CN1867962A - 液晶微型显示器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液晶矩阵微型显示器，特别是涉及配置在单片硅衬底上的那种微型显示器，其中所述单片硅衬底中被集成有用于控制液晶单元盒的矩阵阵列的电子电路。对于行和列的交叉处的每个点而言，所述矩阵包括用于控制位于此交叉处的基本液晶单元盒的基本电子电路。此电路包括至少一个储存电容器(Ca，Cb)，用于在图像帧的持续时间内存储该列施加的模拟电压，所述储存电容器的第一端子被连接到晶体管(Ta，Tb)的栅极，并且在两个电压馈送端子之间串联有基本电流源(SC1)和开关晶体管(Ta，Tb)，所述开关晶体管的漏极被连接到液晶单元盒(LC)。对至少一行的所有单元盒所共用的周期性电压斜坡被施加到此行单元盒的储存电容器的第二端子。

Description

液晶微型显示器及其控制方法
技术领域
本发明涉及液晶矩阵微型显示器，特别是涉及配置在单片硅衬底上的那些微型显示器，其中在所述单片硅衬底中集成有用于控制液晶单元盒矩阵阵列的电子电路。
背景技术
此处所针对的液晶显示器是那些能够显示中间灰度级而不是仅仅显示黑/白二进制信息的液晶显示器。当人们谈到灰度级时，其指的是反射或者透射中的亮度级别，并且即使如彩色显示器中那样考虑到光是彩色的，此处也将使用“灰度级”这种表达方式。
为了在具有无源像素(图像点)的机构中以一灰度级来显示信息，可以把对应于黑色的级别和对应于白色的级别之间的中间级的模拟电压施加到每一基本单元盒，每一基本单元盒由两个电极之间的液晶组成。对应于该基本单元盒(透射中或者反射中)的图像点的亮度事实上取决于施加到该单元盒的电压的电平。对于矩阵的每行来说，最初简短地向所述行的每一像素施加对于此像素所期望的灰度级的DC电压。在该像素级别，此电压被存储放置于本地储存电容器中，然后，使该电容器与用以对其充电的电路相隔离，并且进入下一行，以便对所述下一行的储存电容器施加此新行像素所期望的其它DC电压。在一行的每一像素的储存电容器中放置存储了此像素所期望的DC电压之后，所述储存电容器被连接至该液晶单元盒，该液晶单元盒因此接收对应于所期望的灰度级的电压(至一电容分压比)，并且它保持此电压而不放电。由此，此电压在一图像帧持续时间内在液晶单元盒端子两端一直被维持。令人遗憾的是，用于以若干灰度级产生图像的此种解决方案不精确，这是由于此方案取决于储存电容器和液晶单元盒本征电容的数值之间的比值；由于一方面电容器非常小(由于集成电路覆盖面积和功耗的原因)并且另一方面，储存电容器的值取决于其端子两端的电压(这种电容器在实践中是基于MOS晶体管栅极而被具体实现的)，所以这些值是不精确的。
液晶矩阵的另一种机构(具有有源像素、具有脉冲宽度调制的机构)在于向所有像素、也就是说向所有液晶单元盒施加相同的电压(例如，5伏的总电源电压Vdd)，但是只在帧时间的一小部分时间内施加电压，所述一小部分时间取决于所期望的灰度级。这种像素将在整个帧持续时间内、在其液晶单元盒上接收电压Vdd，并且对于被称为“正常白色(normally white)”的一种矩阵而言，将是“黑色”像素，也就是说，无论处于反射模式还是处于透射模式，在没有向所述单元盒施加电压的情况下，提供最大量级的光。这种像素的其它像素将在帧持续时间的零或微小的部分内在其单元盒上接收电压Vdd，并且将是“白色”。这种像素的其它像素最后将在帧持续时间的一给定部分内在其单元盒上接收电压Vdd；如果帧频最少是25赫兹，那么眼睛集成施加电压Vdd的持续时间和不施加此电压的持续时间，并且看到与施加电压Vdd的持续时间与该帧的总持续时间施加的比值成比例的等效灰度级。
不仅施加到单元盒的电压值是固定的(Vdd)，由此不依赖于单元盒或者储存电容器的电容值中的散布，而且此电压将尽可能的高，由于反应时间和图像对比度的原因，这将是非常有益的。
然而，应该理解的是，在每一帧施加电压Vdd到所有单元盒，但这只是持续帧持续时间的一小部分，将引起难以解决的问题，其中对于每个像素而言，依据被分配给该像素的灰度级，该一小部分的持续时间是不同的。
在这些问题当中，尤其存在用于管理这些持续时间的电子电路的电流消耗的问题。具体来讲，存在在该像素级被定位的电路的电流消耗问题，这是因为在每一像素级，施加持续Vdd的时间将必须被计算，并且在该像素级，在帧持续时间的可变比例的情况下，对单元盒的控制将必须被执行。把每个像素的电流消耗乘以像素的数目，其中像素的数目可以达到数十万甚至数百万。还存在在每一像素级提供的电子电路的覆盖面积问题，这是因为对于具有数百行和列的矩阵而言，此电路需要被重复几十万次。基本显示单元盒的典型尺寸是10微米×10微米，而与所述单元盒相关联的电子电路必须被放置在此面积内。
特别需要限制用于控制每一单元盒的晶体管的数目，并且本发明的目的在于提供一种用于最小化与每一像素本地相关联的晶体管数目的方法和电路。
发明内容
为此目的，本发明提出了一种用于控制液晶显示器矩阵的方法，所述方法主要包括向与一基本液晶单元盒相关联的储存电容器施加对应于所期望的灰度级的模拟DC电压，把电容器的一端子连接至一晶体管的栅极，然后把晶体管的源极连接至地，并且把其漏极连接至电源两端的电压电源Vdd，并且在一帧的持续时间内向储存电容器的另一端子施加单调变化的DC电压斜坡。
把单元盒与晶体管的漏极连接，并且其亮度“黑色”或者“白色”的状态取决于此漏极上呈现的高或低电平。
原则上，该单调斜坡基本上是线性的，然后，它未必是理想的线性；如果人们希望通过影响到斜坡的截面来校正系统的某些非线性，那么尤其可以想到它不是理想的线性。通过利用具有一非线性截面的斜坡进行的这种校正例如可以用来改善某些亮度范围中的视觉感受。
依照本发明的方法依照以下方式进行：通过一电容器把施加到该电容器的电压斜坡转移至晶体管的栅极；随着存储在电容器中的电压更大，栅极也因此接收一个开始于更高电平的电压斜坡，这是由于该斜坡的电压被添加到预先存储在电容器中的电压(对应于期望灰度级的电压)。在该栅极的该电压斜坡在该帧持续时间上展开；在开始，该晶体管关断，在其栅极上的电压相对于其被接地(或更通常位于一固定电位)的源极是不足的，经由电源供电的晶体管的漏极处于等于Vdd的电位级，当晶体管未接通时，所述电源无法传传导流，因此所述单元盒处于第一状态(例如“黑色”)。当栅极上的电压达到晶体管的阈值电压VT时，该晶体管开始传导并且使该晶体管漏极的电位返回至零；此刻取决于最初存储在电容器中并且与所期望的灰度级相关的电压电平。把液晶单元盒与此漏极相连，并且突然地改变状态(例如它采用“白色”状态)并且在该帧的其余时间内保持此状态。因此，由眼睛集成的该单元盒的平均亮度取决于最初存储在电容器中的电压电平。
该电压斜坡最好在零电压电平和基本上等于晶体管阈值电压VT值的电压电平之间变化，所述阈值电压通常是栅极-源极电压值，超过它，则晶体管导通，低于它，则晶体管断开。
表示灰度级并且施加到储存电容器的模拟DC电压在0伏(参考0伏是帧持续时间内的晶体管的源电压)和所述阈值电压值VT之间变化。在随每一帧而变的持续时间内，液晶单元盒接收电源电压Vdd或者0伏电压。
本发明因此提出了一种液晶矩阵显示器，包括图像点或者像素的有源矩阵以及外围电路，所述矩阵包括寻址行和用于馈入模拟电压的列的交叉阵列，其中所述模拟电压表示将显示在每一行的点上的灰度级，以及对于一行和一列的交叉处的每个点，用于控制位于此交叉处的基本液晶单元盒的基本电子电路，所述基本电路包括：
至少一个储存电容器，用于在一图像帧的持续时间内存储按列施加的模拟电压，所述储存电容器的第一端子被连接到该晶体管的栅极，
串联在两个电压源端子之间的一基本电源和一开关晶体管，所述开关晶体管的漏极被连接到该液晶单元盒，
所述外围电路包括用于接收为至少一行的所有单元盒所共用的一周期性电压斜坡的装置，所述斜坡被施加到此行单元盒的储存电容器的第二端子。
如果该晶体管的栅极-源极阈值电压是VT，那么超过该电压，该晶体管开始传导，所述斜坡最好具有一振幅VT：在一图像帧的持续时间上，它从0变化至VT，或者从VT变化至0。表示该灰度级的该模拟电压原则上在0和VT之间变化。
该电压斜坡是由一斜坡发生器产生的，所述斜坡发生器位于该单片集成电路的内部或外部，所述单片集成电路包括显示器矩阵及其控制电路。
本发明可以用于这样的显示器，其中把每一图像点与具有双存储器的一基本电子电路相关联，其中不是有一个而是两个储存电容器和两个开关晶体管连接到同一液晶单元盒，并且交替地操作两个帧中的一个帧，在一奇数帧期间，向一电容器施加一电压值，而在前一偶数帧期间，另一电容器保持它所接收到的电压，反之亦然；然后，在奇数帧期间禁止连接到第一电容器的晶体管的传导，而在偶数帧期间允许传导。在具有双存储器的这些图像点的情况下，斜坡发生器可用于生成指定用于该矩阵的所有图像点的斜坡。所述斜坡是周期性的，并且其周期是这些图像帧的周期。由此，有两个斜坡发生器(或者完全一样的斜坡发生器的两部分)，交替地操作两个帧中的一个帧，但是两者都提供该矩阵的所有点。
如果相反，这些图像点是具有单个存储器(单个储存电容器和单个开关晶体管)的图像点，那么把一不同的斜坡施加到每行的图像点，并且要求每行一个斜坡发生器；这种斜坡在一行的单元盒的电容器中的存储操作之后开始，并且在一帧持续时间的其余时间内持续；逐行地执行存储电压的操作，以使在对下一行执行相同操作之前，必须等待对一行的单元盒中的存储操作的结束。因此，这些斜坡具有类似的持续时间，只不过每行之后被及时移位。
本发明特别适用于彩色时序显示器，其中连续的图象帧调制光的不同色彩：每一图像帧对应于单个色彩的显示，所述色彩的光在此帧期间在该矩阵的前面被发射，以便由该矩阵空间调制作为专用于此色彩的信息的函数；一色彩的光线由这种色彩的源获得(然后是后续帧的不同色彩的源，与向包含对应于这种色彩的信息的储存电容器施加斜坡相同步)；否则，色彩的光线从白光中获得，在这之前，通过这种色彩的滤光器(然后，通过对后续帧的其它色彩的滤光器)，仍与向包含涉及选定色彩的信息的储存电容器施加斜坡相同步。
当阅读随后的详细说明并且当参考附图时，本发明的其它特征和优势将变得显而易见，其中：
附图说明
图1表示用于控制显示器的电子电路的体系结构的总体视图；
图2表示与显示器的像素相关联的基本电子电路的细节。
具体实施方式
在下文中，将只考虑“正常白色”类型的液晶单元盒，无论它们工作在反射模式(光线从观察者一侧朝向显示器被发射)或者在透射模式(光线来源自显示器后面)。当在一单元盒的电极之间施加零电压时，观察者将观看到“正常白色”类型的单元盒具有最大亮度(白色)，当向所述单元盒永久地施加最大电源电压Vdd时，该单元盒将具有最小亮度(黑色)。
图1表示用于控制液晶微型显示器的电子线路的总体结构。所述矩阵包括按行和列构成的单个图像点或者像素P11、P12、P21、P22等。以在最小电平0伏和最大电平VT之间变化的模拟电压的形式，所述灰度级信息(或者称为色彩级信息)由列导体C1、C2等提供。
图1的简图在两种情况下均有效，其中一种情况是：这些像素包括两个用于存储这种模拟电压的电容器，所述电容器在偶数和奇数连续帧的过程中交替地工作，另一种情况是：这些像素只包括一个储存电容器，其内容在每帧都被更新。我们将稍后回答这两种结构之间的差异。
在给定的瞬间施加到一列的电压电平表示将在一像素处显示的灰度级，其中所述像素位于此列和在该瞬间由一行选择寄存器RL激活的行的交叉点。专用于每一行的行导体L1、L2等使其能够在给定瞬间激活此行的所有像素，其它行的像素被去活，以使每次只激活一行。我们稍后将看到：对于具有双存储器的矩阵而言，行导体L1被再分成两个行导体L1a、L2a，但是一行的所有像素仍同时被激活。被激活行的像素接收此刻存在于它们各自列导体上的电压，并且将其存储于在每一像素内的储存电容器中；被去活的像素不接收它，而是在存储器中保留它们先前能够存储的电压。在一个帧期间，用于驱动(正如我们将看到的那样)像素亮度的一帧持续时间内，始终放置存储的就是此模拟电压。
在一帧的过程中，各个行接连地被激活，以便确定将分配给矩阵的每点的新亮度。控制寄存器RL用于执行这些行的连续激活的序列。对于一行的每次激活而言，把对应于此行的灰度级电压施加到这些列导体，并且对于下一行而言，这些电压被改变。
在一行的选择期间施加到一列的模拟电压可以依照以下方式基于模拟/数字变换来建立，所述方式为：对于每一列而言，数字寄存器RC包含表示将施加到位于该列和此刻所选的行的交叉点处的点的灰度级的(例如基于8位所编码的)数字值；在每一新的行选择和同步电路(未示出)处，寄存器RC被再充电，所述同步电路(未图示)用于使行和列操作相同步。把来自该寄存器的数字输出(每列一个输出)提供给对应于此列的比较器CMP1、CMP2...；所述比较器还接收计数器CPT的内容，所述计数器CPT用于周期性地并且有规律地从0开始数到最大值，其中所述最大值是寄存器RC中能够包含的最大值(对于每列8位的寄存器而言，最大值是255)；对于一确定的列而言，当计数器的内容达到寄存器中包含的该值时，与此列相关联的比较器提供单个简短脉冲；所述计数器CPT对于所有列都是一样的。由与一列相关联的比较器CMP1、CMP2…提供的脉冲闭合了位于各个列导体C1、C2上的开关K1、K2...；通过该闭合，表示期望的灰度级的模拟电压由所述开关施加到此列，正如我们看到的那样。计数器的周期是行周期，也就是说，每当选择了新的一行，计数器就重新开始计数，以便存储此行的像素中的灰度级。
由开关K1、K2...施加到该列的模拟电压源自线性电压斜坡发生器，所述线性电压斜坡发生器与计数器CPT同步操作，并且产生从0到最大值(VT)的线性变化的电压。当每次新选择一行时，此斜坡被更新。这对于整个点矩阵都是一样的。由此，当计数器从0计数到最大内容时，斜坡从0增加到其最大值。因此，所述斜坡的瞬时电压与计数器内容成比例。用于闭合该开关的脉冲在计数器内容等于期望值的时刻出现，并且此刻所述斜坡具有与此值成比例的值。此刻该斜坡的瞬时值被施加到列导体以便将表示从列寄存器RC得到的所期望的灰度级的值加载到所选择行的像素中的存储器中。
举例来说，所述斜坡发生器可以仅仅由数字/模拟转换器DAC构成，用于接收计数器CPT的内容。
在根据本发明的显示器的总体结构中还发现了另一斜坡发生器GR，在矩阵的像素具有双存储器的情况下，其能够被分为两个斜坡发生器Gra、Grb。此斜坡发生器在每一帧提供一电压斜坡，其原则上是线性的，具有从0到最高电压的上升持续时间，此持续时间等于一图像帧的持续时间。在施加到当前位于一行和列的每一交叉位置的基本液晶单元盒的电极的电压驱动的一相位期间，它用来向该矩阵的所有像素施加原则上是线性的电压斜坡。然而，应注意的是，在像素具有简单存储器的情况下，斜坡发生器将必须能够产生与矩阵中存在的行一样多的及时移位的斜坡，每一斜坡被施加到一相应行，而在像素具有双存储器的情况下，它足以使生成器能够依照稍后解释的规定来为该矩阵的所有点产生一单个斜坡。所述斜坡发生器可以在具有显示器矩阵的集成电路上或者在此集成电路外部具体实现，并且在后一情况下，所述集成电路包括专用于接收一斜坡信号的输入端。
图2表示与位于行L1和列C1的交叉位置的像素相关联的基本电子电路的组成，此电路位于此交叉位置；所表示的组成对应于每一像素包括表示该像素中本地存储的灰度级的模拟电压的双存储器的实施例。
总体来讲，具有双存储器的像素操作方式如下：在奇数帧期间，执行在每个像素的第一存储器中存储一相应灰度级的操作，并且使用在先前偶数帧期间已经存储在第二存储器中的灰度级来驱动该单元盒的显示；在跟随奇数帧的偶数帧期间，使用先前存储在第一存储器中的电压来驱动与每一像素相关联的液晶单元盒进行显示，并且在此期间，把新的灰度级存储在与同一单元盒相关联的第二存储器中。因此，每一帧的整个持续时间能够用于驱动该单元盒的显示的操作，而如果每一像素只具有一个储存存储器，那么它往往必须使用该帧的一部分用于储存操作，并且使用该帧的一部分用于正确控制这些单元盒。
第一存储器是由第一储存电容器Ca构成的，而第二存储器是由第二储存电容器Cb构成的。电容器Ca可以通过行选择开关L1a由第一端子连接至列导体C1，而电容器Cb可以通过另一行选择开关KL1b由第一端子连接至同一列导体C1。只在奇数帧期间、并且只有当行选择寄存器RL选择了行L1用于存储此行像素中的新灰度级的操作时，所述开关KL1a才被闭合以便建立此连接。只有在偶数帧期间、并且只有当行L1开始接收灰度级时，开关KL1b才被闭合。在奇数帧的过程中存储这些行的像素中的灰度级的操作期间，电容器Ca的第二端子接地，以使通过开关KL1a把此刻存在于列C1上的模拟电压施加到电容器Ca的端子。将被重新调用的此电压从开关K1(图1)采样的斜坡发出，此刻，该斜坡的电压电平对应于由列寄存器RC所数字定义的值。
开关KL1a由第一行导体L1a控制，而开关KL1b由第二行导体L1b控制。所述行L1由这两个导体定义，并且行选择寄存器确定用于所确定的帧的行导体的选择：L1a用于奇数帧，L1b用于偶数帧，但是这始终是像素行L1的像素的问题。
在根据是处于奇数帧还是偶数帧来把模拟电压加载到电容器Ca或者Cb之后，相应的行选择开关KL1a或者KL1b被打开，并且此后隔离的电容器Ca或者Cb对于该帧的其余部分期间(也就是说在其它行的充电期间)并且在下一帧期间(也就是说在正确显示操作期间)保留恒定电荷。
在一行中储存了模拟电压之后，行选择寄存器的序列选择下一行。在奇数帧的过程中，只对开关KL1a进行用于闭合开关的一行选择，而在偶数帧的过程中只对开关KL1b进行该操作。
储存电容器Ca的第一端子(即，与开关KL1a连接的端子)还连接到由Ta标记的MOS晶体管的栅极，而电容器Cb的第一端子与MOS晶体管Tb的栅极连接。
晶体管Ta的源极与地连接(即，可以认为为零的电势基准)，但是只是在偶数帧期间是这样。开关KT1a被插入在晶体管Ta的源极和地之间，以便禁止在奇数帧期间由晶体管Ta进行电流传导。该矩阵的所有像素的开关KT1a都同时被控制，以便在偶数帧的整个持续时间被闭合，而在奇数帧的持续时间内被打开。以同样的方式，晶体管Tb的源极通过在奇数帧的整个持续时间内被闭合，而在偶数帧的持续时间内被打开的开关KT1b与地连接。
晶体管Ta的漏极和晶体管Tb的漏极均连接到液晶单元盒LC的第一电极，所述液晶单元盒LC对应于与图1的基本电路本地相关联的像素。具体来讲，所述单元盒将在偶数帧期间通过晶体管Ta的漏极、或者在奇数帧期间通过晶体管Tb的漏极向单元盒的电极施加电压来得以控制。
所述单元盒包括第二电极，该第二电极通常为整个矩阵所共用，并且最初被认为是引导至0伏的地电势。
晶体管Ta和Tb的漏极还连接到同一个恒流电源SC1，其由连接在通用电源Vdd和漏极之间的PMOS晶体管构成，此晶体管的栅极被连接至电势Vpol，如此使得该晶体管中的电流是固定的；具体来讲，所述栅极电势可以通过常规的电流反射镜配置来确定，如此使得此晶体管中的电流与固定电源(未示出)的电流极为相像。恒定电流的值通常由电势Vpol及由晶体管沟道的几何形状来确定。所有像素的恒流电源是相同的。然后，在所述晶体管Ta(或者Tb)是处于接通状态而非断开状态的条件下，此电流源SC1根据所述帧是奇数还是偶数来向晶体管Ta或者晶体管Tb提供固定电流，例如100毫微安的数量级。正如将看到的那样，该晶体管的状态由电容器Ca或者Cb施加到其栅极的电势来确定。
最后，在奇数帧期间，施加到电容器Ca的第二端子的电势是零，但是在偶数帧期间，此第二端子具有向其施加的由参考图1提及并且为矩阵所有单元盒所共有的线性电压斜坡发生器确定的电势。相反地，在奇数帧期间，把相同的电压斜坡施加到电容器Cb的第二端子，而在偶数帧期间，在此端子上维持零电势。
所述斜坡发生器产生线性模拟电压斜坡，其在帧起始时从0开始，在帧结束时达到最大值，所述最大值最好等于用于接通晶体管Ta或者Tb的阈值电压VT。此阈值电压VT是施加在晶体管栅极和源极之间的电压限制，如此使得大于VT的值使晶体管传导而低于VT的值禁止晶体管传导。其通常是1伏左右，但是也能够使晶体管具有随意选择的阈值。
此处顺便提及，存储在储存电容器中的模拟电压原则上具有可以在等于0的最小值和原则上等于VT的最大值之间变化的值，任何中间值都能够产生具有白色级(最小值0)和黑色级(最大值VT)之间的中间灰度级的亮度。
所述显示器矩阵依照如下方式操作：在奇数帧过程中、在已经逐行充电之后，具有模拟电压值Vi的矩阵的所有电容器Ca在0和VT之间，并且表示每个像素的所期望的灰度级，在下一偶数帧起始时闭合开关KT1a，以便使晶体管Ta的源极接地，并且在等于帧持续时间的一时间之后，开始于0并且达到VT的线性电压斜坡被施加到电容器Ca的第二端子。然后，呈现在晶体管Ta栅极上的电压是再给定瞬间的斜坡的电压Vr和最初向该电容器充电的电压Vi的和。
此电压和Vr线性地变化，开始于Vi并且结束于Vi+VT。只要施加到晶体管Ta的栅极的电压Vr小于晶体管Ta的传导阈值的值VT，那么保持断开，以便使电流源SC1不传导并且晶体管的漏极电压(也是施加到液晶的第一电极的电压)等于Vdd，所述第二电极或者反电极处于0伏。对于所谓的“正常白色”矩阵来说，所述液晶处于“黑色”状态。当施加到栅极的电压变得大于VT时，晶体管Ta变为传导并且使该电极接地；所述液晶切换到“白色”状态。
单元盒是黑色的时间与其是白色的时间之间的比值与存储在电容器Ca中的灰度级值Vi成正比。对于Vi＝0来说，晶体管Ta只在该帧结束时才变为传导，对于整个帧而言，施加到该单元盒的电压是Vdd。对于100％的帧时间来说，所述单元盒是黑色的。对于Vi＝Vdd(Vi的最大可能的值)来说，晶体管在该帧起始时立刻变为传导，并且对于整个帧而言，施加到该单元盒的电压是0。对于100％的帧时间来说，所述单元盒是白色的。对于中间Vi来说，对于该帧时间的比率Vi/VT而言，所述单元盒是黑色的(施加Vdd)，而对于该帧时间的一部分(VT-Vi)/VT而言，是白色的(施加0伏)；所述帧周期很短(通常是1/25秒)并且眼睛集合黑白之间的变化；眼睛感觉到的等效灰度级直接由值Vi/VT并且因此由值Vi(对于正常白色单元盒而言，灰色越浅，Vi越大)来表示。
在图2中，所述开关由MOS晶体管具体实现。电容器Ca和Cb原则上还可由MOS晶体管来具体实现，其漏极和源极被结合并且连同该沟道一起形成第一电容器电极并且其绝缘栅极形成第二电极。将注意到的是，依照本发明的视图，与像素相关联的电路包括少数元件，因此此电路的总体覆盖面积是有限的。
操作方式部分依赖于电容器Ca或者Cb为整个帧保留前一帧过程中存储的灰度级电压的能力。依照本发明的电路意味着几乎没有电流漏泄通路，其往往使电容器的电荷丢失。
在图2中，为简单起见，可以认为所述液晶单元盒具有连接到晶体管Ta和Tb的漏极的第一电极以及连接到地的第二电极或者反电极。然而，通常必需通过在其端子设置零均值电压来使液晶“去极化”，如果第二电极始终接地，并且如果第一电极在0伏和Vdd之间振荡，那么将不会是这种情况。这就是为什么通常要进行规定的原因，本发明遵照此保护措施，以便周期性地使施加到液晶的电压的方向反向。
例如，如果在第一帧中或者在第一系列帧中，反电极在0伏，那么可以做出规定以便确保在第二帧中或者在第二系列帧中，反电极将在Vdd。然而，如果反电极在Vdd，那么所述单元盒在第一电极是0伏的条件下将是黑色的，而在第一电极在Vdd的条件下是白色的。这隐含着当表示此级别的模拟电压是Vi时，将有相同的灰度级存储在电容器中，需要把等效的均值电压Vdd-Vi而非Vi施加到该单元盒的第一电极；这隐含着对于该帧时间的一部分Vi/VT需要施加0伏电压，而对于一部分(VT-Vi)/VT需要施加电压Vdd；因此这是反电极为0伏的情况的相反情况，其中对于分数Vi/VT施加电压Vdd，并且对于分数(VT-Vi)/VT施加电压Vdd。
因此，如果人们希望能够执行该液晶单元盒的这种交替极化，能够简单地通过周期性地使斜坡发生器提供的并且施加到这些像素的电容器Ca和Cb的斜坡方向反向来实现。由此，例如，在偶数帧期间施加到电容器Ca的斜坡在该帧起始时可以是开始于VT的下降斜坡，并且在该帧结束时可以线性减少到0伏。
通过在交替施加到液晶的第二电极的极化0或者Vdd的同时来交替这些斜坡的方向，可以在每一帧或者每隔一帧周期性地进行极化交替。如果每一帧都进行，那么可以做出规定以便确保两个储存电容器之一将系统地接收上升斜坡而另一个将系统地接收下降斜坡。
还能够在每一帧保持相同的上升斜坡，并且对于两个电容器也同样可以，并且能够简单地与单元盒矩阵的反电极极化的交替相同步地反转列寄存器RC中的数字数据。在没有把列寄存器中的数字数据值反转的情况下，也能够例如通过反转用于建立电压Vi的数字/模拟转换器产生的斜坡来使模拟电压Vi的值的比例反转；这可以通过把计数器CPT的内容的补数而不是此计数器的内容提供给转换器来执行；此外，需要使该转换器输入的这种改变与反电极的极化的改变相同步。
如果人们希望用此矩阵进行彩色连续显示，那么对于一确定的帧、例如是奇数帧，对应于第一色彩的灰度级信息将被引入列寄存器，并且将对所有行把此信息连续存储在这些像素的存储器中；在是用于显示此信息的有效(active)帧的下一偶数帧期间，对应于第二色彩的信息将被置于存储器中，并且第一色彩的光线将被发射，其将由显示器来调制；下一奇数帧将等待显示第二色彩的信息。
对于不同的应用(不带色彩或者在没有在连续彩色模式下操作的任何情况下)，具有仅包括一个电容器Ca、一个晶体管Tb、每像素行一个行导体的简单存储器的像素就足够了。因此，这样做不需要电容器Cb、晶体管Tb、开关KT1a、KT1b、KL1b、导体L1b，并且能够获得具有更小覆盖面积的存储点。然而，这使其需要为每个像素行提供一斜坡发生器。一图像帧的显示是渐进的：把第一图像行的信息存储在列寄存器中，并且在选择此行期间，通过选择寄存器RL转换为模拟电压Vi。在此行选择停止之后，一方面立即开始选择下一行，另一方面，开始具有一帧持续时间的一电压斜坡，此斜坡被施加到储存电容器Ca。对于第二行而言，被施加的斜坡从第二行选择结束立刻开始，并且它具有相同的持续时间等等。因此，该线性斜坡生成外围电路更加复杂。

Claims (12)

1.一种用于控制液晶显示器矩阵的像素的方法，其包括向与基本液晶单元盒(LC)相关联的储存电容器(Ca，Cb)施加对应于期望灰度级的模拟DC电压(Vi)；把所述电容器的第一端子连接至晶体管的栅极(Ta，Tb)，然后把所述晶体管的源极连接至地，并且把所述晶体管的漏极连接至所述单元盒的电极并且还连接至电流源(SC1)两端的电压电源Vdd；及向所述储存电容器的第二端子施加在图像帧的持续时间内单调变化的DC电压斜坡。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电压斜坡在零电压电平和基本上等于所述晶体管的接通阈值电压VT的值的电压电平之间以线性方式变化。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，表示所述灰度级并且施加到所述储存电容器的模拟DC电压在0伏和所述阈值电压值VT之间变化。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述液晶单元盒在等于Vi/VT或者(VT-Vi)/VT的一小部分帧持续时间内接收电源电压Vdd，并且在其余时间接收零电压。
5.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，把斜坡发生器与所述矩阵的每行相关联，斜坡在模拟电压已经被充入所述行的每个点的储存电容器之后开始。
6.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，把两个储存电容器(Ca，Cb)和两个晶体管(Ta，Tb)与每一基本液晶单元盒相关联，第一电容器和第一晶体管与第二电容器和第二晶体管交替地工作，以便在偶数帧期间在第一电容器中逐行存储表示灰度级的模拟电压，同时由第二晶体管和第二电容器来实现所述单元盒的控制，以及在偶数帧期间在第二电容器中逐行存储表示灰度级的模拟电压，同时第一晶体管和第二电容器来实现所述单元盒的控制，第一储存电容器的第二端子在奇数帧期间维持在0伏，并且在偶数帧期间接收线性斜坡，相反，第二电容器的第二端子在偶数帧期间维持在0伏，并且在奇数帧期间接收线性斜坡。
7.一种液晶矩阵显示器，包括图像点的有源矩阵以及外围电路，所述矩阵包括寻址行(L1a，L1b)和用于馈入模拟电压的列(C1，C2)的交叉阵列，其中所述模拟电压表示将显示在每一行的点上的灰度级；以及对于行和列的交叉处的每个点，用于控制位于此交叉处的基本液晶单元盒的基本电子电路，所述基本电路包括：
至少一个储存电容器(Ca，Cb)，用于在图像帧的持续时间内存储所述列施加的模拟电压(Vi)，所述储存电容器的第一端子被连接到所述晶体管(Ta，Tb)的栅极，
串联在两个电压馈送端子之间的基本电流源(SC1)和开关晶体管(Ta，Tb)，所述开关晶体管的漏极被连接到液晶单元盒(LC)，
所述外围电路包括用于接收为至少一行的所有单元盒所共用的周期电压斜坡(GR)的装置，所述斜坡被施加到此行单元盒的所述储存电容器的第二端子。
8.如权利要求7所述的矩阵显示器，其特征在于，用于接通所述晶体管的栅极-源极阈值电压是VT，所述斜坡具有振幅VT，并且表示所述灰度级的所述模拟电压可以在0和VT之间变化。
9.如权利要求7和8任一项所述的矩阵显示器，其特征在于，与每一图像点相关联的所述基本电路是具有双存储器的电路，其包括两个储存电容器(Ca，Cb)以及连接到同一单元盒(LC)并且交替地操作两个帧中的一个的两个开关晶体管，在奇数帧期间向第一电容器(Ca)施加电压值，而第二电容器(Cb)保持在前一偶数帧期间它所接收的电压，相反，所述电路包括用于断开连接到所述第一电容器的所述晶体管以便在所述奇数帧期间禁止所述晶体管的禁止机构(KT1a)，及用于断开连接到所述第二电容器的所述晶体管以便在偶数帧期间禁止所述晶体管的禁止机构(KT1b)。
10.如权利要求9所述的矩阵显示器，其特征在于，它包括用于在偶数帧期间向所有第一电容器施加斜坡，以及用于在奇数帧期间向所述矩阵的所有第二电容器施加斜坡的装置。
11.如权利要求7和8任一项所述的矩阵显示器，其特征在于，与每一图像点相关联的基本电路是具有简单存储器的电路，所述简单存储器具有单个储存电容器以及单个开关晶体管，并且提供用于向所述矩阵的一行点的储存电容器施加斜坡的装置，所述斜坡在此行单元盒的电容器中的存储操作之后开始，并且在帧持续时间的其余时间持续，在所述电容器中存储模拟电压的操作被逐行执行。
12.如权利要求7至10任一项所述的矩阵显示器，其特征在于，它构成彩色顺序显示器，其中所述连续图象帧用于不同色彩的光的调制。
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