CN1012029B - 改进驱动部分的显示装置 - Google Patents

改进驱动部分的显示装置

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Abstract

为了实现在一个LCD显示装置(TV)中显示，在每个电视场周期内要变换跨接在象素(12)上的电压，每个象素使用两个二极管(9，19)，每个二极管被连接到独立的行电极(8)。每个行电极(8)对两行象素是公用的。这样，可使用任意的液晶显示材料，而行连接的数目等于象素行数。

Description

本发明涉及一种显示装置，该装置包括一种夹在两块支承板之间的电光显示介质，一个按行和列排列的象素系统，每个象素由装在支承板相对面上的两是图象电极形成，以及一个用来驱动象素的行和列电极系统，行电极安装在一块支承板上，而列电极被装在另一块支承板上。
要注意的是，在本申请中的术语“行电极”和“列电极”，需要时是可以互换的，因此，在涉及行电极时，也可以指定为列电极，而同时列电极就变成了行电极。
这样的一种利用诸如液晶，电泳悬胶液，电致变色材这类无源电光显示介质的显示装置，是适合于显示字母数字和视频信息的。
已知的无源电光显示介质对于所加的电压，通常传递曲线不够陡和/或缺少足够的内部存贮器。这些特性引入到多路矩阵显示装置时，为要获得足够的对比度，要驱动线的总数就受到限制。由于缺少存贮器，通过列电极加到所选择行电极的信号不得不一遍又一遍地写入。此外，加到列电极上的电压，不仅穿过被驱动的行电极象素，而且穿过所有其它行的象素。这样，在它们未被驱动的时间里，象素受到的一个有效电压，必须足够小而不足以使象素进入导通状态。此外，随着行电极数的增加，象素在导通和关闭和状态分别受到有效电压的比例减少。由于特性不够陡，象素在导通和关闭状态之间的对比度必然下降。
通过利用每个象素的一个开关，可以获得一种存贮作用，以使加到驱动行的信息在一段时间内保持足够值跨接在一个象素上，在这段时间里，其它行电极被驱动，不过在这种情况下，由于漏电流，信息也可能 会丢失。
从美国专利№4，223，308中可以了解到，上述类型的显示装置，其中是用二极管来作为开关的。
但是，在电视系统中使用这类显示装置会产生一些问题。在诸如PAL（NTSC）电视机中一般使用的控制系统，每帧1/25秒（1/30秒）周期中，大约有与75（525）线被写入，分配在每1/50（1/60）秒大约288（265）线的一个偶数和一个奇数场内。为了抵消液晶材料的退化，最好用交替控制的正负电压跨接在液晶上。对于具有大约288（265）线的显示屏，可以首先用奇数场周期中所加的信息，然后用偶数场周期中所加的信息去驱动象素，跨接于图象单元上的电压，在奇数场周期中的极性与偶数场周期中的极性不同。图象行不发生交替，而是第二图象行被写在第一图象行的上方，第四图象行被写在第三图象行的上方等等。加到图象点的同一极性的信息每1/50秒（1/60秒）即被更新变换极性。在屏幕上图象线的数目事实上只是两场总数的一半。但是，为了写入575（525）线的整个图象，必须以交替的形式加上图象信息，以使正极性的信息不是在1/50（1/60）秒后，而是在1/25（1/30）秒后被更新，即在每2/25（1/15）秒加上同极性的信号。由于事实是-图象单元在较长时间内被以相同的（正或负的）电压驱动，这些信息会因漏电流而部分丢失。此外，由于正和负信息之间的不平衡，图象可能会出现频率为25/2（15）Hz的闪烁。
本发明的目的是提供一种本文开始所提到的显示装置，该显示装置能用PAL（NTSC）系统来控制，而所述的漏电流和闪烁不会对图象的质量产生过大的不利影响。
为此，根据本发明的显示装置特征在于，在与一个列电极和两个连续的行电极之间的每个象素串联的不对称非线性开关装在象素和每个行电极之间，而在一列中，连接到列电极的两个连续的象素每次通过不对 称非线性开关元件连到一个公共行电极，从一个公共行电极至另一个行电极看到的与两个接续的象素有关的开关元件，具有相同的极性。
术语“不对称非线性开关元件”，在本申请中可理解为首先用来制造所述显示装置工艺规程中的常见的二极管，例如诸如用单晶，多晶或非晶硅，硒化镉（cdse）或其它半导体材料制成的PN结二极管，肖特基二极管或PIN二极管，不过，也不排除其它不对称非线性开关元件，例如诸如基-集结短路的双极型晶体管或其栅极连到漏极区的MOS晶体管。
正如将要在下面说明的，公共电极使一个（偶数或奇数）场的信息能加到一列中的两个接连的图象单元上。当在下一场选择另一公共电极，而且信息以相反的极性加到列电极上时，则两个接连的偶数和奇数行的平均信息以场频和交替的极性变化加到每个图象单元。这样，显示装置能受到PAL（NTSC）信息的控制而保持了高质量图象，因为在此情况下，由于用较高的频率来更新图象信息，漏电流的影响极小，图象出现的闪烁也较少，此外，所有的图象线均能被显示。该装置还显示出有可能自由选择电光材料，这种任意扩展对二极管特性不受任何影响。
现在参照几个实施例和附图，对本发明作更全面的说明。附图中：
图1概略地示出了根据本发明的显示装置的部分截面图。
图2概略地示出了这种显示装置中的显示单元的传输/电压特性曲线。
图3概略地示出了用于根据本发明显示装置的部分控制电路。
图4是上述图的变型。
图5概略地示出部分电极结构。
图1概略地表示显装置1的部分截面，该装置配备了两块支承板2和3，在两块支承板之间置有液晶4。支承板2和3的内表面备有电化学绝缘层5。大量的图象电极6和7，分别排列成行和列安置在支承板2和3上。这相对排列的图象电极6和7即构成显示装置的象素。条状 列电极11和图象电极7可汇集而成条状电极是有利的。条状电极8a，8b被安排在图象电极6的各行之间。每个图象电极6通过二极管9a，9b，19a，19b（图1中未示出）连接到两个行电极8。二极管9，19通过加在行电极8上的电压对液晶4提供一个就加到列电极11上的电压来说是为足够的阈值，并为液晶4提供了一个存贮器。此外，液晶定向层10被加在支承板2和3的内表面，正如已知的，通过对液晶层4施加电压，可得到液晶分子的不同定向状态，从而获得不同光学性能。显示装置既可作为一个透射装置也可作为一个反射装置。
图2概略地表示了在图1所示显示装置中的一个显示单元的传输/电压特性。在给定的阈值电压（V1或VTH）以下，该显示单元实际上不发送任何光，而在给定的饱和电压（V2或VSAT）以上，该单元实际上是完全半透明的。要注意的是，由于这种单元通常是加交流电压操作的，因此电压的绝对值标出在横坐标上。
图3概略地示出根据本发明显示装置的第一个实施例的一部分。
象素12一方面通过象素7连接到列电极11，这些列电极以矩阵的形式与行电极8安装在一起。象素12通过二极管9a，9b，19a，19b连接到行电极8。例如，行电极8b是通过二极管9b连到象素12a的，并通过二极管19a连接到象素12b，以使行电极8b对象素12a和12b来说是公共的。同样，行电极8c对象素12b和12c来讲也是公共的这是由于事实上：后者是通过二极管19b和19a连到这些象素的等等。
根据本发明的装置其功能说明如下。在奇数场周期期间（例如），线（行电极）8a，8b，8e等等被依次选中（在本实施例中低电压为选中）。由象素12a所构成的电容器通过二极管9a放电，该放电过程取决于第一图象线的信息。接着，根据列电极11上的信息，象素12b通过二极管19b放电，同时象素12c通过二极管9a放电。当不选它们时，奇数行8a，8c，8e接有这样一种高电压，而偶数行（行电极）8b，8d，8f接有这样一 个低电压，以致只有连接到所选择的（奇数）行电极的二极管9a，19b能导通，而其余的二极管均截止。
在偶数场周期中，行电极8b，8d，8f等等被顺序选择（高电压选中），结果由象素12a，12b，12c和12d等等，构成的电容器根据列电极11上的信息充电，该信息与第二图象行，第四图象行等的信息对应，由于现在的事实是：把象素12连到行电极8b，8d等等的二极管9b和19a能顺序地导通，以及其余选择行（即没有被选中的偶数行和奇数行）上的电压被选择以致其余二极管都是截止的。
这样，在整个一帧周期之间，每个象素根据来自一个偶数场和一个奇数场的信息而被驱动。这样，第一和第二图象行的平均信息被写入第一行象素12a，而第二和第三图象行的平均信息被写入第二行象素12b，第三和第四图象行的平均信息被写入第三行象素等等以此类推。
由于所选的结构，实现了信息是在每场的20毫秒（PAL制）或16.7毫秒（NTSC制）场周期期间被更新并改变极性，而对n行象素来说，只需要（n+1）行的电极（接头处）。这样，必然能得到一个适合于接收PAL信号（575可见行）或NTSC信号（525可见行）的LCD显示装置。而且由于如下事实：没有被选中的行电极的电压可以被选得足够高或足够低，以使所有其余的二极管均截止，因此可以选择具有任意临界饱和电压的LCD材料或别的电光材料，而因二极管9，19的特性不一致所造成的影响可以忽略不计。
所示的装置特别适合于供跨接在象素上的平均电压是由
Vc＝（VSAT+VTH）/2选择的（参见图2）这样一种控制方法使用，在这种方法中，跨接在象素12上的电压的绝对值实际上被限制在VTH与VSAT之间范围内。这方面的说明见S.藤樫等人所著的，发表在SID（信息显示学会）84年文摘P324-5上的“由一个硅二极管环控制的LCTV显示器”一文中。
利用对Vc的这种控制及利用各自的开、关电压VON和VOFF，当选择15a时，二极管9，19就保持在奇数埸周期间必须达到的平均电压
Vc＝-（VSAT+VTH）/2
和偶数埸期间必须达到的Vc＝（VSAT+VTH）/2
接通电压VON是这样的一个电压：在此电压下流过二极管的电流足以大到使与该象素有关的电容器迅速充电，而断开电压VOFF选择得使产生的电流是如此之小，以使所述的电容实际上不放电。
如果实现了良好的工作与层次（灰度梯度）有关，根据列电极11上的信息，在由行电极8控制期间，由图象电极12a所构成的电容充电或放电到电压值处在最大电压Vc+VDMAX＝VSAT和最小电压Vc-VDMAX＝VSAT之间。消去Vc得到：
VD MAX＝（VSAT-VTH）/2 （a）
根据选择的其它象素，在-VDMAX和+VDMAX之间的所有电压通过电容耦合能出现在列电极11上，在奇数埸周期间，结点15上的最大和最小电压分别为：
VMIN＝-VDMAX-VSAT和VMAX＝VDMAX+VSAT
当选择其它行电极8时，结点15恰好可不通过其它电极8放电，因此，使奇数电极保持在：
VNONSEL+VOFF≥VMAX＝VDMAX+VSAT
奇数
或 VNONSEL≥ 1/2 （VSAT-VTH）+VSAT-VOFF（b）
奇数
而使偶数电极保持在：
VNONSEL-VOFF≤VMIN＝-VDMAX-VSAT
偶数
或 VNONSEL≤- 1/2 （VSAT-VTH）-VSAT+VOFF（c）
偶数
对所选择的电压保持在：
VSEL＝- 1/2 （VSAT+VTH）-VON
奇数    （d）
VSEL＝ 1/2 （VSAT+VTH）+VON
偶数    （e）
在每埸周期期间，列电极11上的信息（数据）改变其符号。
图4示出了一种改型结构，在该例中，连接线的数目被每次连接两个连续的行电极8而减半，行电极8与极性相反的二极管9串联连接，并通过二极管17连接结点16。一串二极管14与二极管17和串联接的二极管9a，9b反向并联。这种二极管电路的工作描述在待批准的荷兰专利申请No……（PHN 11499）中。
在奇数埸周期期间，第一驱动点16a被置于低电压;所有其余的点16被调整以使只有二极管9a，14a和17b导通;换句话说：由象素12a构成的电容器根据第一图象行的信息充电。接着，驱动点16b被置于低电压，并由象素12b和12c电容器根据第三图象行上的信息分别通过二极管17d，14b，19b和9a充电以及等等以此类推。
在偶数埸周期期间，电压改变其极性。第一点16a变得足够高，以使由象素12a和12b构成的电容器根据第二图象行上的信息放电（分别通过二极管17a，14a和9b以及通过二极管17a，14a和19a），接着，由象素12c和12b构成的电容器根据第四图象行信息放电等等。
这样，每隔20毫秒，每个象素的信息被重新更新并改变符号。第一和第二图象行的平均值出现在图象电极的第一行上，第二和第三图象行的平均值出现在图象电极的第二行等等以此类推。
如果对二极管9，14和17的开、关电压分别选定为 VON，VOFF，V′ON，V′OFF及V′ON，V″OFF，则维持下面确定的条件（k＝二极管14a，14b的数目）
2VSAT≤kV′OFF+2VOFF
｜VD｜MAX＝ 1/2 （VSAT-VTH）
VNONSEL≥V″ON-VOFF+VTH+ 1/2 （VSAT-VTH）
VSEL＝-V″ON-kV′ON-VON- 1/2 （VSAT+VTH）。
在奇数埸周期期间这种关系式成立，在偶数埸周期期间，VNONSEL和VSEL和数据电压VD一样改变其符号。
最后，图5示出了图象电极6的一种可能的实施例的平面图，这种电极是由（例如）铟锡氧化物制成的，而行电极8是由（例如）铝或别的导体制成的。每个图象电极6通过二极管9，19连接到位于两边的行电极，二极管是由（例如）非晶硅或半导体材料制成，二极管9b，19a（例如）在行电极8的上边（根据具体情况可经由一个中间层）被连接，而二极管9a，19b在行电极8的下边被连接，以获得对图象电极所需的极性。为了进一步提高可靠性，当然可以把图象电极6分成若干付电极，各个付电极通过若干二极管9，19连到行电极。
当然，本发明并不限于这里所说的实施例，例如，在图5中，也可以使用水平的二极管结构来代替垂直的二极管。在这种情况下，就不会出现交叉的电极，也就免除了短路的危险，这样做的结果也可使产量增
此外，为了提高工作的可靠性，例如图4中的二极管可以平行地连接到二极管17或连到其它二极管。这种平行结构也能实现不对称非线性开关元件的功能。此外，例如图4中的二极管14的电路也可以是双重结构的。本发明也可以使用其它诸如（例如）电泳的和电致变色显示介质这类显示介质来代替液晶显示装置。

Claims (6)

1、一个显示装置，其包括夹在两块支承板之间的电光显示介质，一个以行和列排的象素系统，每个象素由置于互相面对的支承板表面上的两个图象电极组成，以及用于驱动象素的一个行和列电系统，行电极置于一块支承板上，而列电极被置于另一块支承板上，本发明的特征在于：与在列电极和两个连续的行电极之间的每个象素串联连接的不对称非线性开关元件将在象素和每个行电极之间，而一列中的两个连续的象素每当通过不对称非线性开关元件连到公共行电极时，从公共行电极到与两个连续象素有关的其它行电极所看到的开关元件被加有相同方向的偏置。
2、如权利要求1的显示装置，特征在于每当两个连续的公共电极通过附加的不对称非线性开关元件连接到公共点时，该附加的不对称非线性开关元件与连接在两个连续的公共行电极之间的象素有关的不对称非线性开关元件中致少有一个以相同极性串联的装置与和象素有关的串联不对称非线性开关元件以及附加的不对称非线性开关元件以及附加的不对称非线性开关元件均反向关联。
3、如权利要求1或2所述的显示装置，特征在于不对称非线性开关元件是二极管。
4、如权利要求1或2所述的显示装置，特征在于其电光显示介质是液晶。
5、如权利要求1或2所述的显示装置，特征在于其电光显示介质是一种电泳悬胶液。
6、如权利要求1或2所述的显示装置，特征在于其电光显示介质是一种电致变色材料。
CN86106510A 1985-09-30 1986-09-27 改进驱动部分的显示装置 Expired CN1012029B (zh)

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