专利名称:驱动装置经过改良的显示器件的制作方法本发明涉及一种显示器件，该显示器件包括一个电光显示介质、一组象素和一组行列电极。电光显示介质在两个支撑板之间，该组象素成行列排列，各象素由装在各支撑板的对向表面上的两图象电极组成，该组行列电极用以驱动各象素，行电极设在一个支撑板上，列电极设在另一个支撑板上。在这方面必指出的是，这里“行电极”和“列电极”二词必要时是可以互换的，因而提到列电极时可意指行电极，同时也可将列电极改称为行电极。这类显示器件适宜借助诸如液晶、电泳悬浮体和电致变色材料之类的无源电光显示介质显示字母数字和视频信息。目前公知的无源电光显示介质，其相对于施加在其上的电压的传输特性的陡度和/或其固有的存储能力都是不够的。由于这些特性，要用这类电光显示介质使多路的矩阵显示器件达到充分的对比度，在受驱动的扫描线数方面受到了限制。由于存储能力不足，需要反复写入通过列电极加到所选择行上的信息。此外，加到各列电极上的电压不仅出现在某一受驱动行的各象素上，而且也出现在其它所有各行的象素上。因此各象素在不受驱动期间，其上也加有有效电压，该电压应相当小，使象素不致因此处于导通状态。此外，象素有效电压在导通和截止状态下的比值随行电极数目的增加而减少。由于特性的陡度不足，各象素在导通和截止状态之间的对比度下降。每个象素用一个开关控制就可以获得存储作用，从而加到某一受驱动行的信息就可以在其它各行电极受驱动期间保留在象素两端足够长的时间，尽管在这种情况下，信息由于泄漏电流还是可能会丢失的。上述采用二极管作为控制开关的显示器件在美国专利4，223，308中有介绍。但这种显示器件用在电视系统上是会出问题的。在一般用于逐行倒相(美国电视制式委员会)制之类电视的控制系统中，在每1/25秒(1/30秒)帧周期过程中要写入约575(525)行扫描线，将其分配到每1/50(1/60)秒约288(265)行扫描线的偶数和奇数场。为避免液晶材料变质，最好在液晶两端加负电压和正电压交替驱动各显示元件。对行数约为288(265)行的显示屏来说，各图象元件可先用在奇数场期间所加的信息驱动，再用在偶数场期间所加的信息驱动，同时使图象元件两端的电压在奇数场期间的极性和在偶数场期间的极性不同。在这种情况下，不会产生隔行扫描，而是第二图象扫描线写在第一图象扫描线上，第四图象扫描线写在第三图象扫描线上，如此类推。这时，加到一个象素上的同极性信息每1/50秒(1/60秒)就得到补充，且改变其极性。因而荧光屏上图象扫描线的数目实际上只为两个场总扫描线数的一半。但为了写入575(525)条扫描线的完整图象，图象信息应以隔行扫描的方式显示，从而使相反极性的信息不是在1/50(1/60)秒之后而是在1/25(1/30)秒之后补充，同极性的信息则每1/25(1/15)秒显示一次。因为这时已经用相同的(正或负)电压驱动图象元件一个较长的时间，这个信息会由于泄漏电流而丢失一部分。由于正信息和负信息之间有差别，图象上还会产生频率为25/2(15)赫的闪烁效应。在以本发明申请人的名义申请的未预先公开的8502663号专利申请书中即介绍了本说明书开端所述的那种显示器件。该显示器件可用逐行倒相(美国电视制式委员会)制驱动，既不会或几乎不会因闪烁而降低图象质量，而且也大大减少了泄漏电流所带来的影响。该申请书详细说明了采用哪一种选择和数据电压可以使该类显示器件工作，哪一种电压的绝对值对偶数场和奇数场都一样。值得注意的是，偶数场中在写入其图象扫描线之后的奇数行的“非选择”电压选用了等于在写入奇数场图象扫描线之后的“非选择”电压。对于偶数行的“非选择”电压也采用相同的做法。若采用二极管作为非对称非线性开关元件，则用这种“二级”驱动器驱动(例如，液晶显示矩阵)就会在各二极管两端产生截止电压，从而使泄漏电流大到不可接受的程度。本发明的一个目的即要消除这种缺点。
为此，本发明的显示器件具有这样的特点，即在象素与各行电极之间加有若干不对称非线性开关元件，与一个列电极与两相邻行电极之间的各象素串联，且本发明的显示器件有一个用选择电压驱动各行电极用的驱动电路，该驱动电路用来自第一奇数或第二偶数场的信息选择驱动各象素用的第i行电极(0≤i≤n)时，给至少第一(i-1)非选上的行电极提供至少其中一个与有关场有关的第一组非选择电压，并给其它非选上电极提供至少其中一个第二组非选择电压。
在本申请书中，非对称非线性开关元件不用说首先是指通常用以制造所述显示器件的二极管，例如，以单晶、多晶或非晶硅、CdSe或其它半导体材料制成的pn二极管、肖特基二极管或pin二极管，不过也不排除其它非对称非线性开关元件，例如，基极-集电极结短路的双极晶体管或其栅极与漏极区互联的金属氧化物半导体。
本显示器件最好包括一个以这样的方式进行驱动的驱动电路，使得一列中的两相邻象素每次通过各非对称非线性开关元件接到一个公用行电极，各开关元件(从该公用行电极看起至其它与各两相邻象素有关的诸行电极)系同向偏置，且在第(i+1)行电极上加有与第一组非选择电压有关的电压。通过分别选择第二和第四非选择电压和第一和第三非选择电压，使它们在绝对值上大致相等，而且以同样的方式选取选择电压，则有三个电压电平就足以达到驱动的目的。
实践证明，采用这种“三电平”驱动可以大大减少二极管两端的截止电压，从而避免图象因泄漏电流而变坏。
为达到所希望的驱动，可以将，例如，各行电极通过第一开关以电气传导方式接到选择电压的接线，或通过第二开关以电气传导方式接到一个可通过第三或第四开关以电气传导方式接到非选择电压接线的地方。
所述驱动可用1∶N解码器付诸实，但也可以从一个移位寄存器或另一个寄存器的一个寄存器级(可能设置一个保持电路或将存储在该寄存器级的信息变换成所需电平的电压的放大级)实现。
至于各开关，可选用，例如，n沟道金属氧化物半导体晶体管，但也可以选用p沟道金属氧化物半导体晶体管或两者，或双极型晶体管。
现在参照一些实施例和附图更详细介绍本发明的内容。附图中图1是本发明显示器件的部分剖面示意图。
图2是本发明显示器件中显示元件的传输/电压特性的示意图。
图3是根据非预先公开的8502663号荷兰专利申请书的一个显示器件的部分驱动电路的示意图。
图4是该驱动电路的另一部分，图5是在行电极上有关电压的变化情况，图6是本发明的一组驱动电压图，图7是有关的驱动电路，图8则是本发明另一个器件的示意图。
图1是显示器1的部分剖面示意图。该显示器件有两个支撑板2和3，在该两支撑板之间有液晶4。支撑板2和3的内表面敷有电气和化学绝缘层5。支撑板2和3上分别设有许多成行和成列配置的图象电极6和7。图象电极6和7彼此相对，构成显示器的象素。在图象电极7的各列之间设有条形列电极11。列电极11和图象电极7最好合成条形电极。各条形行电极8a、8b、8c、8d等设在各图象电极6的各行之间。各图象电极6借助于各二极管9a、9b、19a、19b(图1中看不到)接到两行电极8上。借助于各行电极8上的电压，二极管9、19给液晶4提供相对于加到各列电极11上的电压足够的阈值，并使液晶4具有存储功能。此外，支撑板2和3的内表面上设有晶体取向层10覆盖着各电极6、7、8和11。如所周知，往液晶层4两端加电压可以使液晶分子处于不同的取向状态，从而在光学上处于不同的状态。本显示器件既可作为一个透光性器件也可作为一个反光性器件付诸实施。
图2是图1显示器件中显示元件上的透光电压特性曲线示意图。在某一给定的阈值电压V1(或VTHR)以下，显示元件大体上不让光通过，而高于某一饱和电压值V2(或VSAT)时，显示元件大体上完全透光。在这一点上应该指出的是，由于这些显示元件通常是用交流电压驱动的，因而电压的绝对值是沿横坐标绘制的。
图3是本发明部分显示器实施例的示意图。图3中，各象素12的一端通过各图象电极7接到各列电极11上，各列电极11则与各行电极8一起成矩阵形式配置。各象素12的另一端都分别通过二极管9a、9b、19a、19b接到各行电极8上。在这种情况下，例如，行电极8b系通过二极管9b接到象素12a上，并通过二极管19a接到象素12b上，从而使象素12a和12b共用行电极8b。同样，行电极8c为象素12b和12c所共用，因为它是通过二极管19b和9a接到这些象素上的，如此类推。
本发明显示器件受驱动的情况如下。在奇数场期间(举例说)，各行(行电极)8a、8c、8e等先后处于被选用的状态(在此例中，使电压下降)。于是由各象素12a构成的各电容器通过各二极管9a放电，这视乎各列电极11上对应于第一图象扫描线的信息的信息而定。接着，各象素12b通过各二极管19b放电，这视乎各列电板11上的信息而定，同时各象素12c通过各二极管9a放电。若它们不处在被选用状态，则各奇数行8a、8c、8e上的电压高到如此程度，各(偶数)行(行电极)8b、8d、8f上的电压低到如此程度，以致只有与所选用的(奇数)行电极连接的二极管9a、19b能导通，所有其它二极管都截止。
在偶数场期间，各行电极8b、8d、8f等先后处于被选用状态(使电压变高)，从而使各象素12a和12b、和12c和12d等构成的电容器随各列电极11上对应于第二、第四行等图象扫描线的信息充电，因为将各象素12接到8b、8d等行电极的二极管9b和19a这时能顺次导通，且其它各选择行上的电压(即各非选择偶数行和奇数行)系这样选择，使所有其它二极管都截止。
这样，各象素在一完整帧周期内随偶数和奇数场周期的信息而受驱动。因此，第一和第二图象扫描线的平均信息系写到各象素12a的第一行，第二和第三图象扫描线的平均信息写到各象素12b的第二行，第三和第四图象扫描线的平均信息写到各象素的第三行，如此类推。
由于选用了这种结构，因而在各20毫秒(逐行倒相制)或16.7毫秒(美国电视制式委员会制)的场周期期间，信息得到补充，且极性改变，同时对n行象素来说，只需用(n+1)行电极(接线)。适宜接收逐行倒相制信号(575行外形线)和美国电视制式委员会制信号(525行外形线)的液晶显示器件就以这种方式付诸实施。此外，由于非选上各行电极的电压可选择得高得或低得足以使所有其它二极管都截止，因而可以选用一种有任意阈值的液晶显示材料或另一种电光材料，同时二极管9、19二极管特性参差的影响可以忽略不计。
这里介绍的这种显示器特别适用于这样一种驱动方法，在该驱动方法中选用VC= (VSAT+VTNR)/2 作为象素两端的平均电压值(见图2)。在这个方法中，各象素12两端的电压绝对值大体上限制在VTHR和VSAT之间。这方面在S.Togashi等人在SID 84文摘第324至325页写的“用硅二极管环控制的LCTV显示器”一文中有介绍。
在VC周围采用这种驱动方式，且二极管9、19的导通和截止电压为VON和VOFF的情况下，则在奇数场期间，象素15a在选择状态下的平均电压应为V＝-1/2(VSAT+VTHR)，在奇数场期间V＝1/2(VSAT+VTHR)。
导通电压VON是通过二极管的电流大得足以给与该象素有关的电容器快速充电的电压，同时电压VOFF是这样选择，使得有关电流小到这样的程度，使该电容器大体上不放电。
当由各象素12a构成的电容器根据列电极11上的信息在驱动过程中通过各行电极8放电或充电到最大电压值VC+VDMAX＝VSAT和最低电压值VC-VDMAX＝VTHR之间电压值时，就等级(灰度级)而论，是有其良好作用的。消掉VC，得出VDMAX＝1/2(VSAT-VTHR) (a)其它象素一经选择，所有-VDMAX和VDMAX之间的电压值都可能出现在各列电极11上。通过容性耦合，结点15上在奇数场期间的最大和最小电压值这时分别为VMIN＝-VDMAX-VSAT和VMAX＝VDMAX+VSAT若选用其它行电极8，则结点15可能正好不会通过其它电极8放电，从而对各奇数电极来说，下列关系式成立VNONSEL+VOFF≥VMAX＝VDMAX+VSAT或者
≥ 1/2 (VSAT-VTH)+VSAT-VOFF(b)同时，对各偶数电极来说，下列关系式成立
-VOFF≤VMIN＝VDMAX+VSAT或
≤- 1/2 (VSAT-VTH)-VSAT+VOFF(c)对各选择电压来说，下列关系式成立
＝- 1/2 (VSAT+VTH)-VON(d)
＝ 1/2 (VSAT+VTH)+VON(e)在各场周期期间，各列电极11上的信息(数据)符号改变。
使下列关系式成立的上述电压值可用图4所示的电路获得
每个行电极8都通过开关22和23(在此例中为n沟道金属氧化物晶体管)接到输入线24、25、26、27上。各行电极8系以电气传导的方式接到晶体管22、23的漏极区33，而驱动偶数行8a、8c、8e、8g、…用的晶体管22、23的源极区34系接到其上有
电压的输入线26和27上，驱动偶数行8b、8d、8f、8h…用的晶体管22、23的源极区33则接到其上有
电压的输入线24和25上。
在此实例中，晶体管22、23分别从偶数和奇数电极的移位寄存器20和20′驱动。寄存器级30的输出端31以电气传导的方式接到晶体管23的栅电极25，同时互补输出端32以电气传导的方式接到晶体管22的栅电极35。这时，寄存器20、20′的第一寄存器通过输入端21、21′处于高电平(1)，而所有其它寄存器级仍然处于低电平(0)。于是与此寄存器级有关的n沟道金属氧化物晶体管23开始导通，从而使各有关行电极8接到VSEL上。互补输出端32处于低电平，因而与此寄存器级有关的晶体管22不导通。
所有其它寄存器级都处于低电平(0)，这就是说，只有为各辅助输出32所驱动的有关晶体管22导通，从而使所有其它行电极接到VNONSEL上。
接着，下一个寄存器级通过在其后的时钟周期将一(1)移位到一个寄存器级上，同时第一级再次变成低电平(0)，如此类推。在图4的实例中，“1”移位到与奇数场有关的第三级上，就是说，行电极8e接到
上，同时所有其它行电极接到
上。选择好所有奇数行电极之后，选取偶数行电极，然后重复这个循环。图5是奇数行电极(实线)和其后的偶数行电极(点划线)有关电压的变化情况。
作为另一个选择方案，可以不采用图中所示的n型半导体，而采用p型半导体，这时就要对调寄存器各倒相和非倒相输出端的接线。该电路还可以采用，例如，互补金属氧化物晶体管，这时各互补晶体管的各栅电极由移位寄存器或1∶N解码器的输出驱动。
在上述各电压电平下，二极管9的截止电流在某一最大截止电压下应小得足以弥补信息损失。该截止电压为VMAXSPER＝
+VOFF＝3VSAT-VTHR-VOFF其中VOFF是二极管的正向电压，在此正向电压下，泄漏电流仍然大得足可以忽略不计。对液晶(MERCK，ZLI84460)来说，一般VSAT～3.6伏，VTH～2.1伏，对二极管来说，VOFF～0.4伏。因此VMAXSPER～8.3伏，这意味着，泄漏电流大到不可接受的程度。
在推导(b)、(c)、(d)、(e)各式时，起始点是在各结点15的最大电压范围2VSAT。但在理想的情况下，在写入一行奇数场之后，由刚写入的那一行的象素12所形成的电容器，其两端的电压在两极端值-VTHR和-VSAT之间。因此，在写入一行奇数场之后，对各结点15处的各极端值来说，下列关系式成立VMIN＝-VSAT-VDMAXVMAX＝-VTHR+VDMAX对各奇数电极来说，下列关系式成立
+VOFF≥VMAX＝-VTHR+VDMAX
或者
≥ 1/2 (VSAT-VTHR)-VTHR-VOFF(f)对各偶数电极来说，
-VOFF≤VMIN＝-VSAT-VDMAX或者
≤- 1/2 (VSAT-VTH)-VSAT+VOFF(g)而对VSEL来说，下列关系式成立
＝- 1/2 (VSAT+VTH)-VON(d)与此类似，在写入一行偶数场之后，各象素12所形成的电容器，其两端的非选择用电压最大为VSAT，最小为VTHR。因此在写入一行偶数场之后，对各结点15上的各极端值来说，下列关系式成立VMIN＝VTHR-VDMAXVMAX＝VSAT+VDMAX对各偶数和奇数电极的各非选择电压来说，在写入偶数场之后，下列关系式成立
-VOFF≤VMIN＝VTHR-VDMAX
≤- 1/2 (VSAT-VTHR)+VTHR+VOFF(h)还有
VOFF≥VMAX＝VDMAX+VSAT
≥ 1/2 (VSAT-VTH)+VSAT-VOFF(i)同时，对偶数场的选择电压来说，下列关系式成立VSEL＝ 1/2 (VSAT+VTHR)+VON(e)为驱动各象素，这时各行电极可呈现三个电压电平。
图6是，例如，头三个奇数行电极上的电压变化(以实线表示)和其后各偶数行电极上的电压变化(以点划线表示)的示意图。总的说来，对所示各电压来说，下列各关系式成立奇数场Vs0＝
＝- 1/2 (VSAT+VTHR)-VON(d)Vsno0＝VNONSEL＝ 1/2 (VSAT-VTHR)-VTHR-VOFF(f)奇数电极Vsnoe＝VNONSEL＝- 1/2 (VSAT-VTHR)-VSAT+VOFF(g)偶数电极偶数场Vse＝
＝ 1/2 (VSAT+VTHR)+VON(e)Vnsee＝VNONSEL＝- 1/2 (VSAT-VTHR)+VTHR-VOFF(h)偶数电极Vnse0＝VNONSEL＝ 1/2 (VSAT-VTHR)+VSAT-VOFF(i)奇数电极这里，下列关系式成立
其中，｜VL｜＜｜VH｜在为此3电平驱动的各电压中，对(某一场中)二极管9两端的最大截止电压来说，下列关系式成立VMAXSPER＝
-VOFF＝2VSAT-VTHR-VOFF最大截止电压减少(VSAT+VTH)，在上述实例中，约为2.6伏。在这样的截止电压下，泄漏电流大大减小。此外由于截止电压降低了，因而可以采用截止电压较低的二极管。
下表示意展示了具有，例如，512行电极的显示器件各电极上出现的电压变化。
从表中可以明显看出，选取奇数行电极i的电压为Vso时，其后的偶数行电极(i+1)就和所有先前的偶数电极一样，用非选择电压Vnsoe驱动，同时i＜n的所有奇数电极用非选择电压Vnsoo驱动。第(i+1)个电极以后的所有行电极都用电压Vnsee和Vnsoo驱动，这些电压是在偶数场出现的过程中从t256逐步出现在各顺次排列的行电极上的。不同类型的非选择电压就这样保持不变直到需要选择其它场为止。为使此电压状态按规定方式保持下来，需要具有存储功能。这可通过，例如，增设若干触发器电路加以实现，该触发器电路个个都连接到一个行电极上，且在选择该行电极时触发。
图7是特别适宜集成的这类电路，因为其额外的存储功能是藉移位寄存器获得的。它由两个寄存器20、20′组成，分别供各偶数和奇数电极使用。至于图4的电路，这些寄存器还具有另外的寄存器级40。寄存器级30、40和输出31、32确定各开关37、38(在此实例中也是n沟道金属氧化物半导体晶体管)是否接到电压Vnseo，或者，视乎其后寄存器30的状态而定，是否要在电压Vnsoo和选择电压Vso之间进行选择。此外在该情况下，该电路也可采用P型晶体管而不用n型晶体管，同时也可以将它们联合使用，在这种情况下，可以通过一个移位寄存器的输出进行驱动。
在此实例中，有一个寄存器级处于高电平(1)，而前面各级则处于低电平(0)，一个行电极(在此实例中为8e，即第五行电极)系通过开关36和38连接到Vso。由于所有其后各极30因存储作用而也处于高电平(1)，因而后面各奇数行电极(第七、第九、第十一…)连接到Vnseo;行电极8b、8d、8f连接到Vnsoe，其它偶数行电极都连接到Vnsee。此情况可通过给予寄存器20和20′以大体上互补性的内容获得。
至于刚写入的各行1、2和3(连接到行电极8a、8b和8c)，由于非选择电压Vnsoo和Vnsoe分别出现在电极8a、8c和8b、8d上，各二极管两端的最大截止电压因而大大降低。但这对第六行电极8f不适用，因为电极8g连接到Vnseo时该电极系连接到Vnsoe，使得可在有关二极管的两端出现最大截止电压，但这只维持一个行周期，而有关象素是紧跟其后用新信息写入，因而可能出现的泄漏电流几乎不产生任何影响。奇数场中其后的行电极(8g)一经选择，8f和8g之间各二极管的该截止电压就被清除。行电极8g、8i、8h接到Vnseo，电极8h、8j、8l接到Vnseo，从而使各二极管的最大电压以类似方式下降。
当然本发明并不局限于上述列举的实例，可以进行若干修改，特别是在实现各电路的功能方面，可获得如图6所示的电压变化情况。
本发明也可应用于由所谓ac-D2C法驱动的装置中，该方法在B.J.雷赫呐等人在一九七一年十一月《Proc.IEEE》第59卷，第11期，第1566至1579页，特别是第1574页刊登的题为“液晶矩阵显示器”一文中有介绍。
图8是该类矩阵装置的一部分，其中各选择行有两行电极8、8′，在该电极之间有两个串联接的二极管9，各二极管的公共点接到象素上。对这种矩阵可采用类似的驱动电平，如图6所示。由于各行每次都有两个独立的选择行，因而选择某一给定行的各象素时对毗邻行的各象素没有任何影响，这时各电压电平相对于时间的变化稍微有一些区别。
本发明也可用以本发明申请人的名义申请的8502662号非预先公开的荷兰专利申请书所介绍的那种装置，在该装置中，在第一行电极与一列电极之间装有至少一个第一非对称非线性开关元件，与各象素串联，且在第一行电极与第二行电极之间的第一非对称非线性开关元件串联有至少一个极性相同的额外非对称非线性开关元件。第一行电极再通过与第一非对称非线性开关元件串联极性相同的第一号非对称非线性开关元件进行连接，第二行电极则通过与另外非对称非线性开关元件串联的同极性的第二号对称非线性元件接到一个公共连接点上。


一种三电平驱动装置，其中两电平供由二极管矩阵驱动的显示器件的“非选择”电压之用。这种三电平驱动装置能降低二极管矩阵中各二极管两端的截止电压，为选择二极管提供更宽广的途径。