用于双稳态和多稳态显示器的高阻抗驱动器及驱动其的方法与流程

本发明和公开一般涉及用来驱动电子显示器和相关联的显示器驱动器的新且新颖的方法。

背景技术：

1、液晶显示器(lcd)目前通过一次扫描一行或多行(也称为“公共电极(common)”或“com”)进行寻址，同时向列(也称为“段电极(segment)”或“seg”)施加适当的信号。这使得lcd的像素或其他预定形状的区域采用期望的状态。

2、在常规lcd中，只要需要在显示器上示出图像，这种扫描就必须不间断地持续。相比之下，在双稳态或多稳态lcd中，一旦图像已被写到显示器上，扫描就可以停止或显著减慢。通过一次扫描一行来寻址通常被称为复用寻址，或者如果一次若干行被同时扫描，则通常被称为主动寻址。

3、复用是在单个行或多组行被顺序寻址的同时在列上应用数据的动作。复用可以应用于常规lcd和双稳态或多稳态lcd。然而，在不是双稳态或多稳态lcd的常规lcd中，复用和主动寻址要求阈值，在该阈值下所施加的电刺激不会影响lcd。常规lcd还要求最小的转变陡度(steepness)，其是通过一旦在阈值被超过之后lcd对刺激强度的变化做出反应光学效应就变化的强烈程度来定义的。最后，常规lcd一旦它被寻址也要求lcd的非瞬时弛豫时间。

4、阈值、转变陡度和非瞬时弛豫时间之间的关系确定可通过复用常规lcd寻址的总行数。如果需要的话，除了液晶之外，通过还向每个像素添加开关元件，可以产生更高的阈值电压或更陡的电光响应。这样的开关元件可以是薄膜晶体管(“tft”)或金属绝缘体金属二极管(“mim”)。使用这样的元件的显示器被称为主动矩阵显示器。

5、在双稳态或多稳态lcd显示器中，与显示器的寻址时间相比，非瞬时弛豫非常慢。在理想情况下，弛豫时间是无限的，这产生了真正的稳定性。在一些情况下，在移除电刺激时会出现双稳态或多稳态。这些显示器可以瞬时响应电刺激，但是在快速弛豫到多个状态之一后，与寻址时间相比，从这样的状态进一步弛豫是非常慢的。对于真正双稳态或多稳态显示器，换句话说，对于具有无限弛豫时间的显示器，只要存在足够高的阈值使得列电压将不会影响已经写入的行的状态，可寻址行的数量也是无限的。

6、因此，一旦显示器已被寻址且电压断开，真正双稳态lcd中的每个像素就可瞬时弛豫至两种稳定状态中的任一种，并然后无限保持在该状态。在寻址期间，换句话说，在施加电压的同时，最终状态可能是不可观察的。

7、具有长但有限的响应时间的双稳态和多稳态lcd可通过在发生明显的对比度降低之前偶尔刷新所显示的图像来处理。除了不要求持续刷新的双稳态和多稳态lcd的更低功率要求之外，可寻址的行数随着不太频繁的刷新而增加。

8、液晶取决于其类型和其指向矢配置对施加的电场或施加的交变电场的均方根(“rms”)电压当量(vol tage equivalent)作出响应。施加直流(“dc”)场是不期望的，因为恒定的净dc场可能导致不希望的副作用，例如电荷载流子的分离和电迁移、显示器元件的电腐蚀，并且它可能最终导致液晶本身的电化学诱导分解。为了避免持续施加净dc场，显示器通常用交替的正极性信号和负极性信号来寻址。

9、被动矩阵显示器是不依赖于诸如薄膜晶体管或二极管之类的主动开关元件的显示器。被动矩阵行驱动器用一个极性的高压脉冲以扫描方式一次寻址一行或多行，而所有其它行保持在低电压或零电压。在随后的刷新中，用相反极性的脉冲以相同的方式寻址每一行。

10、对于黑色和白色，列驱动器可分别施加更高和更低的电压或更低和更高的电压。列电压在极性方面也随着以行信号的极性同步而变化。行和列的每个重叠形成像素，该像素在电学上充当电容器，其中液晶是其电介质。像素电容器“集成”所施加的信号，该信号由在行被寻址期间的信号和在其它行被寻址期间来自列驱动器的所有信号组成。一些液晶层可以以其rms电压的形式响应“集成”信号，这与极性无关，而其他液晶层也可以对所施加信号的极性敏感并做出响应。

11、使被动矩阵行和列驱动器在电压方面偏移也很常见，因此电压的幅度跨两个驱动器共享。例如，对于选择像素，主动行可能要求-30v/+30v的双极性脉冲，并且列数据可能要求+5v/-5v的双极性脉冲，从而跨像素提供35v/+35v的合成双极性脉冲。这要求行驱动器，其能够实现从-30v到+30v(这是60v的范围)的大范围输出电压。通过偏移供应给行和列驱动器两者的电压，通过向主动行施加0v/+35v，同时向选择像素的列施加+35v/0v，或者向非选择像素的列施加+10v/+25v，可以向像素施加相同的合量。现在，这要求能够供应零至+35v的电压跨度的行和列驱动器两者。这种方法被称为“电压降低”，并且大大降低了显示器驱动器的成本和复杂性。

12、所有行和所有列始终以特定电压电平被寻址，该电压电平随图像内容并由于交替极性而变化。行中的每个像素与那个行中的每个其他像素电平行，并且每行与被寻址的每个其他行电平行。因此，整个显示器形成大电容器，其相当于所有像素电容器的总和。在连续的基础上用交替极性信号对该整个电容器进行充电和放电要求电功率。

13、在双稳态或多稳态显示器的情况下，功率要求更低，因为显示器不必被连续寻址。因此，这样的显示器在不能容易地频繁充电的电池操作装置中特别有用。对于这样的显示器，期望进一步降低每次单独图像更新的功率，因为这增加了每次电池充电或电池寿命期间可用图像更新的数量。

技术实现思路

1、出于总结本发明的目的，本文已描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。要理解，根据本发明的任何一个特定实施例，不一定可以实现所有这样的优点。因此，本发明可以以实现或优化如本文所教导的一个优点或一组优点的方式体现或实行，而不一定实现如本文可教导或建议的其它优点。

2、公开了具有将多个输出保持在高阻抗状态中的能力的被动矩阵行和列驱动器。

3、在另一实施例中，公开了具有或不具有集成定时控制器并且具有将多个输出保持在高阻抗状态中的能力的组合式行和列驱动器。

4、还公开了一种用于通过采用具有浮动或高阻抗行和列输出的矩阵寻址来降低用于双稳态或多稳态被动矩阵显示器中单次图像更新的功率要求的方法。

5、在另外的实施例中，还公开了一种用于利用数据电压的冗余进行双极性寻址的新颖方法。如本文所公开的，当行驱动器同时向单行或多行施加高电压脉冲，而所有其他行输出保持在高阻抗时，驱动器的所得电容负载基本上是仅被寻址行中的那些像素的电容之和，而不是阵列的所有像素的电容之和。所有其他像素是呈现(take on)中间电压的电浮动电容器，该中间电压通过由显示器矩阵形成的多个可能的电容电压分压器来限定。

6、如果这样的中间电压与液晶改变状态的阈值电压相比是小的，则不存在对图像质量的不利影响。此外，这样的没有完全控制像素电压的寻址方案可能导致小的残余dc电压，尽管驱动信号中极性反转。然而，这样的dc电压是小的并且只是暂时的，因为它在寻址停止后通过显示器来放电。低于用于可能氧化还原反应的电化学电势的足够小的dc电压将不会损坏显示器，并且如果所施加的dc电压的持续时间是短的，将不会导致显著的不利图像质量影响，例如重影图像的滞留。

7、因此，高阻抗行驱动的不利影响保持在关注的阈值以下，并且一次仅驱动一行或几行将寻址电路的电容负载降低了驱动的行数除以行总数和杂散电容之和。

8、在各种实施例中，高阻抗行驱动可应用于双稳态和多稳态显示器，例如双稳态向列型(binem)显示器、顶点双稳态(zbd)显示器、或胆甾型液晶(chlcd)显示器。然而，在备选实施例中，也可以使用其他被动矩阵显示器。

9、在另一实施例中，本发明和公开也可应用于利用列驱动器的高阻抗寻址。在该实施例中，寻址和功率益处取决于图像内容。例如，如果白色像素不要求或仅要求小电压，而黑色像素要求大电压，则列驱动器可以在驱动电压以用于将像素变成黑色和当可以允许像素保持白色时将驱动器输出保持在高阻抗之间交替。

10、在另一实施例中，本发明和公开也可应用于同时利用行和列驱动器的高阻抗寻址。

11、在另外的实施例中，本发明和公开允许一种新颖的寻址方法，其中正电压和负电压由行和列驱动器同步施加，这意味着电压脉冲同步，但脉冲可以是正电压和/或负电压的任意组合。这导致行和列信号的先前施加的峰幅度减小到其原始值的一半。

12、由于施加到与高阻抗或浮动电极相对的电极的电压现在减半，这导致浮动电极倾向于更低的电压。结果，进一步降低了float电压电平对双稳态显示器的性能的影响。

13、因此，公开了一种用于驱动双稳态和多稳态液晶显示器的新且新颖的方法和相关联的驱动器。更具体地说，本发明涉及下列方法：在驱动器输出处实现高阻抗状态，从而允许显示器的非寻址部分电“浮动”，并通过这样做来降低用来驱动显示器所要求的功率。其他可能的优点包括更新的改进视觉效果，例如更新期间减少的闪光、更简单的操作以及由于更大的操作窗口而更好的产量。

14、因此，本发明的一个或多个实施例克服了已知现有技术的一个或多个缺点。

15、例如，在一个实施例中，公开了一种用于寻址被动矩阵液晶显示器的方法，包括提供多个像素，其中所述多个像素被布置成多个行和多个列以形成阵列，并且其中所述多个像素中的每个像素包括多个液晶分子，并且其中施加到多个行中的一行和多个列中的一列的电信号在多个行中的一行和多个列中的一列的交点处跨多个像素中的每个像素的多个液晶分子而产生电场；提供包括多个行输出的行驱动器；提供包括多个列输出的列驱动器；在多个行输出中的至少一个上输出行信号；在多个列输出中的至少一个上输出列信号；使用行信号和列信号来驱动目标图像；将多个行输出中的至少一个或多个列输出中的至少一个设置为高阻抗状态；以及通过向阵列内的多个像素中的至少一个施加电压来寻址被动矩阵液晶显示器。

16、在该实施例中，该方法还包括其中将行驱动器和列驱动器集成到显示器驱动器中；其中当至少一列被寻址时，多个行输出中的至少一个呈现高阻抗状态；其中当至少一行被寻址时，多个列输出中的至少一个呈现高阻抗状态；其中当至少一行被寻址时，多个行输出中的至少一个和多个列输出中的至少一个呈现高阻抗状态；还包括向多个行和多个列施加正电压和负电压，并施加电压降低以降低所要求的主动行和列电压摆动；其中被动矩阵液晶显示器是顶点双稳态显示器；其中被动矩阵液晶显示器是胆甾型液晶显示器；或者还包括提供外部刺激并基于该外部刺激来选择高阻抗状态；其中外部刺激是环境操作参数。

17、在另一示例实施例中，公开了一种低功率被动矩阵液晶显示器，其包括多个像素，其中，多个像素被布置成多个行和多个列以形成阵列；多个像素中的每个像素包括多个液晶分子，并且施加到多个行中的一行和多个列中的一列的电信号在多个行中的一行和多个列中的一列的交点处跨多个像素中的每个像素的多个液晶分子而产生电场；包括多个行输出的行驱动器，其中所述行驱动器在多个行输出中的至少一个上输出行信号；包括多个列输出的列驱动器，其中所述列驱动器在所述多个列输出中的至少一个上输出列信号；并且其中当向阵列内的多个像素中的至少一个施加电压以寻址低功率被动矩阵液晶显示器的同时，多个行输出中的至少一个或多个列输出中的一个呈现高阻抗状态。

18、在该实施例中，所述显示器可还包括，其中多个行驱动器和多个列驱动器是集成行和列驱动器；其中集成行和列驱动器还包括集成显示器；其中所述低功率被动矩阵液晶显示器是双稳态显示器；其中所述低功率被动矩阵液晶显示器是多稳态显示器；其中所述低功率被动矩阵液晶显示器是顶点双稳态显示器；其中所述低功率被动矩阵液晶显示器是胆甾型液晶显示器；还包括从由高阻抗行寻址、高阻抗列寻址、高阻抗行和列寻址以及标准非高阻抗寻址组成的编组中选择的多种操作模式，并且其中所述多种操作模式基于外部刺激来选择；或者其中外部刺激是环境操作参数。

19、在另一示例实施例中，公开了一种用于被动矩阵液晶显示器的液晶显示器驱动器，其包括：包括多个行输出的行驱动器；包括多个列输出的列驱动器；并且其中在寻址低功率被动矩阵液晶显示器的同时，多个行输出中的至少一个或多个列输出中的一个呈现高阻抗状态。

20、在该实施例中，液晶显示器驱动器可还包括集成显示器和定时控制器；或者还包括至少两种可选择的操作模式，其用于确定高阻抗寻址是用于行、列、行和列、还是既不用于行也不用于列。

21、在考虑以下详细说明和附图时，本发明的其他目的、特征和优点将变得明白。