TW540029B

TW540029B - Energy efficient grey scale driver for electroluminescent displays

Info

Publication number: TW540029B
Application number: TW090132817A
Authority: TW
Inventors: Chun-Fai Cheng
Original assignee: Ifire Technology Inc
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-01
Also published as: AU2002351625A1; DE60219205D1; CN100380422C; US20030117421A1; DE60219205T2; WO2003056538A1; US6819308B2; CA2471701A1; CN1610930A; EP1459283A1; KR20040096510A; EP1459283B1; JP2005513577A

Description

540029 A7 B7 五、發明説明（彳）發明領域本發明實質地與平面顯示器有關，且特別是與一諧振切換面板驅動電路有關，其中面板在驅動電路上添加一可變高電容負載，且其中必須調整驅動電壓以幫助灰度控制。圖式概述本發明的背景和較佳具體實施例詳述在以下參照下列圖式陳述，其中：圖1是依照習知技藝一冷光顯示器上，像素列和行的安排之平面圖；圖2是穿過圖1的冷光顯示器之一單一像素的斷面；圖3是圖2的像素之一等效電路；圖4是依照申請人以前提出之美國專利申請案第 09/504,472號的顯示驅動器中使用之諧振電路的簡化電路概要；圖5A-5C是表示在不同情況下圖4的諧振電路之波形的示波為·追縱，圖6是結合本發明的元件之顯示驅動器的變壓器二次端部分之簡化概要；圖7是結合本發明的元件之驅動器電路的方塊圖；圖8是依照本發明較佳具體實施例的行驅動器之詳細電路圖；圖9是依照本發明較佳具體實施例的列驅動器之詳細電路圖；圖10是使用在圖9的列驅動器之輸出的極性反轉電路之本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 540029 A7

使用在本發明的顯示驅動器中之顯示詳細電路圖；和圖11和圖12是表時序脈衝的時序圖發明背景冷光顯示器相對於险極默、女舰“ 官，由於它們的低操作電塵匕們的卓越影像品皙、曰-口口、 .,4, ^ ^ , /、在/夜阳顯不詻又上的寬廣視角和快速.反應時間、釦亡柄去W α^ &匕們卓越的及度能力、和比電漿顯示囬板更薄的側面，杲右利沾、、, 疋有利的。然而，由於如下所更詳細討論·之像素充電的灰效車仓彳 …、欢丰匕們確貫有相對地高的電力消耗。即,在⑨些像素當中電能到光的轉換相冑地有效率之情，也是這樣。然而’如果儲存在那些冷光像素中的電容能Ϊ有效率地恢復，可減輕與冷光顯示器有關的高電耗缺點。本發明與牝f有效率的方法和用以驅動顯示面板的電路有關，其中面板在驅動電路上加上一可變電容負載，且其 :必須碉整驅動電壓以幫助灰度控制。本發明對面板電容冋的冷光顯不器特別地有用。面板電容是如顯示器的列和行針腳上所見的電容。冷光顯示器像素有如果通過像素的電壓在一所定義的臨限電壓之下時像素亮度是零，而當電壓丨曰加超過臨限電壓時變得漸漸較亮的特性。這特性幫助矩陣足址的使用，以在顯示面板上產生一視頻影像。如圖1和2所示’一冷光顯示器有配置在裝入二介質薄膜 I間的一燐光薄膜之任一侧上，稱為列（列1，列2，等）和忭（行1 ’行2等）的平行電子傳導位址線之二個相交集合。 -6- 本紙張尺度適用中國國家擦準(CNS) A4規格(21〇 X 297公爱) 540029 A7 __ _ B7 五、發明説明（3 ) 一像素定義為一列和一行之間的交點。因此，圖2是穿過圖1中列4和行4交點的像素之斷面圖。每一像素藉由穿過列和行的父點之電壓的應用而照明。矩陣定址需要應用在臨限電壓以下的一電壓到一列，而同時地應用相反極性的電壓到與那一列相交的每一行。相反極性的電壓依照在各別像素上所需要的亮度增加列電壓，造成一行影像的生成。一種替代方案是應用最大的像素電壓到一列，並以最多到最大電壓和臨限電壓之間的差額之大小應用相同極性的行電|到所有的行，以便依照所需要的影像減少像素電壓。在任一種情況，一旦定址了每一列，以相同的方式定址另一列直到已定址了所有的列。未定址的列保留斷路。所有列的循序定址組成一完整的架框。通常，一新的架框母私土少定址大約5 0次，以產生對人類的眼睛呈現為一無閃爍視頻影像的事物。 … 當照明一冷光顯示器的每一列時，供應到所照明像素的 I臺〜 °卩分散發為通過像素鱗光層的電流流量以產生光，但一旦光線發射已停止一部分能量保持儲存在像素上。這個剩餘的能量在所應用電壓脈衝的期間保持在像素上且通$表現為供應到像素的能量之一重要部分。圖3是一仿效像素的電子特性之等效電路。此電路包含個緊接的稽納（Zener)二極體，有一標示cd的串聯電容器和一標示Cp的並聯電容器。實際上，燐光和介質薄膜（圖2) 一者在臨限電壓以下都是絕緣體。這在圖3中以一稽納二極體不導電的情形表現’以便像素電容是二個電容器⑺口本紙張尺度適财g时鮮(―)A4_21q χ -- 540029 A7 B7 五、發明説明（ 4 ) cp的串聯组合之容。在臨限電壓以上 1 燐光薄膜變成導電，相當於兩個稽納二極體導電的情形使得像素電容只等於串聯電容器的電容。因此，像素電容依電壓是在臨限電壓以上或以下而定。此外，因為顯示器上所有像素透過那些列和行連接到彼此，當照明一單一列時，面板上的所有像素可能至少部份地充電。在非昭明列上像素的部分充電的範圍高度依同時的行電壓之變化性而定。在所有行電壓相同的情況中不發生非照明列上像素的部分充電〇在大約一半的行有很小或甚至沒有施加電壓而剩餘的一半接近最大電壓的情況，部分充電是最嚴重 0 後面的情形時常在視頻影像的呈現中發生。與這個部分充電有關的能量通常比儲存在照明的列中之能量大很多，尤其是當在一南解析面板中如果有很多列時。儲存在非照明列中的所有能量都是可能回復的且總數可能到超過儲存在那些像素中能量的 90% y 特別是對有很多列的面: 板〇促成能量消耗的另一因素是在像素的充電期間在驅動電路和那些列與行的電阻中散發的能量〇如果那些像素以一固定的電壓充電此散發的能量在大小上可能與儲存在那些像素中的能量相當。在這情況，當那些像素開始充電時有一初始高電流快速流動。大部份能量在這個高電流週期期間散發 y 因為消散的電力與電流的平方成比例。使像素充電期間流動的電流較接近一定電流可減少散發的能量 0 這已經透過 .應用一 •步進售 :壓脈衝（由，舉, 例來說，（:. King 在1992年 5 月 18 ί 3 SID International ί Symposium Lecture ' Notes -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 540029 五、發明説明（ 1 "2第1冊第6號涫嗜、妒、1 w / )*決非如傳統地在冷光顯示哭 ϊ呵一早一万波電壓脈衝所完成。然而，提二所必需的電路増加複雜度和成本。脈衝正弦驅動波形也使用來減少阻抗能量損失。美國專利第 4,574,342號教導使用一直流專利罘來驅動一A光is于》。，4 、和一諧振槽電路 :先..…-板產生的正弦供給電壓的使用。面乱路的電容平行連接。供給電壓與槽電路同步，以便不官與面板有關的負冑，維持槽中的電壓振幅在一固定的位準。緣驅動電壓的使用除去與固定電壓驅動脈衝有關的兩尖峰電流’並因此減少與尖峰電流有關的⑼損失，但不導致儲存在面板中的電容能量之恢復。美國專利第4,707,692號教導與面板的電容並聯使用一咸應器以導致部分的能量恢復。這個方案需要一個大的感應器以與顯示運作中固有的時序限制達到相當的諧振頻率，且不允許如上面所討論在冷光顯示器中普遍碰到的面板電容廣範圍之有效能量恢復。美國專利第5,559,4〇2號教導_ 種相似的感應器切換方案，在面板外部的二個小的感應器和一電容器藉其循序地釋出小能量部分到面板或從面板接受小的能量部分。然而，只可恢復儲存的能量之一部分。美國專利第4,349,8 16號教導藉由結合顯示面板到一電容的分壓器電路（使用大的外部電容器來儲存從面板恢復的能量）中之能量恢復。這個方案增加骣動器上的電容負載，其接著增加負載電流和增加阻抗損失。這三個專利中沒有一個教導藉由使用正弦驅動器減少阪抗損失。 -9- 本紙張尺度逯用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公董) 裝訂線 540029

吴國專利第 4,633，141號；第 5,027,040 號；第 5,293,〇98 二第'440,208號和第5，：)66,064號教導使用諧振正弦驅動 %壓，以操作—冷光燈元件和恢復燈元件中的電容能量之一邵分。然而，當面板電容有一大的隨機短期變化時，這些方案不能幫助有效率的能量恢復。事實上，&了要補償由於面板的老化特性之緩慢變化之外，如此的電容變化之調整對面板電容固定的冷光燈之運作不是必要的。美國專利第5，3 i 5，3 i i號教導一種節省冷光顯示器中的電力I万法。這個方法包括在像素電壓是列和行電壓的總和之情形中感應何時來自那些行驅動器的電力需求量是最高的，而然後減少行電壓’和對應地增加選擇的列電壓。此万法不藉由限制尖學電流幫助阻抗損失的減少，它也不從面板恢復電容能量。研究建議此專利的方法降低顯示器的對比比率’因為列電恩略為在臨限電壓以上將多少照明在 (要關閉的）所選擇列中之任何像素。因此，此種習知技藝電力節省方法不與灰度能力一起運作的很好。

装依照共同申請中的美國專利申請案第〇9/5〇4,472號的種冷光顯示器驅動方法和電路，提供同時地恢復和重新用顯Μ板中儲存的電容能量，且將可歸因於高瞬間電失減到最少。這些特徵改良面板和驅動器電路 …率，藉此減少它們的聯合電力消耗。另外，藉由少顯：益面板和驅動器電路中的散熱失率，那些面板像可以較高電壓和較高更新率 _ 的先前發明之一額外優點是由#猎此増加亮度。申請馒站疋由於使用正弦驅動電壓而非

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540029 A7 B7 五、發明説明（脈衝驅動電壓所減少的電磁干擾。正弦驅動電壓的使用除去與不連續脈衝有關的高頻泛音。上面所提優點不需要昂貴的高電壓直流/直流轉換器完成。美國專利申請案第〇9/5〇4,472號的顯示面板和驅動電路的能量效率透過使用二個諧振電路來產生二個正弦電壓 (一個供電給顯示列而一個供電給顯示行）改良。列電容，如在顯示器的列針腳上所見，形成列驅動電路的諧振電路之一元件。行電容，如在顯示器的行針腳上所見，形成行驅動電路的諧振電路之一元件。每一諧振電路中的能量週期地往返在電容元件和感應元件之間傳遞。調諧每一諧振電路的諧振頻率，使得振量週期在顯示器的掃描頻率儘可能與連續面板列的充電一致 (也就是同步）。當能量感應地儲存時，一連接列諧振電路到一特定列的開關啟動，以便當那些列依序定址時導引感應地儲存的能量到適當的列。那些列的列驅動電路也包括一極性反轉電路，反轉交錯架框上的列電壓以便延長顯示器的有效壽命。以一相似万式，行驅動電路同時地連接行諧振電路到戶有行，以便導引感應地儲存的能量到那些行。那些行^ 關，如傳統技藝中所教導，也負責控制饋入到每一言量之量以便達到灰度控制。通常，那此 ' 1二列開關和行開關> 32或64的集合封裝為一積體電路，且刀乃j地稱為列驅動^ 和行驅動器。 " 540029 A7 B7 五、發明説明（8 ) 圖4是依照美國專利申請案第09/504,472號的諧振電路之簡化概要。基本元件是形成一譜振槽的一諳振電壓反向器，包含一步降變壓器（T)，相當於面板電容（Cp)的一電容跨接變壓器的二次線圈，而一進一步電容（Q)跨接變壓器的一次線圈。進一步電容可能選擇性地包括進一步電容器 (Cf)的觸排，可選擇來同步不同顯示器掃描頻率的諧振頻率。諧振電路也包含二個開關（S i和s2)，當電流是零時交替地開啟和閉合，以便反轉一内送正弦訊號為一單極性諧振振盪。一輸入直流電壓在一脈衝寬度調變器（PWM)的控制之下由開關（S3)截斷，以控制諧振振盪的電壓振幅。為了穩定振盪的電壓，一訊號（FB)從變壓器的一次線圈回饋到 P WM，以在二次線圈上的電壓變動之後，調整開關（S3)的關-到-開時間比率。這個回饋補償從所顯示影像的變化而造成，由於面板阻抗的改變產生的電壓改變。面板阻抗是如在顯示器的列和行針腳上所見的阻抗。為了有效率地操作，不能輕微地改變驅動電路的諧振頻率，以便諧振頻率與列定址時序脈衝的頻率保持密切相符。由方程式1可得諧振頻率f f 二 1/(2tt(LC)1/2) (1) 其中L是電感，而C是諧振電路中的電容觸排。諧振^路必須負責成為總槽電容的面板電容中之變化性。這藉由使用減少面板電容（Cp)成為槽電容的步降變壓器完成，使得有效槽電容C由方程式2給予，其中CP是面板電容、Q是跨 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

裝

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接變壓器的一次線圈之電容的數值、而⑴和η〆 52 4疋變壓口。的—乂線圈和二次線圈上的匝數。 c = (n2/n1)2CP+ Ci (2) 〜擇E數（r^/ni)和（3〖的比率之數值，使得方程式2 φ … ’、弟一員小。方程式2用作決定匝比和特定而盈泰々、叫敌的主专邊谷方面之適當數值的指南’而然後藉由檢查在譜振電路的輸出所測量的那些電壓波形完成這些數值的共同最佳化。然後選擇元件數值使來自一正弦訊號的偏離減到最小。如果諧振頻率太高，將觀察由圖5八所例示的波形在波形的父替極性片段之間何處有一零電壓區間。而然後使用方程式1和2作為一指南冗成適當的碉整。如果諧振頻率太低’將觀察由圖5B所例示的波形，何處有一垂直電壓步階穿過零伏特連接波形的交替極性片段。如果諧振頻率與列定址頻率相當一致，將觀察到如圖5C所示一近乎完美的正弦波形。然而，在實務中，負載中的波動將造成小的頻率變化。因此，通常設定直流輸入切換，使得諧振頻率中的’交動造成譜振頻率等於或高於切換頻率，因此從理想的㈤振頻率在波形中造成的偏向顯示在圖5 A中。這是為了避免如圖5B所顯示與切換點的突然電壓變化有關之大電流暫態。大的瞬變電流透過增加耗阻損失減低電路的能量效率。已知的習知技藝缺乏平面顯示器（其在[以比更正的回饋電路之時間常數更快的速率發生之]掃描期間調適負載中的’交化’藉此造成影像加工）的電壓調整之任何教導。 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐) 540029 A7 _____B7 ___ 五、發明説明（1〇 ) 美國專利第5,576,601號（Koenck等人）承認透過與冷光板 _聯連接的自動變壓器之二次輸出供應電力到冷光板在該項技藝中是已知的。與冷光板的電容相關地配置自動變壓為的電感，以在冷光板的所需操作頻率提供一譜振頻率。然而’沒有對灰度掃描期間很快地調適變動的負載變化之任何機制的教導。提供了一電容器以避免對薄膜冷光板有問題的面板電壓尖峰。本發明與特徵在於電介質崩潰電壓較高很多的厚薄膜面板有關。美國專利第3,749,977號（SHker)與驅動冷光燈的電路有關。揭露了有分離的二次線圈之一種變壓器。然而，沒有對提供變動負載的電壓調整的建議。曰本專利第1 1067447號（Okada)也與驅動冷光燈的電路有關’其不經歷負載中的變動或與顯示器的灰度變化有任何關係。美國專利第4,866,349號（Weber等人）與驅動電路需要提供持續的電弧電流以供發光的電漿面板和其他面板有關。美國專利第5,517,〇89號（Ravid)教導有一變壓器的冷光板。然而，沒有諧振電路或灰度控制的建議。發明概要依照本發明，提供了一種方法和裝置，即使如所了解穿過那些列和行的面板電容可能大大地改變，調整提供到一平面顯π器的那些列和行之正弦電壓波形的最大值。當到那些行的電壓超過一預定的數值時，藉由將電壓定位到一實質地固定的數值完成調整。當穿過那些列或行的面 -14- ί紙張尺度制t s目家辟(CNS) A4規格(21GX297公爱) :-—---- 540029 A7 B7 五、發明説明（U ) 板電容如所見實際上接近它的最大值時，預定的數值選擇為沒有截割時的尖峰正弦電壓。這個電壓定位特徵藉由提供一調整的電壓幫助灰度控制，而不管任何所要輸入電壓位準（最高達到最大顯示器亮度）的面板電容。較佳具體實施例詳述依照本發明的最廣態樣，圖4的步降變壓器T上的二次線圈連接到一全波整流器（跨接它的輸出連接有一大儲存電容器）。儲存電容器Cs和面板電容器CP如圖6所示串聯連接。連接到全波整流器和儲存電容器Cs的二次線圈、與連_ 接到面板的第二二次線圈之匝比，至少是1.05 : 1，最好至少是1.1: 1，而在1.1: 1到1.2: 1的範圍中更好。本發明的二次線圈之匝比較圖4的能量恢復電路（也就是美國專利申請案第09/5 04,472號）中連接到面板的三匝二次線圈之匝比實質上更大。在那個電路中的3匝捲繞是設計來對電壓輸入提供一小的直流補償到列和行驅動器，以確保它們的適當運作。儲存電容器Cs的電容相對於面板電容CP是非常大的。由於全波整流器確保通過儲存電容器的電壓總是有相同極性，藉由使用一電解電容器可在一小體積中達到一大的電容。也可使用例如輕或舒氧化物超級電容器的其他高能量密度電容器。在運作中，施加於面板的電|定位在一藉由調整到脈衝寬度調變器（PWM)的回饋可任意地設定之數值。對面板電容CP接近它的最大值之重面板負載來說，大約90%的能量安排流到連接到面板的二次線圈以充電面板，而剩餘的 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS> A4規格(210 X 297公釐) 540029 A7 —---- --- B7 五、發明説明（12 ) 10。/❶充電儲存電容器c”對於面板電容有—平均值的平均負載來說，導引大約5〇%的能量以充電面板，而導引5〇% 到儲存電容器cs。對於面板電容（^接近最小值的_备載來說，大約跳的能量導引到面板，而9〇%到餘存電容器。通常，如果在面板的電壓總是有大約05伏特的最小值正極，以㈣連接到顯示器的列和行之切換積體電路的適當運作’可滿^這些條件。另夕卜儲存電容器的電容對最大面板電容的比率，應該至少是大約1〇:1且最好 20:1，而至少是30:1更好。疋大、、勺選擇儲存電容器Cs的内部率聯電阻為足夠低，使得由於阻抗損失和RC時間常數所引起穿過電容器的電壓波動不超過所述的調整容許度。另m線圈㈣比應該考慮穿過驅動儲存電容器的整流器中那些二極體的順向壓降、和次要電路中的任何阻抗損失。順向二極體電壓降可藉由選擇整流器的蕭基（Sch〇ttky)二極體減到最小。在依照圖6的電路之運作期間，當在定位電壓以下的一電壓脈衝施加於一列或行時，來自一次線圈的能量主要經由跨接面板連接的二次線圈傳送。同時，來自儲存電容器 Cs的能量，流到面板。當電壓超過定位電壓時，能量以儲存和面板電容器平行充電的方式，主要地從一次線圈透過連接到整流器的二次線圈傳送到儲存和面板電容器兩者。由於平行電容由儲存電容器Cs的大電容左右，跨接電容器的電壓只有最小增加，而達到有效電壓調整。如美國專利申請案第〇9/5〇4,742號中所陳述，藉由感應 -16- 本紙張尺度制t目®家標準(c^7^(21〇X297公釐) 540029 A7

許多定址週期的平由於顯示的影像中存黾毛备cs的電壓長度上的短期電壓持灰度真實度所必均電壓並提供回饋到之任意變化所引起在之較長期跳動。因此 ‘k動、和較長期電壓需的最小範圍。一次電路，可除去許多脈衝上穿過儲，在單一脈衝時間變動兩者可減到維几整類示驅動器的方塊圖顯示在圖7中。在圖中’ HSvnc :::單—列的定址之時序脈衝，。脈衝饋入到一時制電路6G ’其中延遲時間設定為使得諧振電路中二…次數將相當於那些列和行的轉換次數。電路卿則出她：於列和行諧振電路62和64 ’ @電路62的輸出施加於極***換電路66。極***換電路66的切換次數由V — c 脈衝控制’以控制啟始每一完整架框的時序。如下面所更評細說明定位電路64和66的輸出，並分別施加於行和列驅動器積體電路68和70。暫時回到圖2，最佳化本發明的較佳具體實施例，以盥有一厚的薄膜介質層的冷光顯示器一起使用。厚的薄膜= 光顯示器與傳統的薄膜冷光顯示器之不 — 層中的-個包含具有高介質常數的一厚的薄膜層質層不需要抵抗介質崩潰，因為厚的層提供這個功能，且可製作成比薄膜冷光顯示器中所使用的那些介質層^薄許多。美國專利第5,432,〇15號教導構成這些顯示器^厚的薄膜介質層之方法。由於厚的薄膜冷光顯示器中介質層的本貝之結果’圖j中顯示的等效電路中那些數值眘質上不同於薄膜冷光顯示器的那些數值。特別地，Cd的數值可能比 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS> A4規格(210X 297公釐) 540029

A7 B7 五、發明説明（14 冗們對薄膜冷光顯示器的數值更大很多。這使得所施加列和行電壓的函數之面板電容的變化比它對薄膜顯示器更大，且提供在厚的薄膜顯示器中使用本發明的一更大動力。在限電恩之上、和在臨限電壓之下的像素電容之比率通常是大約4:1但可能超過1〇:1。對照之下，對薄膜冷光顯不器來說這個比率是在大約2:丨到3 :丨的範圍中。依顯不為的大小和施加於那些列和行的電壓而定，面板電容通常可從毫微法拉範圍到微法拉範圍。已經對一 8.5吋240乘320像素、四分之一 VGA格式的對角線厚薄膜彩色冷光顯示器，&照實施本發明的一成功縮減建立了一列驅動器電路和一行驅動器電路。每一像素有透過分離的行和一共用的列定址之獨立的紅色、綠色、和藍色子像素。原型顯示器的臨限電壓是15〇伏特。這種顯示器在一列和那些行（所有的行在一共同的電位）之間施加一小於10伏特的電壓時測得的面板電容是7毫微法拉。在一 2和一仃 < 間在同樣的電壓（但其餘行的一半與所選擇的仃在共同電位，而其餘那些行相對於所選擇的行在一 60 伏特的電壓）測得的面板電容是—大很多的數值，U微法拉。一圖8和9分別是依照本發明一較佳具體實施例對一些行和 -些列使用的諧振電路的電路圖。B1Q是連接在列諸振電路和那些列驅動器之間’以提供交替的極性電壓到列驅動态南電壓輸入針腳的一極性反轉電路之電路概要。對那些諸振電路的輸入直流電壓是33〇伏特（從12〇/24〇伏特交流整 ._______ -1 8 _ I紙張尺度適用中g國家標準(CNS) Α4·(21()Χ297^^-__：-------

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二it旬。極性反轉電路的輸出連接到列驅動器積體電二的㊅電壓輸入針腳(圖7)’列驅動器積體電路7〇的輸出針腳連接到顯示器的那些列。如_ Jg # % + 哭如S員技蟄中所知，列驅動。。々寺鐘和閘輸入針腳使用數位電路[使用適合冷光鞀亍态的矩陣定址之場效可程式閘陣列（FPGA，s)]同步。圖11和圖12表示用來控制如圖7、8、9和灣示創新的驅動器電路之時序訊號波形。原型顯示器的列定址頻率是 32仟赫，允許顯示器一 120赫茲的更新率。參考圖8,行驅動諧振電路的諧振頻率由步降變壓器丁 2 的=次線圈所見的有效電感、和與在丁2的一次線圈見到的仃弘谷並聯之電容器C42的有效電容控制。另外有一小的整緣電容器CH與C42並聯，以微調諧振頻率。變壓器的匝比大於5，並選擇電容器C42的數值Ci(參照方程式2)使得 Ci比U2/ni)2Cp大很多，以將諧振頻率時的面板電容改變的效應減到最小。C9是用以調整槽電路的電容器觸排，連同 C42的電容’以獲得所需要的諧振頻率來與不同顯示器掃描頻率匹配或同步。進一步參考圖8,在變壓器T2的二次線圈之正弦輸出是由跨接走位電路的儲存電容器C s之電壓所改變的直流，因此即時輸出電壓不會是負的。 1皆振電路使用二個M〇SFET(金屬氧化物半導體場效電晶體）Q2和Q3驅動，其切換由LC DRV訊號（使用一適當延遲時間與HSync訊號同步）控制，藉此使那些列驅動器積體電路選擇定址了的列。調整延遲以確保當驅動電流接近零 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 540029 A7 B7 五、發明説明（16 ) 時，發生列驅動器積體電路的切換。LC DRV訊號由顯示驅動器[通常是一場效可程式閘陣列（FPGA)，但可能是為此目的設計的特定功能積體電路（ASIC)]的低壓邏輯部分產生。LC DRV訊號是一 50%任務週期TTL層次方波。LC DRV訊號有二種形式：LC DRV A訊號與LC DRV B訊號互補。再次參照圖8，諧振電路中電壓位準的控制使用脈衝寬度調變器U1達到，脈衝寬度調變器U1的輸出經由變壓器 T6發出到MOSFET Q1的閘。這藉由截斷330伏特輸入直流電壓控制諧振電路中的電壓位準。當諧振電路從直流電壓供電時感應器L2限制到它的電流，而二極體D 12限制在 MOSFET Q 1的源極由於感應器中的電流變化引起的電壓跳動。脈衝寬度調變器的任務週期由一電壓回饋電路控制，以感應在變壓器T2的一次線圈之電壓，來調節或調整諧振電路電壓。脈衝寬度調變器的切換使用來自顯示驅動器的低電壓邏輯部分的TTL訊號PWM_SYNC與HSync同步。參考圖9，除了變壓器T1上的匝比與行驅動器電路中變壓器T2的匝比不同之外，較佳具體實施例的列驅動器電路 a 的運作與行驅動器電路類似，以反映當由那些列來看時由於其餘的列是在斷路，有較高列電壓和較小數值的面板電容。變壓器T 1上也比T2上有多四個二次線圈，以產生極性反轉電路（在後續架框上輪替列的極性）的運作所必需之浮動電壓。在較佳具體實施例中，列驅動器電路的輸出饋入到圖10 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 540029 A7 B7 五、發明説明（17 ) 中顯示的極性反轉電路。這使列電壓在交替的架框上有相反的極性，以提供冷光顯示器所必需的交流運作。六個 MOSFETs Q4到Q9組成一組類比開關，連接產生到那些面板列的正或負的正弦驅動波形。極性的選擇由FRAME POL·(顯示系統中系統邏輯線路所產生的一丁TL·訊號）控制。FRAME POL訊號與啟始顯示器上每一架框的掃描之垂直同步訊號VSYNC同步。FRAME POL訊號，連同來自 T 1的四個浮動電|，產生操作極性反轉電路的那些控制訊號（FRAME—POL-154 FRAME_P〇L-4)。雖然在此處已描述了本發明的其他可能具體實施例，但熟知該項技藝人士將了解可在其間進行變更，而不脫離本發明的精神或所附申請專利範圍的範疇。 -21- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

Claims

D8 D8

申請專利範圍 . 工用以提供一冷光顯示器的灰度影像控制之調整電力之驅動電路，其使用從該顯示器的一變動面板電容（Cp) 恢復的能量，包含：一電能來源； ⑼振電路，使用該面板電容（cp)以接收該電能，且在之後產生一諧振頻率之正弦電壓以供電給該顯示器，其中諧振頻率實質地與該顯示器的掃描頻率同步；及黾路’用以在該面板電客（Cp)的變動事件中，調整該正弦電壓的最大值。 2. 如申請專利範圍第1項之驅動電路，其中該諧振電路進一步包含一步降變壓器，用來減少該顯示器的有效面板電容（Cp：)。 3. 如申請專利範圍第2項之驅動電路，其中該步降變麼器有一一次線圈，一進一步電容（C〖）跨接一次線圈；一第一一次線圈，該面板電容（Cp)跨接第一二次線圈，其中該進一步電容（Q)的數值相對於該面板電容（Cp)充份地大’以維持該諧振頻率實質地與該掃描頻率同步；而連接到一全波整流器的一進一步二次線圈跨接有一儲存電容斋（Cs)並與該面板電容（Cp)串聯，其中該儲存電容器 (Cs)的數值相對於該面板電容（cp)充份地大，使得⑴對面板電容（Cp)在或接近其最大值的一重面板負載來說，該電能流到第一二次線圈以充電面板，而其餘能量充電儲存電容器（Cs)，（π)對面板電容有一平均值的平均負裁來說，大約一半的能量流到面板而一半的能量流到铸存 -22-

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電容器（Cs)，幸至負載來說，到面板。及（lii)對面板電容在或接大部分能量流到儲存電容近其最小值的/ 器而其餘能量流 4, ，其中儲存電容器（Cs) 是大約10: 1。，其中儲存電容器（Cs) 是大約20: 1。如申請專利範圍第3項之驅動電路的電容對最大面板電容的比率至少如申請專利範圍第4項之驅動電路的電容對最大面板電容的比率至少如申請專利範圍第5項之驅動電路，其中儲存電容器（Cs) 的電容對最大面板電容的比率至少是大約3〇 ι。如申請專利範圍第3項之驅動電路，其中該全波整流器結合蕭基（Schottky)二極體以使順向二極體電壓降減到最小0 8·如申請專利範圍第3項之驅動電路，其中進一步二次線圈對第二二次線圈的匝比至少是1 〇5: 1。 9. 如申請專利範圍第3項之驅動電路，其中進一步二次線圈對弟——次線圈的E比至少是1.1. 1。 10. 如申請專利範圍第9項之驅動電路，其中進一步二次線圈對弟--次線圈的區比是在1.1: 1到1.2: 1的範圍。 11. 如申請專利範圍第3項之驅動電路，其中該一次線圈有〜匝而該二次線圈有助匝，使得cpMnVn/xCp。 12·如申請專利範圍第3項之驅動電路，進一步包含一额外電容器，用來改變該諧振頻率。 13.如申請專利範圍第1項之驅動電路，其中來源進一步包含電壓裝置，用以產生一直流電壓；及一脈衝寬度調變 -23- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 540029 A8 B8 C8

器，用以改變該直流電壓成為電能的脈衝。 14.如申請專利範圍第〗項之驅動電路，進一步包含—柃器以控制由該諧振電路所接收之電能的速率，以控^由於該顯示器的變動阻抗 '和該顯示器的能量使用^起之該正弦電塵的波動。 15.如申請專利範圍第14項之驅動電路，其中該控制器進— 步包含一回饋電路，以使用來自該諳振電路的—輸入感應該正弦電壓的波動，並在之後提供一回饋訊號到兮: 制器。 P工 16·如申請專利範圍第15項之驅動電路，其中該輸入是來該諧振電路的一步降變壓器之一—次線圈。 17. 如申請專利範圍第16項之驅動電路，其中該正弦電乘* 由調整到該控制器的該回饋訊號定位在一預定數值""猎 18. —種被動式矩陣顯示器，包含：複數列，適於以該顯示器的一預定掃描頻率掃插. 複數行，其與該等列相交，形成特徵在於_變=的板電容（CP)之複數個像素；、面一電能來源；一諧振電路，使用該面板電容（Cp)以接收該電能在之後產生一諧振頻率之正弦電壓以供電給該::哭且其中諧振頻率實質地與該顯示器的掃描頻率同步τ备’ 一調整電路，用以在該面板電容（Cp)的變〜 J又Ί交，+固整該正弦電壓的最大值。 H 19.如申請專利範圍第18項之被動式矩陣顧干哭 ^ 平Μ态1中該諧 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公釐) 540029 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍振電路進一步包含一步降變壓器，用來減少該顯示器的有效面板電容（cp)。 20. 如申μ專利範圍第19項之被動式矩陣顯示器，其中該步降變壓器有一 _次線圈，一進一步電容（Ci)跨接一次線圈，一第一二次線圈，該面板電容（Cp)跨接第一二次線圈，其中孩進—步電容（Ci)的數值相對於該面板電容（Cp) 充份地大’以維持該諧振頻率實質地與該掃描頻率同步，而連接到一全波整流器的一進一步二次線圈跨接有一儲存電容器（cs)並與該面板電容（Cp)串聯，其中該儲存電客器（Cs)的數值相對於該面板電容（Cp)充份地大，使得⑴對面板電容（Cp)在或接近其最大值的一重面板負載來說，該電能流到第一二次線圈以充電面板，而其餘能量充電儲存電容器（Cs)，（11)對面板電容有一平均值的平均負載來說，大約一半的能量流到面板而一半的能量泥到儲存電容器（Cs)，及（111)對面板電容在或接近其最小值的一輕負载來說，大部分能量流到儲存電容器== 餘能量流到面板。〃 21. 如申請專利範圍第2〇項之被動式矩陣顯示哭，，w 兵中儲存谷器（cs)的電容對最大面板電容的比率至，丨、3丄土 /疋大約 22.如申請專利範圍第以項之被動式矩陣顯、 T -、4 w，其中儲存電容器（Cs)的電容對最大面板電容的比率、Q 20:1 ΟΛ>1 干王y疋大约 23.如申請專利範圍第22項之被動式矩陣顯示器， σ。，、中儲存 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 540029 A B c D 六、申請專利範圍電容器（cs)的電容對最大面板電容的比率至少是大約 30:1。 24. 如申請專利範圍第20項之被動式矩陣顯示器，其中該全波整流器結合蕭基（Schottky)二極體以使順向二極體電壓降減到最小。 25. 如申請專利範圍第20項之被動式矩陣顯示器，其中進一步二次線圈對第二二次線圈的匝比至少是丨〇 5 : j。 26. 如申請專利範圍第20項之被動式矩陣顯示器，其中進一步二次線圈對第二二次線圈的匝比至少是丨1 : j。 27. 如申請專利範圍第26項之被動式矩陣顯示器，其中進一步一次線圈對第二二次線圈的匝比是在1 1:1到1 2:1的範圍。 28. 如申請專利範圍第20項之被動式矩陣顯示器，其中該一次線圈有〜E而該二次線圈有A匝，使得Ci>>(n2/ni)2 X CP。 29·如申請專利範圍第20項之被動式矩陣顯示器，進一步包含一額外電容器，用來改變該諧振頻率。 30·如申請專利範圍第18項之被動式矩陣顯示器，其中來源進一步包含電壓裝置，用以產生—直流電壓；和一脈衝寬度調變器’用以改變該直流電壓成為電能的脈衝。 31.如申請專利範圍第18項之被動式矩陣顯示器，進一步包含一控制器以控制由該諧振電路所接收之電能的速^ G 以控制由於該顯示器的變動阻抗、和該顯示器的能量使用引起之該正弦電壓的波動。 -26- 本紙張尺度適财國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) --：-—---— 540029 A B c D 六、申請專利範圍 32. 如申請專利範圍第3 1項之被動式矩陣顯示器，其中該控制器進一步包含一回饋電路，以使用來自該諧振電路的一輸入感應該正弦電壓的波動，並在之後提供一回饋訊號到該控制器。 33. 如申請專利範圍第32項之被動式矩陣顯示器，其中該輸入是來自該諧振電路的一步降變壓器之——次線圈。 34. 如申請專利範圍第33項之被動式矩陣顯示器，其中該正弦電壓藉由調整到該控制器的該回饋訊號定位在一預定數值。 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)