專利名稱：驅(qū)動(dòng)顯示器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動(dòng)顯示器的方法，該顯示器包括在二支撐板之間的一電-光顯示媒質(zhì)，排列成行和列的象素系統(tǒng)，每個(gè)象素至少由設(shè)置在二支撐板的面對面的表面上的圖象電極形成，至少一個(gè)圖象電極通過一非線性開關(guān)元件連接至一行或列電極，至少在一部分行周期期間藉助于開關(guān)元件通過行電極來選擇一行象素，而數(shù)據(jù)信號是通過列電極加上的。
這里應(yīng)注意的是，在本申請中術(shù)語“行電極”和“列電極”需要的話可以互換，因此，列電極是參照行電極而說的，同時(shí)可以把列電極變換成行電極。
在本申請人申請的非預(yù)公布申請No.8701420(PHN12.154)中，介紹了本文開頭段落中所述那種的方法，它對所用的彩色濾波器給出了廣泛的自由選擇范圍。采用下列措施這是可能的通過首先已對與象素有關(guān)的電容過份放電或充電(放電或充電都不是精確的)后，使這些電容充電或放電從而對這些象素每行進(jìn)行給定的調(diào)整。
在所述申請中，該方法是這樣實(shí)現(xiàn)的;即在選擇之前，將一在用于圖象顯示的電壓范圍的極限上或超過該極限的電壓，例如輔助電壓(參考電壓)或復(fù)位電壓，加到諸象素上。
在該申請中所述的顯示器的一最佳實(shí)施例中，在一象素和一行或列電極之間設(shè)置了一齊納二極管。這種齊納二極管具有極不對稱的電流-電壓特性(Ⅳ曲線)。
根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于，所述開關(guān)元件至少是大致對稱的，且與數(shù)據(jù)信號一起在加上一選擇信號之前，向象素提供某一電壓符號的象素電壓，通過開關(guān)元件使象素充電或放電至與上述電壓符號相同的一輔助電壓，該輔助電壓位于或超出用于圖象顯示的電壓范圍的極限，它最好是超出或在該電-光媒質(zhì)的透射/電壓特性的轉(zhuǎn)變范圍的極限。
根據(jù)本發(fā)明的方法的一優(yōu)選實(shí)施例的特征在于，至少在一些連續(xù)的選擇期間，不管是否是先將象素充電或放電至一輔助電壓，通過對稱開關(guān)元件的電流具有相同的方向。
在這方面應(yīng)該理解，至少大致對稱的開關(guān)元件意味著開關(guān)元件在電壓反相時(shí)具有相同或大致相同的電流-電壓變化(電流和電壓有相反符號)，例如MIM(金屬-絕緣體-金屬)元件。制造方法基本上不可能使二個(gè)方向上的變化完全相同，實(shí)際上，這種對稱開關(guān)元件的電流-電壓曲線在二個(gè)方面上基本上具有相同的形狀且在該特性曲線的正的部分中的通斷電壓與在負(fù)的部分(除符號外)的通斷電壓幾乎相同，這一點(diǎn)與例如齊納二極管截然不同。對稱開關(guān)元件的其他例子有例如背對背二極管和某些半導(dǎo)體開關(guān)元件，例如nin開關(guān)元件或pip開關(guān)元件(或者包括一個(gè)n(p)摻雜的半導(dǎo)體區(qū)，一基本上是本征(i)的半導(dǎo)體區(qū)和一n(p)摻雜的半導(dǎo)體區(qū))。
也可以通過組合諸如1個(gè)或多于1個(gè)二極管環(huán)那樣的子開關(guān)元件的組合、上述開關(guān)元件的組合或者不是這些元件的組合來獲得該對稱特性。
綜觀整個(gè)顯示器件，所述的開關(guān)元件例如在正向電壓上相當(dāng)參差不齊，因此在通常以選擇信號和非選擇信號(同時(shí)與數(shù)據(jù)信號一起)的極性的周期性的倒相來驅(qū)動(dòng)各行時(shí)，會(huì)引入不必要的電壓分量，結(jié)果使顯示器件中出現(xiàn)不均勻(灰度變化)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)這些電壓分量使用在本發(fā)明的方法中是使他們不影響或幾乎不影響確定液晶透射的電壓時(shí)，可以補(bǔ)償這些電壓分量。
現(xiàn)參閱附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中

圖1圖示出根據(jù)本發(fā)明的方法所用的圖象顯示器;
圖2示出一電-光媒質(zhì)，例如液晶，的透射/電壓特性;
圖3圖示出一大致對稱的非線性開關(guān)元件(例如一MIM元件)的電流-電壓特性;
圖4示出與本發(fā)明方法有關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號;
圖5示出一改型。
圖1a圖示出本發(fā)明方法所用的器件。排列成矩陣的象素12被安置在行電極11和列電極8的相交區(qū)域中，同時(shí)象素通過對稱非線性開關(guān)元件15(在本例中為MIM元件)連接至列電極8。
如有一數(shù)據(jù)電壓Vd被送到列電極8，同時(shí)一選擇電壓Vs1被送至一被選擇的行電極11，對一被選象素12可以認(rèn)為該象素上的電壓，即象素電壓Vp1(見圖2)滿足Vp1＝Vd-Vs1-Vm……(1)。
其中Vm是MIM元件的正向電壓，它在所需的時(shí)間周期內(nèi)供應(yīng)充足的電流將該象素充電至正確的電壓。
在其后的場中，該數(shù)據(jù)電壓以反相的形式(-Vd)出現(xiàn)，同時(shí)此時(shí)的選擇電壓是Vs2。如下面將要說明，由于與該象素12有關(guān)的電容已首先以與在非預(yù)公布的荷蘭專利申請No.8，701，420(PHN12.154)中所述方式相類似的方式被負(fù)向過份充電，在通過MIM的電流具有在相同方向同時(shí)它又被充電，因此此時(shí)該象素電壓Vp2(見圖2)為Vp2＝-Vd-Vs2-Vm(2)從(1)式和(2)式可得Vp1-Vp2＝2Vd-Vs1+Vs2≡2Vamp1(3)Vp1+Vp2＝-Vs1-Vs2-2Vm≡2VDC(4)只要選擇電壓Vs1和Vs2滿足Vs2＝-Vs1-2Vm在理想情況下(電壓Vm無參差不齊，有完全對稱的透射/電壓特性)，在此情況下象素電壓與數(shù)據(jù)電壓Vd相等但符號相反且-Vd也相等只是有相反的符號。則可滿足Vp1＝-Vp2＝Vamp1，因時(shí)VDC＝0。
該同樣的象素電壓Vp1，Vp2也可寫作Vp1＝1/2(Vp1+Vp2)+1/2(Vp1-Vp2)＝VDC+Vamp1 (5)Vp2＝1/2(Vp1+Vp2)-1/2(Vp1-Vp2)＝VDC-Vamp1 (6)因MIM電壓Vm(或另一個(gè)大致對稱開關(guān)元件的電壓)在整個(gè)顯示器的表面上不是相同這一事實(shí)而會(huì)引入直流分量VDC，這一直流分量VDC會(huì)導(dǎo)致一任意MIM元件上的電壓降與額定值Vm的偏差實(shí)際上看來會(huì)由液晶材料中的離子運(yùn)動(dòng)獲得補(bǔ)償，因此，經(jīng)過一些時(shí)間后只在復(fù)蓋電極的絕緣(取向)層上存在一直流電壓。此時(shí)有效象素電壓V＊p由(周期性變化的)電壓Vamp1確定，對此滿足;
V＊p1＝-V＊p2＝Vamp1(見圖2)即使所述的補(bǔ)償并沒有發(fā)生，只要｜VDC｜＜＜｜Vamp1｜，該有效電壓Veff＝V2amp1+V2DC從二場上的平均理想值Vamp1偏移至一小的程度。在實(shí)踐上這是很易理解的。為了防止因該小剩余直流電壓引起的液晶的可能毀壞，可將所有工作電壓的符號周期性地改變。
由壓Vamp1與MIM上的電壓降及其中的可能變化無關(guān)。由于可能的直流分量被補(bǔ)償，因此在該器件的透射特性中沒有發(fā)現(xiàn)或幾乎沒有發(fā)現(xiàn)因開關(guān)元件的非均開關(guān)特性引起的變化。這些直流分量與數(shù)據(jù)電壓(見(4)式)無關(guān)，因此不會(huì)產(chǎn)生余象或重影。
為了寫入信息，第一選擇電壓Vs1在選擇周期ts加在選擇線11上，此時(shí)信息或數(shù)據(jù)電壓Vd同時(shí)加在列電極8上，這導(dǎo)致例如一正電壓加在一象素12上，它代表了所加的信息。
為了防止液晶的劣化和能夠提高所謂的表面閃爍頻率。最好將具有交變符號的信息加在象素12上。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，代表所加上的信息的在象素12上的一負(fù)電壓是這樣獲得的即在通過MIM15使與象素12有關(guān)的電容過份放電(或使它負(fù)向過份充電)后加一第二選擇電壓Vs2同時(shí)加反相的數(shù)據(jù)電壓(-Vd)。
圖4示出怎樣給多行象素12選擇驅(qū)動(dòng)信號，以便與每一場改變符號的圖象信息一起(例如在電視應(yīng)用中)寫入。
在一選擇期間ts(在本例中被選為等于電視應(yīng)用中的行周期，即64微秒)，選擇電壓Vs1從時(shí)刻t0起加到一行電極11上，同時(shí)信息電壓或數(shù)據(jù)電壓Vd加到列電極8上。在時(shí)刻t1后，由于行電極11接收一電壓Vns1，有關(guān)的行象素不再被選擇。這一電壓一直保持到行象素12的下一次選擇的前夕。在本例中，這是這樣實(shí)施的即在再次選擇第一行象素12的前夕，即在時(shí)刻t3＝tf-ts，(其中tf代表場周期)將一復(fù)位電壓加在有關(guān)的行電極11上。然后該復(fù)位電壓可選擇為使象素12通過MIM15負(fù)向充電至這樣的程度使得各有關(guān)象素的電壓超出用于圖象顯示的范圍(高達(dá)≤＝Vsat的值)。在其后的選擇周期(從t4起)它們通過該MIM被充電至由數(shù)據(jù)電壓-Vd所確定的理想值。為此目的，行電極接收電壓Vs2并在選擇周期已過(ts)后，它們接收一非選擇電壓Vns2。通過這方法該象素上的電壓在每個(gè)場周期期間反相。
圖4b示出如圖4a相同的電壓變化，但位移了一場周期加一選擇周期(在本例中一行周期)。這使得用二互相反相的數(shù)據(jù)電壓來寫連續(xù)二行象素成為可能。圖4c與圖4a相同，但位移了二選擇周期。
對于偶數(shù)和奇數(shù)場的各行是互相重迭寫入的具有一半垂直分辨率的(電視)圖象，實(shí)現(xiàn)了圖象信息改變其符號并在每場周期更新一次。雖然在本例中行閃爍頻率是25赫(30赫)，由于每行改變符號而引入的180°相位，在二連續(xù)行之間實(shí)現(xiàn)了50赫(60赫)的表面閃爍頻率。
選擇電壓Vs1和Vs2當(dāng)然也可以選擇為短于一個(gè)行周期(64微秒)，在此情況下，只要有充足的時(shí)間留下給象素12充電，可在選擇發(fā)生的一部分行周期期間交變地加復(fù)位電壓，然后電極11上的電壓變化以例如如圖4a中以虛線14圖示的方式進(jìn)行。
所示的器件非常適用于采用這樣的驅(qū)動(dòng)方法，該方法中VC＝Vsat+Vth/2和-Vc＝-(Vsat+Vth/2)被選擇為一象素上的平均電壓(見圖2)，故在象素12上的用于圖象顯示的電壓的絕對值基本上被限制在Vth和Vsat之間的范圍內(nèi)。
根據(jù)列電極8上的數(shù)據(jù)電壓Vd，如果象素12上的電壓值最大為VC+Vdmax＝Vsat和最小為VC-Vdmax＝Vth，則在灰度級方面可獲得令人滿意的工作效果。消掉VC得｜Vdmax｜≤1/2(Vsat-Vth)，即(1)-1/2(Vsat-Vth)≤Vdmax≤1/2(VSat-Vth).(2)為了例如正向地對一行象素12充電，給予有關(guān)的行電極一選擇電壓Vs1＝-V1+1/2(Vsat+Vth)，其中V是該MIM15的正向電壓。因此，象素12上的電壓為Vd-V1-Vs1，它的范圍根據(jù)Vd在Vth和Vsat′之間，其中-1/2(Vsat-Vth)+1/2(Vsat+Vth)＝Vth(3)和1/2(Vsat-Vth)+1/2(Vsat+Vth)＝Vsat′(4)為了(在其后的場或幀周期)在其后的選擇時(shí)以反相數(shù)據(jù)電壓對同一行象素12負(fù)向充電，通過在行電極11上的一復(fù)位電壓Vreset首先對它們負(fù)向過份充電。接著(在同一行周期或其后的周期)被選擇的行電極接收一選擇電壓Vs2＝-V1+1/2(Vsat+Vth)此時(shí)已被負(fù)向過份充電的象素12通過MIM15被充電至-Vd-V1-Vs2，就是說，至-Vth和-Vsat之間，其中1/2(Vsat-Vth)-1/2(Vsat-Vth)＝-Vth(5)和-1/2(Vsat-Vth)-1/2(Vsat-Vth)＝-Vsat(6)于是具有相反符號的信息出現(xiàn)在象素12上。
在非選擇的情況下必須滿足的條件是MIM15不能導(dǎo)通或傳輸這樣一個(gè)低電流Ioff，使得通過MIM15的放電基本上可以忽略的。
對于最低的非選擇電壓Vnsi，在結(jié)點(diǎn)16的電壓VA的范圍在下列二值之間VAmin＝Vns1+Vth (7)和VAmax＝Vns1+Vsat (8)值VAmin和VAmax滿足VAmax≤-Vdmax+V3 (9)其中-V3是一個(gè)在該電壓下通過MIM的充電基本上可忽略的電壓為了防止通過MIM15放電，也需滿足VAmin≥Vdmax-V2 (10)其中V2是一個(gè)在該電壓下其他方向的電流基本上可忽略的電壓。
從式(7)和(10)可得+Vdmax-V2≤Vns1+Vth或〔在Vdmax＝1/2(Vsat-Vth)情況下Vns1≥+1/2(Vsat-Vth)-V2-Vth(11)同樣從式(8)和(9)可得-Vdmax+V3≥Vns1+Vsat或Vns1≤-1/2(Vsat-Vth)-Vsat+V3(12)結(jié)合式(11)和(12)可得-1/2(Vsat-Vth)-Vsat+V3≥Vns1＞1/2(Vsat-Vth)-V2-Vth(13)或V2+V3≥2(Vsat-Vth)(14)通過給行電極11一充分高的復(fù)位電壓，象素12被連續(xù)放電至≤-Vsat的值(見圖4a)。對此滿足Vreset≥Vdmax+Vsat+V4其中-V4是MIM的其他方向的電壓，在該電壓下出現(xiàn)充分的導(dǎo)通，或Vreset≥1/2(Vsat-Vth)+Vsat+V4(15)其后象素通過MIM15精確地充電。為此目的，選擇電壓VS2＝1/2(Vsat+Vth)-V1加在行電極11上同時(shí)數(shù)據(jù)電壓加在諸列電極8上。
接著行電極11接收一非選擇電壓Vns2，對在結(jié)點(diǎn)16處的電壓，現(xiàn)滿足VAmax＝Vns2-Vth和VAmin＝Vns2-Vsat
從式(3)和(4)及可導(dǎo)出Vns2≤-Vdmax+V3+Vth＝-1/2(Vsat-Vth)+Vth+V3(16)和Vns2≥Vdmax-V2+Vsat＝+1/2(Vsat-Vth)-V2+Vsat(17)結(jié)合式(16)和(17)可得1/2(Vsat-Vth)-V2+Vsat≤Vns2≤-1/2(Vsat-Vth)+Vth+V3(18)因此又有下列成立V2+V3≥2(Vsat-Vth)(14′)為了限制驅(qū)動(dòng)電平的數(shù)目，使用僅僅一個(gè)非選擇電壓Vns是較理想的。
結(jié)合式(7)和(12)可得1/2(Vsat-Vth)+Vsat-V2≤Vns≤-1/2(Vsat-Vth)-Vsat+V3(19)在該情況下滿足V2+V3≥3Vsat-Vth(20)本發(fā)明當(dāng)然不限于上述的例子，它也可用于包括不同的大致對稱的非線性開關(guān)元件，例如背對背二極管，一nin或一pip型開關(guān)元件。
開關(guān)元件和顯示元件也可交換位置，如圖1b所圖示出的那樣。
如在一個(gè)或多個(gè)二極管環(huán)的情況下，或者在提供有多余的部分時(shí)，非線性大致對稱的開關(guān)元件也可以以不同的子開關(guān)元件組裝成，其方法類似于在荷蘭專利申請No.8800204(PHN12.409)所述那樣。
如在本文開頭段落中已述，通過周期性地改變工作電壓的符號可以避免因剩余直流電壓引起的液晶的可能劣化。
為了減弱因非線性開關(guān)元件總是在一個(gè)方向上導(dǎo)通(例如肖特基二極管中的電子遷移)及單方向復(fù)位的其他不良效果，周期性地(例如在每幀后或一固定數(shù)目的幀后)改變所有工作電壓的符號是有益的。在圖5中圖示出驅(qū)動(dòng)首先是在n幀周期tf(n≥1)時(shí)以驅(qū)動(dòng)電壓進(jìn)行的，如前述所推導(dǎo)的(以一個(gè)非選擇電壓Vns)，其后在m幀周期(m≥1)期間以反相驅(qū)相電壓進(jìn)行的。在周期性的時(shí)刻無需反相。從實(shí)際考慮，周期性的反向一般是較好的，此時(shí)n和m至少為10。
行電極無需直接連接到圖象電極，但它們可容性地耦合到圖象電極，如在本申請人申請的非預(yù)公布荷蘭專利申請No.8，802，155(PHN12.651)中已介紹的那樣。
在列電極和行電極之間可與象素并聯(lián)設(shè)置一額外的(存儲)電容。
而且，在圖4a中的to處選擇之前，可將一第二復(fù)位電壓加到行電極11上，該電壓以以前所知的方式將象素充電至一輔助電壓，其符號與在緊接其后的選擇周期所得到的電壓符號相反。為了得到均勻統(tǒng)一的充電或放電，在如參閱圖4所述的復(fù)位期間和在通過所述第二復(fù)位電壓的充電或放電期間將數(shù)據(jù)信號保持為零伏是較有利的。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動(dòng)顯示器的方法，該顯示器包括；在二支撐板之間的一電-光顯示媒質(zhì)，一排列成行和列的象素系統(tǒng)，每個(gè)象素至少由設(shè)置在支撐板的面對面表面上的圖象電極形成，至少一個(gè)圖象電極通過一排線性開關(guān)元件連接至一行或列電極上，藉助于開關(guān)元件通過行電極在至少一部分行周期期間選擇一行象素，同時(shí)通過列電極加上數(shù)據(jù)信號，其特征在于，所述開關(guān)元件至少是大致對稱的，且與數(shù)據(jù)信號一起向象素提供具有某一電壓符號的象素電壓的選擇信號之前，通過開關(guān)元件將象素光電或放電至一具有所述相同電壓符號的輔助電壓，該輔助電壓超出或在用于圖象顯示的電壓范圍的極限上。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，至少在一些連續(xù)的選擇信號期間，不論是否先是將象素光電或放電至一輔助電壓，在選擇期間通過對稱開關(guān)元件的電流具有相同的方向。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在將象素光電或放電至一輔助電壓期間，在列行處的數(shù)據(jù)信號保持在零伏。
4.如權(quán)利要求1至3所述的方法，其特征在于，該輔助電壓是超出或在電-光媒質(zhì)的透射/電壓特性中的轉(zhuǎn)換范圍的極限上。
5.如權(quán)利要求1至4所述的方法，其特征在于，首先是輔助電壓，接著是用于顯示的電壓在一個(gè)和同一個(gè)行選擇周期期間加到象素上。
6.如權(quán)利要求1-4所述的方法，其特征在于，在進(jìn)行選擇和給一行象素加數(shù)據(jù)信號的一行周期之前的一行選擇周期期間加上所述的輔助電壓。
7.如權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，該至少大致對稱的非線性開關(guān)元件是一個(gè)金屬-絕緣體-金屬元件，或一背對背二極管元件，或一nin開關(guān)元件或一pip開關(guān)元件。
8.如權(quán)利要求1至6中任一個(gè)所述的方法，其特征在于該至少大致對稱的非線性開關(guān)元件包括子開關(guān)元件。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于該至少大致對稱的非線性開關(guān)元件包括至少一個(gè)二極管環(huán)。
10.如前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所用的驅(qū)動(dòng)信號的極性是周期性或非周期性改變的。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于該驅(qū)動(dòng)信號的極性在一個(gè)至少為十幀周期的周期上周期性地改變。
12.如前述任一權(quán)利要求所述的權(quán)利要求，其特征在于行電極是容性地耦合至在象素區(qū)域的有關(guān)圖象電極上。
全文摘要
在通過有源元件(15)驅(qū)動(dòng)象素(12)的圖象顯示器中，該有源元件的電物性中的非一致性是通過以復(fù)位模式驅(qū)動(dòng)該顯示器來消除的。
文檔編號G09G3/36GK1041840SQ8910772
公開日1990年5月2日 申請日期1989年10月2日 優(yōu)先權(quán)日1988年10月5日
發(fā)明者卡雷爾·艾伯特·庫伊克, 艾倫·喬治·克納普, 約翰·馬丁·香農(nóng) 申請人:菲利浦光燈制造公司