專利名稱：電-光器件及其驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電光顯示器件，它是由多個(gè)排列成矩陣形式的象素構(gòu)成，并具有驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件和一個(gè)顯示系統(tǒng)，該顯示系統(tǒng)用于對(duì)液晶顯示、等離子體顯示、真空微電子顯示以及類似顯示的圖象顯示操作實(shí)現(xiàn)高分級(jí)顯示。
最近許多辦公自動(dòng)設(shè)備的小型化，使得常規(guī)的陰極射線管(CRT)被諸如等離子體顯示器、液晶顯示器以及類似的顯示器的薄型顯示器(平板顯示器)所代替。此外，已研究了一種真空微電子顯示器，其中每個(gè)包含有場(chǎng)發(fā)射陰極和柵極的微真空管被排列在矩陣陣列中，并通過矩陣陣列上所發(fā)射的電子束照射到螢光物質(zhì)上從而顯示圖象。在所有以上描述的顯示器件中，通過控制加到矩陣陣列交叉點(diǎn)的電壓來完成圖象顯示的操作。
也就是說，通過液晶材料顯示器中的電場(chǎng)，改變了透射光量或散射光量;通過等離子體顯示器中的電場(chǎng)使電極之間產(chǎn)生了電子放電;以及通過真空微電子顯示器中的場(chǎng)發(fā)射效應(yīng)由陰極發(fā)射電子。
這些矩陣型顯示器中最簡(jiǎn)單的一種包括一對(duì)相互面對(duì)的基底和分別在兩塊基底上縱向和橫向排列的金屬裸絲，通過向任何交叉的縱向和橫向金屬絲之間施加電壓，在縱向和橫向金屬絲之間的縫隙中產(chǎn)生了電壓。這種型式被稱為簡(jiǎn)單矩陣結(jié)構(gòu)。由于它的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，很容易生產(chǎn)這種類型的顯示器且價(jià)格低廉。然而，在這種類型的顯示器中，經(jīng)常發(fā)生一種被稱為色度亮度干擾的現(xiàn)象，即在顯示器的驅(qū)動(dòng)操作中，由于無意識(shí)的信號(hào)流入非所需要的部分中，使得圖象變模糊了。為了避免這種色度亮度干擾現(xiàn)象，需要其光學(xué)特征隨著大于予定閾電壓的電壓急劇變化的材料。例如，對(duì)于這種簡(jiǎn)單一矩陣系統(tǒng)，等離子體電子放電顯示器就是一種理想的顯示器，因?yàn)樗哂幸陨纤枋龅拿黠@的閾值。
然而，在使用上述這種光學(xué)材料時(shí)，必須驅(qū)動(dòng)顯示器使得對(duì)每一個(gè)象素(也就是在矩陣絲之間的交叉處)所旋加的電壓極靠近閾電壓值。因此，在采用簡(jiǎn)單矩陣系統(tǒng)時(shí)，能實(shí)現(xiàn)光學(xué)開/關(guān)-開關(guān)操作，但難于得到中間亮度或色調(diào)，因?yàn)橐罁?jù)所施加的電壓在中間變化范圍內(nèi)材料亮度改變的材料，不能作為顯示器的光學(xué)材料。
這個(gè)問題是由于把開關(guān)功能付予光學(xué)材料(液晶或電子放電氣體)而引起的。因此，一種把開關(guān)元件獨(dú)立地安裝到光學(xué)材料的矩陣上的打算被嘗試。這種器件的類型稱作主動(dòng)式矩陣顯示，且每個(gè)象素具有一個(gè)或多個(gè)形狀元件。一個(gè)PIN二極管，一個(gè)MIM二極管或一種薄膜晶體管或類似的晶體管被用作開關(guān)元件。
然而，即使采用了主動(dòng)式矩陣系統(tǒng)，也難于達(dá)到在CRT中實(shí)現(xiàn)的高分級(jí)顯示操作。


圖1(A)表示了一種常規(guī)的分級(jí)顯示系統(tǒng)。在圖1(A)中，縱座標(biāo)代表加到特定象素上的電壓幅度，橫座標(biāo)代表時(shí)間，且該圖表示加到液晶顯示器的象素上的電壓變化。所加電壓是以周期為2秒的交流脈沖來施加的，因?yàn)槿绻右蚤L(zhǎng)時(shí)間的直流，由于電解的作用，將損壞液晶。
在該圖中，所加電壓，在前兩個(gè)周期使顯示亮度“8”，接著一個(gè)周期使顯示亮度“4”且最后一個(gè)周期顯示亮度“6”。實(shí)際上，在一個(gè)特定閾值上，液晶材料的光學(xué)特性變化是急劇的，但這里假設(shè)光學(xué)特性隨所加電壓線性變化。對(duì)于液晶材料，例如彌散型液晶材料，上述近似是非常接近的近似。因此，為了達(dá)到例如16步分級(jí)的顯示操作，就需要以16步控制電壓，然后把它加到象素上。
在通常的液晶材料中，當(dāng)施加一個(gè)超過5伏的電壓時(shí)，其光學(xué)特性達(dá)到飽和，且即使施加電壓在5伏以上，其光學(xué)特性也幾乎不變。例如，為了實(shí)現(xiàn)16-步分級(jí)顯示操作，必須加以5伏被16除所得到的300毫伏精確電壓。為了實(shí)現(xiàn)更高分級(jí)顯示操作，要求向象素施加更小的電壓是合理的。然而，產(chǎn)生具有300毫伏或更小分辯率的電壓是不容易的，而且，這樣微小的電壓在到達(dá)象素之前會(huì)受到各種因素的衰減。這些因素包括金屬絲的電阻，薄膜晶體管的電阻，由于薄膜晶體管和類似晶體管的寄生電容而產(chǎn)生的象素電位的降低。由于引起電壓變化或波動(dòng)的這些參數(shù)，按照每一個(gè)象素的動(dòng)作元是不同的，因此，象素的電壓波動(dòng)，在整個(gè)面板上，實(shí)際上可壓縮在最大±0.2伏的范圍。
此外，還有通過控制加到每個(gè)象素上的電壓脈沖的時(shí)間長(zhǎng)度(滯留時(shí)間)，實(shí)現(xiàn)分級(jí)顯示的另一種方法。作為上述方法的例子，引用了日本專利申請(qǐng)中公開的顯示方法，例如專利申請(qǐng)?zhí)?-169305，3-169306，3-169307，3-169308，3-209869等等，它們是由和本申請(qǐng)相同的發(fā)明人所發(fā)明的。圖1(B)表示了這種實(shí)例，對(duì)于亮度“8”，使用了前兩個(gè)周期，對(duì)于亮度“4”，使用了接著的一個(gè)周期且對(duì)于亮度“6”，使用了最后一個(gè)周期，同圖1(A)的方法一樣。
眾所周知，液晶材料顯示色調(diào)和亮度的視覺作用所依據(jù)的不是瞬時(shí)電壓而是平均有效電壓。換句話說，假設(shè)前兩個(gè)周期的有效電壓為1，緊接著的一個(gè)周期考慮為0.5，雖然它具有與前兩個(gè)周期相同的峰值電壓，且最后一個(gè)周期認(rèn)為是0.75。
此外，等離子體電子放電的響應(yīng)速度為1微秒的高速，但人的肉眼不能跟隨如此的高速，而只能感知一個(gè)平均亮度，結(jié)果視覺最終決定于平均有效電壓。
也就是說，以上描述的分級(jí)顯示系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)高分級(jí)顯示操作，特別需要顯著增加開關(guān)速度。
圖2表示了圖1(B)的特殊情況，且圖2的一個(gè)實(shí)例能達(dá)到64一步(64一級(jí))分級(jí)顯示操作。左邊的數(shù)值代表象素的亮度。在此實(shí)例中，光學(xué)特性依次從“1”到“54”變化。在圖2中，(A)和(B)沒有實(shí)質(zhì)的不同，只是在它們之間改變了多個(gè)脈沖的次序。此實(shí)例的細(xì)節(jié)在日本專利申請(qǐng)?zhí)?-209869中已描述，其是由本申請(qǐng)同一發(fā)明人所發(fā)明，因此這里不再描述。
例如，在標(biāo)記為“17”的部分中，脈沖寬度是1的脈沖和脈沖寬度是16的脈沖分別在S周期中出現(xiàn)一次，而且其代表平均亮度是“17”。再有，在標(biāo)記為“37”的部分中，脈沖寬度是1的脈沖，脈沖寬度是4的脈沖和脈沖寬度是32的脈沖在S周期中分別出現(xiàn)一次，而且其代表平均亮度37。由此，可得到從“0”到“64”的64-步分級(jí)顯示。
由圖2可知，最小的脈沖寬度要求為電壓重復(fù)周期S的1/64。在實(shí)際上使用薄膜晶體管或類似的晶體管進(jìn)行開關(guān)操作的情況下，依據(jù)矩陣線的數(shù)目寬度變短了的脈沖被加到薄膜晶體管上。例如，當(dāng)矩陣具有480條線，寬度是最小脈沖寬度的480分之一的脈沖被加到薄膜晶體管上。由于周期S通常為30毫秒，所以最小脈沖寬度變?yōu)?00微秒。因此，對(duì)于薄膜晶體管或類似的晶體管，驅(qū)動(dòng)信號(hào)需要1微秒。此值可認(rèn)為是一個(gè)大值，然而對(duì)薄膜晶體管來說，它是非常快的信號(hào)。所以，為了得到更高的分級(jí)顯示操作，必須施加更快速的脈沖，由此，顯示器輻射出電磁波。
本發(fā)明的實(shí)施解決了在常規(guī)分級(jí)顯示系統(tǒng)中的上述問題，而且本發(fā)明是一種新型的分級(jí)顯示系統(tǒng)，其采用了完全取決于圖1(A)所示電壓的分級(jí)顯示系統(tǒng)和完全取決于圖1(B)所示脈沖寬度的分級(jí)顯示系統(tǒng)兩者所具有的優(yōu)點(diǎn)。此外，在此系統(tǒng)中，以上所指出的非常小的電壓控制和非?？焖俚拿}沖都不需要。
為了把本發(fā)明與常規(guī)系統(tǒng)清楚地區(qū)分開，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例表示在圖1(C)中。對(duì)于亮度“8”使用前兩個(gè)周期，對(duì)于亮度“4”使用了緊接著的一個(gè)周期，且對(duì)于亮度“6”使用了最后一個(gè)周期，象圖1(A)和圖1(B)所示的系統(tǒng)那樣。
在本發(fā)明中，與圖2所示系統(tǒng)相同，通過使用平均有效電壓，也得到了分級(jí)顯示操作，然而，在本發(fā)明中，通過不僅改變脈沖寬度而且也改變脈沖高度從而增加一個(gè)自由度來解決上述問題。在本發(fā)明中，一個(gè)輸入模擬信號(hào)，直接地或在變換成數(shù)字信號(hào)之后，被轉(zhuǎn)換成N-基數(shù)記數(shù)法的數(shù)值或其相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。例如，在圖1(C)中，一個(gè)圖像被轉(zhuǎn)換成4-基數(shù)記數(shù)法中的兩個(gè)數(shù)字。表1表示十進(jìn)位計(jì)數(shù)法(10-基數(shù)計(jì)數(shù)法)的0至15的數(shù)字被用4-基數(shù)計(jì)數(shù)法所代替的情況。
表1
10-基數(shù)計(jì)數(shù)法 0 1 2 3 4 5 6 7 891011121314154－基數(shù)計(jì)數(shù)法0 1 2 3 10 11 12 13 20 21 22 2330313233在圖1(C)的實(shí)例中，“8”用十進(jìn)位制數(shù)12來代表，“4”用十進(jìn)位制數(shù)6來代表，“6”用十進(jìn)位制數(shù)9來代表。按照表1，十進(jìn)位制數(shù)12，6和9分別相應(yīng)于4-基數(shù)計(jì)數(shù)法中的30，12和21。一個(gè)不是二進(jìn)位的數(shù)可通過改變相應(yīng)于每個(gè)數(shù)字的脈沖寬度來代表。也就是說，在4-基數(shù)計(jì)數(shù)法中，脈沖寬度增加了4倍，如同圖抬起來一樣。例如，假設(shè)脈沖寬度第一個(gè)數(shù)字為1(單位周期)，脈沖寬度第二個(gè)數(shù)字取作4(單位周期的4倍長(zhǎng))，脈沖寬度第三個(gè)數(shù)字取作16(單位周期的16倍長(zhǎng))，上述情況相應(yīng)于常規(guī)實(shí)例，如圖2(在數(shù)字計(jì)數(shù)法，也就是在二進(jìn)制數(shù)字計(jì)數(shù)法中)所示其脈沖寬度兩倍兩倍地增加。
在圖1(C)的實(shí)例中，由于4-基數(shù)兩數(shù)計(jì)數(shù)法，所以使用了脈沖寬度是1和脈沖寬度是4的脈沖。對(duì)于前兩個(gè)周期，只施加了脈沖寬度是4和脈沖寬度是3的脈沖。對(duì)于緊接著的一個(gè)周期，施加了脈沖寬度是4且脈沖高度是1的脈沖和脈沖寬度是1且脈沖高度是2的脈沖。對(duì)于最后一個(gè)周期，施加了脈沖寬度是4且脈沖高度是2的脈沖和脈沖寬度是1且脈沖高度是1的脈沖。因而，假設(shè)加到前兩個(gè)周期脈沖的電壓值為1，盡管隨后的脈沖是復(fù)雜的，第3周期平均有效電壓值為0.5，而最后一個(gè)周期平均有效電壓值是0.75。如上所述，通過不僅改變脈沖寬度，而且也改變脈沖高度，強(qiáng)加于脈沖寬度上的負(fù)荷(也就是，高速脈沖)可通過脈沖高度來減輕。本發(fā)明的特征尤其在于當(dāng)改變脈沖高度時(shí)，采用4-基數(shù)計(jì)數(shù)法或其它的數(shù)字表達(dá)。
N-步電壓(基于N-基數(shù)計(jì)數(shù)法例如4-基數(shù)計(jì)數(shù)法的數(shù)值、具有脈沖高度“或脈沖寬度”的多個(gè)電壓脈沖或其相應(yīng)的數(shù)字信號(hào))被施加到電-光器件主動(dòng)式矩陣結(jié)構(gòu)的象素上。
在圖2中，通過結(jié)合脈沖寬度是1、2、4、8、16和32的全部6個(gè)脈沖，得到64一步(64一級(jí))分級(jí)顯示操作。在另一方面，在本發(fā)明中，把脈沖高度分成四步(級(jí))0、1、2和3，且通過計(jì)算4-基數(shù)計(jì)數(shù)法的3個(gè)數(shù)字，使用只有脈沖寬度為1，4和16的三種脈沖以實(shí)施64一步分級(jí)顯示操作。當(dāng)然，脈沖種類數(shù)目小意味著最小脈沖寬度大。
圖3表示了一個(gè)實(shí)例，圖3(A)和(B)除了脈沖次序改變之外實(shí)質(zhì)上相互是相同的。在圖3的實(shí)例中，“1”可由脈沖寬度是1且高度是1的脈沖(最小脈沖)來代表?！?”可由脈沖高度是1且寬度是4的脈沖來代表?！?6”可由脈沖高度是1且寬度是16的脈沖來代表?！?2”可由脈沖高度是2且寬度是16的脈沖來代表。如圖3所示，從“0”“1”到“60”的所有數(shù)字可由這些脈沖結(jié)合起來代表。由該圖可知，最小脈沖比常規(guī)系統(tǒng)的最小脈沖變得更大。例如，圖2的最小脈沖寬度為S/(1+2+4+8+16+32)＝S/63而圖3實(shí)例中的最小脈沖寬度為S/(1+4+16)＝S/21以使其最小脈沖寬度三倍于圖2的最小脈沖寬度。因此，由于高速操作所帶來的電消耗的增加或強(qiáng)加于器件上的負(fù)荷可顯著地減少。
在本發(fā)明中，可采用基數(shù)是3(三進(jìn)位制計(jì)數(shù)法)、基數(shù)是5(五進(jìn)位制計(jì)數(shù)法)或更高數(shù)目的其它基數(shù)計(jì)數(shù)法來代替4-基數(shù)計(jì)數(shù)法。圖4(A)和(B)分別表示具有4-數(shù)字與3-基數(shù)計(jì)數(shù)法和3-數(shù)字和5-基數(shù)計(jì)數(shù)法的分級(jí)顯示操作。在4-數(shù)字和3-基數(shù)計(jì)數(shù)法中，34＝81分級(jí)可被顯示，而在3-數(shù)字和5-基數(shù)計(jì)數(shù)法中，53＝125分級(jí)可被顯示，且各自情況的最小脈沖寬度分別是S/40和S/31。
在圖4(A)中，寬度為1(單位周期)的脈沖相應(yīng)于3-基數(shù)計(jì)數(shù)法中的第一個(gè)數(shù)字，且寬度為3(單位周期的三倍長(zhǎng))的脈沖相應(yīng)于3-基數(shù)計(jì)數(shù)法中的第二個(gè)數(shù)字。在圖4(B)中，脈沖寬度為1(單位周期)的脈沖相應(yīng)于5-基數(shù)計(jì)數(shù)法中的第一個(gè)數(shù)字，且脈沖寬度為25(單位周期的25倍長(zhǎng))的脈沖相應(yīng)于5-基數(shù)計(jì)數(shù)法中的第三個(gè)數(shù)字。
通常，在基數(shù)較小的基數(shù)計(jì)數(shù)法中，盡管通過相同數(shù)目的數(shù)字(使用同樣的脈沖數(shù))進(jìn)行顯示操作，分級(jí)步數(shù)仍較小。另一方面，在基數(shù)較大的基數(shù)計(jì)數(shù)法中，通過小的數(shù)目數(shù)字(脈沖數(shù))可進(jìn)行高的分級(jí)顯示操作。然而，在采用基數(shù)較大的基數(shù)計(jì)數(shù)法時(shí)，設(shè)置脈沖電壓電平變得很精細(xì)，因此，由于受到電路的限制，不可能無限制地采用基數(shù)較大的基數(shù)計(jì)數(shù)法。3-基數(shù)到5-基數(shù)的基數(shù)計(jì)數(shù)法更為適用。此外，當(dāng)采用基數(shù)較大的基數(shù)計(jì)數(shù)法時(shí)，即使在完成同樣的分級(jí)顯示操作時(shí)，最小脈沖寬度也變寬了。
如上所述，通過表示成模擬信號(hào)，可以得到多步分級(jí)顯示操作，使用N-基數(shù)計(jì)數(shù)法，并通過基于N-基數(shù)計(jì)數(shù)法結(jié)合這些脈沖以形成脈沖高度和寬度彼此相互不同的脈沖，來表示模擬信號(hào)，一般來說是十分困難的。在本發(fā)明中，如果采用4-數(shù)字和4-基數(shù)記數(shù)法的顯示系統(tǒng)，那么對(duì)于脈沖電壓需要設(shè)置4級(jí)(步)的值。然而，假設(shè)液晶閾值是5伏，這些級(jí)值只設(shè)置為0伏、1.67伏、3.33伏和5伏來完成256分級(jí)的分級(jí)顯示操作。另一方面，在常規(guī)顯示系統(tǒng)中，其中電壓必須被分成如圖1(A)所示的精細(xì)的值，以完成256一步分級(jí)顯示操作，輸入電壓必須被分成精細(xì)的電壓電平值，其以20毫伏步進(jìn)地增加，這是不可能實(shí)現(xiàn)的。以上所述是本發(fā)明的實(shí)質(zhì)部分，而實(shí)際上對(duì)每個(gè)顯示器件的信號(hào)輸入更為復(fù)雜。參照實(shí)施例，本發(fā)明的詳情將在后面予以描述。
圖1表示本發(fā)明和已有技術(shù)的分級(jí)顯示系統(tǒng);
圖2表示通常的分級(jí)顯示系統(tǒng)的實(shí)例;
圖3表示本發(fā)明的灰級(jí)顯示裝置;
圖4表示本發(fā)明分級(jí)顯示系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例;
圖5表示應(yīng)用本發(fā)明的一種圖象顯示器件的一個(gè)實(shí)施例;和圖6表示應(yīng)用本發(fā)明，在圖象顯示器中所施加的信號(hào)以及類似的信號(hào)。
圖5是實(shí)施本發(fā)明的一種圖象顯示器件的示意圖。在圖5所示的器件中，只描述了用來解釋本發(fā)明的必不可少的部分，而實(shí)際上其它各種部件可能也是需要的。該器件被假設(shè)實(shí)行256-步分級(jí)顯示操作。
首先，從該器件的輸入端輸入一個(gè)視頻信號(hào)。這里，假設(shè)輸入的視頻信號(hào)是用于一個(gè)圖象的第n列和第m行上象素的信號(hào)，當(dāng)亮度最大值假定為256時(shí)，以“212”表示該象素的亮度。當(dāng)然，其它信號(hào)連續(xù)地輸入該器件中。
在信號(hào)輸入該器件之后，通過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，該信號(hào)被轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)。輸出數(shù)字信號(hào)不是必不可少的，因?yàn)橐院髮⑹褂?-基數(shù)記數(shù)法把信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字表示的信號(hào)，但是，以后需要暫時(shí)存儲(chǔ)視頻信號(hào)以進(jìn)行數(shù)字處理。例如，對(duì)于每一個(gè)象素一個(gè)接一個(gè)地輸入一個(gè)信號(hào)，但在本發(fā)明所采用的信號(hào)處理中，信號(hào)不是一個(gè)接一個(gè)地輸出，而是需要存儲(chǔ)一幅畫面的信號(hào)并同時(shí)把它們輸出，因此必須暫時(shí)存儲(chǔ)視頻信號(hào)，它很容易被存儲(chǔ)。存儲(chǔ)一個(gè)模擬信號(hào)是不可能的。在二進(jìn)制表示中，212相應(yīng)于“11010100”。但是，在本發(fā)明中，只是上述數(shù)字信號(hào)不能直接被使用。所以，在下一階段通過信號(hào)處理器把上述數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成適用于本發(fā)明的信號(hào)。
在上述器件中，使用了四種脈沖，其脈沖寬度是T0、4T0、16T0、64T0。且其脈沖高度置于4個(gè)電平(0，1，2，3)。
在上述器件中，數(shù)字信號(hào)“11010100”在4-基數(shù)記數(shù)法中被轉(zhuǎn)換成“3110”。該信號(hào)轉(zhuǎn)換操作可一個(gè)接一個(gè)地完成，但相應(yīng)于輸入信號(hào)的輸出信號(hào)最好予先儲(chǔ)存在信號(hào)處理器件中的存儲(chǔ)器中，而相應(yīng)于輸入信號(hào)的輸出要考慮信號(hào)處理速度的限制。
現(xiàn)在，實(shí)際上，由于上述信號(hào)的處理是在數(shù)字電路中完成的，上述數(shù)字“3110”采用另一種表達(dá)來表示。換句話說，它被表示為4-基數(shù)記數(shù)法中一個(gè)數(shù)字化(二進(jìn)制)的數(shù)值信號(hào)。例如，如果“3110”用“11010100”來代表，如同3用11來代表，2用10來代表，1用01來代表和0用00來代表的表示方法一樣，那么電路中的設(shè)計(jì)就變得很容易了。也就是說，在信號(hào)處理電路中，雖然一個(gè)信號(hào)被轉(zhuǎn)換到4-基數(shù)記數(shù)法中，但該信號(hào)是一個(gè)數(shù)字信號(hào)。4-基數(shù)記數(shù)法中數(shù)值的前數(shù)字信號(hào)和后數(shù)字信號(hào)，兩種信號(hào)都適用于象素?cái)?shù)據(jù)的暫時(shí)存儲(chǔ)。也就是，對(duì)于一個(gè)象素，第一數(shù)字信號(hào)需要8位的存儲(chǔ)容量，且4-基數(shù)記數(shù)法的相應(yīng)該數(shù)字信號(hào)也需要8位的存儲(chǔ)容量。但是，例如，在125分級(jí)進(jìn)行顯示的情況下，因?yàn)橐曨l信號(hào)的數(shù)字化信號(hào)是7位(7數(shù)字)，所以對(duì)于3-數(shù)字和5-基數(shù)計(jì)數(shù)法需要7位存儲(chǔ)容量。同時(shí)，把上述信號(hào)轉(zhuǎn)換成5-基數(shù)計(jì)數(shù)法的一個(gè)數(shù)值所得到的信號(hào)，需要9位存儲(chǔ)容量。這是因?yàn)?-基數(shù)計(jì)數(shù)法的每一個(gè)數(shù)字的數(shù)字化需要3個(gè)數(shù)字。因此，在這種情況下，第一(前者)數(shù)字信號(hào)的存儲(chǔ)，需要較少的存儲(chǔ)容量。通常，當(dāng)對(duì)隨后通過N-基數(shù)計(jì)數(shù)法處理得到的第一(前者)數(shù)字信號(hào)和隨后的(后者)數(shù)字信號(hào)之間的數(shù)字的數(shù)目進(jìn)行比較時(shí)，它們之間的數(shù)字?jǐn)?shù)目相等，或后者較大。
隨后，信號(hào)從信號(hào)器處理器中輸出。輸出信號(hào)不是象“3110”(或者在數(shù)字信號(hào)表示中的“11010100”)那樣連續(xù)地輸出。換句話說，由于其它象素?cái)?shù)據(jù)必需同時(shí)輸出，所以上述信號(hào)以其它象素信號(hào)之間的間隔間斷地輸出，象“..3..1..1..0..”(或者在數(shù)字信號(hào)表示中“..11..01..01..00..”)。同時(shí)也輸出時(shí)鐘脈沖。
將以上述方式由電信號(hào)處理器輸出的信號(hào)送到在屏周邊上的移位電阻器上。每一個(gè)信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)電壓，其被送到相應(yīng)的信號(hào)線(Y線)上。在這種情況下，通過將電壓發(fā)生電路連到移位電阻器或其前一級(jí)，輸入數(shù)字信號(hào)可轉(zhuǎn)換成多級(jí)電壓脈沖。通過移位電阻器，將由此產(chǎn)生的脈沖(或電荷)配布到各自的Y線上，儲(chǔ)存在連接各個(gè)Y線的電容器中，并且在那兒保存到它們由那兒輸出為止。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器起動(dòng)時(shí)，將信號(hào)電壓施加到每條Y線上。
另一方面，將時(shí)鐘脈沖傳送到門線(X線)的移位電阻器上，并且該信號(hào)連續(xù)地傳送到每條門線上。上述器件采用一種機(jī)構(gòu)，在此機(jī)構(gòu)中，基于數(shù)字信號(hào)從信號(hào)處理器中輸出，通過電壓發(fā)生電路產(chǎn)生3或1的電壓值，并被儲(chǔ)存在電容器中。然而，也可采用下述機(jī)制。這就是，由信號(hào)處理器輸出的信號(hào)，不通過電壓發(fā)生電路，而是通過移位電阻器，分布到每條Y線上，且連接到電壓發(fā)生電路的每一條Y線，基于到達(dá)每條Y線上的數(shù)字信號(hào)，相應(yīng)于象素上的信號(hào)，單獨(dú)地獨(dú)立供給電壓。在使用電容器的情況下，脈沖電壓波形不是矩形波，而是隨時(shí)間推移很快的變化，且保持在圖素中的電壓隨開關(guān)時(shí)間的稍微改變就會(huì)有很大的變化。開關(guān)時(shí)間取決于每個(gè)薄膜晶體管的特性，且使用已有技術(shù)，難于生產(chǎn)使每一個(gè)晶體管具有上述精密控制的模擬特性。因此，它是減少該器件產(chǎn)量的一種因素。
雖然本發(fā)明和通常的純模擬驅(qū)動(dòng)的動(dòng)作矩陣系統(tǒng)相比不需要精密地控制電壓，但10%的電壓波動(dòng)就足以損害一個(gè)數(shù)量級(jí)的分級(jí)。
因此，使用上述電容器的模擬方法對(duì)本發(fā)明來說是不利的。以此觀點(diǎn)來說，在使用由電壓發(fā)生電路直接供給電壓脈沖的系統(tǒng)的情況下，加到Y(jié)線上的脈沖具有良好的矩形波形。因此保持在任何象素中的電壓基本上是常數(shù)，結(jié)果是有利于高分級(jí)顯示操作(例如64一步分級(jí)或256一步分級(jí))，這正是本發(fā)明的目的。
圖6表示在第n列和第m行的象素Zn，m的電壓，和加到象素上的在門線XN和信號(hào)線YM(也稱作漏線)之間的電壓。在表示象素ZN，M電壓的圖中，折線代表實(shí)際信號(hào)而實(shí)線代表理想信號(hào)。由于各種因素，加到象素上的電壓不是理想的矩形波。即，主要的因素是由于門電極和源區(qū)的重迭引進(jìn)的所謂潛電壓產(chǎn)生的電壓下降;由象素電極自然放電引起的電壓下降;以及薄膜晶體管的開關(guān)操作的開/關(guān)延遲。盡管沒有采用模擬型電壓供給裝置，由于主動(dòng)式矩陣中的模擬素所造成的上述信號(hào)波形的不規(guī)則，對(duì)于以上描述的本發(fā)明來說是不利的。因此對(duì)于實(shí)際的電路設(shè)計(jì)必須充分改慮這些因素。
如圖6所示，在一個(gè)象素中，一個(gè)零電壓狀態(tài)首先持續(xù)T0，隨后一個(gè)最高電壓狀態(tài)持續(xù)64T0，隨后對(duì)應(yīng)相繼的4T0電壓降到1，再后一個(gè)1-電壓狀態(tài)持續(xù)最后的16T0。通過上述操作，可得到每個(gè)時(shí)間T0的平均電壓212/85。
此時(shí)象素ZN，M的電壓是一個(gè)如圖5中底下部分所示的矩形脈沖的集合。假設(shè)一幅畫面的周期是17毫秒，T0＝200微秒，且當(dāng)X線總數(shù)是480時(shí)，加到門電極的脈沖寬度是210毫微秒。加到Y(jié)線的脈沖信號(hào)的最小寬度也是420毫微秒。這些數(shù)值相應(yīng)于幾個(gè)兆赫的頻率。
在另一方面，在常規(guī)系統(tǒng)中(圖2)，需要約是上述數(shù)值的1/3的75毫微秒的門脈沖。且其相應(yīng)于13兆赫的頻率，為了達(dá)到這樣高速的操作，例如，需要生產(chǎn)一種互補(bǔ)型金屬氧化物一半導(dǎo)體形式的主動(dòng)式元件。此外，由于以上描述的高頻驅(qū)動(dòng)所導(dǎo)致的由顯示所輻射的電磁波也產(chǎn)生了問題。但是，在本發(fā)明中這樣的問題很少發(fā)生。當(dāng)然，以互補(bǔ)型金屬氧化物一半導(dǎo)體形式所生產(chǎn)的主動(dòng)式元件也適用于本發(fā)明。
按照本發(fā)明，能得到顯著地高分級(jí)的圖象。本發(fā)明特別適合于液晶顯示，然而，它也適用于其它顯示系統(tǒng)，例如等離子體顯示，真空微電子顯示等等。不僅具有開/關(guān)開關(guān)功能，而且按照所加電壓具有中間光學(xué)特性的光學(xué)材料特別適于本發(fā)明。通過本發(fā)明的多個(gè)電壓脈沖，能把中間亮度顯示在顯示器上。
因此，使用光學(xué)特性按照所加電壓而變化，且隨著所加電壓產(chǎn)生中間狀態(tài)的任何光學(xué)材料，都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動(dòng)主動(dòng)式矩陣結(jié)構(gòu)的電-光器件的方法包括的步驟有將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成N-基數(shù)計(jì)數(shù)法的數(shù)值，或其相應(yīng)的信號(hào)，和把基于所說數(shù)值或相應(yīng)于它的所說信號(hào)的、具有一定脈沖寬度和脈沖高度的多個(gè)電壓脈沖，施加到所說的電-光器件的一個(gè)象素上，其中所說電壓脈沖的平均有效電壓接近于一個(gè)任意的電壓。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所說的電-光器件是一個(gè)顯示器，且通過所說的電壓脈沖，在所說的顯示器上，能顯示中間亮度。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所說的脈沖高度有四種高度。
4.按照權(quán)利要求3所述的方法，其中所說的脈沖寬度有兩種寬度。
5.按照權(quán)利要求4所述的方法，其中所說的脈沖寬度是一個(gè)單位周期的寬度和一個(gè)四倍所說單位周期的寬度。
6.按照權(quán)利要求3所述的方法，其中所說的脈沖寬度有三種寬度。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其中所說的脈沖寬度是一個(gè)單位周期的寬度和一個(gè)四倍所說單位周期的寬度，以及一個(gè)十六倍所說單位周期的寬度。
8.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所說的N-基數(shù)計(jì)數(shù)法是一種三位制計(jì)數(shù)法。
9.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所說的N-基數(shù)計(jì)數(shù)法是一種四進(jìn)位制計(jì)數(shù)法。
10.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所說的脈沖寬度是一個(gè)單位周期的寬度和一個(gè)三倍所說單位周期的寬度。
11.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所說的脈沖寬度是一個(gè)單位周期的寬度和一個(gè)二十五倍所說單位周期的寬度。
12.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所說的電-光器件是一種液晶顯示器，一種等離子顯示器或一種真空微電子顯示器。
13.一種電-光器件包括一種把輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的器件;一種把所說的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成N-基數(shù)計(jì)數(shù)法的數(shù)值或其相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)的器件;和一種基于相應(yīng)所說數(shù)值的所說數(shù)字信號(hào)，產(chǎn)生N-步電壓的器件。
14.按照權(quán)利要求13所述的器件，其中所說的把輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的器件是模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
15.按照權(quán)利要求13所述的器件，其中所說的電-光器件是液晶顯示器、等離子體顯示器或真空微電子顯示器。
全文摘要
對(duì)于一種電-光器件的分級(jí)顯示操作，給出了一種分級(jí)顯示的方法和一種電-光器件，該方法和器件能用數(shù)字信號(hào)予以控制。在動(dòng)作矩陣型電-光器件和方法中，輸入的模擬信號(hào)被轉(zhuǎn)換成N-基數(shù)計(jì)數(shù)法中的數(shù)值和相應(yīng)于該數(shù)值的具有一定脈沖寬度和高度的脈沖。通過把多個(gè)這種脈沖加到每一個(gè)象素的電極上，一幅圖畫的平均電壓值對(duì)于最后顯示中間色調(diào)或分級(jí)可以是任意數(shù)值。
文檔編號(hào)G02F1/133GK1073030SQ9211282
公開日1993年6月9日 申請(qǐng)日期1992年10月8日 優(yōu)先權(quán)日1991年10月8日
發(fā)明者山崎舜平, 廣木正明, 竹村保彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所