專(zhuān)利名稱(chēng)：在源矩陣的更新方法與像素電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及有源矩陣顯示器，尤其是諸如LCOS顯示器等小像素的有源矩陣顯示器，以及驅(qū)動(dòng)這類(lèi)顯示器并顯示信息的方法。
背景技術(shù)：
普通有源矩陣(AM)示于

圖1，它包括一交叉行列液晶(LC)像素P1、P2……Pn的矩陣，在這些行列的各交叉點(diǎn)設(shè)置了開(kāi)關(guān)晶體管T1、T2……Tn。每一像素P1、P2……Pn還包含兩種電容器存貯電容器C11、C21……Cn1，使LC兩端的電壓在兩個(gè)更新瞬間之間保持不變；和本征(寄生)像素電容C12、C22、Cn2，由液晶堆(像素電極-LC-對(duì)電極)本身形成。當(dāng)一行的開(kāi)關(guān)晶體管Ti閉合(導(dǎo)通)時(shí)，各個(gè)列電壓就存貯在該行像素Pi的各自存貯電容器Ci1上。
硅上液晶(LCOS)是一特種映射有源矩陣(AM)液晶顯示器(LCD)，其中AM用標(biāo)準(zhǔn)硅工藝制成。
LCOS1的截面示于圖2，它包括半導(dǎo)體襯底2諸如硅襯底，集成了CMOS晶體管，還包括若干不同的層，諸如第一金屬層3、第二金屬層4與第三金屬層5(一般至少有四個(gè)金屬層)。CMOS芯片頂部，在兩對(duì)準(zhǔn)層7、8之間設(shè)有LC層6，其上的玻璃襯底9設(shè)有銦錫氧化物(ITO)對(duì)電極10，ITO是導(dǎo)電的透明材料。
LC不能用DC電壓正常工作，即像素電壓必須隨時(shí)間變化，像素電壓平均值(在時(shí)間上)為零。LC像素的電光響應(yīng)特性示于圖3，曲線(xiàn)呈RMS(均方根)電壓的函數(shù)?？梢钥闯?，在LC開(kāi)始透射或映射光之前，要加一定的閾電壓Vth(取決于LC種類(lèi))。
從LC的電光特性可見(jiàn)，只有有限的一部分曲線(xiàn)適合實(shí)際應(yīng)用，這一部分稱(chēng)為“調(diào)制區(qū)”，位于閾電壓Vth與反向電壓Vinv之間。在垂直對(duì)準(zhǔn)的向列型(VAN)LC類(lèi)型中，閾電壓Vth一般約2伏，調(diào)制電壓Vm一般約1伏。在恒定的對(duì)電極電壓時(shí)，像素電極必須越過(guò)2*(2V+1V)＝6V的電壓跨度。對(duì)其它類(lèi)型的LC，這些電壓值相差很大。
然而，因LCOS基本上是一種用LC工藝實(shí)施的CMOS技術(shù)，故對(duì)LCOS也保留了CMOS的優(yōu)點(diǎn)。具體而言，對(duì)于較大的晶片與晶片上較小的器件尺寸，成本降低。目前在CMOS中，在8英寸晶片上一般應(yīng)用(0.35μm的工藝。以這種CMOS工藝制作的晶體管器件，最大柵壓為3.3～3.5伏，與控制LC所需的電壓并不兼容。
通過(guò)切換對(duì)電極電壓，也稱(chēng)為公共電極電壓調(diào)制，可以解決該問(wèn)題，如US-5920298所述。
在S.C.Tan與X.W.Sun的論文“P-1Generic design of Sillicon Backplanefor LCOS Microdisplays”(SID 02 Digest，pp.200-203)中，描述了公共電極電壓調(diào)制在LCOS顯示器中的應(yīng)用。公共電極上的電壓分別在正負(fù)幀內(nèi)在0V與兩電源軌間的電壓VDD之間切換。當(dāng)施加電壓給OV公共陰極時(shí)，在LC晶胞兩端得到正電位，而當(dāng)公共電極上的電壓被切換到VDD而且施加電壓小于VDD時(shí)，就得到負(fù)電位。該法可提供與要使用的LC工作電壓一樣的電壓，故是一種低功率實(shí)施法。
Tan等人在同一文件中還描述了基于對(duì)電極切換的更新像素電路。來(lái)自數(shù)據(jù)線(xiàn)的像素?cái)?shù)據(jù)經(jīng)開(kāi)關(guān)或通道晶體管傳給保持圖像數(shù)據(jù)的中間存貯電容器。像素內(nèi)緩沖器復(fù)制存貯在最后存貯電容器上該中間存貯電容器上的電壓，從中將像素?cái)?shù)據(jù)置于像素電極上。該文件描述的像素內(nèi)緩沖器是一種PMOS源跟隨器或者NMOS源跟隨器，在這兩種情況下，在像素內(nèi)電路晶體管至少存在著閾電壓損失，降低了最大保持電壓。另外，源跟隨器還要求-電流源，在芯片內(nèi)，該電流源產(chǎn)生的電流必須對(duì)各像素完全一樣。另一問(wèn)題是總功耗，因?yàn)橄袼乜倲?shù)一般超過(guò)100萬(wàn)個(gè)。這一問(wèn)題可用脈沖電流源解決，但各像素要用更多晶體管，故在芯片上占用更大的空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是減少像素下面尋址電路所需的面積，該面積小于15μm×15μm，較佳地小于12μm×12μm，更佳地為7μm×7μm。
本發(fā)明的另一目的是提供一種以減小的能量損失將圖像像素?cái)?shù)據(jù)從模擬存儲(chǔ)設(shè)備傳到顯示設(shè)備像素元件的顯示設(shè)備和方法。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種用較少元件將圖像像素?cái)?shù)據(jù)從模擬存儲(chǔ)設(shè)備傳到顯示設(shè)備像素元件的顯示設(shè)備和方法。
上述若干目的由本發(fā)明的方法與設(shè)備實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明提供一像素陣列，各像素包括像素元件、像素更新電路、第一存儲(chǔ)器元件與第一開(kāi)關(guān)元件。各像素元件包括逐一控制像素元件的第一像素電極與第二像素電極，第二像素電極幾乎聯(lián)接陣列中的所有像素元件并被接至公共對(duì)電極。第一與第二像素電極構(gòu)成第一電容器。像素元件具有閾電壓與調(diào)制電壓，前者是像素元件開(kāi)始發(fā)光的電壓，后者是像素元件發(fā)光的實(shí)用電壓范圍。像素更新電路用于通過(guò)電荷傳遞通路將與像素?cái)?shù)據(jù)值相關(guān)的電荷從像素?cái)?shù)據(jù)輸入端傳到第一像素電極。第一存儲(chǔ)器元件耦接像素?cái)?shù)據(jù)輸入端，用于存貯與像素?cái)?shù)據(jù)值相關(guān)的電荷。第一開(kāi)關(guān)元件位于第一存儲(chǔ)器元件與第一像素電極之間，用于控制通過(guò)電荷傳遞通路從第一存儲(chǔ)器元件到第一像素電極的電荷傳遞。根據(jù)本發(fā)明，第一開(kāi)關(guān)元件與第一存儲(chǔ)器元件共同用來(lái)沿電荷傳遞通路將與像素?cái)?shù)據(jù)值相關(guān)的電荷無(wú)源地傳到第一電容器。陣列還包括向公共對(duì)電極施加動(dòng)態(tài)變化的電壓的裝置。該動(dòng)態(tài)變化電壓在第一與第二驅(qū)動(dòng)值之間變化，使像素?cái)?shù)據(jù)值是介于零伏與數(shù)據(jù)電壓值之間的信號(hào)，該數(shù)據(jù)電壓值不小于調(diào)制電壓，但小于調(diào)制電壓與任一像素元件的閾電壓之和。
第一驅(qū)動(dòng)值較佳地等于像素元件閾電壓的負(fù)值，第二驅(qū)動(dòng)值較佳地等于像素元件閾電壓與調(diào)制電壓之和，因而對(duì)電極的動(dòng)態(tài)變化電壓吸收了像素元件的閾電壓。
根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，第一存儲(chǔ)器元件具有第一與第二電極，第一電極耦接像素?cái)?shù)據(jù)輸入端，第二電極接地電平。
根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，各像素還包括把存貯的與像素?cái)?shù)據(jù)值相關(guān)的電荷量轉(zhuǎn)換成脈沖的轉(zhuǎn)換裝置，脈寬用于控制像素元件，該脈寬對(duì)應(yīng)于存貯的電荷量。
轉(zhuǎn)換裝置包括比較器。
比較器包括開(kāi)關(guān)電路與波整形電路。
開(kāi)關(guān)電路包括電阻負(fù)載倒相器，倒相器的第一與第二供電連接線(xiàn)分別接較低與較高的供電電壓，其中任一根第一或第二供電連接線(xiàn)接斜坡電壓源。
波整形電路包括至少一個(gè)互補(bǔ)倒相器。
根據(jù)另一實(shí)施例，比較器包括分流電阻器與倒相器，例如前者是電阻器或晶體管，脈沖選通信號(hào)具有低占空因數(shù)，或包括-電流鏡。
比較器還包括至少一只限流晶體管。
根據(jù)本發(fā)明若干較佳實(shí)施例，轉(zhuǎn)換裝置包括的晶體管少于10只，較佳少于8只，更佳少于5只。
根據(jù)另一實(shí)施例，與像素?cái)?shù)據(jù)值相關(guān)的電荷在存入第一存儲(chǔ)器元件時(shí)，會(huì)在第一存儲(chǔ)器元件兩端產(chǎn)生-數(shù)據(jù)電壓，而無(wú)源電荷傳遞在第一像素電極上施加與該數(shù)據(jù)電壓幾乎相同的電壓。
根據(jù)一實(shí)施例，像素更新電路還包括-鏡像電路，把存貯在第一存儲(chǔ)器元件上的像素?cái)?shù)據(jù)值無(wú)損失地映射給像素元件的第一像素電極。鏡像電路包括第一開(kāi)關(guān)元件，它具有第一與第二數(shù)據(jù)電極和控制電極，第一開(kāi)關(guān)元件的第一數(shù)據(jù)電極接第一存儲(chǔ)器元件的-電極，其第二數(shù)據(jù)電極接第一像素電極；存貯數(shù)據(jù)值的第二存儲(chǔ)器元件，它具有第一與第二電極，第二存儲(chǔ)器元件的第一電極接第一開(kāi)關(guān)元件的第二數(shù)據(jù)電極，其第二電極接第一開(kāi)關(guān)元件的控制電極；和復(fù)位裝置，用于復(fù)位存入第二存儲(chǔ)器元件里的數(shù)據(jù)值。
或在本發(fā)明一陣列中，各像素的像素更新電路包括多個(gè)第一存儲(chǔ)器元件，各第一存儲(chǔ)器元件用于存貯像素?cái)?shù)據(jù)值，各存儲(chǔ)器元件第一存儲(chǔ)器元件與第一像素電極之間有一電荷傳遞通路；和多個(gè)第一開(kāi)關(guān)元件，各第一開(kāi)關(guān)元件通過(guò)各自的電荷傳遞通路控制從第一存儲(chǔ)器元件到第一像素電極的電荷傳遞，一個(gè)像素的第一開(kāi)關(guān)元件相互獨(dú)自地閉合。
本發(fā)明的陣列還包括位于第一存儲(chǔ)器元件與數(shù)據(jù)線(xiàn)之間的第二開(kāi)關(guān)元件，用于提供像素?cái)?shù)據(jù)值。
像素元件包含液晶，例如LCOS元件。
第一存儲(chǔ)器元件是存貯電容器。
第二存儲(chǔ)器元件是存貯電容器。
第一與第二開(kāi)關(guān)元件都是晶體管陣列是有源矩陣。
根據(jù)另一實(shí)施例，本發(fā)明還提供一像素陣列，各像素包括像素元件、像素更新電路、第一存儲(chǔ)器元件和第一開(kāi)關(guān)元件。各像素元件包括個(gè)別控制像素元件的第一像素電極和第二像素電極，第二像素電極幾乎聯(lián)接陣列中的所有像素元件并接公共對(duì)電極。第一與第二像素電極構(gòu)成第一電容器。像素更新電路經(jīng)電荷傳遞通路將與像素?cái)?shù)據(jù)值相關(guān)的電荷從像素?cái)?shù)據(jù)輸入端傳到第一像素電極。第一存儲(chǔ)器元件耦接像素?cái)?shù)據(jù)輸入端，存貯與像素?cái)?shù)據(jù)值相關(guān)的電荷。第一開(kāi)關(guān)元件位于第一存儲(chǔ)器元件與第一像素電極之間，控制電荷從第一存儲(chǔ)器元件經(jīng)電荷傳遞通路傳到第一像素電極。根據(jù)本發(fā)明，第一開(kāi)關(guān)元件與第一存儲(chǔ)器元件共同將與像素?cái)?shù)據(jù)值相關(guān)的電荷沿電荷傳遞通路無(wú)源地傳到第一電容器。像素更新電路包括-鏡像電路，無(wú)損失地將存貯在第一存儲(chǔ)器元件上的像素?cái)?shù)據(jù)值映射到該像素元件的第一像素電極。鏡像電路包括具有第一與第二數(shù)據(jù)電極和控制電極的第一開(kāi)關(guān)元件，該第一開(kāi)關(guān)元件的第一數(shù)據(jù)電極接第一存儲(chǔ)器元件的一電極，其第二數(shù)據(jù)電極接第一像素電極；存貯數(shù)據(jù)值的第二存儲(chǔ)器元件，它具有第一與第二電極，該第二存儲(chǔ)器元件的第一電極接第一開(kāi)關(guān)元件的第二數(shù)據(jù)電極，其第二電極接第一開(kāi)關(guān)元件的控制電極；和復(fù)位裝置，用于復(fù)位存入第二存儲(chǔ)器元件里的數(shù)據(jù)值。
本發(fā)明還提供更新像素陣列中像素值的方法，每一像素包括一像素元件，各像素元件包括逐一控制像素元件的第一像素電極和第二像素電極，陣列中幾乎所有像素元件的第二電極都接公共對(duì)電極，該像素元件具有閾電壓與調(diào)制電壓。該方法包括把與像素?cái)?shù)據(jù)相關(guān)的電荷無(wú)源地傳到第一像素電極，并對(duì)公共對(duì)電極加-動(dòng)態(tài)變化電壓，該電壓在第一驅(qū)動(dòng)值與第二驅(qū)動(dòng)值之間變化，因而像素?cái)?shù)據(jù)是一介于零伏與數(shù)據(jù)電壓值之間的信號(hào)，該數(shù)據(jù)電壓值不小于調(diào)制電壓，但小于調(diào)制電壓與任一像素元件的閾電壓之和。
第一驅(qū)動(dòng)值較佳地等于像素元件閾電壓的負(fù)值，第二驅(qū)動(dòng)值較佳地等于像素元件的閾電壓與調(diào)制電壓之和，因此對(duì)電極的動(dòng)態(tài)變化電壓吸收了像素元件的閾電壓。
根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，該方法還包括存貯與像素?cái)?shù)據(jù)相關(guān)的電荷并把存貯的電荷轉(zhuǎn)換成脈沖，脈寬控制該像素元件，脈寬對(duì)應(yīng)于存貯的電荷量。
本發(fā)明還包括更新像素陣列像素值的方法，各像素包括-像素元件，它包括逐一控制像素元件的第一像素電極與第二像素電極，陣列中幾乎所有像素元件的第二電極都接公共對(duì)電極。該方法包括把與像素?cái)?shù)據(jù)相關(guān)的電荷無(wú)源地傳到第一像素電極，存貯與像素?cái)?shù)據(jù)相關(guān)的電荷，并將存貯的電荷轉(zhuǎn)換成脈沖，脈寬控制像素元件，脈寬對(duì)應(yīng)于存貯的電荷量。
在該方法的兩實(shí)施例中，無(wú)源傳遞像素?cái)?shù)據(jù)的步驟，包括無(wú)損失地將數(shù)據(jù)從第一存儲(chǔ)器元件映射到像素元件的第一像素電極。
根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，無(wú)源傳遞像素?cái)?shù)據(jù)的步驟包括通過(guò)多個(gè)相互獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的開(kāi)關(guān)元件中一個(gè)開(kāi)關(guān)元件傳遞來(lái)自一組存儲(chǔ)器元件中任一個(gè)的數(shù)據(jù)。通過(guò)以下詳述并結(jié)合附圖，本發(fā)明的種種特征與優(yōu)點(diǎn)將變得更清楚了，附圖用實(shí)例來(lái)示明本發(fā)明的原理。
附圖簡(jiǎn)述圖1是原有技術(shù)的有源矩陣示意2是LCOS器件的截面。
圖3是液晶的電光特性圖。
圖4表示用LCOS像素投射彩色圖像的3閥光學(xué)引擎。
圖5表示在3光閥、小占空因數(shù)(約33％)情況下，1光閥的光輸出與時(shí)間的關(guān)系。
圖6表示在3光閥、占空因數(shù)100％的情況下，1光閥的光輸出與時(shí)間的關(guān)系。
圖7表示用LCOS像素投射彩色圖像的1閥光學(xué)引擎。
圖8表示只有1光閥時(shí)光輸出與時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)圖。
圖9是對(duì)電極調(diào)制與時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)和對(duì)得到像素電壓的作用。
圖10是3閥光學(xué)系統(tǒng)對(duì)電極切換方案中一像素或行的時(shí)序圖。
圖11是帶脈沖光源的1閥光學(xué)系統(tǒng)對(duì)電極切換方案中一像素或行的時(shí)序圖。
圖12是帶滾動(dòng)色彩的1閥光學(xué)系統(tǒng)對(duì)電極切換方案中一像素或行的時(shí)序圖。
圖13示出本發(fā)明第一實(shí)施例的像素結(jié)構(gòu)。
圖14示出圖12實(shí)施例中對(duì)電極不切換時(shí)模擬的電荷傳遞。
圖15示出圖12中存貯電容器Cs1和Cs2兩端的電壓之間的關(guān)系。
圖16示出本發(fā)明第二實(shí)施例的像素結(jié)構(gòu)。
圖17示出本發(fā)明另一實(shí)施例的像素結(jié)構(gòu)，包括對(duì)第二實(shí)施例增強(qiáng)的數(shù)據(jù)源。
圖18示出本發(fā)明又一實(shí)施例的像素結(jié)構(gòu)，包括對(duì)第一實(shí)施例增強(qiáng)的數(shù)據(jù)源。
圖19示出本發(fā)明一實(shí)施例中像素內(nèi)PWM的一般原理。
圖20(a)示出DRAM電路的第一配置，其中PWM按本發(fā)明一實(shí)施例實(shí)施。
圖20(b)示出圖20(a)電路對(duì)不同輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的模擬結(jié)果。
圖21(a)示出DRAM電路的第二配置，其中PWM按本發(fā)明一實(shí)施例實(shí)施。
圖21(b)示出圖21(a)電路對(duì)不同輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的模擬結(jié)果。
圖22(a)示出DRAM電路的第三配置，其中PWM按本發(fā)明一實(shí)施例實(shí)施。
圖22(b)示出圖22(a)電路對(duì)不同輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的模擬結(jié)果。
圖23示出DRAM電路的第四配置，其中PWM按本發(fā)明一實(shí)施例實(shí)施。
圖24示出PWM電路組合本發(fā)明一實(shí)施例的DRAM電路的第五配置，該P(yáng)WM電路設(shè)置了限流晶體管。
圖25示出在沒(méi)有和有對(duì)電極拴牢時(shí)驅(qū)動(dòng)液晶像素所需的電壓范圍。
圖26是“一般”幀轉(zhuǎn)換方案中列驅(qū)動(dòng)器輸出與鏡像電壓的曲線(xiàn)圖。
圖27示出在有和沒(méi)有像素內(nèi)存儲(chǔ)器拴牢時(shí)的CE拴牢。
圖28示出本發(fā)明一實(shí)施例的先進(jìn)的CE拴牢。
示范實(shí)施例的描述本發(fā)明將針對(duì)特定的實(shí)施例并參照附圖來(lái)描述，但本發(fā)明不受此限制，只受限于權(quán)利要求。描繪的附圖只是示意圖，不作限制。為示例起見(jiàn)，圖中一些元件的尺寸作了夸大，不按比例。
LCOS顯示器能顯示彩色圖像。通常，彩色圖像以?xún)煞N方式由LCOS像素構(gòu)成借助于3閥或1閥光學(xué)引擎。但也曾報(bào)道過(guò)2閥光學(xué)引擎，一個(gè)LCOS閥用于綠色，另一LCOS閥用于紅蘭色。
圖4示意表示3閥光學(xué)引擎11。分色鏡13把入射光12分成紅(R)、綠(G)、蘭(B)分量，這些分量都被對(duì)準(zhǔn)LCOS晶胞14。三條映射的光束15再聚集在一起，復(fù)合光束16被投射(在投射時(shí))或映射在視網(wǎng)膜上在靠近肉眼(NTE)應(yīng)用時(shí)。各像素被連續(xù)或不連續(xù)的單色光照射(圖5和6)。在投射時(shí)，投射屏上有盡量多的光很重要。此時(shí)占空因數(shù)盡量保持得大些，較佳為圖12的100％。
圖7示意表示1閥光學(xué)引擎?；蛘?，如圖8所示，可見(jiàn)光譜的紅R、綠G與蘭B分量對(duì)準(zhǔn)LCOS矩陣(與圖像)的各像素，這稱(chēng)為“時(shí)分復(fù)用”?？梢允褂脙煞N系統(tǒng)脈沖光源或滾動(dòng)色彩。
在脈沖光源的情況下，光源呈脈動(dòng)，交替發(fā)出可見(jiàn)光譜的R、G與B分量。可用的光源是LED、激光器或配備了帶快速快門(mén)(如LC快門(mén))的光學(xué)系統(tǒng)的普通光源。所有像素同時(shí)被同一光色照射。
在滾動(dòng)色彩情況下，移動(dòng)色帶通過(guò)合適的光學(xué)系統(tǒng)映射在LCOS矩陣上。這類(lèi)光學(xué)系統(tǒng)可以是例如圖7所示的色輪17，或是旋轉(zhuǎn)棱鏡(未示出)。各像素基本上接收可見(jiàn)光譜的R、G、B分量，不過(guò)在每一瞬間，一部分像素受紅光照射，另一部分像素受綠光照射，而還有一部分像素受蘭光照射。一般，一行的所有像素受同一光色照射。
圖25示出在按本發(fā)明一實(shí)施例不用對(duì)電極(CE)拴牢、用CE拴牢和用先進(jìn)的CE拴牢時(shí)，驅(qū)動(dòng)AM的液晶像素所需的電壓范圍。下面說(shuō)明先進(jìn)的CE拴牢。
圖25右邊是典型液晶晶胞的傳統(tǒng)透射曲線(xiàn)(電光響應(yīng)特性)，示出了閾電壓VT與調(diào)制電壓Vm。為防止損壞LC像素的永久DC分量，這種像素一般以AC模式驅(qū)動(dòng)，這表明施加電壓的極性定期交替(通常每幀時(shí)間發(fā)生一次)。對(duì)于像素晶體管自身和行列驅(qū)動(dòng)器而言，這意味著它們必須能至少適應(yīng)-(VT+Vm)～(VT+Vm)的電壓跨度，說(shuō)明總電壓跨度為(大于)2(VT+Vm)。
圖26示出列驅(qū)動(dòng)器輸出端之一的典型波形。為維持DC補(bǔ)償，信號(hào)極性每一幀時(shí)間FT變化，產(chǎn)生正負(fù)幀。列驅(qū)動(dòng)器必須應(yīng)付2(VT+Vm)，而對(duì)電極電壓(CE電壓)保持于VT+Vm。觀察該列單個(gè)像素的鏡(鋁電極)上的電壓，可看到像圖26的鏡電壓一樣的電壓。像素鏡電極上的電壓在整個(gè)幀時(shí)間內(nèi)保持不變，在選擇了有源矩陣的相應(yīng)線(xiàn)路時(shí)變化。實(shí)際的像素電壓為Vmirror-Vce，是全對(duì)稱(chēng)的方波，如圖9所示。
使用對(duì)電極栓牢(CE栓牢)，即向?qū)﹄姌O加變化的電壓，列驅(qū)動(dòng)器必須產(chǎn)生的所需電壓可減為(VT+Vm)。使用本發(fā)明一實(shí)施例的先進(jìn)對(duì)電極栓牢，則所需電壓范圍還可減為有用的電壓擺幅Vm。
圖27示出列驅(qū)動(dòng)器輸出電壓被限于0V～(VT+Vm)，而對(duì)電極電壓在正負(fù)幀之間從0V～VT+Vm作CE“栓牢”。同樣還示出了得到的鏡電壓。
然而，根據(jù)像素內(nèi)存貯電容器Cs接線(xiàn)的方法，有兩種不同的情況(見(jiàn)圖27的插圖)。
若像素內(nèi)存貯電容器Cs常接地(圖27的狀況2)，得到圖27示出的鏡信號(hào)，假定Cs＞＞CLC?，F(xiàn)在所有的電壓都限于0V～VT+Vm，與LCOS相容，但實(shí)際像素電壓(Vmirror-Vce)只對(duì)小部分幀時(shí)間正確，這部分對(duì)后選的像素(底行)小于對(duì)早選的像素(頂行)。
若Cs的“地”接CE電壓(圖27的狀況1)，則得到虛線(xiàn)鏡電壓跟隨CE電壓的躍變，有效像素電壓(Vmirror-Vce)總是保持正確。但要指出，像素晶體管必須承受的最大電壓跨度為3×(VT+Vm)。對(duì)像素晶體管提供柵壓的行驅(qū)動(dòng)器也是如此。換言之，對(duì)列驅(qū)動(dòng)器的電壓要求已有效地降低，但對(duì)像素晶體管和行驅(qū)動(dòng)器的電壓要求卻提高了。該方法常用于帶外部驅(qū)動(dòng)器的TFT顯示器，因?yàn)榱序?qū)動(dòng)器是最復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)器IC，所以犧牲對(duì)(簡(jiǎn)單得多的)行驅(qū)動(dòng)器與像素晶體管的電壓要求來(lái)，有利于降低其電壓要求。在LCOS中，所有的驅(qū)動(dòng)器和像素晶體管都用同一技術(shù)制作，具有同樣的電壓限制，因而該方法不適用于LCOS。
圖28示出本發(fā)明一實(shí)施例的先進(jìn)CE拴牢的情況。CE不僅補(bǔ)償極性轉(zhuǎn)換，還吸收液晶或其至少一部分的閾電壓VT，該部分可能是25％或以上，較佳為50％或以上，更佳為75％或以上，最佳為80％或以上。吸收一部分液晶閾電壓VT可明顯減小所需電壓，更好地實(shí)現(xiàn)切換速度，因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)液晶模式中切換到準(zhǔn)確的閾電壓很慢，即光學(xué)響應(yīng)很慢，而切換到低于閾電壓的電壓一般較快。
在圖28的實(shí)例中，對(duì)電極拴牢在電壓-VT與VT+Vm之間，旨在將LCOS像素電極或鏡電極上的電壓限制于間隔(O，Vm)。
圖28的插圖示出實(shí)施增強(qiáng)型CE拴牢的示意線(xiàn)路圖。存貯電容器Cs的一電極接地。設(shè)置的緩沖元件適于將存貯電容器Cs上的電壓按命令復(fù)制到像素電容器CLC，例如一種與CE電壓拴牢同步地采樣的采樣保持緩沖器。在圖28的插圖示出的線(xiàn)路圖中，像素電路是一簡(jiǎn)單的DRAM電路，但其它合適的有像素存儲(chǔ)器的電路諸如像下述的雙DRAM或斗鏈像素電路，也可配用于該增強(qiáng)型CE拴牢電路。
在選擇了某一行有源矩陣時(shí)，就將新的列數(shù)據(jù)Vd寫(xiě)到存貯電容器Cs上，并由緩沖元件按命令將該數(shù)據(jù)值復(fù)制到像素鏡。在把列數(shù)據(jù)復(fù)制到像素鏡上的同時(shí)(或稍后)，將互補(bǔ)數(shù)據(jù)Vm-Vd存入存儲(chǔ)器Cs。每當(dāng)出現(xiàn)CE拴牢，就把存儲(chǔ)器中的該電壓復(fù)制到鏡。在負(fù)幀期間，互補(bǔ)數(shù)據(jù)被寫(xiě)到像素鏡，常規(guī)數(shù)據(jù)寫(xiě)到存儲(chǔ)器，這樣實(shí)際的像素電壓(Vmirror-Vce)總是正確，且所有電壓(列驅(qū)動(dòng)器、像素晶體管與行驅(qū)動(dòng)器)都減低。
這樣就減輕了對(duì)LCOS像素電極的電壓要求，即允許使用較高電壓的LC材料。
還可以利用電壓過(guò)驅(qū)動(dòng)法加快像素響應(yīng)時(shí)間。
先進(jìn)的CE拴牢法盡可能好地利用可用的CMOS電壓間隔，其范圍為OV～Vmax，Vmax是最大可用電壓，與技術(shù)相關(guān)，例如Vmax等于3V或5V。原有CMOS電壓間隔通過(guò)移到液晶電光特性的調(diào)制部分而得到完好的利用(見(jiàn)圖25)。在上例中，它被移到閾電壓與閾電壓與調(diào)制電壓之和之間的間隔VT，VT+Vm。若調(diào)制電壓小于最大電壓(Vm＜Vmax)，則電壓余量Vmax-Vm可在間隔VT，VT+Vm的上下對(duì)稱(chēng)地分割，此時(shí)可在-VT-(Vmax-Vm)/2與VT+Vm+(Vmax-Vm)/2之間執(zhí)行CE拴牢法?！靶酒稀彪妷合抻贠V與Vmax之間的某一電壓。注意，若Vm＝Vmax，則可得到與以上同樣的結(jié)果。
下面舉一實(shí)例Vmax＝5V，VT＝2V，Vm＝4V。這表明VT+Vm＝6V，它大于Vmax，故不能實(shí)現(xiàn)一般的CE拴牢法。不過(guò)Vm＜Vmax，還能實(shí)施本發(fā)明的先進(jìn)型CE拴牢法。最大電壓與調(diào)制電壓的差值可以但不一定在所需電壓范圍的上下分割，這說(shuō)明CE拴牢法可在-1.5V與+6.5V之間實(shí)施。列驅(qū)動(dòng)器上的電壓為0～5V，而液晶將看到1.5～6.5V的電壓。
要注意，為保持像素的亮度在2個(gè)連續(xù)幀內(nèi)不變，要將數(shù)據(jù)與互補(bǔ)數(shù)據(jù)置于該像素上(作為對(duì)電極開(kāi)關(guān))。根據(jù)調(diào)制電壓與選用的被切換的兩個(gè)對(duì)電極電壓，與之對(duì)應(yīng)的電壓之和(V數(shù)據(jù)+V互補(bǔ)數(shù)據(jù))不變。
可以區(qū)分兩種配置行一次和幀一次。
普通顯示器更新法為行一次更新法，作逐線(xiàn)更新，同時(shí)不照射AM。所有的線(xiàn)被寫(xiě)后，所有像素電極都接受該合適的電壓，而各像素的LC達(dá)到穩(wěn)態(tài)，光源再次變激活。稍后，光源再次去激活，對(duì)電極極性切換，顯示再被逐線(xiàn)寫(xiě)，此時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于新的對(duì)電極極性。至少在顯示器中寫(xiě)數(shù)據(jù)的時(shí)間不能被用來(lái)照射顯示器，這僅適用于占空因數(shù)小而且配用小占空因數(shù)脈沖光源的3閥系統(tǒng)。若組合了對(duì)電極切換或拴牢法，則行一次法不與滾動(dòng)色彩一起工作。
在幀一次法中，最大占空因數(shù)可供光源使用。這只有在像素電壓的絕對(duì)值在任一時(shí)刻(而且包含在對(duì)電極剛切換后)都等于期望的RMS電壓才能實(shí)現(xiàn)。因該對(duì)電極為所有像素共用，故要用幀一次法。幀一次法意味著各像素里有一存儲(chǔ)器元件。最小存儲(chǔ)器元件功能是“寫(xiě)”(把模擬數(shù)據(jù)寫(xiě)到像素存儲(chǔ)器元件，而像素電極的電壓保持不變)和“傳遞”(模擬數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器元件傳到像素電極；該功能通常但不一定損壞存儲(chǔ)器單元里的數(shù)據(jù))。
在滾動(dòng)色彩結(jié)合對(duì)電極切換的情況下，全屏像素電極出現(xiàn)信息更新，但對(duì)每一線(xiàn)而言，在寫(xiě)新的色彩必須這么做。
對(duì)于3閥光學(xué)系統(tǒng)，在“寫(xiě)”步驟期間寫(xiě)新數(shù)據(jù)時(shí)，保持像素電極上的信息(圖10)。在寫(xiě)底線(xiàn)時(shí)，對(duì)電極切換極性，而所有像素電極接收(通過(guò)“傳遞”步驟T)其新的電壓。這樣，圖10的時(shí)序圖只對(duì)一行的所有像素有效。
對(duì)配備脈沖光源的1閥光學(xué)系統(tǒng)，在“寫(xiě)”步驟期間在存儲(chǔ)器元件里寫(xiě)新數(shù)據(jù)時(shí)(預(yù)期是新色彩與新的對(duì)電極極性)，保持像素電極上的信息(圖11)。在寫(xiě)底線(xiàn)時(shí)，光源激活而且對(duì)電極改變極性，同時(shí)所有的像素電極達(dá)到它們新的電壓(通過(guò)“傳遞”步驟)。只是在此之后，當(dāng)每一像素LC達(dá)到其最終值時(shí)，有新色彩的光源才被激活，因而圖11的時(shí)序圖僅對(duì)一行的所有像素生效。圖11中，對(duì)電極的極性在每一子幀后變化，但也可例如在每一幀后變化，或在每?jī)蓚€(gè)子幀后變化。
對(duì)于有滾動(dòng)色彩的1閥光學(xué)系統(tǒng)，3條水平色帶在顯示屏上自上而下(或反之)移動(dòng)。當(dāng)某一色帶剛剛完全通過(guò)某一行時(shí)，該行的像素電極電壓就采納在此期間寫(xiě)入的該新色彩的電壓。這是適用“寫(xiě)+傳遞”步驟實(shí)現(xiàn)的。稍后，運(yùn)用“寫(xiě)”步驟將互補(bǔ)數(shù)據(jù)寫(xiě)入這些像素的存儲(chǔ)單元中(圖12)。對(duì)電極切換在任一瞬間發(fā)生，只要兩個(gè)“傳遞”步驟相互不緊跟，即要求“寫(xiě)”步驟在“傳遞”步驟之前。這表明對(duì)電極能在每個(gè)子幀最多可切換一次(圖12所示)。也可以每一子幀不到一次，如每幀一次。
本發(fā)明第一實(shí)施例的像素結(jié)構(gòu)示于圖13，它包括三只串接的獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的開(kāi)關(guān)元件，即晶體管M1～M3，并應(yīng)用對(duì)電極切換技術(shù)。對(duì)電極切換的主要優(yōu)點(diǎn)是降低了加工成本低的電壓范圍可使用便宜的IC工藝。該電路克服了應(yīng)用于基本的單像素單存貯結(jié)構(gòu)的對(duì)電極切換的一大缺點(diǎn)，即可使照射占空因數(shù)最大，從而改善了顯示系統(tǒng)的整個(gè)光通過(guò)量。而且，元件數(shù)也少，可在小的像素面積里形成控制電路，即像素面積小于15×15＝225微米2，更佳為等于或小于12×12＝144微米2，最佳等于或小于7×7＝49微米2。存儲(chǔ)器元件有兩只，即存貯電容器Cs1與Cs2。存貯電容器Cs1的第一電極接在第一和第二開(kāi)關(guān)元件M1與M2之間，其第二電板接固定電壓電平，例如接地。存貯電容器Cs2懸置，它施加一額外的掩膜或步驟作IC處理(APA注入或雙聚工藝)。其第一電極接在第二和第三開(kāi)關(guān)元件M2和M3之間，第二電極接第二開(kāi)關(guān)元件M2的驅(qū)動(dòng)電極。存貯電容器Cs2在一幀內(nèi)保持圖像數(shù)據(jù)，而另一存貯電容器Cs1被下一幀數(shù)據(jù)更新。對(duì)電極切換后，新的圖像數(shù)據(jù)從Cs1沿電荷傳遞通路傳到Cs2。該電路的一個(gè)特征在于可構(gòu)成一“模擬移位寄存器”信號(hào)從Cs1傳到Cs2而不損失信號(hào)幅度。沿電荷傳遞通路的無(wú)損失信號(hào)傳遞，要再用兩只晶體管，使有源矩陣的驅(qū)動(dòng)有些復(fù)雜化未示出時(shí)序電路要再提供每行兩個(gè)信號(hào)(fi2與fi3)。
下面描述在受控于圖13所示像素結(jié)構(gòu)的LCOS像素內(nèi)顯示數(shù)據(jù)時(shí)執(zhí)行的操作順序。圖14示出模擬的電荷傳遞(該例不切換對(duì)電極)。下面的所有驅(qū)動(dòng)信號(hào)均由時(shí)序電路(未示出)提供。
在“寫(xiě)”步驟中，數(shù)據(jù)電壓從列C01傳到第一存儲(chǔ)器元件，即存貯電容器Cs1，這要求通過(guò)選通信號(hào)“行”激活第一開(kāi)關(guān)元件，即晶體管M1。該操作相當(dāng)于存貯下一幀內(nèi)容。
接著是“傳遞”步驟。首先在C1激活另一開(kāi)關(guān)元件即晶體管M3，為實(shí)際的無(wú)損失傳遞作準(zhǔn)備。此時(shí)，第二開(kāi)關(guān)元件晶體管M2的柵壓為低電位，如OV。存貯電容器Cs2在其兩端跌落的電壓由V復(fù)位決定。存貯電容器Cs2一被晶體管M3復(fù)位(在t2，M3的柵極回到地電位)，即在t3激活另一開(kāi)關(guān)元件即晶體管M2，在該開(kāi)關(guān)元件切斷前，讓Cs2像晶體管M2一樣多地放電。在t3接通M2時(shí)，fi2變高到例如VDD，而V鏡因Cs2上的電荷而立即跟上，該鏡電壓在短時(shí)間內(nèi)(～20ns)最大達(dá)到例如8V；延長(zhǎng)V(fi2)上勤務(wù)員時(shí)間可減小該峰值的高度在圖14實(shí)例中定為1ns，上升時(shí)間為10ns的其它實(shí)例中，峰值電壓剛超過(guò)6.5V，這是因?yàn)閷?duì)Cs2給出了放電時(shí)間，而M2的柵壓仍在升高。
從圖14曲線(xiàn)的20與21部分可以看出，Cs2上的部分電荷沿電荷傳遞通路流向Cs1。Cs1上的電壓不能超過(guò)fi2-Vth，假定對(duì)正電荷傳向Cs1滿(mǎn)足了所有的條件。在t4切斷晶體管M2，使鏡電壓V鏡變?yōu)橄惹按尜A在存貯電容器Cs1上的電壓。此時(shí)因先前寫(xiě)在存貯電容器Cs1上的值現(xiàn)在已置于像素電極上，故執(zhí)行“傳遞”步驟。
下一步在t5，通過(guò)向“行”加一高壓例如VDD，開(kāi)關(guān)元件晶體管M1被激活，數(shù)據(jù)電壓從列傳到第一存儲(chǔ)器元件即存貯電容器Cs1，因而在該“寫(xiě)”步驟中存貯了下一幀的數(shù)據(jù)。在t6，開(kāi)關(guān)元件晶體管M1再次被去激，就能執(zhí)行上述的“傳遞”步驟。
電路工作可歸納如下存儲(chǔ)器元件即存貯電容器Cs2預(yù)置到參考電壓Vref，s2，開(kāi)關(guān)元件M2使存貯電容器Cs2對(duì)另一存儲(chǔ)器元件即存貯電容器Cs1充電，充電量準(zhǔn)確地限于Vref，s2-V數(shù)據(jù)，于是Cs2兩端的電壓為Vref，s預(yù)置-(Vref，s2-V數(shù)據(jù))到Cs1的量＝V數(shù)據(jù)。注意，V數(shù)據(jù)等于LC驅(qū)動(dòng)電壓的調(diào)制部分。閾電壓部分Vthlc通過(guò)對(duì)電極切換得到。
應(yīng)結(jié)合電壓電平V行、fi2、fi3與V復(fù)位正確地選擇存貯電容器Cs1與Cs2的相對(duì)大小。為示明工作極限，圖15示出了Cs1兩端與Cs2兩端的電壓間的關(guān)系。要注意三個(gè)工作區(qū)“鏡”節(jié)點(diǎn)上M2端接襯底二極管箝位區(qū)、數(shù)據(jù)電壓放大(Cs2+CLC)/Cs1倍的第二線(xiàn)性區(qū)和M2從不進(jìn)入導(dǎo)通的第三飽和區(qū)。
較佳地，像素電極(鏡)一側(cè)晶體管M2的端接二極管禁止負(fù)電壓。例如當(dāng)Cs1與Cs2相比為很大而且Cs1為低電位時(shí)，V鏡可變負(fù)接通M2會(huì)使Cs2完全班電到低電壓電平。若沒(méi)有端接二極管，則斷開(kāi)Cs2可將鏡電壓“推”到零伏以下。較佳地，Cs1與Cs2的值一樣，而CLC比Cs2小得多。
線(xiàn)性區(qū)的特征是將V數(shù)據(jù)放大(Cs2+CLC)/Cs1倍。
在電荷傳遞到零偏出Cs2與CLC的有限比值造成的誤差電壓之前，作對(duì)電極切換。此外，這樣還消除了對(duì)存貯電容Cs2與像素CLC準(zhǔn)確比值的相依性。然而，一旦切換了對(duì)電極，必須仍能對(duì)晶體管M3復(fù)位Cs2V數(shù)據(jù)，max+Vpp，counter-electrode×CLC/(CLC+Cs2)≤fi3-Vth。換言之，fi3必須大得足以在對(duì)電極切換后使Cs2復(fù)位。
本發(fā)明另一實(shí)施例示于圖16，該電路對(duì)每一像素配備了第二只即“影子”存儲(chǔ)器元件，即存貯下一幀例如相反電氣極性電壓的存貯電容器，還設(shè)置了第二條即影子電荷傳遞通路。當(dāng)“影子”存儲(chǔ)器元件更新時(shí)，“激活”存儲(chǔ)器元件就驅(qū)動(dòng)整個(gè)像素矩陣。與對(duì)電極電壓一起，接像素陣列(AM)的激活存儲(chǔ)器元件在液晶兩端形成單極性電場(chǎng)圖案。兩電極(對(duì)電極與像素電極)形成電容器CLC；電容與LC層有關(guān)，該電容器通常為非線(xiàn)性。將對(duì)電極切換至另一電壓，使電場(chǎng)變化，而切換到合適的電壓甚至能使電場(chǎng)改變極性。切換對(duì)電極電壓旨在在LC兩端形成交變的電場(chǎng)。電場(chǎng)圖案被改變，得到的圖像就不再正確，因此該影子存儲(chǔ)器元件存貯了在切換對(duì)電極電壓之后獲取正確的電場(chǎng)(相反的電氣極性)所需的電壓。實(shí)際上對(duì)電極切換可明顯減小所需的像素電極電壓范圍。影子存儲(chǔ)器元件避免了在對(duì)電極切換后掃描整個(gè)AM，因此可在較短的時(shí)窗內(nèi)作切換。影子存儲(chǔ)器元件使像素電壓正確的時(shí)窗變得最大，或者說(shuō)得出最大的照射占空因數(shù)。
雖然示出了每一像素兩個(gè)存儲(chǔ)器元件和每一像素兩條電荷傳遞通路，但本發(fā)明并不受此限制。開(kāi)關(guān)元件即晶體管SA、SB、MA、MB可以是n型或p型，但n型通常有較高的遷移率參數(shù)，因而更快速而予以?xún)?yōu)選。懸置的p型的優(yōu)點(diǎn)在于體效應(yīng)最小，不過(guò)單晶體管開(kāi)關(guān)電路總要失去一個(gè)閾電壓Vt，而且列電壓幅度總是限于最大柵壓減Vt。存儲(chǔ)器元件即存貯電容器Csta、Cstb可以不懸置，這樣就簡(jiǎn)化了對(duì)IC工藝的要求或降低其成本(如不要求雙聚工藝)。
分別加在兩只開(kāi)關(guān)元件即晶體管MA與MB柵極的讀A與讀B信號(hào)，基本上相互相反，它們連接帶存貯電容器Csta與Cstb的匝上的像素電極。兩串接的存貯電容器形成雙存儲(chǔ)器元件結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為雙DRAM或D2RAM。DRAM_a是存貯一幀(如一個(gè)極性)的電壓電平的存貯器元件，DRAM_b是用下一幀或子幀(如反極性或另一色彩)電壓數(shù)據(jù)更新的存儲(chǔ)器元件。實(shí)際上這兩個(gè)信號(hào)讀A與讀B不可同時(shí)激活成消除兩DRAM之間的不希望的電荷傳遞。
當(dāng)讀A信號(hào)為高即激活時(shí)，存儲(chǔ)器元件DRAM_a就驅(qū)動(dòng)像素矩陣(存貯電容器Csta的數(shù)據(jù)置于相應(yīng)的像素元件CLC上)，禁止更新存貯電容器Csta(行A信號(hào)不激活)。在存儲(chǔ)器元件DRAM_a驅(qū)動(dòng)相應(yīng)像素元件CLC時(shí)，則DRAM_b矩陣的內(nèi)容被更新。
在“寫(xiě)+傳遞”步驟中，讀A為高即激活，讀B為低即不激活，行B也為低即不激活。讀A高即激活，直到Csta達(dá)到期望的電壓。或讀A為高即激活，讀B為低即不激活，行B也為低即不激活。讀A高即激活，直到Csta達(dá)到期望的電壓。
在“寫(xiě)”步驟中，若讀A為高即激活，則行B進(jìn)入高即激活態(tài)，直到Cstb達(dá)到由數(shù)據(jù)線(xiàn)列上的數(shù)據(jù)值給出的期望電壓。若讀B為高即激活，則行A進(jìn)入高即激活態(tài)，直到Csta達(dá)到由數(shù)據(jù)線(xiàn)列上的數(shù)據(jù)值給出的期望電壓。
在后一“傳遞”步驟中，若讀B為高即激活態(tài)，讀A就進(jìn)入低即不激活。讀B進(jìn)入高/激活，直到下一“傳遞”或“寫(xiě)+傳遞”步驟中。若讀A為高即激活態(tài)，讀B就進(jìn)入低即不激活，讀A進(jìn)入高/激活，直到下一“傳遞”或“寫(xiě)+傳遞”步驟。
圖16的電路只需要4只電壓開(kāi)關(guān)元件即晶體管SA、MA、SB、MB和2只低壓存儲(chǔ)器元件即存貯電容器Csta、Cstb。存貯電容器Csta、Cstb可構(gòu)成為柵電容器，這些電容器的電容密度比雙聚的中高壓存貯電容器更高。運(yùn)用兩只串接晶體管，呈現(xiàn)與典型的DRAM結(jié)構(gòu)同樣的體效應(yīng)，因?yàn)閿?shù)據(jù)電壓決不超過(guò)Vmax(柵)-Vt。像素開(kāi)關(guān)可用CMOS開(kāi)關(guān)構(gòu)成，但這會(huì)使晶體管數(shù)量加倍，還要求有偏置阱及其消除區(qū)，這種方法的成本比面積加倍還高。
理想的雙平行電路驅(qū)動(dòng)/底下像素矩陣，可提供更多的平行度，該想法受到靜態(tài)AM或純數(shù)字AM的關(guān)注如用于驅(qū)動(dòng)鐵電液晶(FLC)。
只要更新速度足夠高，不同的單面板色彩方案與對(duì)電極切換的組合可以配用于上述若干AM實(shí)施例。更新速度的提高程度取決于緩解色分裂效應(yīng)所需的最小速度和使用的色彩方案，最小的提高伴隨著幀連續(xù)色彩方案。
運(yùn)用典型的DRAM狀A(yù)M，帶幀連續(xù)色彩的光輸出被面板照明的占空因數(shù)減少，在濾色器中被減少到＞60％的白光損失。然而，上述描述為D2RAM結(jié)構(gòu)的本發(fā)明若干實(shí)施例卻允許對(duì)所有的像素電壓作準(zhǔn)同時(shí)更新，這表明幀連續(xù)色彩方案的占空因數(shù)極接近100％。幀速率要求至少是三重面板裝置的三倍。為減少色分裂人為現(xiàn)象，希望速率較高。
滾動(dòng)色彩(色輪)與旋轉(zhuǎn)棱鏡方案(從Philips可知)對(duì)經(jīng)典的DRAM幀連續(xù)方案作了改進(jìn)，因?yàn)楣馔ㄟ^(guò)量較大。色輪可以避免60％損失的色恢復(fù)技術(shù)組合使用，旋轉(zhuǎn)棱鏡不用濾色器而用“色分離器”，故很少或不浪費(fèi)光功率。
應(yīng)用對(duì)電極轉(zhuǎn)換要求兩個(gè)DRAM都被更新，這樣可在任何時(shí)刻作對(duì)電極轉(zhuǎn)換，但這要求幀速率加倍或是必須預(yù)見(jiàn)到雙列像素布設(shè)，或是列驅(qū)動(dòng)器有兩倍的平行度。
根據(jù)另一實(shí)施例，它是圖16電路的修正電路，數(shù)據(jù)與互補(bǔ)數(shù)據(jù)被同時(shí)存貯在存儲(chǔ)器元件即存貯電容器C1與C2上。對(duì)應(yīng)于該實(shí)施例的圖示電路示于圖17，該例讓多個(gè)行信號(hào)減為每行一個(gè)，其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)某些控制方案如對(duì)帶對(duì)電極切換的滾動(dòng)色彩而言，順序“寫(xiě)+傳遞”后接“寫(xiě)”被一個(gè)瞬時(shí)動(dòng)作取代了，更具體地說(shuō)，開(kāi)關(guān)元件M1與M3同時(shí)斷開(kāi)，而且開(kāi)關(guān)元件M2斷開(kāi)而開(kāi)關(guān)元件M4閉合或者與之相反。于是“傳遞”動(dòng)作如下若M2斷開(kāi)，則M2閉合，之后M4斷開(kāi)；若M4斷開(kāi)，則M4閉合，之后M2斷開(kāi)。2個(gè)動(dòng)作(“寫(xiě)”+“傳遞”后接“寫(xiě)”)被1個(gè)動(dòng)作取代對(duì)列驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)有重大影響。由于數(shù)據(jù)與互補(bǔ)數(shù)據(jù)總是同時(shí)置于存儲(chǔ)器元件即存貯電容器上，所以通過(guò)使用同樣復(fù)雜程度的差分模擬電路(運(yùn)算放大器)，可將列驅(qū)動(dòng)器中的數(shù)據(jù)流(帶寬)比普通方法減少一半。
根據(jù)又一實(shí)施例，可用類(lèi)似方法修改圖13的電路，結(jié)果示于圖18。此時(shí)，同樣將數(shù)據(jù)與互補(bǔ)數(shù)據(jù)同時(shí)分別置于存儲(chǔ)器元件即存貯電容器C5、C6上。該例的優(yōu)點(diǎn)在于，對(duì)于某些控制方案，例如帶對(duì)電極切換的滾動(dòng)色彩，列驅(qū)動(dòng)器兩次激活的順序“寫(xiě)+傳遞”后接“寫(xiě)”，被順序“寫(xiě)”與“傳遞”取代，于是“寫(xiě)”步驟包括斷開(kāi)兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件即晶體管M9與M10，同時(shí)所有其它開(kāi)關(guān)元件(圖中的晶體管)都保持閉合，這樣就把數(shù)據(jù)分別存貯在存儲(chǔ)器元件即存貯電容器C5與C6上。然后，“傳遞”步驟包括若必須傳遞存貯電容器C5上的數(shù)據(jù)，就斷開(kāi)開(kāi)關(guān)元件M11，而開(kāi)關(guān)元件M12保持閉合；若必須傳遞存貯電容器C6上的數(shù)據(jù)，則斷開(kāi)M12，M11保持閉合。之后，執(zhí)行以上對(duì)圖13說(shuō)明的方法。像前一實(shí)施例一樣，用1個(gè)動(dòng)作取代2個(gè)動(dòng)作，對(duì)列驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)具有同樣的作用。
雙DRAM涉及模擬驅(qū)LC像素。眾所周知，在LC像素中，從一個(gè)中間灰度轉(zhuǎn)換到另一灰度極緩慢，而從全白轉(zhuǎn)換到全黑(和反之)一般較快。因此根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，對(duì)以上任一電路應(yīng)用帶脈寬調(diào)制(PWM)的二進(jìn)制尋址法(黑/白)來(lái)提供灰度，由此提供優(yōu)化的像素響應(yīng)速度。
使用脈寬調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)在于便于選擇LC材料與模式只需黑白行為符合規(guī)程。中間行為與此無(wú)關(guān)，例如在使用PWM時(shí)，允許LC像素有滯后。
PWM像素結(jié)構(gòu)的一般原理示于圖19。像素P包括一開(kāi)關(guān)元件諸如開(kāi)關(guān)晶體管T，用于讓列線(xiàn)COL上出現(xiàn)的電荷存貯到存貯電容器Cs上；一PWM電路，用于對(duì)存貯在存貯電容器Cs上的電荷作脈寬調(diào)制而得到脈沖信號(hào)，其脈寬對(duì)應(yīng)于存貯在Cs上的電荷量。該脈沖信號(hào)加到LC器件的像素電極。加到像素電極的脈沖越寬，則像素處于第一態(tài)例如亮態(tài)或暗態(tài)的時(shí)間就越長(zhǎng)，出現(xiàn)更亮或更暗的像素。
圖19的PWM電路包括-比較器，用于比較對(duì)應(yīng)于存貯在存貯電容器Cs上的電子電荷的信號(hào)和在外部產(chǎn)生的斜坡信號(hào)。只要斜坡信號(hào)如斜坡電壓低于對(duì)應(yīng)于存貯電荷的信號(hào)如存貯電容器Cs上的電壓，比較器的供電電壓就加到像素電極。一旦斜坡信號(hào)超過(guò)對(duì)應(yīng)于存貯的電荷，像素電極上的電壓就變?yōu)?伏，在像素電極上形成脈沖電壓信號(hào)，脈寬與存貯的電荷線(xiàn)性相關(guān)。需要的話(huà)，改變斜坡電壓形狀可使脈寬與存貯電壓間的關(guān)系為非線(xiàn)性。
由于液晶實(shí)際上在極端狀態(tài)(最大電壓或0伏)之間切換，故其響應(yīng)時(shí)間低于獲取灰度值的模擬電壓調(diào)制驅(qū)動(dòng)。
良好的比較器只能用許多晶體管構(gòu)成。由于像素下面的空間限制，本發(fā)明使用了非完美的比較器電路，但結(jié)果很實(shí)用(信號(hào)的PWM)。
在以上表明PWM原理的圖中，為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，模擬存儲(chǔ)器單元如雙DRAM或斗鏈單元用簡(jiǎn)單的包括一只晶體管與一只存貯電容器Cs的DRAM代替。
圖20(a)示出DRAM單元30的實(shí)施例，其中形成了PWM電路31的第一實(shí)施例。如前所述，DRAM單元30可用任一模擬存儲(chǔ)器單元取代，諸如DDRAM單元或斗鏈單元。PWM電路31包括開(kāi)關(guān)電路32與波整形電路33。
在圖20(a)的實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)電路32包括耦接在源V2提供的傾斜低電壓與源V1提供的恒定供電電壓之間的電阻負(fù)載倒相器，它包括由晶體管M9或耗盡負(fù)載構(gòu)成的上拉電阻器和下拉串耦電壓的開(kāi)關(guān)晶體管M12。
波整形電路33包括改善輸出信號(hào)的互補(bǔ)倒相器，它包括串耦在地與供電電壓V1之間的一只NMOS晶體管M13和一只PMOS晶體管M10，二者的柵極相互耦接。
電路功能如下，電荷存貯在存貯電容器C1上，對(duì)應(yīng)于該電荷的電壓與傾斜電壓V2作比較，V2加在開(kāi)關(guān)電路32的電阻負(fù)載倒相器的低壓連接線(xiàn)。只要C1上的電壓超過(guò)電阻負(fù)載倒相器低壓接線(xiàn)的傾斜電壓V2與晶體管M12的閾電壓之和，晶體管M12就導(dǎo)通，而且在晶體管M10與M13的柵極間節(jié)點(diǎn)電壓具有第一“高”電平，它幾乎等于供電電壓V1。一旦傾斜電壓V2與晶體管M12的閾電壓之和超過(guò)對(duì)應(yīng)于存貯在電容器C1上的電荷的電壓，晶體管M12就切斷而不再導(dǎo)通。晶體管M10與M13的柵極之間的節(jié)點(diǎn)電壓具有幾乎為零的第二“低”電平。
若晶體管M10與M13的柵極之間的節(jié)點(diǎn)電壓具有第一“高”電平，則NMOS晶體管M13處于“通”態(tài)，而PMOS晶體管M10為“斷”態(tài)，負(fù)載電容器C2對(duì)地放電。若晶體管M10與M13的柵極之間的節(jié)點(diǎn)電壓具有第二“低”電平，則PMOS晶體管M10為“通”態(tài)，NMOS晶體管M13為“斷”態(tài)，像素元件的LC電容器C2充電到供電電平V1。
以上情況表明，像素電容被清潔的脈沖波驅(qū)動(dòng)，該脈沖波在第一與第二穩(wěn)定態(tài)之間切換，例如該兩穩(wěn)定態(tài)分別具有零電平與V1。脈寬取決于存貯在電容器C1上的電荷量。
圖20(a)電路的模擬結(jié)果示于圖20(b)，該圖包括三部分上部為施加的信號(hào)，中間是電阻負(fù)載倒相器對(duì)不同輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的輸出，下部是像素電極電壓，即互補(bǔ)倒相器對(duì)不同數(shù)據(jù)信號(hào)的輸出。施加的信號(hào)包括斜坡信號(hào)V2，線(xiàn)路選擇信號(hào)V3與視頻數(shù)據(jù)(模擬列數(shù)據(jù))V4。曲線(xiàn)圖上部左框里的視頻數(shù)據(jù)包括多個(gè)0.5～3.5伏的數(shù)據(jù)信號(hào)，步進(jìn)為0.5伏。在第二框內(nèi)，數(shù)據(jù)信號(hào)總是0.5伏。線(xiàn)路選擇信號(hào)V3為5伏高，斜坡信號(hào)V2為-0.5～2伏?？梢钥闯?，例如對(duì)于2伏的輸入數(shù)據(jù)信號(hào)V4，在圖20(b)中用*號(hào)指示對(duì)應(yīng)于該信號(hào)的曲線(xiàn)，電阻負(fù)載倒相器32的輸出并非良好的脈沖，但互補(bǔ)倒相器的輸出已接近真正的脈沖。
圖21(a)示出DRAM單元30的實(shí)施例，其中構(gòu)成了PWM電路34的第二實(shí)施例。如前所述，DRAM單元30可用任一模擬存儲(chǔ)器單元諸如DDRAM或斗鏈單元取代。PWM電路34包括開(kāi)關(guān)電路35和波整形電路33。
波整形電路33已對(duì)圖20(a)作了說(shuō)明。
在圖21(a)的實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)電路35包括耦接在地與斜供電電壓V2之間的互補(bǔ)倒相器，它包括串耦在地與供電電壓V2之間的NMPS晶體管M12與PMOS晶體管M14，因而二者的柵極一起接到存貯電容器C1的電板之一。
電路作用如下。電荷存貯在存貯電容器C1上，對(duì)應(yīng)于該電荷的電壓與斜電壓V2作比較，該V2加在開(kāi)關(guān)電路35的互補(bǔ)倒相器的低壓連接線(xiàn)上。只要存貯電容器C1上的電壓超過(guò)斜電壓V2，晶體管M14就導(dǎo)通，電流導(dǎo)入地，晶體管M10與M13的柵極的節(jié)點(diǎn)電壓為第一“高”電平，幾乎等于V2，一旦斜電壓V2超過(guò)對(duì)應(yīng)于存貯在電容器C1上的電荷的電壓，晶體管M14被切斷而不再導(dǎo)通。晶體管M10與M13的柵極間的節(jié)點(diǎn)電壓具有第二“低”電平，基本上為零。
若晶體管M10與M13的柵極間的節(jié)點(diǎn)電壓具有電壓“高”電平，則NMOS晶體管M13為“通”態(tài)，PMOS晶體管M10為“斷”態(tài)，負(fù)載電容器C2對(duì)地放電。若晶體管M10與M13的柵極間的節(jié)點(diǎn)電壓具有第二“低”電平，則PMOS晶體管M10為“通”態(tài)，NMOS晶體管M13為“斷”態(tài)，像素元件的LC電容器C2充電到供電電平V1。
以上表明，像素電容受清潔的脈沖波驅(qū)動(dòng)，該脈沖波在第一與第二穩(wěn)定態(tài)如電平為零與V1之間切換，脈寬取決于存貯在存貯電容器C1上的電荷量。
圖21(a)電路的模擬結(jié)果示于圖21(b)。該圖包括三部分上部為施加的信號(hào)，中間是電阻負(fù)載倒相器對(duì)不同輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的輸出，下部為像素電極電壓，即互補(bǔ)倒相器對(duì)不同數(shù)據(jù)信號(hào)的輸出。施加的信號(hào)包括斜坡信號(hào)V2、線(xiàn)路選擇信號(hào)V3和視頻數(shù)據(jù)(模擬列數(shù)據(jù))V4。圖上部左框里的視頻數(shù)據(jù)包括多個(gè)0.8～2伏的數(shù)據(jù)信號(hào)，步進(jìn)為0.3伏。第二框中，數(shù)據(jù)信號(hào)總為0.8伏。線(xiàn)路信號(hào)V3為5伏高，但也可更低。斜坡信號(hào)V2為1.5～3.5伏。可以看出，例如對(duì)1.4伏的輸入數(shù)據(jù)信號(hào)V4，對(duì)應(yīng)于該信號(hào)的曲線(xiàn)在圖21(b)中用*號(hào)指示，電阻負(fù)載倒相器35的輸出不是良好的脈沖，但互補(bǔ)倒相器的輸出幾乎完美地接近真正的脈沖。
圖22(a)示出DRAM單元30的實(shí)施例，其中構(gòu)成了PWM電路36的第三實(shí)施例。如前所述，DRAM單元30可用任一模擬存儲(chǔ)器單元例如DDRAM或斗鏈單元取代。PWM電路36包括分流電阻器R1與波整形電路33。波整形電路33已對(duì)圖20(a)作了說(shuō)明。
電路功能如下。輸入信號(hào)存貯在電容器C1上并通過(guò)極高電阻器R1接地，從而形成RC電路。電容器C1將對(duì)地放電，時(shí)間常數(shù)取決于電阻器R1的電阻值與存貯電容器C1的電容值。只要對(duì)應(yīng)于存貯在C1上的電荷的電壓足夠高，晶體管M12就導(dǎo)通，電容器C2對(duì)地放電。當(dāng)C1上的電荷衰減得足夠多，即對(duì)應(yīng)于C1上剩余電荷的電壓跌到某一值以下時(shí)，晶體管M12被切斷，晶體管M14接“通”，像素元件的LC電容器C2充電到高壓電平V1。
上述情況表明，像素電容被脈沖波驅(qū)動(dòng)，該脈沖波在例如電平為零與V1的第一與第二穩(wěn)定態(tài)之間切換，脈寬取決于存貯在存貯電容器C1上的電荷量和C1的放電時(shí)間常數(shù)。
要得到充分的脈寬，就需要足夠高的電阻值，如對(duì)于360Hz的幀速率，它應(yīng)用于略小于3ms的幀時(shí)間，電路的RC常數(shù)應(yīng)為3ms量級(jí)。若Cs為20fF量級(jí)，則R為10″歐姆量級(jí)。該電路因無(wú)需提供斜坡信號(hào)，極令人關(guān)注。該電阻器可用帶低占空因數(shù)的脈沖柵極信號(hào)的晶體管模擬。
圖22(a)電路的模擬結(jié)果示于圖22(b)。該圖包括三部分上部為施加的信號(hào)，中間是存貯電容器C1對(duì)不同輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的電壓，下部為像素電極電壓，即互補(bǔ)倒相器對(duì)不同數(shù)據(jù)信號(hào)的輸出。施加的信號(hào)包括線(xiàn)選信號(hào)V3和視頻數(shù)據(jù)(模擬列數(shù)據(jù))V4。圖上部左框里的視頻數(shù)據(jù)V4包括多個(gè)2.3～3.5伏的數(shù)據(jù)信號(hào)，步進(jìn)為0.3伏。在第二框內(nèi)，數(shù)據(jù)信號(hào)總為2.3伏。線(xiàn)選信號(hào)V3為5伏高?？梢钥闯觯鐚?duì)于2.9伏的輸入數(shù)據(jù)信號(hào)V4，對(duì)應(yīng)于該信號(hào)的曲線(xiàn)在圖22(b)中用*號(hào)指示，互補(bǔ)倒相器33的輸出近似為脈沖信號(hào)。若互補(bǔ)倒相器33后接第二倒相器(未圖示)，則輸出信號(hào)的脈沖陡度更佳。
圖23示出本發(fā)明另一實(shí)施例，包括在其內(nèi)構(gòu)成PWM電路38第三實(shí)施例的DRAM單元30。如前所述，DRAM單元30可用任一存儲(chǔ)器單元諸如DDRAM或斗鏈單元取代。PWM電路38包括已對(duì)圖20說(shuō)明的波整形電路33。圖23的實(shí)施例與圖22的實(shí)施例相近，但電阻器37被電流鏡39取代。該電流鏡包括第一晶體管M17、第二晶體管M18和電流源I1，M17在像素內(nèi)，M18與I1為顯示器多個(gè)像素共用。
電路功能如下。晶體管M18與M17用作電流鏡。整個(gè)陣列或一部分陣列(如單一行或列或者一組行或列)共用的電流源I1把固定電流引入晶體管M18。由于M17的柵-源電壓與M18相同，故流過(guò)M17的電流正比于流過(guò)M18的電流，因而正比于電流源I1提供的電流，比例系數(shù)為晶體管M17的溝道寬長(zhǎng)比與晶體管M18的溝道寬長(zhǎng)比。若M17的溝道寬長(zhǎng)比比M18小得多，則M17里引入極小的電流。晶體管M18包含在每一像素中，或者為若干像素、一行或一列像素或甚至整個(gè)陣列共用。在除了第一種情況的所有情況下，M18并不占用每一像素內(nèi)大部分有限的硅面積。
引入M17的小電流使電容器C1以恒定速率放電。只要對(duì)應(yīng)于存貯在C1上的電荷的電壓足夠高，晶體管M12就導(dǎo)通，而電容器C2對(duì)地放電。當(dāng)C1上的電荷足夠衰減，即對(duì)應(yīng)于C1上剩余電荷的電壓跌到低于一定值時(shí)，晶體管M12斷開(kāi)，晶體管M14接“通”，像素元件的LC電容器C2充電到高壓電平V1。
上述情況表明，像素電容C2被脈沖波驅(qū)動(dòng)，該脈沖波在電平為零與V1的第一與第二穩(wěn)定態(tài)之間切換，脈寬取決于起初存貯在存貯電容器C1上的電荷量、電流源I1引入的電流值及晶體管M17與M18的溝道寬長(zhǎng)比之比。
運(yùn)用前一實(shí)施例，若互補(bǔ)倒相器33后接第二倒相器(未圖示)，輸出信號(hào)的脈沖陡度更佳。
根據(jù)另一實(shí)施例，可在任一倒相器結(jié)構(gòu)中設(shè)置限流晶體管M20～M22。圖24示出了這種情況，一種這樣的倒相器結(jié)構(gòu)伴有限晶體管M21、M22。圖中的倒相器結(jié)構(gòu)用作比較器，但限流晶體管也可用于波整形電路。限流晶體管M21、M22要用選通信號(hào)V8與V9驅(qū)動(dòng)。
該電路的功能如下在電容器C3上存貯了一模擬電壓。這在圖24中被示為固定電壓源V1，它通過(guò)開(kāi)關(guān)元件先接C3，后與C3斷開(kāi)。含M12與M14的倒相器用作比較器，對(duì)C3存貯的電壓與倒相器處身的交變電壓作比較。由于倒相器供電電壓是斜坡信號(hào)V5，故該交變電壓隨時(shí)間變化。倒相器輸出是脈沖信號(hào)，在倒相器交變電壓低于在貯在存貯電容器C3上的電壓時(shí)為低，而在該交變電壓超過(guò)存貯在C3上的電壓時(shí)為高，與圖21(a)的PWM實(shí)施例中的比較器完全一樣。這種比較器的功耗極高，因?yàn)榈瓜嗥鞴ぷ鲙缀跻恢苯咏潆娏髯畲蟮慕蛔凕c(diǎn)。為限制功耗，加了兩只用作開(kāi)關(guān)的限流晶體管M21與M22，它們?cè)诖蟛糠謺r(shí)間被切斷，由小占因數(shù)的選通脈沖定期地同時(shí)激活。兩限流晶體管M21、M22每次導(dǎo)通時(shí)，倒相器作為比較器，將其交變電壓與存貯電容器C3的電壓作比較，倒相器輸出相應(yīng)地變化。該輸出例如可用作作為波整形電路的第二倒相器的輸入(圖24未示出)。限流晶體管M21、M22每次斷開(kāi)，倒相器不工作，但存貯在像素電容器C2上的輸出電壓保持不變。而且，只要M21、M22斷開(kāi)，就沒(méi)有電流流過(guò)倒相器，這就限制了該倒相器電路的功耗。
限流晶體管M21、M22還可配用于作為波整形電路的倒相器，此時(shí)輸入電壓是比較器的輸出，輸出電壓接像素電容，而且倒相器供電電壓不變。
圖24所示有限流晶體管M21、M22的電路，其優(yōu)點(diǎn)是大大減小了電流耗用。
本發(fā)明的一個(gè)創(chuàng)新方面是PWM電路所需的晶體管數(shù)量少不到10只。為將PWM電路置于每一像素下面有限的空間里，這一點(diǎn)很重要。
本發(fā)明已參照若干較佳實(shí)施例作了圖示與描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白，可在形式和細(xì)節(jié)上作出各種變化或修正而不違背本發(fā)明的范圍與精神。
權(quán)利要求
1.一種像素陣列，其特征在于，各像素包括像素元件，各像素元件包括逐一控制像素元件的第一像素電極，以及第二像素電極，第二像素電極聯(lián)接陣列中幾乎所有的像素元件并接公共對(duì)電極，第一與第二像素電極形成第一電容器，像素元件有一閾電壓和一調(diào)制電壓，像素更新電路，用于將與像素?cái)?shù)據(jù)值相關(guān)的電荷從像素?cái)?shù)據(jù)輸入端經(jīng)電荷傳遞通路傳到第一像素電極，耦接像素?cái)?shù)據(jù)輸入端的第一存儲(chǔ)器元件，用于存貯與像素?cái)?shù)據(jù)值相關(guān)的電荷，位于第一存儲(chǔ)器元件與第一像素電極之間的第一開(kāi)關(guān)元件，用于控制從第一存儲(chǔ)器元件通過(guò)電荷傳遞通路到第一像素電極的電荷傳遞，其中第一開(kāi)關(guān)元件與第一存儲(chǔ)器元件協(xié)同將與像素?cái)?shù)據(jù)值相關(guān)的電荷沿電荷傳遞通路無(wú)源地傳到第一電容器，而且陣列還包括對(duì)共用對(duì)電極施加動(dòng)態(tài)變化電壓裝置，該動(dòng)態(tài)變化的電壓在第一與第二驅(qū)動(dòng)值之間變化，使像素?cái)?shù)據(jù)值是一介于零伏與數(shù)據(jù)電壓值的信號(hào)，該數(shù)據(jù)電壓值不小于調(diào)制電壓，但小于任一像素元件的調(diào)制電壓與閾電壓之和。
2.如權(quán)利要求1的陣列，其中第一驅(qū)動(dòng)值為像素元件閾電壓的負(fù)值，第二驅(qū)動(dòng)值為像素元件的閾電壓與調(diào)制電壓之和。
3.前述任一權(quán)利要求的陣列，其特征在于，第一存儲(chǔ)器元件具有第一與第二電極，第一電極接像素?cái)?shù)據(jù)輸入端，第二電極接地。
4.前述任一權(quán)利要求的陣列，其中各像素還包括把與像素?cái)?shù)據(jù)值相關(guān)的存貯電荷量轉(zhuǎn)換為脈沖的轉(zhuǎn)換裝置，脈寬用于控制像素元件且對(duì)應(yīng)于存貯的電荷量。
5.如權(quán)利要求4的陣列，其中轉(zhuǎn)換裝置包括一比較器。
6.如權(quán)利要求5的陣列，其中比較器包括開(kāi)關(guān)電路與波整形電路。
7.如權(quán)利要求6的陣列，其中開(kāi)關(guān)電路包括一電阻負(fù)載倒相器。
8.如權(quán)利要求7的陣列，其中電阻負(fù)載倒相器具有分別接低供電電壓與高供電電壓的第一與第二供電連接線(xiàn)，任一第一或第二供電連接線(xiàn)都接斜電壓源。
9.如權(quán)利要求6～8的陣列，其中波整形電路包括至少一個(gè)互補(bǔ)倒相器。
10.如權(quán)利要求5的陣列，其中比較器包括分流電阻裝置與倒相器。
11.如權(quán)利要求10的陣列，其中分流電阻裝置是一電阻器。
12.如權(quán)利要求10的陣列，其中分流電阻裝置是一低占空因數(shù)比脈沖柵極信號(hào)的晶體管。
13.如權(quán)利要求10的陣列，其中分流電阻裝置包括一電流鏡。
14.如權(quán)利要求5～14之一的陣列，其中比較器包括至少一個(gè)限流晶體管。
15.如權(quán)利要求4～14之一的陣列，其中轉(zhuǎn)換裝置包括的晶體管不到10只，較佳不到8只，更佳不到5只。
16.前述任一權(quán)利要求的陣列，其中與像素?cái)?shù)據(jù)值相關(guān)的電荷存入第一存儲(chǔ)器元件時(shí)，在第一存儲(chǔ)器元件兩端產(chǎn)生一數(shù)據(jù)電壓，而無(wú)源電荷傳遞對(duì)第一像素電極施加幾乎與數(shù)據(jù)電壓一樣的電壓。
17.前述任一權(quán)利要求的陣列，其特征在于像素更新電路還包括鏡像電路，用于將存貯在第一存儲(chǔ)器元件上的像素?cái)?shù)據(jù)值無(wú)損地映射到像素元件的第一像素電極。
18.如權(quán)利要求17的陣列，其中鏡像電路包括具有第一與第二數(shù)據(jù)電極和控制電極的第一開(kāi)關(guān)元件，所述第一開(kāi)關(guān)元件的第一數(shù)據(jù)電極接第一存儲(chǔ)器元件的一電極，其第二數(shù)據(jù)電極接第一像素電極，存貯數(shù)據(jù)值的第二存儲(chǔ)器元件，所述第二存儲(chǔ)器元件具有第一與第二電極，其第一電極接第一開(kāi)關(guān)元件的第二數(shù)據(jù)電極，第二電極接第一開(kāi)關(guān)元件的控制電極，和復(fù)位裝置，用于使存入第二存儲(chǔ)器元件的數(shù)據(jù)值復(fù)位。
19.前述任一權(quán)利要求的陣列，其特征在于還包括位于第一存儲(chǔ)器元件與數(shù)據(jù)線(xiàn)之間提供像素?cái)?shù)據(jù)值的第二開(kāi)關(guān)元件。
20.前述任一權(quán)利要求的陣列，其中像素元件包括液晶。
21.如權(quán)利要求20的陣列，其中像素元件包括LCOS元件。
22.前述任一權(quán)利要求的陣列，其中第一存儲(chǔ)器元件是存貯電容器。
23.如權(quán)利要求18或基于權(quán)利要求18的任一權(quán)利要求的陣列，其中第二存儲(chǔ)器元件是存貯電容器。
24.前述任一權(quán)利要求的陣列，其中第一開(kāi)關(guān)元件是晶體管。
25.如權(quán)利要求19～24之一的陣列，其中第二開(kāi)關(guān)元件是晶體管。
26.前述任一權(quán)利要求的陣列，其中陣列為有源矩陣。
27.一種更新像素陣列的像素值的方法，各像素包括逐一控制像素元件的第一像素電極以及第二像素電極的像素元件，陣列中幾乎所有像素元件的第二電極都接一共用對(duì)電極，像素元件有一閾電壓與一調(diào)制電壓，其特征在于，所述方法包括把與像素?cái)?shù)據(jù)相關(guān)的電荷無(wú)源地傳到第一像素電極并對(duì)共用對(duì)電極加一動(dòng)態(tài)變化的電壓，該動(dòng)態(tài)變化電壓在第一與第二驅(qū)動(dòng)值之間變化，使像素?cái)?shù)據(jù)是一介于零伏與數(shù)據(jù)電壓值之間的信號(hào)，該數(shù)據(jù)電壓值不小于調(diào)制電壓，但小于任一像素元件的調(diào)制電壓與閾電壓之和。
28.如權(quán)利要求27的方法，其中第一驅(qū)動(dòng)值為像素元件閾電壓的負(fù)值，第二驅(qū)動(dòng)值為像素元件的閾電壓與調(diào)制電壓之和。
29.如權(quán)利要求27或28的方法，其特征在于還包括存貯與像素?cái)?shù)據(jù)相關(guān)的電荷并將存貯的電荷轉(zhuǎn)換為脈沖，其脈寬用于控制像素元件且對(duì)應(yīng)于存貯的電荷量。
30.如權(quán)利要求27～29之一的方法，其中無(wú)源地傳遞像素?cái)?shù)據(jù)的步驟包括將來(lái)自第一存儲(chǔ)器元件的數(shù)據(jù)無(wú)損地映射到像素元件的第一像素電極。
31.如權(quán)利要求27～29之一的方法，其中無(wú)源地傳遞像素?cái)?shù)據(jù)的步驟包括通過(guò)多個(gè)相互獨(dú)自受驅(qū)動(dòng)的開(kāi)關(guān)元件中的一個(gè)開(kāi)關(guān)元件傳遞一組存儲(chǔ)器元件中任一個(gè)的數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提出一像素陣列，各像素包括像素元件、像素更新電路、第一存儲(chǔ)器元件與第一開(kāi)關(guān)元件。各像素元件包括逐一控制像素元件的第一像素電極和第二像素電極，第二像素電極聯(lián)接陣列中幾乎所有像素元件并接共用對(duì)電極。第一與第二像素電極構(gòu)成第一電容器。像素元件具有閾電壓與調(diào)制電壓。像素更新電路用于將與像素?cái)?shù)據(jù)值相關(guān)的電荷從像素?cái)?shù)據(jù)輸入端經(jīng)電荷傳遞通路傳到第一像素電極。第一存儲(chǔ)器元件耦接像素?cái)?shù)據(jù)輸入端以存貯與像素?cái)?shù)據(jù)值相關(guān)的電荷。第一開(kāi)關(guān)元件位于第一存儲(chǔ)器元件與第一像素電極之間，用于控制從第一存儲(chǔ)器元件經(jīng)電荷傳遞通路到第一像素電極的電荷傳遞。根據(jù)本發(fā)明，第一開(kāi)關(guān)元件與第一存儲(chǔ)器元件協(xié)同將與像素?cái)?shù)據(jù)值相關(guān)的電荷沿電荷傳遞通路無(wú)源地傳到第一電容器。根據(jù)本發(fā)明，該陣列還包括對(duì)共用對(duì)電極加動(dòng)態(tài)變化電壓的裝置，該動(dòng)態(tài)變化電壓在第一與第二驅(qū)動(dòng)值之間變化，使像素?cái)?shù)據(jù)值是一介于零伏與數(shù)據(jù)電壓值的信號(hào)，數(shù)據(jù)電壓值不小于調(diào)制電壓，但小于任一像素元件的調(diào)制電壓與閾電壓之和。本發(fā)明還提出了更新像素陣列的像素值的方法。
文檔編號(hào)G09G3/36GK1698090SQ03819715
公開(kāi)日2005年11月16日 申請(qǐng)日期2003年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月24日
發(fā)明者H·德斯麥特, J·范登斯蒂恩, G·范多西拉爾, A·范卡爾斯特 申請(qǐng)人:吉米迪斯股份有限公司