專利名稱：用于電致發(fā)光顯示器的能量有效列驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及平板顯示器，以及更具體地涉及在使用列驅(qū)動器 的諧振驅(qū)動電路中的改進，該列驅(qū)動器通過限制流過用來控制列電壓 的列驅(qū)動器的輸出緩沖器的電流來使得在諧振電路中的能量恢復(fù)最 大。
背景技術(shù)：
由于電致發(fā)光顯示器相對于陰極射線管的低操作電壓，優(yōu)于液晶 顯示器的較高圖像質(zhì)量、寬視角以及快速響應(yīng)時間，以及它們比等離 子顯示面板更高級的灰度級性能及更薄的外形，電致發(fā)光顯示器是有 利的。如下面更詳細所述的，它們由于像素充電的低效率，而具有相 對較高的功耗。即使像素中的電能到光的轉(zhuǎn)化相對效率較高，情況也 是如此。然而，如果效率較高地恢復(fù)存儲在電致發(fā)光像素中的電容能 量，則可以減輕與電致發(fā)光顯示器相關(guān)聯(lián)的高功耗的缺點。美國專利No.6，448,950教導(dǎo)了正弦驅(qū)動和從具有廣泛變化電容的電致發(fā)光顯示面板的能量恢復(fù)的組合使用。諧振能量恢復(fù)電路包括第 一電容器，該第一電容器連接到降壓變壓器，并將變壓器的次級繞組通過行或列驅(qū)動器連接到電致發(fā)光顯示面板。對于行和列，使用分開 的諧振電路。通過行從顯示面板放電的電荷被高效地捕捉到第一電容 器中，并被回收以對要選擇的下一行進行尋址，但是通過列放電的能 量沒有被這么高效地捕捉和回收。通過列的能量恢復(fù)低效的原因被發(fā) 現(xiàn)為面板電容通過不期望的分流路徑而代替通過能量恢復(fù)路徑到諧 振驅(qū)動電源進行部分放電。

發(fā)明內(nèi)容
因此， 一方面是要提供對美國專利No.6，448,950的改進，該美國 專利的內(nèi)容通過參考包括在這里。更具體地，提供這樣的電路，其使 用美國專利No. 6,448,950中闡述的正弦諧振能量恢復(fù)原理，提高具有 驅(qū)動電路的被動尋址的電致發(fā)光顯示器中的列的能量效率。另一方面可以通過無源矩陣顯示器來獲得，該無源矩陣顯示器包 括多個行，適用于被以預(yù)定掃描頻率進行掃描；行驅(qū)動器，用于以 預(yù)定掃描頻率對行進行掃描；多個列，其與行交叉以形成多個像素， 該像素特征為變化的面板電容(Cp);列驅(qū)動器，具有輸出緩沖器， 其被配置為跟隨器，該跟隨器用于將輸出電壓施加到各個列從而提供 對于所述像素的灰度級控制的電壓；電能源；諧振能量恢復(fù)電路，其 包括降壓變壓器以減少有效面板電容(Cp)，用于接收電能，并響應(yīng) 為產(chǎn)生正弦電壓從而以諧振頻率對顯示器供電，該諧振頻率基本上與 顯示器的掃描頻率同步；以及電路，用于在面板電容(Cp)放電的同 時，將輸出緩沖器切換到高輸出阻抗，以至于基本上來自面板電容(Cp) 的放電電流都通過降壓變壓器的繞組回流。這些以及隨后將顯而易見的其他方面和優(yōu)點體現(xiàn)在如下文更全面 描述和要求的構(gòu)造和操作的細節(jié)中，對于附圖的參考形成這些細節(jié)的 部分，其中在所有附圖中相同數(shù)字表示相同部件。


圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的在電致發(fā)光顯示器上的像素的行和列的布 置的平面圖；圖2是通過圖1的電致發(fā)光顯示器的單個像素的截面圖； 圖3是圖2的像素的等效電路；圖4是根據(jù)美國專利No. 6,448,950的顯示驅(qū)動器中使用的諧振電 路的簡化電路示意圖；圖5A到5C是顯示不同情況下的圖4的諧振電路的波形的示波器描跡； 圖6是如未決美國專利申請No. 10/701,051中所述的圖4的顯示 驅(qū)動器的改進變壓器第二側(cè)部分的簡化示意圖，以及結(jié)合其執(zhí)行實施 例；圖7是根據(jù)美國專利No. 6,448,950的驅(qū)動電路的方塊圖； 圖8是未決美國專利申請No. 10/701,051中闡明的列驅(qū)動器的電 路圖，以及結(jié)合其執(zhí)行實施例；圖9是未決美國專利申請No. 10/701,051中闡明的行驅(qū)動器的電路圖；圖10是在圖9的行驅(qū)動器的輸出處使用的極性反向電路的電路圖；圖11和12是顯示圖6到IO所示的顯示器驅(qū)動器中使用的顯示時 序脈沖的時序圖；以及圖13是集成的正弦能量恢復(fù)列驅(qū)動器和電致發(fā)光顯示器的示意 性表示。
具體實施方式
如在圖1和圖2中所示，電致發(fā)光顯示面板具有兩組交叉的并行 導(dǎo)電尋址線，被稱為行(ROWl、 ROW2等)和列(COLl、 COL2等)， 它們布置在兩個介電薄膜之間封裝的熒光體膜的任一側(cè)上。在行和列 之間的交叉點處限定像素。因此，圖2是通過圖1中的ROW4禾Q COL4 的交叉處的像素的截面圖。每個像素通過跨過其相關(guān)的行和列的交叉 施加電壓，來進行照明。矩陣尋址需要對行施加低于閾值電壓的電壓， 并且同時地對與該行交叉的每個列施加相反極性的電壓。該相反極性 電壓根據(jù)各個像素上需要的照明，對行電壓進行放大，導(dǎo)致產(chǎn)生圖像 的一行?？蛇x擇的另一方案為，將最大像素電壓施加到行，并將相同 極性且大小達到最大電壓和閾值電壓之差的列電壓施加到所有列，從 而根據(jù)所期望的圖像來減少像素電壓。在任一情況下，只要對每個行 進行尋址，以相似方式對另一行進行尋址，直到對所有行進行了尋址。 沒有被尋址的行保留為開路。所有行的順序?qū)ぶ窐?gòu)成了完整的幀。典 型地，以每秒至少大約50次的速度對新幀進行尋址，以產(chǎn)生對于人眼 沒有閃動的視頻圖像。當(dāng)對電致發(fā)光顯示面板的每行進行照明時，隨著電流通過像素?zé)?光體層，提供到被照明像素的能量的部分被耗散，以產(chǎn)生光，但是一 旦發(fā)光終止，則部分能量保留在像素上存儲。該剩余能量在施加電壓 脈沖的持續(xù)時間內(nèi)保留在像素上，以及典型地表示提供到像素的能量 的顯著部分。圖3是對像素的電特性進行建模的等效電路。該電路包括兩個背 對背的齊納二極管，該電路具有標注為Cd的串聯(lián)電容以及標注為Cpix的并聯(lián)電容。物理上，熒光體和介電膜(圖2)在閾電壓以下都是絕緣 體。這在圖3中表示這樣的情況，其中一個齊納二極管沒有導(dǎo)通，所 以像素電容是兩個電容Cd和C一的串聯(lián)組合。而在閾電壓之上，熒光 體膜變成導(dǎo)電，對應(yīng)于這樣的情況，其中兩個齊納二極管都導(dǎo)通，從 而像素電容僅僅等于串聯(lián)電容Q的電容。因此，像素電容取決于電壓 是高于閾電壓還是低于閾電壓。此外，因為顯示器上的所有像素通過 行和列被彼此耦合，當(dāng)照明單個行時，可以至少部分地對顯示面板上 的所有像素進行充電。很大程度上，在沒照明行上的像素的部分充電 的程度取決于同時列電壓的可變性。在所有列電壓相同的情況下，沒 有發(fā)生沒照明行上的像素的部分充電。在約一半的列具有很小電壓或 未被施加電壓并且剩余一半具有接近最大電壓的電壓的情況下，部分 充電最嚴重。后一情況在視頻圖像的顯示中頻繁發(fā)生。與該部分充電 相關(guān)聯(lián)的能量典型地比存儲在被照明行的能量大得多，尤其是如果具 有大量的行，如高分辨率顯示器中的那樣。存儲在未照明行中的所有 能量都是潛在地可以恢復(fù)的，以及可能相當(dāng)于存儲在像素中的能量的 90%以上，尤其對于具有大量行的顯示面板來說。構(gòu)成能耗的另一因素是像素充電期間在驅(qū)動電路以及行和列的阻 抗中耗散的能量。如果以恒定電壓對像素進行充電，則該耗散的能量 在大小上可以與存儲在像素中的能量相比。在這樣的情況下，當(dāng)像素
開始充電時，具有初始高電流沖擊。在該高電流期間，由于耗散功率 與電流的平方成比例，所以大部分的能量被耗散。使得像素充電期間 流動的電流更接近恒定電流，可以減少耗散的能量。如上討論，根據(jù)美國專利No. 6,448,950，提供了電致發(fā)光顯示器 驅(qū)動方法和電路，它們同時地恢復(fù)和再使用顯示面板中存儲的電容性 能量，并使得可歸因于高瞬時電流的電阻損耗最小。這些特征改進了 面板和驅(qū)動器電路的能量效率，從而減少它們組合的功耗。并且，通 過減少在顯示面板和驅(qū)動器電路中的熱量耗散率，可以以較高電壓和 較高刷新速率來驅(qū)動面板像素，從而增加亮度。另外一個益處是，由 于使用正弦驅(qū)動電壓而不是脈沖驅(qū)動電壓，減少了電磁干擾。正弦驅(qū) 動電壓的使用消除了與離散脈沖相關(guān)聯(lián)的高頻諧波。以上給出的優(yōu)點 不需要昂貴的高電壓DC/DC轉(zhuǎn)換器就可以獲得。美國專利No. 6,448,950的顯示面板和驅(qū)動電路的能量效率通過使 用兩個諧振電路產(chǎn)生兩個正弦電壓來提高，該兩個正弦電壓中， 一個 用來對顯示行供電， 一個用來對顯示列供電。顯示面板的行引腳上的 行電容，形成用于行驅(qū)動電路的諧振電路的一個元件。顯示面板的列 引腳上的列電容，形成用于列驅(qū)動電路的諧振電路的一個元件。在電容性元件和電感性元件之間，周期性地來回傳輸每個諧振電 路中的能量。對每個諧振電路的諧振頻率進行調(diào)諧，以至于將振蕩周 期匹配為盡可能接近(也就是同步于)以顯示面板的掃描頻率進行的 連續(xù)顯示面板行的充電。當(dāng)電感性地存儲能量時，激活將行諧振電路連接到特定行的開關(guān)， 以至于當(dāng)順序地對行進行尋址時，將電感性地存儲的能量引導(dǎo)到適當(dāng) 的行。用于行的行驅(qū)動電路還包括極性反向電路，其將交替幀上的行 電壓反向，從而延長顯示面板的使用壽命。 以類似的方式，列驅(qū)動電路將列諧振電路同時地連接到所有列， 以至于將電感性存儲的能量引導(dǎo)到列。如在現(xiàn)有技術(shù)中指出的那樣， 列開關(guān)還起到控制饋給到每個列的能量的量從而實現(xiàn)灰度級控制的作用。典型地，將行開關(guān)和列開關(guān)組合為32或64組的集成電路，被分 別稱為行驅(qū)動器和列驅(qū)動器。圖4是根據(jù)美國專利No. 6，448，950的諧振電路的簡化示意圖。基 本元件是形成諧振回路的諧振電壓反向器，其包括降壓變壓器(T)、 跨過變壓器的次級繞組連接的對應(yīng)于顯示面板電容(Cp)的電容、以 及跨過變壓器的初級繞組連接的另一電容(d)。該另一電容可以可選 擇地包括另一電容組(Cf)，其可以被選擇以使得諧振頻率和不同的顯 示面板掃描頻率同步。諧振電路還包括兩個開關(guān)(Si和S2)，它們當(dāng)電流為零時交替地 斷開和閉合，從而將輸入的正弦信號轉(zhuǎn)化為單極諧振振動。在脈寬調(diào) 制器(PWM)的控制下，利用開關(guān)(S3)對輸入直流電壓進行斬波， 從而控制諧振振動的電壓振幅。為了穩(wěn)定振動的電壓，從變壓器的初 級繞組將信號(FB)反饋到PWM，從而響應(yīng)次級繞組上的電壓波動， 來調(diào)節(jié)開關(guān)(S3)的閉合關(guān)斷時間比。該反饋補償了由于顯示面板阻抗 的變化所導(dǎo)致的電壓變化，而該顯示面板阻抗的變化源于顯示圖像中 的變化。顯示面板阻抗是行和列引腳上的阻抗。為了有效地操作，必須不明顯改變驅(qū)動電路的諧振頻率，以至于 諧振頻率保持為與行尋址定時脈沖的頻率緊密匹配。利用如下的公式1給出諧振頻率f:f = 1/(2丌(LC)1, Cl) 其中L是電感，C是諧振電路中的諧振回路的電容。
諧振電路必須解決有助于全部諧振回路電容的顯示面板電容的可 變性。這通過使用降壓變壓器的使用來實現(xiàn)，該降壓變壓器減少顯示 面板電容(Cp)對于諧振回路電容的貢獻，從而利用公式2給出有效 諧振回路電容C:C-(n2/n,)2Cp + C！ (2)其中Cp是面板電容，Q是跨過變壓器的初級繞組的電容值；以 及，1M和ll2是分別在變壓器的初級繞組和次級繞組上的匝數(shù)。選擇匝數(shù)比(n2/m)以及電容d的值，以至于公式2中的第一項小 于第二項。公式2被用作用于確定特定顯示面板的匝數(shù)比和初級電容的適當(dāng)值的指導(dǎo)，然后通過檢查在諧振電路的輸出處測量到的電壓波形，來獲得這些值的相互優(yōu)化(mutual optimization)。然后選擇元件 值來最小化與正弦信號的偏差。如果諧振頻率太高，將觀察到如圖5A 所示的例示的波形，其中，在在波形的交變極性部分之間具有零電壓 間隔。然后使用公式1和2作為指導(dǎo)，可以執(zhí)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。如果諧 振頻率太低時，將觀察到如圖5B所示的例示的波形，其中，具有連接 波形的交變極性部分的跨過零伏特的垂直電壓臺階。如果諧振頻率良 好地與行尋址頻率匹配，將觀察到接近完美的正弦波形，如圖5C所示。 然而，在實踐中，負載中的波動將導(dǎo)致小的頻率變化。因此，通常設(shè) 置直流輸入切換，以至于諧振頻率中的波動導(dǎo)致該諧振頻率等于或高 于切換頻率，以至于與理想諧振頻率的偏離導(dǎo)致圖5A所示的波形。這 是為了避免與圖5B所示的切換點處的突然電壓變化相關(guān)聯(lián)的大的瞬時 電流。該大瞬時電流通過增加歐姆損耗而降低了電路的能量效率。為了在存在如通過行和列看到的顯示面板的電容的實際變化的情 況下調(diào)節(jié)提供給行和列的正弦電壓波形的最大值，當(dāng)?shù)叫谢蛄械碾妷?超出預(yù)定值時，將該電壓鉗位到基本固定的值。
為此，如圖6所示，將圖4的降壓變壓器T上的次級繞組連接到全波整流器，跨過該全波整流器的輸出連接有大容量電容器，如未決美國專利申請No. 10/701,051中所述，該申請的內(nèi)容通過參考包括在這 里。在操作中，將施加到顯示面板的電壓鉗位到某個值，該值可以通 過調(diào)節(jié)到脈寬調(diào)節(jié)器(PWM)的反饋來任意地設(shè)置。對于面板電容Cp 接近其最大值的重顯示面板負載來說，大約90%的能量被布置為流動 到連接顯示面板的次級繞組，用于對顯示面板進行充電，以及剩余10% 對存儲電容器Cs進行充電。對于面板電容具有平均值的平均負載來說， 大約50%的能量被用于對顯示面板充電，而大約50%被用于存儲電容 器Cs。對于面板電容Cp接近最小值的輕負載來說，大約10%的能量被 用于顯示面板，而大約90%的能量被用于存儲電容器。典型地，如果 在顯示面板處的電壓總是正的，并且最小值為大約0.5伏時，可以滿 足這些條件，從而確保連接到顯示面板的行和列的切換IC的正確操作。 因此，為了確保到顯示面板的驅(qū)動電壓總是正的，連接到全波整流器 和存儲電容Cs的次級繞組與連接到顯示面板的第二次級繞組的匝數(shù)比 應(yīng)該為至少1.05:1，優(yōu)選地為至少1.1:1，以及更優(yōu)選地為在1.1:1到1.2:1 的范圍內(nèi)。并且，存儲電容器的電容與最大面板電容的比應(yīng)該為至少 約10:1，以及優(yōu)選地為至少約20:1，以及最優(yōu)選地為至少30:1 。選擇存儲電容器Cs的內(nèi)部串聯(lián)電阻，使得其充分低，這樣，由于 電阻損耗和RC時間常數(shù)所導(dǎo)致的電容器上的電壓波動不超出規(guī)定的 調(diào)節(jié)容限。并且，兩個次級繞組的匝數(shù)比需要考慮到驅(qū)動存儲電容器 的整流器中的二極管兩端的正向電壓降，以及在次級電路中的任何電 阻損耗?？梢酝ㄟ^選擇用于該整流器的肖特基二極管來使得該正向電 壓降最小。在根據(jù)圖6的電路的操作期間，當(dāng)將低于鉗位電壓的電壓脈沖施 加到行或列時，主要通過跨過顯示面板連接的次級繞組，來傳遞來自 初級繞組的能量。同時，來自存儲電容器Cs的能量流到顯示面板。當(dāng) 電壓超出鉗位電壓時，以這樣的方式通過連接到整流器的次級繞組將 能量從初級繞組傳遞到存儲電容器和面板電容器，以至于存儲電容器 和面板電容器被并行地充電。由于利用存儲電容器Cs的大電容來控制 并聯(lián)電容，電容器上的電壓僅有最小的增加，獲得了有效的電壓調(diào)節(jié)。
由于在顯示圖像中的隨機變化導(dǎo)致了在很多脈沖上的存儲電容器 CS上的電壓的長期漂移，可以通過感應(yīng)在很多尋址周期上的平均電壓 以及提供反饋到初級電路，來消除上述長期漂移，如在美國專利申請No. 6,448,950中所闡述的。因此，在單個脈沖的時標上的短期電壓波 動和長期電壓波動可以被最小化到維持灰度級保真性所需要的程度。
圖7中示出了整個顯示驅(qū)動器的方塊圖。在圖中，HSync表示定 時脈沖，該定時脈沖啟動單行的尋址。將HSync脈沖饋給到時間延遲 控制電路60，在這里設(shè)置延遲時間，以至于在諧振電路中的零電流時 間將對應(yīng)于行和列的切換時間。將電路60的輸出施加到行和列諧振電 路62和64，以及將電路62的輸出施加到極性切換電路66。利用VSync 脈沖來控制用于極性切換電路66的切換時間，從而控制用于啟動每個 完整幀的定時。如下更詳細所述那樣來對電路64和66的輸出進行鉗 位，并分別地將這些輸出施加到列和行驅(qū)動器IC 68和70。
馬上回到圖2，厚膜電致發(fā)光顯示器與傳統(tǒng)薄膜電致發(fā)光顯示器 的區(qū)別在于兩個介電層之一包括具有高介電常數(shù)的厚膜層。由于厚 層提供了抵抗介質(zhì)擊穿的功能，所以第二介電層不需要抵抗介質(zhì)擊穿， 并且可以將其制造得比薄膜電致發(fā)光顯示器中采用的介電層實質(zhì)上更 薄。美國專利No. 5,432,015教導(dǎo)了構(gòu)建用于這些顯示器的厚膜介電層 的方法。由于在厚膜電致發(fā)光顯示器中的介電層的特性，圖3所示的 等效電路中的值基本不同于用于薄膜電致發(fā)光顯示器的值。特別地， 電容器Cd的值可以顯著大于用于薄膜電致發(fā)光顯示器的那些值。這使 得作為施加的行和列電壓的函數(shù)的面板電容的變化大于用于薄膜顯示 器的面板電容的變化。超出閾值電壓的像素電容和低于閾值電壓的像素電容的比率典型地為大約4:1但是可以超出10:1。作為對比，對于薄 膜電致發(fā)光顯示器來說，該比率在大約2:1到3:1的范圍內(nèi)。典型地， 面板電容可以在從毫微法范圍到微法的范圍內(nèi)，這取決于顯示器的尺 寸以及施加到行和列的電壓。圖8和9是分別用于列和行的諧振電路的電路示意圖，如美國專 禾U申請No. 10/701,051所述。圖IO是連接到行諧振電路和行驅(qū)動器之 間從而將交變極性電壓提供到行驅(qū)動器高電壓輸入引腳的極性反向電 路的電路示意圖，也如美國專利申請No. 10/701,051中所闡述的。到諧 振電路的輸入直流電壓為330伏特(從120/240伏特交流電進行離線 (off-line)整流)。將極性反向電路的輸出連接到行驅(qū)動器IC70的高 電壓輸入引腳(圖7)，該行驅(qū)動器IC70的輸出引腳被連接到顯示面 板的行。如本領(lǐng)域中所知的，使用數(shù)字電路來將行驅(qū)動器的時鐘和門 輸入引腳進行同步，該數(shù)字電路采用適用于電致發(fā)光顯示器的矩陣尋 址的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)。圖11和12顯示用于控制驅(qū)動器電路的定時信號波形，如圖7、 8、 9和IO所示。用于原型(prototype)顯示器的行尋址頻率為32 kHz， 允許對于顯示面板的120 Hz的刷新速率。參考圖8，利用在降壓變壓器T2的初級線圈處的有效電感以及利 用在變壓器T2的初級線圈處的與列電容并聯(lián)的電容器C42的有效電 容，來控制列驅(qū)動諧振電路的諧振頻率。還有一個與電容器C42并聯(lián) 的小微調(diào)電容器Cll，用于諧振頻率的微調(diào)。用于變壓器的匝數(shù)比大于 5，以及參考公式2來選擇電容器C42的值C，以至于值d實質(zhì)上大 于(n2/n^Cp，從而使得面板電容的變化效果在諧振頻率上最小。C9是 用于調(diào)諧振蕩電路的電容器的組，其結(jié)合電容器C42的電容，來獲得 期望的諧振頻率以與不同的顯示器掃描頻率匹配或同步。
進一步參考圖8，利用鉗位電路的存儲電容器Cs上的電壓，來對 變壓器T2的次級線圈處的正弦輸出進行直流移位，以至于瞬時輸出電 壓決不為負。使用兩個MOSFET Q2和Q3來驅(qū)動諧振電路，利用LC DRV信號 來控制該兩個MOSFET Q2和Q3的切換，使用適當(dāng)?shù)难舆t時間將該 LC DRV信號與HSync信號進行同步，從而致使行驅(qū)動器IC來選擇被 尋址的行。調(diào)節(jié)該延遲，從而確保當(dāng)驅(qū)動電流接近零時發(fā)生行驅(qū)動器 IC的切換。利用顯示器驅(qū)動器的低電壓邏輯部分，產(chǎn)生LCDRV信號， 該低電壓邏輯部分典型地是現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)，但是也可以 是設(shè)計用于此目的的專用集成電路(ASIC) 。 LC DRV信號是50Q/。占 空比的TTL電平方波。LC DRV信號具有兩種形式LCDRVA信號 是LCDRVB信號的補(complementary)。再一次參考圖8，使用脈寬調(diào)制器U1來獲得諧振電路中的電壓電 平的控制，通過變壓器T6將該脈寬調(diào)制器U1的輸出發(fā)送到MOSFET Ql的柵極。這通過對330伏特的輸入直流電壓進行斬波，來控制諧振 電路中的電壓電平。電感器L2在被直流電壓進行激勵的時候限制到諧 振電路的電流，以及，二極管D12限制由于在電感器中的電流變化所 導(dǎo)致的M0SFETQ1的源極處的電壓偏移。利用電壓反饋電路來控制用 于脈寬調(diào)制器的占空比，該電壓反饋電路用于感應(yīng)變壓器T2的初級線 圈處的電壓，從而調(diào)節(jié)或調(diào)整諧振電路電壓。使用來自顯示器驅(qū)動器 的低電壓邏輯部分的TTL信號PWM_SYNC，來將脈寬調(diào)制器的切換 與HSync進行同步。參考圖9，行驅(qū)動器電路的操作與列驅(qū)動器電路類似，除了變壓 器Tl的匝數(shù)比與列驅(qū)動器電路中的變壓器T2的匝數(shù)比相比較是不同 的，以反映由于剩余行處于開路所導(dǎo)致的如通過行所見到的更高行電 壓和面板電容的更小值。在變壓器T1上具有比變壓器T2多了 4個的 次級繞組，從而產(chǎn)生極性反向電路的操作所需要的浮動電壓，該極性 反向電路在連續(xù)的幀上交變行的極性。行驅(qū)動器電路的輸出饋給到圖io所示的極性反向電路中。這提供了在交替幀上具有相反極性的行電壓，從而提供所需要的電致發(fā)光顯示器的交流操作。6個MOSFET Q4到Q9形成一組模擬開關(guān)，該組模 擬開關(guān)將產(chǎn)生的正或負正弦驅(qū)動波形連接到面板行。利用FRAME POL 來控制極性的選擇，該FRAME POL是在顯示器系統(tǒng)中的系統(tǒng)邏輯電 路所產(chǎn)生的TTL。將FRAME POL信號與垂直同步信號VSYNC進行 同步，該垂直同步信號VSYNC啟動在顯示器上的每幀的掃描。FRAME POL信號，連同來自變壓器Tl的四個浮動電壓，產(chǎn)生控制信號 (FRAME—POL-1至U FRAME—POL-4)，這些控制信號操作極性反向電 路。從以上討論將理解，提供了這樣的電路，其在被動尋址電致發(fā)光 顯示器中，增加了用于列的諧振能量恢復(fù)電路(圖S)的能量效率。當(dāng)結(jié)合圖8如上所述執(zhí)行時，與驅(qū)動顯示面板的列相關(guān)聯(lián)的能量 效率顯著低于用于驅(qū)動顯示行的能量效率。發(fā)現(xiàn)通過列的能量恢復(fù)的 較低效率是由面板電容通過不期望的分流路徑而不是通過能量恢復(fù)路 徑到諧振驅(qū)動電源的部分放電而引起的。圖13示出視頻圖像由垂直條組成的情況下的面板列驅(qū)動器的簡 化等效電路。由于每個列驅(qū)動器輸出在兩個固定電壓之一，以至于可 以利用僅僅兩個驅(qū)動器輸出來表示列，每個驅(qū)動器輸出對應(yīng)于在兩個 固定電壓處的列驅(qū)動器的平行組，所以垂直條圖案的選擇簡化了等效 電路。"H"輸出表示具有對應(yīng)于垂直條的最大灰度級的該組驅(qū)動器輸 出，而"L"輸出表示具有對應(yīng)于所顯示的條圖案的背景的零灰度級的 該組驅(qū)動器輸出。該圖案的顯示需要使得列驅(qū)動器電路的功耗最大的 列電壓。 連接在"H"和"L"之間的電容器(Cp)表示全部面板電容。驅(qū)動器輸出是源跟隨器結(jié)構(gòu)中的推拉輸出電路(totem-pole) MOSFET緩沖器(Q14到Q17)。在對顯示面板的行進行尋址的掃描周期期間，將面板電容(Cp) 充電到對應(yīng)于最大灰度級的電壓V。存儲在電容器中的能量為1/2 CP V2。為了使得能量恢復(fù)的效率最大，面板電容必須放電通過MOSFET Q14和Q17的體二極管并回到諧振驅(qū)動電路，如圖8中所示(放電回 路3)。然而，在電容器的放電期間，在電容器的端子處的電壓電平連續(xù) 地改變。由于用于驅(qū)動器的輸出緩沖器是主動電壓跟隨器，輸出被維 持在對應(yīng)于所需灰度級的電平處，該所需灰度級由包含在列驅(qū)動器芯 片中的灰度級數(shù)模轉(zhuǎn)換電路進行控制。只要在驅(qū)動器輸出和編程的灰 度級電壓之間具有電壓差，則該電壓跟隨器緩沖器的特性為推拉輸 出電路輸出MOSFET的任一個將接通，從而恢復(fù)或維持在驅(qū)動器輸出 處的編程電壓。結(jié)果，當(dāng)接通MOSFET時，建立不期望的分流放電路徑(放電回 路1和2)，這些分流放電路徑導(dǎo)致不能恢復(fù)的來自面板電容器的能量 的耗散。由于行驅(qū)動器類似在諧振驅(qū)動電源和被尋址的行面板電容器 之間的串聯(lián)接通/斷開開關(guān)，在行驅(qū)動電路中不存在這些放電分流路徑 (圖9)，所以唯一放電路徑通過該開關(guān)回到電源。因此，通過確保在面板電容器的放電期間使得輸出MOSFET在"斷 開"狀態(tài)(或高阻抗狀態(tài))，防止了面板電容器通過驅(qū)動器輸出MOSFET 的放電，所以面板電容器的唯一放電路徑是通過輸出MOSFET的體二 極管回到有效能量恢復(fù)電路的諧振電源。
如圖13所示，提供模擬開關(guān)(Sl， S2)，以短路用于在面板電容 器放電期間對列驅(qū)動器的輸出電壓進行緩沖的輸出MOSFET的柵極端 子和源極端子，以至于將這些MOSFET切換到"斷開"或"Hi-Z"狀 態(tài)。連接?xùn)艠O端子和源極端子確保柵源電勢(Vgs)低于MOSFET的 接通閾值電壓。在列驅(qū)動器集成微電路內(nèi)部的控制電路(未示出)，激活模擬開 關(guān)(圖13: Sl， S2)。理想地，在面板電容器進行放電的所有時間， 都閉合開關(guān)，但是如果在面板電容器放電的時間的大部分期間閉合開 關(guān)，也可以獲得一些效率的益處。參考圖5A、 5B和5C，只要正弦電 壓波形的絕對值下降，則優(yōu)選地閉合開關(guān)，因為在這樣的條件下，面 板電容器放電。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到其他實施例或變化。例如，可以將電路 應(yīng)用于能夠提供基本上為正弦的輸出電壓波形的任何類型的列驅(qū)動器 緩沖器，其中可以使得從面板所見的緩沖器的輸出阻抗在面板電容器 放電期間或者在面板電容器放電時間的大部分期間具有高阻抗。根據(jù)詳細說明，本發(fā)明的很多特征和優(yōu)點都是很顯然的，因此， 意圖用所附權(quán)利要求來覆蓋落在本發(fā)明的真實精神和范圍內(nèi)的本發(fā)明 的所有這樣的特征和優(yōu)點。此外，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，容易出 現(xiàn)許多修改和改變，不期望將本發(fā)明限制為準確的構(gòu)造以及示出和描 述的操作，因此，可以釆用落在本發(fā)明的范圍內(nèi)的所有適當(dāng)?shù)男薷暮?等效。
權(quán)利要求
1. 一種被動矩陣顯示面板，包括多個行，適用于以所述顯示器的預(yù)定掃描頻率來進行掃描； 行驅(qū)動器，用于以所述預(yù)定的掃描頻率來對所述多個行進行掃描； 多個列，其與所述行相交，從而形成特性表現(xiàn)為變化面板電容(Cp)的多個像素；列驅(qū)動器，具有被配置為電壓跟隨器的輸出緩沖器，用于將輸出 電壓施加到各個所述列，以提供所述像素的灰度級控制；諧振能量恢復(fù)電路，其包括降壓變壓器，以減小所述顯示器的有 效面板電容(Cp)，用于接收電能，以及作為響應(yīng)產(chǎn)生正弦電壓，從 而以與所述顯示器的掃描頻率基本同步的諧振頻率，對所述顯示器進 行供電；以及電路，用于在所述面板電容(Cp)放電的同時將所述輸出緩沖器 切換到高輸出阻抗，以至于基本上來自所述面板電容(CP)的所有放 電電流通過所述諧振能量恢復(fù)電路的所述降壓變壓器的次級繞組而流 回。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的被動矩陣顯示面板，其中所述用于切換 的電路包括多個模擬開關(guān)，以在所述面板電容(Cp)放電的同時，將 所述輸出緩沖器的柵極端子和源極端子短路，從而使得每個所述緩沖 器的柵源電勢低于其接通閾值電壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的被動矩陣顯示面板，其中所述用于切換 的電路包括模擬開關(guān)(S1,S2......)，用于在所述輸出緩沖器的柵極端子和源極端子之間建立短路電流路徑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的被動矩陣顯示面板，其中所述降壓變壓 器具有初級繞組，另一電容(Cj)跨過該初級繞組連接，所述面板電容(Cp)跨過所述次級繞組連接，其中所述另一電容(C。的值相對于所 述面板電容(Cp)充分大，以維持所述諧振頻率與所述掃描頻率的基 本同步；以及另一次級繞組，其被連接到全波整流器，跨過該全波整流器連接有存儲電容器(cs)并且該全波整流器與所述面板電容(CP)串聯(lián)，其中所述存儲電容器(Cs)的值相對于所述面板電容(CP)充 分大，使得(i)對于面板電容(Cp)在或接近其最大值的重面板負載情況來說，大部分所述電能流到次級繞組，用于對面板充電，以及剩余電能對存儲電容器(Cs)充電，(ii)對于面板電容具有平均值的平均負載情況來說，大約一半電能流到面板以及一半能量流到存儲電容器(cs)，以及(m)對于面板電容器在或接近最小值的輕負載情況來說，大部分能量流到存儲電容器，以及剩余能量流到面板。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的被動矩陣顯示面板，其中所述存儲電容 器(Cs)的電容與最大面板電容的比至少為大約10:1。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的被動矩陣顯示面板，其中所述存儲電容 器(Cs)的電容與最大面板電容的比至少為大約20:1。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的被動矩陣顯示面板，其中所述存儲電容 器(Cs)的電容與最大面板電容的比至少為大約30:1。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的被動矩陣顯示面板，其中所述全波整流 器包括肖特基二極管，用于最小化正向二極管電壓降。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的被動矩陣顯示面板，其中所述另一次級 繞組的匝數(shù)與所述次級繞組的匝數(shù)的匝數(shù)比為至少1.05:1。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的被動矩陣顯示面板，其中所述另一次 級繞組的匝數(shù)與所述次級繞組的匝數(shù)的匝數(shù)比為至少1.1:1。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的被動矩陣顯示面板，其中所述另一次 級繞組的匝數(shù)與所述次級繞組的匝數(shù)的匝數(shù)比在1.1:1到1.2:1的范圍 內(nèi)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的被動矩陣顯示面板，其中所述初級繞 組具有n,匝，所述次級繞組具有n2匝，并使得d》(n2/n,"XCp。
13. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的被動矩陣顯示面板，進一步包括用于 改變所述諧振頻率的附加電容器。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的被動矩陣顯示面板，進一步包括所述 電能的源，所述源包括用于產(chǎn)生直流電壓的電壓裝置；以及脈寬調(diào)制 器，用于將所述直流電壓斬波成為電能的脈沖。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的被動矩陣顯示面板，進一步包括控制 器，用于控制由所述諧振電路接收到的電能的速率，從而控制由所述 顯示面板的變化阻抗和由所述顯示面板進行的能量使用而導(dǎo)致的所述 正弦電壓的波動。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的被動矩陣顯示面板，其中所述控制器 進一步包括反饋電路，用于使用來自所述諧振電路的輸入，來感應(yīng)所 述正弦電壓的波動，并作為響應(yīng)提供反饋信號給所述控制器。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的被動矩陣顯示面板，其中所述輸入來 自所述諧振電路的降壓變壓器的初級繞組。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的被動矩陣顯示面板，其中，通過調(diào)節(jié) 到所述控制器的所述反饋信號，來將所述正弦電壓鉗位在預(yù)定值。
全文摘要
一種驅(qū)動電路，用于驅(qū)動具有以行和列布置的像素的顯示面板，其中所述驅(qū)動電路包括諧振電路，其能夠有效地恢復(fù)存儲在像素的行上的電容性能量，并當(dāng)通過在每個行上順序地施加電壓從而進行尋址時，將該能量傳遞到像素的另一行。該諧振電路包括降壓變壓器、跨過初級繞組的電容器、跨過次級繞組連接的顯示面板的行或列、以及輸入電壓和FET開關(guān)，用于以與控制顯示器的尋址的定時脈沖同步地驅(qū)動諧振電路。對跨過變壓器初級線圈連接的電容器的值進行選擇，以與在變壓器上的匝數(shù)比以及面板電容值的預(yù)期范圍相稱，以有效地限制與定時脈沖的頻率相關(guān)的諧振頻率的變化。本發(fā)明是對于諧振驅(qū)動電路的改建，其采用列驅(qū)動器，該列驅(qū)動器通過采用裝置以限制流過FET的電流來使得在諧振電路重的能量恢復(fù)最大，該FET用于控制列電壓，以至于，在激活行的選擇之間的時期期間，當(dāng)從顯示像素移除電荷時，基本上所有流動的電流被限制為通過變壓器回流以對初級電容器進行充電。
文檔編號G09G3/30GK101124618SQ200680003083
公開日2008年2月13日 申請日期2006年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月24日
發(fā)明者鄭振輝 申請人:伊菲雷技術(shù)公司