TW540029B - Energy efficient grey scale driver for electroluminescent displays - Google Patents
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Description
540029 A7 B7 五、發明説明(彳) 發明領域 本發明實質地與平面顯示器有關,且特別是與一諧振切 換面板驅動電路有關,其中面板在驅動電路上添加一可變 高電容負載,且其中必須調整驅動電壓以幫助灰度控制。 圖式概述 本發明的背景和較佳具體實施例詳述在以下參照下列圖 式陳述,其中: 圖1是依照習知技藝一冷光顯示器上,像素列和行的安 排之平面圖; 圖2是穿過圖1的冷光顯示器之一單一像素的斷面; 圖3是圖2的像素之一等效電路; 圖4是依照申請人以前提出之美國專利申請案第 09/504,472號的顯示驅動器中使用之諧振電路的簡化電路 概要; 圖5A-5C是表示在不同情況下圖4的諧振電路之波形的示 波為·追縱, 圖6是結合本發明的元件之顯示驅動器的變壓器二次端 部分之簡化概要; 圖7是結合本發明的元件之驅動器電路的方塊圖; 圖8是依照本發明較佳具體實施例的行驅動器之詳細電 路圖; 圖9是依照本發明較佳具體實施例的列驅動器之詳細電 路圖; 圖10是使用在圖9的列驅動器之輸出的極性反轉電路之 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 540029 A7
使用在本發明的顯 示驅動器中之顯示 詳細電路圖;和 圖11和圖12是表 時序脈衝的時序圖 發明背景 冷光顯示器相對於险極 默、女舰“ 官,由於它們的低操作電 塵 匕們的卓越影像品皙、曰-口口、 .,4, ^ ^ , /、 在/夜阳顯不詻又上的寬廣視角 和快速.反應時間、釦亡柄去W α^ &匕們卓越的及度能力、和比電漿顯示 囬板更薄的側面,杲右利沾 、、, 疋有利的。然而,由於如下所更詳細討 論·之像素充電的灰效車 仓彳 …、欢丰 匕們確貫有相對地高的電力消 耗。即,在⑨些像素當中電能到光的轉換相冑地有效率之 情,也是這樣。然而’如果儲存在那些冷光像素中的電容 能Ϊ有效率地恢復,可減輕與冷光顯示器有關的高電 耗缺點。 本發明與牝f有效率的方法和用以驅動顯示面板的電路 有關,其中面板在驅動電路上加上一可變電容負載,且其 :必須碉整驅動電壓以幫助灰度控制。本發明對面板電容 冋的冷光顯不器特別地有用。面板電容是如顯示器的列和 行針腳上所見的電容。冷光顯示器像素有如果通過像素的 電壓在一所定義的臨限電壓之下時像素亮度是零,而當電 壓丨曰加超過臨限電壓時變得漸漸較亮的特性。這特性幫助 矩陣足址的使用,以在顯示面板上產生一視頻影像。 如圖1和2所示’一冷光顯示器有配置在裝入二介質薄膜 I間的一燐光薄膜之任一侧上,稱為列(列1,列2,等)和 忭(行1 ’行2等)的平行電子傳導位址線之二個相交集合。 -6- 本紙張尺度適用中國國家擦準(CNS) A4規格(21〇 X 297公爱) 540029 A7 __ _ B7 五、發明説明(3 ) 一像素定義為一列和一行之間的交點。因此,圖2是穿過 圖1中列4和行4交點的像素之斷面圖。每一像素藉由穿過 列和行的父點之電壓的應用而照明。矩陣定址需要應用在 臨限電壓以下的一電壓到一列,而同時地應用相反極性的 電壓到與那一列相交的每一行。相反極性的電壓依照在各 別像素上所需要的亮度增加列電壓,造成一行影像的生 成。一種替代方案是應用最大的像素電壓到一列,並以最 多到最大電壓和臨限電壓之間的差額之大小應用相同極性 的行電|到所有的行,以便依照所需要的影像減少像素電 壓。在任一種情況,一旦定址了每一列,以相同的方式定 址另一列直到已定址了所有的列。未定址的列保留斷路。 所有列的循序定址組成一完整的架框。通常,一新的架框 母私土少定址大約5 0次,以產生對人類的眼睛呈現為一 無閃爍視頻影像的事物。 … 當照明一冷光顯示器的每一列時,供應到所照明像素的 I臺〜 °卩分散發為通過像素鱗光層的電流流量以產生 光,但一旦光線發射已停止一部分能量保持儲存在像素 上。這個剩餘的能量在所應用電壓脈衝的期間保持在像素 上且通$表現為供應到像素的能量之一重要部分。 圖3是一仿效像素的電子特性之等效電路。此電路包含 個緊接的稽納(Zener)二極體,有一標示cd的串聯電容器 和一標示Cp的並聯電容器。實際上,燐光和介質薄膜(圖2) 一者在臨限電壓以下都是絕緣體。這在圖3中以一稽納二 極體不導電的情形表現’以便像素電容是二個電容器⑺口 本紙張尺度適财g时鮮(―)A4_21q χ -- 540029 A7 B7 五、發明説明( 4 ) cp的 串 聯 组 合之 容。在 臨限電壓 以 上 1 燐光 薄 膜變 成 導 電, 相 當 於 兩個 稽 納二極 體導電的 情 形 使得像素電 容 只 等於 串 聯 電 容器 的 電容。 因此,像 素 電 容依電 壓 是在 臨 限 電壓 以 上 或 以下 而 定。此 外,因為 顯 示 器 上所 有 像素 透 過 那些 列 和 行連接到 彼此, 當照明一 單 一 列 時, 面 板上 的 所 有像素 可 能 至少 部 份地充 電。在非 昭 明 列 上像 素 的部 分 充 電的 範 圍 高 度依 同 時的行 電壓之變 化 性 而 定。 在 所有 行 電 壓相 同 的 情 況中 不發生 非照明列 上 像素 的部 分 充電 〇 在 大約 一 半 的 行有 很 小或甚 至沒有施 加 電 壓 而剩 餘 的一 半接 近最 大 電 壓 的情 況 ,部分 充電是最 嚴 重 0 後面 的 情形 時 常 在視 頻 影 像 的呈 現 中發生 。與這個 部 分充 電有 關 的能 量 通 常比 儲 存在 照明 的 列中之 能量大很 多 , 尤 其是 當在一 南 解 析面 板 中 如 果有 很 多列時 。儲存在 非 照 明 列中 的 所有 能 量 都是 可 能 回 復的 且總數 可能到超 過 儲 存在那 些 像素 中 能 量的 90% y 特別 是對有很 多列的面: 板 〇 促成 能 量 消耗 的 另一因 素是在像素 的 充 電期 間 在驅 動 電 路和 那 些 列 與行 的 電阻中 散發的能 量 〇 如 果那 些 像素 以 一 固定 的 電 壓 充電 此散發 的能量在 大 小 上 可能 與 儲存在 那 些像素 中 的 能量 相 當。在 這情況, 當 那 些 像素 開 始充 電 時 有一 初 始 高 電流快 速流動 。大部份 能 量 在 這個 高 電流週期 期間 散 發 y 因為 消 散的電 力與電流 的 平 方 成比 例 。使像 素 充電 期 間 流動的 電 流較接 近一定電 流 可 減 少散發 的能 量 0 這已 經 透 過 .應用 一 •步進售 :壓脈衝(由 , 舉, 例來說 ,(:. King 在1992年 5 月 18 ί 3 SID International ί Symposium Lecture ' Notes -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 540029 五、發明説明( 1 "2第1冊第6號涫嗜、妒、1 w / )*決非如傳統地在冷光顯示哭 ϊ呵一早一万波電壓脈衝所完成。然而,提 二 所必需的電路増加複雜度和成本。 脈衝 正弦驅動波形也使用來減少阻抗能量損失。美國專利第 4,574,342號教導使用一直流 專利罘 來驅動一A光is于》。,4 、 和一諧振槽電路 :先..…-板產生的正弦供給電壓的使用。面 乱路的電容平行連接。供給電壓與槽電路同步,以便不官與面板有關的負冑,維持槽中的電壓振幅在一固定 的位準。緣驅動電壓的使用除去與固定電壓驅動脈衝有 關的兩尖峰電流’並因此減少與尖峰電流有關的⑼損失,但不導致儲存在面板中的電容能量之恢復。美國專利第4,707,692號教導與面板的電容並聯使用一咸 應器以導致部分的能量恢復。這個方案需要一個大的感應 器以與顯示運作中固有的時序限制達到相當的諧振頻率, 且不允許如上面所討論在冷光顯示器中普遍碰到的面板電 容廣範圍之有效能量恢復。美國專利第5,559,4〇2號教導_ 種相似的感應器切換方案,在面板外部的二個小的感應器 和一電容器藉其循序地釋出小能量部分到面板或從面板接 受小的能量部分。然而,只可恢復儲存的能量之一部分。美國專利第4,349,8 16號教導藉由結合顯示面板到一電容的 分壓器電路(使用大的外部電容器來儲存從面板恢復的能 量)中之能量恢復。這個方案增加骣動器上的電容負載, 其接著增加負載電流和增加阻抗損失。這三個專利中沒有一個教導藉由使用正弦驅動器減少阪抗損失。 -9- 本紙張尺度逯用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公董) 裝 訂 線 540029
吴國專利第 4,633,141號;第 5,027,040 號;第 5,293,〇98 二第'440,208號和第5,:)66,064號教導使用諧振正弦驅動 %壓,以操作—冷光燈元件和恢復燈元件中的電容能量之 一邵分。然而,當面板電容有一大的隨機短期變化時,這 些方案不能幫助有效率的能量恢復。事實上,&了要補償 由於面板的老化特性之緩慢變化之外,如此的電容變化之 調整對面板電容固定的冷光燈之運作不是必要的。 美國專利第5,3 i 5,3 i i號教導一種節省冷光顯示器中的電 力I万法。這個方法包括在像素電壓是列和行電壓的總和 之情形中感應何時來自那些行驅動器的電力需求量是最高 的,而然後減少行電壓’和對應地增加選擇的列電壓。此 万法不藉由限制尖學電流幫助阻抗損失的減少,它也不從 面板恢復電容能量。研究建議此專利的方法降低顯示器的 對比比率’因為列電恩略為在臨限電壓以上將多少照明在 (要關閉的)所選擇列中之任何像素。因此,此種習知技藝 電力節省方法不與灰度能力一起運作的很好。
装 依照共同申請中的美國專利申請案第〇9/5〇4,472號的 種冷光顯示器驅動方法和電路,提供同時地恢復和重新 用顯Μ板中儲存的電容能量,且將可歸因於高瞬間電 失減到最少。這些特徵改良面板和驅動器電路 …率,藉此減少它們的聯合電力消耗。另外,藉由 少顯:益面板和驅動器電路中的散熱失率,那些面板像 可以較高電壓和較高更新率 _ 的先前發明之一額外優點是由#猎此増加亮度。申請 馒站疋由於使用正弦驅動電壓而非
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540029 A7 B7 五、發明説明( 脈衝驅動電壓所減少的電磁干擾。正弦驅動電壓的使用除 去與不連續脈衝有關的高頻泛音。上面所提優點不需要昂 貴的高電壓直流/直流轉換器完成。 美國專利申請案第〇9/5〇4,472號的顯示面板和驅動電路 的能量效率透過使用二個諧振電路來產生二個正弦電壓 (一個供電給顯示列而一個供電給顯示行)改良。列電容, 如在顯示器的列針腳上所見,形成列驅動電路的諧振電路 之一元件。行電容,如在顯示器的行針腳上所見,形成行 驅動電路的諧振電路之一元件。 每一諧振電路中的能量週期地往返在電容元件和感應元 件之間傳遞。調諧每一諧振電路的諧振頻率,使得振量週 期在顯示器的掃描頻率儘可能與連續面板列的充電一致 (也就是同步)。 當能量感應地儲存時,一連接列諧振電路到一特定列的 開關啟動,以便當那些列依序定址時導引感應地儲存的能 量到適當的列。那些列的列驅動電路也包括一極性反轉電 路,反轉交錯架框上的列電壓以便延長顯示器的有效壽 命。 以一相似万式,行驅動電路同時地連接行諧振電路到戶 有行,以便導引感應地儲存的能量到那些行。那些行^ 關,如傳統技藝中所教導,也負責控制饋入到每一 言 量之量以便達到灰度控制。通常,那此 ' 1二列開關和行開關> 32或64的集合封裝為一積體電路,且 刀乃j地稱為列驅動^ 和行驅動器。 " 540029 A7 B7 五、發明説明(8 ) 圖4是依照美國專利申請案第09/504,472號的諧振電路之 簡化概要。基本元件是形成一譜振槽的一諳振電壓反向 器,包含一步降變壓器(T),相當於面板電容(Cp)的一電容 跨接變壓器的二次線圈,而一進一步電容(Q)跨接變壓器 的一次線圈。進一步電容可能選擇性地包括進一步電容器 (Cf)的觸排,可選擇來同步不同顯示器掃描頻率的諧振頻 率。 諧振電路也包含二個開關(S i和s2),當電流是零時交替 地開啟和閉合,以便反轉一内送正弦訊號為一單極性諧振 振盪。一輸入直流電壓在一脈衝寬度調變器(PWM)的控制 之下由開關(S3)截斷,以控制諧振振盪的電壓振幅。為了 穩定振盪的電壓,一訊號(FB)從變壓器的一次線圈回饋到 P WM,以在二次線圈上的電壓變動之後,調整開關(S3)的 關-到-開時間比率。這個回饋補償從所顯示影像的變化而 造成,由於面板阻抗的改變產生的電壓改變。面板阻抗是 如在顯示器的列和行針腳上所見的阻抗。為了有效率地操 作,不能輕微地改變驅動電路的諧振頻率,以便諧振頻率 與列定址時序脈衝的頻率保持密切相符。由方程式1可得 諧振頻率f f 二 1/(2tt(LC)1/2) (1) 其中L是電感,而C是諧振電路中的電容觸排。諧振^路 必須負責成為總槽電容的面板電容中之變化性。這藉由使 用減少面板電容(Cp)成為槽電容的步降變壓器完成,使得 有效槽電容C由方程式2給予,其中CP是面板電容、Q是跨 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
裝
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接變壓器的一次線圈之電容的數值、而⑴和η〆 52 4疋變壓 口。的—乂線圈和二次線圈上的匝數。 c = (n2/n1)2CP+ Ci (2) 〜擇E數(r^/ni)和(3〖的比率之數值,使得方程式2 φ … ’、 弟一員小。方程式2用作決定匝比和特定而 盈泰々、 叫敌的主 专邊谷方面之適當數值的指南’而然後藉由檢查在譜振電 路的輸出所測量的那些電壓波形完成這些數值的共同最佳 化。然後選擇元件數值使來自一正弦訊號的偏離減到最 小。如果諧振頻率太高,將觀察由圖5八所例示的波形在 波形的父替極性片段之間何處有一零電壓區間。而然後使 用方程式1和2作為一指南冗成適當的碉整。如果諧振頻率 太低’將觀察由圖5B所例示的波形,何處有一垂直電壓步 階穿過零伏特連接波形的交替極性片段。如果諧振頻率與 列定址頻率相當一致,將觀察到如圖5C所示一近乎完美的 正弦波形。然而,在實務中,負載中的波動將造成小的頻 率變化。因此,通常設定直流輸入切換,使得諧振頻率中 的’交動造成譜振頻率等於或高於切換頻率,因此從理想的 ㈤振頻率在波形中造成的偏向顯示在圖5 A中。這是為了 避免如圖5B所顯示與切換點的突然電壓變化有關之大電流 暫態。大的瞬變電流透過增加耗阻損失減低電路的能量效 率。 已知的習知技藝缺乏平面顯示器(其在[以比更正的回饋 電路之時間常數更快的速率發生之]掃描期間調適負載中 的’交化’藉此造成影像加工)的電壓調整之任何教導。 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐) 540029 A7 _____B7 ___ 五、發明説明(1〇 ) 美國專利第5,576,601號(Koenck等人)承認透過與冷光板 _聯連接的自動變壓器之二次輸出供應電力到冷光板在該 項技藝中是已知的。與冷光板的電容相關地配置自動變壓 為的電感,以在冷光板的所需操作頻率提供一譜振頻率。 然而’沒有對灰度掃描期間很快地調適變動的負載變化之 任何機制的教導。提供了一電容器以避免對薄膜冷光板有 問題的面板電壓尖峰。本發明與特徵在於電介質崩潰電壓 較高很多的厚薄膜面板有關。 美國專利第3,749,977號(SHker)與驅動冷光燈的電路有 關。揭露了有分離的二次線圈之一種變壓器。然而,沒有 對提供變動負載的電壓調整的建議。 曰本專利第1 1067447號(Okada)也與驅動冷光燈的電路有 關’其不經歷負載中的變動或與顯示器的灰度變化有任何 關係。 美國專利第4,866,349號(Weber等人)與驅動電路需要提 供持續的電弧電流以供發光的電漿面板和其他面板有關。 美國專利第5,517,〇89號(Ravid)教導有一變壓器的冷光 板。然而,沒有諧振電路或灰度控制的建議。 發明概要 依照本發明,提供了一種方法和裝置,即使如所了解穿 過那些列和行的面板電容可能大大地改變,調整提供到一 平面顯π器的那些列和行之正弦電壓波形的最大值。當到 那些行的電壓超過一預定的數值時,藉由將電壓定位 到一實質地固定的數值完成調整。當穿過那些列或行的面 -14- ί紙張尺度制t s目家辟(CNS) A4規格(21GX297公爱) :-—---- 540029 A7 B7 五、發明説明(U ) 板電容如所見實際上接近它的最大值時,預定的數值選擇 為沒有截割時的尖峰正弦電壓。這個電壓定位特徵藉由提 供一調整的電壓幫助灰度控制,而不管任何所要輸入電壓 位準(最高達到最大顯示器亮度)的面板電容。 較佳具體實施例詳述 依照本發明的最廣態樣,圖4的步降變壓器T上的二次線 圈連接到一全波整流器(跨接它的輸出連接有一大儲存電 容器)。儲存電容器Cs和面板電容器CP如圖6所示串聯連 接。連接到全波整流器和儲存電容器Cs的二次線圈、與連_ 接到面板的第二二次線圈之匝比,至少是1.05 : 1,最好至 少是1.1: 1,而在1.1: 1到1.2: 1的範圍中更好。本發明的二 次線圈之匝比較圖4的能量恢復電路(也就是美國專利申請 案第09/5 04,472號)中連接到面板的三匝二次線圈之匝比實 質上更大。在那個電路中的3匝捲繞是設計來對電壓輸入 提供一小的直流補償到列和行驅動器,以確保它們的適當 運作。儲存電容器Cs的電容相對於面板電容CP是非常大 的。由於全波整流器確保通過儲存電容器的電壓總是有相 同極性,藉由使用一電解電容器可在一小體積中達到一大 的電容。也可使用例如輕或舒氧化物超級電容器的其他高 能量密度電容器。 在運作中,施加於面板的電|定位在一藉由調整到脈衝 寬度調變器(PWM)的回饋可任意地設定之數值。對面板電 容CP接近它的最大值之重面板負載來說,大約90%的能量 安排流到連接到面板的二次線圈以充電面板,而剩餘的 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS> A4規格(210 X 297公釐) 540029 A7 —---- --- B7 五、發明説明(12 ) 10。/❶充電儲存電容器c”對於面板電容有—平均值的平均 負載來說,導引大約5〇%的能量以充電面板,而導引5〇% 到儲存電容器cs。對於面板電容(^接近最小值的_备載來 說,大約跳的能量導引到面板,而9〇%到餘存電容器。 通常,如果在面板的電壓總是有大約05伏特的最小值正 極,以㈣連接到顯示器的列和行之切換積體電路的適當 運作’可滿^這些條件。另夕卜儲存電容器的電容對最大 面板電容的比率,應該至少是大約1〇:1且最好 20:1,而至少是30:1更好。 疋大、、勺 選擇儲存電容器Cs的内部率聯電阻為足夠低,使得由於 阻抗損失和RC時間常數所引起穿過電容器的電壓波動不 超過所述的調整容許度。另m線圈㈣比應該 考慮穿過驅動儲存電容器的整流器中那些二極體的順向壓 降、和次要電路中的任何阻抗損失。順向二極體電壓降可 藉由選擇整流器的蕭基(Sch〇ttky)二極體減到最小。 在依照圖6的電路之運作期間,當在定位電壓以下的一 電壓脈衝施加於一列或行時,來自一次線圈的能量主要經 由跨接面板連接的二次線圈傳送。同時,來自儲存電容器 Cs的能量,流到面板。當電壓超過定位電壓時,能量以儲 存和面板電容器平行充電的方式,主要地從一次線圈透過 連接到整流器的二次線圈傳送到儲存和面板電容器兩者。 由於平行電容由儲存電容器Cs的大電容左右,跨接電容器 的電壓只有最小增加,而達到有效電壓調整。 如美國專利申請案第〇9/5〇4,742號中所陳述,藉由感應 -16- 本紙張尺度制t目®家標準(c^7^(21〇X297公釐) 540029 A7
許多定址週期的平 由於顯示的影像中 存黾毛备cs的電壓 長度上的短期電壓 持灰度真實度所必 均電壓並提供回饋到 之任意變化所引起在 之較長期跳動。因此 ‘k動、和較長期電壓 需的最小範圍。 一次電路,可除去 許多脈衝上穿過儲 ,在單一脈衝時間 變動兩者可減到維 几整類示驅動器的方塊圖顯示在圖7中。在圖中’ HSvnc :::單—列的定址之時序脈衝,。脈衝饋入到一時 制電路6G ’其中延遲時間設定為使得諧振電路中 二…次數將相當於那些列和行的轉換次數。電路卿 則出她:於列和行諧振電路62和64 ’ @電路62的輸出施加 於極性交換電路66。極性交換電路66的切換次數由V — c 脈衝控制’以控制啟始每一完整架框的時序。如下面所更 評細說明定位電路64和66的輸出,並分別施加於行和列驅 動器積體電路68和70。 暫時回到圖2,最佳化本發明的較佳具體實施例,以盥 有一厚的薄膜介質層的冷光顯示器一起使用。厚的薄膜= 光顯示器與傳統的薄膜冷光顯示器之不 — 層中的-個包含具有高介質常數的一厚的薄膜層 質層不需要抵抗介質崩潰,因為厚的層提供這個功能,且 可製作成比薄膜冷光顯示器中所使用的那些介質層^薄許 多。美國專利第5,432,〇15號教導構成這些顯示器^厚的薄 膜介質層之方法。由於厚的薄膜冷光顯示器中介質層的本 貝之結果’圖j中顯示的等效電路中那些數值眘質上不同 於薄膜冷光顯示器的那些數值。特別地,Cd的數值可能比 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS> A4規格(210X 297公釐) 540029
A7 B7 五、發明説明(14 冗們對薄膜冷光顯示器的數值更大很多。這使得所施加列 和行電壓的函數之面板電容的變化比它對薄膜顯示器更 大,且提供在厚的薄膜顯示器中使用本發明的一更大動 力。在限電恩之上、和在臨限電壓之下的像素電容之比 率通常是大約4:1但可能超過1〇:1。對照之下,對薄膜冷 光顯不器來說這個比率是在大約2:丨到3 :丨的範圍中。依顯 不為的大小和施加於那些列和行的電壓而定,面板電容通 常可從毫微法拉範圍到微法拉範圍。 已經對一 8.5吋240乘320像素、四分之一 VGA格式的對角 線厚薄膜彩色冷光顯示器,&照實施本發明的一成功縮減 建立了 一列驅動器電路和一行驅動器電路。每一像素有透 過分離的行和一共用的列定址之獨立的紅色、綠色、和藍 色子像素。原型顯示器的臨限電壓是15〇伏特。這種顯示 器在一列和那些行(所有的行在一共同的電位)之間施加一 小於10伏特的電壓時測得的面板電容是7毫微法拉。在一 2和一仃 < 間在同樣的電壓(但其餘行的一半與所選擇的 仃在共同電位,而其餘那些行相對於所選擇的行在一 60 伏特的電壓)測得的面板電容是—大很多的數值,U微法 拉。 一圖8和9分別是依照本發明一較佳具體實施例對一些行和 -些列使用的諧振電路的電路圖。B1Q是連接在列諸振電 路和那些列驅動器之間’以提供交替的極性電壓到列驅動 态南電壓輸入針腳的一極性反轉電路之電路概要。對那些 諸振電路的輸入直流電壓是33〇伏特(從12〇/24〇伏特交流整 ._______ -1 8 _ I紙張尺度適用中g國家標準(CNS) Α4·(21()Χ297^^-__:-------
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二it旬。極性反轉電路的輸出連接到列驅動器積體電 二的㊅電壓輸入針腳(圖7)’列驅動器積體電路7〇的輸出 針腳連接到顯示器的那些列。如_ Jg # % + 哭 如S員技蟄中所知,列驅動 。。々寺鐘和閘輸入針腳使用數位電路[使用適合冷光鞀亍 态的矩陣定址之場效可程式閘陣列(FPGA,s)]同步。 圖11和圖12表示用來控制如圖7、8、9和灣示創新的 驅動器電路之時序訊號波形。原型顯示器的列定址頻率是 32仟赫,允許顯示器一 120赫茲的更新率。 參考圖8,行驅動諧振電路的諧振頻率由步降變壓器丁 2 的=次線圈所見的有效電感、和與在丁2的一次線圈見到的 仃弘谷並聯之電容器C42的有效電容控制。另外有一小的 整緣電容器CH與C42並聯,以微調諧振頻率。變壓器的 匝比大於5,並選擇電容器C42的數值Ci(參照方程式2)使得 Ci比U2/ni)2Cp大很多,以將諧振頻率時的面板電容改變的 效應減到最小。C9是用以調整槽電路的電容器觸排,連同 C42的電容’以獲得所需要的諧振頻率來與不同顯示器掃 描頻率匹配或同步。 進一步參考圖8,在變壓器T2的二次線圈之正弦輸出是 由跨接走位電路的儲存電容器C s之電壓所改變的直流,因 此即時輸出電壓不會是負的。 1皆振電路使用二個M〇SFET(金屬氧化物半導體場效電晶 體)Q2和Q3驅動,其切換由LC DRV訊號(使用一適當延遲 時間與HSync訊號同步)控制,藉此使那些列驅動器積體電 路選擇定址了的列。調整延遲以確保當驅動電流接近零 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 540029 A7 B7 五、發明説明(16 ) 時,發生列驅動器積體電路的切換。LC DRV訊號由顯示 驅動器[通常是一場效可程式閘陣列(FPGA),但可能是為 此目的設計的特定功能積體電路(ASIC)]的低壓邏輯部分 產生。LC DRV訊號是一 50%任務週期TTL層次方波。LC DRV訊號有二種形式:LC DRV A訊號與LC DRV B訊號互 補。 再次參照圖8,諧振電路中電壓位準的控制使用脈衝寬 度調變器U1達到,脈衝寬度調變器U1的輸出經由變壓器 T6發出到MOSFET Q1的閘。這藉由截斷330伏特輸入直流 電壓控制諧振電路中的電壓位準。當諧振電路從直流電壓 供電時感應器L2限制到它的電流,而二極體D 12限制在 MOSFET Q 1的源極由於感應器中的電流變化引起的電壓跳 動。脈衝寬度調變器的任務週期由一電壓回饋電路控制, 以感應在變壓器T2的一次線圈之電壓,來調節或調整諧振 電路電壓。脈衝寬度調變器的切換使用來自顯示驅動器的 低電壓邏輯部分的TTL訊號PWM_SYNC與HSync同步。 參考圖9,除了變壓器T1上的匝比與行驅動器電路中變 壓器T2的匝比不同之外,較佳具體實施例的列驅動器電路 a 的運作與行驅動器電路類似,以反映當由那些列來看時由 於其餘的列是在斷路,有較高列電壓和較小數值的面板電 容。變壓器T 1上也比T2上有多四個二次線圈,以產生極性 反轉電路(在後續架框上輪替列的極性)的運作所必需之浮 動電壓。 在較佳具體實施例中,列驅動器電路的輸出饋入到圖10 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 540029 A7 B7 五 、發明説明(17 ) 中顯示的極性反轉電路。這使列電壓在交替的架框上有相 反的極性,以提供冷光顯示器所必需的交流運作。六個 MOSFETs Q4到Q9組成一組類比開關,連接產生到那些面 板列的正或負的正弦驅動波形。極性的選擇由FRAME POL·(顯示系統中系統邏輯線路所產生的一丁TL·訊號)控 制。FRAME POL訊號與啟始顯示器上每一架框的掃描之 垂直同步訊號VSYNC同步。FRAME POL訊號,連同來自 T 1的四個浮動電|,產生操作極性反轉電路的那些控制訊 號(FRAME—POL-154 FRAME_P〇L-4)。 雖然在此處已描述了本發明的其他可能具體實施例,但 熟知該項技藝人士將了解可在其間進行變更,而不脫離本 發明的精神或所附申請專利範圍的範疇。 -21- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
Claims (1)
- D8 D8申請專利範圍 . 工用以提供一冷光顯示器的灰度影像控制之調整電力 之驅動電路,其使用從該顯示器的一變動面板電容(Cp) 恢復的能量,包含: 一電能來源; ⑼振電路,使用該面板電容(cp)以接收該電能,且 在之後產生一諧振頻率之正弦電壓以供電給該顯示器, 其中諧振頻率實質地與該顯示器的掃描頻率同步;及 黾路’用以在該面板電客(Cp)的變動事件中,調整 該正弦電壓的最大值。 2. 如申請專利範圍第1項之驅動電路,其中該諧振電路進 一步包含一步降變壓器,用來減少該顯示器的有效面板 電容(Cp:)。 3. 如申請專利範圍第2項之驅動電路,其中該步降變麼器 有一一次線圈,一進一步電容(C〖)跨接一次線圈;一第 一一次線圈,該面板電容(Cp)跨接第一二次線圈,其中 該進一步電容(Q)的數值相對於該面板電容(Cp)充份地 大’以維持該諧振頻率實質地與該掃描頻率同步;而連 接到一全波整流器的一進一步二次線圈跨接有一儲存電 容斋(Cs)並與該面板電容(Cp)串聯,其中該儲存電容器 (Cs)的數值相對於該面板電容(cp)充份地大,使得⑴對 面板電容(Cp)在或接近其最大值的一重面板負載來說, 該電能流到第一二次線圈以充電面板,而其餘能量充電 儲存電容器(Cs),(π)對面板電容有一平均值的平均負裁 來說,大約一半的能量流到面板而一半的能量流到铸存 -22-本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 540029 A8電容器(Cs), 幸至負載來說, 到面板。 及(lii)對面板電容在或接 大部分能量流到儲存電容 近其最小值的/ 器而其餘能量流 4, ,其中儲存電容器(Cs) 是大約10: 1。 ,其中儲存電容器(Cs) 是大約20: 1。 如申請專利範圍第3項之驅動電路 的電容對最大面板電容的比率至少 如申請專利範圍第4項之驅動電路 的電容對最大面板電容的比率至少 如申請專利範圍第5項之驅動電路,其中儲存電容器(Cs) 的電容對最大面板電容的比率至少是大約3〇 ι。 如申請專利範圍第3項之驅動電路,其中該全波整流器 結合蕭基(Schottky)二極體以使順向二極體電壓降減到最 小0 8·如申請專利範圍第3項之驅動電路,其中進一步二次線 圈對第二二次線圈的匝比至少是1 〇5: 1。 9. 如申請專利範圍第3項之驅動電路,其中進一步二次線 圈對弟——次線圈的E比至少是1.1. 1。 10. 如申請專利範圍第9項之驅動電路,其中進一步二次線 圈對弟--次線圈的區比是在1.1: 1到1.2: 1的範圍。 11. 如申請專利範圍第3項之驅動電路,其中該一次線圈有 〜匝而該二次線圈有助匝,使得cpMnVn/xCp。 12·如申請專利範圍第3項之驅動電路,進一步包含一额外 電容器,用來改變該諧振頻率。 13.如申請專利範圍第1項之驅動電路,其中來源進一步包 含電壓裝置,用以產生一直流電壓;及一脈衝寬度調變 -23- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 540029 A8 B8 C8器,用以改變該直流電壓成為電能的脈衝。 14.如申請專利範圍第〗項之驅動電路,進一步包含—柃 器以控制由該諧振電路所接收之電能的速率,以控^由 於該顯示器的變動阻抗 '和該顯示器的能量使用^起之 該正弦電塵的波動。 15.如申請專利範圍第14項之驅動電路,其中該控制器進— 步包含一回饋電路,以使用來自該諳振電路的—輸入感 應該正弦電壓的波動,並在之後提供一回饋訊號到兮: 制器。 P工 16·如申請專利範圍第15項之驅動電路,其中該輸入是來 該諧振電路的一步降變壓器之一—次線圈。 17. 如申請專利範圍第16項之驅動電路,其中該正弦電乘* 由調整到該控制器的該回饋訊號定位在一預定數值""猎 18. —種被動式矩陣顯示器,包含: 複數列,適於以該顯示器的一預定掃描頻率掃插. 複數行,其與該等列相交,形成特徵在於_變=的 板電容(CP)之複數個像素; 、面 一電能來源; 一諧振電路,使用該面板電容(Cp)以接收該電能 在之後產生一諧振頻率之正弦電壓以供電給該::哭且 其中諧振頻率實質地與該顯示器的掃描頻率同步τ备’ 一調整電路,用以在該面板電容(Cp)的變〜 J又Ί交,+固 整該正弦電壓的最大值。 H 19.如申請專利範圍第18項之被動式矩陣顧干哭 ^ 平Μ态1中該諧 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公釐) 540029 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 振電路進一步包含一步降變壓器,用來減少該顯示器的 有效面板電容(cp)。 20. 如申μ專利範圍第19項之被動式矩陣顯示器,其中該步 降變壓器有一 _次線圈,一進一步電容(Ci)跨接一次線 圈,一第一二次線圈,該面板電容(Cp)跨接第一二次線 圈,其中孩進—步電容(Ci)的數值相對於該面板電容(Cp) 充份地大’以維持該諧振頻率實質地與該掃描頻率同 步,而連接到一全波整流器的一進一步二次線圈跨接有 一儲存電容器(cs)並與該面板電容(Cp)串聯,其中該儲 存電客器(Cs)的數值相對於該面板電容(Cp)充份地大, 使得⑴對面板電容(Cp)在或接近其最大值的一重面板負 載來說,該電能流到第一二次線圈以充電面板,而其餘 能量充電儲存電容器(Cs),(11)對面板電容有一平均值的 平均負載來說,大約一半的能量流到面板而一半的能量 泥到儲存電容器(Cs),及(111)對面板電容在或接近其最 小值的一輕負载來說,大部分能量流到儲存電容器== 餘能量流到面板。 〃 21. 如申請專利範圍第2〇項之被動式矩陣顯示哭, ,w 兵中儲存 谷器(cs)的電容對最大面板電容的比率至,丨、3丄 土 /疋大約 22.如申請專利範圍第以項之被動式矩陣顯 、 T -、4 w,其中儲存 電容器(Cs)的電容對最大面板電容的比率、Q 20:1 ΟΛ>1 干王y疋大约 23.如申請專利範圍第22項之被動式矩陣顯示器, σ。 ,、中儲存 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 540029 A B c D 六、申請專利範圍 電容器(cs)的電容對最大面板電容的比率至少是大約 30:1。 24. 如申請專利範圍第20項之被動式矩陣顯示器,其中該全 波整流器結合蕭基(Schottky)二極體以使順向二極體電壓 降減到最小。 25. 如申請專利範圍第20項之被動式矩陣顯示器,其中進一 步二次線圈對第二二次線圈的匝比至少是丨〇 5 : j。 26. 如申請專利範圍第20項之被動式矩陣顯示器,其中進一 步二次線圈對第二二次線圈的匝比至少是丨1 : j。 27. 如申請專利範圍第26項之被動式矩陣顯示器,其中進一 步一次線圈對第二二次線圈的匝比是在1 1:1到1 2:1的範 圍。 28. 如申請專利範圍第20項之被動式矩陣顯示器,其中該一 次線圈有〜E而該二次線圈有A匝,使得Ci>>(n2/ni)2 X CP。 29·如申請專利範圍第20項之被動式矩陣顯示器,進一步包 含一額外電容器,用來改變該諧振頻率。 30·如申請專利範圍第18項之被動式矩陣顯示器,其中來源 進一步包含電壓裝置,用以產生—直流電壓;和一脈衝 寬度調變器’用以改變該直流電壓成為電能的脈衝。 31.如申請專利範圍第18項之被動式矩陣顯示器,進一步包 含一控制器以控制由該諧振電路所接收之電能的速^ G 以控制由於該顯示器的變動阻抗、和該顯示器的能量使 用引起之該正弦電壓的波動。 -26- 本紙張尺度適财國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) --:-—---— 540029 A B c D 六、申請專利範圍 32. 如申請專利範圍第3 1項之被動式矩陣顯示器,其中該控 制器進一步包含一回饋電路,以使用來自該諧振電路的 一輸入感應該正弦電壓的波動,並在之後提供一回饋訊 號到該控制器。 33. 如申請專利範圍第32項之被動式矩陣顯示器,其中該輸 入是來自該諧振電路的一步降變壓器之——次線圈。 34. 如申請專利範圍第33項之被動式矩陣顯示器,其中該正 弦電壓藉由調整到該控制器的該回饋訊號定位在一預定 數值。 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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