專利名稱：用有源矩陣背板進行的視頻速率ChLCD驅動的制作方法
技術領域：
無
背景技術：
本申請案大體上涉及提供新的像素架構的裝置和方法，所述架構含有接通/斷開 存儲器元件和切換元件兩者以利用低功率液晶顯示器用于視頻或近視頻應用。在柔性有源矩陣背板上制造膽留型液晶顯示器將是有用的。此些裝置除了雙穩(wěn)態(tài) 反射式顯示器的傳統(tǒng)低功率益處之外還將提供視頻速率應用的可能。然而，使用常規(guī)技術 來實現(xiàn)視頻速率顯示存在許多障礙，因此使用新的像素架構提供解決方案將是有用的，所 述架構解決了現(xiàn)有技術設計的問題以用于與雙穩(wěn)態(tài)液晶顯示器一起使用。常規(guī)AMIXD
背景技術：
在常規(guī)扭曲向列型(TN)液晶顯示器(LCD)的像素處顯示的灰階隨著所施加電壓 而變。大約士5V的電壓將像素驅動為暗的，其中亮度隨著電壓振幅減小而非線性地增加。 由此，前板電壓(Vot)通常設定為5V左右。使用源數(shù)據(jù)驅動器，其可取決于幀和所需灰階 而將在范圍(0到^ )或(VC(1^lj2VOT)中的數(shù)據(jù)提供到像素。兩個幀用以提供所需的DC 平衡?？赡艿淖畲箅妷篛Vc。M)通常高達約18V。在傳統(tǒng)的有源矩陣顯示器中，在每一像素處使用單個薄膜晶體管(TFT)以便針對 給定幀設定像素上的電壓。顯示器行中的所有TFT的柵極連接到共同輸入，而列中的所有 TFT的源極連接到共同輸入。在單個幀的過程中，每一 TFT行的柵極連續(xù)“接通”歷時Tune =Tfeame/N的持續(xù)時間，其中Tfkame通常為1/60HZ = 16. 7ms且N為顯示器中的行數(shù)目。行 中的TFT柵極“接通”的像素經由TFT而充電到對應列上的數(shù)據(jù)電壓歷時Tune的持續(xù)時間。 像素未經驅動且針對Tfkame的其余部分大體上在存儲電容器的輔助下保持其電壓。TFT柵極驅動器可以大約-5V驅動“斷開”柵極且以大約+30V驅動“接通”柵極。這 準許通過至少Vgs = -5V( = -5V-0V)來將“斷開”TFT驅動為斷開且通過至少Vgs = 20V(= 30V-10V)來將“接通” TFT驅動為接通。TFT非常難以接通，因為20V比TFT閾值電壓高得 多。這準許Tune為低，其支持較大顯示器(N大)上的高幀速率(TFKAM^j、)。視頻速率ChIXD驅動波形作為雙穩(wěn)態(tài)LC技術的膽甾型IXD(ChIXD)需要與常規(guī)IXD根本上不同的驅動波 形。特定來說，ChLCD在驅動電壓存在于像素上時表現(xiàn)為暗的。僅在移除電壓之后像素才 松弛到較亮的外觀。ChLCD可經配置以提供優(yōu)于傳統(tǒng)顯示器的功率消耗改進，但用于視頻或 近視頻應用的用于此些顯示器的有效有源矩陣驅動器是需要的。需要一種用于有源地驅動 ChLCD裝置以支持較高刷新率(例如用于支持視頻應用)且同時提供與ChLCD相關聯(lián)的潛 在功率節(jié)省益處的方法和設備。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供多個實施例，包含(但不限于)利用本發(fā)明中揭示的裝置實施例來驅動例如雙穩(wěn)態(tài)膽留型顯示器等顯示器的若干方法。本發(fā)明還提供一種顯示裝置，其包括多個個別驅動的顯示元件；以及多個驅動 元件，所述驅動元件中的每一者用于驅動所述顯示元件中的對應一者。所述驅動元件中的 每一者包含存儲元件，其用于存儲接通/斷開狀態(tài)；以及切換元件，其連接到相關聯(lián)顯示 元件以用于將所述相關聯(lián)顯示元件連接到源電壓，所述連接是基于所述存儲元件的狀態(tài)。 所述源電壓可在所述相關聯(lián)顯示元件的狀態(tài)的更新期間在至少兩個不同電壓之間變化。本發(fā)明進一步提供一種顯示裝置，其包括多個個別驅動的顯示元件；以及布置 為矩陣的多個驅動元件，其中所述驅動元件中的每一者經提供用于驅動所述顯示元件中的 對應一者。此外，所述驅動元件中的每一者包含第一薄膜晶體管，其用于存儲“接通”或 “斷開”狀態(tài)；以及第二薄膜晶體管，其連接到相關聯(lián)顯示元件以用于將所述相關聯(lián)顯示元 件連接到源電壓，其中所述連接是基于由所述第一薄膜晶體管存儲的所述“接通”或“斷開” 狀態(tài)。本發(fā)明再進一步提供一種顯示裝置，其包括多個個別驅動的顯示元件；以及多 個驅動元件，其中所述驅動元件中的每一者用于驅動所述顯示元件中的對應一者。所述驅 動元件中的每一者包含第一輸入；第二輸入；存儲元件，其用于存儲接通/斷開狀態(tài)歷時 至少某一時間周期，其中所述接通/斷開狀態(tài)是基于在所述第一輸入和第二輸入處提供的 數(shù)據(jù)；以及切換元件，其包含連接到電壓源的輸入，所述切換元件經提供用于基于所述存儲 元件的狀態(tài)來驅動相關聯(lián)顯示元件，以使得當所述存儲元件轉變到“接通”狀態(tài)時，所述切 換元件將電壓源連接到所述相關聯(lián)顯示元件以將電荷施加于所述相關聯(lián)顯示元件，而當所 述存儲元件隨后轉變到“斷開”狀態(tài)時，所述切換元件從所述顯示裝置的相關聯(lián)顯示元件移 除所述電壓源，同時大體上維持所述相關聯(lián)顯示元件上的所述電荷。本發(fā)明還提供一種顯示裝置，其包括多個膽留型液晶顯示元件，其布置為列和行 的矩陣；以及多個驅動元件，所述驅動元件中的每一者用于驅動所述顯示元件中的對應一 者。所述驅動元件中的每一者包含存儲元件，其用于存儲“接通” / “斷開”狀態(tài)歷時至少 某一時間周期，其中所述存儲元件具有列輸入和行輸入，其中所述接通/斷開狀態(tài)是基于 在所述列輸入處提供的信號和在所述行輸入處提供的不同信號。所述驅動元件還包含切換 元件，其用于基于所述存儲元件的狀態(tài)來驅動相關聯(lián)顯示元件，以使得當所述存儲元件正 在存儲“接通”狀態(tài)時，所述驅動元件在顯示裝置的相關聯(lián)顯示元件上施加選定電壓源，而 當所述存儲元件正在存儲“斷開”狀態(tài)時，所述切換元件從顯示裝置的相關聯(lián)顯示元件移除 所述選定電壓源。對于以上實施例，所述多個驅動元件的在同一列中的所述存儲元件的所述列輸入 連接到共同列信號源，且所述多個驅動元件的在同一行中的所述存儲元件的所述行輸入連 接到共同行信號源。所述行信號源和列信號源用以設定所述存儲元件的狀態(tài)以設定所述對 應顯示元件的反射率和/或透射率以在所述顯示裝置上產生顯示圖像。本發(fā)明再進一步提供一種顯示裝置，其包括多個個別驅動的顯示元件；以及多 個驅動元件，所述驅動元件中的每一者用于驅動所述顯示元件中的對應一者。此外，所述驅 動元件中的每一者包含第一輸入；第二輸入；存儲元件，其用于存儲接通/斷開狀態(tài)歷時 至少某一時間周期，其中所述接通/斷開狀態(tài)是基于在所述第一輸入和第二輸入處提供的 數(shù)據(jù)；以及切換元件，其包含連接到電壓源的輸入，其中所述切換元件用于基于所述存儲元件的狀態(tài)來驅動相關聯(lián)顯示元件，以使得當所述存儲元件轉變到“接通”狀態(tài)時，所述切換 元件將電壓源連接到所述相關聯(lián)顯示元件以設定所述相關聯(lián)顯示元件的狀態(tài)，而當所述存 儲元件隨后轉變到“斷開”狀態(tài)時，所述切換元件從所述顯示裝置的相關聯(lián)顯示元件移除所 述電壓源，同時大體上維持所述顯示元件的狀態(tài)。還提供本發(fā)明的額外實施例，下文中更詳細描述其中的一些但不是全部。


本發(fā)明涉及的領域的技術人員在參看附圖閱讀以下描述后將明了本文描述的本 發(fā)明實例的特征和優(yōu)點，在附圖中圖IA和IB展示用于有源地驅動ChIXD的累積驅動方案的合適驅動脈沖，其中圖 IA展示用于提供ChLC材料的暗到亮轉變的脈沖，且圖IB展示用于提供ChLC材料的亮到暗 轉變的脈沖；圖2展示用于有源地驅動ChIXD的平面-垂直配向脈沖寬度調制(P-H PWM)驅動 方案的反射率對時間的曲線圖；圖3展示用于驅動顯示元件的新像素架構的一般框圖，其展示驅動顯示元件的具 有存儲元件和切換元件的驅動元件；圖4展示圖3的新架構的特定實施例；圖5展示圖3的新架構的替代實施例；圖6提供用于使用新像素架構實施P-H PWM驅動實施例的一種潛在驅動方案；圖7提供用于使用新像素架構實施累積PWM驅動實施例的另一潛在驅動方案；以 及圖8提供用于使用新像素架構實施振幅調制驅動實施例的再一潛在驅動方案。
具體實施例方式本申請案揭示一種提供新的液晶(LC)像素架構的裝置和對應方法，所述像素架 構利用接通/斷開存儲器元件和切換元件兩者來驅動低功率液晶顯示器以用于視頻或近 視頻應用。應注意，本文提供的具有下標的各種值可能在圖中在不使用下標的情況下展示。ChIXD由于與傳統(tǒng)LC顯示器相比在所需驅動電壓和晶體狀態(tài)轉變中的差異而需 要與常規(guī)IXD根本上不同的驅動波形。特定來說，ChIXD在驅動電壓存在于像素上時表現(xiàn) 為暗的。僅在移除電壓之后像素才松弛到較亮的外觀。因此，ChLCD需要在其間具有松弛 周期的驅動脈沖來建立所需的反射率。這些脈沖必須在60Hz或更高速率下施加，以使得眼 睛可整合所反射的光輪廓而沒有閃爍的出現(xiàn)。此脈沖操作的不利結果是由于在施加脈沖時 的較低反射率以及液晶在脈沖移除之后松弛到全反射率所花費的時間而減小了像素的最 大時間平均反射率。已開發(fā)出并入有擾動脈沖的驅動方案(參見WO 2006/136799，其以引 用的方式并入本文中)以解決此限制。累積驅動累積驅動方案表示一種用于有源地驅動ChIXD的合適脈沖方法。在此方案中，在 例如60Hz速率等所需速率下施加高達幾毫秒的短脈沖。圖IA和IB說明所述方法。在圖 中，通道CHlA和CHlB展示分別在通道CH2A和CH2B上施加Ims施加脈沖下的ChLCD反射率。圖IA中的52V脈沖將顯示器從暗轉變?yōu)榱?，而具有相應通道CHlB和CH2B的圖IB中 的40V脈沖將顯示器從亮轉變?yōu)榘怠？赏ㄟ^使用振幅調制或PWM方案在40V與52V之間調 整圖IA和IB中的所施加脈沖的RMS電壓來實現(xiàn)灰階的連續(xù)。來自圖1A、1B的幾個觀察是值得注意的。首先，對于最差情況轉變穩(wěn)定將通常需 要約4到6個脈沖。在例如60Hz的脈沖速率下，由6個脈沖組成的完整轉變將需要100ms。 其次，正被累積地驅動的亮像素將不會表現(xiàn)為如同當前ChLCD技術中靜態(tài)亮(未經驅動) 像素一樣亮。這是因為靜態(tài)像素總是完全亮的，因此在一幀上其強度的時間平均值將高于 在累積驅動下正脈沖變亮的像素的強度的時間平均值。因此，選擇性地僅更新正在改變的 像素在許多應用中可能是不合意的。連續(xù)更新顯示器的視頻窗內或整個顯示器上的所有 像素以避免使未經驅動的像素比具有給定所需亮度的經驅動像素更亮將可能為優(yōu)選的。最 后，值得注意的是，在所施加脈沖的持續(xù)時間從Ims增加到幾毫秒的情況下可利用較低電 壓。累積驅動方案還能夠產生雙穩(wěn)態(tài)灰度級圖像?？汕『迷谒鑸D像已穩(wěn)定且ChLC 將松弛到雙穩(wěn)態(tài)灰階之后停止脈沖序列(在脈沖之間)。對于最佳雙穩(wěn)態(tài)圖像，在停止脈沖 序列之前調整最終脈沖的Y校正可為合意的。平面-垂直配向PWM (P-H PWM)用于為ChLC顯示器提供視頻速率的第二驅動方案涉及平面與垂直配向紋理的組 合使用。如在累積驅動方案中，以例如60Hz速率等所需速率施加脈沖。然而，施加脈沖的 持續(xù)時間決定了所感知的灰階。圖2說明針對介于3ms與15ms之間的四個不同寬度的脈 沖的此方法。在施加脈沖的時間期間，顯示器為垂直配向的，且ChLC材料的反射率處于最 小。一旦脈沖經放電，ChLC材料就朝向亮平面狀態(tài)松弛。顯然，脈沖在16. 7ms幀(l/60Hz) 期間保持的持續(xù)時間越長，幀上的整合反射率就越低。此驅動方案具有優(yōu)于上文描述的累積驅動方法的若干潛在優(yōu)點。首先，可能在僅 單個幀中從一個灰階改變到另一灰階而不必使用多個幀。其次，TFT源極驅動器不需要進 行振幅調制來實施灰度級。上述在累積驅動中通過使用振幅調制來調整所施加脈沖的RMS 電壓來實施灰度級的方法需要能夠執(zhí)行此振幅調制的TFT源極驅動器。第三，灰階可能更 均勻，因為驅動例程并不在ChLCD電光響應曲線的右側斜率上操作?；译A變化將限于松弛 時序的差異。并且最終，對比度將會改善，因為將顯示器保持在垂直配向狀態(tài)產生了比在累 積驅動方案中使用的焦點圓錐狀態(tài)暗的黑色。實施方案問題在背景技術中描述的在采用單個晶體管像素架構的典型LCD有源矩陣背板上實 施上述視頻速率ChLCD驅動方案可能出現(xiàn)許多障礙。第一障礙是TFT在可用的行選擇時間 Tline內將像素充電/放電到所需電壓的能力，其受到行數(shù)目N和幀時間Tfkame的限制。在常 規(guī)IXD中，像素上的驅動電壓每隔Tfkame = 16. 7ms而改變。然而，在ChIXD驅動方案中，每 隔16. 7ms施加新脈沖。此脈沖還必須在同一 16. 7ms間隔內放電。P_H PWM方案必須能夠 在16. 7ms間隔內的多個點處將像素放電，以便產生灰階。因為在標準單晶體管像素架構中 每幀僅可將像素上的電壓改變一次，所以這將表明對于ChIXD，TFKAME必須比16. 7ms低得多。遺憾的是，在ChIXD需要較短Tfkame的同時，其還需要較長TUNE。這是由于ChIXD需 要較高的驅動電壓以及TFT和驅動器具有電壓限制。舉例來說，如果將在ChLCD像素上提供25V，且30V是最大柵極電壓，那么在VeQM設定為OV的情況下Ves可小達5V。TFT因此與 Vgs將總是處于至少20V的常規(guī)LCD相反而將幾乎不會接通。因此，在需要相對較高的視頻 速率的許多情況下足夠快地掃描顯示器以用采用單個晶體管像素架構的非晶硅有源矩陣 背板產生所需像素波形可能大體上不是實際的。ChIXD的較高電壓要求還呈現(xiàn)DC平衡的問題。在典型IXD中，將前板電壓Vot設 定為源極驅動器的中值，其中源極驅動器輸出高于和低于^ (取決于幀)的值以產生DC平 衡。然而，給定ChLCD的相對較高電壓要求，Vcom電壓應設定為OV或TFT可處置的最大值。 改變極性則需要在雙態(tài)切換Vot值之前將所有像素放電以免損壞TFT。這大體上對于脈沖 ChIXD方法較好地起作用，因為Vot反轉可在脈沖之間發(fā)生。然而，在P-H PWM方案中，反轉 意味著在16. 7ms周期之間必定存在期間ChLCD無法保持垂直配向的較小時間，其稍微限制 了最佳暗狀態(tài)。最后，ChLCD的較高電壓要求超過了用于常規(guī)LCD的振幅調制的市售TFT源極驅 動器的能力。此些驅動器通常具有18V的最大電壓Vmax和針對Vot = Vmx/2設定的驅動邏 輯。因此，可提供具有可全部有助于解決這些問題且因此提供可行替代方案的較高載 流子遷移率、較高電壓TFT結構和較高電壓驅動器的替代TFT技術。但提出了基于現(xiàn)存背 板技術和可用驅動器的具有修改的替代方案。在以下提出的解決方案中，將提出切換到提 供接通/斷開存儲器元件和切換元件兩者的新像素架構的效用作為對于許多應用的較實 際的替代方案，尤其是上述缺陷并不合意的那些應用。改進的架構因為膽留型液晶顯示器使用脈沖驅動波形用于視頻速率驅動，所以此些波形可能 難以用單個晶體管像素架構來產生。特定來說，ChLCD對TN LCD的相對較高的電壓限制了 具有可用LCD背板和驅動器的TFT的柵極偏置，同時脈沖波形需要TFT陣列的較快掃描。根 本問題在于對LC電容充電的時間變得太長以至于無法在所需速率下掃描顯示器以產生具 有所需時序的脈沖驅動波形。提供一種新方法，其認識到如果可并行地而不是逐行依序地 對ChLC電容充電，那么可克服此問題。這是通過添加存儲元件(例如，存儲器元件)以控 制每一像素處的開關來實現(xiàn)的。此方法能夠通過幀反轉來處置驅動波形的DC平衡。另外， 避免了對基于高電壓DAC的源極驅動器的需要。因此，緩解或消除了以上所識別的缺陷中 的一者或一者以上。圖3中提供新像素架構的框圖。在每一顯示器像素處，存在至少一個驅動元件10， 其具有接通/斷開存儲元件12和切換元件14 ；以及顯示元件16，其由用于將顯示元件連接 到Va的選擇線SELl和數(shù)據(jù)線DATAl驅動。陣列中的每一個別驅動的顯示元件(其通常為個別像素，且在下文中將如此參 考，但也可支持顯示元件的其它布置，例如使用多個子像素來實施(例如)顏色)是通過選 擇線SELn和數(shù)據(jù)線DATAm來唯一地尋址。像素的數(shù)據(jù)線上的信息在像素的選擇線被認定 的時間期間傳送到像素的對應存儲元件。因此，存儲元件充當D型鎖存器。存儲元件的輸 出控制對應的切換元件，其打開或關閉像素電極與表示為Va的全局信號之間的連接。整個 陣列的存儲器元件可通過逐個掃描通過選擇線而設定為所需值，其中數(shù)據(jù)線針對選定行經 相應地設定。
此用于產生脈沖波形的新架構的一個潛在優(yōu)點在于，其存儲器元件保持“接通”狀 態(tài)(開關閉合)的像素的像素電極被同時充電，而不是如標準單個晶體管架構中那樣逐行 依序充電。這放松了對切換元件的速度的要求。另外，可使得對存儲器元件進行寫入所必 要的時間比對像素電極充電所必要的時間短得多。這些性質準許使用此改進方法與上文揭 示的單個晶體管累積和P-H PWM方案相比快得多地掃描選擇線，且進而實現(xiàn)脈沖驅動波形 的產生。所提出架構的尤其適于此實施方案的一個實施例涉及驅動元件，其包含由用于存 儲元件的連接到電容器(CST)的TFT (Tl)和用作切換元件的第二 TFT (T2)組成的存儲器元 件。圖4中說明此實施例。給定行中的所有存儲器元件TFT (Tl)的柵極連接到單個選擇線 (SEL)，而給定列中的所有存儲器元件TFT (Tl)的漏極連接到單個數(shù)據(jù)線(DATA)。數(shù)據(jù)線上 的值是在選擇線被認定(即，Tl接通)的時間期間寫入到存儲電容器(CST)。能夠接通或 斷開切換元件TFT(T2)的此值(Q)保持于存儲電容器(CST)上，直到下一次選擇所述行為 止。存儲器元件TFT (Tl)和存儲電容器(CST)經設計以使得對存儲電容器(CST)充電 的時間比通過切換元件TFT(T2)對顯示元件電容(LC)充電所需的持續(xù)時間短得多，如圖4 所示。Vot信號是提供于用于液晶的反電極上的電壓。因此，像素上的電壓是像素電極 (OUT)與νωΜ之間的電壓差。這在圖4中展示，其中像素中的LC由電容表示。當用作用于 存儲電容器的參考時，νωΜ信號應全局地路由。在某些情況下，可能能夠將存儲電容器參考 于先前行的選擇線，且因此避免了路由Vot信號。每當切換元件TFT(T2) “接通”時，Va全局信號就被傳送到連接到切換元件 TFT (T2)的源極的像素電極(OUT)。當T2晶體管“斷開”時，像素電極(OUT)浮動，且Va可 改變而對像素電極電壓沒有影響。隨后將Va路由到顯示器中的所有像素。在某些情況下，可能需要額外的存儲電容器來抵抗泄漏電流和LC電容對LC紋理 的相依性。在圖5的替代實施例中展示額外(任選的)電容器CST2。雙TFT平面-垂直配向PWM實施方案圖6中示范使用新像素架構的平面-垂直配向PWM(P_H PWM)驅動方案的實施方 案。展示兩個幀以便示范提供幀反轉以用于dc平衡。在第一幀中，將前板電壓(Vot)設定 為負值，而在第二幀中Vot為正。將單個16. 7ms幀劃分為m個子幀。在單個子幀期間，將 所有N行的選擇線(指定為SELl到SELN)連續(xù)啟用歷時幾微秒。線時間Tune因此由等式 Tline = Tfeame/ (m*N)給出。因為Tfkame固定為大約16. 7ms且Tune將具有對存儲器元件進行 寫入所需的最小值TUNE,MIN，所以m*N的乘積如下受限m*N彡TFKAME/TUNE,MIN。圖6中清楚地 指定每一子幀。DATA信號連接到顯示器列中的所有存儲器元件。在此實例中，僅示范一個列；然 而，通過添加額外數(shù)據(jù)信號來尋址更多的列是直接的擴展。然而，應注意，隨著添加較多的 列，可能需要增加TUNE,MIN以解決沿著選擇線的RC延遲。在行經選擇的時間期間，DATA上的 值傳送到對應存儲器元件的輸出(Qn)。在圖6中以斜線Oil、Q2、…、QN上)指示存儲器 元件的設定。當行未經選擇時，存儲器元件輸出不受DATA信號上的值影響。切換元件用以將對應像素的像素電極連接到全局信號\L或從全局信號\L斷開。圖6中通過OUTn波形指示像素電極上的電壓。當開關斷開時，像素電極不受VaI的值影 響。最終，像素上的電壓(Vpn)等于像素電極與前板電壓νωΜ之間的差。前兩個子幀對于顯示器中的所有像素來說為相同的，無論灰階如何。在第一子幀 期間，DATA總是為1(所有存儲器元件經設定為輸出“接通電壓”)具有與Vot相反的 極性，使得將所有像素驅動為垂直配向狀態(tài)。在第二子幀期間，維持Va且DATA總是為0， 使得存儲器元件經設定以斷開其對應的切換元件。應注意，像素上的電壓經維持以使得其 保留在垂直配向狀態(tài)中(且因此像素上的電荷也得以維持)。這是如在P-H驅動方案中那 樣優(yōu)選的，其中將所有像素初始驅動到垂直配向狀態(tài)且稍后在對應于個別像素的所需灰階 的特定時間放電(以松弛到平面狀態(tài))。而且，必須維持Va，因為最后的切換元件在第二子 幀結束之前未斷開。在所有剩余子幀中，將Va信號設定為VroM。這實現(xiàn)如產生向亮平面狀態(tài)轉變所需 的那樣對像素處的LC的放電。隨后通過選擇其中將像素LC放電的適當子幀來實施對灰階 的PWM控制。在圖6中，在子幀4中將第一行中的像素放電，在子幀3(可能最亮)中將第 二行中的像素放電，且在子幀(m-Ι)(可能最暗)中將第N行中的像素放電。在所需子幀中 的給定行的選擇時間期間將DATA設定為1是開始LC放電所需的全部操作。這接通對應的 切換元件歷時子幀持續(xù)時間，其將像素電極驅動為Va = νωΜ。子幀m對于所有行中的所有像素來說為相同的。DATA信號為0，使得所有切換元 件斷開。提供子幀以向行N像素給出時間以在Vot反轉之前放電以開始隨后的幀。所有像 素通常在幀反轉之前放電，使得Vcqm的改變不會通過LC電容對像素電極處的電壓產生潛在 破壞性加倍。應注意，此驅動方案避免了對能夠進行高電壓振幅調制的TFT源極驅動器的需要。雙TFT累積驅動PWM實施方案圖7中示范使用新像素架構的替代的累積驅動PWM驅動方案的實施方案。應注意， 圖7的系統(tǒng)非常類似于圖6中提供的系統(tǒng)，差異在于像素上產生的波形。如前，使用各自由 m個子幀組成的兩個幀用于dc平衡。前兩個子幀對于顯示器中的所有經驅動像素來說為相同的，無論灰階如何，以便 以簡單方式向所有像素提供驅動脈沖。在第一子幀期間，DATA總是為1(所有開關接通) 且Va具有與Vot相反的極性，使得將所有像素驅動為平面驅動電壓。在第二子幀期間，維 持Va且DATA總是為0，使得開關斷開。應注意，像素上的電壓經維持以使得像素保留于平 面驅動電壓(且因此保持被充電)。而且，必須維持Va，因為最后行中的切換元件在第二子 幀結束之前未被停用。針對子幀3到(m-2)將Va信號設定為用于將LC像素驅動到焦點圓錐的電壓。在 此實例中，使用Va = OV來在像素上產生士 14V。隨后通過選擇其中通過將Va電壓(OV) 驅動到像素電極來將像素LC從士28V放電到士 14V的適當子幀來實施對灰階的PWM控制。 在圖7中，在子幀4中將第一行中的像素放電，在子幀3(可能最暗)中將第二行中的像素 放電，且在子幀(m-Ι)(可能最亮)中將第N行中的像素放電。在所需子幀中的給定行的選 擇時間期間將DATA設定為1是開始LC上的電壓改變所需的全部操作。在隨后子幀的選擇 時間期間將DATA設定為0則斷開切換元件。
子幀(m-1)和m對于所有行中的所有像素來說為相同的。Va信號在這些子幀中 等于Vcqm，而在子幀(m-1)中DATA = 1且在子幀m中DATA = 0。效用在于所有切換元件在 子幀(m-Ι)中接通以將LC放電到0V，且隨后在放電完成時在子幀m中斷開。圖7中的所得像素波形(VP1、VP2和Vpn)展示平面(士^V)與焦點圓錐(士 14V)電 壓之間的PWM為可實現(xiàn)的。應注意，提供當前幀的子幀m與隨后幀的子幀1之間的暫停以 準許LC材料松弛?？紤]16. 7ms幀內的5ms持續(xù)時間脈沖的情況，顯然驅動電子元件在幀的 11. 7ms (此期間LC松弛)中閑置。不同于閑置，背板將可能在前N行的閑置時間的5ms期 間尋址另一 N行。此外，這將仍保持背板閑置6. 7ms，其中另一 5ms可用以尋址再N行。因 此，通過5ms驅動脈沖和16. 7ms幀，可通過在16. 7ms幀內偏移三個N行群組的脈沖來驅動 3N個行。使脈沖偏移因此準許尋址比原本可能的情況大的顯示器。應注意，此驅動方案避免了對能夠進行高電壓振幅調制的TFT源極驅動器的需 要。可使用標準電泳TFT源極驅動器，其中累積PWM方案的兩個電壓電平由Va信號上的改 變產生。振幅調制替代實施方案新架構也可用以同樣基于振幅調制(AM)來實施驅動方案。關鍵特征在于VaI 的電壓可在兩個子幀的過程中寫入到任一像素電極。在第一子幀中，其電極將被設定為Va 的像素的存儲器元件經設定以接通其對應的切換元件。在第二子幀中，存儲器元件經設定 以斷開其對應的切換元件。Va隨后自由地改變?yōu)橛糜谛碌囊唤M子幀的另一值。以此方式， 可實施基于脈沖的振幅調制而不是PWM的累積驅動方案。舉例來說，在四電平方案中，灰階 0 (最低電壓)脈沖可在子幀1中開始，灰階1 (較高電壓)脈沖在子幀3中開始，灰階2 (再 較高電壓)脈沖在子幀5中開始，且灰階3 (最高電壓)脈沖在子幀7中開始。對于4個電 平的脈沖放電將類似地交錯。同一方法可應用于快速翻頁(非視頻)更新。在對平面紋理的頁擦除之后，可施 加具有變化振幅的脈沖以將像素的亮度減少到所需的灰階。圖8示范將28V脈沖施加于行 1中的像素、將7V脈沖施加于行2中的像素且將14V脈沖施加于行N中的像素的振幅調制 方法。在此實例中，將Vcqm設定為-14V且以如下序列HVa步進-7V、0V、+7V、+14V、-14V。對于行1像素，當Va = +14V時在子幀7中將存儲器元件寫入為1，以便將^V置 于像素上。在Va仍處于+14V的情況下在子幀8中將存儲器元件寫入為0，以便在子幀9中 Vgl改變?yōu)?14V之前斷開切換元件。將28V脈沖保持于液晶上直到子幀15為止，此時存儲 器元件經再次編程以接通切換元件，因此將像素電極驅動為Va = Vcom = -14V且將LC電容 放電。在子幀16中，對存儲器進行編程以斷開切換元件以使得Va可在未來子幀中改變而 不影響像素電極。行2和行N中的電壓脈沖類似地產生。僅有的差異在于脈沖在具有Va上的不同 電壓的子幀中開始，因此在這些像素上產生具有不同振幅的脈沖。新架構因此準許產生振幅調制驅動波形，同時避免了使用能夠進行高電壓振幅調 制的源極驅動器。將經振幅調制的信號是Va，其可例如用數(shù)字電位計和運算放大器來簡單 地處置。復合波形
新架構還適用于在傳統(tǒng)有源矩陣架構的情況下并不可能的額外類型的復合驅動 波形。這是通過將1寫入到用于像素子組的存儲器元件以便接通其切換元件且隨后將任意 復合波形施加于Va來實現(xiàn)的。用于所有這些像素的像素電極將跟蹤\[上的電壓。驅動波 形將因此不受由掃描有源矩陣顯示器所強加的時序約束的影響。然而，波形復雜性將通常 受到以下各者的限制用以產生Va的驅動電子元件；背板上的RC時間延遲；以及由切換元 件的有限電阻引起的轉換速率。此方法可例如用以首先選擇(通過對其相應存儲器元件進行寫入以接通其相應 切換元件)待驅動到亮狀態(tài)的所有像素且隨后將適當波形施加到Va。隨后，可選擇待驅動 到暗狀態(tài)的所有像素，且將用于將像素驅動為暗的波形施加于να。這可用以提供驅動顯示 器的非常靈活的方案。其可例如實現(xiàn)針對ChLCD的動態(tài)驅動方案，其中驅動波形內的大約 Ims的非常短的選擇脈沖決定像素的亮度。串行加載存儲器用于新像素架構的替代尋址布置提供了減少與顯示器的外部連接的數(shù)目的可能 性。在此替代布置中，并非使用選擇線和數(shù)據(jù)線來尋址存儲器元件，存儲器元件可經布置為 (例如)移位寄存器。此些結構已例如在有源矩陣陣列的周邊上創(chuàng)建柵極驅動器時示范。 通過將存儲器元件布置為移位寄存器，將可能使用僅一小組控制線來對所有存儲器元件進 行寫入。這可極大地簡化顯示器與各種裝置的接口。由于串行加載所有存儲器元件可能需要一些時間，因此此方法可用以首先選擇像 素以接收所需波形，且隨后將波形施加于Va。隨后，可選擇另一組像素以接收另一所需波 形。加載存儲器元件的速度可通過將其布置為并行加載的多個移位寄存器來改進，代價是 與顯示器的較多連接。此設計可用以通過減少通常引起不靈活的外部連接的數(shù)目來產生高 度靈活的顯示器。離散組件雖然前面的論述已假定直接在顯示器襯底上制造的薄膜晶體管的情形，但所述方 法也可應用于從離散組件組裝的顯示器。舉例來說，在雙晶體管OT)模型中可使用MOSFET 代替TFT。然而，MOSFET中的體二極管通常妨礙直接用MOSFET來替換TFT。這可通過使用 兩個MOSFET來克服，其中所述兩個MOSFET的體二極管彼此相對(一者的源極連接到另一 者的漏極)且柵極經連接，作為對TFT中的每一者的替換。此布置可有利地用于驅動具有 非常大的像素的顯示器(這可能隨著顯示器的大小增加而發(fā)生)。額外的布置將可能隨著 在未來技術進步改變優(yōu)選實施方案而呈現(xiàn)。而且，應注意，在上述實施例中的任一者中通過用以雙柵極架構配置的兩個晶體 管來替換單個晶體管設計可使用雙柵極晶體管來替代標準晶體管，以便在需要泄漏電流減 少的情況下減少泄漏電流(因為實際的晶體管往往不會完美地斷開)。應注意，在一個或一個以上襯底上制造TFT和/或顯示元件的任何已 知方法可用于本文揭示的裝置，其利用如以下文獻中提供的此些技術Liquid Crystals-ApplicationsAndUses,由 World Scientific 出版，編者 B Bahadur,第 1 卷， 第15章Active MatrixLC Displays (作者F. C. Luo)，其以引用的方式并入本文中；以 及 Amorphous SiliconThin-Film Transistor Active-Matrix Reflective Cholesteric Liquid CrystalDisplay，其在Asia Display 98中由受讓人聯(lián)合密歇根大學發(fā)表，也以引用的方式并入本文中。可能有用的其它技術在也以引用的方式并入本文中的第 7，432，895B2號美國專利和第12/089，942號(公開案第2009/0189847A1號)美國專利申
請案中說明。因此，本發(fā)明中提供基于新像素架構使用有源矩陣背板實現(xiàn)視頻速率ChLCD的若 干可能方法。視頻速率ChLCD的成功實施方案將通常利用快速松弛液晶混合物，其中相對 低的驅動電壓也是合意的。需要快速松弛時間以便在視頻模式中從ChLCD的時間平均反射 率實現(xiàn)高亮度，同時低驅動電壓是有用的，以便減少TFT泄漏電流且還最小化驅動脈沖寬 度?？赡苄枰a償TFT的老化，因為TFT在視頻模式中頻繁地受壓，且柵極電壓必須支持兩 個TFT(而不是單晶體管架構中的一個)上的閾值電壓降。此外，這些各種驅動方案中的許多或全部不限于其針對ChLC顯示器技術的應用。 其它LC技術連同例如電子墨水顯示器、OLED等新技術以及潛在新顯示器技術也可利用本 文揭示的特征來提供各種益處和優(yōu)點。最終，應注意可提供將由上文論述的變型中的任一者利用的單個顯示器驅動器方 案。舉例來說，可在商業(yè)上提供經設計以提供將用于P-H PWM或累積驅動方案和/或振幅 調制方案的選項的單個驅動器。此驅動器可能是可由用戶配置的，使得最有益于特定應用 的方案可在需要時由顯示器的開發(fā)者來選擇。通常，在所有此些情況下，柵極驅動器將輸出柵極接通/斷開電壓，且數(shù)據(jù)驅動器 將需要輸出數(shù)據(jù)接通/斷開電壓。將提供的主要差異在于Va驅動電子元件將在P-H PWM 方案中在2個電平之間切換Va，在累積PWM方案中在3個電平之間切換Vgl，且在任一振幅 調制方案中在許多電平之間切換Va。預期P-H PWM將對于較高速率視頻應用來說最佳地 起作用，因為在累積驅動中，花費多個脈沖來達到穩(wěn)定的灰階。這多個脈沖所需的時間可在 累積驅動模式中導致重影。累積驅動可較好地起作用以從一個雙穩(wěn)態(tài)圖像平穩(wěn)地改變到另 一雙穩(wěn)態(tài)圖像。然而，可能以擦除波形繼之以經振幅調制圖像寫入來產生較佳的雙穩(wěn)態(tài)圖 像。這對于電子書翻頁應用來說可能是最佳實施方案，但其可能看上去比累積更新更突然。 然而，由本發(fā)明提供的像素架構可通過利用上文揭示的實施例中的一者而用于所有這些各 種實施方案。上文已使用具體實例和實施例描述了本發(fā)明；然而，所屬領域的技術人員將了解， 在不偏離本發(fā)明范圍的情況下可使用各種替代方案且均等物可用以代替本文描述的元件 和/或步驟。在不脫離本發(fā)明范圍的情況下可能必須進行修改以使本發(fā)明適于特定情形或 特定需要。既定本發(fā)明不限于本文描述的特定實施方案、用途和實施例，而是向權利要求給 予其最廣的解釋以涵蓋借此所涵蓋的所揭示或未揭示的所有實施例、文字或均等物。
權利要求
1.一種顯示裝置，其包括 多個個別驅動的顯示元件；以及多個驅動元件，所述驅動元件中的每一者用于驅動所述顯示元件中的對應一者，所述 驅動元件中的每一者包含存儲元件，其用于存儲接通/斷開狀態(tài)；以及切換元件，其連接到相關聯(lián)顯示元件以用于將所述相關聯(lián)顯示元件連接到源電壓，所 述連接是基于所述存儲元件的狀態(tài)，其中所述源電壓在所述相關聯(lián)顯示元件的狀態(tài)的更新期間在至少兩個不同電壓之間變化。
2.根據(jù)權利要求1所述的顯示裝置，其中所述顯示裝置是雙穩(wěn)態(tài)顯示器。
3.根據(jù)權利要求1所述的顯示裝置，其中所述顯示裝置是膽留型液晶顯示器。
4.根據(jù)權利要求1所述的顯示裝置，其中當所述存儲元件正在存儲“接通”狀態(tài)時，所 述切換元件正在所述顯示裝置的所述相關聯(lián)顯示元件上施加選定電壓源，而當所述存儲元 件正在存儲“斷開”狀態(tài)時，所述切換元件從所述顯示裝置的所述相關聯(lián)顯示元件移除所述 選定電壓源。
5.根據(jù)權利要求4所述的顯示裝置，其中所述選定電壓源在所述“接通”狀態(tài)期間變化。
6.根據(jù)權利要求4所述的顯示裝置，其中所述選定電壓源在所述“斷開”狀態(tài)期間變化。
7.根據(jù)權利要求1所述的顯示裝置，其中所述選定電壓源經振幅調制以使得電壓振幅 在所述“接通”狀態(tài)期間改變。
8.根據(jù)權利要求4所述的顯示裝置，其中所述顯示裝置是膽留型液晶顯示器，且其中 所述選定電壓約等于或大于士 14伏。
9.根據(jù)權利要求1所述的顯示裝置，其中所述存儲元件由連接到電容器的至少一個晶 體管組成，且其中所述切換元件由具有直接連接到所述存儲元件的輸出的輸入的至少一個 晶體管組成。
10.根據(jù)權利要求9所述的顯示裝置，其中所述切換元件基于所述存儲元件的狀態(tài)而 將對應顯示元件連接到電壓源和從電壓源斷開。
11.根據(jù)權利要求1所述的顯示裝置，其中所述多個驅動元件的所述存儲元件由存儲器裝置提供。
12.根據(jù)權利要求1所述的顯示裝置，其中所述多個驅動元件的所述存儲元件經布置 為至少一個移位寄存器。
13.根據(jù)權利要求1所述的顯示裝置，其中所述多個驅動元件的所述存儲元件經布置 為具有使用地址和數(shù)據(jù)輸入來設定的狀態(tài)的存儲器。
14.一種顯示裝置，其包括 多個個別驅動的顯示元件；以及布置為矩陣的多個驅動元件，所述驅動元件中的每一者用于驅動所述顯示元件中的對 應一者，所述驅動元件中的每一者包含第一薄膜晶體管，其用于存儲“接通”或“斷開”狀態(tài)；以及第二薄膜晶體管，其連接到相關聯(lián)顯示元件以用于將所述相關聯(lián)顯示元件連接到源電壓，所述連接是基于由所述第一薄膜晶體管存儲的所述“接通”或“斷開”狀態(tài)。
15.根據(jù)權利要求14所述的顯示裝置，其進一步包括附接到所述第一薄膜晶體管的電 容器，其中所述第一薄膜晶體管和所述電容器形成用于存儲所述“接通”或“斷開”狀態(tài)的 存儲裝置，其中所述第二薄膜晶體管將所述相關聯(lián)顯示元件連接到源電壓是基于所述存儲 裝置的當前狀態(tài)。
16.根據(jù)權利要求15所述的顯示裝置，其中所述個別驅動的顯示元件由具有雙穩(wěn)態(tài)性 質的膽留型液晶材料組成。
17.根據(jù)權利要求14所述的顯示裝置，其中所述第一薄膜晶體管和所述第二薄膜晶體 管中的一者或兩者經布置為雙柵極晶體管以減少泄漏電流。
18.一種顯示裝置，其包括多個個別驅動的顯示元件；以及多個驅動元件，所述驅動元件中的每一者用于驅動所述顯示元件中的對應一者，所述 驅動元件中的每一者包含第一輸入；第二輸入；存儲元件，其用于存儲接通/斷開狀態(tài)歷時至少某一時間周期，其中所述接通/斷開狀 態(tài)是基于在所述第一輸入和第二輸入處提供的數(shù)據(jù)；以及切換元件，其包含連接到電壓源的輸入，所述切換元件用于基于所述存儲元件的狀態(tài) 來驅動相關聯(lián)顯示元件，以使得當所述存儲元件轉變到“接通”狀態(tài)時，所述切換元件將電 壓源連接到所述相關聯(lián)顯示元件以將電荷施加于所述相關聯(lián)顯示元件，而當所述存儲元件 隨后轉變到“斷開”狀態(tài)時，所述切換元件從所述顯示裝置的所述相關聯(lián)顯示元件移除所述 電壓源，同時大體上維持所述相關聯(lián)顯示元件上的所述電荷。
19.根據(jù)權利要求18所述的顯示裝置，其中所述電壓源在所述“接通”狀態(tài)期間保持大 體上恒定。
20.根據(jù)權利要求18所述的顯示裝置，其中所述電壓源在所述“接通”狀態(tài)期間變化。
21.根據(jù)權利要求20所述的顯示裝置，其中所述電壓源經振幅調制以使得電壓振幅在 所述“接通”狀態(tài)期間改變。
22.根據(jù)權利要求18所述的顯示裝置，其中所述電壓源經振幅調制以使得電壓振幅在 所述“斷開”狀態(tài)期間改變。
23.根據(jù)權利要求18所述的顯示裝置，其中所述電壓源在第一“接通”狀態(tài)期間的正值 與第二“接通”狀態(tài)期間的負值之間雙態(tài)切換，其中在所述第一“接通”狀態(tài)與所述第二“接 通”狀態(tài)之間提供至少一個介入的“斷開”狀態(tài)。
24.根據(jù)權利要求18所述的顯示裝置，其中在刷新周期期間將規(guī)則的一系列電壓脈沖 提供到所述第一輸入，且其中將一系列不同間隔的電壓脈沖提供到所述第二輸入。
25.—種顯示裝置，其包括多個膽留型液晶顯示元件，其布置為列和行的矩陣；以及多個驅動元件，所述驅動元件中的每一者用于驅動所述顯示元件中的對應一者，所述 驅動元件中的每一者包含存儲元件，其用于存儲“接通” / “斷開”狀態(tài)歷時至少某一時間周期，所述存儲元件具有列輸入和行輸入，其中所述接通/斷開狀態(tài)是基于在所述列輸入處提供的信號和在所述 行輸入處提供的不同信號；以及切換元件，其用于基于所述存儲元件的狀態(tài)來驅動相關聯(lián)顯示元件，以使得當所述存 儲元件正在存儲“接通”狀態(tài)時，所述驅動元件在所述顯示裝置的所述相關聯(lián)顯示元件上施 加選定電壓源，而當所述存儲元件正在存儲“斷開”狀態(tài)時，所述切換元件從所述顯示裝置 的所述相關聯(lián)顯示元件移除所述選定電壓源；其中所述多個驅動元件的在同一列中的所述存儲元件的所述列輸入連接到共同列信 號源，且其中所述多個驅動元件的在同一行中的所述存儲元件的所述行輸入連接到共同行信 號源，且其中所述行信號源和列信號源用以設定所述存儲元件的所述狀態(tài)以設定對應顯示元 件的反射率和/或透射率以在所述顯示裝置上產生顯示圖像。
26.根據(jù)權利要求25所述的顯示裝置，其中所述行、列和電壓源是以一方式提供以使 得所述顯示元件中的每一者的所述反射率和/或透射率是通過控制所述顯示元件的液晶 從垂直配向到平面狀態(tài)的轉變而改變以用于提供多個灰度級。
27.根據(jù)權利要求25所述的顯示裝置，其中所述行、列和電壓源是以一方式提供以使 得所述顯示元件中的每一者的所述反射率和/或透射率是通過在所述顯示元件的所述液 晶主要維持于平面狀態(tài)的同時改變施加于所述液晶的電壓而改變。
28.根據(jù)權利要求25所述的顯示裝置，其中所述行、列和電壓源是以一方式提供以使 得所述顯示元件中的每一者的所述反射率和/或透射率是通過改變施加于所述液晶的電 壓以控制所述平面狀態(tài)與所述垂直配向狀態(tài)之間的轉變而改變。
29.根據(jù)權利要求25所述的顯示裝置，其中所述顯示裝置布置于所述顯示元件和對應 驅動元件布置成多個行的背板上，且其中在第一組N行處于閑置時間以允許膽留型液晶材 料松弛的同時，在所述閑置時間期間尋址第二組N行。
30.根據(jù)權利要求四所述的顯示裝置，其中在所述閑置時間期間，尋址第三組N行。
31.根據(jù)權利要求25所述的顯示裝置，其中所述行、列和電壓源是以一方式提供以使 得所述顯示元件中的每一者的所述反射率和/或透射率是通過將對應序列的電壓脈沖施 加于所述顯示元件中的每一者而改變，所述電壓脈沖的均方根振幅經調整以選擇所述對應 顯示元件的所需灰度級水平。
32.根據(jù)權利要求31所述的顯示裝置，其中所述脈沖的所述均方根振幅是通過振幅調 制來控制。
33.根據(jù)權利要求31所述的顯示裝置，其中所述脈沖的所述均方根振幅是通過脈沖寬 度調制來控制。
34.一種顯示裝置，其包括多個個別驅動的顯示元件；以及多個驅動元件，所述驅動元件中的每一者用于驅動所述顯示元件中的對應一者，所述 驅動元件中的每一者包含第一輸入；第二輸入；存儲元件，其用于存儲接通/斷開狀態(tài)歷時至少某一時間周期，其中所述接通/斷開狀 態(tài)是基于在所述第一輸入和第二輸入處提供的數(shù)據(jù)；以及切換元件，其包含連接到電壓源的輸入，所述切換元件用于基于所述存儲元件的狀態(tài) 來驅動相關聯(lián)顯示元件，以使得當所述存儲元件轉變到“接通”狀態(tài)時，所述切換元件將電 壓源連接到所述相關聯(lián)顯示元件以設定所述相關聯(lián)顯示元件的狀態(tài)，而當所述存儲元件隨 后轉變到“斷開”狀態(tài)時，所述切換元件從所述顯示裝置的所述相關聯(lián)顯示元件移除所述電 壓源，同時大體上維持所述顯示元件的所述狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提供像素架構的裝置和方法，所述像素架構在至少一個實施例中含有接通/斷開存儲器元件和切換元件兩者以利用低功率液晶顯示器用于視頻或近視頻應用。此實施例可例如使用一對TFT用于在共同襯底上實施所述存儲器元件和切換元件來實施。其它實施例可利用實際的存儲器裝置用于所述存儲器元件。此裝置和方法尤其有用于驅動膽甾型顯示元件以用于視頻或近視頻速率應用。
文檔編號G09G3/20GK102087838SQ20101054785
公開日2011年6月8日 申請日期2010年11月17日 優(yōu)先權日2009年12月2日
發(fā)明者杜南·馬赫夫卡, 黃曉陽 申請人:肯特顯示器公司