專利名稱：每次－行尋址的顯示器及其驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括一組非像素選擇電極和一組像素選擇電極的顯示裝置，由所述電極的交點(diǎn)定義像素。本發(fā)明還涉及這種顯示器的驅(qū)動(dòng)方法。
背景技術(shù)：
在上述類型的顯示器中，每個(gè)“非像素選擇”電極與數(shù)個(gè)像素相連，通常與整個(gè)一行(或排(row))的像素線相連，而“像素選擇”電極與非像素選擇電極相交，從而可以選擇行中的一個(gè)像素。這種顯示器通常稱作被“每次一行”或“每次一排”地尋址。
上述類型顯示器的一個(gè)例子為場(chǎng)致發(fā)射顯示器(FED)。對(duì)于這種顯示器而言，可以將已知的驅(qū)動(dòng)方法劃分為脈沖寬度調(diào)制(PWM)方式和脈沖振幅調(diào)制(PAM)方式。
利用脈沖寬度調(diào)制，通過向一行施加正電壓脈沖，每次一行地選擇像素。對(duì)于所有行而言脈沖的長(zhǎng)度都相等，并且常常等于行時(shí)間。在行電極上為正脈沖的期間，向所有列電極施加負(fù)脈沖。這些脈沖的寬度代表相應(yīng)像素的灰度級(jí)。脈沖寬度調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)在于，其實(shí)施起來相對(duì)容易且廉價(jià)。不過，通過脈沖寬度調(diào)制，不可能實(shí)施全部范圍的伽馬校正，因?yàn)樾枰}沖寬度為納秒量級(jí)，這在物理上是不可能的。
利用脈沖振幅調(diào)制，通過與脈沖寬度調(diào)制相同的方式選擇行。不過，在列電極處，施加固定寬度的脈沖。此時(shí)調(diào)制脈沖的振幅，以便產(chǎn)生不同的灰度級(jí)。由此，使用接近于伽馬曲線的發(fā)射器的IV性質(zhì)，從而易于實(shí)施伽馬校正。不過，純脈沖振幅調(diào)制對(duì)每列都需要數(shù)模轉(zhuǎn)換器，比較昂貴。
在美國(guó)專利5,701,134中披露了一種改進(jìn)的調(diào)制技術(shù)。根據(jù)這種技術(shù)，列電極上的脈沖具有預(yù)定的振幅調(diào)制形狀(例如下降函數(shù))，然后進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制。在列電極上脈沖寬度調(diào)制與振幅調(diào)制的這種組合，可實(shí)現(xiàn)伽馬校正，同時(shí)僅需要一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器。
不過，美國(guó)專利5,701,134中所描述的這種技術(shù)需要向所有列施加截短的振幅調(diào)制信號(hào)。從而，至少在行時(shí)間的第一部分期間(在脈沖被截短之前)，必須由信號(hào)發(fā)生器來驅(qū)動(dòng)整個(gè)顯示器的電容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種改進(jìn)方法，將每次尋址一行的顯示器的脈沖寬度調(diào)制與振幅調(diào)制組合，克服上述問題。
通過引言段落中所述類型的顯示裝置實(shí)現(xiàn)這一目的，該顯示裝置還包括用于向非像素選擇電極施加振幅調(diào)制(AM)信號(hào)的裝置，和用于向像素選擇電極施加脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)的裝置。
還通過引言中所述類型的方法實(shí)現(xiàn)該目的，其中將振幅調(diào)制(AM)信號(hào)施加給非像素選擇電極，并將脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)施加給像素選擇電極。
根據(jù)本發(fā)明，AM信號(hào)與一個(gè)電極相連，PWM脈沖施加給與第一電極相交的另一電極，從而激勵(lì)處于電極交點(diǎn)處的像素。
由于每一次AM信號(hào)僅施加給一個(gè)非像素選擇電極，信號(hào)發(fā)生器僅需要驅(qū)動(dòng)顯示器一行(或列)的電容性負(fù)載。
電極之間的電壓差決定所能發(fā)射的光強(qiáng)，并且所能獲得的強(qiáng)度根據(jù)AM信號(hào)隨時(shí)間而變。像素選擇電極上的脈沖的寬度表示發(fā)光的持續(xù)時(shí)間，從而表示相應(yīng)像素的灰度級(jí)。這兩者的組合產(chǎn)生呈指數(shù)分布的發(fā)光強(qiáng)度，能進(jìn)行伽馬校正。
雖然可以將美國(guó)專利5,701,134中所述的技術(shù)描述為在一個(gè)電極上AM與PWM的乘法，不過最好將本發(fā)明描述為在兩個(gè)相交的電極上AM與PWM的像素內(nèi)卷積。
施加AM信號(hào)的裝置可包括用于保存預(yù)先定義的應(yīng)用于電極的振幅曲線的存儲(chǔ)器單元。還可以包括模擬電子裝置，如線性或指數(shù)漸變(ramp)、正弦曲線等。
優(yōu)選地，非像素選擇電極為顯示器的行電極，從而AM信號(hào)施加給行電極。因?yàn)檎穹{(diào)制需要D/A轉(zhuǎn)換，其比二進(jìn)制調(diào)制更昂貴，從而最好針對(duì)比列少得多的行進(jìn)行振幅調(diào)制(尤其是在高縱橫比彩色顯示器中)。此外，在此情形中，列驅(qū)動(dòng)器實(shí)質(zhì)上可以為常規(guī)的PWM列驅(qū)動(dòng)器，無需重新進(jìn)行大量的設(shè)計(jì)。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，每個(gè)像素包括與像素選擇電極相連的場(chǎng)發(fā)射器，并且其中非像素選擇電極起柵極的作用。
在行掃描周期期間，AM信號(hào)可以從閾值增大到最大值。從而，將像素選擇電極上的PWM脈沖設(shè)置為在從行掃描周期開始的預(yù)定時(shí)間內(nèi)激勵(lì)像素。閾值是使像素發(fā)光的最低值，而最大值由信號(hào)的振幅曲線的性狀和PWM脈沖振幅決定。
或者，AM信號(hào)開始于最大值，并減小到閾值。從而，像素選擇電極上的脈沖偏移到行掃描周期的結(jié)束處。
在連續(xù)行掃描周期之間振幅調(diào)制信號(hào)的振幅曲線也可以改變，例如最大值可以不同。另一個(gè)例子為，信號(hào)可以在一個(gè)行掃描周期期間增大，并在下一行掃描周期期間減小。這樣就如同美國(guó)專利5,689,278中所描述的緊接式(back-to-back)方案那樣，實(shí)現(xiàn)功率消耗的減小。
在不同幀之間振幅調(diào)制信號(hào)的振幅曲線也可以改變。通過按照適當(dāng)?shù)姆绞綄⑿懈淖兣c幀改變組合，可實(shí)現(xiàn)行抖動(dòng)，產(chǎn)生附加的灰度級(jí)。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，PWM信號(hào)首先施加給像素選擇電極，并且在很短時(shí)間周期之后，在已經(jīng)經(jīng)過了脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的上升時(shí)間時(shí)，將AM信號(hào)施加給非像素選擇電極。由此，在像素被激勵(lì)之前，脈沖寬度調(diào)制信號(hào)就能達(dá)到其峰值，從而允許與脈沖上升時(shí)間無關(guān)的非常短的脈沖。


通過參照附圖更清楚地描述的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其他方面是顯而易見的。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例行和列電壓的示例。
圖2表示以時(shí)間為函數(shù)的發(fā)射器電流的一個(gè)示例。
圖3表示以時(shí)間為函數(shù)的柵發(fā)射器電壓的一個(gè)示例。
圖4為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例場(chǎng)致發(fā)射顯示器的示意方塊圖。
圖5表示與PWM脈沖相比的AM信號(hào)延遲。
圖6a，6b和6c表示替換的振幅曲線。
圖7表示在彩色順序驅(qū)動(dòng)時(shí)的振幅調(diào)制。
具體實(shí)施例方式
圖1中表示出本發(fā)明的總的原理，表示在驅(qū)動(dòng)根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的顯示器時(shí)，行和列電壓的性質(zhì)。從附圖可以清楚地看出，非像素選擇信號(hào)(在所示情形中為行電壓)是一種穩(wěn)定增大的正電壓。像素選擇信號(hào)(在所示情形中為列電壓)為起始于行掃描周期開始處的負(fù)電壓脈沖，并且具有與所需灰度級(jí)相應(yīng)的持續(xù)時(shí)間。
在電流受控情形中，可由FED像素的所需發(fā)射器電流開始定義振幅調(diào)制信號(hào)的形狀，定義為i(t)=dQdt,---(1)]]>其中Q為行掃描周期開始與t之間的時(shí)間內(nèi)，到達(dá)熒光屏的電荷的總量。當(dāng)使用伽馬校正時(shí)，可以將Q寫作Q=Qmax(tTline)γ,---(2)]]>其中Qmax表示最高灰度級(jí)的電荷，Tline為行時(shí)間。
將該公式對(duì)時(shí)間求微分，產(chǎn)生發(fā)射器電流i(t)=γQmaxtγ-1Tlineγ·---(3)]]>例如，圖2表示最大灰度級(jí)時(shí)公式(3)的曲線。對(duì)于該曲線，行時(shí)間等于40μs(即在50Hz下為500行)。Qmax等于80.10-12C，伽馬等于2.8。
在電壓控制的情況下，應(yīng)當(dāng)流過相同的電流。可通過求解下式獲得Vge，計(jì)算出使該電流流過所需的柵發(fā)射器電壓Vge。
I=αVge2e-β/Vge·---(4)]]>在該公式中，a和b為發(fā)射器的常數(shù)。圖3表示對(duì)于最大灰度級(jí)，以時(shí)間為函數(shù)的Vge的一個(gè)例子。對(duì)于該曲線，a和b分別設(shè)定為1.10-4A/V2和900V。圖3表示圖1中電壓信號(hào)的大概形狀。
可以如圖4中所示來實(shí)現(xiàn)圖1中所示的實(shí)施例。該圖表示一部分FED，包括兩個(gè)行電極1a，1b和三個(gè)列電極2a，2b，2c。電極由電介質(zhì)層18分隔開。在電極的每個(gè)交點(diǎn)處，由位于電極之間的場(chǎng)發(fā)射器尖端(下文中稱作場(chǎng)發(fā)射器16，圖4中示意地表示一個(gè)尖端)的陣列構(gòu)成像素15。發(fā)射器16與列電極2b相連，且設(shè)置成發(fā)射電子，電子由陽(yáng)極(未示出)收集。陽(yáng)極通常涂有熒光物質(zhì)，以便在電子撞擊陽(yáng)極時(shí)發(fā)光。行電極1b起柵極的作用，從而當(dāng)電壓施加給行電極1b時(shí)，因超過施加給列電極2b的電壓，發(fā)射器16發(fā)射電子。
通過使用開關(guān)4a將行電極1a，1b與放大器3的輸出端連接，可以將它們?cè)O(shè)定為高電平，或者通過將它們通過開關(guān)4a接地，可將它們?cè)O(shè)定為低電平。將圖3中所示的曲線保存到存儲(chǔ)器5中，并且數(shù)模轉(zhuǎn)換器6將存儲(chǔ)器5的輸出轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，該模擬信號(hào)由放大器3放大。使用計(jì)數(shù)器7尋址存儲(chǔ)器5的存儲(chǔ)單元，從而D/A轉(zhuǎn)換器6的輸出與圖3類似。
同樣，通過使用開關(guān)10a將列電極2a，2b，2c接地，可以將它們?cè)O(shè)定為低電平，或者通過與電源11相連而將它們?cè)O(shè)定為高電平。
如上所述，當(dāng)發(fā)射器16的列電極被設(shè)定為低電平，同時(shí)相同發(fā)射器16的行電極被設(shè)定為高電平時(shí)，像素將被導(dǎo)通，并以取決于行-列電壓的強(qiáng)度發(fā)射光。當(dāng)發(fā)射器16被設(shè)定為高電平時(shí)，像素將被截止，與行設(shè)定無關(guān)(當(dāng)然，假設(shè)施加給行電極的振幅調(diào)制電壓從未超過電壓源11的電壓)。
開關(guān)4a和4b以及開關(guān)10a和10b受時(shí)序控制器13的控制。時(shí)序控制器13基于視頻信息14決定必須將哪個(gè)像素導(dǎo)通或截止，并且何時(shí)將像素導(dǎo)通或截止。
在僅需要近似的伽馬曲線時(shí)，部件5、6和7可由模擬電路取代，如模擬漸變或簡(jiǎn)單RC網(wǎng)絡(luò)。在此情形中，可以用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)伽馬曲線的粗略的近似，同時(shí)通過使用簡(jiǎn)單的逐個(gè)灰度的查詢表，可使用數(shù)字域中的視頻校正實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的伽馬校正。
在圖4中，每個(gè)發(fā)射器16與列電極2a，2b，2c相連，而行電極1a，1b起柵極的作用。自然，也可以相反，發(fā)射器電壓(此時(shí)其為非像素選擇的)作振幅調(diào)制，和柵電壓(此時(shí)其為像素選擇的)作脈沖寬度調(diào)制。
另外，在圖4中，行電極與振幅調(diào)制信號(hào)相連，而列電極與脈沖寬度調(diào)制信號(hào)相連。此外，也可以相反，不過這將導(dǎo)致非常規(guī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，其(通過振幅調(diào)制信號(hào))每次選擇一列，然后用脈沖調(diào)制行電壓選擇該列的像素。另外，可獲得用脈沖寬度調(diào)制的列驅(qū)動(dòng)器。從而，優(yōu)選地，在列上保持脈沖寬度調(diào)制。另外，振幅調(diào)制要求每行或列有一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器。由于典型的顯示器包含的行遠(yuǎn)少于列(例如在標(biāo)準(zhǔn)XGA清晰度彩色顯示器中，為768比3072)，從而在行上進(jìn)行振幅調(diào)制要廉價(jià)得多。
變型列電極上所需的最小脈沖寬度等于Tmin＝Tline/nlevels，(5)其中，nlevel表示必須產(chǎn)生的灰度級(jí)數(shù)。在行時(shí)間為40μm和256個(gè)灰度級(jí)的情形中，產(chǎn)生的最小脈沖寬度為156ns。如果其太小(例如，由于電子設(shè)備性能的原因)，則可以使柵發(fā)射器電壓的斜率，即圖3中行電壓信號(hào)的斜率，在行掃描周期開始時(shí)不太陡峭。由此，可以使最小灰度級(jí)的脈沖寬度較寬。結(jié)果，脈沖寬度的增大不必如更陡峭斜率的情形那樣，對(duì)于所有灰度級(jí)是均勻的。
通過使脈沖開始于AM信號(hào)之前，可進(jìn)一步消除脈沖的上升時(shí)間對(duì)列電極的影響，從而當(dāng)行與振幅調(diào)制信號(hào)接通時(shí)已經(jīng)達(dá)到了峰值脈沖電壓。這在圖5中表示出。
在上面的描述中，假設(shè)AM信號(hào)對(duì)于所有行時(shí)間具有相同的振幅曲線。不過并非必須如此。連續(xù)的行時(shí)間可具有不同的振幅曲線，如果認(rèn)為這樣有益的話。例如，信號(hào)的最大值可以不同(圖6a)，或者振幅曲線的斜率可以改變(圖6b)。
此外，對(duì)于連續(xù)幀AM信號(hào)可以不同，如果認(rèn)為這樣有益的話?？梢詫⑦@種幀改變與行時(shí)間改變結(jié)合，如圖6c中所示。這種振幅調(diào)制可以使行抖動(dòng)，結(jié)果產(chǎn)生附加灰度級(jí)。
在顏色順序驅(qū)動(dòng)的情形中，將每行分成三段，每種顏色一段，并且振幅調(diào)制信號(hào)可以具有圖7中所示的形狀。在此情形中，每段不必具有相同的振幅曲線，或者對(duì)于該情形，每段不必具有相同的時(shí)間周期。
上面的描述僅涉及場(chǎng)發(fā)射顯示器。不過，這并非對(duì)本發(fā)明的限制，它可適用于按照與FED相同的方式尋址的任何顯示器，即每次一行。這種顯示器例如為無源矩陣PLED/OLED顯示器。
權(quán)利要求
1.一種顯示裝置，具有一組非像素選擇電極(1a，1b)和一組像素選擇電極(2a，2b，2c)，由所述電極的交點(diǎn)定義像素(15)，其特征在于具有用于向非像素選擇電極(1a，1b)施加振幅調(diào)制(AM)信號(hào)的裝置(3，4a，4b，5，6，7)，和用于向像素選擇電極(2a，2b，2c)施加脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)的裝置(10a，10b，11，13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中用于施加AM信號(hào)的所述裝置包括用于保存預(yù)定振幅曲線的存儲(chǔ)器(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中用于施加AM信號(hào)的所述裝置包括模擬電子設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中所述非像素選擇電極(1a，1b)為顯示器的行電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所示的顯示裝置，其中每個(gè)像素(15)包括與像素選擇電極(2a，2b，2c)相連的場(chǎng)發(fā)射器(16)，并且其中非像素選擇電極(1a，1b)作為柵極。
6.一種驅(qū)動(dòng)顯示裝置的方法，該顯示裝置包括一組非像素選擇電極，和一組像素選擇電極，由所述電極的交點(diǎn)定義像素，其特征在于向非像素選擇電極(1a，1b)施加振幅調(diào)制(AM)信號(hào)，并且向像素選擇電極(2a，2b，2c)施加脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中在行掃描周期期間，AM信號(hào)從閾值增大到最大值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中在連續(xù)的行掃描周期之間使AM信號(hào)的振幅曲線交替變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中在一個(gè)行掃描周期期間AM信號(hào)從閾值增大到最大值，在下一相繼的行掃描周期期間AM信號(hào)從所述最大值減小到所述閾值。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-9其中之一所述的方法，其中在連續(xù)幀之間使AM信號(hào)的振幅曲線交替變化。
11.根據(jù)權(quán)利要求6-10其中之一所述的方法，其中首先將PWM信號(hào)施加給所述像素選擇電極，然后在經(jīng)過PWM信號(hào)的上升時(shí)間之后將AM信號(hào)施加給所述非像素選擇電極。
全文摘要
一種顯示裝置，具有一組非像素選擇電極(1a，1b)和一組像素選擇電極(2a，2b，2c)，由所述電極的交點(diǎn)定義像素(15)，該顯示器還包括用于向非像素選擇電極(1a，1b)施加振幅調(diào)制(AM)信號(hào)的裝置(3，4a，4b，5，6，7)，和用于向像素選擇電極(2a，2b，2c)施加脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)的裝置(10a，10b，11，13)。電極之間的電壓差決定可發(fā)射的光強(qiáng)，并且可獲得的強(qiáng)度隨時(shí)間根據(jù)AM信號(hào)而變。像素選擇電極上脈沖的寬度表示光發(fā)射的持續(xù)時(shí)間，從而表示相應(yīng)像素的灰度級(jí)。將兩者組合可產(chǎn)生指數(shù)分布的發(fā)射光強(qiáng)，能進(jìn)行伽馬校正。
文檔編號(hào)G09G3/20GK1729498SQ200380106856
公開日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2003年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月30日
發(fā)明者D·德布魯恩, R·范沃登伯格 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司