CN1768367A - 显示器 - Google Patents

Abstract

在(单线或者多线)RMS寻址机制中，在所添加的脉冲导致零RMS电压的条件下，将进一步的脉冲添加到脉冲序列，而不改变显示的图像。这种可能性使得能够添加任何希望的脉冲，该脉冲例如可以用来驱动声学信号到振鸣显示器上、或者驱动探测信号到显示器用于触摸感应操作。

Description

显示器

本发明涉及包括位于第一基板和第二基板之间的液晶材料和驱动装置的显示器，该第一基板设置有行或者选择电极，第二基板设置有列或者数据电极，其中行和列电极的叠加部分限定了像素，所述驱动装置用于根据待显示的图像来驱动列电极。这种显示器例如用于便携式装置，例如便携式计算机、笔记本计算机和电话等。

这种类型的无源矩阵显示器是公知的。在这种显示器中，m是最大化的行数，其最大对比度由液晶材料的阈值电压Vth和饱和电压Vsat确定的。如在Alt & Pleshko analysis(IEEE Trans.EL.Dev.，VolED-21，No.2，Febr.1974，pp.146-155)，该最大行数等于：

$m=\frac{{(V_{\mathrm{th}}^2+V_{\mathrm{sat}}^2)}^2}{{(V_{\mathrm{sat}}^2-V_{\mathrm{th}}^2)}^2}$

在T.N.Ruckmongathan等人的“A New Addressing Technique forFast Responding STN LCDs(用于快速响应STN LCDs的新的寻址技术)”(Japan Display 92，pp.65-68)的文章中，利用相互正交的信号驱动作为一组的L个行。由于一系列的正交信号，例如沃尔什(Walsh)函数，是由多个2的幂函数(也就是2^s)构成，因此L优选尽可能与其相等，因此通常L＝2^s，或者L＝2^s-1。正交行信号Fi(t)优选是正方形的，并且由电压+F和-F构成，而在所选择的周期以外该行电压等于零。构成正交信号的基本电压脉冲规则地分布于场周期(fieldperiod)中。因此，在每个场周期中像素以规则间隔被激励2^s或者(2^s-1)次，而不是每场周期一次(多行寻址)。

注意，在制作为便携式装置(移动电话、便携式计算机)的显示器的应用中，目的不仅是要利用最小能量驱动这些装置，而且还要引入进一步的功能，例如感应(sensing)和激励显示器(振鸣显示器(singing display))。

本发明的目的是要提供一种上述类型的显示器，其中选择了尽可能合适的驱动电压，并且其中结合了那些功能。

为此，该显示器包括，用于驱动行电极和列电极的驱动装置，通过该驱动装置，在选择时间t1期间选择列电极；还包括进一步的驱动装置，用于在周期t_app内与非图像应用一致地驱动行电极或列电极，其中液晶的多路性(multiplexibility)m大于(N.t1+t_app)/t1。

一个实施例包括用于与进一步的非图像应用一致地驱动M个行电极的驱动装置和用于驱动列电极的驱动装置，其中液晶的多路性m大于(M/n+N)，其中n是在所述进一步的非图像应用期间被同时驱动行电极的数量。

尤其当在选择所述M个行电极期间，用于所述M个行电极的驱动信号和相应的列信号导致零RMS电压时，所显示的图像不受其它功能(functions)的影响。

现在将参考一些非限制性的实施例和附图说明发明的这些和其它方面，其中

图1示意性地示出了使用了本发明的显示器，

图2示出了图1的设备中使用的液晶材料的传输/电压特性曲线，

图3示出了具有某种液晶材料的显示器的作为V_probe的函数的多路性，

图4示出了作为探测时间的函数的多路性，

图5-8示出了使用本发明的显示器的驱动机制的不同例子。

图1示出了具有像素10的矩阵1的显示器，像素10位于行2和列3的交叉区域，在矩阵1所示截面中可以看出，行2和列3是基板4、5的相对表面上的行电极2’和列电极3’。液晶材料6存在于所述基板之间。为了简便，在该截面中省略了其它元件，例如定向层、偏振器等。

通过行驱动器7(顺序地)选择行电极，而通过数据寄存器8向列电极提供数据。至此，如果需要，首先在(软件)处理器15中处理引入的数据12和选择信号14。通过控制线9，在字同步单元13中使行驱动器7和数据寄存器8相互同步。处理器15还根据如方框20所限定的应用通过控制线16控制开关控制电路17、18以及其他控制电路19。

在所示情形中的行驱动器7给行2提供了幅度为V_s的选择信号。为此，通过控制线23由控制电路17控制的开关21将行驱动器7的输出连接到行2。同时，列驱动器8给列3提供了幅度为V_d的数据信号。为此，通过控制24由控制电路18控制的开关22将行驱动器7的输出连接到列3。

对于无源驱动的(S)TNLCD((超)扭绞向列液晶显示器))来说，如在Alt & Pleshko analysis(IEEE Trans.EL.Dev.，Vol ED-21，No.2，Febr.1974，pp.146-155)所讨论的，对于普通的白显示器来说(或者反过来说，对于普通的黑显示器也一样)，方均根像素电压必须比黑像素的饱和电压(V_sat)高，而比亮像素的阈值电压(V_th)低，参见图2，图2示出了将在这种普通白显示器中使用的液晶材料的传输/电压特性曲线。在帧时间上平均的方均根电压确定了像素电压。对于具有N个线的显示器来说，利用行电压V_r和列电压±V_c驱动，像素电压的平方的平均为：

${\stackrel{\‾}{V}}_{\mathrm{pix}}^2=\frac{1}{N}((N-1)V_c^2+{(V_c\±V_r)}^2)$

通过在V_pix＝V_th和V_pix＝V_sat情况下，解该等式，可以得到V_c和V_r的表达式，并可以得到所述多路性，即，可以寻址的线数的最大数量，即：

$N_{\max }=\frac{{(V_{\mathrm{th}}^2+V_{\mathrm{sat}}^2)}^2}{{(V_{\mathrm{sat}}^2-V_{\mathrm{th}}^2)}^2}---\left(1\right)$

根据在图1中由方框25表示的本发明的进一步的功能，通过由控制电路17通过控制线23控制的开关21，可以给电极2施加不同的电压。该进一步的功能可以引入与所述进一步功能相关的电压(例如探测功能或者激励全显示器进入振动)。如果需要，可以通过由控制电路18通过控制线24控制的开关22，给电极3同时施加不同的电压。另一方面，可以仅给电极3施加用于探测功能或者激励全显示的电压。

当使用探测信号或者激励信号时，仅一部分帧时间被用于寻址该显示器。对于具有N条线和t_row线时间的显示器来说，总帧时间为Nt_row。当探测信号存在时，该时间将是(N+M)t_row，其中假设探测所需的时间为M.t_row(M可以理解为略过的行的数量，在这种情况下是用于探测的行数量)。在探测期间，每个像素感应均方电压V_probe ²。平均像素电压现在将为：

${\stackrel{\‾}{V}}_{\mathrm{pix}}^2=\frac{1}{N+M}((N-1)V_c^2+{(V_c\±V_r)}^2+{\mathrm{MV}}_{\mathrm{probe}}^2)$

在V_pix＝V_sat和V_pix＝V_th的情况下解该方程，行和列电压为：

$V_c=\frac{1}{2}\sqrt{\frac{1}{N}\left(\begin{array}{c}-2{\mathrm{MV}}_{\mathrm{probe}}^2+(M+N)(V_{\mathrm{sat}}^2+V_{\mathrm{th}}^2)-\\ \sqrt{(-N{(M+N)}^2{(V_{\mathrm{sat}}^2-V_{\mathrm{th}}^2)}^2+(-2M{V}_{\mathrm{probe}}^2+(M+N){(V_{\mathrm{sat}}^2+V_{\mathrm{th}}^2)}^2))}\end{array}\right)}---\left(2\right)$

$V_r=\frac{-\left((M+N)(V_{\mathrm{sat}}^2-V_{\mathrm{th}}^2)\right)}{\left(\begin{array}{c}2\sqrt{\frac{1}{N}\left(\begin{array}{c}-2M{V}_{\mathrm{probe}}^2+(M+N)(V_{\mathrm{sat}}^2+V_{\mathrm{th}}^2)\\ -\sqrt{\left(\begin{array}{c}-N{(M+N)}^2{(V_{\mathrm{sat}}^2+V_{\mathrm{th}}^2)}^2\\ +{(-2{\mathrm{MV}}_{\mathrm{probe}}^2+{(M+N)}^2(V_{\mathrm{sat}}^2+V_{\mathrm{th}}^2))}^2\end{array}\right)}\end{array}\right)}\end{array}\right)}$

通过令M＝0可以得到在不存在探测信号情况下的行电压和列电压，并且等于Alt & Pleshko analysis中的那些值。通过解下列方程可以得出多路性：

$(-N{(M+N)}^2{(V_{\mathrm{sat}}^2-V_{\mathrm{th}}^2)}^2+{(-{2\mathrm{MV}}_{\mathrm{probe}}^2+(M+N)(V_{\mathrm{sat}}^2+V_{\mathrm{th}}^2))}^2)=0$

图3示出了在液晶材料的多路性为219和V_th＝1V、V_sat＝1.07V的情况下、STNLCD的作为V_probe的函数的多路性。其显示出，对于1V的探测信号，可以驱动具有194条线的显示器。图4示出了V_probe＝1V时作为探测时间(以M表示，探测所需的线寻址次数)的函数的多路性。因此如果探测信号需要20线次，则可以驱动具有180线的显示。

在计算中，使用了在图像元件处探测电压的方均根平均值V_probe ²，以及M，M意味着M.t_row是一帧期间探测所花费的时间总量的测量值。该探测可以散布于整个帧时间进行(例如在每条线被寻址之前或者之后立即对其探测)或者在每帧结束时的区间(block)中。

第一可能性示于图5，其中在后续时间周期t_w中，选择图像元素(给行电极施加信号V_s，而给列电极施加信号±V_d)，同时在选择行i(在该例子中，i＝12、3)之后，立即给列电极i至电极3施加信号V_touch，同时电极2保持为0V。通过本领域实质上公知的方式进行触摸动作的探测。

图6示出了另一驱动机制，其中在写入N条线之后出现触摸检测。选择M条线(在该例子中的线选择时间中)以进行触摸动作的探测。现在给行电极施加探测信号V_touch。探测的总时间为M.t_row，在某些应用中可以通过同时探测两条或者多条线缩短该总时间。

图7示出了除图5的驱动信号外的可选信号。现在在选择行i(在该例子中i＝1、2、3)之后立即给行电极i施加信号V_touch，同时电极3保持为0V。

在另一个实施例中，行驱动器7包括行功能发生器，该行功能发生器用于，例如作为ROM，用于产生驱动行2的正交信号Fi(t)。同样，如在所提到和Scheffer及Clifton在文章的引言部分中所描述的，在每个基本时间间隔中定义行矢量，该行矢量通过行驱动器驱动作为一组的p个行。将行矢量写入行功能寄存器，而待显示的信息存储在缓冲存储器中，并且在每个基本单位的时间内被作为信息矢量读取。通过在每个基本单位的时间中将该行矢量的当时的有效值与该信息矢量相乘，并且接着将所得到的乘积相加，而得到用于列电极3的信号。在这种情况下，总是同时驱动p个行，其中p＜M。

该驱动方法并不改变液晶材料的多路性m。如上所述，添加探测信号改变了以与单行寻址不同的方式进行多行寻址所需的行和列电压，但是N对M和Vprobe的依赖关系与图3相同。

对于每次驱动p条线的具有N条线的显示器来说，通过如下的正交函数Fi(0＜i＜＝p)给出行信号：

$\frac{1}{T}\underset{0}{\overset{T}{\∫}}{F}_i{F}_j\mathrm{dt}=0;i\≠j$

${=F}^2;i=j$

通过下式给出列j的列信号：

$G_j\left(t\right)=\frac{1}{D}\underset{i=1}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{ij}}{F}_i\left(t\right)$

其中，对于黑像素a_ij＝1，并且对于亮像素a_ij＝-1。现在通过F和D定义行和列信号：

$F=\frac{1}{2\sqrt{P}}\sqrt{\begin{array}{c}-2{\mathrm{MV}}_{\mathrm{probe}}^2+(M+N)(V_{\mathrm{sat}}^2+V_{\mathrm{th}}^2)\\ -\frac{1}{2}\sqrt{-4N{(M+N)}^2{(V_{\mathrm{sat}}^2-V_{\mathrm{th}}^2)}^2+(-4M{V}_{\mathrm{pribe}}^2+2(M+N){(V_{\mathrm{sat}}^2+V_{\mathrm{th}}^2))}^2}\end{array}}$

$D=\frac{4p{F}^2}{(N+M)(V_{\mathrm{sat}}^2-V_{\mathrm{th}}^2)}$

通过例子，图8示出了这种寻址的时序图。

当然，本发明并不限于所示实施例。如在引言中所提到的，控制电路18、19和/或方框25可以在电极2、3上叠加电压，以使显示器，在声频区或在声频区一外振动(振鸣显示器)。

可以使用其它输入功能，例如麦克风功能，来取代触摸功能。

本发明的特点在于每个和每一新颖性特征和特征的每个和每一组合。权利要求中的参考标记并不限制它们的保护范围。使用动词“包括”及其变型并不排除存在权利要求中提到的元件以外的元件。在元件的前面使用冠词“一个”并不排除存在多个这种元件。

Claims (11)

1、一种显示器，包括：

在第一基板(5)和第二基板(4)之间的液晶材料(6)，该第一基板(5)设置有行或者选择电极(2)，该第二基板(4)设置有列或者数据电极(3)，其中所述行和列电极的叠加部分限定了像素(10)；

用于驱动列电极的驱动装置和用于与待显示的图像一致地驱动N个行电极的驱动装置，在选择时间t1期间选择所述行电极；和

进一步的驱动装置，用于在周期t_app期间与进一步的非图像应用一致地驱动行电极(2)或列电极(3)，其中液晶的多路性m大于(N.t1+t_app)/t1。

2、根据权利要求1的显示器，包括用于驱动所述列电极的驱动装置和用于与待显示图像一致地驱动N个行电极的驱动装置，以及与进一步的非图像应用一致地驱动M个行电极的进一步的驱动装置，其中所述液晶的多路性m大于(M/n+N)，其中n是在所述进一步的非图像应用期间被同时驱动的行电极的数量。

3、根据权利要求1或者2的显示器，在选择所述进一步非图像应用过程中用于行电极的所述驱动信号和相应的列信号导致零RMS电压。

4、根据权利要求2的显示器，其中n＝1。

5、根据权利要求4的显示器，其中M＝N。

6、根据权利要求1或者2的显示器，其在工作条件下对p个行电极的多个组依次提供相互正交的信号。

7、如权利要求1所述的显示器，具有可改变的帧频。

8、如权利要求1所述的显示器，其中所述非图像应用包括输入功能。

9、如权利要求8所述的显示器，其中所述输入功能包括触摸功能或者麦克风功能。

10、如权利要求1所述的显示器，其中所述非图像应用包括输出功能。

11、如权利要求1所述的显示器，其中所述输出功能包括振动引入功能或者声学功能。

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