专利名称：用于驱动平板显示器的系统和方法以及相关的驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于驱动平板显示器的系统和方法以及相关的驱动电路。
背景技术：
目前等离子体显示板有希望在很多方面取代阴极射线管，如电视，监视器和其它视频显示器等。与阴极射线管相比，等离子体显示板的一个重要优点是它能以相对最小的厚度提供相对大的显示区域。
等离子体显示板的一般结构通常包括薄片状的前部和后部玻璃基片，该显示板周围两基片是密封的，在两基片的相对内表面之间封闭了化学性质稳定的封闭气体。两基片上有细长且表面覆盖着电介层的电极，前部玻璃基片上的电极横向地对着后部玻璃基片上的电极，由此确定了由等离子体显示板的电驱动器选择性地点亮的气体放电单元或象素。使用荧光物质能够增强显示板的发光和显示板的功率。还可以将荧光物质放在含多个子象素的象素中来分别发出几种主要的颜色红、绿、蓝，以便制成全彩色的等离子体显示板。
人们日益希望等离子体显示板有更大的显示板，而且有更多的显示行和更强的亮度，且功耗最小。已知用于彩色和黑白两者的交流等离子体显示板的驱动技术包括用所选择的象素保持电荷量的寻址期；激活这些电荷量而点亮所选择象素的持续期。在持续期，等离子体显示板由一种为整个等离子体显示板提供统一电压波形的强保持功能件驱动。强保持电压由专门为此目的设计的电子电路产生。在寻址期，等离子体显示板的单个行和列电极由唯一对应等离子体显示板当前图像的电压来选择驱动。选择寻址电压由一个为直接连接等离子体显示板电极而特别设计的驱动集成电路产生。
随着等离子体显示板在尺寸、显示行数、亮度级的增加，驱动电路的功率要求也随之增加。在等离子体显示板中利用能量回收电路来降低功耗。目前的能量回收电路与强保持电极对一起使用，该电路中的两个脉冲发生器产生的保持脉冲相位彼此相差180°。如颁发给Kanazawa等人的美国第5，654，728号专利中阐述的强驱动能量回收电路。
目前驱动技术的一个主要缺点在于它的列或数据电极驱动电路造成了等离子体显示板总功耗巨大。这是因为数据电极驱动器的输出脉冲频率比大容量保持驱动器的输出频率高得多。
发明概述因此，本发明的目标为提供一种驱动平板显示器的系统和方法，该平板显示器为数据电极采用了节能驱动技术。
本发明的另一个目标为给平板显示器提供一种显示驱动电路，它能够为多种应用所使用，并能在等离子体显示板中进行节能的数据电极驱动。为了实现本发明的上述目标和其它目标及特点，提供了一种用于驱动平板显示器的系统，该系统在扫描电极和数据电极的交叉点上具有很多显示象素。该系统包括一个能够存储显示位的寄存器和一个连接到寄存器且含多个输出的锁存器。每个寄存器位表示相应电极的下一状态。每个锁存器输出表示相应电极的当前状态。该系统还包含一些逻辑电路。每个逻辑电路对应一个电极。每个逻辑电路根据相应电极的下一状态和当前状态产生控制信号。驱动电路包括一个换高态驱动器和一个换低态驱动器。根据相应的逻辑电路控制信号，每个电极可选择地连接到该驱动电路上。
每个逻辑电路可以这样设置根据触发信号，逻辑电路控制信号把换高态驱动器连接到当前为低态而下一状态为高态的电极上。而且，逻辑电路控制信号把换低态驱动器连接到当前为高态而下一状态为低态的电极上。
在优选的实施方案中，每个逻辑电路还包括一个连接到相应存储器位的第一输入和一个连接到相应锁存器输出的第二输入。组合逻辑网络接收第一输入和第二输入，并且产生多个控制信号。这些控制信号包括一个换高态控制信号，它将换高态驱动器选择地连接到相应电极上；以及一个换低态控制信号，它将换低态驱动器选择地连接到相应电极上。在设置组合逻辑网络时，使得根据触发信号，当相应电极当前为低态而下一状态为高态时，便发出换高态控制信号。当相应电极当前为高态而下一状态为低态时，便发出换低态控制信号。
另外，在优选的实施方案中，多个控制信号还包括一个高态保持控制信号和一个低态保持控制信号。当相应电极当前为高态而下一状态也为高态时，组合逻辑网络便根据触发信号发出高态保持控制信号。当相应电极当前为低态而下一状态也为低态时，组合逻辑网络便根据触发信号发出低态保持控制信号。被确认的高态保持控制信号把相应的电极连接到一个高保持电压源上；被确认的低态保持控制信号把相应的电极连接到一个低保持电压源上。
另外，在优选的实施方案中，系统还包括多个换高态开关元件和多个换低态开关元件。每个换高态开关元件含一个连接到相应逻辑电路换高态控制信号的输入端、一个连接换高态驱动器的第一端子、和一个连接相应电极的第二端子。每个换低态开关元件含一个连接到相应逻辑电路换低态控制信号的输入端、一个连接换低态驱动器的第一端子、和一个连接相应电极的第二端子。
另外，为实施本发明配备了一种用于平板显示器的显示驱动电路。该驱动电路包括一个寄存器、一个锁存器、对应电极的逻辑电路、和换高态及换低态开关元件。
另外，为实施本发明配备了一个等离子体显示板，该显示板包括一对定位基片，以便确定其间的间隙区域。放置在间隙区域中的电极产生由象素构成的显示行。该等离子体显示板包括一个根据本发明构成的驱动系统。
另外，为实施本发明还提供了一种驱动平板显示器的方法。该方法包括确定每个电极的当前状态；确定每个电极的下一状态；根据该电极的下一状态和当前状态为其产生多个控制信号；并且根据该电极的控制信号选择地把驱动电路连接至每个电极。
本发明的优点很多。例如，本发明提供了一种用于驱动平板显示器的系统和方法，以及相关的驱动电路，该电路对多个电极组均适用，而且能够节能地驱动电极。
参照附图，通过详细说明本发明的一种最佳实施模式，本领域的普通技术人员将会很容易地体会到本发明的上述目标和其它目标、特点以及优点。
附图简述
图1为分解透视图，简要地说明了根据本发明构造的等离子体显示板的有效区域；图2为图1所示等离子体显示板的部分剖面图，以说明它的结构；图3为用于驱动等离子体显示板的系统，图示为本发明第一实施方案中连接驱动电路的显示驱动集成电路芯片；图4a为本发明第一实施方案的数据电极的电压波形图；图4b为本发明第一实施方案的锁存器的电压波形图；图4c为本发明第一实施方案的换高态指示器的电压波形图；图4d为本发明第一实施方案的换低态指示器的电压波形图；图5示出了与图3中所示系统类似的驱动电路，该系统带有一个定位在换高态指示器和换低态指示器之间的电压源，用以补偿任何衰减；图6示出了本发明第二实施方案的驱动电路；图7a为本发明第二实施方案的数据电极的电压波形图；图7b为本发明第二实施方案的锁存器的电压波形图；图7c为本发明第二实施方案的换高态电压波形图；图7d为控制用于驱动图6中所示振荡器的第一对开关的电压波形图；图7e为控制用于驱动图6中所示振荡器的第二对开关的电压波形图；图7f为本发明第二实施方案的换低态电压波形图；图8a为本发明第三实施方案的数据电极的电压波形图；图8b为本发明第三实施方案的锁存器的电压波形图；图8c为本发明第三实施方案的换高态电压波形图；图8d为本发明第三实施方案的换低态电压波形图；图9用框图示出了本发明用于驱动诸如图1和2所示等离子体显示板的平板显示器的方法。
实施本发明的最佳模式参照附图1的简要图解，20表示一种根据本发明构造的交流等离子体显示板。该等离子体显示板20包括普通薄片状的前玻璃基片22和普通薄片状的后玻璃基片24。前玻璃基片22包括外表面26，在使用时外表面朝向显示器的观察者。前玻璃基片22还包括内表面28(在使用时面向后)和遍布的细长电极30，简图中的虚线只示例性的画出几个电极。如图2所示，这些电极30被电介层32覆盖。通常，电极30沿第一方向彼此隔开且平行地在显示板20的相对末端之间延伸，在末端处，将与电驱动器建立适当的电气连接，电驱动器将在后面阐述。为了简化图解，虽然前后玻璃基片22和24被示成块状，但实际上它们呈薄片状，厚度比较薄，而且，在其相对末端之间有一个尺寸相当大的面积。
参照图1和图2，等离子体显示板20的后玻璃基片24包括外表面34，在使用显示板时，该外表面朝后，背着观察者的方向，此外，显示板20还包括内表面36，该内表面朝前，并与前玻璃基片22的内表面28相对。如图2所示，后玻璃基片24的内表面36包括气体放电槽38和用于隔开气体放电槽的挡条40。
如图1所示，这些气体放电槽38和挡条40均是细长的，它们沿第二方向彼此隔开且平行地延伸，该方向对于前玻璃基片22的电极30的第一方向是横向的。后玻璃基片24包括一些位于气体放电槽38里的细长电极42，并且每个电极均覆盖着电介层44，电介层可以是未示出的很薄的一层氧化镁，或其它适合降低所需工作电压的第二放射性薄膜。后玻璃基片的电极42至少延伸至显示板20的一个末端，以便与该板的一个电驱动器相连。气体放电单元或象素46位于前电极30和后电极42的交叉点上。化学性质稳定的气体被前后玻璃基片22与24四周的密封层密封。添加了氦、氖、或氩的氙气能降低彩色显示器的击穿电压。
如图2所示，气体放电槽38还可以含荧光物质以增强发光，并且，气体放电槽还可放置在含有相邻气体放电槽的象素中以作为子象素，从而发出三种主要的颜色红、绿、蓝，由此制成全彩色显示器。在后一情形中，气体放电槽38之间的间距应约为前玻璃基片电极30之间间距的三分之一，以使在显示板的两个方向上具有相同的象素分辨率。值得注意的是，荧光物质可以用作部分或全部电介层，此时，前述的第二放射性薄膜可以覆盖在荧光物质上。
继续参照图2，将会注意到前后玻璃基片22和24的片层被断开了，这是因为，与厚得多的基片相比气体放电槽38的深度和相应挡条40的高度其数量级只有千分之几英寸。例如，在一个适当的结构中，气体放电槽之间的间隔为千分之四英寸，槽宽为千分之三英寸，每个挡条40的宽度为千分之一英寸，高度为千分之四英寸。这些所列举的尺寸不应当限制本发明，而是给出有关尺寸相当小的总体概念。还应注意的是，电介层44和荧光物质48也非常薄，例如只有几微米厚，但为图示方便，图中画得较厚。
等离子体显示板20使用的其它多种特性和技术在美国第08／933，905号未决的专利申请中有详细的描述，该申请提交于1997．9．23，发明者James C．Rutherford，题目是“驱动等离子体显示板的系统和方法”，在此，可完全引入它作为参考。
在列放电型等离子体显示板中，列电极典型地用作数据电极，行电极典型地用作扫描电极。在持续期，积累的壁电荷在行电极和列电极之间振荡，以照亮显示器。在表面放电型等离子体显示板中，列电极一般用作数据电极。行电极一般有两部分。行扫描电极用于寻址。在持续期，积累的壁电荷在行扫描电极和相应与之成对的行保持电极之间振荡，这在本领域中是熟知的。
本发明的实施方案不具体局限于列电极。等离子体显示驱动技术可以尝试使用以寄存器控制电极状态的行或列电极形式。虽然列电极的适用性是本发明的一个方面，但最理想的是将本发明的实施方案应用于同一显示装置的扫描、保持和／或数据电极驱动器之中。然而，为了最好地说明本发明实施方案的优点，下面的阐述特别针对列数据电极驱动电路，它通常也被称为数据电极驱动电路或寻址电极驱动电路。
列驱动器集成电路的耗电在于许多位移电源，它们是寻址电压、电极电容和寻址频率的函数。位移电源是由列电极电容通过一个象晶体管一样的电阻元件反复充放电而产生的。本发明的实施方案能显著减少位移电源，并且在一些情况下允许减少或去掉昂贵的用于驱动器芯片的散热片。
参考图3，图示为一种有效驱动象等离子体显示板20一样的平板显示器的系统58。该系统58包括能有效驱动列电极的集成电路芯片60。集成电路芯片60专为直接连接等离子体显示板的电极-通常每组为64个电极-而设计。每个电极由集成电路芯片60的相关列驱动电路驱动。如图所示，第一列驱动电路62对应电极80。第二驱动电路64对应电极82。芯片60包括许多连接其它等离子体显示板电路的管脚。管脚66连接高保持电压源Vpp。管脚68连接低保持电压源或接地(标示为GND)。管脚70连接高态驱动电路，标示为UP。管脚72连接低态驱动电路，标示为DN。管脚74和76分别连接LATCH(锁存器)信号和时钟信号。管脚78接收显示数据信号。
芯片60上的驱动电路包括一个能存储显示位的寄存器。该寄存器最好是能并行输出的移位寄存器，且由多个级联的D触发器84构成。每个位86表示相应数据电极的下一状态。锁存器连接寄存器，且最好由多个级联的D触发器88构成，其中，触发器D的输入连接到每个寄存器的输出位86。锁存器输出90表示相应数据电极的当前状态。应当理解，懂得显示板技术的人们有时也把锁存器称作保持寄存器，这里使用的锁存器这一术语有意包括了这类保持寄存器。另外，这里使用的术语寄存器和锁存器也包括其它能用作寄存器或锁存器的双稳态电路装置。
逻辑电路96最好是由多个逻辑门98组成的组合逻辑网络。逻辑电路96的第一输入连接到寄存器位86，第二输入连接到相应的锁存器输出90。
当然，所有列驱动电路是基本相同的，并且列电路驱动器中相同的参考数字用来表示相同的元件。为了简化对本发明的理解，将只描述列驱动电路62。
逻辑电路96产生多个控制信号。高态保持控制信号100、换高态控制信号102、换低态控制信号104和低态保持控制信号106均由逻辑电路96确定。如图所示，正如动态指示器和极性指示器所指示的，构成锁存器的D触发器由LATCH信号的下降沿触发。逻辑电路96是一个门逻辑电路，并且只有当LATCH为高态时才有效。LATCH信号的上升沿是触发信号的开始，LATCH信号的下降沿是触发信号的结束，触发信号将引起状态转移的产生。
如图所示，逻辑电路控制信号100、102、104、106以一个热码的形式进行控制。当LATCH为低态时，发出高态保持控制信号100或低态保持信号106。如果当前状态为高态而LATCH为低态，则发出高态保持控制信号100。如果当前状态为低态，LATCH也为低态，则发出低态保持控制信号106。当LATCH信号为高态，且相应电极的当前状态和下一状态均为低态时，则发出低态保持控制信号106。当当前状态和下一状态均为高态，且LATCH信号也为高态时，则发出高态保持控制信号100。当LATCH信号为高态，且相应电极的当前状态和下一状态不同时，则发出换高态控制信号102或换低态控制信号104。当LATCH信号为高态，当前状态为低态，且下一状态为高态时，则发出换高态控制信号102。当LATCH信号为高态，当前状态为高态，且下一状态为低态时，则发出换低态控制信号104。当然，根据本发明可以为逻辑电路96作出各种选择设计。
例如，为了代替一个热码的方式，可设置逻辑电路96，使得在触发信号(当触发信号为低态时)之后，发出高态保持控制信号100和换高态控制信号102，以将高态保持电压源和换高态驱动器连接至当前状态为高态的电极上。另外，发出低态保持控制信号106和换低态控制信号104，以将低态保持电压源和换低态驱动器连接至当前状态为低态的电极上。
特别是在图3或5的驱动电路中，当LATCH被拉低时，希望能为驱动电路的所有指示器提供非零电流，对此，上面刚描述的装置是非常有益的。这样的装置很容易实现，例如，在逻辑电路96的换高态和换低态控制信号上增加两个或门。
逻辑电路发出控制信号，以选择性地将高态保持驱动器、低态保持驱动器、换高态驱动器、或换低态驱动器连接到每个与有关逻辑电路96相对应的电极上。在图3所示的实施方案中，驱动电路110包括一个由第一电感112构成的换高态驱动器，一个由第二电感114构成的换低态驱动器。当需要导出电流时，此第一和第二电感112和114分别连接至电源116上。
高态保持控制信号100和低态保持控制信号106分别连接了高态保持开关120和低态保持开关122。换高态控制信号102和换低态控制信号104分别连接了换高态开关124和换低态开关126。这些开关可以用任何本领域中熟知的各种方法来实现，如MOSFET。此外，所有开关不必实现为同一种方式。例如，保持驱动器可以使用第一类开关装置，转换驱动器使用第二类开关装置。逻辑电路控制信号100、102、104、106连接在开关的输入上。高态保持开关120的一端连接电源Vpp的管脚66，另一端连接数据电极80。低态保持开关122的一端连接了接地管脚68，另一端连接数据电极80。换高态开关124的一端连接数据电极80，另一端连接二极管130的阴极。二极管130的阳极连接高态驱动器管脚70。二极管130能防止泄漏电流流入换高态驱动器和其它输出端。另一个二极管132的阳极连接了接地管脚68，阴极连接了高态驱动器管脚70，以防止高态驱动器管脚70的电压变得极低；还可以再连接一个二极管，以防止高态驱动器管脚70的电压变得过高。换低态驱动器开关126一端连接数据电极80，另一端连接二极管134的阳极。二极管134的阴极连接低态驱动器管脚72。二极管134能防止电流从换低态驱动器中泄漏，也防止了电流泄漏到其它输出端。另一个二极管136的阴极连接了电源Vpp的管脚66，阳极连接低态驱动器管脚72，以防止低态驱动器管脚72的电压变得过高；还可以再连接一个二极管以防止低态驱动器管脚72的电压变得过低。
在使用等离子体显示板的芯片60期间，数据管脚78上的数据记录在由D触发器84组成的移位寄存器里。当LATCH保持低态时，时钟管脚76通过振荡把显示数据输入到寄存器里。然后，LATCH由低态变成高态以触发逻辑电路96，使逻辑电路96根据当前和下一状态产生如下任何一个输出“高态保持”、“低态保持”、“换高态”、或“换低态”。然后逻辑电路96发出适当的控制信号，直到LATCH再次变成低态，以将逻辑电路96的输出限制在“高态保持”或“低态保持”。正如电路电压波形说明中所作的进一步描述一样，最好根据电极电容、由芯片60驱动的每组电极的数量、以及驱动电路的参数(如图3所示方案的驱动电路的电感器电感)来调整LATCH脉冲的脉宽。
参照图4a-4d，图示为分别使用第一和第二电感器112和114(图3)的换高态和换低态驱动电路的第一实施方案电压波形。数据电极的驱动波形在图4a中示出，并注为140。LATCH的驱动波形在图4b中示出，并注为142。在高态驱动器管脚70(图3)处测出的高态恢复波形很好地在图4c中示出，并注为144。在低态驱动器管脚72(图3)处测出的低态恢复波形很好地在图4d中示出，并注为146。
为了便于理解换高态和换低态驱动电路的第一实施方案，图4a-4d中所示的所有曲线具有相同的时间坐标，并以虚线标出充放电间隔的界限。参照图3和4a-4d，在0纳秒时，LATCH在脉冲152处(图4b)拉成高态以触发逻辑门电路96。因为所有电极的当前状态均为低态或逻辑‘0’，且下一状态均为高态或逻辑‘1’，所以，会给所有电极发出换高态控制信号102。于是，开关124由加在其输入端的换高态控制信号102的电压触发。高态驱动器管脚70立刻被拉低至0伏，如图4c所示。当高态驱动器管脚70的电压向25伏上升时，电感器112中的电流随着增加。当高态驱动器管脚70的电压达到25伏时，电感器112中的电流将达到最大值。然后电感器112中的电流会随着高态驱动器管脚70的电压趋向50伏而下降。当高态驱动器管脚70的电压达到50伏时，LATCH被拉成低态，关闭开关124，电极80和其它电极完成充电。电极80和其它电极的充电如图4a的波形部分150所示。高态驱动器管脚70的电压如图4c的波形部分154。显然，在电极80充电时，使闭合开关24的电压降基本上最小，以便降低驱动器芯片的功耗。在所示的实施方案中，LATCH脉冲大约为250纳秒，且每个寻址电压脉冲大约为1纳秒。
如图4a-4d所示，在0纳秒和250纳秒之间的电压波形表示由驱动器芯片60驱动的电极组中的所有数据电极同时被充电。电感器112的电感值可根据组内电极的数量、电极电容、以及当组内所有电极均充电时所要求的全组电极的充电时间来选择。
LATCH信号的理想脉冲宽度等于该组所有电极同时充电所需的时间，如图4a-4d中所示的0～250纳秒的间隔。
在1000～1250纳秒的间隔中，表示了由驱动器芯片60驱动的组内所有电极的同时放电情况。数据电极80和其它所有数据电极在图4a中波形140的156部分放电。LATCH脉冲158(图4b)会使低态驱动器管脚72产生如图4d中所示波形146的160部分。1000～1250纳秒间隔中的放电与在0～250纳秒间隔中电极组的充电相类似。在放电时，LATCH脉冲158触发逻辑门电路96，该门电路发出换低态控制信号104，以便为所有电极接通开关126。电感器114最好与电感器112的电感相同；但是，如果要求组内所有电极的放电时间与组内所有电极的充电时间不同，那么电感器114可选择不同的电感值。
参考图3和4a-4d，现在来讲述一些电极基本同时地充电和其它电极放电的情况，所有的这些其它电极都是由驱动电路芯片60控制的组内电极。在2000～2250纳秒之间的间隔中，描述的是基本同时进行的充电和放电。如图4a所示，数据电极波形140的部分波170表示电极组的一些电极在LATCH脉冲172(图4b)基础上的充电。高态驱动器管脚70表现为图4c所示波形144的部分波174。因为只有一些电极在充电，所以换高态开关124输出端的容性负载小于最大负载。因此，高态驱动器管脚170处的谐振频率较高，且如图所示，电极的充电时间较短。如图4a所示，数据电极在LATCH脉冲172结束之前全部充电。数据电极波形140的部分波180表示了当换高态开关保持接通时的电极部分放电。二极管130限制泄漏电流，使电荷丢失最少。LATCH脉冲172过后，发出高态保持驱动器控制信号100，接通高态保持开关120。图4a中波形140的部分波182表示经过高态保持开关120进行的电极充电完成。
由驱动器芯片60驱动的电极组的其它电极被放电。同一电极组内不同电极的充电和放电最好是基本同时进行。这里使用的“基本同时”意思是电极充电或放电的有用脉冲宽度有重叠。例如，在显示板寻址期，当扫描脉冲加到扫描电极上时，用于充电电极和放电电极两者的有用脉冲宽度将引起电荷存入。充电和放电最好是在LATCH脉冲的上升沿同时开始。但是，可以根据需要在充电或放电的开始加入延迟。
组内其它放电电极有着如图4a所示的电压波形186。部分波188表示放电电极上的电压。低态驱动器管脚72的波形146的部分波190(图4d)表示电极通过电感放电。数据电极的电压波形186在下降到0伏之后，在LATCH脉冲172结束之前，将由于通过二极管134的泄漏电流会而在部分波194处进行轻微充电。如波形186的部分波194所示(图4a)，低态保持驱动器会在锁存器脉冲172结束时迅速将放电电极拉至零伏。
由驱动器芯片60驱动的电极组有一些电极在3000纳秒处产生另外的放电。这种放电与前面所述的放电方式相同。当然，同一组内电极基本同时发生的充电和放电将会在第一电感器112和第二电感器114中产生感应电流。通过电感器114的放电电流可能通过电感器112，从而使任何正在充电电极产生充电。通过有效确定电流流经电感对的线路，可使电源116流出的电流最小，并使电源116流出的平均电流为零。作为选择，电源116也可以是一个大电容器。
本发明实施方案的优点为利用技术使经过换高态和换低态开关的电压降充分降低，由于该技术非常有效，所以可用于显示板的寻址。换高态和换低态开关两端的电压降低能使芯片60只消耗很少的能量；因此，芯片工作发热较少。此外，本发明实施方案的优点是，如果需要，由电源提供的充电和放电电流可以最小。
作为选择，电感器112和114可以这样设置，使得每个电感器的电感值均可改变，以同负载情况相匹配。例如，每个驱动器可以包括一系列电感器，电路中设置单个的电感器，这样，通过将单个的电感器切离电路，便可改变电感值。根据需要，这种电路可允许高态驱动电路和低态驱动电路的电感值独立地、动态地同容性负载相匹配。因此，总可使换高态和换低态时间与给定的LATCH脉冲宽度相匹配。
由于降低芯片60功耗的潜力非常重要，所以，在本发明的驱动器方案中，输出功能装置(对于输出数量相同的情况)所需占用的面积比目前驱动器芯片所用相同集成电路硅占用的面积要小得多。于是，有更多的区域用于放置输入和／或额外的输出功能硅。因此，由于电源功效允许在同一的芯片区域里执行更多的功能，所以每个集成电路芯片可以增加更多的功能。由于这个原因，本发明的实施方案非常适用于等离子体显示板的列驱动器和行驱动器，以及适用于场致发光显示器、液晶显示器和场发射显示器的行和列驱动器等。
参照图5，标有200的是本发明第一实施方案的优选实施方案。驱动电路200包括一个用于连接高电压源的Vpp连接端202、一个用于连接高态驱动器管脚70的高态驱动器连接端204、一个用于连接低态驱动器管脚72的低态驱动器连接端206、和一个用于连接低电压源或接地的接地端208。第一和第二电感器，210和212，分别限制通过换高态开关124和换低态开关126的电压降。例如，一对主电压源214和216，每个大约为22．5V。譬如，辅助电压源216大约为5V。辅助电压源216能在电感器210和212之间提供一个电压差，以补偿包括二极管压降在内的任何损耗。
参考图6，标有230的是驱动电路的第二实施方案。振荡器电路由铁磁芯电感器232和电容234构成。高态驱动器连接端236连接该振荡器的一侧，而低态驱动器的连接端238连接该振荡器的另一侧。电路230也有一个用于连接高电压源的Vpp连接端240，以及一个用于连接低电压源或接地的接地端242。当振荡器电路处在合适的峰值电压时，便为振荡器电路提供补充能量，以补偿任何电阻损耗，这时，第一开关244和第二开关246可能同时作用。此外，当振荡器电路处在反向峰值为其补偿任何电阻损耗时，第三开关248和第四开关250可能同时作用。
参考图7a～7f，所示为振荡器型驱动电路的实施方案(图6)的电压波形。图7a示出的是电极波形。波形270表示一些电极的电压波形，而波形272表示其它电极的电压波形。图7b为LATCH的波形，标示为274。图7c为高态驱动器连接端236的电压波形，标示为276。图7f为低态驱动器连接端238的电压波形，标示为282。第一和第二开关244和246由图7d中的电压波形驱动，标示为278。第三和第四开关248和250由图7e中的电压波形驱动，标示为280。
显然，当自由运行的振荡器电路与LATCH信号准确同步时，能降低经过换高态和换低态开关的电压降。其结果是，换高态和换低态开关中驱动器芯片的功耗最少。
参考图6，中心抽头256与Vpp连接端240由电容252分开，而且与GND连接端242由电容254分开。中心抽头256保持振荡器稳定。
当然，根据移位寄存器(下一状态)和锁存器输出端或保持寄存器(当前状态)的显示数据，有很多驱动电路可以用于降低经过换高态和换低态开关的电压降，由此以降低芯片功耗。此外，本发明的实施方案可以用于降低显示器的总功耗。图3和5所示的电感器实施方案和图6所示的振荡器实施方案只是示例性地说明了本发明的电路配置，在此，本发明根据电极的下一状态和当前状态来控制电极与电压驱动电路的连接。
参考图8a～8d，所示为电极、锁存器、换高态连接和换低态连接的交变波形。数据电极产生的波形标为290和292。290和292波形相位相反，以表示同时进行的充电和放电，这是种优选方案，但不一定非得如此。同时或基本同时的充电和放电可很容易地使Vpp电源电流最小，还能有效地驱动位于驱动器芯片中的电极。同时充电和放电能使数据电极的数据有效时间最长。
电极波形290和292含有充电部分294和放电部分296。锁存器波形如图8b所示，其脉冲宽度对应于电极的充电和放电时间。图8c的换高态驱动器波形300的充电部分302与图8a电极波形的充电部分294一致。图8d的换低态驱动器波形304的放电部分306与图8a的电极波形的放电部分296一致。应当理解，由于电源损耗的二阶特性，图8c～8d所示换高态和换低态驱动器的斜坡波形能最大地降低电阻开关元件中的功耗。图8a～8d中的波形可以采用多种普通功能的信号发生器电路来生成，这种信号发生器电路是本领域普通技术人员所熟知的。
图9所描述的是本发明用于驱动平板显示器的一种方法。本发明的方法特别适合于数据电极的驱动；但是，如果需要，本发明的实施方案也可以用于扫描或保持电极。图块310是指对电极组中的所有电极确定其当前状态，如由单个驱动器芯片驱动的一组电极的所有电极。图块312是指确定电极组中所有电极的下一状态。在图块316中，按每个电极的当前状态和下一状态形成控制信号。控制信号可以指示下面任何状态“高态保持”、“低态保持”、“换高态”、“换低态”，如前文所描述，可以同时发出“高态保持”和“换高态”，或“低态保持”和“换低态”。如果要求特殊配置，通过控制信号也可以指示驱动电极的其它状态，如“溢出”或“无驱动器”。在图块318中，根据控制信号，优选地根据触发信号，组内每个电极可选择地连至适当的驱动电路。
此外，由于按本发明工作的芯片发热较少，所以其它功能和／或结构(如极性和片上存储器)也可以在该芯片上实现。本发明的设计允许引入存储器阵列和接口逻辑以作为该驱动器芯片的前端功能。还有，本发明的实施方案还可以用介质绝缘的晶片来实现，如“绝缘体上的硅”(SOI)技术。
实施本发明的最佳模式已作详细阐述，熟知本发明有关技术的人们将会理解下述权利要求所限定的实现本发明的各种可能设计和实施方案。
权利要求
1．一种用于驱动平板显示器的系统，该显示器在扫描电极和数据电极的交叉点上含有显示象素，该系统包括能存储显示位的寄存器，每个位表示相应电极的下一状态；连接存储器并含有输出的锁存器，每个输出表示相应电极的当前状态；对应于电极的逻辑电路，每个逻辑电路根据相应电极的下一状态和当前状态产生多个控制信号；和驱动电路，它含有换高态驱动器和换低态驱动器，每个电极按相应逻辑电路控制信号能选择地连接到驱动电路上，其中，每个逻辑电路作如此设置，以便根据触发信号，逻辑电路控制信号将换高态驱动器连接到当前为低态且下一状态为高态的电极上，并将换低态驱动器连接到当前为高态且下一状态为低态的电极上。
2．根据权利要求1的系统，其中，每个逻辑电路还包括连接相应寄存器位的第一输入；连接相应锁存器输出的第二输入；且组合逻辑网络，它接收第一和第二输入，并产生多个控制信号，此多个控制信号包括一个换高态控制信号，以用于选择性地连接换高态驱动器和相应电极；一个换低态控制信号，以用于选择性地连接换低态驱动器和相应电极。其中，组合逻辑网络作如此设置，以便根据触发信号，当相应电极当前为低态且下一状态为高态时，发出换高态控制信号，且当相应电极当前为高态且下一状态为低态时，发出换低态控制信号。
3．根据权利要求2的系统，其中，多个控制信号还包括高态保持控制信号，以用于选择性地连接高态保持电压源和相应电极；和低态保持控制信号，以用于选择性地连接低态保持电压源和相应电极，其中，组合逻辑网络可以这样设置，以便根据触发信号，当相应电极当前为高态且下一状态也为高态时发出高态保持控制信号，且当相应电极当前为低态且下一状态也为低态时发出低态保持控制信号。
4．根据权利要求2的系统，还包括多个换高态开关元件，每个换高态开关元件含一个连接相应逻辑电路的换高态控制信号的输入、一个连接换高态驱动器的第一端子、和一个连接相应电极的第二端子；和多个换低态开关元件，每个换低态开关元件含有一个连接相应逻辑电路的换低态控制信号的输入、一个连接换低态驱动器的第一端子、和一个连接相应电极的第二端子。
5．根据权利要求4的系统，还包括连接换高态开关元件第一端子和换高态驱动器的多个第一二极管，每个第一二极管的阴极连接在相应换高态开关元件的第一端子上，且阳极连接在换高态驱动器上，以阻止电流泄漏至换高态驱动器；和连接换低态开关元件第一端子和换低态驱动器的多个第二二极管，每个第二二极管的阳极连接在相应换低态开关元件的第一端子上，且阴极连接在换低态驱动器上，以阻止来自换低态驱动器的泄漏电流。
6．根据权利要求4的系统，其中，驱动电路还包括第一电感器，其第一端连接电源，第二端连接每个换高态开关元件的第一端子；和第二电感器，其第一端连接电源，第二端连接每个换低态开关元件的第一端子。
7．根据权利要求4的系统，其中，驱动电路还包括一个振荡电路，其第一正弦输出连接在每个换高态开关元件的第一端子上，第二正弦输出连接在每个换低态开关元件的第一端子上，其中，振荡电路作如此设置，以便第一和第二正弦输出的信号彼此相位差大约为180度。
8．一种平板显示器的显示驱动电路，平板显示器包括一组电极，该驱动电路包括能存储显示位的寄存器，每位表示相应电极的下一状态；连接寄存器的锁存器，它含多个输出，每个输出表示相应电极的当前状态；对应于电极的逻辑电路，每个逻辑电路根据相应电极的下一状态和当前状态产生多个控制信号，控制信号包括换高态控制信号和换低态控制信号，换高态控制信号用于选择性地连接相应电极和换高态驱动器，换低态控制信号则用于选择性地连接相应电极和换低态驱动器；多个换高态开关元件，每个换高态开关元件具有一个连接相应逻辑电路的换高态控制信号的输出、连接换高态驱动器的第一端子、和连接相应电极的第二端子；和多个换低态开关元件，每个换低态开关元件具有一个连接相应逻辑电路的换低态控制信号的输出、连接换低态驱动器的第一端子、和连接相应电极的第二端子；其中，每个逻辑电路作如此设置，以便根据触发信号，在相应电极当前为低态且下一状态为高态时发出换高态控制信号，且在相应电极当前为高态且下一状态为低态时发出换低态控制信号。
9．根据权利要求8的驱动电路，还包括多个第一二极管，它们把换高态开关元件的第一端子连接到换高态驱动器上，每个第一二极管的阴极连接相应换高态开关元件的第一端子，阳极连接在换高态驱动器上，以阻止电流泄漏到换高态驱动器；和多个第二二极管，它们把换低态开关元件的第一端子连接到换低态驱动器上，每个第二二极管的阳极连接相应换低态开关元件的第一端子，阴极连接在换低态驱动器上，以阻止来自换低态驱动器的泄漏电流。
10．一种等离子体显示板，它包括一对定位基片和一些电极，基片之间定义了一个间隙范围，电极放置在间隙范围内以便形成由象素组成的显示行，且电极包含一组电极，等离子体显示板还包括能存储显示位的寄存器，每个位表示相应电极的下一状态；连接寄存器的锁存器，它含有多个输出，每个输出表示相应电极的当前状态；对应于电极的逻辑电路，每个逻辑电路根据相应电极的下一状态和当前状态产生多个控制信号；和包括换高态驱动器和换低态驱动器的驱动电路，每个电极能够按相应逻辑电路的控制信号选择性地连接到该驱动电路上，其中，每个逻辑电路作如此设置，以便根据触发信号，逻辑电路控制信号将换高态驱动器连接到当前为低态且下一状态为高态的电极上，并将换低态驱动器连接到当前为高态且下一状态为低态的电极上。
11．根据权利要求10的等离子体显示板，其中，每个逻辑电路还包括连接相应寄存器位的第一输入；连接相应锁存器输出的第二输入；且组合逻辑网络，它接收第一和第二输入，并产生多个控制信号，此多个控制信号包括一个换高态控制信号，以用于选择性地连接换高态驱动器和相应电极；一个换低态控制信号，以用于选择性地连接换低态驱动器和相应电极。其中，组合逻辑网络可以如此设置，以便根据触发信号，当相应电极当前为低态且下一状态为高态时发出换高态控制信号，且当相应电极当前为高态且下一状态为低态时，发出换低态控制信号。
12．根据权利要求11的等离子体显示板，其中，多个控制信号还包括高态保持控制信号，用于选择性地连接高态保持电压源和相应电极；和低态保持控制信号，用于选择性地连接低态保持电压源和相应电极，其中，组合逻辑网络作如此设置，以便根据触发信号，在相应电极当前为高态且下一状态也为高态时发出高态保持控制信号，在相应电极当前为低态且下一状态也为低态时发出低态保持控制信号。
13．根据权利要求11的等离子体显示板，还包括多个换高态开关元件，每个换高态开关元件具有连接相应逻辑电路的换高态控制信号的输入、连接换高态驱动器的第一端子、和连接相应电极的第二端子；和多个换低态开关元件，每个换低态开关元件具有连接相应逻辑电路的换低态控制信号的输入、连接换低态驱动器的第一端子、和连接相应电极的第二端子。
14．根据权利要求13的等离子体显示板，还包括多个第一二极管，它们把换高态开关元件的第一端子连接到换高态驱动器上，每个第一二极管的阴极连接相应换高态开关元件的第一端子，阳极连接在换高态驱动器上，以阻止电流泄漏到换高态驱动器；和多个第二二极管，它们把换低态开关元件的第一端子连接到换低态驱动器上，每个第二二极管的阳极连接相应换低态开关元件的第一端子，阴极连接在换低态驱动器上，以阻止来自换低态驱动器的泄漏电流。
15．根据权利要求13的等离子体显示板，其中，驱动电路还包括第一电感器，其第一端连接电源，第二端连接每个换高态开关元件的第一端子；和第二电感器，其第一端连接电源，第二端连接每个换低态开关元件的第一端子。
16．根据权利要求13的等离子体显示板，其中，驱动电路还包括一个振荡电路，其第一正弦输出连接在每个换高态开关元件的第一端子上，第二正弦输出连接在每个换低态开关元件的第一端子上，其中，振荡电路作如此设置，以便第一和第二正弦输出的信号彼此相位差大约为180度。
17．根据权利要求13的等离子体显示板，其中，寄存器、锁存器、逻辑电路、多个换高态开关元件，和多个换低态开关元件以集成电路的形式而构成。
18．一种等离子体显示板，它包括一对定位基片和一些电极，基片之间定义了一个间隙范围，电极放置在间隙范围内以便形成由象素组成的显示行，且电极包含一组电极，等离子体显示板还包括能存储显示位的寄存器，每个位表示相应电极的下一状态；连接寄存器的锁存器，它含有多个输出，每个输出表示相应电极的当前状态；对应于电极的逻辑电路，每个逻辑电路根据相应电极的下一状态和当前状态产生多个控制信号，多个控制信号包括换高态控制信号、换低态控制信号、高态保持控制信号和低态保持控制信号；和驱动电路，它含有换高态驱动器、换低态驱动器、高态保持电压源和低态保持电压源，每个电极能够按相应逻辑电路控制信号被选择性地连接到驱动电路上，其中，每个逻辑电路作如此设置，以便根据触发信号，逻辑电路发出换高态控制信号，使换高态驱动器与当前为低态而下一状态为高态的电极相连接；发出换低态控制信号，使换低态驱动器与当前为高态而下一状态为低态的电极相连接；发出高态保持控制信号，使高态保持电压源与当前为高态且下一状态也为高态的电极相连接；发出低态保持控制信号，使低态保持电压源与当前为低态且下一状态也为低态的电极相连接。
19．根据权利要求18的等离子体显示板，其中，逻辑电路作如此设置，以便在触发信号之后，发出高态保持控制信号和换高态控制信号，使高态保持电压源和换高态驱动器与当前为高态的电极相连接；发出低态保持控制信号和换低态控制信号，使低态保持电压源和换低态驱动器与当前为低态的电极连接。
20．一种驱动平板显示器的方法，平板显示器包括一组电极，该方法包括确定电极组内每个电极的当前状态；确定电极组内每个电极的下一状态；根据电极的当前状态和下一状态为每个电极产生多个控制信号；和根据电极的控制信号选择性地连接驱动电路和每个电极，这样，使当前为低态而下一状态为高态的电极与换高态驱动器相连接，以及当前为高态而下一状态为低态的电极与换低态驱动器相连接。
全文摘要
提供一种用于驱动平板显示器的系统和方法。该系统(58)包括连接有锁存器的寄存器,锁存器的输出(90)连接着对应于电极的逻辑电路(96)。每个逻辑电路(96)还连接到该寄存器上,并根据相应电极的下一状态和当前状态产生控制信号(100,102,104,106)。每个逻辑电路(96)作如此设置,以便:根据触发信号,逻辑电路控制信号(100,102,104,106)将换高态驱动器与当前为低态而下一状态为高态的电极相连接,以及将换低态驱动器与当前为高态而下一状态为低态的电极相连接。
文档编号G09G3/28GK1290387SQ99802880
公开日2001年4月4日 申请日期1999年2月11日 优先权日1998年2月12日
发明者A·M·哈尔斯 申请人:光学系统公司