CN1513163A - 液晶显示器像素寻址的设备与方法 - Google Patents

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Abstract

一种电光设备，包含LCD显示单元的矩阵阵列，该设备在邻近行有共源极相邻晶体管，从而减少驱动器的容性负载，该驱动器提供调节显示单元的电压信号。另外，提供一种方法，利用矩阵设计，该设计结合使用非邻近行多行寻址和共源极晶体管。该设备和方法提供了一种有大像素数但又有高显示清晰度和性能的显示设备。

Description

液晶显示器像素寻址的设备与方法
发明领域
本发明涉及电光显示设备领域。更具体地说，本发明涉及多行可寻址的有源矩阵液晶显示器。
发明背景
本领域的技术人员都知道用于如高清晰度电视机这样的应用中的LCD设备。美国专利No.4,239,346和No.5,056,895提供了这种设备的实例，特别是有源矩阵显示设备。为简洁起见，假定熟悉这些设备并将所述专利的全部内容在此引作参考。
在LCD设备的现代应用中，如高清晰度电视机，越来越需要更好的显示清晰度和性能。增加清晰度的一种方法是增加固定显示区域内的像素数量。可是，在现有技术设备中增加像素会降低显示性能。
降低发生的一个原因是对应于扫描整个矩阵所需的时间，增加像素减少了在逐行扫描中一行像素所能拥有扫描传输时间Ta。不幸的是，因为像素连接到存储电容器，Cpix，该电容器需要一些时间充满电，所以Ta的任何减少都会减低显示性能。
另一个原因是增加像素增加了驱动像素单元的列驱动器的总的容性负载。在一个使用晶体管开关的典型LCD矩阵阵列中，在阵列的一列中列驱动器电连接到每个晶体管源极s和关联的衬底电容Cs。因此，在列驱动器看来，位于一列中的目标像素的存储电容器Cpix及电容器Cs为并联组合。相对单个Cpix值而言，所有的Cs电容的组合更重要。如果一列中的Cs电容数增加，可能会减缓像素电容器Cpix的充电速度。因此，增加像素不仅减少可能的扫描时间Ta，而且因增加列驱动器的容性负载而使问题更复杂。两种影响会合并起来以减缓向LCD像素传送电压信号。
鉴于需要高显示清晰度和高像素数的现有应用，需要提供一种降低列驱动器的容性负载的阵列显示设备，以及一种增加扫描时间Ta的方法，从而提高显示性能。
发明概述
本发明一方面提供了一种电光显示设备，该设备可以包含：一个M行N列显示单元矩阵阵列；包括共用源极的多对晶体管开关，该源极可操作地连接至多对显示单元，其中两单元分别位于相邻行；多个驱动连接器，可操作地连接至多个Q非邻近显示单元行；多开关连接器，可操作地连接至Q非邻近显示单元行，以允许和列驱动器发出的驱动信号电连接。Q可以是2或更大的整数。共用晶体管源极可消除一半的衬底电容Cs，多个开关连接器允许非邻近单元行的并行多行寻址。
另外，显示设备可以包括产生开关信号的装置，如行驱动器，其可在晶体管源极和像素存储电容器Cpix之间建立连接。该设备还可包括产生驱动信号的装置，如具有输出模拟电压信号的A/D转换器的列驱动器，该电压信号可对Cpix充电，并调节LCD像素的亮度。
在一种优选实施例中，M行驱动器中的每一个都可以电连接至Q个非邻近行晶体管栅极，N个列驱动器中的每一个都可以电连接至M/Q*2行晶体管源极。
本发明的另一方面提供了一种M行N列像素阵列的寻址方法。该方法可包括：提供成对的晶体管，该晶体管作为到显示单元的开关，该成对晶体管共用一个源极，且其中该成对晶体管在邻近行中；通过电连接传送Q个并行激活开关信号至Q行像素，其中像素行是非邻近的；传送独立信号至位于非邻近行的每个被激活的像素；和传送该信号至每个被激活的像素以调节亮度。该方法还可包括：对另几组具有未激活像素的Q非邻近行接连重复以上步骤，直至整个阵列均被寻址，从而使每个像素都至少一次被激活。Q可以选为2或更大的整数。
附图简述
图1是有源矩阵液晶显示(AMLCD)设备的一个实施例的示意图，该设备在邻近行具有共源极晶体管；
图2是AMLCD设备的一个实施例的示意图，该设备具有两倍的列驱动器数及多行寻址方案；和
图3是根据本发明的AMLCD设备的一个实施例的示意图。
优选实施方案简述
图1描述了一种AMLCD设备的示意图，该设备在显示阵列的邻近行具有共源极晶体管。阵列面板10包括M行N列显示单元20。每个显示单元，代表面板上的一个像素，可以连接至作为开关单元的IGFETS晶体管30或35。在邻近行(1，2)，(3，4)...(M-1，M)中的相邻成对的晶体管共用一源极s。该晶体管源极s可以经由电极60电连接至列驱动器40的输出。
在传统的晶体管不共用源极的阵列面板(面板未示出)中，列驱动器的负载表现为在一列晶体管中的所有Cs电容的并联。这些Cs电容，和辅助电容(未示出)，提供显著的减缓目标Cpix充电速度的容性负载。可是，图1所示的共源极晶体管装置在一列中减少了一半的Cs电容器数。
在图1中，行驱动器70可以连接至输出电极50，该电极又可连接至该行的每个晶体管门极G。晶体管漏极D可连接至Cpix，25。当不同的电压施加给Cpix时，像素20，可以是LCD，可调节亮度。
在工作中，一帧视频信息可由视频源75生成。该帧模拟信号可被转换为数字形式并存储在数字图象存储器80中。为把图象存储器中的视频帧信息传输至LCD像素，控制器电路90可以激活行驱动器1的地址译码器100。这接通行1中所有的晶体管，使得该行的每个LCD像素20可以从各自的列驱动器40接受电压信号。由于行1被激活，控制器指示图象存储器通过数据总线110为整个行1传输视频数据，该数据总线连接至每个列驱动器。该数字数据可存储于列驱动器1到N并转换成模拟数据电压。
然后，模拟电压被传送至行1中的每个Cpix25。接着，控制器90可断开行1中的所有晶体管开关30并接通行2中的所有晶体管35。可是，尽管行1中的晶体管断开了，但是因为电压被每个像素电容器Cpix和任一辅助存储电容器(未示出)保持，所以已经传送到行1中的像素20上的图象仍存在。因此，可从行1到行M顺序寻址多行晶体管，提供整个LCD矩阵阵列的逐行扫描。对整个M行N列阵列一次完整的扫描可显示一帧视频信息。通过对行1到M的再寻址LCD设备可显示随后的视频信息。
图2描述了另一AMLCD设备的示意图。该AMLCD设备使用同步多行寻址代替逐行寻址。另外，图2中的设备未用共源极晶体管。在图2中，邻近行对(1，2)，(3，4)...(M-1，M)可同时被接通或激活。为允许多行寻址，该设备使用两倍的列驱动器40。每个列驱动器可由两个单独的子驱动器A和B组成，这两个子驱动器在一列中分担寻址负载。
在工作中，行(1，2)可同时被接通。接着，行(3，4)可被接通，然后(5，6)，等等，直到最后行(M-1，M)被接通。两个列子驱动器可同时传送唯一的电压信号到它们被激活的目标像素。因此，如图2中设备所描述的多行寻址的应用需要同时寻址成对的相邻行。尽管图2示出同步寻址两行的设备，但多行寻址也可以通过一次同步寻址三行，四行或更多行而完成。
图3提供了一种根据本发明的M×N矩阵显示器的示范实施案例，其结合了共源极晶体管30，35和非邻近行多行寻址。晶体管可以是IGFETS，显示单元可以是LCD。在这个实施案例中有N个列驱动器，每个列驱动器由三个列子驱动器A，B，C组成。每个子驱动器可连接到成对的晶体管的源极s。
激活信号可由行驱动器70产生，每个驱动器具有多重输出连接71，72，73，连接至各自目标晶体管行的门极G。在这个实例中，行驱动器只与非邻近行连接，行驱动器的输出连接数3等于表示为A，B，C的列子驱动器数。
在图3示出的示范设备中，在成对行(1，2)，(3，4)，(5，6)...(M-1，M)中的晶体管共用一源极s。列子驱动器A可连接至成对行(1，2)，(11，12)，(13，14)，(23，24)...中的晶体管共用源极；子驱动器B可连接至成对行(3，4)，(9，10)，(15，16)，(21，22)...中的晶体管源极；子驱动器C可连接至成对行(5，6)，(7，8)，(17，18)，(19，20)...中的晶体管源极。行驱动器1连接至行(1，3，5)的晶体管门极G；行驱动器2连接至行(2，4，6)；行驱动器3连接至行(7，9，11)；行驱动器4连接至行(8，10，12)。
在工作中，通过顺序寻址每个行驱动器1，2，3...M，实现多行寻址。换句话说，在第一个Ta，行(1，3，5)可同时被激活；在接下来的Ta，行(2，4，6)可同时被激活；再接下来的Ta，行(7，9，11)被激活等等，直到显示矩阵中的所有行均被寻址并激活。
本领域的技术人员能理解，该多行寻址方法可以用于其它拥有共源极晶体管的设备，而不同于图3中的示范设备。如果Q表示同时寻址的行数，那么Q也可表示列子驱动器数。图3表示Q等于3的示范案例。
根据本发明，可以建立Q不等于3的M×N矩阵的其它实施方案。一般说来Q必须是2或更大的整数，Q的选择仅仅取决于可用的集成技术和期望的LCD设备大小。该显示设备可包括矩阵阵列，该阵列在邻近行具有共用源极并多行寻址。在Q等于3的情况下，每个列驱动器1到N的输出连接数可表示为M/2，因此，子驱动器的输出连接数可为M/6。一般说来，M个行驱动器中的每一个可电连接至Q个非邻近行晶体管门极，N个列驱动器中的每一个可电连接至M/Q*2行晶体管源极。
本发明使用同步多行寻址的方法的结果是增加一行可用的扫描时间Ta。特别地，对于Q个列子驱动器，并且每个行驱动器有Q行连接，可根据Ta＝(总的帧时间)/M*Q扩展每行的扫描时间Ta。因此多行寻址可增加单行可用的扫描时间，从而提高显示性能。本发明的另一优点是每个列子驱动器连接N/Q*2个Cs电容，这样可减少总的容性负载，提高显示性能。这样说来，本发明在保持高显示性能的同时，可允许高像素数。
可是，寻址方法的另一实施案例进一步使用“预写(pre-write)”策略。再参考图3，该寻址方法可如下所述。在第一个Ta，行驱动器1，2和3同时接通。这分别激活行(1，3，5)，(2，4，6)和(7，9，11)并允许从列驱动器接受信号。然后，列子驱动器A，B，C可以为阵列中行(1，3，5)提供预定的电压信号。注意，在该第一步中其它的被激活行(2，4，6)，(7，9，11)也接受到同样的电压信息，但只是为了“预写”。
在第二个Ta，行驱动器1可被断开，而行驱动器2，3仍接通，行驱动器4也接通。于是，列驱动器为阵列中行(2，4，6)提供预定的电压信号。连接到行驱动器3的行(7，9，11)，连接到行驱动器4的行(8，10，12)又可接受预写数据。在下一个Ta，行驱动器1和2可断开并接通行驱动器3，4，5。对整个阵列重复这种模式直到完成一帧。预写可减少邻近行中共源极晶体管间的串扰，这样可以消除基于行的人为干扰。
本发明是根据示范实施例来论述的。可是本发明不限于描述的实施例，在本领域的普通技术人员根据其中阐明的方法设计的其它实施例也被认为在本发明范围内。

Claims (17)

1.一种电光显示设备，包括：
显示单元的M行N列矩阵阵列；
多对晶体管开关，每对晶体管可操作地连接至一共用源极，每个晶体管可操作地连接至阵列中的一个显示单元；
多个驱动连接器，每个驱动连接器可操作地连接至一个源极；
多个开关连接器，每个开关连接器可操作地连接至Q个非邻近显示单元行，以允许和列驱动器发出的驱动信号电连接。
其中，Q是2或更大的整数。
2.权利要求1中的显示设备，其中所述晶体管是IGFETS。
3.权利要求1中的显示设备，其中所述显示单元是LCD。
4.权利要求1中的显示设备，其中：
所述多个驱动连接器可操作的连接至M个行驱动器；
所述多个开关连接器可操作地连接至N个列驱动器；且
其中，M个行驱动器中的每一个电连接至Q个非邻近行晶体管门极，N个列驱动器中的每一个电连接至M/2个晶体管源极，Q个列子驱动器连接至M/(2*Q)个源极。
5.权利要求4中的显示设备，其中所述行驱动器是D/A转换器。
6.权利要求4中的显示设备，其中Q是3，行驱动器数是M/Q，这些驱动器按以下顺序电连接至该行晶体管门极：行驱动器1(行：1，3，5)，行驱动器2(行：2，4，6)，行驱动器3，行驱动器4(行8，10，12)...行驱动器M/Q(行：M-4，M-2，M)；每个列驱动器被再分为3个子驱动器A，B，C，其按如下方式连接至列源极：列1，子驱动器A连接至行(1，2)，(11，12)，(13，14)...之间的晶体管源极，子驱动器B(3，4)，(9，10)，(15，16)...，子驱动器C(5，6)，(7，8)，(17，18)。
7.M行N列显示单元阵列的寻址方法，包括：
(a)提供作为到显示单元的开关的成对的晶体管，该成对晶体管共用一源极，其中成对的晶体管在邻近行中；
(b)通过电连接传送Q个同步激活开关信号至Q行单元，其中所述单元行是非邻近的，Q是2或更大的整数；
(c)传送独立信号至非邻近行的每个激活的单元；和
(d)传送该信号至每个激活的显示单元。
8.权利要求7中的方法，进一步包括：
接着对具有未激活的单元的另一组非邻近行重复步骤(b)-(d)，直至整个阵列被寻址。
9.权利要求7中的方法，其中传送Q个激活信号的步骤(b)通过由行驱动器同时传送Q个电信号至各个晶体管门极，从而激活连接的显示单元而完成。
10.权利要求9中的方法，其中传送独立信号的步骤(c)由N个列驱动器完成，每个列驱动器由Q个列子驱动器组成，每个列子驱动器传送独立信号，该信号被电传送至与显示单元(20)关联的晶体管的源极，其中传送的独立信号的总数是Q/N。
11.权利要求7中的方法，其中显示单元是连接至存储电容器Cpix的LCD，该电容器又连接至晶体管漏极。
12.权利要求11中的方法，其中晶体管是IGFETS。
13.寻址M行N列显示单元阵列的设备，包括：
作为到显示单元的开关的成对的晶体管，该成对晶体管共用一源极，其中成对的晶体管在邻近行中；
用于通过电连接传送Q个同步激活开关信号至Q行单元的装置，其中，单元行是非邻近的，Q是2或更大的整数；
用于传送独立信号至非邻近行的每个激活的单元的装置；和
传输信号至每个激活单元的装置。
14.权利要求13中的设备，其中传送Q个激活信号的装置由同时传送Q个电信号至各个晶体管门极，从而激活连接的显示单元的行驱动器实现。
15.权利要求14中的设备，其中传送独立信号的装置由N个列驱动器实现，每个列驱动器由Q个列子驱动器组成，每个列子驱动器传送独立信号，该信号被电传送至联系显示单元的晶体管的源极，其中传送的独立信号的总数是Q/N。
16.权利要求13中的装置，其中显示单元是连接至存储电容器Cpix的LCD，该电容器由连接至晶体管漏极。
17.权利要求13中的设备，其中晶体管是IGFETS。
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