專利名稱：顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示設(shè)備，它包含在配置有行或選擇電極的第一襯底與配置有列或數(shù)據(jù)電極的第二襯底之間的液晶材料，其中行和列電極的重疊部分確定象素，供驅(qū)動列電極用的符合于待顯示影象的驅(qū)動裝置，以及供驅(qū)動行電極用的驅(qū)動裝置。這種顯示設(shè)備被用于像膝上型計算機(jī)、筆記本式計算機(jī)及電話之類的便攜式儀器。
這類無源矩陣顯示器已被普遍了解并且，能實(shí)現(xiàn)許多行的驅(qū)動，它們越來越多地以(超)雙扭式向列相((S)TN)效應(yīng)為基礎(chǔ)。
在(S)TN液晶顯示設(shè)備中，象素對供電電壓的有效值(方均根值)起反應(yīng)。按這種方式起反應(yīng)的液體(象素)的驅(qū)動在1974年2月電氣與電子工程師協(xié)會學(xué)報，電學(xué)部分，電子儀器第21卷，第2期，146-155頁，Alt和Pleshko的“液晶顯示器的掃描限制”的文章中被描述。
在這些設(shè)備中，每次順序驅(qū)動一行。當(dāng)快速轉(zhuǎn)換(S)TN液晶材料被使用，在一個幀周期內(nèi)存在著導(dǎo)控器的馳豫。這引起反襯度的降低而有時也被稱為“幀響應(yīng)”。
值得注意的是在裝在便攜式儀器(移動電話，膝上型計算機(jī))內(nèi)部的顯示設(shè)備的應(yīng)用中，目的是用最少的能量驅(qū)動這些儀器。在這些情況下，盡量減小驅(qū)動電壓是特別被嘗試的。
本發(fā)明的目的是提供上述類型的顯示設(shè)備，其中被選定盡量合適的驅(qū)動電壓能滿足使用。
此外，本發(fā)明的目的還在于最大限度地減小“幀響應(yīng)”。
為此，按照本發(fā)明的顯示設(shè)備其特征在于液晶材料的多路復(fù)用率m大于或等于行電極數(shù)N并且在運(yùn)行狀態(tài)中驅(qū)動行電極的驅(qū)動裝置順序地向P個電極的組合提供P相互正交的信號，被同時驅(qū)動的行數(shù)的P的值是整數(shù)，它被選定為盡可能接近最佳值
，其中N＜meff＜m。
在這個應(yīng)用中，液晶材料的多路復(fù)用率m被理解為是指借助于有關(guān)的液晶材料用最大的反襯底能被驅(qū)動的最大的行數(shù)，如前面提到的文章中所描述，它由所謂的Alt和Pleshko最大值確定。
本發(fā)明基于這樣的公認(rèn)即，當(dāng)同時驅(qū)動P行，行的驅(qū)動電壓和列的最大驅(qū)動電壓能被選定為彼此基本上相等。特別是在既提供行電壓又提供列電壓的驅(qū)動-集成電路(drive-ICs)中，這導(dǎo)致較低的供電電壓。
更可取地是，
。這給出相等的行電壓和(最大可能的)列電壓，并且導(dǎo)致供驅(qū)動-IC用的最低供電電壓，那里供電電壓由兩個電壓的最高者確定。
2的乘方最好被選定為P，它盡可能接近Popt，因?yàn)橐唤M正交信號是由若干個函數(shù)組成，其數(shù)目是2的乘方，而這組中的每個函數(shù)進(jìn)一步是由若干個基本脈沖組成，其數(shù)目是2的同樣的方次。如果被選定用于驅(qū)動的函數(shù)少于在這組正交函數(shù)中出現(xiàn)的，脈沖的基本時間周期正比地下降，這對跨越列和行的電阻電容(RC)時間效應(yīng)是不利的。由于Popt并不總是2的乘方，供正交信號用的電壓并非永遠(yuǎn)彼此相等。相互的偏差保持被限制到約38％。
需注意在信息顯示學(xué)會文摘92期，第228-231頁T.J.Scheffer和B.Clifton的文章“用于高反襯度視頻速率STN顯示器的無源尋址方法”中描述了如何通過用“無源尋址”避免‘幀響應(yīng)”，其中所有的行在整個信息組周期中用相互正交的信號被驅(qū)動，例如沃爾什函數(shù)。結(jié)果是每個象素被脈沖(在240行的STN液晶顯示器中，每信息組256次)連續(xù)激發(fā)，而不是每個信息組周期一次。
在日本顯示器92期，第65-68頁T.N.Ruckmongathan等人的文章“用于快速響應(yīng)的STNLCDs的新尋址技術(shù)”中，L行的一組用相互正交的信號被驅(qū)動。由于一組正交的信號，如沃爾什函數(shù)，由若干個函數(shù)組成，它是2的方次，即2s，L最好被選定為盡可能與之相等，因而一般地說L＝2s，或L＝2s-1。正交的行信號Fi(t)最好是方形的而且由電壓+F和-F組成，而行電壓等于零在選擇周期之外。構(gòu)成正交信號的基本電壓脈沖有規(guī)則地分布在信息組周期中。因而，象素于是按標(biāo)準(zhǔn)的間隔與信息組周期被激發(fā)2s或(2s-1)次，而不是每信息組周期一次。即使對L的低數(shù)值，如L＝3或L＝7，似乎“幀響應(yīng)”正象所有的行同時被驅(qū)動一樣也作為按“無源尋址”被抑制，但為此目的只需要少得多的電子硬件。然而，兩篇文章沒有一篇說明驅(qū)動電壓怎樣能為最佳。
本發(fā)明的這些和其他情況從下文描述的實(shí)施方案就會明顯看到并且將參照這些實(shí)施方案被闡明。
在附圖中
圖1圖解示出使用本發(fā)明的顯示設(shè)備，以及圖2示出在圖1的設(shè)備中使用的液晶材料的傳輸/電壓特性曲線。
圖1展示有在N行2和M列3交叉區(qū)域的象素矩陣1的顯示設(shè)備，行和列作為行電極和列電極被配置在襯底4、5的相對著的表面，如在矩陣1所示的橫截面中能見到的。液晶材料6存在于襯底之間。為簡單計，其他元件，如定向?qū)?、偏振器等在橫截面中被略去。
設(shè)備另外包含被補(bǔ)充的行函數(shù)發(fā)生器7，例如作為只讀存儲器，用于生成供驅(qū)動行2用的正交信號Fi(t)。同樣地如上述Scheffer和Clifton的文章所描述在每個基本時間間隔期間行矢量被確定，這些行矢量通過驅(qū)動器8驅(qū)動P行的一組。行矢量被寫入行函數(shù)寄存器9。
待顯示的信息10被存儲在N×M的緩沖存儲器11并且作為時間基本單元的信息矢量讀取。用于列電極3的信號通過在每個時間基本單元期間將行矢量的當(dāng)時有效的值和信息矢量彼此相乘并且通過接著添加P個所得到的乘積獲得。在時間基本單元期間有效的行和列矢量的值通過在M個不相容“或”門的陣列12中比較它們被相乘。乘積通過將不相容“或”門陣列的輸出信號施加到加法邏輯13被相加。來自加法邏輯13的信號16驅(qū)動列驅(qū)動電路14，它以具有P+1個可能電壓電平的電壓Gj(t)提供給列3。在這種情況，P行總是被同時驅(qū)動，其中P＜N。行矢量因而只包含P個單元，與信息矢量相似，與所有的行用相互正交信號同時被驅(qū)動(“無源尋址”)的方法相比，這導(dǎo)致所需要的硬件，如不相容“或”門的數(shù)目和相加電路的大小的節(jié)省。
通常，這適用于液晶對電壓有效值起反應(yīng)的具有N行的液晶顯示設(shè)備，當(dāng)一行用行選擇電壓Vs被同步地驅(qū)動時，并且未被選擇的行具有等于零的電壓，而列用電壓±Vd被驅(qū)動，有效象素電壓Vpeff為Vpeff2=(VS±Vd)2+(N-1)Vd2N---(1)]]>或Vpeff2=VS2+NVd2±2VSVdN---(2)]]>對于接通或斷開的象素，下式因而成立Vpon2=VS2+NVd2+2VSVdN---(3)]]>Vpoff2=VS2+NVd2-2VSVdN---(4)]]>因此[VponVpoff]=VS2+NVd2+2VSVdVS2+NVd2-2VSVd.---(5)]]>通過給予Vpoff＝1使電壓被歸一化，從而Vpoff2＝1。將它代入式(4)導(dǎo)致VS2+NVd2-2VSVd=N---(6)]]>式(5)從而能被寫作[VponVpoff]2=VS2+NVd2-2VSVd+4VSVdVS2+NVd2-2VSVd=N+4VSVdN.---(7)]]>在按照本發(fā)明的顯示設(shè)備中，N≤m，其中m是用由液晶材料的閾電壓Vth和飽和電壓Vsat(圖2)確定用最大反襯度被最大程度多路復(fù)用的行數(shù)。按照Alt和Pleshko的分析(電子工程師協(xié)會學(xué)報電學(xué)部分，電子儀器第21卷，第2期，1974年2月，第146-155頁)，行的最大數(shù)等于m={[VsatVth]2+1[VsatVth]2-1}2.---(8)]]>這還能被寫作[VsatVth]2=m+1m-1.---(9)]]>通過選擇式(7)中的Vsat為Vpon和Vth為Vpoff，代替按照Alt和Plechko方程使比值Vpon/Vpoff達(dá)到最大，我們得出[VponVpoff]2=N+4VsVdN=m+1m-1.---(10)]]>或2VSVd=Nm-1,---(11)]]>并且Vd=N2VS(m-1).---(12)]]>將式(12)代入(6)得出VS2+N34VS2(m-1)2-Nm-1=N.---(13)]]>這導(dǎo)致下式VS4-N[1+1m-1]VS2+N34(m-1)2=0,---(14)]]>包括根VS2=N2[1+1m-1±[1+1m-1]2-N1(m-1)2].---(15)]]>通過將Vs的計算值代入式(12)接著能求出Vd的值。
如果N＝m，Vs只有一個解，即作為Alt和Pleshko最大值求得的值。
通常這是適用的，即，對于同時用相互正交的信號Fi(t)的P行的選擇，行電壓的振幅F是
的倍數(shù)小于值Vs，它如上文中被計算的，是每次驅(qū)動一行情況下的振幅。F=VsP.---(16)]]>對于最大的列電壓，以下的值被求得Gmax=VdP.---(17)]]>如果P這樣被選定以使行信號的振幅F和最大的列信號Gmax相等，則所需要的由兩者中最大的確定的供驅(qū)動-IC用的電源電壓變得盡可能地小。對Fopt和Gmax，opt相等的值被求得，當(dāng)Fopt=VsP=VdP=Gmax,opt,---(18)]]>因此Popt=VsVd.---(19)]]>這能被寫作一種不同的形式如Popt=VS2VSVd.---(20)]]>借助式(11)和(15)，這給出Popt=(m-1)[1+1m-1±[1+1m-1]2-N1(m-1)2].--(21)]]>或Popt=m±m-N.---(22)]]>通過在式(22)中選擇減號，就得到Popt的最小值。這是有利的因?yàn)閺亩行盘柕目赡艿碾娖綌?shù)P+1成為盡可能地小，這減少了驅(qū)動-IC的列部分的硬件。將式(20)代入(11)得出2VS2Popt=Nm-1,---(23)]]>因此VSPopt=N2(m-1).---(24)]]>將這個代入式(18)得出Fopt=Gmax,opt=N2(m-1).---(25)]]>如果Popt不是2的乘方，則能為P選擇2的最接近的方次。在那種情況，行信號的振幅F和最大的列電壓Gmax不相等，并分別等于F=VSP,---(26)]]>Gmax=VdP.---(27)]]>按照本發(fā)明，通過利用具有如Alt和Pleshko的最大值給出的多路復(fù)用率m的液晶材料，m高于待驅(qū)動的行的真實(shí)數(shù)N，并且用相互正交的信號為多個行同時尋址，“多行尋址”，足以去使用最佳的行電壓，它最大是一因數(shù)。VSFopt=N(m-1)N-1---(28)]]>低于根據(jù)Alt和Pleshko對N行的方法和公式每次驅(qū)動一行。實(shí)例1對于具有N＝64行的顯示器，其中液晶被使用它是64次可多路復(fù)用(m＝64)，在這種情況Alt和Pleshko的最大值被求出，這給出Vs＝6.047×Vth，Vd＝0.756×Vth，Popt＝8，F(xiàn)opt＝Gmax，opt＝2.138×Vth。當(dāng)Vth＝1.4V每次驅(qū)動一行時，行電壓的振幅應(yīng)為Vs＝8.466V而列電壓的振幅Vd應(yīng)為1.058V。
如果用相互正交的信號每次驅(qū)動8行，行電壓的振幅F將變?yōu)?.993V而最大列電壓的振幅Gmax也將變?yōu)?.993V。然后驅(qū)動-IC用電源電壓VB＝2×2.993＝5.987V就足夠了，而不是VB’＝Vs+Vd＝9.525V，這是每次驅(qū)動一行的情形！對于在行電壓和最大列電壓之間的比值F/Gmax，在這個實(shí)例中(此處m＝meff)有F/Gmax＝1。實(shí)例2具有N＝64行的同樣的顯示器現(xiàn)在有m＝121的液晶。這時基于本發(fā)明的公式給出Vs＝3.323×Vth，Vd＝0.963×Vth，Popt＝3.45，F(xiàn)opt＝Gmax，opt＝1.789×Vth。
由于P必須是整數(shù)，最好是2的乘方(P＝2s)，P被選定為4，因此F＝1.661×Vth，Gmax＝1.926×Vth。當(dāng)Vth＝1.4V，每次驅(qū)動一行時可求得對信號Vs有4.651V的振幅，而對列信號Vd有1.348V的振幅。(如果Alt和Pleshko的公式被用于N＝64行，將求得Vs和Vd有與實(shí)例1中相同的值。)如果每次用正交信號驅(qū)動4行，則行電壓的振幅F變?yōu)?.326V而列電壓的最大振幅Gmax變?yōu)?.697V以致2×2.697＝5.293V的電源的電壓足夠供驅(qū)動-IC用！還有在這個實(shí)例中，m＝meff成立。由于P≠Popt，對F/Gmax求得不等于1的數(shù)值，即0.862。實(shí)例3具有N＝64行且m＝121的液晶的同樣的顯示器現(xiàn)在被按仿佛最大多路復(fù)用率為100似的方式被驅(qū)動，即meff＝100，這意味特性曲線比正好在Vth和Vsat之間略微更進(jìn)一步被驅(qū)動。因而，在這實(shí)例中，N＜meff＜m?，F(xiàn)在我們求得Vs＝3.771×Vth，Vd＝0.943×Vth，Popt＝4，F(xiàn)opt＝Gmax，opt＝1.886×Vth。當(dāng)Vth＝1.4V我們求得每次驅(qū)動一行時對行信號Vs有5.280V的振幅并且對列信號Vd有1.320V。(如果Alt和Pleshko的公式被用于N＝64行，將再一次求得Vs和Vd有與實(shí)例1中相同的值。)如果每次用正交信號驅(qū)動4行，則行電壓的振幅F變?yōu)?.640V而列電壓的最大振幅Gmax也變?yōu)?.640V，以致5.280V的電源電壓足夠供驅(qū)動-IC用。F/Gmax仍然是1。
實(shí)例4具有N＝64行且m＝256的液晶的顯示器提供下列數(shù)值Vs＝2.138×Vth，Vd＝0.998×Vth，Popt＝2.14，F(xiàn)opt＝Gmax，opt＝1.461×Vth。
由于P必須是整數(shù)，最好是2的乘方(P＝2s)，P被選定為2，這導(dǎo)致F＝1.512×Vth，Gmax＝1.411×Vth。
當(dāng)Vth＝1.4V時，我們求得每次驅(qū)動1行時對行信號Vs有2.994V的振幅而對列信號Vd有1.397V。(如果Alt和Pleshko的公式被用于N＝64行，將再一次求得Vs和Vd有與實(shí)例1中相同的值。)如果每次用正交信號驅(qū)動2行，則行電壓的振幅F變?yōu)?.117V而列電壓的最大振幅Gmax變?yōu)?.975V以致2×2.117＝4.234V的電源電壓足夠供驅(qū)動-IC用！實(shí)例5對于具有N＝100行的顯示器，其中被使用的液晶是100次可多路復(fù)用(m＝100)，在這種情況Alt和Pleshko的最大值被求出，有Vs＝7.454×Vth，Vd＝0.745×Vth，Popt＝10，F(xiàn)opt＝Gmax，opt＝2.357×Vth。
由于P必須是整數(shù)，最好是2的乘方(P＝2s)，P被選定為8，因此F＝2.635×Vth，Gmax＝2.108×Vth。當(dāng)Vth＝1.4V，每次驅(qū)動1行時，求得對行信號Vs有10.435V的振幅而對列信號Vd有1.044V。如果每次用正交信號驅(qū)動8次，則行電壓的振幅F變?yōu)?.689V而列電壓的最大振幅Gmax變?yōu)?.951V以致2×3.7V＝7.4V的電源電壓足夠供驅(qū)動-IC用！在這種情況相互比值F/Gmax是1.250。實(shí)例6
具有N＝100行且m＝121的液晶的相同的顯示器。那時基于本發(fā)明的公式給出Vs＝5.665×Vth，Vd＝0.883×Vth，Popt＝6.42，F(xiàn)opt＝Gmax，opt＝2.236×Vth。
由于P必須是整數(shù)，最好是2的乘方(P＝2s)，P被選定為8，因此F＝2.003×Vth，Gmax＝2.497×Vtho當(dāng)Vth＝1.4V，每次驅(qū)動1行時，求得對行信號有7.93V的振幅而對列信號有1.236V。(如果Alt和Pleshko的公式被用于N＝100行，將求得Vs和Vd有與實(shí)例5中相同的值。)如果每次用正交信號驅(qū)動8行，則行電壓的振幅F變?yōu)?.804V而列電壓的最大振幅變?yōu)?.495V以致2×3.495＝6.990V的電源電壓足夠供驅(qū)動-IC用！此值F/Gmax現(xiàn)在是0.802，而m＝meff。
在上面的實(shí)例中，總是作出用于
的選擇。如果
(它象從式(15)那樣被引入公式)，則對具有N＝64而meff＝100的顯示器(實(shí)例7)由此得出Vs＝7.542×Vth，Vd＝0.471×Vth，Popt＝16，F(xiàn)opt＝Gmax，opt＝1.886×Vth。
求得的電壓F，Gmax與實(shí)例3中的相同。然而，被同時驅(qū)動的行數(shù)較大，這要求更復(fù)雜的電子電路用于驅(qū)動行。
總之，本發(fā)明涉及用“多行尋址”驅(qū)動的無源矩陣液晶顯示器，在其中每次用相互正交的信號驅(qū)動一組行，而驅(qū)動電壓用液晶和正交信號數(shù)的最佳選擇被降低。
權(quán)利要求
1.顯示設(shè)備包含在配置有行或選擇電極的第一襯底與配置有列或數(shù)據(jù)電極的第二襯底之間的液晶材料，其中行和列電極的重疊部分確定象素，以及供驅(qū)動列電極用符合于待顯示影象的驅(qū)動裝置，驅(qū)動行電極用的驅(qū)動裝置，其特征在于液晶材料的多路復(fù)用率m大于或等于行電極的數(shù)目N，且在運(yùn)行狀態(tài)用于驅(qū)動行電極的驅(qū)動裝置順序向P個電極的組合提供相互正交的信號，被同時驅(qū)動的行數(shù)的P值是整數(shù)，它被選定盡可能接近于數(shù)值
其N＜meff＜m。
2.權(quán)利要求1中的顯示設(shè)備，其特征在于提供給列或行電極的信號的最大振幅小于按照Alt和Pleshko確定的當(dāng)按每次1行驅(qū)動N行時列和行信號振幅的總和之半。
3.權(quán)利要求1中的顯示設(shè)備，其特征在于提供給列或行電極的信號的最大振幅小于每次選擇1行所要求的列和行信號的振幅的總和之半的最小值。
4.權(quán)利要求1中的顯示設(shè)備，其特征在于行電極電壓的振幅F與最大列電壓的振幅Gmax的比值符合。0.7＜F/Gmax＜1.3
5.權(quán)利要求1的顯示設(shè)備，其特征在于N＜m。
6.權(quán)利要求1中的顯示設(shè)備，其特征在于
7.權(quán)利要求1中的顯示設(shè)備，其特征在于P的選定值是2的乘方或2的乘方減1。
8.權(quán)利要求1中的顯示設(shè)備，其特征在于驅(qū)動裝置包含至少一個用于提供行和列電壓二者的驅(qū)動-IC。
全文摘要
用多行尋址驅(qū)動的無源顯示器,其中驅(qū)動電壓按正交信號數(shù)的最佳選擇被降低。
文檔編號G09G3/20GK1242859SQ98801600
公開日2000年1月26日 申請日期1998年7月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月26日
發(fā)明者K·E·基克 申請人:皇家菲利浦電子有限公司