限于Vsat-Vth之差。對(duì)于該數(shù)據(jù)電壓和基準(zhǔn)電壓的別的選擇，本發(fā)明的方法亦可保持所述的優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際上通過(guò)適當(dāng)選擇配有一定灰度數(shù)值的數(shù)據(jù)電壓，可對(duì)由于指數(shù)特性所引起的電流-電壓曲線的可能的變化加以補(bǔ)償。
權(quán)利要求
1.一種用于驅(qū)動(dòng)顯示裝置的方法，該裝置包括一種在兩支承板之間的電光顯示介質(zhì)，以行和列排列的象素系、而各象素由設(shè)置在這兩支承板的對(duì)立表面上的諸圖象電極所構(gòu)成，及行和列的電極、一行象素在選擇周期經(jīng)由該行電極借助于與這些象素串聯(lián)的非線性開(kāi)關(guān)元件而被選擇、且數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)由列電極而被顯示，該方法的特征在于在一行選擇之后和下一行選擇之前，數(shù)據(jù)信號(hào)改變其相對(duì)基準(zhǔn)電壓的符號(hào)，該基準(zhǔn)電壓是由第一掃描場(chǎng)中的最小數(shù)據(jù)電壓和第二掃描場(chǎng)的最大數(shù)據(jù)電壓之平均值所決定，和相對(duì)于該基準(zhǔn)電壓帶正號(hào)的該子信號(hào)的能量值基本上等于相對(duì)于該基準(zhǔn)電壓帶負(fù)號(hào)的該子信號(hào)的能量值。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于該基準(zhǔn)電壓基本上等于零伏特。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)信號(hào)包括兩個(gè)電壓絕對(duì)值基本上相等且持續(xù)時(shí)間基本上等于該行選擇時(shí)間之一半的子信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1、2或3所述的方法，其特征在于一子信號(hào)的所述持續(xù)時(shí)間在2和32微秒之間。
5.一種采用權(quán)利要求
1至4中任一權(quán)利要求
所述方法的顯示裝置包括一種在兩支承板之間的光電顯示介質(zhì)，以行和列排列的象素質(zhì)、而各象素由設(shè)置在這兩支承板的對(duì)立表面上的諸圖象電極所示構(gòu)成，和經(jīng)由非線性開(kāi)關(guān)元件用以驅(qū)動(dòng)這些圖象電極的行和列的電極系;其特征在于通過(guò)一個(gè)帶有補(bǔ)償操作開(kāi)關(guān)的兩路并聯(lián)裝置、其中與該開(kāi)關(guān)串聯(lián)的一路包括一個(gè)反相電路，將一列電極連接接到被顯示信號(hào)的接點(diǎn)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的顯示裝置，其特征在于還包括一個(gè)用于所述補(bǔ)償開(kāi)關(guān)的控制電路，該電路以這樣的方式控制所述開(kāi)關(guān)，以致于該被顯示的信號(hào)，或一個(gè)由此得出的信號(hào)、或一個(gè)與該被顯示信號(hào)反相的信號(hào)被送到該列電極上。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的顯示裝置，其特征在于被送到列電極上的這些信號(hào)基本上絕對(duì)值相等，而且各存在于一行電極選擇時(shí)間的一半期間。
8.一種采用權(quán)利要求
1至4中任一權(quán)利要求
所述方法的顯示裝置包括一種在兩支承板之間的電光顯示介質(zhì)，以行和列排列的象素系、而各象素由設(shè)置在這兩支承板的對(duì)立表面上的諸圖象電極所構(gòu)成，和經(jīng)由非線性開(kāi)關(guān)元件用以驅(qū)動(dòng)這些圖象電極的行和列電極系;其特征在于一個(gè)圖象電極被細(xì)分成許多由至少一個(gè)非線性開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)的子電極。
9.根據(jù)5至8任一權(quán)利要求
所述的顯示裝置，其特征在于所述電光顯示介質(zhì)是液晶，電泳懸浮體或電致變色材料。
專(zhuān)利摘要
在行周期的一部分期間，不選擇液晶顯示裝置的諸象素，而向其提供符號(hào)相反的數(shù)據(jù)信號(hào)可大大增加液晶顯示裝置中的灰度級(jí)的數(shù)目。電容性的交擾因而顯著地減小。這便提供了引入更多灰度級(jí)的可能性。同時(shí)，可采取冗余技術(shù)措施，而用其他方法由于灰度級(jí)的損失則不可能采取這種技術(shù)措施。
文檔編號(hào)H04N5/66GK87104776SQ87104776
公開(kāi)日1988年1月27日 申請(qǐng)日期1987年7月7日
發(fā)明者卡雷爾·埃爾伯特·凱克 申請(qǐng)人:菲利浦光燈制造公司