專利名稱:改進驅動部分的顯示裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種顯示裝置，該裝置包括一種夾在兩塊支承板之間的電光顯示介質，一個按行和列排列的象素系統(tǒng)，每個象素由裝在支承板相對面上的兩是圖象電極形成，以及一個用來驅動象素的行和列電極系統(tǒng)，行電極安裝在一塊支承板上，而列電極被裝在另一塊支承板上。
要注意的是，在本申請中的術語“行電極”和“列電極”，需要時是可以互換的，因此，在涉及行電極時，也可以指定為列電極，而同時列電極就變成了行電極。
這樣的一種利用諸如液晶，電泳懸膠液，電致變色材這類無源電光顯示介質的顯示裝置，是適合于顯示字母數(shù)字和視頻信息的。
已知的無源電光顯示介質對于所加的電壓，通常傳遞曲線不夠陡和/或缺少足夠的內(nèi)部存貯器。這些特性引入到多路矩陣顯示裝置時，為要獲得足夠的對比度，要驅動線的總數(shù)就受到限制。由于缺少存貯器，通過列電極加到所選擇行電極的信號不得不一遍又一遍地寫入。此外，加到列電極上的電壓，不僅穿過被驅動的行電極象素，而且穿過所有其它行的象素。這樣，在它們未被驅動的時間里，象素受到的一個有效電壓，必須足夠小而不足以使象素進入導通狀態(tài)。此外，隨著行電極數(shù)的增加，象素在導通和關閉狀態(tài)分別受到有效電壓的比例減少。由于特性不夠陡，象素在導通和關閉狀態(tài)之間的對比度必然下降。
通過利用每個象素的一個開關，可以獲得一種存貯作用，以使加到驅動行的信息在一段時間內(nèi)保持足夠值跨接在一個象素上，在這段時間里，其它行電極被驅動，不過在這種情況下，由于漏電流，信息也可能會丟失。
從美國專利№4，223，308中可以了解到，上述類型的顯示裝置，其中是用二極管來作為開關的。
但是，在電視系統(tǒng)中使用這類顯示裝置會產(chǎn)生一些問題。在諸如PAL(NTSC)電視機中一般使用的控制系統(tǒng)，每幀1/25秒(1/30秒)周期中，大約有與75(525)線被寫入，分配在每1/50(1/60)秒大約288(265)線的一個偶數(shù)和一個奇數(shù)場內(nèi)。為了抵消液晶材料的退化，最好用交替控制的正負電壓跨接在液晶上。對于具有大約288(265)線的顯示屏，可以首先用奇數(shù)場周期中所加的信息，然后用偶數(shù)場周期中所加的信息去驅動象素，跨接于圖象單元上的電壓，在奇數(shù)場周期中的極性與偶數(shù)場周期中的極性不同。圖象行不發(fā)生交替，而是第二圖象行被寫在第一圖象行的上方，第四圖象行被寫在第三圖象行的上方等等。加到圖象點的同一極性的信息每1/50秒(1/60秒)即被更新變換極性。在屏幕上圖象線的數(shù)目事實上只是兩場總數(shù)的一半。但是，為了寫入575(525)線的整個圖象，必須以交替的形式加上圖象信息，以使正極性的信息不是在1/50(1/60)秒后，而是在1/25(1/30)秒后被更新，即在每2/25(1/15)秒加上同極性的信號。由于事實是-圖象單元在較長時間內(nèi)被以相同的(正或負的)電壓驅動，這些信息會因漏電流而部分丟失。此外，由于正和負信息之間的不平衡，圖象可能會出現(xiàn)頻率為25/2(15)Hz的閃爍。
本發(fā)明的目的是提供一種本文開始所提到的顯示裝置，該顯示裝置能用PAL(NTSC)系統(tǒng)來控制，而所述的漏電流和閃爍不會對圖象的質量產(chǎn)生過大的不利影響。
為此，根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置特征在于，在與一個列電極和兩個連續(xù)的行電極之間的每個象素串聯(lián)的不對稱非線性開關裝在象素和每個行電極之間，而在一列中，連接到列電極的兩個連續(xù)的象素每次通過不對稱非線性開關元件連到一個公共行電極，從一個公共行電極至另一個行電極看到的與兩個接續(xù)的象素有關的開關元件，具有相同的極性。
術語“不對稱非線性開關元件”，在本申請中可理解為首先用來制造所述顯示裝置工藝規(guī)程中的常見的二極管，例如諸如用單晶，多晶或非晶硅，硒化鎘(cdse)或其它半導體材料制成的PN結二極管，肖特基二極管或PIN二極管，不過，也不排除其它不對稱非線性開關元件，例如諸如基-集結短路的雙極型晶體管或其柵極連到漏極區(qū)的MOS晶體管。
正如將要在下面說明的，公共電極使一個(偶數(shù)或奇數(shù))場的信息能加到一列中的兩個接連的圖象單元上。當在下一場選擇另一公共電極，而且信息以相反的極性加到列電極上時，則兩個接連的偶數(shù)和奇數(shù)行的平均信息以場頻和交替的極性變化加到每個圖象單元。這樣，顯示裝置能受到PAL(NTSC)信息的控制而保持了高質量圖象，因為在此情況下，由于用較高的頻率來更新圖象信息，漏電流的影響極小，圖象出現(xiàn)的閃爍也較少，此外，所有的圖象線均能被顯示。該裝置還顯示出有可能自由選擇電光材料，這種任意擴展對二極管特性不受任何影響。
現(xiàn)在參照幾個實施例和附圖，對本發(fā)明作更全面的說明。附圖中圖1概略地示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的部分截面圖。
圖2概略地示出了這種顯示裝置中的顯示單元的傳輸/電壓特性曲線。
圖3概略地示出了用于根據(jù)本發(fā)明顯示裝置的部分控制電路。
圖4是上述圖的變型。
圖5概略地示出部分電極結構。
圖1概略地表示顯裝置1的部分截面，該裝置配備了兩塊支承板2和3，在兩塊支承板之間置有液晶4。支承板2和3的內(nèi)表面?zhèn)溆须娀瘜W絕緣層5。大量的圖象電極6和7，分別排列成行和列安置在支承板2和3上。這相對排列的圖象電極6和7即構成顯示裝置的象素。條狀列電極11和圖象電極7可匯集而成條狀電極是有利的。條狀電極8a，8b被安排在圖象電極6的各行之間。每個圖象電極6通過二極管9a，9b，19a，19b(圖1中未示出)連接到兩個行電極8。二極管9，19通過加在行電極8上的電壓對液晶4提供一個就加到列電極11上的電壓來說是為足夠的閾值，并為液晶4提供了一個存貯器。此外，液晶定向層10被加在支承板2和3的內(nèi)表面，正如已知的，通過對液晶層4施加電壓，可得到液晶分子的不同定向狀態(tài)，從而獲得不同光學性能。顯示裝置既可作為一個透射裝置也可作為一個反射裝置。
圖2概略地表示了在圖1所示顯示裝置中的一個顯示單元的傳輸/電壓特性。在給定的閾值電壓(V1或VTH)以下，該顯示單元實際上不發(fā)送任何光，而在給定的飽和電壓(V2或VSAT)以上，該單元實際上是完全半透明的。要注意的是，由于這種單元通常是加交流電壓操作的，因此電壓的絕對值標出在橫坐標上。
圖3概略地示出根據(jù)本發(fā)明顯示裝置的第一個實施例的一部分。
象素12一方面通過象素7連接到列電極11，這些列電極以矩陣的形式與行電極8安裝在一起。象素12通過二極管9a，9b，19a，19b連接到行電極8。例如，行電極8b是通過二極管9b連到象素12a的，并通過二極管19a連接到象素12b，以使行電極8b對象素12a和12b來說是公共的。同樣，行電極8c對象素12b和12c來講也是公共的這是由于事實上后者是通過二極管19b和19a連到這些象素的等等。
根據(jù)本發(fā)明的裝置其功能說明如下。在奇數(shù)場周期期間(例如)，線(行電極)8a，8c，8e等等被依次選中(在本實施例中低電壓為選中)。由象素12a所構成的電容器通過二極管9a放電，該放電過程取決于第一圖象線的信息。接著，根據(jù)列電極11上的信息，象素12b通過二極管19b放電，同時象素12c通過二極管9a放電。當不選它們時，奇數(shù)行8a，8c，8e接有這樣一種高電壓，而偶數(shù)行(行電極)8b，8d，8f接有這樣一個低電壓，以致只有連接到所選擇的(奇數(shù))行電極的二極管9a，19b能導通，而其余的二極管均截止。
在偶數(shù)場周期中，行電極8b，8d，8f等等被順序選擇(高電壓選中)，結果由象素12a，12b，12c和12d等等，構成的電容器根據(jù)列電極11上的信息充電，該信息與第二圖象行，第四圖象行等的信息對應，由于現(xiàn)在的事實是把象素12連到行電極8b，8d等等的二極管9b和19a能順序地導通，以及其余選擇行(即沒有被選中的偶數(shù)行和奇數(shù)行)上的電壓被選擇以致其余二極管都是截止的。
這樣，在整個一幀周期之間，每個象素根據(jù)來自一個偶數(shù)場和一個奇數(shù)場的信息而被驅動。這樣，第一和第二圖象行的平均信息被寫入第一行象素12a，而第二和第三圖象行的平均信息被寫入第二行象素12b，第三和第四圖象行的平均信息被寫入第三行象素等等以此類推。
由于所選的結構，實現(xiàn)了信息是在每場的20毫秒(PAL制)或16.7毫秒(NTSC制)場周期期間被更新并改變極性，而對n行象素來說，只需要(n+1)行的電極(接頭處)。這樣，必然能得到一個適合于接收PAL信號(575可見行)或NTSC信號(525可見行)的LCD顯示裝置。而且由于如下事實沒有被選中的行電極的電壓可以被選得足夠高或足夠低，以使所有其余的二極管均截止，因此可以選擇具有任意臨界飽和電壓的LCD材料或別的電光材料，而因二極管9，19的特性不一致所造成的影響可以忽略不計。
所示的裝置特別適合于供跨接在象素上的平均電壓是由Vc＝(VSAT+VTH)/2選擇的(參見圖2)這樣一種控制方法使用，在這種方法中，跨接在象素12上的電壓的絕對值實際上被限制在VTH與VSAT之間范圍內(nèi)。這方面的說明見S.藤
等人所著的，發(fā)表在SID(信息顯示學會)84年文摘P324-5上的“由一個硅二極管環(huán)控制的LCTV顯示器”一文中。
利用對Vc的這種控制及利用各自的開、關電壓VON和VOFF，當選擇15a時，二極管9，19就保持在奇數(shù)埸周期間必須達到的平均電壓Vc＝-(VSAT+VTH)/2和偶數(shù)埸期間必須達到的Vc＝(VSAT+VTH)/2接通電壓VON是這樣的一個電壓在此電壓下流過二極管的電流足以大到使與該象素有關的電容器迅速充電，而斷開電壓VOFF選擇得使產(chǎn)生的電流是如此之小，以使所述的電容實際上不放電。
如果實現(xiàn)了良好的工作與層次(灰度梯度)有關，根據(jù)列電極11上的信息，在由行電極8控制期間，由圖象電極12a所構成的電容充電或放電到電壓值處在最大電壓Vc+VDMAX＝VSAT和最小電壓Vc-VDMAX＝VSAT之間。消去Vc得到VD MAX＝(VSAT-VTH)/2 (a)根據(jù)選擇的其它象素，在-VDMAX和+VDMAX之間的所有電壓通過電容耦合能出現(xiàn)在列電極11上，在奇數(shù)埸周期間，結點15上的最大和最小電壓分別為VMIN＝-VDMAX-VSAT和VMAX＝VDMAX+VSAT當選擇其它行電極8時，結點15恰好可不通過其它電極8放電，因此，使奇數(shù)電極保持在VNONSEL+VOFF≥VMAX＝VDMAX+VSAT奇數(shù)或 VNONSEL≥ 1/2 (VSAT-VTH)+VSAT-VOFF(b)奇數(shù)而使偶數(shù)電極保持在VNONSEL-VOFF≤VMIN＝-VDMAX-VSAT偶數(shù)或 VNONSEL≤- 1/2 (VSAT-VTH)-VSAT+VOFF(c)
偶數(shù)對所選擇的電壓保持在VSEL＝- 1/2 (VSAT+VTH)-VON奇數(shù) (d)VSEL＝ 1/2 (VSAT+VTH)+VON偶數(shù) (e)在每埸周期期間，列電極11上的信息(數(shù)據(jù))改變其符號。
圖4示出了一種改型結構，在該例中，連接線的數(shù)目被每次連接兩個連續(xù)的行電極8而減半，行電極8與極性相反的二極管9串聯(lián)連接，并通過二極管17連接結點16。一串二極管14與二極管17和串聯(lián)接的二極管9a，9b反向并聯(lián)。這種二極管電路的工作描述在待批準的荷蘭專利申請No……(PHN 11499)中。
在奇數(shù)埸周期期間，第一驅動點16a被置于低電壓;所有其余的點16被調(diào)整以使只有二極管9a，14a和17b導通;換句話說由象素12a構成的電容器根據(jù)第一圖象行的信息充電。接著，驅動點16b被置于低電壓，并由象素12b和12c電容器根據(jù)第三圖象行上的信息分別通過二極管17d，14b，19b和9a充電以及等等以此類推。
在偶數(shù)埸周期期間，電壓改變其極性。第一點16a變得足夠高，以使由象素12a和12b構成的電容器根據(jù)第二圖象行上的信息放電(分別通過二極管17a，14a和9b以及通過二極管17a，14a和19a)，接著，由象素12c和12b構成的電容器根據(jù)第四圖象行信息放電等等。
這樣，每隔20毫秒，每個象素的信息被重新更新并改變符號。第一和第二圖象行的平均值出現(xiàn)在圖象電極的第一行上，第二和第三圖象行的平均值出現(xiàn)在圖象電極的第二行等等以此類推。
如果對二極管9，14和17的開、關電壓分別選定為
VON，VOFF，V′ON，V′OFF及V′ON，V″OFF，則維持下面確定的條件(k＝二極管14a，14b的數(shù)目)2VSAT≤kV′OFF+2VOFF｜VD｜MAX＝ 1/2 (VSAT-VTH)VNONSEL≥V″ON-VOFF+VTH+ 1/2 (VSAT-VTH)VSEL＝-V″ON-kV′ON-VON- 1/2 (VSAT+VTH)。
在奇數(shù)埸周期期間這種關系式成立，在偶數(shù)埸周期期間，VNONSEL和VSEL和數(shù)據(jù)電壓VD一樣改變其符號。
最后，圖5示出了圖象電極6的一種可能的實施例的平面圖，這種電極是由(例如)銦錫氧化物制成的，而行電極8是由(例如)鋁或別的導體制成的。每個圖象電極6通過二極管9，19連接到位于兩邊的行電極，二極管是由(例如)非晶硅或半導體材料制成，二極管9b，19a(例如)在行電極8的上邊(根據(jù)具體情況可經(jīng)由一個中間層)被連接，而二極管9a，19b在行電極8的下邊被連接，以獲得對圖象電極所需的極性。為了進一步提高可靠性，當然可以把圖象電極6分成若干付電極，各個付電極通過若干二極管9，19連到行電極。
當然，本發(fā)明并不限于這里所說的實施例，例如，在圖5中，也可以使用水平的二極管結構來代替垂直的二極管。在這種情況下，就不會出現(xiàn)交叉的電極，也就免除了短路的危險，這樣做的結果也可使產(chǎn)量增此外，為了提高工作的可靠性，例如圖4中的二極管可以平行地連接到二極管17或連到其它二極管。這種平行結構也能實現(xiàn)不對稱非線性開關元件的功能。此外，例如圖4中的二極管14的電路也可以是雙重結構的。本發(fā)明也可以使用其它諸如(例如)電泳的和電致變色顯示介質這類顯示介質來代替液晶顯示裝置。
權利要求
1.一個顯示裝置，其包括夾在兩塊支承板之間的電光顯示介質，一個以行和列排的象素系統(tǒng)，每個象素由置于互相面對的支承板表面上的兩個圖象電極組成，以及用于驅動象素的一個行和列電極系統(tǒng)，行電極置于一塊支承板上，而列電極被置于另一塊支承板上，本發(fā)明的特征在于與在列電極和兩個連續(xù)的行電極之間的每個象素串聯(lián)連接的不對稱非線性開關元件將在象素和每個行電極之間，而一列中的兩個連續(xù)的象素每當通過不對稱非線性開關元件連到公共行電極時，從公共行電極到與兩個連續(xù)象素有關的其它行電極所看到的開關元件被加有相同方向的偏置。
2.如權項1所述的顯示裝置，其特征在于每當兩個連續(xù)的公共電極通過附加的不對稱非線性開關元件連接到公共點時，該附加的不對稱非線性開關元件與連接在兩個連續(xù)的公共行電極之間的象素有關的不對稱非線性開關元件中至少有一個以相同極性串聯(lián)的裝置與和象素有關的串聯(lián)不對稱非線性開關元件以及附加的不對稱非線性開關元件以及附加的不對稱非線性開關元件均反向關聯(lián)。
3.如權項1，2所述的顯示裝置，其特征在于不對稱非線性開關元件是二極管。
4.如權項1，2或3所述的顯示裝置，其特征在于其電光顯示介質是液晶。
5.如權項1，2或3所述的顯示裝置，其特征在于其電光顯示介質是一種電泳懸膠液。
6.如權項1，2或3所述的顯示裝置，其特征在于其電光顯示介質是一種電致變色材料。
專利摘要
為了實現(xiàn)在一個LCD顯示裝置(TV)中顯示，在每個電視場周期內(nèi)要變換跨接在象素(12)上的電壓，每個象素使用兩個二極管(9，19)，每個二極管被連接到獨立的行電極(8)。每個行電極(8)對兩行象素是公用的。這樣，可使用任意的液晶顯示材料，而行連接的數(shù)目等于象素行數(shù)。
文檔編號G09G3/36GK86106510SQ86106510
公開日1987年4月1日 申請日期1986年9月27日
發(fā)明者卡雷爾·埃爾伯特·凱杰克 申請人:菲利浦光燈制造公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan