CN101268503A - 显示设备和行电压发生电路 - Google Patents

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Abstract

一种显示设备包括显示像素阵列(12)，这些像素按照行和列排列并且设置在公共衬底(18)上。第一行驱动器电路(20)用于像素行的第一子组，并且第二行驱动器电路(22)用于像素行的第二子组。第一行驱动器电路(20)包括在与显示像素的公共衬底分离的单独衬底上的集成电路，并且第二行驱动器电路(22)包括集成到公共衬底上的电路系统。这种安排允许将高质量的衬底外的行驱动器用于局部的显示器部分。例如，这可以是例如在待机模式(以及可选地也在正常驱动模式)下最为常用的显示器部分。于是这个显示器部分最容易老化，从而受益于该衬底外IC行驱动器。所述行的第二子组优选地包括显示器的其余部分，并且可以使用衬底上行驱动器。

Description

显示设备和行电压发生电路
技术领域
本发明涉及显示设备，尤其涉及用来向有源矩阵显示设备的显示像素提供行电压的电路。
背景技术
有源矩阵显示设备包括按行和列排列的像素的阵列，每个像素都包括至少一个薄膜驱动晶体管和显示元件，例如液晶单元。每行像素共享一个行导体，其连接到该行中像素的薄膜晶体管的栅极。每列像素共享一个列导体，像素驱动信号被提供给该列导体。行导体上的信号决定了晶体管被导通还是被关断，并且当晶体管(通过行导体上的高压脉冲)被导通时，允许将来自列导体的信号传送到液晶材料区域，从而改变该材料的光传输特性。
有源矩阵显示设备的帧(场)周期要求在短的时间段内寻址一行像素，这又向晶体管的电流驱动性能提出了要求，以便将液晶材料充电或放电到希望的电压水平。为了满足这些电流要求，提供给薄膜晶体管的栅极电压有必要随着显著的电压摆幅而波动。对于非晶硅驱动晶体管而言，这个电压摆幅可能接近30伏特。
行导体中大电压摆幅的要求需要使用高压部件来实现行驱动器电路系统。
将行驱动器电路的部件集成到与显示像素阵列的衬底相同的衬底上已经引起了很大的关注。
一种可能性是将多晶硅用于像素晶体管，因为这种技术更容易适合用于行驱动器电路系统的高压电路元件。于是使用非晶硅技术制造显示阵列的成本优势丧失了。然而，对于小型显示器而言，使用低温多晶硅(LTPS)是个实用且在商业上可行的选择。这允许在显示器密封线下将栅极驱动器集成到玻璃衬底上。
在提供能够通过使用非晶硅技术而实现的驱动器电路方面，也引起了一定的关注。非晶硅晶体管的低迁移率以及阈值电压的应力诱导变化，给使用非晶硅技术实现驱动器电路带来严重的困难。
对于低阻抗驱动器(例如像US2003/0231735中所公开的)而言，老化问题是高温下的一种特殊问题。对于高阻抗驱动器(例如像WO95/31804中所公开的)而言，存在图像伪像的风险。
不管所使用的技术如何，行驱动器电路常规上被实现为移位寄存器电路，其用于依次在每个行导体上输出行电压脉冲。
与用于以电池供电的便携式设备的显示器特别相关的另一个问题是功耗。功耗的降低已经基于技术的进步和驱动方案的改进而得以实现。一般说来，功耗的降低能够以图像质量为代价来获得。一种方法是在许多不同的模式下操作显示器，所述模式例如高质量高功率模式和较低质量较低功率模式，例如待机模式。这个概念的一种实现方式是，提供显示器的一区域用于待机模式而关断显示器的其余区域，并使用完整的显示器用于更高质量模式。
发明内容
依照本发明，提供了一种显示设备，其包括：
显示像素阵列，这些像素按行和列排列并且设置在公共的衬底上；
第一行驱动器电路，其用于像素行的第一子组；以及
第二行驱动器电路，其用于像素行的第二子组，
其中第一行驱动器电路包括在与显示像素的公共衬底分离的单独衬底上的集成电路，第二行驱动器电路包括集成到公共衬底上的电路系统。
这种安排允许将高质量的衬底外的行驱动器用于局部的显示器部分。例如，这可以是例如在待机模式和正常驱动模式两者中最为常用的显示器部分。于是这个显示器部分最容易老化，从而受益于该衬底外行驱动器。所述行的第二子组优选地包括显示器的其余部分，由于显示器的这个部分使用的时间可能较少，因而可以使用衬底上的行驱动器。
显示像素阵列优选地包括有源矩阵像素阵列，所述有源矩阵像素阵列通过使用例如非晶硅薄膜技术的薄膜技术来形成，每个像素包括至少一个薄膜晶体管。然后，根据相同的薄膜技术形成第二行驱动器电路。第一行驱动器电路优选地包括多晶硅集成电路。
所述像素行的第一子组可以包括位于显示器的底部的顶部的一组行。这意味着，完全显示的驱动可以包括所述两个行驱动器电路的顺序操作，而列驱动器按常规方式操作。
所述行的第一子组可以形成局部显示区域，以便在其中所述行的第二子组被关断的低功率模式下操作。
每个行驱动器电路优选地为行的相应子组提供行脉冲，其中由第一和第二行驱动器电路产生的行脉冲被设计为具有基本相同的形状。
这能够在驱动器电路之间产生平滑的过渡，并且来自第一行驱动器电路的脉冲可以模拟来自第二行驱动器电路的脉冲，从而可以用来触发第二行驱动器电路的操作。
本发明可以应用到液晶显示器，例如用于具有完全显示模式和待机显示模式的便携式设备。
本发明还提供一种驱动显示设备的方法，所述显示设备包括公共衬底上的显示像素阵列，该方法包括：
在第一模式下，使用第一集成电路行驱动器电路来驱动行的第一子组，而不驱动行的第二子组；
在第二模式下，使用集成到公共衬底上的第二行驱动器电路来驱动所述行的第二子组。
可以通过第一和第二行驱动器电路中的一个提供定时信号到第一和第二行驱动器电路中的另一个，使得在第二模式下第一和第二行驱动器电路的操作是连续的。
本发明还提供一种用于向显示设备的像素行提供驱动信号的驱动器电路，所述显示设备包括显示像素的行和列阵列，该驱动器电路包括：
第一行驱动器电路部分，其用于像素行的第一子组；以及
第二行驱动器电路部分，其用于像素行的第二子组，
其中第一行驱动器电路部分包括集成电路，第二行驱动器电路部分包括薄膜电路。
附图说明
现在将参照附图详细描述本发明的一个示例，其中：
图1显示了一种具有依照本发明的显示器的便携式设备；
图2显示了图1中的设备的行驱动器电路是如何安排的；
图3用于解释行驱动器电路对于完全显示模式而言是如何操作的；
图4用于解释行驱动器电路对于局部显示模式而言是如何操作的；
图5用于显示行脉冲在图2的安排中的不同行驱动器电路之间是如何匹配的。
具体实施方式
图1显示了一种具有显示器12的本发明的便携式设备10。该显示器可以在两种模式下操作。在第一模式下，只操作显示器的一部分14，这提供了有限的待机信息量，例如指示各种状态信息的图标、时间、电池水平等等。在完全显示模式下，使用整个显示器16。
如图2所示，显示器具有显示像素19的阵列18，所述显示像素19按照行和列排列并且被设置在公共的(典型为玻璃)衬底24上。每个像素19具有图2中示意性显示的薄膜晶体管，像素布局可以具有许多种不同的已知设计中的一种设计。
如图2所示，用于寻址像素的行的行驱动器电路系统包括：第一行驱动器电路20，其用于像素行的第一子组，其限定了显示区域14；第二行驱动器电路22，其用于像素行的第二子组，其限定了显示区域16的其余部分。
第一行驱动器电路20包括在与显示像素的公共衬底24分离的单独衬底上的集成电路，第二行驱动器电路22包括集成到公共衬底24上的电路系统。
这种安排能够实现将高质量的衬底外的行驱动器20用于局部的显示器部分。由于这个局部显示区域用于代表大部分时间的待机模式以及用于完全显示模式，因此该行驱动器电路的这个部分最易发生老化效应。由于显示器的其余部分使用的时间可能较少，因而将衬底上的行驱动器22用于显示器的这个部分。因此，即使所用的技术受老化的影响较大，这些影响也将受到其间显示器以完全显示模式操作的相对较短的时间段的限制。
如下面将要讨论的，电路20向电路22提供控制信号以及时钟信号。这些信号表示为26，并且控制信号实际上可以包括用于显示器部分14最后一行的行信号。从电路20到部分14的行的连接显示为28。
在一个示例中，显示像素阵列包括使用非晶硅薄膜技术形成的有源矩阵像素阵列，每个像素包括至少一个薄膜非晶硅晶体管。第二行驱动器电路22由相同的非晶硅薄膜技术形成。第一行驱动器电路20包括结晶硅集成电路。
如图1和2所示，部分14的所述像素行的第一子组包括位于显示器顶部的一组行。这意味着，完全显示的驱动可以包括两个行驱动器电路的顺序操作，而所述列驱动器电路(未示出)以常规模式操作。
这种安排能够实现行驱动器电路20、22之间的简单接口。特别地，在完全显示模式下，行驱动器20的最后一行为玻璃上的行驱动器电路22提供开始脉冲。
图3显示了这种方法。行驱动器电路20为行1-N提供行地址脉冲，对于完全显示模式而言，如图所示，用于行N的脉冲为电路22提供开始脉冲。因此，这个行N信号代替了帧同步信号，所述帧同步信号常规上用来在常规行驱动器电路中触发第一行脉冲的产生。使用使能信号29来控制显示模式，并且在使能状态下，提供用于所有行的行脉冲。
对于局部(待机)显示模式下的操作而言，电路22包括由驱动器电路20的最后一行输出脉冲(行N)接通的电路部分，并且这被用来将由行驱动器电路22驱动的所有行连接到行关断电压。
这种安排在图4中示出。该模式由低使能信号提供。如图所示，行N脉冲用来接通将行线连接到线42上的行关断电压的一组晶体管40。这保证了将所述行全部保持关断以避免图像伪像。这种电路可以每帧触发一次或者频率更低。
可以控制线42上的电压作为使能操作的一部分，使得在图3的使能高模式下，所述晶体管组40被关断并且根本不起作用(因此其从图3中省略了)，而在图4的使能低模式下，它们用于同时关断所有行，电路22无法锁存。
优选地，刷新率在局部和完全显示模式下相同。在局部显示模式下，每条线可用的时间更多，并且或者可以(例如使用保护时间段)增加线时间，或者在寻址行N之后以及在下一帧同步脉冲之前可以存在暂停。在完全显示模式下，将帧周期在整组的行之间等分。
如以上讨论的，行N信号将开始脉冲提供给电路20的第一行驱动器单元(即锁存电路)。将电路20的行脉冲整形，使得这些行脉冲与来自玻璃上的行驱动器电路22的行脉冲具有相似的形状。这保证了电压的相似耦合，避免了可见的图像伪像。因此，由第一和第二行驱动器电路20、22产生的行脉冲被设计为具有基本相同的形状。
图5显示了由集成电路行驱动器产生的行脉冲50，其具有陡峭的上升和下降沿。
将脉冲形状50转换到(被放大)显示为52的脉冲形状可以通过将电阻添加到行驱动器20的输出或者通过其他方式来实现。最终结果是，所有行都看到相同的行地址脉冲。薄膜驱动器电路的输出脉冲被显示为54。
在上面的示例中，局部显示区域用于两种模式。然而可替换地，当要使用更大的显示区域时，可以将其关断，以便可以与公共的列驱动器一起但是独立地驱动这两个行驱动器。仍然可以获得本发明的优点，因为待机模式的导通时间将比完全导通模式更长，因而即使在使用显示器的其余部分时关断了局部显示，它仍然经受更大的老化效应，从而通过实现为结晶硅电路而受益。
本申请中没有对列驱动器电路加以描述，因为它的设计是常规的。当然，它在不同的操作模式下将需要加以不同的控制，以便具有与行驱动器电路的控制相适应的时序关系。
如上面提到的，本发明特别适于使用非晶硅实现的显示器。然而，本发明也可用于其他的显示器技术，例如聚合物薄膜晶体管。此外，虽然已经结合液晶显示器描述了本发明，但它同样可以应用到电致发光显示器以及其他显示器技术。
行驱动器电路的特殊设计未加描述，因为这些设计将基本上包括常规的移位寄存器电路。实现本发明所需的修改涉及所述两个电路的操作的定时，而这已经在上面描述过了。玻璃上电路22优选地包括低阻抗非晶硅栅极驱动器电路。
许多不同类型的设备可以受益于本发明，事实上，任何其中希望在待机模式下显示有限信息量的设备都可以受益于本发明。这种设备可以是移动电话、个人数字助理、音乐或视频回放设备或者其他便携式计算设备。
因此显而易见的是，对于已经详加描述的特定电路存在许多变形，并且许多其他的修改对于本领域技术人员而言是显然的。

Claims (24)

1.一种显示设备，包括：
显示像素阵列(12)，这些像素按照行和列排列并且设置在公共衬底(18)上；
第一行驱动器电路(20)，其用于像素行的第一子组；以及
第二行驱动器电路(22)，其用于像素行的第二子组，
其中第一行驱动器电路(20)包括在与显示像素的公共衬底分离的单独衬底上的集成电路，并且第二行驱动器电路(22)包括集成到公共衬底上的电路系统。
2.如权利要求1所述的设备，其中显示像素阵列(12)包括有源矩阵像素阵列。
3.如权利要求2所述的设备，其中有源矩阵像素阵列通过使用薄膜技术而形成，并且每个像素包括至少一个薄膜晶体管。
4.如前面任何一项权利要求所述的设备，其中显示像素每个都包括非晶硅晶体管，并且第二行驱动器电路(22)包括非晶硅电路。
5.如前面任何一项权利要求所述的设备，其中第一行驱动器电路(20)包括结晶硅集成电路。
6.如前面任何一项权利要求所述的设备，其中所述像素行的第一子组包括位于显示器顶部或底部的一组行(14)。
7.如权利要求6所述的设备，其中所述行的第一子组(14)形成用于在低功率模式下操作的局部显示区域，所述行的第二子组在该模式下被关断。
8.如前面任何一项权利要求所述的设备，其中从第一和第二行驱动器电路中的一个(20)将定时信号(行N)提供到第一和第二行驱动器电路中的另一个(22)，使得第一和第二行驱动器电路(20、22)的操作是连续的。
9.如权利要求9所述的设备，其中所述行的第一子组(14)位于所述显示区域的顶部，并且其中由来自第一行驱动器电路的输出(行N)来触发第二行驱动器电路(22)的操作。
10.如权利要求9所述的设备，其中由来自第一行驱动器电路(20)的最后一行信号(行N)的输出来触发第二行驱动器电路(22)的操作。
11.如前面任何一项权利要求所述的设备，其中每个行驱动器电路为行的相应子组提供行脉冲，并且其中由第一和第二行驱动器电路产生的行脉冲(50、54)被设计为具有基本相同的形状。
12.如权利要求11所述的设备，其中第一行驱动器电路包括整形装置，该整形装置用于改变行脉冲形状以便匹配第二驱动器电路的行脉冲的形状。
13.如前面任何一项权利要求所述的设备，包括液晶显示器。
14.包括如前面任何一项权利要求所述的显示器的便携式设备(10)，具有完全显示模式和待机显示模式。
15.一种驱动显示设备的方法，所述显示设备包括公共衬底上的显示像素阵列(12)，该方法包括：
在第一模式下，使用第一集成电路行驱动器电路(20)驱动行的第一子组(14)，而不驱动行的第二子组；
在第二模式下，使用集成到公共衬底上的第二行驱动器电路(22)驱动所述行的第二子组。
16.如权利要求15所述的方法，其中第一模式进一步包括使用第一集成电路行驱动器电路(20)来驱动所述行的第一子组(14)。
17.如权利要求15或16所述的方法，其中第二行驱动器电路(22)包括非晶硅电路，并且这些像素每个都包括至少一个非晶硅晶体管。
18.如权利要求15、16或17所述的方法，其中第一行驱动器电路(20)包括结晶硅集成电路。
19.如权利要求15-18中任何一项所述的方法，进一步包括从第一和第二行驱动器电路中的一个(20)将定时信号(行N)提供到第一和第二行驱动器电路中的另一个(22)，使得在第二模式下第一和第二行驱动器电路(20、22)的操作是连续的。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述行的第一子组(14)位于所述显示区域的顶部，并且其中该方法包括在第二模式下使用来自第一行驱动器电路的输出(行N)来触发第二行驱动器电路(22)的操作。
21.如权利要求20所述的方法，其中用于触发第二行驱动器电路(22)的操作的第一行驱动器电路(20)的输出包括第一行驱动器电路的最后一行信号(行N)。
22.如权利要求15-21中任何一项所述的方法，进一步包括重新整形第一行驱动器电路的行脉冲(50)，使其具有与第二行驱动器电路的行脉冲(54)具有相同的形状。
23.一种用于向显示设备的像素行提供驱动信号的驱动器电路，所述显示设备包括显示像素的行和列阵列，该驱动器电路包括：
第一行驱动器电路部分(20)，其用于像素行的第一子组；以及
第二行驱动器电路部分(22)，其用于像素行的第二子组，
其中第一行驱动器电路部分包括集成电路，并且第二行驱动器电路部分包括薄膜电路。
24.如权利要求23所述的驱动器电路，其中第一行驱动器电路部分具有结晶硅，并且第二行驱动器电路部分具有非晶硅。
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