專利名稱：矩陣顯示器及其驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及矩陣顯示器及其驅(qū)動(dòng)方法。
液晶顯示器通常由排列成矩陣的點(diǎn)構(gòu)成，該矩陣由外加的列和行信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)，由此來(lái)調(diào)制處于交叉點(diǎn)上的液晶材料。用于驅(qū)動(dòng)這種液晶顯示器的一種已知技術(shù)是單體矩陣驅(qū)動(dòng)技術(shù)，其中不使用非線性器件。也就是說(shuō)，把行和列信號(hào)同步地供給若干個(gè)行電極和若干個(gè)列電極，由這些電極確定處于交叉點(diǎn)上的點(diǎn)。這種技術(shù)在采用TN液晶、STN液晶、STB液晶、ECB液晶以及其他液晶的液晶顯示器中已被采用。
按照單體矩陣驅(qū)動(dòng)技術(shù)，通過(guò)對(duì)行電極順序地施加脈沖Fn(t)來(lái)掃描矩陣的行，而同時(shí)對(duì)列電極提供與掃描同步的連續(xù)數(shù)字信號(hào)Gm(t)，如

圖1和2所示。實(shí)際上，包含圖象信息的信號(hào)是在一個(gè)脈沖施加到相應(yīng)行上的時(shí)刻通過(guò)相應(yīng)的列電極提供的。然而，其對(duì)比度在使用大型矩陣液晶顯示器時(shí)會(huì)明顯地降低。此外，很難設(shè)計(jì)出一種能夠漸次改變亮度的液晶顯示器。
這是因?yàn)橐壕У墓鈱W(xué)響應(yīng)速度很低，因此，所需的光學(xué)調(diào)制，也就是說(shuō)，透射比或是擴(kuò)散率的實(shí)際調(diào)制與行電極和列電極之間的差動(dòng)電壓成比例。特別是由于設(shè)置在每個(gè)行中的點(diǎn)連續(xù)承受由到電極提供的不必要的信號(hào)，即使在脈沖沒有對(duì)該行尋址時(shí)，點(diǎn)的光學(xué)特性也會(huì)受到提供給其他行的列電極的數(shù)據(jù)信號(hào)的明顯影響。采用具有清除門限電壓的液晶材料可以減少這種不應(yīng)有的影響，光學(xué)特性在該門限上發(fā)生快速變化。然而，在這種情況下必須增大提供給行電極的脈沖信號(hào)電平，并因此不可能漸次地改變亮度。
另一方面，T.J.Scheffer和B.Clitton在1992年的SID Digest of Technical Papers ⅩⅩⅢ中的第228-231頁(yè)中提出了另一種新式驅(qū)動(dòng)技術(shù)，如圖3所示。這種被稱為“主動(dòng)尋址”的新技術(shù)采用正交函數(shù)fi為行電極和列電極提供電壓信號(hào)。按照這種技術(shù)，對(duì)行電極連續(xù)地提供不同的正交函數(shù)fi，同時(shí)向相應(yīng)的一個(gè)列電極提供正交函數(shù)與系數(shù)相乘的和數(shù)，它可以表示為Σaifi。此處的系數(shù)ai被選定代表提供給相應(yīng)列的數(shù)據(jù)。有效電壓Vrms是通過(guò)在與正交函數(shù)周期相等的幀T中對(duì)相應(yīng)的行和列電極之間的差分電壓進(jìn)行積分而計(jì)算出來(lái)的。在第j行中一點(diǎn)處的有效電壓Vrms由此可以表示為Vrms∝Σi=1Nai2-2aj+1(1)]]>其中N表示行數(shù)。從式(1)中可以看出，有效電壓Vrms受到其他行的數(shù)據(jù)的影響，因此，即使是按照主動(dòng)尋址的方法，仍難于漸次地改變亮度。
本發(fā)明的目的就是提供一種能漸次改變亮度的矩陣顯示器驅(qū)動(dòng)方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種能夠顯示出高對(duì)比度圖象，并且能漸次改變亮度的單體矩陣顯示器。
以下將陸續(xù)在說(shuō)明書中解釋本發(fā)明的附加目的、優(yōu)點(diǎn)以及新穎的特征，其中的某些部分在審查過(guò)程中對(duì)熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見的，或是可以通過(guò)對(duì)本發(fā)明的實(shí)施來(lái)認(rèn)識(shí)的。通過(guò)在以下特別指出的手段及其結(jié)合可以認(rèn)識(shí)并且實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)上述和其他目的，并且按照本發(fā)明的具體及概括的描述，一個(gè)由設(shè)在一個(gè)矩陣中的行電極與列電極間的交叉點(diǎn)上的大量點(diǎn)構(gòu)成的顯示器的驅(qū)動(dòng)方法包括對(duì)每個(gè)行電極提供選擇信號(hào)的步驟，以及對(duì)每個(gè)列電極提供數(shù)據(jù)信號(hào)的步驟，其中與每個(gè)點(diǎn)的亮度有關(guān)的信息是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行相位補(bǔ)償來(lái)?yè)饺霐?shù)據(jù)信號(hào)的。
特別是，提供給第i行的行電極的信號(hào)V0fi適合任意的α∫T0fi(t)f＊j(t)dt＝F2(i＝j(luò)) or 0(i≠j)∫T0fi(t)f＊i(t+α)dt＝gi(α)F2∫T0fi(t+α)f＊i(t+α)dt＝F2其中T表示一幀的時(shí)間，星號(hào)＊表示復(fù)共軛函數(shù)。此外，提供給第m列的列電極的信號(hào)Gm滿足Gm=Σi=1Nfi(t+ai)]]>其中的N代表行數(shù)。對(duì)各個(gè)幀的相位補(bǔ)償αi按照位于第i行和第m列上的點(diǎn)的顯示亮度來(lái)確定。與此有關(guān)的公式將在下文中詳細(xì)描述。
在本發(fā)明之前，亮度的漸次改變是通過(guò)改變信號(hào)電平或脈沖寬度來(lái)完成的。這兩種方法的機(jī)理從電壓作用的有效值的意義上來(lái)說(shuō)是相同的。另一方面，信號(hào)電平還必須包含與選點(diǎn)有關(guān)的信息。這種選擇經(jīng)常是通過(guò)對(duì)行電極的信號(hào)進(jìn)行選擇來(lái)完成的。然而，選擇信號(hào)必然會(huì)影響到未被選中的行。因此，如果需要漸次改變，為了實(shí)行選擇和漸變必須要控制信號(hào)電平，從而使適應(yīng)性受到明顯的限制。
本發(fā)明人提供了一種根據(jù)相位而不是信號(hào)電平的新的漸變方法。也就是說(shuō)，這種新方法采用了正交函數(shù)fi來(lái)形成供給行和列電極的信號(hào)，函數(shù)fi滿足∫T0fi(t)f＊j(t)dt＝F2(i＝j(luò)) or 0(i≠j)……(2)其中的T為一幀的時(shí)間，而星號(hào)＊代表復(fù)共軛函數(shù)。此外，函數(shù)fi還滿足下式。
∫T0fi(t)f＊i(t+α)dt＝gi(α)F2……(3)∫T0fi(t+α)f＊i(t+α)dt＝F2……(4)按照本發(fā)明的技術(shù)，在行電極上施加連續(xù)的信號(hào)Fn(n＝1，2，……)，其波形隨正交函數(shù)fi乘以一個(gè)常數(shù)的不同而不同。另一方面，對(duì)第m列的列電極提供一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)，其波形取決于Gm=Σi=1Nfi(t+ai)---(5)]]>其中的N表示行數(shù)。圖4中說(shuō)明了這種驅(qū)動(dòng)技術(shù)。各個(gè)幀的相位補(bǔ)償αi根據(jù)處于第i行和第m列上的點(diǎn)的顯示亮度而確定。也就是說(shuō)，按照所需的漸次改變的亮度對(duì)信號(hào)Gm進(jìn)行相位調(diào)制。如果行電極上的信號(hào)為Fn＝V0fn(t)，在第n行和第m列上的點(diǎn)上的有效電壓就可由下式表示Vrms∝∫0T(Gm-Fn)(Gm-Fn)dx]]>=FN+2gn(an)V0+V02---(6)]]>其中V0是所有行的共同常數(shù)。從式(6)中可以看出，有效電壓不受其他行的數(shù)據(jù)影響，也就是說(shuō)，即使在列信號(hào)Gm中包括αj(j≠n)，也不受αj(j≠n)的影響。下式中給出了最大選擇速率
N+2Vo· max(gn)+Vo2N+2V0· min(gn)+Vo2(7)]]>常數(shù)V0根據(jù)gn和N確定，以便獲得最佳性能。例如，當(dāng)函數(shù)fi為正弦函數(shù)(-1≤gn≤1)且V0＝N]]>時(shí)，最大對(duì)比度為(N+1)/(N-1)]]>，這種情況與慣用的矩陣驅(qū)動(dòng)技術(shù)是等效的。
按照本發(fā)明，只要滿足上述條件，任意一組正交函數(shù)都可以用來(lái)設(shè)計(jì)液晶顯示器。典型并且最有用的函數(shù)為正弦和余弦函數(shù)，它們通常用指數(shù)函數(shù)exp(ikx)表示，其中i為虛數(shù)單位。然而，本發(fā)明也可以用其他適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)例如矩形波函數(shù)或三角波函數(shù)來(lái)體現(xiàn)。在采用正弦和余弦函數(shù)時(shí)，信號(hào)比較容易產(chǎn)生，并且不易被畸變或衰減。
按照本發(fā)明，由于行不是用圖3所示的選擇脈沖選擇的，供給行和列電極的信號(hào)的絕對(duì)值可以降低，從而明顯地減少功率消耗。此外，因?yàn)樾盘?hào)是連續(xù)加到行和列電極上的，減少了顯示器上的閃爍現(xiàn)象。
利用多個(gè)能產(chǎn)生不同相位的波形的信號(hào)源，并且根據(jù)所需的亮度漸次變化要求選擇其中一個(gè)信號(hào)源，就可以獲得具有適當(dāng)相位補(bǔ)償?shù)暮瘮?shù)fi。即，如果原始輸入信號(hào)為模擬信號(hào)，就由AD轉(zhuǎn)換器提供代表視覺圖形的數(shù)字信號(hào)，并且把信號(hào)格式轉(zhuǎn)換成適于驅(qū)動(dòng)液晶顯示器的形式。數(shù)據(jù)信號(hào)被分配給各個(gè)列，在各列上根據(jù)各個(gè)信號(hào)中的漸變信息來(lái)選擇具有不同相位補(bǔ)償?shù)男盘?hào)源。
根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)榭梢酝瑫r(shí)選擇大量的行，使顯示器能適用于顯示動(dòng)態(tài)畫面圖象。與此相反，采用STN液晶材料的普通液晶顯示器不適合顯示動(dòng)態(tài)畫面圖象，因?yàn)槠漤憫?yīng)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)一幀時(shí)間(10至30毫秒)的10倍左右。如果響應(yīng)時(shí)間被改進(jìn)后達(dá)到或接近幀時(shí)間，液晶體就不再對(duì)有效電壓作出響應(yīng)，并由此出現(xiàn)閃爍。為了避免這一問題，需要把幀時(shí)間縮短到小于液晶體的響應(yīng)時(shí)間。然而，這就意味著選擇信號(hào)的脈沖寬度要變窄，使其中的液晶響應(yīng)特性狀態(tài)被明顯減少。本發(fā)明采用同時(shí)選擇許多行的方式，在這一點(diǎn)上已達(dá)到了極限。
然而，同時(shí)選擇許多行的方式不適用于能漸次改變亮度的液晶顯示器。而采用脈寬調(diào)制的漸變方法在每次只選擇一行的情況下是可以實(shí)現(xiàn)的，這種方法不可能在同時(shí)選擇許多行的情況下消除其他行的信息對(duì)被選行的影響。反之，按照本發(fā)明，不會(huì)再出現(xiàn)這種不應(yīng)有的現(xiàn)象。
與本發(fā)明有關(guān)并且構(gòu)成其一部分的附圖和相應(yīng)的說(shuō)明書一起可以用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1表示矩陣顯示器慣用驅(qū)動(dòng)方式的一個(gè)曲線圖;
圖2表示按照矩陣顯示器的慣用驅(qū)動(dòng)方式提供給行和列電極的信號(hào)的示意圖;
圖3表示按照另一種慣用的矩陣顯示器驅(qū)動(dòng)方式提供給行和列電極的信號(hào)的示意圖;
圖4表示根據(jù)一種矩陣顯示器驅(qū)動(dòng)方法提供給行和列電極的信號(hào)的示意圖，用于說(shuō)明本發(fā)明的基本特征;
圖5是按照本發(fā)明第一實(shí)施例的示意圖，圖中示出了一種能顯示亮度漸變圖像的單體矩陣顯示器;
圖6是按照本發(fā)明第二實(shí)施例的一種能顯示亮度漸變圖像的單體矩陣顯示器的示意圖;
圖7(A)和7(B)表示根據(jù)一種矩陣顯示器驅(qū)動(dòng)方法提供給行和列電極的信號(hào)的示意圖，用于解釋本發(fā)明的第三實(shí)施例;
圖8(A)至8(C)表示按照本發(fā)明第三實(shí)施例的一種能顯示亮度漸變圖象的單體矩陣顯示器;
圖9(A)和9(B)表示根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的方法提供給行和列電極的信號(hào)的示意圖;
圖10(A)至10(B)表示根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的一種能顯示亮度漸變圖像的單體矩陣顯示器。
現(xiàn)參見圖5來(lái)解釋根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例驅(qū)動(dòng)STN液晶顯示器的電路。
該驅(qū)動(dòng)電路包括一個(gè)用于接收由A/D轉(zhuǎn)換器3轉(zhuǎn)換的視頻信號(hào)的數(shù)字開關(guān)1、耦合到數(shù)字開關(guān)1上用于控制數(shù)字開關(guān)1以便向?qū)?yīng)的行輸出信號(hào)的第一移位寄存器5、連接到開關(guān)1對(duì)應(yīng)每個(gè)行的每個(gè)輸出端的第二移位寄存器7、一個(gè)包括電容器并且連接到第二移位寄存器7用于保持第二移位寄存器7中包含的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器9、多個(gè)能分別產(chǎn)生不同正交函數(shù)波形信號(hào)fi(i＝1至8)的振蕩器11、多個(gè)分別連接到振蕩器11和用于各列的存儲(chǔ)器輸出端上的延遲電路13、一個(gè)連接到延遲電路13上用于向液晶顯示器的一個(gè)對(duì)應(yīng)的列電極輸出一個(gè)混頻信號(hào)的混頻器15以及一個(gè)連接到振蕩器11用于把信號(hào)fi與一個(gè)共同常數(shù)V0相乘后輸出給液晶顯示器的各個(gè)行電極的放大器17。在圖5中，盡管為了解釋的目的僅示出了一套第二移位寄存器7、存儲(chǔ)器9、延遲電路13以及混頻器15，然而，各個(gè)列都具有這樣的電路。此外，列的數(shù)量?jī)H是為了說(shuō)明而定的。在很多場(chǎng)合下都具有大量的列，本例中假設(shè)列數(shù)為640。更進(jìn)一步，在實(shí)踐中還可以具有適當(dāng)?shù)妮o助電路，例如校正電路、刷新電路等等，在本文中省略了這些電路。
該驅(qū)動(dòng)電路按下述方式工作。通過(guò)在水平方向逐行掃描一個(gè)圖象來(lái)構(gòu)成信息，載有這些信息的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器3被提供給數(shù)字開關(guān)(多路轉(zhuǎn)換器)1，由此把數(shù)據(jù)信號(hào)分配給各個(gè)列。移位寄存器7通過(guò)用于每個(gè)行的一對(duì)比特接收相應(yīng)列的數(shù)據(jù)信號(hào)。該比特對(duì)代表相應(yīng)點(diǎn)的亮度。當(dāng)代表相應(yīng)列的全部數(shù)據(jù)的640對(duì)比特被串行輸入到移位寄存器7時(shí)，存儲(chǔ)器保存每個(gè)幀的數(shù)據(jù)，直至移位寄存器7中的數(shù)據(jù)完全被下一幀的數(shù)據(jù)替換時(shí)為止。這些比特對(duì)被提供給延遲電路13，以便為所需的相位調(diào)制確定延遲電路13的延遲時(shí)間。例如，(00)、(01)、(10)和(11)分別代表對(duì)應(yīng)著π/4、π/2、3π/4和π弧度的延遲時(shí)間。
另一方面，分別從振蕩器11向延遲電路13提供與正交函數(shù)fi相符的信號(hào)。函數(shù)Fn可表示為Fsin120π(n+500)t，其中的n＝1至8，它可以通過(guò)從ROM中順序讀出數(shù)據(jù)而產(chǎn)生。根據(jù)存儲(chǔ)器9中保存的數(shù)據(jù)，用延遲電路13對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制，并且由混頻器15混頻，以便產(chǎn)生一個(gè)混頻信號(hào)Gm(t)用于對(duì)應(yīng)的第m列。另一方面，與正交函數(shù)fi相符的信號(hào)還通過(guò)放大器17分別提供給8個(gè)行電極，其中的放大器17把信號(hào)與一個(gè)共同常數(shù)V0相乘。
本發(fā)明的第一實(shí)施例被用于構(gòu)成一個(gè)液晶顯示器系統(tǒng)，該系統(tǒng)的構(gòu)造是一個(gè)480×640矩陣，該矩陣被分成獨(dú)立的240×640上矩陣和下矩陣，采用非交錯(cuò)掃描方式驅(qū)動(dòng)。即構(gòu)成兩個(gè)具有240個(gè)行電極和640個(gè)列電極的液晶板并將其結(jié)合在一起。用于行電極的信號(hào)Fn和用于列電極的信號(hào)Gm表示為
Fn＝V0sin120π(n+500)tGm=Σm=1240240-1/2Vosin120π(n+500)(t+αn)······(8)]]>其中的αn根據(jù)各個(gè)每秒60幀在第m列上顯示的數(shù)據(jù)來(lái)選擇。結(jié)果，在16級(jí)亮度漸變的條件下測(cè)得的對(duì)比度最大值為55。對(duì)比度不受相鄰點(diǎn)數(shù)據(jù)的影響，也就是說(shuō)，沒有發(fā)現(xiàn)交擾。
在這種情況下，由于供給矩陣的信號(hào)頻率在30KHz至44KHz之間，液晶體的門限電壓通常隨著信號(hào)頻率的改變而變化。然而，由于在上述情況下所采用的頻率差僅在50%之內(nèi)，液晶體的特性不會(huì)呈現(xiàn)出明顯的改變。此外，由于最高頻率與最低頻率之比小于2，不會(huì)形成諧振噪聲。如果Fn＝V0Sin120πnt，n＝1至240，頻率范圍從60Hz至14KHz，液晶體的特性就會(huì)變動(dòng)，并且會(huì)發(fā)生許多諧振波。
現(xiàn)參照?qǐng)D6來(lái)解釋按照本發(fā)明第二實(shí)施例的一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)STN液晶顯示器的電路。
該驅(qū)動(dòng)電路包括用于接收由A/D轉(zhuǎn)換器3轉(zhuǎn)換的數(shù)字視頻信號(hào)的數(shù)字開關(guān)1、耦合到數(shù)字開關(guān)1上用于控制數(shù)字開關(guān)1使其向?qū)?yīng)的行輸出信號(hào)的第一移位寄存器5、連接到開關(guān)1對(duì)應(yīng)每個(gè)行的每個(gè)輸出端的第二移位寄存器7、由電容器構(gòu)成并且被連接到第二移位寄存器7用于在各個(gè)幀期間保存包含在第二移位寄存器7中的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器9、能分別產(chǎn)生不同正交函數(shù)波形的信號(hào)fi(i＝1至8)并分別連接到用于各列的存儲(chǔ)器9的輸出端的多個(gè)振蕩器19、一個(gè)連接到振蕩器19并用于把振蕩器19產(chǎn)生的信號(hào)混頻并且向液晶顯示器的一個(gè)對(duì)應(yīng)的列電極輸出混頻信號(hào)的混頻器15。盡管在圖6中沒有示出，還具有其他的振蕩器被用于把信號(hào)fi與共同常數(shù)V0相乘后輸出給液晶顯示器的各個(gè)行電極。還有，盡管為了說(shuō)明的目的僅示出了一套第二移位寄存器7、存儲(chǔ)器9、振蕩器19及混頻器15，然而，此處對(duì)每一列都設(shè)有這些電路。此外，列的數(shù)量?jī)H是為了說(shuō)明。在多數(shù)情況下都采用大量的列數(shù)。在本例中假設(shè)列數(shù)為640。更進(jìn)一步，在實(shí)踐中還可以配置適當(dāng)?shù)妮斨娐?，例如校正電路、刷新電路等等，在本文中省略了這些電路。在本例中，振蕩器19被用來(lái)產(chǎn)生信號(hào)fi(i＝1至8)，根據(jù)由用于各列的存儲(chǔ)器9的輸出端提供的、與漸變的亮度有關(guān)的信息，對(duì)信號(hào)fi進(jìn)行相位補(bǔ)償。各個(gè)振蕩器按照一個(gè)適當(dāng)?shù)臅r(shí)序開始振蕩，而時(shí)序取決于存儲(chǔ)器9中包含的數(shù)據(jù)。該驅(qū)動(dòng)電路的工作方式與第一實(shí)施例基本相同，因此不再解釋。
現(xiàn)參見圖7(A)和7(B)以及圖8(A)至8(C)，并且從圖7(A)開始解釋按照本發(fā)明第三實(shí)施例的一種STN液晶顯示器驅(qū)動(dòng)方法。本例與在前的實(shí)施例不同，可以連續(xù)地選擇矩陣的行，并使其與按照時(shí)分方式提供給列電極的包含視覺信息的信號(hào)同步。本方法只采用一個(gè)頻率，因此能明顯減少硬件的數(shù)量。信號(hào)由方波構(gòu)成，并滿足∫T0fi(t)f＊i(t+α)dt＝F2(T-4α)……(9)其中的fi(t)是周期為T的方波。由于方波僅由兩個(gè)電平構(gòu)成，可以采用市售的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)本方法從而使費(fèi)用明顯降低。如圖7(A)所示，在操作時(shí)，在一幀內(nèi)把一個(gè)周期的方波加到各行上，用于選擇該行。方波被連續(xù)地加到各個(gè)行上，沒有任何間隔和重迭，以便在把它們相互結(jié)合時(shí)構(gòu)成一個(gè)連續(xù)的交流脈沖串。另一方面，把包含視覺信息的連續(xù)的數(shù)據(jù)信號(hào)Gm(t)提供給第m列電極。在供給每個(gè)行的方波周期內(nèi)，根據(jù)被顯示的漸變的亮度來(lái)調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)的相位。數(shù)據(jù)信號(hào)的形成過(guò)程如圖7(B)中所示。也就是，如果第n行的相位補(bǔ)償為α，具有相位補(bǔ)償α的波形就被從周期中分離出來(lái)，并且按照同樣的方法，如果第(n+1)行的相位補(bǔ)償是β，就把具有相位補(bǔ)償β的波形從下一個(gè)周期中分離出來(lái)。把分離出來(lái)的這些波形連接起來(lái)構(gòu)成圖示的一個(gè)連續(xù)波形。與第二實(shí)施例中一樣，通過(guò)移動(dòng)振蕩器的起動(dòng)時(shí)間點(diǎn)來(lái)產(chǎn)生信號(hào)Gm(t)。盡管本例中在一幀內(nèi)對(duì)每一行只提供了一個(gè)周期的方波，也可以采用較高的頻率，以便對(duì)每一行使用一個(gè)以上的周期。
圖8(A)是按照本發(fā)明第三實(shí)施例的一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路的示意圖。該驅(qū)動(dòng)電路包括用于接收由A/D轉(zhuǎn)換器3轉(zhuǎn)換的視頻信號(hào)的一個(gè)數(shù)字開關(guān)1、一個(gè)耦合到數(shù)字開關(guān)1并用于控制數(shù)字開關(guān)1向相應(yīng)的列輸出數(shù)據(jù)信號(hào)的第一移位寄存器5、一個(gè)連接到數(shù)字開關(guān)1對(duì)應(yīng)每個(gè)行的每個(gè)輸出端上的選擇電路21、能產(chǎn)生如圖8(B)所示的相互之間具有π/3相位差的方波信號(hào)的多個(gè)振蕩器23a至23d、在每一幀中產(chǎn)生一個(gè)周期的方波的另一個(gè)振蕩器25以及一個(gè)第二移位寄存器27，該移位寄存器連接到振蕩器25和各個(gè)行電極，以便在一幀內(nèi)連續(xù)地向行電極提供方波，但不會(huì)同時(shí)提供給二或多個(gè)電極，正如以上參照?qǐng)D7(A)所解釋的那樣。如果采用能使信號(hào)延遲π/3、2π/3以及π的幾個(gè)延遲電路，由振蕩器23a至23d所產(chǎn)生的信號(hào)也可以由單個(gè)振蕩器產(chǎn)生。在圖8(A)中，盡管為了說(shuō)明僅用了一個(gè)電路13，然而，對(duì)所有的列都配有多個(gè)這樣的電路。此外，列和行的數(shù)量?jī)H是為了說(shuō)明。在多數(shù)情況下需要采用大量的列和行。
該驅(qū)動(dòng)電路的工作方式如下。通過(guò)在水平方向逐行掃描一個(gè)圖像而形成的載有亮度信息的數(shù)字信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器3被提供給數(shù)字開關(guān)(多路轉(zhuǎn)換器)1，由此把數(shù)字信號(hào)分配給各個(gè)列。選擇電路21利用用于每個(gè)行的一對(duì)比特接收相應(yīng)列的數(shù)字信號(hào)。這一對(duì)比特代表相應(yīng)點(diǎn)上的亮度的四個(gè)等級(jí)。選擇電路21向?qū)?yīng)的列電極輸出具有適當(dāng)相位補(bǔ)償?shù)姆讲?。另一方面，與振蕩器23a所產(chǎn)生的信號(hào)具有相同相位的選擇信號(hào)Fn被依次提供給各個(gè)行。在圖8(C)中示出了選擇信號(hào)Fn與數(shù)據(jù)信號(hào)Gm之間的關(guān)系。
第三實(shí)施例的基本原理也可以用于由正弦波取代方波的系統(tǒng)。例如在以每秒60幀的方式驅(qū)動(dòng)一個(gè)640列×256行矩陣的情況下，如圖7(A)和7(B)所示的前述系統(tǒng)中把信號(hào)V0Sin(30720π)(t+αi)加到各列電極上的那種方法反過(guò)來(lái)也同樣可以用來(lái)把對(duì)應(yīng)一個(gè)周期的信號(hào)16V0Sin(30720πt)加到第i行的單個(gè)行電極上。其工作方式是基于與圖7(A)和7(B)以及圖8(A)至8(C)中所示的相同機(jī)理，因此在此省略了其細(xì)節(jié)。其結(jié)果是，可以計(jì)算出在信號(hào)的每個(gè)周期中加到選定點(diǎn)上的有效電壓為V0257π+32πcos(30720πa)]]>……(10)另一方面，加在未選中的點(diǎn)上的有效電壓為πV0。在每個(gè)幀中(256個(gè)周期)的有效電壓可以由此算出為V0513π+32πcos(30720πa)]]>……(11)由此可以算出最大選擇率為1.064，該數(shù)值與慣用的矩陣顯示器基本相同。按照本發(fā)明，由于不會(huì)出現(xiàn)交擾，所顯示出的圖像非常清晰。
在圖5所示的第一實(shí)施例的構(gòu)造中，可以通過(guò)為每個(gè)行配置一個(gè)振蕩器和一個(gè)延遲電路而構(gòu)成這種類型的顯示器。換一種方式，在圖6所示的第二實(shí)施例的構(gòu)造中，也可以利用為每行配置一個(gè)能產(chǎn)生相位可變的正弦波的振蕩器的方式來(lái)構(gòu)成這種類型的顯示器。在這種情況下不必使用在上述階段中所用的用于保存視頻信息的存儲(chǔ)器以及移位寄存器。由于在幀速度很低時(shí)有可能出現(xiàn)閃爍，希望所選擇的幀頻不低于60Hz，最好是不低于120Hz。
用少量的硬件和簡(jiǎn)單的數(shù)字結(jié)構(gòu)就可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第三實(shí)施例。然而由于簡(jiǎn)化會(huì)使其功能有所下降。另一方面，采用第一和第二實(shí)施例則可以完全實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)益的特征。在顯示器的矩陣規(guī)模增大時(shí)，構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)所需的硬件有所增加。在圖5所示第一實(shí)施例的情況下，所需的延遲電路13的數(shù)量為8×640個(gè)。如果把第一實(shí)施例用于240行×640列的大規(guī)模液晶顯示系統(tǒng)，延遲電路的數(shù)量就會(huì)顯著地增加到240×640個(gè)，由此使驅(qū)動(dòng)電路的費(fèi)用很高。在采用如圖6所示的第二實(shí)施例時(shí)也會(huì)出現(xiàn)這種情況。
現(xiàn)參照?qǐng)D9(A)和9(B)解釋按照本發(fā)明第四實(shí)施例的一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)STN液晶顯示器的電路。這一實(shí)施例介于圖5和圖8(A)至8(C)中所示類型的兩種極端之間。在本例中，把一幀分割成四個(gè)副幀，并且僅在第i個(gè)副幀中向第(4n+i)行提供不同的正交函數(shù)V0fn信號(hào)，此處的i＝1至4，而n的范圍是從0至所有的行數(shù)除以4后再減1。函數(shù)V0fn可以是本發(fā)明第一實(shí)施例中所用的正弦函數(shù)。在第i個(gè)副幀中加到列電極上的數(shù)據(jù)信號(hào)是具有適當(dāng)相位補(bǔ)償?shù)牟煌缓瘮?shù)fn之和，相位補(bǔ)償則根據(jù)各個(gè)第(4n+i)行上所顯示的漸變的亮度而確定。在第i個(gè)副幀中對(duì)第(4n+i)行的操作是基于與第一實(shí)施例相同的機(jī)理，因此無(wú)需重復(fù)解釋。在第i個(gè)副幀中沒有信號(hào)被加到第(4n+i)行之外的其他行上。也就是說(shuō)，如圖9(A)中所示，在第一副幀中向第(4n+1)行提供不同的正交函數(shù)fn，然后，如圖9(B)中所示，在第二副幀中向第(4n+2)行提供不同的正交函數(shù)fn。在第三和第四副幀中依次向另外的第(4n+3)和(4n+4)行提供不同的正交函數(shù)fn，并由此構(gòu)成一個(gè)完整的幀。也就是說(shuō)，此時(shí)所需的正交函數(shù)fn的數(shù)量被減少到了四分之一。
如果行電極的數(shù)量為4N，每個(gè)副幀中被加到相應(yīng)點(diǎn)上的有效電壓Vrms可以表示為Vr ms=kN+2gn(an)V0+V02]]>……(12)另一方面，在其他三個(gè)副幀中，由于上述行電極上沒有信號(hào)，其有效電壓為FN]]>。由此可以計(jì)算出整個(gè)一幀中的有效電壓Vrms為Vr ms=k4N+2gn(an)Vo+Vo2]]>……(13)當(dāng)-1≤gn(αn)≤1時(shí)，其最大選擇率變?yōu)?4N+1)/(4N-1)······(14)]]>也就是說(shuō)，與不采用副幀的情況相比，其對(duì)比度沒有下降。這一公式可以推廣到分割成L個(gè)組，用于L個(gè)副幀的，具有N×L行的系統(tǒng)，其公式為(LN+1)/(LN-1)······(15)]]>按照慣用的技術(shù)不能維持這樣好的對(duì)比度。例如，在由A.R.Conner和T.J.Scheffer在Proc.12thInt'lDisplayResearchConf.(JapanDisplay'92)，1992，pp.69-72中提出的主動(dòng)尋址方法中，如前面參照?qǐng)D2所示，其最大選擇率可計(jì)算為((L+1)N+1)/((L+1)N-1)······(16)]]>因此，隨著數(shù)量L的增大，其選擇率很快趨近于1，并且質(zhì)量(對(duì)比度)會(huì)明顯惡化。這是因?yàn)閮H用了信號(hào)電平來(lái)體現(xiàn)分級(jí)的信息和與行的選擇有關(guān)的信息。
以下參照?qǐng)D10(A)和(10(B)解釋按照本發(fā)明第五實(shí)施例的一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)STN液晶顯示器的電路。本例中仍然采納與第三實(shí)施例中的副幀的用法相同的方式。然而，本例與一上例不同之處在于，在第(m+1)個(gè)副幀中向第(4m+i)行提供信號(hào)，其中i＝1至4，而m的范圍則是從0至所有行數(shù)除以4后再減1。
該驅(qū)動(dòng)電路包括一個(gè)用于接收由A/D轉(zhuǎn)換器3轉(zhuǎn)換的視頻信號(hào)的數(shù)字開關(guān)27，并且在其中合并有一個(gè)用于控制數(shù)字開關(guān)27的第一移位寄存器，使數(shù)字開關(guān)向?qū)?yīng)的行輸出數(shù)據(jù)信號(hào);一個(gè)存儲(chǔ)器25連接到數(shù)字開關(guān)27的各個(gè)輸出端，用于保存代表在各個(gè)副幀中所處理的四個(gè)行上所顯示的亮度等級(jí)的四對(duì)比特;四個(gè)第一振蕩器23a至23d各自都能產(chǎn)生不同頻率的方波信號(hào)，并且相互之間具有π/3的相位差，與圖8(B)中所示的情況相同;四個(gè)選擇電路29a至29d分別連接到存儲(chǔ)器25和對(duì)應(yīng)各行的振蕩器，以便根據(jù)相應(yīng)的比特對(duì)輸出各個(gè)振蕩器的四個(gè)不同相位信號(hào)中被選中的一個(gè)信號(hào);四個(gè)第二振蕩器31a至31d，它們各自都能產(chǎn)生相位與相應(yīng)的四個(gè)第一振蕩器23a至23d對(duì)應(yīng)的方波選擇信號(hào)Fn(n＝1至4)，并且通過(guò)開關(guān)電路FET33連接到各個(gè)行電極上，使方波加到每4個(gè)行中的一個(gè)行電極上;一個(gè)混頻器37連接到選擇電路上，按照時(shí)序向?qū)?yīng)的列輸出一個(gè)混頻信號(hào);以及一個(gè)控制FET的第二移位寄存器。第一振蕩器中的23b至23d的頻率分別被選定為另一振蕩器23a頻率的2、3和4倍。選擇電路29a至29d從存儲(chǔ)器25接收數(shù)據(jù)，并且將數(shù)據(jù)保存到存儲(chǔ)器的內(nèi)容完全被新數(shù)據(jù)替代時(shí)為止。各個(gè)第二振蕩器31a至31d的頻率和相位分別對(duì)應(yīng)由相應(yīng)的一個(gè)第一振蕩器23a至23d所產(chǎn)生的不同相位的四個(gè)方波之一的頻率和相位。移位寄存器35控制FET，使其與經(jīng)過(guò)一個(gè)1/4分頻器的行選擇時(shí)鐘同步，從而僅使相鄰的四個(gè)FET導(dǎo)通，通過(guò)這四個(gè)FET從第二振蕩器31a至31d向相應(yīng)的四個(gè)行電極傳送信號(hào)。在圖10(A)中，盡管為了說(shuō)明的目的僅示出了一套選擇電路29a至29d，但是，為所有的列分別配置了多套這樣的電路。
該驅(qū)動(dòng)電路的工作方式如下。通過(guò)在水平方向逐行掃描一個(gè)圖像來(lái)構(gòu)成信息，載有該信息的數(shù)字信號(hào)經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器3被提供給數(shù)字開關(guān)27，由此把數(shù)字信號(hào)分配給各個(gè)列。選擇電路29a至29d在每個(gè)副幀內(nèi)通過(guò)用于每四行的一對(duì)比特接收相應(yīng)列的數(shù)字信號(hào)。該比特對(duì)代表對(duì)應(yīng)點(diǎn)上亮度的四個(gè)等級(jí)。各個(gè)選擇電路輸出被選中的一個(gè)方波，這些方波由具有適當(dāng)相位補(bǔ)償?shù)母鱾€(gè)第一振蕩器產(chǎn)生?；祛l器把選擇電路29a至29d的輸出混頻，并且向?qū)?yīng)的列電極輸出混頻的波形。另一方面，選擇信號(hào)Fn被依次提供給相應(yīng)的四個(gè)行。
在此情況下，在一個(gè)相應(yīng)的副幀中有四個(gè)相鄰的行被選中。然而，這四個(gè)行并不一定要相互鄰接，而是可以象前述實(shí)施例中那樣均勻地分布。
上述的優(yōu)選實(shí)施例僅是為了解釋和說(shuō)明。而不是想要把本發(fā)明完全概括或限制在所述的嚴(yán)格范圍內(nèi)，顯而易見，在上文的提示下有可能做出很多修改和變更。所選的實(shí)施例是為了最清楚地解釋本發(fā)明的原理，并且通過(guò)其實(shí)際應(yīng)用可以使熟悉本領(lǐng)域的其他人最有效地利用本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，并且其各種修改可以適合設(shè)想中的特殊應(yīng)用。例如，本發(fā)明可以用于其他顯示器，例如采用TN液晶材料、STB液晶材料、ECB液晶材料以及其他適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)調(diào)制材料的平板顯示器，只要其光學(xué)特性可以由所施加的有效電壓來(lái)調(diào)制。
權(quán)利要求
1.一種矩陣顯示器的驅(qū)動(dòng)方法，其中向第n行提供信號(hào)Fm(t)=V0fi，并向第m列提供信號(hào)Gm(t)，上述信號(hào)Fm(t)和上述信號(hào)Gm(t)適用于任意的α∫0Tfi(t)fi*(t+a)dt=gi(a)F2]]>∫0Tfi(t+a)fi*(t+a)dt=F2]]>Gm(t)=Σi=1Nfi(t+ai)]]>其中g(shù)i(α)由fi(t)確定，并且不是常數(shù)，以及αi是一個(gè)變量，它包含在第n行和第m列上的一點(diǎn)的亮度等級(jí)信息。
2.一種單體矩陣顯示器的驅(qū)動(dòng)方法，這顯示器包括一種響應(yīng)有效電壓的、用于顯示的電光材料，該方法包括以下步驟向一個(gè)行電極提供信號(hào)，該信號(hào)包含表示相應(yīng)的行是否被選中的信息;以及向一個(gè)列電極提供信號(hào)，該信號(hào)包含與相應(yīng)列上各點(diǎn)的亮度等級(jí)有關(guān)的信息;上述驅(qū)動(dòng)方法的特征是，至少有一部分與等級(jí)有關(guān)的上述信息是通過(guò)對(duì)提供給列電極的信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制來(lái)體現(xiàn)的。
3.一種單體矩陣顯示器包括用于一個(gè)行電極的至少兩個(gè)振蕩器，分別連接到上述振蕩器的延遲電路，用于根據(jù)視頻信號(hào)中與亮度等級(jí)有關(guān)的信息使上述振蕩器給出的信號(hào)延遲，以及一個(gè)混頻器用于把來(lái)自上述延遲電路的信號(hào)混頻。
4.一種單體矩陣顯示器包括用于一個(gè)行電極的至少兩個(gè)振蕩器，并且能根據(jù)視頻信號(hào)中與亮度等級(jí)有關(guān)的信息改變其輸出信號(hào)的相位，以及一個(gè)混頻器用于把來(lái)自上述振蕩器的信號(hào)混頻。
5.一種矩陣顯示器的驅(qū)動(dòng)方法包括以下步驟把模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，在各個(gè)行之間分配上述數(shù)字信號(hào)，從事先準(zhǔn)備好的幾個(gè)波形中為每個(gè)行選擇一個(gè)波形，按照與上述數(shù)字信號(hào)對(duì)應(yīng)的相位分配給每個(gè)行。
6.一種矩陣顯示器包括一個(gè)第一電路，用于產(chǎn)生至少一個(gè)頻率的具有不同相位的多個(gè)信號(hào)，一個(gè)第二電路用于根據(jù)視頻信號(hào)中與亮度等級(jí)有關(guān)的信息從上述第一電路輸出的信號(hào)中選擇一個(gè)信號(hào)。
7.一種矩陣顯示器包括一個(gè)用于把來(lái)自信號(hào)源的信號(hào)傳送給N1個(gè)行的裝置，上述信號(hào)源按N0(≥N1)個(gè)頻率產(chǎn)生多個(gè)信號(hào)，N2個(gè)裝置(N1≤N2≤N0)用于根據(jù)與亮度等級(jí)有關(guān)的信息從N2個(gè)信號(hào)源中選擇具有適當(dāng)相位的信號(hào)，以及一個(gè)混頻器用于把來(lái)自上述N2個(gè)選擇裝置的信號(hào)混頻。
8.一種顯示器的驅(qū)動(dòng)方法，該顯示器由布置在一個(gè)矩陣中的行電極與列電極交叉點(diǎn)上的許多點(diǎn)構(gòu)成，上述方法包括向每個(gè)行電極提供一個(gè)選擇信號(hào)的步驟，以及向每個(gè)列電極提供一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)的步驟，其中通過(guò)對(duì)上述數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行相位補(bǔ)償?shù)姆绞桨雅c每個(gè)點(diǎn)的亮度有關(guān)的信息引入上述數(shù)據(jù)信號(hào)。
9.如權(quán)利要求8的顯示器驅(qū)動(dòng)方法，其特征是上述顯示器是液晶顯示器。
10.如權(quán)利要求9的顯示器驅(qū)動(dòng)方法，其特征是上述顯示器是STN液晶顯示器。
11.一種顯示器的驅(qū)動(dòng)方法，該顯示器由布置在一個(gè)矩陣中的行電極與列電極交叉點(diǎn)上的許多點(diǎn)構(gòu)成，上述方法包括以下步驟向第i行電極提供信號(hào)Fi＝V0fi，其中V0是一個(gè)常數(shù)，而fi適用于任意的α∫T0fi(t)f*j(t)dt＝F2(i＝j(luò))or 0(i≠j)∫T0fi(t)f*i(t+α)dt＝gi(α)F2∫T0fi(t+α)f*i(t+α)dt＝F2其中T為一幀的時(shí)間，而星號(hào)＊代表復(fù)共軛函數(shù)，向第m列上的列電極提供信號(hào)Gm，Gm滿足Gm=Σi=1Nfi(t+ai)]]>其中N為行數(shù)，而相位補(bǔ)償αi則根據(jù)第i行及第m列上的點(diǎn)所顯示的亮度來(lái)確定。
12.如權(quán)利要求11所述的顯示器驅(qū)動(dòng)方法，其特征是Fi＝V0sin120π(i+500)tGm=Σi=1N240-1/2V0sin120π(i+500)(t+ai)]]>
13.如權(quán)利要求11所述的顯示器驅(qū)動(dòng)方法，其特征是信號(hào)F0包括一個(gè)方波。
14.一種顯示器的驅(qū)動(dòng)方法，該顯示器由布置在一個(gè)矩陣中的行電極與列電極交叉點(diǎn)上的許多點(diǎn)構(gòu)成，上述行電極分別屬于L個(gè)組，每組中包括N個(gè)上述行電極，該方法包括步驟向第i行上的行電極提供信號(hào)fi＝V0fi，其中V0為常數(shù)，而fi滿足任意的α∫T0fi(t)f＊i(t)dt＝F2(i＝j(luò)) or 0(i≠j)∫T0fi(t)f＊i(t+α)dt＝gi(α)F2∫T0fi(t+α)f＊i(t+α)dt＝F2其中T為一個(gè)副幀的時(shí)間，在該副幀中向?qū)儆谙鄳?yīng)的一個(gè)上述組的上述行電極連續(xù)地提供信號(hào)fi，而星號(hào)＊代表復(fù)共軛函數(shù);向第m列上的列電極提供滿足下式的信號(hào)GmGm=Σi=1Nfi(t+ai)]]>其中的相位補(bǔ)償αi根據(jù)第i行及第m列上的點(diǎn)所顯示的亮度來(lái)確定，其中，當(dāng)信號(hào)被提供給屬于一個(gè)上述組的行電極時(shí)，沒有信號(hào)被提供給屬于其他(L-1)個(gè)組的行電極。
全文摘要
一種顯示器的驅(qū)動(dòng)方法，該顯示器由布置在一個(gè)矩陣中的行電極與列電極交叉點(diǎn)上的許多點(diǎn)構(gòu)成。向第i行上的行電極提供滿足任意α的信號(hào)V
文檔編號(hào)G02F1/133GK1086320SQ9311979
公開日1994年5月4日 申請(qǐng)日期1993年10月30日 優(yōu)先權(quán)日1992年10月30日
發(fā)明者竹村保彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所