CN1545690A - 矩阵显示器件 - Google Patents

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Abstract

一种矩阵显示器件(60)，包括象素阵列，用于响应于反向驱动方案的驱动信号电压产生显示输出。通过将预先用极性相反的相应的驱动信号电压寻址的两个象素(31)并联在一起，并测量由于象素中出现的DC偏移导致的两个象素上存储的电荷差引起的剩余电压校正显示假象，尤其是闪烁。所测得的电压用于调整象素上随后的驱动信号电压以减小所测得的电压，即使其趋近于零，从而减少由象素中的DC偏移引起的显示假象。本发明尤其可用于透射型液晶显示器件。

Description

矩阵显示器件
本发明涉及矩阵显示器件，该器件包括耦合到若干组地址导线上的电光显示象素的阵列，利用驱动电路装置向地址导线施加驱动信号以驱动显示象素。本发明特别但并不仅涉及液晶矩阵显示器件，尤其是有源矩阵液晶显示(AMLCD)器件。
无源和有源矩阵型液晶(LC)矩阵显示器件都是众所周知的。这样的器件通常用于监视器、膝上型电脑、电视以及类似产品中。在US-5130829中描述了AMLCD及其操作方式的一个典型例子，其内容在此引入作为参考材料。简单说来，这样的显示器件包含一个按照行和列排列的象素阵列，每个象素包括一个电光单元和一个相关的通常为薄膜晶体管(TFT)的开关器件。象素连接到若干组的行和列地址导线上，每一象素位于邻近每一组的相应导线之间的交叉，通过该导线象素由被顺序施加到每一行导线上以选择该行的选择(扫描)信号以及与行选择信号同步通过列地址导线提供到所选行的象素的数据(视频信息)信号寻址，并确定所涉及行的各个象素的显示输出。数据信号通过适当采样耦合到列地址线上的列寻址电路中的输入视频信号得到。每一象素行依次在相应的行寻址周期中被寻址从而在一个场(帧)周期中建立一种来自整个阵列的显示，其中象素阵列依此方式在后续的场中重复地被寻址。由于象素中发生的损耗，有必要经常使用视频信息刷新象素。在AMLCD的情况下，为阻止LC材料的劣化施加到LC单元上的数据信号电压的极性需周期性地反转。这一反转可以在例如每个场后(所谓的场反转)或也可以在每行被寻址后(所谓的线或行反转)执行。然而，已经发现由于不同原因会在液晶材料层上产生寄生DC偏移。例如，在AMLCD技术中众所周知的回扫现象就是导致单元上DC偏移的一个原因。
DC偏移在连续的帧时期内不同极性下对象素的驱动的影响是不同的。当在连续的帧周期内(对于一给定的数据(视频信息)，信号)象素上的绝对电压不同时，这将在引起所用帧频(通常50或60Hz)的半频处的闪烁，这一闪烁在显示图像中清晰可见。
图1示出了象素的LC单元的透射率T与加在单元上的电压V之间关系的曲线。可以看到对于等值反向的电压透射率基本相同，曲线通常关于纵轴对称。在图中示出了DC偏移，Y的一个例子。通过列地址导线向单元施加的驱动电压D因此出现偏移。对于反向驱动的正的部分，单元上的电压是Y+D。对于反向驱动的负的部分，单元上的电压是Y-D。可以看出在给定D值的条件下相反极性的驱动所达到的透射率是不同的，相差X％。因此对于一个稳定的大小为D的驱动数据信号，单元透射率在两个帧周期将会有X％的改变。这就引起了在半帧频的闪烁。
为减少以这种方式出现的闪烁，熟知的方法是调整施加在单元上的电压。例如，这可以通过在连续的帧调整施加在共用电极上的电压实现。共用电极使用预定的驱动方案驱动。例如，共用电极的电压利用方波调制。为校正DC偏移，不改变峰-峰AC电压调整驱动方案波形的平均DC。共用电极通常是对所有象素共用的透明电极。
一种传统的设置所需共用电极的电压电平的技术是生产器件时的手动调节过程。这种技术费时而且昂贵。
此处引入WO99/57706的内容作为参考材料，其中公开了一种闪烁传感器，其中用相反极性驱动的伪象素上的电压差被测量。伪象素具有与形成产生图象的显示的象素相同的环境。所涉及的电压差具有mv的量级。LC单元上的任何泄漏都会影响共用电极驱动方案的波形。因此，电压的差别很难测量。
因此，本发明的一个目的是提供一种上述类型的改进的矩阵显示器件。本发明的另一目的是提供一种至少可部分避免上述缺陷的矩阵显示器件。
根据本发明的一个方面，提供一种矩阵显示器件，其包含象素阵列用于响应于驱动信号电压产生显示输出，驱动信号电压在寻址周期内通过驱动电路装置施加且驱动信号电压的极性周期性反转；并包含用于调整驱动信号以纠正显示假象的校正装置，其中校正装置包括两个象素，两个像素被布置为在一个关联的寻址周期期间由驱动电路装置以极性相反的相应的驱动信号寻址，且校正装置被设置为在关联的寻址周期之后的一个测量周期期间将两个象素并联并测量所连接的两个象素上的电压，校正装置根据所述测量的电压调整象素的驱动信号电压。
本发明能减少闪烁效应。当象素中存在DC偏移时上述并联的象素产生非零电压。该电压被测量且驱动信号响应以被调整，以便在接下来的帧周期中使所测量的电压减小以接近零。因此，校正了DC偏移从而减少闪烁。
在一种优选实施方案中，阵列中的每一象素在交叉的行导线和列导线组的交叉处形成，并包括一电光显示单元，该单元置于向其施加驱动信号电压的两个相对的电极之间。校正装置还可以包括测量装置，该测量装置用于在测量周期期间测量所连接的象素上相对电极上的电势差以及响应于上述电势差调整驱动信号电压以使上述电势差最小化，即使得电势差趋向零。调整了的驱动电压可以施加到所有象素共用的电极上。
根据本发明的另一方面，提供一种驱动矩阵显示器件的方法，该显示器件包含象素阵列，可用于在寻址周期期间用驱动信号电压对象素寻址的驱动电路装置，驱动信号电压的极性被周期性反转，以及用于调整驱动信号电压的校正装置；其中上述方法包括步骤：
-在关联的寻址周期期间用极性相反的相应的驱动信号电压对两个象素寻址；
-在关联的寻址周期后的测量周期期间将两个象素并联连接在一起；
-测量连接的两个象素上的电压；以及
-根据所述所测的电压调整象素的驱动信号电压。
通过阅读下面对仅作为示例给出的优选实施方案的描述并参照附图，本发明更多的特征和优点将变得明显，附图包括：
图1示出了用于已知的LC矩阵显示器件的典型LC单元的透射率电压(T-V)关系；
图2示意性示出了根据本发明的显示器件的一个实施方案的一部分的电路；
图3示出了在帧周期期间向图2的电路施加的信号波形的例子；
图4示出了无根据本发明的闪烁校正的一个典型LC单元上的电压随时间变化的曲线；
图5示出了有依照本发明的闪烁校正的一个LC元件上的电压随时间变化的曲线；
图6示意性示出了具有根据本发明一个实施方案显示器件；
图7示意性示出了具有根据本发明的一方面的优选象素布局的显示器件。
应该可以理解附图只是示意性的并未按比例画。尤其是某些尺寸可能被夸大同时另外一些被减小。在所有图中使用相同的参考数字标识相同或相似的部分。
现在参考图2和图3描述本发明的第一实施方案。图2示意性示出了根据本发明的第一实施方案的显示器件的一部分的电路框图，并包含一个AMLCD器件。该器件是透射型器件，且此处与LC单元相关所使用的“透射”一词也应作相应解释。图3示出了在电路运作中施加的各种信号波形。示出了两个伪象素31。每一伪象素31与器件显示象素阵列中的一个显示象素等效，且包含形式为TFT37的开关元件，TFT37的栅极连接到一个相应的行(选择)导线32，其源电极和漏电极分别与相应的列(数据)导线33以及象素电极35相连，并且每一伪象素31被与驱动显示象素类似的驱动信号(选择和数据)驱动。这些电路位于邻近显示区域的边界处并不形成显示象素的成像阵列的部分。来自行驱动电路的驱动(选择)信号通过接通象素的TFT37选择象素，TFT37的栅电极与行导线32电连接，源电极与列导线33电连接。对于每一伪象素31，列导线33上的信号通过TFT37传到象素电极35上，该电极与漏电极相耦合并形成LC单元34的第一侧。单元的相反的电极包含共用电极36中相应的部分。这样每一LC单元充当一个平行板电容器如图中所示。按传统将存储电容器38与每一LC单元并联连接。
伪象素31最好与显示阵列中的象素具有相同构造以及相同环境。因此，它们经历可以导致所显示的图象闪烁的相同的DC偏移。
在对应于一行寻址周期的寻址周期tA期间用具有相同电压大小但相反极性的参考数据信号对两个伪象素31寻址。在寻址周期之后并对于帧周期的剩余部分存储在象素电容上的电压将会有微小改变。
图4说明了在几个帧周期上在传统型AMLCD情况下存储的象素电压的变化性质。曲线显示了一个单元上的电压，其中周期性反转的驱动电压由上述的电不对称性出现偏移。因此，用于校正闪烁的任何测量优选在帧周期tF的末端进行。除了单元上电压的进展，单元的电容也随时间和电压变化。因此，由于DC偏移，在反转周期的正的和负的部分在电容器一个极板上存储的电荷大小将不会相等。利用这一性质通过测量存储在伪象素的两个象素电极上的电荷差别提供闪烁传感器。
在图2的器件中，象素电压在初始帧周期中发生相似变化，但是其后效果不同，这一点将变得清楚。
再次参考图2，开关39在测量周期tM关闭，开关39优选是双极的，tM包括一个接近帧周期tF末端的相对短的周期。这将带反向电荷的伪象素31的象素电极35短路在一起。在测量周期tM期间发生短路时，在帧末端存储电荷的差别将导致伪象素的象素电极上有非零电压。开关39因为伪象素31的电容在关状态时优选具有低泄漏，这样存储的电荷相对较低。开关39的输出端连接到比较器40的一个输入端。共用电极36的电压供应线与比较器40的第二输入端相连。因此，比较器40被布置为测量连接的象素的相对电极35和36之间的电势差。在测量周期tM之后，比较器的输入电压与伪象素上存储的电荷相似。比较器优选具有很高的阻抗和很大的增益。比较器40的输出端连接到例如触发器的闩锁电路41的第一输入端。定时脉冲tT(图3中示出了其相对定时)从输入端45施加到闩锁电路41的第二输入端。闩锁电路41的输出端连接到计数器42的第一输入端。反向器46的输入端被施加定时脉冲tT，其输出端连接到计数器42的第二输入端。计数器42根据通过闩锁电路41的信号的极性，使数模转换器(DAC)43的值增加和减少一个值。然后DAC43通过缓冲器44为下一帧周期调整共用电极36上的电压，以最小化由比较器测得的电势差，即使该电势差趋向零。
可以设想第一实施方案中的闪烁传感器可以包含多于两个伪象素。例如，可以使两个相同的象素行带大小相等极性相反的电量。这种设置的优点是由于象素电极35面积的增加会引起使比较器40更容易感应的更多剩余电荷从而使闪烁校正更准确。使用多于两个伪象素的另一优点是，例如通过使用一对象素行，每行均有象素连接在一起，由于有缺陷的象素导致的不准确会被该行中其余象素平均掉。
还可以设想可以增大伪象素31的尺寸从而增加每一象素的电容。这也将增加由比较器40所感应的剩余电压从而增加校正的准确度。
虽然上述的实施方案涉及透射型显示器，可以设想本发明也可应用于反射型AMLCD。在反射型显示器中，反射电极通常由不同于透射电极的材料制成。这就在LC单元上产生一个本征的DC偏移，在并联的存储电容器38上并不出现这一偏移。因此有必要用另一个LC单元代替图2的实施方案中的存储电容器38与原有的LC单元34并联。
参照图5，可以看到参照图2所述的闪烁校正电路跨越几个帧调整共用电极电压以使加在单元上的电压V趋近驱动电压D。如图5所示少量几个帧周期tF上的很少几个测量就足够了。在另一实施方案中，测量和校正进行一次，例如在打开矩阵显示器件时，或是周期性地进行。
图6示意性的示出了根据本发明的显示器件的一个优选实施方案。该显示器件，此处指60，是一个包括显示板61的AMLCD，显示板61包括形成显示区域的一个显示象素阵列。与传统AMLCD器件一样，每一象素由相应的行导线32和列导线33寻址。行驱动电路51和列驱动电路52分别位于邻近平板各边。行驱动电路51一次选择一个象素行。接着使用来自列驱动电路52的数据信号通过相关联的列导线33对被选择的象素行寻址。
伪象素位于邻近显示板61的另一边处。它们也可以通过与显示象素阵列中的象素同样方式由行和列导线寻址。它们用如前所述的相反极性的数据信号充电。在相应的象素电极35与闪烁校正电路之间制作了连接部分62，如图2所示。
校正电路可远离驱动IC或集成在其中。在图6所示的优选实施方案中，利用例如多晶硅技术，板61包括定时和控制电路63，在定时和控制电路63上施加视频信号，定时和控制电路63向列驱动电路提供数据信号，向行驱动电路提供定时信号，并向共用电极提供电压信号。控制电路63包括闪烁校正电路，向该电路提供来自伪象素的电压。
伪象素优选由对应于中级灰度级的数据信号寻址。这能够加强闪烁效应从而使其更易于探测。
参照图7，例如那些在同一行并被充电为校正电路使用的相同极性的伪象素31，可以通过用于每一伪象素31的一个改进形状的象素电极35连接在一起。接头71用于将相邻的象素电极35连接在一起。为补偿每一象素电极增加的面积，从每一象素电极35的一块区域，如一个角上，除去与增加的接头71具有相同面积的接头72。这就保证了伪象素的电容等于显示象素的电容。
虽然优选在校正电路中使用伪象素31，但是可以设想显示区域的象素形成部分可以用作这一功能。
本发明的另一实施方案包含一个与参照图2所述的实施方案中使用的数字计数系统相反的模拟系统。在该实施方案中，伪象素也像前面那样被短路。然而，合成的信号被传送到一个积分器。选择积分器的时间常数为帧周期tF的几倍。在模拟或数字域中处理积分器的输出，处理的结果以与前述同样的方式用于调整共用电极36。
虽然本发明的描述尤其涉及AMLCD，可以设想本发明也可用于无源型LCD以抵消DC偏移电压的效应，以及用于其它类型的具有电容型电光显示象素阵列的矩阵显示器件。
总结本文所述的器件，矩阵显示器件包括用于产生显示输出的象素阵列，显示输出响应于使用反向驱动方案产生的驱动信号电压。通过将预先用极性相反的相应的驱动信号电压寻址的两个象素并联连接在一起，并测量由于象素中出现的DC偏移导致的两个象素上存储的电荷差引起的剩余电压来校正显示假象，尤其是闪烁。
对于本领域的技术人员，从本发明的公开内容出发，许多其它的修改和变化是显而易见的。这些修改和变化可以包括现有技术中已知的其它特征以及可用于代替或补充本发明中的特征的其它特征。

Claims (12)

1.一种矩阵显示器件，包括用于象素阵列，用于响应于在寻址周期期间由驱动电路装置施加的驱动信号电压产生显示输出，驱动信号电压的极性被周期性反转；用于调整驱动信号以校正显示假象的校正装置，其中校正装置包括两个象素，该两个像素被布置为在一关联的寻址周期期间由驱动电路装置以极性相反的相应的驱动信号寻址，并且校正装置被布置为在关联的寻址周期后的测量周期期间将两个象素并联在一起，并测量连接在一起的两个象素上的电压，校正装置根据所述测量电压调整象素的驱动信号电压。
2.根据权利要求1的矩阵显示器件，其中校正装置还包括可用于在测量周期期间将所述两个象素并联在一起的开关装置。
3.根据权利要求1或2的矩阵显示器件，其中阵列中的每一象素在交叉的行和列导线组的交叉处形成，且包含一电光显示单元，该单元置于向其施加驱动信号电压的两个相对电极之间。
4.根据权利要求3的矩阵显示器件，其中象素的所述电极中的一个对阵列中的所有象素共用，且校正装置被布置用于向共用电极施加调整了的驱动信号电压。
5.根据权利要求3或4的矩阵显示器件，其中校正装置还包括测量装置，该测量装置用于在测量周期期间测量连接的象素的相对电极上的电势差，并响应于该电势差调整驱动信号电压以最小化该电势差。
6.根据权利要求5的矩阵显示器件，其中校正装置还包括与测量装置的输出端相连的数字计数电路，并在该电路上施加定时信号，该电路可用于响应于测量装置的输出每隔由定时信号决定的间隔调整驱动信号电压。
7.根据权利要求3至6中的任何一个的矩阵显示器件，其中所述两个象素中的每一个均包括与显示单元并联的存储电容。
8.根据任一前述权利要求的矩阵显示器件，其中显示器件包括透射型液晶显示器件。
9.根据权利要求3至6中的任何一个的矩阵显示器件，其中所述两个象素中的每一个还包括另外的与第一次提及的显示单元并联的电光显示元件。
10.根据权利要求1至6中的任何一个或权利要求9的矩阵显示器件，其中显示器件包括反射型液晶显示器件。
11.根据任一前述权利要求的矩阵显示器件，其中所述两个象素包括位于阵列边缘处的伪象素。
12.一种用于驱动矩阵显示器件的方法，该显示器件包括象素阵列，可操作用于在寻址周期期间使用驱动信号电压对象素寻址的驱动电路装置，驱动信号电压的极性被周期性反转；以及用于调整驱动信号电压的校正装置；其中所述方法包括步骤：
-在关联的寻址周期期间用极性相反的相应的驱动信号电压对两个象素寻址；
-在关联的寻址周期后的测量周期期间将两个象素并联连接在一起；
-测量连接的两个象素上的电压；以及
-根据所述所测的电压调整象素的驱动信号电压。
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