專利名稱：用于場致發(fā)光顯示器的能量高效灰度級驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及一種平板顯示器，本發(fā)明更特別地涉及一種諧振轉(zhuǎn)換顯示板驅(qū)動電路，其中該顯示板對驅(qū)動電路施加可變高電容性負載，而且為了便于進行灰度級控制必須調(diào)節(jié)驅(qū)動電壓。


下面將參考

本發(fā)明的背景技術(shù)和具體實施方式

，附圖包括圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的場致發(fā)光顯示器上的各行像素和各列像素的排列的平面圖；圖2是通過圖1所示場致發(fā)光顯示器的一個像素的剖視圖；圖3是圖2所示像素的等效電路；圖4是根據(jù)本申請人早期提交的第09/504,472號美國專利申請的顯示器驅(qū)動器使用的諧振電路的簡化電路原理圖；圖5A-5C是示出在不同條件下，圖4所示諧振電路的波形的示波器掃圖；圖6是插入本發(fā)明單元內(nèi)的顯示器驅(qū)動器的變壓器二次側(cè)部分的簡化原理圖；圖7是插入本發(fā)明單元內(nèi)的驅(qū)動器電路的方框圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的列驅(qū)動器的詳細電路圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的行驅(qū)動器的詳細電路圖；圖10是用于圖9所示行驅(qū)動器的輸出端的極性轉(zhuǎn)換電路的詳細電路圖；以及圖11和圖12是示出本發(fā)明的顯示器驅(qū)動器使用的顯示定時脈沖的時序圖。
背景技術(shù)：
場致發(fā)光顯示器的優(yōu)點是與陰極射線管相比，其工作電壓低，與液晶顯示器相比，其超級圖像質(zhì)量、寬視角和快速響應(yīng)時間，以及與等離子顯示板相比，其超級灰度級能力和更薄的斷面。然而，它們的確具有較高的功耗，因為像素充電高效低，下面將做更詳細說明。即使在像素內(nèi)將電能變換為光較有效，仍如此。然而，如果能夠有效恢復存儲在場致發(fā)光像素內(nèi)的電容性能量，則可以緩解與場致發(fā)光顯示器有關(guān)的高功耗缺陷。
本發(fā)明涉及用于驅(qū)動顯示板的能量高效方法和電路，在該顯示板中，該顯示板對驅(qū)動電路施加可變電容性負載，而且為了便于進行灰度級控制必須調(diào)節(jié)驅(qū)動電壓。對于顯示板電容高的場致發(fā)光顯示器，本發(fā)明尤其有效。顯示板電容是在顯示器的行引腳和列引腳上可以檢測到的電容。場致發(fā)光顯示器像素具有如果像素上的電壓低于預定閾值電壓，則像素亮度為0，而當電壓升高到高于該閾值電壓時，像素亮度逐漸升高的特性。該特性有助于利用地址矩陣在顯示板上產(chǎn)生視頻圖像。
如圖1和圖2所示，場致發(fā)光顯示器具有被稱為行(行1、行2等)和列(列1、列2等)的平行導電地址線的兩組交叉點，行和列位于熒光薄膜的兩側(cè)，該熒光薄膜密封在介質(zhì)薄膜之間。像素被定義為行與列之間的交叉點。因此，圖2是通過圖1中的行4與列4的交叉點上的像素的剖視圖。通過對行與列的交叉點施加電壓，每個像素發(fā)光。矩陣尋址要求對行施加低于閾值電壓的電壓，同時對與該行交叉的每列施加反極性的電壓。根據(jù)對相應(yīng)像素要求的發(fā)光，反極性電壓增大行電壓，結(jié)果產(chǎn)生一行圖像。替換解決方案是對行施加最高像素電壓，而對所有列施加振幅達到最高電壓與閾值電壓之間的差值的同極性列電壓，以根據(jù)要求的圖像降低像素電壓。在這兩種情況下，一旦尋址了每行，就以同樣方式尋址另一行，直到所有行被尋址。未被尋址的行保持開路。順序?qū)ぶ匪行袠?gòu)成一個完整幀。通常，每秒至少尋址新幀50次，以對肉眼產(chǎn)生無閃爍視頻圖像。
當場致發(fā)光顯示器的每行發(fā)光時，隨著電流通過像素熒光層流動以產(chǎn)生光，對發(fā)光像素施加的一部分能量被耗散，但是一旦停止發(fā)光，一部分能量就保存在像素上。該剩余能量保留在像素上施加電壓脈沖的時長，而且通常是對該像素所施加能量的大部分。
圖3是用于模擬像素的電特性的等效電路。該電路包括兩個具有被表示為Cd串聯(lián)電容器和被表示為Cp的并聯(lián)電容器的背對背齊納二極管。實際上，熒光薄膜和介質(zhì)薄膜(圖2)二者均是低于閾值電壓的絕緣體。在圖3中利用其中一個齊納二極管不導通，因此像素電容就是兩個電容器Cd和Cp的串聯(lián)組合的電容的情況表示這種現(xiàn)象。如果高于閾值電壓，則熒光薄膜導電，這相當于兩個齊納二極管導通，以致像素電容僅等于串聯(lián)電容器的電容的情況。因此，像素電容取決于電壓是高于還是低于閾值電壓。此外，因為顯示器上的所有像素均通過行和列互相連接在一起，所以在一行發(fā)光時，至少顯示板上的所有像素被部分充電。未發(fā)光行上的像素被部分充電的程度主要取決于同時列電壓的可變性。在所有列電壓均相同的情況下，不發(fā)生部分充電未發(fā)光行上的像素的現(xiàn)象。在約一半的列幾乎沒有電壓或者未施加電壓，而剩下的一半接近最高電壓的情況下，部分充電最嚴重。在出現(xiàn)視頻圖像時，后一種情況經(jīng)常發(fā)生。特別是，如果因為在高分辨率顯示板上行數(shù)非常多，則這種部分充電所涉及的能量通常遠大于存儲在發(fā)光行上的能量。存儲在未發(fā)光行上的所有能量可能是可恢復的，而且其總量可能高于存儲在像素內(nèi)的能量的90％，特別是對于具有大量行的顯示板。
對能量消耗起作用的另一個因素是在對像素充電期間，驅(qū)動電路中的電阻以及行和列的能量耗散。如果以恒壓對像素充電，則在數(shù)量上，這樣耗散的能量可以與存儲在像素上的能量相比。在這種情況下，在像素開始充電時，存在初始高電流沖擊。正是在該高電流沖擊期間，耗散了大部分能量，因為耗散功率與電流的平方成正比。使像素充電期間流動的電流更接近恒流可以減小耗散能量。例如C.King in SIDInternational Symposium Lecture Notes 1992，May 18，1992，Volume 1，Lecture no.6描述了，通過施加階躍電壓脈沖，而不是象在傳統(tǒng)場致發(fā)光顯示器技術(shù)中所做的那樣施加單方波電壓，解決了該問題。然而，提供階躍脈沖所需的電路系統(tǒng)增加了復雜性和成本。
還采用正弦波驅(qū)動波形減小能量消耗。美國專利4,574,342披露利用DC到AC逆變器和空腔諧振器電路產(chǎn)生的正弦波電源電壓驅(qū)動場致發(fā)光顯示板。該顯示板與空腔諧振器電路的電容并聯(lián)。電源電壓與空腔諧振器電路同步，以保持槽路內(nèi)的電壓振幅保持恒電平，而與顯示板的負載無關(guān)。使用正弦波驅(qū)動電壓消除了恒壓驅(qū)動脈沖中的高峰值電流，因此減少了與峰值電流有關(guān)的I2R損耗，但是不能有效恢復存儲在顯示板上的電容性能量。
美國專利4,707,692披露利用與顯示板的電容并聯(lián)的電感器恢復部分能量。這種解決方案需要大電感器實現(xiàn)與顯示操作中固有的時間約束同等的諧振頻率，而且不能對大面積的顯示顯示板電容有效恢復能量，場致發(fā)光顯示器經(jīng)常遭遇上面討論的問題。美國專利5,559,402公開了一種類似的電感器轉(zhuǎn)換解決方案，利用該解決方案，位于顯示板外部的兩個小電感器和一個電容器對顯示板順序釋放少量能量，或者從顯示板接收少量能量。然而，只能恢復部分存儲能量。美國專利4,349,816公開通過將顯示板插入電容性分壓器電路的能量恢復方法，該電容性分壓器電路采用大外部電容器，以存儲從顯示板恢復的能量。該解決方案增加了驅(qū)動器的電容性負載，反過來，這樣又增加了增加了負載電流并增加了電阻損耗。這3個專利均沒有描述利用正弦波驅(qū)動器降低電阻損耗。
美國專利4,633,141、5,027,040、5,293,098、5,440,208以及5,566,064公開了利用諧振正弦波驅(qū)動電壓操作場致發(fā)光燈單元并恢復燈單元內(nèi)的部分電容性能量。然而，當顯示顯示板電容存在短期隨機大變化時，這些解決方案不能有效恢復能量。實際上，適應(yīng)電容的這種大變化不是對其顯示顯示板電容是固定的場致發(fā)光燈的要求，而是為了補償因為顯示板的老化特性引起的慢速變化。
美國專利5,315,311描述了一種在場致發(fā)光顯示器內(nèi)節(jié)省功率的方法。該方法包括在像素電壓是行電壓與列電壓的和的情況下，檢測列驅(qū)動器的功率要求何時最高，然后，降低列電壓，并相應(yīng)增加選擇的行電壓。該方法不適于通過限制峰值電流降低電阻損耗，也不適于從顯示板恢復電容性能量。研究發(fā)現(xiàn)該專利方法降低顯示器的對比率，因為指定斷開的選擇行上的任何像素在某種程度上發(fā)光，因為行電壓在某種程度上高于閾值電壓。因此，現(xiàn)有技術(shù)的功率節(jié)省方法不能結(jié)合灰度級能力良好工作。
根據(jù)第09/504,472號美國未決專利申請，提供了一種場致發(fā)光顯示器驅(qū)動方法和電路，該方法和電路同時恢復并再用顯示板上存儲的電容性能量，并將對高瞬時電流起作用的電阻損耗降低到最低。這些特性改善了顯示板和驅(qū)動器電路的能量效率，從而降低了其組合功耗。此外，通過降低顯示板和驅(qū)動器電路的熱耗散率，可以以較高電壓和較高刷新速率，驅(qū)動顯示板的各像素從而提高亮度。申請人的現(xiàn)有專利的其它好處是降低電磁干擾，因為使用正弦波驅(qū)動電壓，而未使用脈沖驅(qū)動電壓。使用正弦波驅(qū)動電壓消除了與離散脈沖有關(guān)的高頻諧波。不需要昂貴的高壓DC/DC變換器，就可以實現(xiàn)上述優(yōu)點。
通過使用兩個諧振電路產(chǎn)生兩個正弦波電壓，一個對顯示行供電，一個對顯示列供電，可以提高第09/504,472號美國專利申請的顯示板和驅(qū)動電路的能量效率。在顯示器的行引腳檢測的行電容構(gòu)成行驅(qū)動電路的諧振電路的一個元件。在顯示器的列引腳檢測的列電容構(gòu)成列驅(qū)動電路的諧振電路的一個元件。
每個諧振電路內(nèi)的能量在電容性元件和電感性元件之間周期性地來回傳送。調(diào)諧每個諧振電路的諧振頻率，以使振蕩周期盡可能接近與以顯示器的掃描頻率充電后續(xù)顯示板行匹配，即同步。
當以電感方式存儲能量時，將行諧振電路連接到特定行的開關(guān)被觸發(fā)，以便在順序?qū)ぶ犯餍袝r，將以電感方式存儲的能量送到正確的行。用于各行的行驅(qū)動電路還包括極性轉(zhuǎn)換電路，該極性轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換交替幀上的行電壓，以延長顯示板的使用壽命。
以同樣的方式，列驅(qū)動電路將列諧振電路同時連接到所有列，以將以電感方式存儲的能量送到各列。正如在傳統(tǒng)技術(shù)中描述的那樣，列開關(guān)還用于控制送到每列的能量的數(shù)量，以實現(xiàn)灰度級控制。通常，以32組或64組的方式，將行開關(guān)和列開關(guān)作為集成電路封裝在一起，并將它們分別稱為行驅(qū)動器和列驅(qū)動器。
圖4是根據(jù)第09/504,472號美國專利申請的諧振電路的簡化原理圖?；締卧切纬煽涨恢C振器的諧振電壓倒相器，它包括降壓變壓器(T)、相當于連接在變壓器的二次繞組之間的顯示板電容(Cp)的電容以及連接在變壓器的一次繞組之間的另外電容(CI)。另外電容可以選擇包括另外電容組(CI)，選擇該另外電容組以使諧振頻率與不同的顯示掃描頻率同步。
該諧振電路還包括兩個開關(guān)(S1和S2)，當電流是0時，為了將輸入的正弦波信號變換為單極諧振，交替開啟和閉合這兩個開關(guān)。在脈寬調(diào)制器(PWM)的控制下，利用開關(guān)S3，斬斷輸入的DC電壓，以控制諧振的電壓振幅。為了使諧振的電壓穩(wěn)定，將信號(FB)從變壓器的一次側(cè)反饋到PWM，以響應(yīng)二次側(cè)的電壓波動，調(diào)節(jié)開關(guān)(S3)的開—關(guān)時間比。該反饋對因為顯示板阻抗變化導致的電壓變化進行補償，而顯示板阻抗的變化又是由顯示圖像引起的。顯示板阻抗是在顯示器的行引腳和列引腳檢測的阻抗。
為了有效工作，驅(qū)動電路的諧振頻率必須不發(fā)生顯著變化，以使諧振頻率保持與行尋址定時脈沖接近匹配。利用等式1，給出諧振頻率f 其中L是諧振電路的槽路的電感，C是諧振電路的槽路的電容。諧振電路必須考慮到對總槽路電容起作用的顯示板電容的可變性。這是通過使用降壓變壓器實現(xiàn)的，該降壓變壓器降低了顯示板電容(Cp)對槽路電容的貢獻，因此利用等式2，給出有效槽路電容C，其中Cp是顯示板電容，CI是變壓器一次繞組之間的電容，n1和n2分別是變壓器的一次繞組和二次繞組的匝數(shù)。
C＝(n2/n1)2Cp+C1(2)選擇匝數(shù)比(n2/n1)和CI的值，以便等式2中的第一項小于第二項。等式2是確定匝數(shù)比和特定顯示板的一次電容的正確值的指導原則，然后，通過檢驗在諧振電路的輸出端測量的電壓波形，使這些值實現(xiàn)互優(yōu)。然后，選擇分量值，以將與正弦波信號的偏差降低到最小。如果諧振頻率太高，則可以發(fā)現(xiàn)以圖5A所示波形作為例子的波形，在波形的交替極性分段之間存在0電壓間隔。然后，利用等式1和2作為指導原則，進行適當調(diào)整。如果諧振頻率太低，則可以發(fā)現(xiàn)以圖5B所示波形作為例子的波形，存在與波形的交替極性分段相連的、階躍交0伏垂直電壓。如果諧振頻率與行諧振頻率良好匹配，則可以觀察到接近理想的正弦波形，如圖5C所示。然而，實際上，負載的波動將導致微小頻率變化。因此，通常設(shè)置DC輸入轉(zhuǎn)換，諧振頻率的波動導致諧振頻率等于或者高于轉(zhuǎn)換頻率，因此與理想諧振頻率的偏差產(chǎn)生圖5A所示的波形。這是為了避免出現(xiàn)與圖5B所示轉(zhuǎn)換點的突變電壓有關(guān)的大電流瞬態(tài)。因為增加了電阻損耗，所以大瞬態(tài)電流降低了電路的能量效率。
已知的現(xiàn)有技術(shù)都沒有對在以比用于校正的反饋電路的時間常數(shù)快的速率進行掃描期間，隨著負載的變化對平板顯示器進行電壓調(diào)節(jié)，從而導致圖像存在贗象進行說明。
美國專利5,576,601(授予Koenck等人)證明現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)知道通過與場致發(fā)光顯示板串聯(lián)的自耦變壓器的二次輸出端，將功率送到場致發(fā)光顯示板。根據(jù)場致發(fā)光顯示板的電容配置白耦變壓器的電感，以以場致發(fā)光顯示板要求的工作頻率提供諧振頻率。然而，它沒有說明在灰度級掃描期間適應(yīng)快速改變負載變化的機制。設(shè)置電容器，以防止顯示板出現(xiàn)電壓尖峰，電壓尖峰對薄膜場致發(fā)光顯示板是個問題。本發(fā)明涉及以非常高的介質(zhì)擊穿電壓為特征的厚膜顯示板。
美國專利3,749,977(授予Sliker)涉及用于場致發(fā)光燈的驅(qū)動電路系統(tǒng)。公開了一種具有有抽頭次級線圈的變壓器。然而，未建議隨著負載的改變，而進行電壓調(diào)節(jié)。
日本11067447(授予Okada)也涉及用于場致發(fā)光燈的驅(qū)動電路系統(tǒng)，沒有試驗負載波動，或者以任何方式涉及顯示器的灰度級變化。
美國專利4,866,349(授予Weber等人)涉及其中要求驅(qū)動電路系統(tǒng)提供持續(xù)電弧電流以進行發(fā)光的等離子體顯示板以及其它顯示板。
美國專利5,517,089(授予Ravid)描述了具有變壓器的場致發(fā)光顯示板。然而，沒有建議諧振電路或灰度級控制。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種即使通過行和列檢測的顯示板的電容發(fā)生顯著變化，仍可以調(diào)節(jié)送到平板顯示器的行和列的正弦波電壓波形的最大值的方法和設(shè)備。當行或列的電壓超過預定值時，通過將電壓箝位到基本固定值，進行調(diào)節(jié)。當通過行和列檢測的顯示板電容實際上接近其最大值時，如果沒有限幅，則選擇預定值為正弦波峰值電壓。對于高達最高顯示亮度的電壓電平的任何要求的輸入電壓電平，通過調(diào)節(jié)電壓，該電壓箝位特性有助于進行灰度級控制，而與顯示板電容無關(guān)。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明的最廣泛方面，在大容量存儲電容器跨接在其輸出端上的情況下，圖4所示降壓變壓器T的二次繞組連接到全波整流器。存儲電容器Cs和顯示板電容器Cp串聯(lián)，如圖6所示。連接到全波整流器和存儲電容器Cs的二次繞組與連接到顯示板的二次繞組的匝數(shù)比至少是1.05∶1，優(yōu)先至少是1.1∶1，而且更優(yōu)先在1.1∶1至1.2∶1的范圍內(nèi)。本發(fā)明的二次繞組的匝數(shù)比顯著大于在圖4所示能量恢復電路中連接到顯示板的3匝二次繞組的匝數(shù)比(即，美國專利申請09/504,472的匝數(shù)比)。該電路中的3匝繞組用于對輸入到行驅(qū)動器和列驅(qū)動器的電壓提供小DC偏差，從而確保其正常工作。與顯示板電容Cp相比，存儲電容器Cs的電容非常大。由于全波整流器確保存儲電容器兩端的電壓始終具有同樣極性，所以通過使用電解電容器，可以以小體積實現(xiàn)大電容。還可以使用其它高能量密度電容器，例如氧化鉭或氧化釕超級電容器。
在運行過程中，對顯示板施加的電壓被箝位到通過調(diào)節(jié)對脈寬調(diào)制器(PWM)的反饋可以任意設(shè)置的值。對于顯示板電容Cp接近其最大值的高顯示板負載，使接近90％的能量流入與顯示板相連的二次繞組以對該顯示板充電，而剩余的10％對存儲電容器Cp充電。對于顯示板電容具有平均值的平均負載，引導接近50％的能量用于對該顯示板進行充電，將50％的能量引導到存儲電容器Cs。對于顯示板電容Cp接近最小的小負載，將接近10％的能量引導到顯示板，而將90％的能量引導到存儲電容器。通常，如果為了確保與顯示器的行和列相連的轉(zhuǎn)換IC正常工作，顯示板的電壓始終為最小值約為0.5伏特的正，則可以滿足這些條件。此外，存儲電容器的電容與最大顯示板電容的比值應(yīng)該至少約為10∶1，優(yōu)先至少約為20∶1，最優(yōu)先至少約為30∶1。
選擇存儲電容器Cs的內(nèi)部串聯(lián)電阻足夠低，以致因為電阻損耗和RC時間常數(shù)引起的電容器兩端的電壓波動不超過規(guī)定的調(diào)節(jié)容限。此外，兩個二次繞組的匝數(shù)比應(yīng)該考慮到用于驅(qū)動存儲電容器的整流器中二極管兩端的正向壓降以及二次電路的任何電阻損耗。通過選擇肖特基二極管用于整流器，可以將正向壓降降低到最小。
在圖6所示電路的運行過程中，當對行和列施加低于箝位電壓的電壓脈沖時，一次繞組的能量主要通過連接在顯示板兩端的二次繞組傳送。此時，存儲電容器Cs中的能量流入顯示板。當該電壓超過箝位電壓時，能量主要以這樣的方式通過與整流器相連的二次繞組從一次繞組傳送到存儲電容器和顯示板電容器，以致存儲電容器和顯示板電容器被并行充電。由于并聯(lián)電容器主要取決于存儲電容器Cs的大電容，所以該電容器兩端的電壓僅有最小的升高，而且實現(xiàn)了有效電壓調(diào)節(jié)。
通過檢測許多尋址周期內(nèi)的平均電壓，并對一次電路提供反饋，可以消除因為顯示圖像的隨機變化而對于許多脈沖使存儲電容器Cs兩端的電壓產(chǎn)生的長期漂移，如美國專利申請09/504,702所述。因此，可以將單脈沖時標的短期電壓波動和長期電壓波動降低到保持灰度級保真度所要求的程度。
圖7示出完全顯示器驅(qū)動器的方框圖。在該圖中，Hsync表示啟動對一行進行尋址的定時脈沖。將Hsync脈沖饋送到延時控制電路60，在該延時控制電路60，設(shè)置延長時間，以便諧振電路中的0電流次數(shù)與行和列的轉(zhuǎn)換次數(shù)對應(yīng)。將電路60的輸出送到行諧振電路62和列諧振電路64，而將電路62的輸出送到極性轉(zhuǎn)換電路66。利用Vsync脈沖控制極性轉(zhuǎn)換電路66的轉(zhuǎn)換次數(shù)，以控制啟動每個完全幀的時間。箝位電路64和66的輸出，下面將做詳細說明，并將該輸出分別送到列驅(qū)動器IC 68和行驅(qū)動器IC 70。
暫時回到圖2，為了用于具有厚膜介質(zhì)層的場致發(fā)光顯示器，優(yōu)化本發(fā)明的優(yōu)選實施例。厚膜場致發(fā)光顯示器與傳統(tǒng)薄膜場致發(fā)光顯示器的不同之處在于，兩個介質(zhì)層之一包括具有高介電常數(shù)的厚膜層。第二介質(zhì)層不需要耐受介質(zhì)擊穿，因為厚膜提供了該功能，而且可以使第二介質(zhì)層比薄膜場致發(fā)光顯示器中采用的介質(zhì)層薄得多。美國專利5,432,015描述了對這些顯示器構(gòu)造厚膜介質(zhì)層的方法。因為厚膜場致發(fā)光顯示器中的介質(zhì)層的性質(zhì)，圖3所示等效電路中的值與薄膜場致發(fā)光顯示器的等效電路中的值顯著不同。特別是，Cd的值比薄膜場致發(fā)光顯示器中的Cd大得多。這樣可以使顯示板電容的變化大于薄膜顯示器的顯示板電容的變化，顯示板電容的變化是所施加的行電壓和列電壓的函數(shù)，而且這樣進一步促進本發(fā)明應(yīng)用于厚膜顯示器。閾值電壓之上的像素電容與閾值電壓之下的像素電容的比值通常約為4∶1，但是可以超過10∶1。相反，對于薄膜場致發(fā)光顯示器，該比值在約2∶1至3∶1的范圍內(nèi)。通常，根據(jù)顯示器的大小和對行和列施加的電壓，顯示板電容可以在從納法范圍至微法范圍的范圍內(nèi)。
為了使本發(fā)明應(yīng)用于8.5英寸240×320像素四分之一VGA格式對角厚膜彩色場致發(fā)光顯示器，通過成功降低，已經(jīng)建立了行驅(qū)動器電路和列驅(qū)動器電路。每個像素具有通過單獨列和公共行尋址的獨立的紅色子像素、綠色子像素和藍色子像素。用于原型顯示器的閾值電壓是150伏。當在所有列處于同樣電位情況下，在行與列之間施加小于10伏的電壓時測量的該顯示器的顯示板電容是7納法。當在行與列之間施加同樣電壓，但是一半的剩余列與選擇的列處于同樣電位，而與選擇的列相比，剩余列處于60伏的電壓時測量的顯示板電容是0.4微法，這是一個非常大的值。
圖8和9分別是用于列和行的根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的諧振電路的電路原理圖。圖10是連接在行諧振電路與行驅(qū)動器之間用于對行驅(qū)動器高壓輸入端引腳提供交替極性電壓的極性轉(zhuǎn)換電路的電路原理圖。諧振電路的輸入DC電壓是330伏(由120/240伏AC整流的離線電壓)。極性轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接到行驅(qū)動器IC 70(圖7)的高壓輸入引腳，其輸出引腳連接到顯示板的各行。利用采用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的數(shù)字電路系統(tǒng)，使行驅(qū)動器的時鐘信號與柵極輸入引腳同步，在現(xiàn)有技術(shù)已知，該現(xiàn)場可編程門陣列適于矩陣尋址場致發(fā)光顯示器。
圖11和圖12示出用于控制圖7、8、9和10所示本發(fā)明的驅(qū)動電路的定時信號波形。原型顯示器的行諧振頻率為32kHz，使顯示具有120Hz的更新速率。
參考圖8，利用在降壓變壓器T2的一次側(cè)檢測的有效電感和與在降壓變壓器T2的一次側(cè)檢測的列電容并聯(lián)的電容器C42的有效電容，控制列驅(qū)動諧振電路的諧振頻率。還存在與C42并聯(lián)的小微調(diào)電容器C11，微調(diào)電容器C11用于微調(diào)諧振頻率。變壓器的匝數(shù)比大于5，而參考等式2，選擇電容器C42的值CI，以便CI顯著大于(n2/n1)2Cp，從而將顯示板電容的變化對諧振頻率的影響降低到最小。C9是與電容C42結(jié)合調(diào)諧儲能電路的電容器組，以獲得要求的諧振頻率，從而與不同的顯示掃描頻率匹配或者同步。
進一步參考圖8，變壓器T2的二次側(cè)的正弦波輸出是被箝位電路的儲能電容器Cs兩端的電壓移位的DC，因此瞬時輸出電壓始終不為負。
利用兩個MOSFET Q2和Q3啟動諧振電路，利用LC DRV信號控制這兩個MOSFET Q2和Q3的接通或斷開，利用適當延遲時間，使LC DRV信號與Hsync信號同步，從而使行驅(qū)動器IC選擇尋址的行。調(diào)節(jié)延遲，以確保在驅(qū)動電路接近0時，接通或者斷開行驅(qū)動器IC。顯示器驅(qū)動器的低壓邏輯部分產(chǎn)生LC DRV信號，顯示器驅(qū)動器通常是現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)，但是也可以是用于該目的的專用集成電路(ASIC)。LC DRV信號是50％的占空因數(shù)TTL電平矩形波。LC DRV信號有兩種形式LC DRV A信號是LC DRV B信號的補信號。
再參考圖8，利用其輸出通過變壓器T6傳送到MOSFET Q1的柵極的脈寬調(diào)制器U1可以控制諧振電路的電壓電平。通過消波330伏輸入DC電壓，控制諧振電路的電壓電平。電感器L2限制送到諧振電路的電流，因為DC電壓對它供電，而二極管D12限制因為電感上的電流變化而使MOSFET Q1的源極產(chǎn)生的電壓偏移。電壓反饋電路檢測變壓器T2的一次側(cè)的電壓，利用電壓反饋電路控制脈寬調(diào)制器的占空因數(shù)，以控制或調(diào)節(jié)諧振電路電壓。利用顯示器驅(qū)動器的低壓邏輯部分輸出的TTL信號PWM_SYNC，使脈寬調(diào)制器的接通或斷開與Hsyn同步。
參考圖9，除了為了反映因為剩余行處于開路，而更高的行電壓和通過行檢測的更小的顯示板電容值，與列驅(qū)動器電路內(nèi)的變壓器T2的匝數(shù)比相比，變壓器T1的匝數(shù)比不同之外，該優(yōu)選實施例的行驅(qū)動器電路的運行過程與列驅(qū)動器電路的運行過程相同。為了產(chǎn)生控制極性轉(zhuǎn)換電路所需的浮動電壓，變壓器T1的二次繞組還比變壓器T2的二次繞組多4個，極性轉(zhuǎn)換電路根據(jù)后續(xù)幀交替各行的極性。
在優(yōu)選實施例中，行驅(qū)動器電路的輸出饋送到圖10所示的極性轉(zhuǎn)換電路。這樣對交替幀提供反極性的行電壓，這樣對場致發(fā)光顯示器提供要求的ac運行。6個MOSFET Q4至Q9形成一組與對顯示板行產(chǎn)生的正弦波驅(qū)動波形的正極或負極相連的模擬開關(guān)。FRAMEPOL，即顯示系統(tǒng)的系統(tǒng)邏輯電路產(chǎn)生的TTL信號對選擇極性進行控制。FRAME POL信號與用于啟動掃描顯示器上的每個幀的垂直同步信號VSYNC同步。FRAME POL信號與T1輸出的4個浮動電壓一起產(chǎn)生用于控制極性轉(zhuǎn)換電路的控制信號(FRAM_POL-1至FRAM_POL-4)。
盡管在此對本發(fā)明的變換實施例進行了描述，但是本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練技術(shù)人員明白，在本發(fā)明的范圍或所附權(quán)利要求所述的范圍內(nèi)，可以對其進行各種變更。
權(quán)利要求
1.一種利用通過改變場致發(fā)光顯示器的顯示板電容(Cp)恢復的能量，在對所述場致發(fā)光顯示器進行灰度級圖像控制的情況下，提供穩(wěn)定功率的驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路包括電能的電源；諧振電路，使用所述顯示板電容(Cp)，用于接收所述電能，而且作為響應(yīng)，產(chǎn)生正弦波電壓以以諧振頻率對所述顯示器供電，該諧振頻率與所述顯示器的掃描頻率基本同步；以及在所述顯示板電容(Cp)發(fā)生變化時，用于控制所述正弦波電壓的最大值的電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動電路，其中所述諧振電路進一步包括用于降低所述顯示器的有效顯示板電容(Cp)的降壓變壓器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動電路，其中所述降壓變壓器具有一次繞組，在其兩端連接另外電容(CI)；第一二次繞組，在其兩端連接所述顯示板電容(Cp)，其中與所述顯示板電容(Cp)相比，所述另外電容(CI)的值足夠大，以保持所述諧振頻率與所述掃描頻率基本同步；以及另外二次繞組，利用連接在其兩端并與所述顯示板電容(Cp)串聯(lián)的存儲電容器(Cs)連接到全波整流器，其中與所述顯示板電容(Cp)相比，所述存儲電容器(Cs)的值足夠大，以致(i)對于其中顯示板電容(Cp)是最大值或者接近最大值的高顯示板負載，大多數(shù)所述電能流入第一二次繞組，以充電該顯示板，而剩余能量充電存儲電容器(Cs)，(ii)對于其中顯示板電容具有平均值的平均負載，接近一半的能量流入顯示板，而一半的能量流入存儲電容器(Cs)，以及(iii)對于其中顯示板電容是最小值或接近最小值的小負載，大多數(shù)能量流入存儲電容器，而剩余能量流入顯示板。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動電路，其中存儲電容器(Cs)的電容與最大顯示板電容的比值至少約為10∶1。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的驅(qū)動電路，其中存儲電容器(Cs)的電容與最大顯示板電容的比值至少約為20∶1。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的驅(qū)動電路，其中存儲電容器(Cs)的電容與最大顯示板電容的比值至少約為30∶1。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動電路，其中所述全波整流器引入肖特基二極管，用于最小化正向二極管電壓降。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動電路，其中另外二次繞組與第一二次繞組的匝數(shù)比至少是1.05∶1。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動電路，其中另外二次繞組與第一二次繞組的匝數(shù)比至少是1.1∶1。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的驅(qū)動電路，其中另外二次繞組與第一二次繞組的匝數(shù)比在1.1∶1至1.2∶1的范圍內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動電路，其中所述一次繞組具有n1匝，而所述二次繞組具有n2匝，以致C1＞＞(n2/n1)2×Cp。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路進一步包括用于改變所述諧振頻率的附加電容器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動電路，其中該電源進一步包括電壓裝置，用于產(chǎn)生直流電壓；以及脈寬調(diào)制器，用于所述直流電壓限幅為電能脈沖。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動電路，該驅(qū)動電路進一步包括控制器，該控制器控制所述諧振電路接收的電能，以控制因為所述顯示器的阻抗的變化引起的所述正弦波電壓的波動以及所述顯示器使用的能量。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的驅(qū)動電路，其中所述控制器進一步包括反饋電路，利用來自所述諧振電路的輸入，該反饋電路檢測所述正弦波電壓的波動，并作為響應(yīng)，將反饋信號送到所述控制器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的驅(qū)動電路，其中所述輸入來自所述諧振電路的降壓變壓器的一次繞組。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的驅(qū)動電路，其中通過調(diào)節(jié)送到所述控制器的所述反饋信號，將所述正弦波電壓箝位到預定值。
18.一種無源矩陣顯示器，該無源矩陣顯示器包括多個行，適合以所述顯示器的預定掃描頻率被掃描；多個列，與所述行交叉，以形成多個以改變顯示板電容(Cp)為特征的像素；電能的電源；諧振電路，使用所述顯示板電容(Cp)，用于接收所述電能，而且作為響應(yīng)，產(chǎn)生正弦波電壓以以諧振頻率對所述顯示器供電，該諧振頻率與所述顯示器的掃描頻率基本同步；以及響應(yīng)所述顯示板電容(Cp)的變化，用于控制所述正弦波電壓的最大值的電路。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的無源矩陣顯示器，其中所述諧振電路進一步包括用于降低所述顯示器的有效顯示板電容(Cp)的降壓變壓器。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的驅(qū)動電路，其中所述降壓變壓器具有一次繞組，在其兩端連接另外電容(CI)；第一二次繞組，在其兩端連接所述顯示板電容(Cp)，其中與所述顯示板電容(Cp)相比，所述另外電容(CI)的值足夠大，以保持所述諧振頻率與所述掃描頻率基本同步；以及另外二次繞組，利用連接在其兩端并與所述顯示板電容(Cp)串聯(lián)的存儲電容器(Cs)連接到全波整流器，其中與所述顯示板電容(Cp)相比，所述存儲電容器(Cs)的值足夠大，以致(i)對于其中顯示板電容(Cp)是最大值或者接近最大值的高顯示板負載，大多數(shù)所述電能流入第一二次繞組，以充電該顯示板，而剩余能量充電存儲電容器(Cs)，(ii)對于其中顯示板電容具有平均值的平均負載，接近一半的能量流入顯示板，而一半的能量流入存儲電容器(Cs)，以及(iii)對于其中顯示板電容是最小值或接近最小值的小負載，大多數(shù)能量流入存儲電容器，而剩余能量流入顯示板。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的無源矩陣顯示器，其中存儲電容器(Cs)的電容與最大顯示板電容的比值至少約為10∶1。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的無源矩陣顯示器，其中存儲電容器(Cs)的電容與最大顯示板電容的比值至少約為20∶1。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的無源矩陣顯示器，其中存儲電容器(Cs)的電容與最大顯示板電容的比值至少約為30∶1。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的無源矩陣顯示器，其中所述全波整流器引入肖特基二極管，用于最小化正向二極管電壓降。
25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的無源矩陣顯示器，其中另外二次繞組與第一二次繞組的匝數(shù)比至少是1.05∶1。
26.根據(jù)權(quán)利要求20所述的無源矩陣顯示器，其中另外二次繞組與第一二次繞組的匝數(shù)比至少是1.1∶1。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的無源矩陣顯示器，其中另外二次繞組與第一二次繞組的匝數(shù)比在1.1∶1至1.2∶1的范圍內(nèi)。
28.根據(jù)權(quán)利要求20所述的無源矩陣顯示器，其中所述一次繞組具有n1匝，而所述二次繞組具有n2匝，以致C1＞＞(n2/n1)2×Cp。
29.根據(jù)權(quán)利要求20所述的無源矩陣顯示器，該無源矩陣顯示器進一步包括用于改變所述諧振頻率的附加電容器。
30.根據(jù)權(quán)利要求18所述的無源矩陣顯示器，其中該電源進一步包括電壓裝置，用于產(chǎn)生直流電壓；以及脈寬調(diào)制器，用于所述直流電壓限幅為電能脈沖。
31.根據(jù)權(quán)利要求18所述的無源矩陣顯示器，該無源矩陣顯示器進一步包括控制器，該控制器控制所述諧振電路接收的電能，以控制因為所述顯示器的阻抗的變化引起的所述正弦波電壓的波動以及所述顯示器使用的能量。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的無源矩陣顯示器，其中所述控制器進一步包括反饋電路，利用來自所述諧振電路的輸入，該反饋電路檢測所述正弦波電壓的波動，并作為響應(yīng)，將反饋信號送到所述控制器。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的無源矩陣顯示器，其中所述輸入來自所述諧振電路的降壓變壓器的一次繞組。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的無源矩陣顯示器，其中通過調(diào)節(jié)送到所述控制器的所述反饋信號，將所述正弦波電壓箝位到預定值。
全文摘要
該驅(qū)動電路引入了諧振電路，該諧振電路能夠有效地恢復存儲在像素中的電容能量，并且在行被尋址的情況下將能量傳遞到另一行像素。該諧振電路包括降壓變壓器，電容器，跨接到初級繞組，顯示板的行和列連接到二次繞組的兩端，以及輸入電壓和FET開關(guān)，以驅(qū)動諧振電路與控制顯示器尋址的定時脈沖同步。本發(fā)明的改進在于，附加的二次繞組，連接到整流器，以及DC存儲電容，串聯(lián)連接到板的行和列。附加電路實現(xiàn)了將驅(qū)動電壓箝位到恒定電平，而不考慮負載由于負載電阻的波動導致的變化。
文檔編號G09G3/20GK1610930SQ02826340
公開日2005年4月27日 申請日期2002年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月26日
發(fā)明者鄭振輝 申請人:伊菲雷技術(shù)有限公司