用有源矩阵背板进行的视频速率ChLCD驱动的制作方法

专利名称：用有源矩阵背板进行的视频速率ChLCD驱动的制作方法
技术领域：
无
背景技术：
本申请案大体上涉及提供新的像素架构的装置和方法，所述架构含有接通/断开 存储器元件和切换元件两者以利用低功率液晶显示器用于视频或近视频应用。在柔性有源矩阵背板上制造胆留型液晶显示器将是有用的。此些装置除了双稳态 反射式显示器的传统低功率益处之外还将提供视频速率应用的可能。然而，使用常规技术 来实现视频速率显示存在许多障碍，因此使用新的像素架构提供解决方案将是有用的，所 述架构解决了现有技术设计的问题以用于与双稳态液晶显示器一起使用。常规AMIXD
背景技术：
在常规扭曲向列型(TN)液晶显示器(LCD)的像素处显示的灰阶随着所施加电压 而变。大约士5V的电压将像素驱动为暗的，其中亮度随着电压振幅减小而非线性地增加。 由此，前板电压(Vot)通常设定为5V左右。使用源数据驱动器，其可取决于帧和所需灰阶 而将在范围(0到^ )或(VC(1^lj2VOT)中的数据提供到像素。两个帧用以提供所需的DC 平衡。可能的最大电压OVc。M)通常高达约18V。在传统的有源矩阵显示器中，在每一像素处使用单个薄膜晶体管(TFT)以便针对 给定帧设定像素上的电压。显示器行中的所有TFT的栅极连接到共同输入，而列中的所有 TFT的源极连接到共同输入。在单个帧的过程中，每一 TFT行的栅极连续“接通”历时Tune =Tfeame/N的持续时间，其中Tfkame通常为1/60HZ = 16. 7ms且N为显示器中的行数目。行 中的TFT栅极“接通”的像素经由TFT而充电到对应列上的数据电压历时Tune的持续时间。 像素未经驱动且针对Tfkame的其余部分大体上在存储电容器的辅助下保持其电压。TFT栅极驱动器可以大约-5V驱动“断开”栅极且以大约+30V驱动“接通”栅极。这 准许通过至少Vgs = -5V( = -5V-0V)来将“断开”TFT驱动为断开且通过至少Vgs = 20V(= 30V-10V)来将“接通” TFT驱动为接通。TFT非常难以接通，因为20V比TFT阈值电压高得 多。这准许Tune为低，其支持较大显示器(N大)上的高帧速率(TFKAM^j、)。视频速率ChIXD驱动波形作为双稳态LC技术的胆甾型IXD(ChIXD)需要与常规IXD根本上不同的驱动波 形。特定来说，ChLCD在驱动电压存在于像素上时表现为暗的。仅在移除电压之后像素才 松弛到较亮的外观。ChLCD可经配置以提供优于传统显示器的功率消耗改进，但用于视频或 近视频应用的用于此些显示器的有效有源矩阵驱动器是需要的。需要一种用于有源地驱动 ChLCD装置以支持较高刷新率(例如用于支持视频应用)且同时提供与ChLCD相关联的潜 在功率节省益处的方法和设备。

发明内容
本发明提供多个实施例，包含(但不限于)利用本发明中揭示的装置实施例来驱动例如双稳态胆留型显示器等显示器的若干方法。本发明还提供一种显示装置，其包括多个个别驱动的显示元件；以及多个驱动 元件，所述驱动元件中的每一者用于驱动所述显示元件中的对应一者。所述驱动元件中的 每一者包含存储元件，其用于存储接通/断开状态；以及切换元件，其连接到相关联显示 元件以用于将所述相关联显示元件连接到源电压，所述连接是基于所述存储元件的状态。 所述源电压可在所述相关联显示元件的状态的更新期间在至少两个不同电压之间变化。本发明进一步提供一种显示装置，其包括多个个别驱动的显示元件；以及布置 为矩阵的多个驱动元件，其中所述驱动元件中的每一者经提供用于驱动所述显示元件中的 对应一者。此外，所述驱动元件中的每一者包含第一薄膜晶体管，其用于存储“接通”或 “断开”状态；以及第二薄膜晶体管，其连接到相关联显示元件以用于将所述相关联显示元 件连接到源电压，其中所述连接是基于由所述第一薄膜晶体管存储的所述“接通”或“断开” 状态。本发明再进一步提供一种显示装置，其包括多个个别驱动的显示元件；以及多 个驱动元件，其中所述驱动元件中的每一者用于驱动所述显示元件中的对应一者。所述驱 动元件中的每一者包含第一输入；第二输入；存储元件，其用于存储接通/断开状态历时 至少某一时间周期，其中所述接通/断开状态是基于在所述第一输入和第二输入处提供的 数据；以及切换元件，其包含连接到电压源的输入，所述切换元件经提供用于基于所述存储 元件的状态来驱动相关联显示元件，以使得当所述存储元件转变到“接通”状态时，所述切 换元件将电压源连接到所述相关联显示元件以将电荷施加于所述相关联显示元件，而当所 述存储元件随后转变到“断开”状态时，所述切换元件从所述显示装置的相关联显示元件移 除所述电压源，同时大体上维持所述相关联显示元件上的所述电荷。本发明还提供一种显示装置，其包括多个胆留型液晶显示元件，其布置为列和行 的矩阵；以及多个驱动元件，所述驱动元件中的每一者用于驱动所述显示元件中的对应一 者。所述驱动元件中的每一者包含存储元件，其用于存储“接通” / “断开”状态历时至少 某一时间周期，其中所述存储元件具有列输入和行输入，其中所述接通/断开状态是基于 在所述列输入处提供的信号和在所述行输入处提供的不同信号。所述驱动元件还包含切换 元件，其用于基于所述存储元件的状态来驱动相关联显示元件，以使得当所述存储元件正 在存储“接通”状态时，所述驱动元件在显示装置的相关联显示元件上施加选定电压源，而 当所述存储元件正在存储“断开”状态时，所述切换元件从显示装置的相关联显示元件移除 所述选定电压源。对于以上实施例，所述多个驱动元件的在同一列中的所述存储元件的所述列输入 连接到共同列信号源，且所述多个驱动元件的在同一行中的所述存储元件的所述行输入连 接到共同行信号源。所述行信号源和列信号源用以设定所述存储元件的状态以设定所述对 应显示元件的反射率和/或透射率以在所述显示装置上产生显示图像。本发明再进一步提供一种显示装置，其包括多个个别驱动的显示元件；以及多 个驱动元件，所述驱动元件中的每一者用于驱动所述显示元件中的对应一者。此外，所述驱 动元件中的每一者包含第一输入；第二输入；存储元件，其用于存储接通/断开状态历时 至少某一时间周期，其中所述接通/断开状态是基于在所述第一输入和第二输入处提供的 数据；以及切换元件，其包含连接到电压源的输入，其中所述切换元件用于基于所述存储元件的状态来驱动相关联显示元件，以使得当所述存储元件转变到“接通”状态时，所述切换 元件将电压源连接到所述相关联显示元件以设定所述相关联显示元件的状态，而当所述存 储元件随后转变到“断开”状态时，所述切换元件从所述显示装置的相关联显示元件移除所 述电压源，同时大体上维持所述显示元件的状态。还提供本发明的额外实施例，下文中更详细描述其中的一些但不是全部。


本发明涉及的领域的技术人员在参看附图阅读以下描述后将明了本文描述的本 发明实例的特征和优点，在附图中图IA和IB展示用于有源地驱动ChIXD的累积驱动方案的合适驱动脉冲，其中图 IA展示用于提供ChLC材料的暗到亮转变的脉冲，且图IB展示用于提供ChLC材料的亮到暗 转变的脉冲；图2展示用于有源地驱动ChIXD的平面-垂直配向脉冲宽度调制(P-H PWM)驱动 方案的反射率对时间的曲线图；图3展示用于驱动显示元件的新像素架构的一般框图，其展示驱动显示元件的具 有存储元件和切换元件的驱动元件；图4展示图3的新架构的特定实施例；图5展示图3的新架构的替代实施例；图6提供用于使用新像素架构实施P-H PWM驱动实施例的一种潜在驱动方案；图7提供用于使用新像素架构实施累积PWM驱动实施例的另一潜在驱动方案；以 及图8提供用于使用新像素架构实施振幅调制驱动实施例的再一潜在驱动方案。
具体实施例方式本申请案揭示一种提供新的液晶(LC)像素架构的装置和对应方法，所述像素架 构利用接通/断开存储器元件和切换元件两者来驱动低功率液晶显示器以用于视频或近 视频应用。应注意，本文提供的具有下标的各种值可能在图中在不使用下标的情况下展示。ChIXD由于与传统LC显示器相比在所需驱动电压和晶体状态转变中的差异而需 要与常规IXD根本上不同的驱动波形。特定来说，ChIXD在驱动电压存在于像素上时表现 为暗的。仅在移除电压之后像素才松弛到较亮的外观。因此，ChLCD需要在其间具有松弛 周期的驱动脉冲来建立所需的反射率。这些脉冲必须在60Hz或更高速率下施加，以使得眼 睛可整合所反射的光轮廓而没有闪烁的出现。此脉冲操作的不利结果是由于在施加脉冲时 的较低反射率以及液晶在脉冲移除之后松弛到全反射率所花费的时间而减小了像素的最 大时间平均反射率。已开发出并入有扰动脉冲的驱动方案(参见WO 2006/136799，其以引 用的方式并入本文中)以解决此限制。累积驱动累积驱动方案表示一种用于有源地驱动ChIXD的合适脉冲方法。在此方案中，在 例如60Hz速率等所需速率下施加高达几毫秒的短脉冲。图IA和IB说明所述方法。在图 中，通道CHlA和CHlB展示分别在通道CH2A和CH2B上施加Ims施加脉冲下的ChLCD反射率。图IA中的52V脉冲将显示器从暗转变为亮，而具有相应通道CHlB和CH2B的图IB中 的40V脉冲将显示器从亮转变为暗。可通过使用振幅调制或PWM方案在40V与52V之间调 整图IA和IB中的所施加脉冲的RMS电压来实现灰阶的连续。来自图1A、1B的几个观察是值得注意的。首先，对于最差情况转变稳定将通常需 要约4到6个脉冲。在例如60Hz的脉冲速率下，由6个脉冲组成的完整转变将需要100ms。 其次，正被累积地驱动的亮像素将不会表现为如同当前ChLCD技术中静态亮(未经驱动) 像素一样亮。这是因为静态像素总是完全亮的，因此在一帧上其强度的时间平均值将高于 在累积驱动下正脉冲变亮的像素的强度的时间平均值。因此，选择性地仅更新正在改变的 像素在许多应用中可能是不合意的。连续更新显示器的视频窗内或整个显示器上的所有 像素以避免使未经驱动的像素比具有给定所需亮度的经驱动像素更亮将可能为优选的。最 后，值得注意的是，在所施加脉冲的持续时间从Ims增加到几毫秒的情况下可利用较低电 压。累积驱动方案还能够产生双稳态灰度级图像。可恰好在所需图像已稳定且ChLC 将松弛到双稳态灰阶之后停止脉冲序列(在脉冲之间)。对于最佳双稳态图像，在停止脉冲 序列之前调整最终脉冲的Y校正可为合意的。平面-垂直配向PWM (P-H PWM)用于为ChLC显示器提供视频速率的第二驱动方案涉及平面与垂直配向纹理的组 合使用。如在累积驱动方案中，以例如60Hz速率等所需速率施加脉冲。然而，施加脉冲的 持续时间决定了所感知的灰阶。图2说明针对介于3ms与15ms之间的四个不同宽度的脉 冲的此方法。在施加脉冲的时间期间，显示器为垂直配向的，且ChLC材料的反射率处于最 小。一旦脉冲经放电，ChLC材料就朝向亮平面状态松弛。显然，脉冲在16. 7ms帧(l/60Hz) 期间保持的持续时间越长，帧上的整合反射率就越低。此驱动方案具有优于上文描述的累积驱动方法的若干潜在优点。首先，可能在仅 单个帧中从一个灰阶改变到另一灰阶而不必使用多个帧。其次，TFT源极驱动器不需要进 行振幅调制来实施灰度级。上述在累积驱动中通过使用振幅调制来调整所施加脉冲的RMS 电压来实施灰度级的方法需要能够执行此振幅调制的TFT源极驱动器。第三，灰阶可能更 均勻，因为驱动例程并不在ChLCD电光响应曲线的右侧斜率上操作。灰阶变化将限于松弛 时序的差异。并且最终，对比度将会改善，因为将显示器保持在垂直配向状态产生了比在累 积驱动方案中使用的焦点圆锥状态暗的黑色。实施方案问题在背景技术中描述的在采用单个晶体管像素架构的典型LCD有源矩阵背板上实 施上述视频速率ChLCD驱动方案可能出现许多障碍。第一障碍是TFT在可用的行选择时间 Tline内将像素充电/放电到所需电压的能力，其受到行数目N和帧时间Tfkame的限制。在常 规IXD中，像素上的驱动电压每隔Tfkame = 16. 7ms而改变。然而，在ChIXD驱动方案中，每 隔16. 7ms施加新脉冲。此脉冲还必须在同一 16. 7ms间隔内放电。P_H PWM方案必须能够 在16. 7ms间隔内的多个点处将像素放电，以便产生灰阶。因为在标准单晶体管像素架构中 每帧仅可将像素上的电压改变一次，所以这将表明对于ChIXD，TFKAME必须比16. 7ms低得多。遗憾的是，在ChIXD需要较短Tfkame的同时，其还需要较长TUNE。这是由于ChIXD需 要较高的驱动电压以及TFT和驱动器具有电压限制。举例来说，如果将在ChLCD像素上提供25V，且30V是最大栅极电压，那么在VeQM设定为OV的情况下Ves可小达5V。TFT因此与 Vgs将总是处于至少20V的常规LCD相反而将几乎不会接通。因此，在需要相对较高的视频 速率的许多情况下足够快地扫描显示器以用采用单个晶体管像素架构的非晶硅有源矩阵 背板产生所需像素波形可能大体上不是实际的。ChIXD的较高电压要求还呈现DC平衡的问题。在典型IXD中，将前板电压Vot设 定为源极驱动器的中值，其中源极驱动器输出高于和低于^ (取决于帧)的值以产生DC平 衡。然而，给定ChLCD的相对较高电压要求，Vcom电压应设定为OV或TFT可处置的最大值。 改变极性则需要在双态切换Vot值之前将所有像素放电以免损坏TFT。这大体上对于脉冲 ChIXD方法较好地起作用，因为Vot反转可在脉冲之间发生。然而，在P-H PWM方案中，反转 意味着在16. 7ms周期之间必定存在期间ChLCD无法保持垂直配向的较小时间，其稍微限制 了最佳暗状态。最后，ChLCD的较高电压要求超过了用于常规LCD的振幅调制的市售TFT源极驱 动器的能力。此些驱动器通常具有18V的最大电压Vmax和针对Vot = Vmx/2设定的驱动逻 辑。因此，可提供具有可全部有助于解决这些问题且因此提供可行替代方案的较高载 流子迁移率、较高电压TFT结构和较高电压驱动器的替代TFT技术。但提出了基于现存背 板技术和可用驱动器的具有修改的替代方案。在以下提出的解决方案中，将提出切换到提 供接通/断开存储器元件和切换元件两者的新像素架构的效用作为对于许多应用的较实 际的替代方案，尤其是上述缺陷并不合意的那些应用。改进的架构因为胆留型液晶显示器使用脉冲驱动波形用于视频速率驱动，所以此些波形可能 难以用单个晶体管像素架构来产生。特定来说，ChLCD对TN LCD的相对较高的电压限制了 具有可用LCD背板和驱动器的TFT的栅极偏置，同时脉冲波形需要TFT阵列的较快扫描。根 本问题在于对LC电容充电的时间变得太长以至于无法在所需速率下扫描显示器以产生具 有所需时序的脉冲驱动波形。提供一种新方法，其认识到如果可并行地而不是逐行依序地 对ChLC电容充电，那么可克服此问题。这是通过添加存储元件(例如，存储器元件)以控 制每一像素处的开关来实现的。此方法能够通过帧反转来处置驱动波形的DC平衡。另外， 避免了对基于高电压DAC的源极驱动器的需要。因此，缓解或消除了以上所识别的缺陷中 的一者或一者以上。图3中提供新像素架构的框图。在每一显示器像素处，存在至少一个驱动元件10， 其具有接通/断开存储元件12和切换元件14 ；以及显示元件16，其由用于将显示元件连接 到Va的选择线SELl和数据线DATAl驱动。阵列中的每一个别驱动的显示元件(其通常为个别像素，且在下文中将如此参 考，但也可支持显示元件的其它布置，例如使用多个子像素来实施(例如)颜色)是通过选 择线SELn和数据线DATAm来唯一地寻址。像素的数据线上的信息在像素的选择线被认定 的时间期间传送到像素的对应存储元件。因此，存储元件充当D型锁存器。存储元件的输 出控制对应的切换元件，其打开或关闭像素电极与表示为Va的全局信号之间的连接。整个 阵列的存储器元件可通过逐个扫描通过选择线而设定为所需值，其中数据线针对选定行经 相应地设定。
此用于产生脉冲波形的新架构的一个潜在优点在于，其存储器元件保持“接通”状 态(开关闭合)的像素的像素电极被同时充电，而不是如标准单个晶体管架构中那样逐行 依序充电。这放松了对切换元件的速度的要求。另外，可使得对存储器元件进行写入所必 要的时间比对像素电极充电所必要的时间短得多。这些性质准许使用此改进方法与上文揭 示的单个晶体管累积和P-H PWM方案相比快得多地扫描选择线，且进而实现脉冲驱动波形 的产生。所提出架构的尤其适于此实施方案的一个实施例涉及驱动元件，其包含由用于存 储元件的连接到电容器(CST)的TFT (Tl)和用作切换元件的第二 TFT (T2)组成的存储器元 件。图4中说明此实施例。给定行中的所有存储器元件TFT (Tl)的栅极连接到单个选择线 (SEL)，而给定列中的所有存储器元件TFT (Tl)的漏极连接到单个数据线(DATA)。数据线上 的值是在选择线被认定(即，Tl接通)的时间期间写入到存储电容器(CST)。能够接通或 断开切换元件TFT(T2)的此值(Q)保持于存储电容器(CST)上，直到下一次选择所述行为 止。存储器元件TFT (Tl)和存储电容器(CST)经设计以使得对存储电容器(CST)充电 的时间比通过切换元件TFT(T2)对显示元件电容(LC)充电所需的持续时间短得多，如图4 所示。Vot信号是提供于用于液晶的反电极上的电压。因此，像素上的电压是像素电极 (OUT)与νωΜ之间的电压差。这在图4中展示，其中像素中的LC由电容表示。当用作用于 存储电容器的参考时，νωΜ信号应全局地路由。在某些情况下，可能能够将存储电容器参考 于先前行的选择线，且因此避免了路由Vot信号。每当切换元件TFT(T2) “接通”时，Va全局信号就被传送到连接到切换元件 TFT (T2)的源极的像素电极(OUT)。当T2晶体管“断开”时，像素电极(OUT)浮动，且Va可 改变而对像素电极电压没有影响。随后将Va路由到显示器中的所有像素。在某些情况下，可能需要额外的存储电容器来抵抗泄漏电流和LC电容对LC纹理 的相依性。在图5的替代实施例中展示额外(任选的)电容器CST2。双TFT平面-垂直配向PWM实施方案图6中示范使用新像素架构的平面-垂直配向PWM(P_H PWM)驱动方案的实施方 案。展示两个帧以便示范提供帧反转以用于dc平衡。在第一帧中，将前板电压(Vot)设定 为负值，而在第二帧中Vot为正。将单个16. 7ms帧划分为m个子帧。在单个子帧期间，将 所有N行的选择线(指定为SELl到SELN)连续启用历时几微秒。线时间Tune因此由等式 Tline = Tfeame/ (m*N)给出。因为Tfkame固定为大约16. 7ms且Tune将具有对存储器元件进行 写入所需的最小值TUNE,MIN，所以m*N的乘积如下受限m*N彡TFKAME/TUNE,MIN。图6中清楚地 指定每一子帧。DATA信号连接到显示器列中的所有存储器元件。在此实例中，仅示范一个列；然 而，通过添加额外数据信号来寻址更多的列是直接的扩展。然而，应注意，随着添加较多的 列，可能需要增加TUNE,MIN以解决沿着选择线的RC延迟。在行经选择的时间期间，DATA上的 值传送到对应存储器元件的输出(Qn)。在图6中以斜线Oil、Q2、…、QN上)指示存储器 元件的设定。当行未经选择时，存储器元件输出不受DATA信号上的值影响。切换元件用以将对应像素的像素电极连接到全局信号\L或从全局信号\L断开。图6中通过OUTn波形指示像素电极上的电压。当开关断开时，像素电极不受VaI的值影 响。最终，像素上的电压(Vpn)等于像素电极与前板电压νωΜ之间的差。前两个子帧对于显示器中的所有像素来说为相同的，无论灰阶如何。在第一子帧 期间，DATA总是为1(所有存储器元件经设定为输出“接通电压”)具有与Vot相反的 极性，使得将所有像素驱动为垂直配向状态。在第二子帧期间，维持Va且DATA总是为0， 使得存储器元件经设定以断开其对应的切换元件。应注意，像素上的电压经维持以使得其 保留在垂直配向状态中(且因此像素上的电荷也得以维持)。这是如在P-H驱动方案中那 样优选的，其中将所有像素初始驱动到垂直配向状态且稍后在对应于个别像素的所需灰阶 的特定时间放电(以松弛到平面状态)。而且，必须维持Va，因为最后的切换元件在第二子 帧结束之前未断开。在所有剩余子帧中，将Va信号设定为VroM。这实现如产生向亮平面状态转变所需 的那样对像素处的LC的放电。随后通过选择其中将像素LC放电的适当子帧来实施对灰阶 的PWM控制。在图6中，在子帧4中将第一行中的像素放电，在子帧3(可能最亮)中将第 二行中的像素放电，且在子帧(m-Ι)(可能最暗)中将第N行中的像素放电。在所需子帧中 的给定行的选择时间期间将DATA设定为1是开始LC放电所需的全部操作。这接通对应的 切换元件历时子帧持续时间，其将像素电极驱动为Va = νωΜ。子帧m对于所有行中的所有像素来说为相同的。DATA信号为0，使得所有切换元 件断开。提供子帧以向行N像素给出时间以在Vot反转之前放电以开始随后的帧。所有像 素通常在帧反转之前放电，使得Vcqm的改变不会通过LC电容对像素电极处的电压产生潜在 破坏性加倍。应注意，此驱动方案避免了对能够进行高电压振幅调制的TFT源极驱动器的需要。双TFT累积驱动PWM实施方案图7中示范使用新像素架构的替代的累积驱动PWM驱动方案的实施方案。应注意， 图7的系统非常类似于图6中提供的系统，差异在于像素上产生的波形。如前，使用各自由 m个子帧组成的两个帧用于dc平衡。前两个子帧对于显示器中的所有经驱动像素来说为相同的，无论灰阶如何，以便 以简单方式向所有像素提供驱动脉冲。在第一子帧期间，DATA总是为1(所有开关接通) 且Va具有与Vot相反的极性，使得将所有像素驱动为平面驱动电压。在第二子帧期间，维 持Va且DATA总是为0，使得开关断开。应注意，像素上的电压经维持以使得像素保留于平 面驱动电压(且因此保持被充电)。而且，必须维持Va，因为最后行中的切换元件在第二子 帧结束之前未被停用。针对子帧3到(m-2)将Va信号设定为用于将LC像素驱动到焦点圆锥的电压。在 此实例中，使用Va = OV来在像素上产生士 14V。随后通过选择其中通过将Va电压(OV) 驱动到像素电极来将像素LC从士28V放电到士 14V的适当子帧来实施对灰阶的PWM控制。 在图7中，在子帧4中将第一行中的像素放电，在子帧3(可能最暗)中将第二行中的像素 放电，且在子帧(m-Ι)(可能最亮)中将第N行中的像素放电。在所需子帧中的给定行的选 择时间期间将DATA设定为1是开始LC上的电压改变所需的全部操作。在随后子帧的选择 时间期间将DATA设定为0则断开切换元件。
子帧(m-1)和m对于所有行中的所有像素来说为相同的。Va信号在这些子帧中 等于Vcqm，而在子帧(m-1)中DATA = 1且在子帧m中DATA = 0。效用在于所有切换元件在 子帧(m-Ι)中接通以将LC放电到0V，且随后在放电完成时在子帧m中断开。图7中的所得像素波形(VP1、VP2和Vpn)展示平面(士^V)与焦点圆锥(士 14V)电 压之间的PWM为可实现的。应注意，提供当前帧的子帧m与随后帧的子帧1之间的暂停以 准许LC材料松弛。考虑16. 7ms帧内的5ms持续时间脉冲的情况，显然驱动电子元件在帧的 11. 7ms (此期间LC松弛)中闲置。不同于闲置，背板将可能在前N行的闲置时间的5ms期 间寻址另一 N行。此外，这将仍保持背板闲置6. 7ms，其中另一 5ms可用以寻址再N行。因 此，通过5ms驱动脉冲和16. 7ms帧，可通过在16. 7ms帧内偏移三个N行群组的脉冲来驱动 3N个行。使脉冲偏移因此准许寻址比原本可能的情况大的显示器。应注意，此驱动方案避免了对能够进行高电压振幅调制的TFT源极驱动器的需 要。可使用标准电泳TFT源极驱动器，其中累积PWM方案的两个电压电平由Va信号上的改 变产生。振幅调制替代实施方案新架构也可用以同样基于振幅调制(AM)来实施驱动方案。关键特征在于VaI 的电压可在两个子帧的过程中写入到任一像素电极。在第一子帧中，其电极将被设定为Va 的像素的存储器元件经设定以接通其对应的切换元件。在第二子帧中，存储器元件经设定 以断开其对应的切换元件。Va随后自由地改变为用于新的一组子帧的另一值。以此方式， 可实施基于脉冲的振幅调制而不是PWM的累积驱动方案。举例来说，在四电平方案中，灰阶 0 (最低电压)脉冲可在子帧1中开始，灰阶1 (较高电压)脉冲在子帧3中开始，灰阶2 (再 较高电压)脉冲在子帧5中开始，且灰阶3 (最高电压)脉冲在子帧7中开始。对于4个电 平的脉冲放电将类似地交错。同一方法可应用于快速翻页(非视频)更新。在对平面纹理的页擦除之后，可施 加具有变化振幅的脉冲以将像素的亮度减少到所需的灰阶。图8示范将28V脉冲施加于行 1中的像素、将7V脉冲施加于行2中的像素且将14V脉冲施加于行N中的像素的振幅调制 方法。在此实例中，将Vcqm设定为-14V且以如下序列HVa步进-7V、0V、+7V、+14V、-14V。对于行1像素，当Va = +14V时在子帧7中将存储器元件写入为1，以便将^V置 于像素上。在Va仍处于+14V的情况下在子帧8中将存储器元件写入为0，以便在子帧9中 Vgl改变为-14V之前断开切换元件。将28V脉冲保持于液晶上直到子帧15为止，此时存储 器元件经再次编程以接通切换元件，因此将像素电极驱动为Va = Vcom = -14V且将LC电容 放电。在子帧16中，对存储器进行编程以断开切换元件以使得Va可在未来子帧中改变而 不影响像素电极。行2和行N中的电压脉冲类似地产生。仅有的差异在于脉冲在具有Va上的不同 电压的子帧中开始，因此在这些像素上产生具有不同振幅的脉冲。新架构因此准许产生振幅调制驱动波形，同时避免了使用能够进行高电压振幅调 制的源极驱动器。将经振幅调制的信号是Va，其可例如用数字电位计和运算放大器来简单 地处置。复合波形
新架构还适用于在传统有源矩阵架构的情况下并不可能的额外类型的复合驱动 波形。这是通过将1写入到用于像素子组的存储器元件以便接通其切换元件且随后将任意 复合波形施加于Va来实现的。用于所有这些像素的像素电极将跟踪\[上的电压。驱动波 形将因此不受由扫描有源矩阵显示器所强加的时序约束的影响。然而，波形复杂性将通常 受到以下各者的限制用以产生Va的驱动电子元件；背板上的RC时间延迟；以及由切换元 件的有限电阻引起的转换速率。此方法可例如用以首先选择(通过对其相应存储器元件进行写入以接通其相应 切换元件)待驱动到亮状态的所有像素且随后将适当波形施加到Va。随后，可选择待驱动 到暗状态的所有像素，且将用于将像素驱动为暗的波形施加于να。这可用以提供驱动显示 器的非常灵活的方案。其可例如实现针对ChLCD的动态驱动方案，其中驱动波形内的大约 Ims的非常短的选择脉冲决定像素的亮度。串行加载存储器用于新像素架构的替代寻址布置提供了减少与显示器的外部连接的数目的可能 性。在此替代布置中，并非使用选择线和数据线来寻址存储器元件，存储器元件可经布置为 (例如)移位寄存器。此些结构已例如在有源矩阵阵列的周边上创建栅极驱动器时示范。 通过将存储器元件布置为移位寄存器，将可能使用仅一小组控制线来对所有存储器元件进 行写入。这可极大地简化显示器与各种装置的接口。由于串行加载所有存储器元件可能需要一些时间，因此此方法可用以首先选择像 素以接收所需波形，且随后将波形施加于Va。随后，可选择另一组像素以接收另一所需波 形。加载存储器元件的速度可通过将其布置为并行加载的多个移位寄存器来改进，代价是 与显示器的较多连接。此设计可用以通过减少通常引起不灵活的外部连接的数目来产生高 度灵活的显示器。离散组件虽然前面的论述已假定直接在显示器衬底上制造的薄膜晶体管的情形，但所述方 法也可应用于从离散组件组装的显示器。举例来说，在双晶体管OT)模型中可使用MOSFET 代替TFT。然而，MOSFET中的体二极管通常妨碍直接用MOSFET来替换TFT。这可通过使用 两个MOSFET来克服，其中所述两个MOSFET的体二极管彼此相对(一者的源极连接到另一 者的漏极)且栅极经连接，作为对TFT中的每一者的替换。此布置可有利地用于驱动具有 非常大的像素的显示器(这可能随着显示器的大小增加而发生)。额外的布置将可能随着 在未来技术进步改变优选实施方案而呈现。而且，应注意，在上述实施例中的任一者中通过用以双栅极架构配置的两个晶体 管来替换单个晶体管设计可使用双栅极晶体管来替代标准晶体管，以便在需要泄漏电流减 少的情况下减少泄漏电流(因为实际的晶体管往往不会完美地断开)。应注意，在一个或一个以上衬底上制造TFT和/或显示元件的任何已 知方法可用于本文揭示的装置，其利用如以下文献中提供的此些技术Liquid Crystals-ApplicationsAndUses,由 World Scientific 出版，编者 B Bahadur,第 1 卷， 第15章Active MatrixLC Displays (作者F. C. Luo)，其以引用的方式并入本文中；以 及 Amorphous SiliconThin-Film Transistor Active-Matrix Reflective Cholesteric Liquid CrystalDisplay，其在Asia Display 98中由受让人联合密歇根大学发表，也以引用的方式并入本文中。可能有用的其它技术在也以引用的方式并入本文中的第 7，432，895B2号美国专利和第12/089，942号(公开案第2009/0189847A1号)美国专利申
请案中说明。因此，本发明中提供基于新像素架构使用有源矩阵背板实现视频速率ChLCD的若 干可能方法。视频速率ChLCD的成功实施方案将通常利用快速松弛液晶混合物，其中相对 低的驱动电压也是合意的。需要快速松弛时间以便在视频模式中从ChLCD的时间平均反射 率实现高亮度，同时低驱动电压是有用的，以便减少TFT泄漏电流且还最小化驱动脉冲宽 度。可能需要补偿TFT的老化，因为TFT在视频模式中频繁地受压，且栅极电压必须支持两 个TFT(而不是单晶体管架构中的一个)上的阈值电压降。此外，这些各种驱动方案中的许多或全部不限于其针对ChLC显示器技术的应用。 其它LC技术连同例如电子墨水显示器、OLED等新技术以及潜在新显示器技术也可利用本 文揭示的特征来提供各种益处和优点。最终，应注意可提供将由上文论述的变型中的任一者利用的单个显示器驱动器方 案。举例来说，可在商业上提供经设计以提供将用于P-H PWM或累积驱动方案和/或振幅 调制方案的选项的单个驱动器。此驱动器可能是可由用户配置的，使得最有益于特定应用 的方案可在需要时由显示器的开发者来选择。通常，在所有此些情况下，栅极驱动器将输出栅极接通/断开电压，且数据驱动器 将需要输出数据接通/断开电压。将提供的主要差异在于Va驱动电子元件将在P-H PWM 方案中在2个电平之间切换Va，在累积PWM方案中在3个电平之间切换Vgl，且在任一振幅 调制方案中在许多电平之间切换Va。预期P-H PWM将对于较高速率视频应用来说最佳地 起作用，因为在累积驱动中，花费多个脉冲来达到稳定的灰阶。这多个脉冲所需的时间可在 累积驱动模式中导致重影。累积驱动可较好地起作用以从一个双稳态图像平稳地改变到另 一双稳态图像。然而，可能以擦除波形继之以经振幅调制图像写入来产生较佳的双稳态图 像。这对于电子书翻页应用来说可能是最佳实施方案，但其可能看上去比累积更新更突然。 然而，由本发明提供的像素架构可通过利用上文揭示的实施例中的一者而用于所有这些各 种实施方案。上文已使用具体实例和实施例描述了本发明；然而，所属领域的技术人员将了解， 在不偏离本发明范围的情况下可使用各种替代方案且均等物可用以代替本文描述的元件 和/或步骤。在不脱离本发明范围的情况下可能必须进行修改以使本发明适于特定情形或 特定需要。既定本发明不限于本文描述的特定实施方案、用途和实施例，而是向权利要求给 予其最广的解释以涵盖借此所涵盖的所揭示或未揭示的所有实施例、文字或均等物。
权利要求
1.一种显示装置，其包括 多个个别驱动的显示元件；以及多个驱动元件，所述驱动元件中的每一者用于驱动所述显示元件中的对应一者，所述 驱动元件中的每一者包含存储元件，其用于存储接通/断开状态；以及切换元件，其连接到相关联显示元件以用于将所述相关联显示元件连接到源电压，所 述连接是基于所述存储元件的状态，其中所述源电压在所述相关联显示元件的状态的更新期间在至少两个不同电压之间变化。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述显示装置是双稳态显示器。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述显示装置是胆留型液晶显示器。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其中当所述存储元件正在存储“接通”状态时，所 述切换元件正在所述显示装置的所述相关联显示元件上施加选定电压源，而当所述存储元 件正在存储“断开”状态时，所述切换元件从所述显示装置的所述相关联显示元件移除所述 选定电压源。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其中所述选定电压源在所述“接通”状态期间变化。
6.根据权利要求4所述的显示装置，其中所述选定电压源在所述“断开”状态期间变化。
7.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述选定电压源经振幅调制以使得电压振幅 在所述“接通”状态期间改变。
8.根据权利要求4所述的显示装置，其中所述显示装置是胆留型液晶显示器，且其中 所述选定电压约等于或大于士 14伏。
9.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述存储元件由连接到电容器的至少一个晶 体管组成，且其中所述切换元件由具有直接连接到所述存储元件的输出的输入的至少一个 晶体管组成。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其中所述切换元件基于所述存储元件的状态而 将对应显示元件连接到电压源和从电压源断开。
11.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述多个驱动元件的所述存储元件由存储器装置提供。
12.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述多个驱动元件的所述存储元件经布置 为至少一个移位寄存器。
13.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述多个驱动元件的所述存储元件经布置 为具有使用地址和数据输入来设定的状态的存储器。
14.一种显示装置，其包括 多个个别驱动的显示元件；以及布置为矩阵的多个驱动元件，所述驱动元件中的每一者用于驱动所述显示元件中的对 应一者，所述驱动元件中的每一者包含第一薄膜晶体管，其用于存储“接通”或“断开”状态；以及第二薄膜晶体管，其连接到相关联显示元件以用于将所述相关联显示元件连接到源电压，所述连接是基于由所述第一薄膜晶体管存储的所述“接通”或“断开”状态。
15.根据权利要求14所述的显示装置，其进一步包括附接到所述第一薄膜晶体管的电 容器，其中所述第一薄膜晶体管和所述电容器形成用于存储所述“接通”或“断开”状态的 存储装置，其中所述第二薄膜晶体管将所述相关联显示元件连接到源电压是基于所述存储 装置的当前状态。
16.根据权利要求15所述的显示装置，其中所述个别驱动的显示元件由具有双稳态性 质的胆留型液晶材料组成。
17.根据权利要求14所述的显示装置，其中所述第一薄膜晶体管和所述第二薄膜晶体 管中的一者或两者经布置为双栅极晶体管以减少泄漏电流。
18.一种显示装置，其包括多个个别驱动的显示元件；以及多个驱动元件，所述驱动元件中的每一者用于驱动所述显示元件中的对应一者，所述 驱动元件中的每一者包含第一输入；第二输入；存储元件，其用于存储接通/断开状态历时至少某一时间周期，其中所述接通/断开状 态是基于在所述第一输入和第二输入处提供的数据；以及切换元件，其包含连接到电压源的输入，所述切换元件用于基于所述存储元件的状态 来驱动相关联显示元件，以使得当所述存储元件转变到“接通”状态时，所述切换元件将电 压源连接到所述相关联显示元件以将电荷施加于所述相关联显示元件，而当所述存储元件 随后转变到“断开”状态时，所述切换元件从所述显示装置的所述相关联显示元件移除所述 电压源，同时大体上维持所述相关联显示元件上的所述电荷。
19.根据权利要求18所述的显示装置，其中所述电压源在所述“接通”状态期间保持大 体上恒定。
20.根据权利要求18所述的显示装置，其中所述电压源在所述“接通”状态期间变化。
21.根据权利要求20所述的显示装置，其中所述电压源经振幅调制以使得电压振幅在 所述“接通”状态期间改变。
22.根据权利要求18所述的显示装置，其中所述电压源经振幅调制以使得电压振幅在 所述“断开”状态期间改变。
23.根据权利要求18所述的显示装置，其中所述电压源在第一“接通”状态期间的正值 与第二“接通”状态期间的负值之间双态切换，其中在所述第一“接通”状态与所述第二“接 通”状态之间提供至少一个介入的“断开”状态。
24.根据权利要求18所述的显示装置，其中在刷新周期期间将规则的一系列电压脉冲 提供到所述第一输入，且其中将一系列不同间隔的电压脉冲提供到所述第二输入。
25.—种显示装置，其包括多个胆留型液晶显示元件，其布置为列和行的矩阵；以及多个驱动元件，所述驱动元件中的每一者用于驱动所述显示元件中的对应一者，所述 驱动元件中的每一者包含存储元件，其用于存储“接通” / “断开”状态历时至少某一时间周期，所述存储元件具有列输入和行输入，其中所述接通/断开状态是基于在所述列输入处提供的信号和在所述 行输入处提供的不同信号；以及切换元件，其用于基于所述存储元件的状态来驱动相关联显示元件，以使得当所述存 储元件正在存储“接通”状态时，所述驱动元件在所述显示装置的所述相关联显示元件上施 加选定电压源，而当所述存储元件正在存储“断开”状态时，所述切换元件从所述显示装置 的所述相关联显示元件移除所述选定电压源；其中所述多个驱动元件的在同一列中的所述存储元件的所述列输入连接到共同列信 号源，且其中所述多个驱动元件的在同一行中的所述存储元件的所述行输入连接到共同行信 号源，且其中所述行信号源和列信号源用以设定所述存储元件的所述状态以设定对应显示元 件的反射率和/或透射率以在所述显示装置上产生显示图像。
26.根据权利要求25所述的显示装置，其中所述行、列和电压源是以一方式提供以使 得所述显示元件中的每一者的所述反射率和/或透射率是通过控制所述显示元件的液晶 从垂直配向到平面状态的转变而改变以用于提供多个灰度级。
27.根据权利要求25所述的显示装置，其中所述行、列和电压源是以一方式提供以使 得所述显示元件中的每一者的所述反射率和/或透射率是通过在所述显示元件的所述液 晶主要维持于平面状态的同时改变施加于所述液晶的电压而改变。
28.根据权利要求25所述的显示装置，其中所述行、列和电压源是以一方式提供以使 得所述显示元件中的每一者的所述反射率和/或透射率是通过改变施加于所述液晶的电 压以控制所述平面状态与所述垂直配向状态之间的转变而改变。
29.根据权利要求25所述的显示装置，其中所述显示装置布置于所述显示元件和对应 驱动元件布置成多个行的背板上，且其中在第一组N行处于闲置时间以允许胆留型液晶材 料松弛的同时，在所述闲置时间期间寻址第二组N行。
30.根据权利要求四所述的显示装置，其中在所述闲置时间期间，寻址第三组N行。
31.根据权利要求25所述的显示装置，其中所述行、列和电压源是以一方式提供以使 得所述显示元件中的每一者的所述反射率和/或透射率是通过将对应序列的电压脉冲施 加于所述显示元件中的每一者而改变，所述电压脉冲的均方根振幅经调整以选择所述对应 显示元件的所需灰度级水平。
32.根据权利要求31所述的显示装置，其中所述脉冲的所述均方根振幅是通过振幅调 制来控制。
33.根据权利要求31所述的显示装置，其中所述脉冲的所述均方根振幅是通过脉冲宽 度调制来控制。
34.一种显示装置，其包括多个个别驱动的显示元件；以及多个驱动元件，所述驱动元件中的每一者用于驱动所述显示元件中的对应一者，所述 驱动元件中的每一者包含第一输入；第二输入；存储元件，其用于存储接通/断开状态历时至少某一时间周期，其中所述接通/断开状 态是基于在所述第一输入和第二输入处提供的数据；以及切换元件，其包含连接到电压源的输入，所述切换元件用于基于所述存储元件的状态 来驱动相关联显示元件，以使得当所述存储元件转变到“接通”状态时，所述切换元件将电 压源连接到所述相关联显示元件以设定所述相关联显示元件的状态，而当所述存储元件随 后转变到“断开”状态时，所述切换元件从所述显示装置的所述相关联显示元件移除所述电 压源，同时大体上维持所述显示元件的所述状态。
全文摘要
本发明提供一种提供像素架构的装置和方法，所述像素架构在至少一个实施例中含有接通/断开存储器元件和切换元件两者以利用低功率液晶显示器用于视频或近视频应用。此实施例可例如使用一对TFT用于在共同衬底上实施所述存储器元件和切换元件来实施。其它实施例可利用实际的存储器装置用于所述存储器元件。此装置和方法尤其有用于驱动胆甾型显示元件以用于视频或近视频速率应用。
文档编号G09G3/20GK102087838SQ20101054785
公开日2011年6月8日 申请日期2010年11月17日 优先权日2009年12月2日
发明者杜南·马赫夫卡, 黄晓阳 申请人:肯特显示器公司