专利名称：驱动有源矩阵显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有源矩阵显示器，一种驱动有源矩阵显示器的方法，以及包括有源矩阵显示器的显示装置。
背景技术：
US-B-6184854公开了一种矩阵显示器的驱动系统，其生成一个具有一个DAC的不同的偏压电平。该偏压电平被提供给行和列驱动器。该现有技术存在的缺点在于需要复杂驱动器来处理多个偏压电平。
发明内容
本发明的目的是提供一种矩阵显示器，在该显示器中可以使用不复杂的数据驱动器。
本发明的第一方面是提供一种权利要求1中所述的有源矩阵显示器。本发明的第二方面是提供一种如权利要求7所述的驱动矩阵显示器的方法。本发明的第三方面是提供一种如权利要求8所述的显示装置。在从属权利要求中定义了各种优选实施例。
有源矩阵显示器包括一个显示像素矩阵，显示像素与选择电极和控制电极的交叉点相关。选择驱动器为选择电极提供一个选择信号。控制驱动器为控制电极提供控制信号。电压电平生成器为有源矩阵显示器的电平电极提供多个不同的电压电平。有源矩阵显示器进一步包括选择电路，该电路用于选择性的将电压电平电极上的电压电平与像素相耦合，并且根据与某个特定像素相关的选择信号和控制信号，将多个不同的电压电平中的一个提供给一个特定的像素。选择信号表示是否选择了该特定像素，控制信号表示当选定一个特定的像素时，所述多个不同电压电平中的哪个被提供给上述特定像素。
根据本发明的第一方面的驱动方案能够为像素提供多个电压电平，同时能够使用一个简单的控制驱动器，该驱动器仅需要控制多个不同电压电平的选择。控制驱动器的电压范围仅由控制选择电路所需的电压电平，而不再由像素两端所需的电压确定。在现有技术的矩阵显示器中，控制驱动器是一个数据驱动器，并且控制电极是数据电极。在根据本发明的第一方面的矩阵显示器中，利用附加的电平电极为像素提供实际电压，并且现有技术中的数据驱动器被仅需要控制选择电路的控制驱动器所取代。这样，现有技术中的数据驱动器的复杂性以及需求降低。这是非常重要的，因为与大量的数据/控制电极相连的输出级的速量非常大。但是，由于需要选择电路和附加的电平电极，显示器的复杂性有所增加。
US-A-4833464公开了根据提供给像素的脉冲的持续时间控制一个电泳显示器的像素的灰度级别的方法。该现有技术的缺点在于在实际的应用中只有有限数量的灰度级别是可能的，其中整场数据不得不在一个预定的场周期内被显示，脉冲的最大和最小持续时间都被限制。
在权利要求2所限定的一个实施例中，在连续的选择周期内，在一个单独电压信号内可以具有不同的电压电平。每个像素仅需要与一个单独电平电极相关。一个特定像素的选择电路由相关的选择和控制信号控制，用于在一个合适的选择周期内，为像素提供单独电压电平，这样所需的电压电平就能够被提供给像素。这样的矩阵显示器的驱动器能够通过在不同的子场期间内(如果矩阵显示是子场驱动)，为电平电极提供不同的电压电平来轻松实现。所有的电平电极可以在一个特定的子场内接收相同的电压电平。
在权利要求3所限定的一个实施例中，选择电路通过一个单驱动开关和一个单选择开关为特定的像素提供单独电压。驱动开关被用于在激活时为像素提供单独电压。当被相关的选择信号激活时，选择开关为驱动开关的控制输入提供相关的控制信号。目前数据驱动器需要控制每个像素的单驱动开关，仅能够使用两个电平数据驱动器。这样的数据驱动器具有简单的结构并且容易获得。每个像素的附加电路被限制为一个单选择开关和一个单驱动开关。
在权利要求4所限定的一个实施例中，至少生成两个电压信号，每个电压信号都具有一个电平或者一个所需电平的子集。所有的电压信号一起提供所需的所有电压电平。所有的电压信号，每个通过自己的电平电极，被有选择的提供给所有的像素。选择电路确定如果需要的话，在一个特定的选择周期内，哪个电压电平被提供给一个特定的像素。多于一个电压信号的使用允许减小所需的用于选择所有像素的选择周期的数目，并且这样增加了像素的刷新速率。
在权利要求5所限定的一个实施例中，一个单独的像素通过多个驱动开关耦合到多个电平电极，每个电平电极携带一个不同的电压信号。在每个选择周期内，可能通过激活正确的驱动开关来为像素提供具有所需的电压电平的所需的电压信号。控制电路可以包括一个解码器(例如一个复用器)，该解码器根据多个控制电极上的一个电压电平解码将被关闭的驱动开关，上述的多个控制电极都与一个相同的像素相关。例如，如果利用四个驱动开关来选择性地将四个不同的电压电平与像素相耦合，即便要的话，当选择了相关选择电极所表示的像素时，分别具有两个电平的两个控制电极将能够确定应当关闭哪个驱动开关。当然，可能具有多种选择形式，例如在控制电极上可以使用多个两个电平，从而使每个像素所需的控制电极的数目最小。
在权利要求6所限定的一个实施例中，矩阵显示器是一个电泳显示器。这样的一种显示器具有这样的优点像素的光学状态能够当没有被刷新时，在一个相对较长的时间内保持。这使得低刷新率能够在一个包括时间上连续的所有电压电平的一个单独电压信号可以在每行像素的一个单独电平电极上获得时发生。
本发明的这些和其他方面将在下文中参考实施例进行的描述中变得清楚明了。
图1表明了根据本发明的一个显示装置的实施例，图2表明了一个单独电压信号的例子，图3表明了根据本发明的一个显示单元的例子，以及图4表明了多个电压信号的一个例子。
在不同的附图中，相同的参考标记表示相同的信号或者执行相同功能的相同元件。
具体实施例方式
图1表明了根据本发明的一个显示装置的实施例。该显示装置包括一个矩阵显示器1，一个选择驱动器2，一个控制驱动器3，一个电压电平生成器5以及一个信号处理电路4。在图1中，为了简便，仅表明了矩阵显示器1的两个显示单元。在实际应用中，矩阵显示器1包括更多个显示单元。显示单元中的相同元件用相同的参考标记表示。
选择驱动器2将选择信号SE提供给选择电极11。通常，选择驱动器2是一个行驱动器，并且选择电极11在水平方向上延伸。通常，选择电极2在一帧的时间周期内，逐个选择与每个选择电极11有关的所有行的像素10。
控制驱动器3将控制信号DA提供给控制电极12。在现有技术的矩阵显示器中，控制驱动器是一个数据驱动器，其将数据信号提供给在垂直方向上延伸的列电极上。如果这些数据信号必须具有生成足够的灰度电平的多个电平，就需要复杂的数据驱动器。根据本发明的一个方面，替代现有技术中的数据驱动器的控制驱动器将提供含有与现有技术的数据驱动器相比较少的电平的控制信号DA。结果，控制驱动器3将没有现有技术中的数据驱动器复杂。另一方面，由于仍然在显示像素10两端提供多个电平，因此矩阵显示器变得更为复杂。现在通过额外的电平电极13将多个电平提供给像素上。在根据图1所示的本发明的一个实施例中，所有的电平电极13相互连接并且携带电压信号VB，电压信号VB具有多个连续发生的电压电平VBi，这将参照图2进行解释。
信号处理电路4接收一个将被显示在矩阵显示器上的输入信号VI，并且提供控制信号CS，CC和CG。控制信号CS被提供给选择驱动器2以逐个地选择选择电极11。电压电平生成器5接收控制信号CG从而提供电压信号VB的合适的电压电平VBi。提供电压电平VBi存在几种可能。例如，在一个优选事实例中，选择时间TS等于子帧周期，在选择时间内，在电平电极13上出现一个特定的电压电平Vbi，在子帧周期内，矩阵显示器的所有行的像素10都被选择。在下一个子帧周期内，在电平电极13上出现下一个电压电平VBi。
每个显示单元都包括一个像素10，一个选择电路6和部分选择电极11，控制电极12和电平电极13。在附图1所示的单元的实施例中，选择电路6包括一个选择开关14，一个驱动开关16以及一个存储电容15。选择开关14是一个薄膜晶体管，具有一个连接在控制电极12和存储电容15一端之间的主电流路径。存储电容15的另一端连接导一个参考电位。选择开关14的控制电极连接到选择电极11。驱动开关16具有一个连接到存储电容15和选择开关14的主电流路径的结点上的控制输入，并且主电流路径配置在像素10的一端和电平电极13之间。像素10的另一端连接到公共电极。所有的像素10或者像素组都连接到(相同的)公共电极上。
参照图2描述矩阵显示器1的操作。
图2表明了一个单独电压信号VB的例子，其具有在选择周期TS期间连续发生的多个电压电平VBi。例如，如果单独电压信号VB被提供给所有的电平电极13共有，在完整的子帧周期内会出现一个特定的电压电平VBi，在上述期间内，选择驱动器逐个的连续选择一列像素10。通过在一个行选择周期内为相关的选择电极11提供一个合适的脉冲来选择一行像素10。在每个行选择周期内，控制驱动器2为选定行的像素10并行地提供控制信号DA从而根据将要显示在选定行上的图像线来控制像素10的状态。
如果通过提供一个具有高电平的选择信号来选择一个特定的选择电极11，与该选择电极11相关的选择开关14导通，并且在控制电极12上并行出现的控制信号DA被提供给存储电容15。在控制电极12上的控制信号DA具有高电平时，与控制电极12相关的驱动开关16变成导通的，并且将出现在与选定的选择电极11相关的电平电极13上的电压电平VBi与相关的像素10相耦合。在控制电极12上的控制信号DA具有低电平时，与控制电极12相关的驱动开关16仍然保持未导通，并且相关的像素10将保持它们的电压状态。像素10的行的选择将被重复进行，直到所有的电压电平VBi都被提供给所有的电平电极13。
在图1所示的本发明的一个实施例中，在一个特定的子帧周期内，在所有的电平电极13上出现电压电平VB1，并且所有的选择电极11被逐个的选择。控制信号DA确定该特定电压电平VB1被提供给哪个像素10。然后，再次在一个子帧周期内，在所有的电平电极13上出现下一个电压电平VB2，并且再次逐个的选择所有的选择电极11。控制信号DA再次确定该特定的电平电压VB2被提供给哪个像素10。这样，一帧的持续时间就等于电压电平VBi的数目倍的子帧周期，所有的像素10都具有连接到一个电压电平VBi的机会。一个完整的寻址周期可以持续几帧的时间。像素10可能具有多个灰度级别。例如，在完整的寻址期间内，在一个特定的像素10上可以出现电压电平VB2或者电压电平VB3，分别产生第一或者第二灰度级别。通过在完整寻址周期的一些帧周期内连接像素10和电压电平VB2，并且在该完整寻址周期的剩余帧周期内连接像素10和电压电平VB3，可以获得第一和第二灰度级别中间的灰度电平。
也可能有一个分离的电平电极13与每一行像素10都相关。在相同的帧周期内，不同的电平电极13可以携带不同的电压电平VBi。也可能在每一行选择周期之后，在电平电极13上改变电压电平VBi。
在图1所示的实施例中，驱动开关16不得不在下一帧开始之前被复位为未导通。否则，导通的驱动开关16将与连续的电压电平VBi相连，而不进行寻址。所有的驱动开关16可以在一个非常短的时间内，例如一行周期内，通过首先提供一个高电平选择所有的选择电极11，并且在所有的数据电极12上提供一个低电平而被复位。所有的选择开关11都是导通的，所有的电容15将放电，并且所有的开关16将变成未导通。
也可能省略电容15，这样在选择周期内驱动开关将仅是导通的，并且以后按照需要非导通。像素电容将保持像素10两端的电压。如果像素电容的值太低以至于不能长时间的保持像素10两端的电压，可以与像素电容(图1中没有表示)并行的排列一个附加电容。
图3表明了根据本发明的一个显示单元的例子。现在，每个显示单元包括像素10，两个驱动开关160，161，两个选择开关140，141，以及两个存储电容150，151。
像素10一端连接到公共电极17，另一端连接到驱动开关160和161的主电流路径的结点。驱动开关160的主路径的另一端接收电平电极130上的电压信号VBA，驱动开关161的主路径的另一端接收电平电极131上的电压信号VBB。
驱动开关160的控制电极连接到存储电容150以及选择开关140的主电流路径。存储电容150的另一端连接到一个参考电平。选择开关140的主路径的另一端连接到一个控制电极121。选择开关140的控制输入连接到选择电极11。
驱动开关161的控制电极连接到存储电容151以及选择开关141的主电流路径。存储电容151的另一端连接到参考电平。选择开关141的主路径的另一端连接到一个控制电极122。选择开关141的控制输入连接到选择电极11。
参考图4描述显示单元的操作。
图4表明了多个电压信号的一个例子。电压信号VBA包括在时间上彼此连续的正电压电平VBi，电压信号VBB包括在时间上彼此连续的负电平电压VBi。在行选择周期内，在与选择电极11相关的像素10的行被选择期间内(在本实施例中，当选择电极11上的选择信号SE具有一个高电平时)，两个选择开关140和141都导通，并且数据信号DA1和DA2被分别提供给存储电容150和151。根据数据信号DA1和DA2的电平，没有或者只有一个驱动开关160和161导通。如果没有驱动开关导通，像素10的先前的电压状态被保持。如果驱动开关160导通，电压信号VBA被提供给像素10，以及如果驱动开关161导通，电压信号VBB被提供给像素10。
在一帧中，为电压信号VBA和VBB的每个电压电平VBi逐个的选择所有的选择电极11。这样，在该帧的期间内，对于每个像素10，可能选择出所有可能的电压电平VBi。目前，在该帧期间内，仅有四个连续的电压电平需要被提供给电平电极130和131，来替代图2所示的七个电平，根据图3所示的本发明的一个实施例需要更少的时间来执行一个完整的寻址周期，并且因此像素的刷新速率更高。
尽管参照图3和图4表明了两个电压信号VBA和VBB，但是也可能提供多于两个的电压信号VB，每个电压信号都是通过一个分离的电平电极13提供的。电压信号VB不需要具有不同的电平。
所需的用于选择电压信号VB的控制电极12的数目取决于电压信号VB的数目和控制电极12上的电平的数目。如果执行两个控制电极12，并且只使用一个控制驱动器3，控制驱动器3只能够提供两个电平控制信号，如图所示，能够控制两个选择开关14。原则上，也可能控制四种状态，在一种状态中，保持像素的状态，在其它状态中，能够选择三个电压信号VB中的一个。需要一个解码器将控制电极上的控制信号DA转换成适于开关的控制信号。在每个像素10上利用更多的控制电极12，能够直接控制或者通过解码器控制控制更多的开关。
也可能在控制电极12上使用多于两个电平来转换多个选择开关14。
应当注意上述的实施例不是为了限制本发明，本领域的技术人员能够在不背离附属权利要求的范围内作出多种变形实施例。
在权利要求中，括号中的任何参考标记都不构成对权利要求的限制。词语“包括”不排除权利要求中列举的其他元件或者步骤的出现。本发明可以用包括各种分离元件的硬件装置来实现，也可以利用合适编程的计算机来实现。在设备权利要求中列举的几个装置中，这些装置中的几个可以集成在一个相同的硬件设备中。在互不相同的从属权利要求中引用的特定方法并不表明这些方法的组合不能用于优选地实现本发明。
权利要求
1.一种有源矩阵显示器包括一个显示像素矩阵，显示像素与选择电极和控制电极的交叉点相关，一个选择驱动器，用于为选择电极提供选择信号(SE)，一个控制驱动器，用于为控制电极提供控制信号(DA)，一个电压电平生成器，用于生成多个不同的电压电平(VBi)，选择电路，每个都连接在相关的一个显示像素和电压电平生成器之间，用于根据选择信号(SE)和控制信号(DA)，通过至少一个电压电平电极，将所述的多个不同的电压电平(VBi)中的选定的一个提供给相关的一个显示像素，其中选择信号表示是否选择了相关的一个像素，控制信号表示所述多个不同电压电平(VBi)中的哪个被提供给相关的一个像素。
2.根据权利要求1所述的有源矩阵显示器，其特征在于所述的电压电平生成器用于在选择周期(TS)内提供多个不同的电压电平(VBi)作为在时间上持续发生的具有不同电平的一个单独的电压信号(VB)，并且其中选择驱动器用于在每个选择期间(TS)内选择相关的一个像素，控制信号(DA)确定多个不同电压电平(VBi)中的特定一个是否被提供给相关的一个像素。
3.根据权利要求2所述的有源矩阵显示器，其特征在于每个选择电路包括一个单独的驱动开关，具有一个耦合在相关的一个像素和一个携带该单独电压信号(VB)的一个单独电压电平电极之间的主电流路径，以及一个单独的选择开关，具有一个配置在控制电极和所述的单独驱动开关的一个控制输入之间的主电流路径，并且具有一个耦合到一个选择电极的控制输入。
4.根据权利要求1所述的一种有源矩阵显示器，其特征在于所述的电压电平生成器用于提供至少两个电压信号(VBA，VBB)，每个都包括多个不同的电压电平(VBi)中的至少一个，并且其中选择驱动器用于在每个选择周期(TS)内选择相关的一个像素，控制信号(DA)确定至少两个电压信号(VB1，VB2)中的一个是否被提供给相关的一个像素。
5.根据权利要求4所述的一种有源矩阵显示器，其特征在于所述的矩阵显示器包括至少两个电压电平电极，每个都用于携带至少两个电压信号(VB1，VB2)中的一个，选择电路包括多个驱动开关，每个都具有一个耦合在相关的一个像素和至少两个电压电平电极之一之间的一个主电流路径，以及多个选择开关，每个都耦合在相同的一个选择电极和至少两个驱动开关之一的一个相关的控制输入之间，以及其中控制驱动器用于通过至少两个控制电极向多个选择电极的相关的控制输入提供控制信号(DA)。
6.根据权利要求1-5任一个所述的一种有源矩阵显示器，其特征在于像素包括电泳材料。
7.一种驱动一个有源矩阵显示器的方法，该有源矩阵显示器包括一个显示像素矩阵，其中显示像素与选择电极和控制电极的交叉点相关，该方法包括为选择电极提供一个选择信号(SE)，为控制电极提供一个控制信号(DA)，生成多个不同的电压电平(VBi)，以及根据选择信号(SE)和控制信号(DA)，通过至少一个电压电平电极，将所述的多个不同的电压电平(VBi)中的选定一个提供给相关的一个显示像素，其中选择信号表示是否选择了相关的一个像素，控制信号表示所述多个不同电压电平(VBi)中的哪个被提供给相关的一个像素。
8.一种具有一个有源矩阵显示器的显示装置包括一个显示像素矩阵，显示像素与选择电极和控制电极的交叉点相关，一个信号处理电路，用于接收一个输入显示信号(VI)，并且用于提供一个第一控制信号(CC)，一个第二控制信号(CS)以及一个第三控制信号(CG)，一个选择驱动器，用于在第一控制信号(GS)的控制下，将选择信号(SE)提供给选择电极，一个控制驱动器，用于在第二控制信号(CC)的控制下，将控制信号(DA)提供给控制电极，一个电压电平生成器，用于在第三控制信号(CG)的控制下，生成多个不同的电压电平(VBi)，选择电路，每个选择电路都耦合在一个相关的显示像素和电压电平生成器之间，用于根据选择信号(SE)和控制信号(DA)，将所述的多个不同的电压电平(VBi)中的选定的一个提供给相关的一个显示像素，其中选择信号表示是否选择了相关的一个像素，控制信号表示所述多个不同电压电平(VBi)中的哪个被提供给相关的一个像素。
全文摘要
有源矩阵显示器包括一个显示像素矩阵(10)，显示像素与选择电极(11)和控制电极(12)的交叉点相关。选择驱动器(2)为选择电极(11)提供一个选择信号(SE)。控制驱动器(3)为控制电极(12)提供一个控制信号(DA)。电压生成器(5)为有源矩阵显示器的电平电极(13)提供多个不同的电压电平(VBi)。有源矩阵显示器进一步选择电路(6)，该电路用于选择性的将电压电极(13)上的电压电平(VBi)与像素(10)耦合，并且根据与一个特定像素(10)相关的选择信号(SE)和控制信号(DA)，将多个不同的电压电平(VBi)中的一个提供给该特定的像素(10)。选择信号(SE)表示是否选择了该特定像素(10)，控制信号(DA)表示当选定一个特定的像素时，所述多个不同电压电平(VBi)中的哪个被提供给上述特定的一个像素(10)。
文档编号G02F1/167GK1679075SQ03821093
公开日2005年10月5日 申请日期2003年8月4日 优先权日2002年9月6日
发明者M·T·约翰逊, A·V·亨泽恩 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司