АКТИВНО-МАТРИЧНЫЙ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИЙ ДИСПЛЕЙ
ACTIVE-MATRIX LIGHT-EMITTING DISPLAY

Изобретение относится к индикаторной технике и может быть использовано при создании активно-матричных светоизлучающих дисплеев для отображения графической информации.
Известны активно-матричные светоизлучающие дисплеи, например вакуумные люминесцентные дисплеи, предназначенные для отображения графической информации (см. www.itronise.co.jp/english/ppli/cl.htm).
Недостатком этих дисплеев является использование подложки из монокристаллического кремния, на которой расположены сдвиговые регистры, регистры-защелки и драйверы управления пикселем, что ограничивает размер информационного поля и объем отображаемой информации.
8
Наиболее близким аналогом-прототипом является активно-матричный светоизлучающий дисплей, содержащий строчные и столбцовые шины, анодные шины, катодную шину и пиксельные ячейки. Каждая пиксельная ячейка содержит пиксель, электрод, управляющий током пикселя, катод, адресный и управляющий N-канальные МОП транзисторы, а также конденсатор. Исток адресного транзистора соединен со столбцовой шиной, его затвор - со строчной шиной, а сток - с затвором управляющего транзистора. Сток управляющего транзистора соединен с шиной управляющего напряжения, а его исток - с анодом-пикселем. Первый вывод конденсатора соединен с затвором управляющего транзистора, а второй вывод конденсатора - с истоком управляющего транзистора. Катоды всех пиксельных ячеек соединены с катодной шиной. Пиксели, катоды, управляющие транзисторы, адресные и питающие шины размещены на стеклянной подложке (см. патент US №7274136, «Гибридный активно-матричный дисплей на тонкопленочных транзисторах», МКИ: H01J 1/304, опубл. 25.09.2007 г.).
Недостатком конструкции этого дисплея является невысокое качество отображения информации из-за низкой яркости свечения пикселей. Низкая яркость свечения пикселей обусловлена тем, что напряжение на электроде, управляющем током пикселя, ограничивается напряжением на строчной шине и пороговым напряжением адресного и управляющего N-канальных МОП транзисторов вследствие того, что управляющий транзистор является истоковым повторителем. Напряжение на его истоке и, следовательно, на аноде-пикселе не превышает напряжение на строчной шине минус удвоенное значение порогового напряжения адресного и управляющего транзисторов.
Сущность изобретения заключается в следующем. Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в улучшении качества отображения информации на активно-матричных светоизлучающих дисплеях за счет повышения яркости свечения пикселей.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в активно-матричный светоизлучающий дисплей, содержащий строчные и столбцовые шины, анодные шины, катодную шину и пиксельные ячейки, каждая из которых содержит анод-пиксель, катод, адресный N-канальный МОП транзистор, управляющий N-канальный МОП транзистор и конденсатор, исток адресного N-канального МОП транзистора соединен со столбцовой шиной, затвор адресного N-канального МОП транзистора соединен со строчной шиной, а сток адресного N-канального МОП транзистора соединен с затвором управляющего N-канального МОП транзистора, сток управляющего N-канального МОП транзистора соединен с анодной шиной, а исток управляющего N-канального МОП транзистора соединен с анодом-пикселем, первый вывод конденсатора соединен с затвором управляющего N-канального МОП транзистора, а второй вывод конденсатора соединен с истоком управляющего N-канального МОП транзистора, катоды всех пиксельных ячеек соединены с катодной шиной, дополнительно введены K импульсных источников анодного напряжения, величина K соответствует значениям от 1 до числа строчных шин, пиксельные ячейки сгруппированы в K групп, при этом группы K пиксельных ячеек параллельны строчным шинам, выходы импульсных источников анодного напряжения соединены с анодными шинами соответствующих групп пикселей, а общие выводы импульсных источников анодного напряжения соединены с катодной шиной.
Введение в активно-матричный светоизлучающий дисплей дополнительных импульсных источников анодного напряжения позволяет зарядить конденсатор пиксельной ячейки, который подсоединен между затвором и истоком управляющего транзистора, до напряжения столбцовой шины. После окончания адресации строки это напряжение фиксируется между затвором и истоком управляющего транзистора. Поэтому управляющий транзистор работает как ключ. Это обстоятельство устраняет ограничение напряжения на аноде-пикселе, лимитируемое напряжением на строчной шине, и тем самым позволяет увеличить яркость свечения пикселя и качество отображаемой информации на активно-матричном светоизлучающем дисплее.
Сущность изобретения поясняется графическими материалами, примером конкретного исполнения активно-матричного светоизлучающего дисплея с четырьмя строками, двумя столбцами, катодами с полевой эмиссией и пикселями, покрытыми люминофором.
На фиг.1 показан общий вид схемы активно-матричного светоизлучающего дисплея.
На фиг.2 показана схема одной строки пиксельных ячеек.
На фиг.3 показана схема пиксельной ячейки.
На фиг.4 показаны диаграммы напряжений, поясняющих работу активно-матричного светоизлучающего дисплея.
На чертежах приняты следующие обозначения:
1 - активно-матричный светоизлучающий дисплей,
2 - строчные шины,
3 - столбцовые шины,
4 - анодные шины,
5 - катодная шина,
6 - строки пиксельных ячеек,
7 - пиксельные ячейки,
8 - анод-пиксель,
9 - катод,
10 - адресный N-канальный МОП транзистор,
11 - управляющий N-канальный МОП транзистор,
12-конденсатор,
13 - исток адресного N-канального МОП транзистора 10,
14 - затвор адресного N-канального МОП транзистора 10,
15 - сток адресного N-канального МОП транзистора 10,
16 - затвор управляющего N-канального МОП транзистора 11,
17 - сток управляющего N-канального МОП транзистора 11,
18 - исток управляющего N-канального МОП транзистора 11,
19 - первый вывод конденсатора,
20 - второй вывод конденсатора,
21 - первый импульсный источник анодного напряжения,
22 - второй импульсный источник анодного напряжения,
23 - первая строка пиксельных ячеек,
24 - вторая строка пиксельных ячеек,
25 - выход первого импульсного источника напряжения 21,
26 - третья строка пиксельных ячеек,
27 - четвертая строка пиксельных ячеек,
28 - выход второго импульсного источника напряжения 22,
29 - общие выводы первого 21 и второго 22 импульсных источников напряжений,
30 - строчный драйвер,
31 - импульс строчной адресации к пиксельным ячейкам первой строки,
32 - импульс строчной адресации к пиксельным ячейкам второй строки,
33 - импульс строчной адресации к пиксельным ячейкам третьей строки,
34 - импульс строчной адресации к пиксельным ячейкам четвертой строки,
35 - первое анодное напряжение,
36 - второе анодное напряжение,
37 - столбцовый драйвер,
38 - сигналы столбцовой адресации,
39 - первый временной интервал,
COL
40 - напряжение между затвором и истоком управляющего транзистора, равное V,
41 - напряжение между затвором и истоком управляющего транзистора меньше Vt,
42 - второй временной интервал,
43 - третий временной интервал,
44 - четвертый временной интервал,
45 - следующий кадр.
В соответствии с настоящим изобретением активно-матричный светоизлучающий дисплей 1 содержит строчные шины 2, столбцовые шины 3, анодные шины 4, катодную шину 5 и строки 6 пиксельных ячеек 7. Каждая пиксельная ячейка 7 содержит анод-пиксель 8, катод 9, адресный N-канальный МОП транзистор 10, управляющий N-канальный МОП транзистор 11 и конденсатор 12. Катоды 9 всех пиксельных ячеек 7 соединены с катодной шиной 5. Исток 13 адресного N-канального МОП транзистора 10 соединен со столбцовой шиной 3, затвор 14 соединен со строчной шиной 2, сток 15 соединен с затвором 16 управляющего N-канального МОП транзистора 11. Сток 17 управляющего N-канального МОП транзистора 11 соединен с анодной шиной 4. Исток 18 управляющего N-канального МОП транзистора 11 соединен с анодом-пикселем 8. Первый вывод 19 конденсатора 12 соединен с затвором 16 управляющего N-канального МОП транзистора 11. Второй вывод 20 конденсатора 12 соединен с анодом-пикселем 8. Активно-матричный светоизлучающий дисплей 1 также содержит первый импульсный источник анодного напряжения 21 и второй импульсный источник анодного напряжения 22. Анодные шины 4 первой строки 23 пиксельных ячеек 7 и второй строки 24 пиксельных ячеек 7 подсоединены к выходу 25 первого импульсного источника анодного напряжения 20. Анодные шины 4 третьей строки 26 пиксельных ячеек 6 и четвертой строки 27 пиксельных ячеек 6 подсоединены к выходу 28 второго импульсного источника анодного напряжения 22. Общие выводы 29 первого импульсного источника анодного напряжений 21 и второго импульсного источника анодного напряжений 22 соединены с катодной шиной 5.
ROW
ROW
ROW
COL
ROW
COL
ROW
COL
COL
COL
Активно-матричный светоизлучающий дисплей 1 работает следующим образом (см. фиг.1 - фиг.4). Строчный драйвер 30 подает поочередно на строчную шину 2 первой строки 23 пиксельных ячеек 7 импульс строчной адресации 31, на строчную шину 2 второй строки 24 подает импульс 32, на строчную шину 2 третьей строки 26 подает импульс 33, на строчную шину 2 четвертой строки 27 подает импульс 34. Напряжение высокого уровня импульсов строчной адресации 31, 32, 33, 34 равно V, причем V>2Vt, где Vt - пороговое напряжение адресного N-канального МОП транзистора 10 и управляющего N-канального МОП транзистора 11. Первый импульсный источник анодного напряжения 21 подает на анодные шины 4 первой строки 23 и второй строки 24 пиксельных ячеек 7 первое анодное напряжение 35. Второй импульсный источник анодного напряжения 22 подает на анодные шины 4 третьей строки 26 и четвертой строки 27 пиксельных ячеек 7 второе анодное напряжение 36. При адресации к первой строке 23 и второй строке 24 пиксельных ячеек 7 уровень первого анодного напряжения 35 равно нулю вольт, а уровень второго анодного напряжения 36 равно Va, причем величина Va>V. При адресации к третьей строке 26 и четвертой строке 27 пиксельных ячеек 7 уровень второго анодного напряжения 36 равен нулю вольт, а уровень первого анодного напряжения 35 равен Va. Столбцовый драйвер 37 подает на столбцовые шины 3 сигналы столбцовой адресации 38. Для свечения анода-пикселя 8 сигнал столбцовой адресации 38 подает напряжение высокого уровня V, причем V+Vt>V>Vt, а для гашения анода-пикселя 8 подает нулевое напряжение. Во время первого временного интервала 39 на строчной шине 2 первой строки 23 устанавливается напряжение V, адресные N-канальные МОП транзисторы 10 первой строки открываются. При сигнале столбцовой адресации 38, равном V, между затворами 16 и истоками 18 управляющих N-канальных МОП транзисторов 11 первой строки 23 устанавливается напряжение 40, равное V. При сигнале столбцовой адресации 38, равном нулевому напряжению, между затворами 16 и истоками 18 управляющих N-канальных МОП транзисторов 11 первой строки 23 устанавливается напряжение 41, которое меньше Vt. Во время второго временного интервала 42 аналогично происходит адресация к пиксельным ячейкам 7 второй строки 24. При этом адресные N-канальные МОП транзисторы 10 первой строки 23 закрываются, напряжения 40 и 41 между затворами 16 и истоками 18 управляющих N-канальных МОП транзисторов 11 будут оставаться неизменными до прихода следующего импульса строчной адресации 31 первой строки 23 пиксельных ячеек 7. Во время третьего временного интервала 43 и четвертого временного интервала 44 аналогично предыдущему происходит адресация к пиксельным ячейкам 7 третьей 26 строки и четвертой 27 строки пиксельных ячеек 7. Уровень первого анодного напряжения 35 становится равным Va. Управляющие N-канальные МОП транзисторы 11 первой 23 строки и второй 24 строки пиксельных ячеек 7, между затворами 16 и истоками 18 которых имеется напряжение 40, равное V, открыты, и на аноды-пиксели 8 будет подано напряжение Va, и они светятся. Управляющие N-канальные МОП транзисторы 11 первой 23 строки и второй 24 строки пиксельных ячеек 7, между затворами 16 и истоками 18 которых имеется нулевое напряжение, закрыты, и аноды-пиксели 8 не светятся. Во время первого временного интервала 39 и второго временного интервала 42 следующего кадра 45 аналогично предыдущему происходит отображение данных на анодах-пикселях 8 третьей 26 строки и четвертой 27 строки пиксельных ячеек 7.
В приведенном примере описан активно-матричный светоизлучающий дисплей с двумя дополнительными источниками импульсного анодного напряжения, то есть К=2. Поэтому время свечения анодов-пикселей составляет 50% от времени кадра. В этом случае яркость свечения анодов-пикселей также будет, очевидно, составлять 50% от яркости свечения в статическом режиме при анодном напряжении питания Va. Для повышения яркости свечения в конструкцию активно-матричного светоизлучающего дисплея количество дополнительных источников импульсного анодного напряжения увеличивают. Так, например, если в активно-матричном светоизлучающем дисплее с 240 строками число К дополнительных источников импульсного анодного напряжения установить равным 8, то очевидно, что яркость составит 87,5% от статической и т.д. В пределе число К можно увеличивать до числа строк активно-матричного светоизлучающего дисплея.
Использование описываемой конструкции активно-матричного светоизлучающего дисплея по сравнению с известными конструкциями активно-матричных светоизлучающих дисплеев обеспечивает повышение качества отображаемой информации путем повышения яркости свечения анодов-пикселей за счет увеличения анодного напряжения.