專利名稱：有源矩陣液晶設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有源矩陣液晶設(shè)備(AMLCD)。
背景技術(shù)：
作為由溫度引起的液晶材料的光學(xué)特性變化的結(jié)果，使用液晶(LC)的 顯示設(shè)備在歷史上由于對(duì)比率的損失而遭受圖像質(zhì)量劣化。特別地，液晶的電 壓-透射曲線與其溫度有關(guān)，如附圖的

圖1所示。
對(duì)這種圖像質(zhì)量劣化的眾所周知的解決方案是提供一種溫控對(duì)比率補(bǔ)償 系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括測(cè)量顯示器溫度的裝置以及基于此測(cè)量值改變施加于該顯示 器的電壓的裝置。這種系統(tǒng)在EP0012479中的分段液晶顯示器和美國(guó)專利 5,926,162中的AMLCD中公開。
或者，可提供一種包括用于測(cè)量顯示器溫度的裝置和將該顯示器保持在恒 溫的加熱元件的溫控系統(tǒng)。這種系統(tǒng)在JP7230079中公開。 一般而言，與驅(qū)動(dòng) 電壓補(bǔ)償方法相比較，基于加熱元件方法的系統(tǒng)因與該加熱元件相關(guān)聯(lián)的增大 的功耗而不合需要。
依靠將分立溫度檢測(cè)元件附連到顯示器上來測(cè)量溫度的常規(guī)解決方案例 如在美國(guó)US專利5,029,982中公開。此方法的缺點(diǎn)包括液晶溫度的間接測(cè)量 (實(shí)際上被測(cè)量的是玻璃或其上安裝有檢測(cè)元件的襯底的溫度，而非LC的溫 度)；降低可靠性的到顯示器的額外連接；以及提高成本的額外部件或制造步 驟。
為了降低制造成本，液晶溫度傳感器可與集成在該顯示器襯底本身上的溫 度檢測(cè)元件一起制造，如在美國(guó)專利6,414,740中所公開的。在此公開中，溫 度檢測(cè)元件是具有與由該顯示器襯底分離的電路測(cè)量的溫度相關(guān)的漏電流的 薄膜二極管或薄膜晶體管。因而，該器件還具有執(zhí)行溫度間接測(cè)量和需要額外的到顯示器的連接的缺點(diǎn)。附加的缺點(diǎn)是通常的集成到該顯示器襯底上的元件 的工藝變化限制了這種系統(tǒng)的精確度。美國(guó)專利6,333,728公開了其中溫度檢測(cè)元件作為液晶電容器形成的改進(jìn) 的裝置。使用液晶電容器作為溫度檢測(cè)元件的優(yōu)點(diǎn)是在使所感測(cè)的溫度與顯示 器像素的光性能相關(guān)時(shí)它具有一對(duì)一轉(zhuǎn)換函數(shù)。液晶電容器對(duì)輸入斜坡電壓的 瞬態(tài)響應(yīng)被用作溫度的測(cè)量。在第一實(shí)施例中，微分器用來檢測(cè)此瞬態(tài)響應(yīng)的 最大變化率，且峰值檢測(cè)電路隨后被用來生成對(duì)應(yīng)于該最大率位置的電壓。將 此電壓與參考值進(jìn)行對(duì)比，且根據(jù)此相對(duì)值開啟/關(guān)閉加熱元件。在第二實(shí)施例 中，用開關(guān)裝置在指定時(shí)間對(duì)瞬態(tài)響應(yīng)進(jìn)行采樣。在此指定時(shí)間被采樣的電壓 因變于液晶元件的電容值，因此也因變于溫度。差分積分器將該采樣電壓與參 考值進(jìn)行對(duì)比，且其輸出用來控制加熱元件。在以上兩個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)提供與所測(cè)依賴于溫度的電壓和參考電壓之 間的差值相對(duì)應(yīng)的輸出電壓。盡管這適于加熱元件的開/關(guān)控制，當(dāng)在控制回路 中時(shí)，不利地是該系統(tǒng)不提供在較佳驅(qū)動(dòng)電壓補(bǔ)償系統(tǒng)中所需的絕對(duì)溫度測(cè) 量。此系統(tǒng)被修改以在實(shí)際的顯示器系統(tǒng)中獲得精確的絕對(duì)溫度測(cè)量是不太可能的，這是出于以下原因 測(cè)量液晶元件的電容的瞬態(tài)響應(yīng)方法需要恒定斜率的斜坡輸入電壓。這 在實(shí)際中難以實(shí)現(xiàn)，需要顯示器驅(qū)動(dòng)電路的復(fù)雜度大大增大。 在實(shí)際中精確地定義電容值，包括液晶電容元件是困難的。因此，需要 針對(duì)各個(gè)顯示器單獨(dú)地校準(zhǔn)提供給該系統(tǒng)的參考電壓和時(shí)序信號(hào)。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，提供一種有源矩陣液晶設(shè)備，包括具有有源矩陣區(qū)的有源 矩陣第一襯底；支撐有源矩陣的公共電極的第二襯底；在該第一襯底和第二襯 底之間的液晶材料層；溫度傳感第一電容器，其包括在第一襯底上的有源矩陣區(qū) 的圖像生成區(qū)域之外的第一電極，該第一電極通過形成該第一電容器電介質(zhì)的 液晶層與形成該第一電容器的第二電極的公共電極分開；以及電容測(cè)量電路， 其被安排成在有源矩陣操作期間，反復(fù)執(zhí)行將第一電容器預(yù)充電至基本固定、穩(wěn)定、已知的第一預(yù)充電電壓大小并形成代表該第一電容器的電容的信號(hào)的步 驟。測(cè)量電路可在該第一襯底上形成。因而，可能提供一種其中可實(shí)現(xiàn)形成AMLCD的一部分的液晶電容器的電 容的更精確的測(cè)量的裝置。該液晶電容器只有其端子中的一個(gè)是可接入的，因?yàn)槠淞硪欢俗邮怯稍O(shè)備公共電極形成，其電勢(shì)Vo)M可被調(diào)整以避免液晶材料的劣化。通過在將該液晶電容器預(yù)充電至固定、穩(wěn)定、已知大小的電壓之后進(jìn) 行測(cè)量，與電容無關(guān)的電壓可被基本消除；電容通常不依賴于預(yù)充電電壓的極 性。測(cè)量電路可被安排成在各個(gè)預(yù)充電步驟期間將第一電容器充電至相同大 小的電壓。測(cè)量電路可被安排成在各個(gè)預(yù)充電步驟期間將該第一電容器充電至 相同極性的電壓。測(cè)量電路可被安排成在有源矩陣尋址循環(huán)的相同部分執(zhí)行各個(gè)預(yù)充電步 驟。相同的部分可包括行尋址周期的相同部分。有源矩陣和公共電極可被安排成周期地對(duì)施加到該設(shè)備的像素單元上的 驅(qū)動(dòng)電壓的極性進(jìn)行反轉(zhuǎn)。有源矩陣和公共電極可被安排成在替換的行尋址周 期期間反轉(zhuǎn)該極性。測(cè)量電路可被安排成在替換的行尋址周期期間執(zhí)行該預(yù)充 電步驟。該形成步驟可在預(yù)充電步驟期間對(duì)存儲(chǔ)于該第一電容器內(nèi)的電荷進(jìn)行測(cè) 量。測(cè)量電路可被安排成通過電荷共享來測(cè)量存儲(chǔ)電荷。在變換循環(huán)的第一部 分的各個(gè)形成步驟期間，該測(cè)量電路可被安排成在第一形成相位期間與轉(zhuǎn)移第 二電容器共享存儲(chǔ)電荷，以及在第二形成相位期間使在該第二電容器上的第一 所得電壓可用。測(cè)量電路可被安排成在預(yù)充電步驟期間將參考第三電容器充電 至第二預(yù)充電電壓，在第一形成相位期間與轉(zhuǎn)移第四電容器共享存儲(chǔ)電荷，以 及在第二形成相期間使在第四電容器上的第二所得電壓可用。該第三電容器可 具有小于或等于第一電容器的最低預(yù)期值的值。該器件可包括用于形成第一所 得電壓和第二所得電壓之間的差值的裝置。該裝置^J包括被安排成臨時(shí)連接在 第二電容器和第四電容器之間的求和第五電容器。替換地，該裝置可包括隨后 階段的差分輸入。測(cè)量電路可包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器可以是積分轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器可以 是雙斜率轉(zhuǎn)換器。在該轉(zhuǎn)換循環(huán)的第二部分的各個(gè)重復(fù)放電循環(huán)期間，該測(cè)量電路可被安排 成在第三相位期間將放電第六電容器充電至第三預(yù)充電電壓，在第四相位期間 與轉(zhuǎn)移第七電容器共享存儲(chǔ)電荷，以及在第五相位期間使在第七電容器上的第 三所得電壓可用。測(cè)量電路可被安排成在第三相位期間將第三電容器充電至第 四預(yù)充電電壓，在第四相位期間與第四電容器共享存儲(chǔ)電荷，以及在第五相位 期間使在第四電容器上的第四所得電壓可用。該第六電容器可具有小于該第三 電容器的值的值。至少一個(gè)所述充電電壓可從公共電極上的電壓的補(bǔ)中導(dǎo)出。 至少一個(gè)所述預(yù)充電電壓可從矩陣元件驅(qū)動(dòng)電壓中導(dǎo)出。 在該轉(zhuǎn)換循環(huán)的最初部分的各個(gè)重復(fù)校準(zhǔn)循環(huán)期間，該測(cè)量電路可被安排 成在第六相位期間將校準(zhǔn)第八電容器充電至第五預(yù)充電電壓，在第七相位期間 與轉(zhuǎn)移第九電容器共享存儲(chǔ)電荷，以及在第八相位期間使在第九電容器上的第 五所得電壓可用。測(cè)量電路可被安排成在第六相位期間將第三電容器充電至第 六預(yù)充電電壓，在第七相位期間與第四電容器共享存儲(chǔ)電荷，以及在第八相位 期間使第四電容器上的第六所得電壓可用。測(cè)量電路可包括用于從第五所得電壓生成參考電壓的參考電壓發(fā)生器。該 發(fā)生器可包括被安排成從該校準(zhǔn)循環(huán)中對(duì)第五所得電壓進(jìn)行積分的第十電容 器。該發(fā)生器可被安排成在該轉(zhuǎn)換循環(huán)的第二部分期間將參考電壓提供給轉(zhuǎn)換 器的比較器。代表該電容的信號(hào)可提供液晶材料溫度的測(cè)量。該器件可包括對(duì)該液晶材 料溫度的測(cè)量作出響應(yīng)以將溫度補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給該矩陣單元的裝置。因而，提供其中可實(shí)現(xiàn)液晶材料的溫度的更精確的測(cè)量的裝置是可能的。 溫度傳感電容器是液晶電容器，其端子中只有一個(gè)是可接入的，因?yàn)槠淞硪欢?子由設(shè)備公共電極形成，其電勢(shì)VcoM可被調(diào)整以避免液晶材料的劣化。通過 在將該液晶電容器預(yù)充電至固定、穩(wěn)定、已知大小的電壓之后進(jìn)行測(cè)量，依賴 于電容的電壓可被基本消除；該電容通常不依賴預(yù)充電電壓的極性。該測(cè)量值 可與因此可被確定的液晶材料的實(shí)際溫度直接有關(guān)。通過與有源矩陣執(zhí)行尋址同步地執(zhí)行測(cè)量，可能利用該傳感電容器上的恒 定電壓大小來提供該傳感電容的測(cè)量，且因此可能提供該液晶材料溫度的測(cè) 量。因此，電容隨所施加的電壓變化的效應(yīng)被充分減小或消除，以便于在沒有 有源矩陣尋址的任何破壞下提供更精確的電容測(cè)量，且因此提供更精確的液晶 溫度測(cè)量。
該所得測(cè)量可用來例如在液晶顯示器的情況下對(duì)溫度效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。這些 顯示器在有充分變化溫度的環(huán)境中使用的情況下，可提供補(bǔ)償以便于減小諸如 對(duì)比度的降低的顯示質(zhì)量的損失。與測(cè)量電容相關(guān)的所有電路在該設(shè)備內(nèi)形成 是可能的，以使該設(shè)備與其他部件之間不需要附加的連接?？蓪⒃撗b置不加修 改地結(jié)合入比如設(shè)備驅(qū)動(dòng)電路或像素矩陣之類的設(shè)計(jì)或操作中。因而可獲得液 晶材料溫度的相對(duì)精確的測(cè)量，且該相對(duì)精確的測(cè)量可被用來對(duì)顯示性能中的 溫度變化提供高質(zhì)量的補(bǔ)償。
附圖簡(jiǎn)述
將通過示例，參考附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步地描述，附圖中
圖1是示出針對(duì)有源矩陣液晶設(shè)備(AMLCD)的幾個(gè)不同溫度的轉(zhuǎn)移特性
的透射率占最大透射率的百分比與像素驅(qū)動(dòng)電壓關(guān)系的圖形；
圖2是針對(duì)多個(gè)溫度，AMLCD內(nèi)的液晶傳感電容器的(標(biāo)準(zhǔn)化)電容與所
施加電壓關(guān)系的圖形；
圖3示意性地示出AMLCD的行反轉(zhuǎn)尋址方案的相鄰幀； 圖4包括示出對(duì)圖3中所示的行反轉(zhuǎn)方案的公共電極或?qū)﹄姌O的電壓或電
勢(shì)的波形圖5示意性地示出構(gòu)成本發(fā)明實(shí)施例的AMLCD的布局； 圖6是示出圖5的AMLCD的溫度傳感裝置的示意框圖； 圖7是示出發(fā)生在圖6所示裝置中的波形的示圖； 圖8是示出圖6所示裝置的第一示例的電路圖； 圖9是示出圖8所示示例的操作的波形圖IO是示出圖8所示示例中的信號(hào)的時(shí)序的時(shí)序圖11和圖12分別對(duì)應(yīng)于圖9和圖10，但示出了操作的替換模式；圖13是示出圖6所示裝置的第二示例的電路圖； 圖14是示出圖13所示示例的操作的時(shí)序圖； 圖15是示出圖6所示裝置的第三示例的電路圖16和圖17是示出圖15所示示例的操作的波形圖和時(shí)序圖;
圖18是示出圖6所示裝置的第四示例的電路圖19是示出圖18所示示例的操作的時(shí)序圖20是示出圖6所示裝置的第五示例的電路圖21是示出圖6所示裝置的參考電壓發(fā)生器的電路圖22是示出圖6所示裝置的比較器的電路圖； 圖23是經(jīng)修改的圖22所示類型的比較器的電路圖；以及 圖24是示出圖6的裝置的偏移消除電路的電路圖。
在所有附圖中，相同附圖標(biāo)記指示相同部分。
發(fā)明最佳實(shí)施方式
如上所述，諸如顯示器的顯示性能之類的有源矩陣液晶設(shè)備(AMLCD) 的性能隨該設(shè)備的液晶材料的溫度而變化。圖1示出了像素驅(qū)動(dòng)電壓和像素透 射率之間的轉(zhuǎn)換函數(shù)是如何關(guān)于這種設(shè)備在運(yùn)行期間可能經(jīng)受的溫度范圍而 變化的。例如，這種設(shè)備可被用來提供車輛中的顯示器并可經(jīng)受非常寬范圍的 溫度。為了減小溫度變化對(duì)顯示性能的影響，不得不提供補(bǔ)償。
如上所述，可使用其電介質(zhì)由設(shè)備的液晶材料形成的液晶電容器的電容來 提供對(duì)液晶材料的實(shí)際溫度的測(cè)量，且此測(cè)量可被用在提供溫度補(bǔ)償?shù)难b置 中。然而，這種液晶電容器的電容也依賴于施加在液晶層上的電壓，且圖2示 出針對(duì)溫度范圍的這種變化。
為了避免或大大地減小這種設(shè)備的液晶材料的劣化，已知周期性地反轉(zhuǎn)施 加到各個(gè)像素單元上的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的極性，使得在操作周期中基本沒有所施加電 壓的凈直流分量且因此沒有所施加場(chǎng)的凈直流分量。用于實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的的已知 技術(shù)稱為"行反轉(zhuǎn)"且這在圖3中示出。該設(shè)備每次被刷新一幀，且在每一幀 內(nèi)，像素用顯示數(shù)據(jù)每次刷新一行。在每個(gè)相鄰幀對(duì)的第一幀中，將正驅(qū)動(dòng)信 號(hào)提供給奇數(shù)行ROW！.....ROWm，并將負(fù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給偶數(shù)行。在該相鄰對(duì)的第二幀中，該行驅(qū)動(dòng)信號(hào)的極性被反轉(zhuǎn)，使得在設(shè)備運(yùn)行期間各行在一 幀中接收正驅(qū)動(dòng)信號(hào)，而在下一幀中接收負(fù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。圖4示出了如用在圖3所示類型的行反轉(zhuǎn)尋址方案中的電壓或電勢(shì)VCOM及其反VCOMB或補(bǔ)VCOMB。該電勢(shì)在最大正值Vcom和最小零値之 間切換。將此電勢(shì)提供給公共電極或"反"電極，該公共電極或"反"電極對(duì) 所有像素是共用的并在面向該設(shè)備的有源矩陣襯底的襯底上形成連續(xù)層，且液 晶層介于這些襯底之間。將驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給有源矩陣襯底上的各個(gè)像素電極以 選擇所需的透射率，且為了實(shí)現(xiàn)所需的像素透射率，這些驅(qū)動(dòng)信號(hào)在最高電壓VH和最低電壓VL之間變化。在行周期期間，在對(duì)電極電勢(shì)為Vo)m時(shí)，Vh代表最大像素透射率，而Vl代表最小透射率(或分別為白和黑)。在行周期期 間，在對(duì)電極電勢(shì)為零時(shí)，Vh代表最小透射率，而Vl代表最大透射率。中間 驅(qū)動(dòng)電壓提供灰度級(jí)顯示且按照該行反轉(zhuǎn)方案生成和提供用于顯示的圖像數(shù) 據(jù)。圖5示意性地示出構(gòu)成本發(fā)明實(shí)施例的AMLCD的布局。特別地，圖5 示出了有源矩陣顯示器第一襯底1的布局，圖中隱藏了支撐平面的第二對(duì)襯底、 基本覆蓋該對(duì)襯底的所有區(qū)域并被安排成接收?qǐng)D4所示的電壓VCOM的公共 電極。襯底支撐例如對(duì)準(zhǔn)層之類的其他層，并隔開以限定包含液晶材料的空穴。 為了形成諸如顯示器之類的完整設(shè)備，需要時(shí)可提供極化器(Polaris)、濾色器、 延時(shí)器、及其他部件。該顯示器襯底1包括在該襯底的大部分區(qū)域上的像素矩陣區(qū)2。顯示器源 極驅(qū)動(dòng)器3和顯示器柵極驅(qū)動(dòng)器4沿襯底1的兩個(gè)相鄰邊緣設(shè)置，并執(zhí)行像素 矩陣的有源矩陣尋址。顯示器定時(shí)和控制裝置5控制它在輸入6處從"主機(jī)" 接收的圖像數(shù)據(jù)的刷新。這種裝置是眾所周知的且將不對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步描述。圖5中示出的設(shè)備還包括以電容測(cè)量電路形式存在的溫度測(cè)量裝置10。 該裝置包括溫度傳感第一液晶電容器11，其包括在襯底1的有源矩陣像素區(qū)2 的圖像生成區(qū)域之外的區(qū)域上形成的第一電極。該第一電極與形成第二電容器 電極的反襯底上的公共電極協(xié)作并與提供電容器電介質(zhì)的液晶層協(xié)作。電容器 11與采樣和保持電路12連接，該采樣和保持電路12反復(fù)地將電容器11預(yù)充 電至構(gòu)成第一預(yù)充電電壓的固定、穩(wěn)定、已知大小的電壓，并測(cè)量電容器11的電容，同步進(jìn)行像素矩陣尋址。電路12的輸出信號(hào)是代表電容器11的電容 的模擬信號(hào)。電容器11的電壓依賴性可因而被解決且可獲得更精確的電容測(cè) 量，且從而可獲得更精確的溫度測(cè)量。為方便起見，可在該液晶電容器11上 用相同大小的電壓，且可能是相同極性的電壓對(duì)電容進(jìn)行測(cè)量，以便于避免圖 2中所示的電壓依賴效應(yīng)。電容器11的電容因而基本只隨液晶溫度而改變，且 電壓依賴效應(yīng)被大大減小或消除，且因而提供實(shí)際的液晶溫度的測(cè)量。
將電路12的輸出提供給將所測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字值的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 13?？刂菩盘?hào)發(fā)生器14生成用于控制裝置10的操作的控制信號(hào)。將 ADC 13的輸出提供給傳感器接口 15，傳感器接口 15將控制信號(hào)從主機(jī)和裝 置5提供給裝置10。液晶溫度的測(cè)量是用于對(duì)圖1所示的溫度變化進(jìn)行補(bǔ)償。 例如，可將所測(cè)溫度提供給生成適當(dāng)?shù)膱D像數(shù)據(jù)的主機(jī)，以便于補(bǔ)償液晶材料 的溫度與設(shè)備名義上的工作溫度之間差。
如圖6所示，只有顯示襯底1上的電容器11的電極是可接入的，且這與 采樣和保持電路12的輸入連接。電容器11的電容用CLc指示并隨該液晶材料 溫度而變化。將電路12的輸出Vs/h提供給以雙斜率ADC形式存在的ADC 13。 因而，該ADC包括其輸出VouT被提供給比較器21的積分器20。比較器21 的輸出被提供給形成ADC13的數(shù)字輸出信號(hào)的計(jì)數(shù)器22。雙斜率ADC的基 本操作和結(jié)構(gòu)是眾所周知的，且以下將只對(duì)與圖5所示的AMLCD中的這種設(shè) 備的使用有關(guān)的結(jié)構(gòu)和性能方面進(jìn)行詳細(xì)描述。
垂直的和水平的同步信號(hào)VSYNC和HSYNC與積分器20的輸出及比較 器21的輸出一起在圖7中示出。各個(gè)垂直的和水平的同步信號(hào)都標(biāo)記分別包 括幀尋址周期和行尋址周期的有源矩陣尋址循環(huán)的初始。在形成裝置10的"采 樣"幀的AMLCD的第一幀刷新操作期間，采樣和保持電路12生成與液晶電 容器ll的電容Cu:成比例的電壓Vs/h。在2"行刷新周期期間，其中N是計(jì)數(shù) 器22的比特?cái)?shù)，該積分器20使其輸出電壓增大kVs/h，其中k是積分器常數(shù)， 使得在作為該幀內(nèi)的最后2W個(gè)刷新行的2W個(gè)所選行之后，積分器的輸出電壓 V(xjt與2W.kVs/h相等。在實(shí)踐中且如以下更詳細(xì)地描述，積分器20實(shí)際上對(duì) 代表電容器11的電容Cu:與參考電容器的電容CREF之間差值的差信號(hào)進(jìn)行積分，該參考電容器的電容CREF不依賴于溫度且被安排成小于或等于電容CLC 的最小值。因而積分器20在其輸入接收正信號(hào)并在其輸出產(chǎn)生上升斜率。在第二 "轉(zhuǎn)換"幀期間，采樣和保持電路12生成與參考電容器的電容和放電電容器的電容之間差值成比例的電壓，該放電電容器的電容不依賴于溫度并被安排成比該參考電容器小的已知量。因而積分器20的輸入信號(hào)是負(fù)的且 該積分器在其輸出處產(chǎn)生下降斜率。比較器21將積分器20的輸出電壓V0UT與參考電壓VREF進(jìn)行對(duì)比并在輸出電壓大于參考電壓期間為各個(gè)行更新周期產(chǎn)生輸出脈沖。參考電壓Vref可以是已知、固定電勢(shì)或可在如下描述的附加校準(zhǔn)幀期間生成。對(duì)來自比較器21 的各個(gè)輸出脈沖，計(jì)數(shù)器22增大一次計(jì)數(shù)，使得在該轉(zhuǎn)換幀末期，該計(jì)數(shù)器 22的輸出與液晶電容器11和參考電容器之間的電容差值成比例。整個(gè)裝置10是在顯示襯底1上形成的，使得只需要最少的外部連接。例 如，裝置10可以多晶硅薄膜晶體管電路的形式由集成在該顯示器襯底上的晶 體管和其他部件形成。該裝置的第一示例在圖8中被更詳細(xì)地示出。傳感器接口 15包括提供多個(gè)相位時(shí)鐘信號(hào)(Di、 ...、 O)dcb的時(shí)序發(fā)生器， 一部分或所有的相位時(shí)鐘信號(hào)由釆樣和保持電路12和ADC13所使用。時(shí)鐘信號(hào)將各個(gè)行刷新周期劃分成多 個(gè)相位以執(zhí)行測(cè)量。液晶第一電容器11是作為液晶電容器分支25內(nèi)的電路12的一部分被示 出。該分支25包括電子開關(guān)(例如由薄膜晶體管形成)。開關(guān)SiA只在時(shí)鐘相 位信號(hào)①M(fèi)期間被閉合以將電容器11的可用極板充電至包括提供給公共電極 的電勢(shì)VCOM的補(bǔ)VCOMB的電壓的第一預(yù)充電電壓。開關(guān)S2A只在時(shí)鐘相位 信號(hào)①2a期間被閉合以使電容值為Co的轉(zhuǎn)移第二電容器與液晶電容器11連 接，以便于執(zhí)行電荷轉(zhuǎn)移，以使在構(gòu)成第一所得電壓的轉(zhuǎn)移電容器上的電壓與 在液晶電容器11中被保持在先前相位的電荷成比例，且從而與液晶電容器的 電容CLC成比例。在該時(shí)鐘相信號(hào)①,A期間，開關(guān)S被閉合，以便于為電荷轉(zhuǎn) 移準(zhǔn)備妥當(dāng)而對(duì)轉(zhuǎn)移電容器進(jìn)行放電。在時(shí)鐘相位信號(hào)0)3a期間，開關(guān)s3a被閉合，以便于使轉(zhuǎn)移電容器與積分器20的非倒相或"正"輸入連接。200780009945.8說明參考電容器分支26與積分器20的"負(fù)"或倒相輸入連接，并包括電容值 為CREF的參考第三電容器、電容值為Co的轉(zhuǎn)移第四電容器、由時(shí)鐘相位信號(hào) Oh控制的開關(guān)St和開關(guān)S4，以及分別由時(shí)鐘相位信號(hào)0)2和0)3控制的開關(guān)S2 和S3。該電路12進(jìn)一步包括放電電容器分支27，該放電電容器分支27包括 電容值為Cws的放電第六電容器、電容值為Co的轉(zhuǎn)移第七電容器、由時(shí)鐘相 位信號(hào)Om控制的開關(guān)Sm禾卩S4B，以及分別由時(shí)鐘相位信號(hào)028和O犯控制的 開關(guān)S2B和S3B。該放電電容器分支27的輸出還與積分器20的非倒相輸入連 接。該積分器20的輸入在時(shí)鐘相位信號(hào)O,期間通過開關(guān)S5和S6接地。積分器20被例示為具有電容值為CF的積分電容器28和29的差分積分器。 對(duì)該積分器的輸出設(shè)置有復(fù)位開關(guān)S7，用以在每個(gè)操作循環(huán)的初始復(fù)位該積分 器。每個(gè)完整的操作轉(zhuǎn)換循環(huán)發(fā)生在AMLCD的兩個(gè)相鄰幀刷新周期內(nèi)。兩個(gè) 完整的轉(zhuǎn)換循環(huán)通過圖9的波形圖來示出，而圖10示出在轉(zhuǎn)換循環(huán)的第一幀 和一部分的第二幀期間的時(shí)鐘相位時(shí)序。可將來自顯示器柵極驅(qū)動(dòng)器4的信號(hào)用來選擇其中采樣和保持電路12有 效的行。例如，可將顯示器柵極驅(qū)動(dòng)器的第(M-2、行掃描信號(hào)用來啟動(dòng)如圖9 所示的積分器20的上升斜率和下降斜率，其中M是AMLCD的行數(shù)而N是計(jì) 數(shù)器22的輸出比特?cái)?shù)。替換地，可在外部提供該信號(hào)，雖然較不期望這樣， 因?yàn)橹罙MLCD的連接的數(shù)目不得不增大。在各個(gè)轉(zhuǎn)換循環(huán)的第一 "采樣"幀期間，液晶電容器分支25和參考電容 器分支26是有效的。時(shí)鐘相位信號(hào)CV 0>3和0>1A-①3a包括針對(duì)采樣和保持電 路12的兩組或非重疊的時(shí)鐘相位信號(hào)，并在如圖9所示的最后2w顯示行周期 期間被依次激活。該各個(gè)時(shí)鐘相位信號(hào)的時(shí)序在圖IO中示出。在時(shí)鐘相位信號(hào)O,和①m是同時(shí)有效時(shí)，開關(guān)S,、 S1A、 S4、 S4A、 Ss和 S6被閉合而其他開關(guān)被打開。電壓VCOMB被轉(zhuǎn)移到液晶電容器11的第一電 極和參考電容器CREF的第一電極，使得在這兩個(gè)電容器上的電壓等于 VCOM-VCOMB， VCOM和VCOMB分別構(gòu)成電容器11和Cref上的第一和第 二預(yù)充電電壓。這些電壓在圖4中示出。轉(zhuǎn)移電容器Co和積分器輸入端子在 此相位期間被復(fù)位為接地電勢(shì)。在對(duì)應(yīng)于時(shí)鐘相位信號(hào)0>2和0)2A的下一相位期間，開關(guān)S2和S2A被閉合，
然而其他開關(guān)是打開的，使得電荷共享在分支25和26中的液晶電容器和參考 電容器與對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)移電容器之間發(fā)生。在此相位期間與該液晶電容器和參考電 容器連接的轉(zhuǎn)移電容器的端子上升到由分別構(gòu)成第一所得電壓和第二所得電 壓的Cu:給出的電勢(shì)。采樣和保持電路12的輸出電壓是這些電壓之間的差值 且為正，因?yàn)镃REF小于或等于最小期望液晶電容Cu:。此輸出電壓約與液晶電 容器的電容Clc和參考電容器的電容Cref之間的差值成比例。
在時(shí)鐘相位信號(hào)<1>3和(D3A期間，開關(guān)S3和S3A是閉合的而電路12的其他
開關(guān)是打開的。電路12的輸出電壓被施加到積分器20的差分輸入之間，且這
導(dǎo)致積分器的輸出VouT增大，增大的部分是采樣和保持電路輸出電壓和(Q)/CF)
的乘積，其中Cp是積分或反饋電容器28的電容。對(duì)該此過程對(duì)采樣幀的2N 行周期重復(fù)，在該采樣幀的2"行周期的末期，積分器20的輸出電壓與2、0)/00
V!N相等，其中VjN是提供給積分器20的輸入電壓。
在隨后的"轉(zhuǎn)換"幀期間，參考電容器分支26和放電電容器分支27是有 效的。如圖9和圖10所示，在轉(zhuǎn)換幀的最后的2W行周期期間，時(shí)鐘相位信號(hào) O廣O3和O!b-0)3B控制采樣和保持電路12的切換(switches)。在時(shí)鐘相位信 號(hào)(D1B和期間，分別為Cref和Cdis的電容器分別被充電至第三和第四預(yù)充 電電壓。在時(shí)鐘相位信號(hào)。2B和02期間發(fā)生電荷共享，并且在該時(shí)鐘相位信 號(hào)O犯和03期間使第三所得電壓和第四所得電壓分別在分支27和26的電容 器Q)上是可用的。因而，在轉(zhuǎn)換幀的每個(gè)有效行周期期間，從積分器20的輸 出電壓V0UT中減小基本與參考電容器的電容Cref和放電電容器的電容CDIS之 間的差值成比例的負(fù)電壓。
在轉(zhuǎn)換幀的每個(gè)有效行周期期間，比較器21通過其時(shí)序在圖10中示出的 采樣脈沖SAM來激活。在通過此脈沖激活時(shí)，比較器21對(duì)積分器20的輸出 VouT和參考電壓VREF進(jìn)行比較，并且在積分器輸出電壓大于參考電壓時(shí)對(duì)每 個(gè)采樣周期提供輸出脈沖。參考電壓VREF可以是任何適當(dāng)?shù)碾妷海缃拥?br> 電勢(shì)或如下所述導(dǎo)出的電勢(shì)。在轉(zhuǎn)換幀的末期，計(jì)數(shù)器22例如以二進(jìn)制碼持 有與液晶電容器11的電容成比例并因此代表該液晶材料的溫度的測(cè)量的值。積分器20依靠閉合開關(guān)S7的復(fù)位脈沖RST來復(fù)位，使得該裝置在任何需要的 時(shí)候都準(zhǔn)備好重復(fù)整個(gè)轉(zhuǎn)換循環(huán)。
該裝置因而提供液晶材料的實(shí)際溫度的精確測(cè)量，并如上所述地，這可用 在溫度補(bǔ)償裝置中，例如用來改變像素驅(qū)動(dòng)電壓，以便于降低圖像外觀和質(zhì)量 對(duì)溫度的依賴。該溫度傳感裝置與AMLCD定時(shí)同步操作，使得在該顯示器公 共電極在已知固定電勢(shì)時(shí)發(fā)生該液晶電容的測(cè)量。因而，電壓依賴效應(yīng)基本被 減小或消除。更進(jìn)一步地，因?yàn)樵摴搽姌O電勢(shì)的補(bǔ)或反被用來對(duì)液晶電容器 充電的，所以直流平衡在該液晶電容器11上得以維持，以便于基本避免形成 電容器電介質(zhì)的液晶材料的劣化。
在圖8所示示例的測(cè)量精確度的可能的降低是由以下事實(shí)產(chǎn)生的在電壓 VCOMB為接地電勢(shì)期間的行周期被用在轉(zhuǎn)換循環(huán)中。因而，在圖3所示的第 一幀的偶數(shù)行周期期間，采樣和保持電路12的輸出電壓名義上為零伏特。然 而，因?yàn)橛芍T如來自采樣和保持電路12的電子開關(guān)的電荷注入之類的寄生效 應(yīng)引起的差錯(cuò)，所以輸出電壓可與零有很大的不同，以至于影響電容測(cè)量的精 確度，且因此影響溫度測(cè)量的精確度。
為了避免此可能的缺點(diǎn)，圖8所示的示例可被安排成只在電壓VCMOB 處于圖4所示的其高電平的行周期期間來執(zhí)行采樣。
圖11的波形圖示出此操作模式，且經(jīng)修改的時(shí)鐘相位時(shí)序在圖12的時(shí)序 圖中示出。因而在液晶電容器、參考電容器和放電電容器被充電至信號(hào)VCOMB 的較高電勢(shì)時(shí)每隔一個(gè)行周期執(zhí)行各個(gè)采樣和轉(zhuǎn)換操作。因?yàn)樾枰?W行周期 有效用于生成N比特ADC 13的上升斜率和下降斜率，所以采樣和轉(zhuǎn)換周期占 據(jù)采樣和轉(zhuǎn)換幀的最后2N+1行周期。
為了維持液晶電容器11的直流平衡，其第一電極被連接成在每個(gè)轉(zhuǎn)換循 環(huán)的第二或轉(zhuǎn)換幀的有效行周期期間接收信號(hào)VCOMB。
圖8所示的示例需要生成附加信號(hào)VCOMB并將其提供給AMLCD。然而， 如圖13中示出的示例中所示，在數(shù)字驅(qū)動(dòng)電路集成到顯示器襯底上的AMLCD 的情況下，這可被避免。特別地，將電壓Vh和VL作為參考電壓提供給形成 AMLCD的一部分的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，且這些電壓關(guān)于公共端子的電壓VCOM對(duì) 稱，使得每個(gè)像素中的液晶材料的直流平衡可依靠適當(dāng)?shù)恼{(diào)制方案進(jìn)行維持。因而，如圖13所示，高電壓VH可用于在時(shí)鐘相位信號(hào)^、①M(fèi)和0)m期間對(duì) 分支25-27中的液晶電容器、參考電容器和放電電容器進(jìn)行充電。為了提供液
晶電容器11的直流平衡，設(shè)置附加的開關(guān)sdcb并通過如圖14所示的時(shí)鐘相
位信號(hào)O)dcb班行控制。在參考電容器和放電電容器不是液晶型而是采用常規(guī) 電介質(zhì)的情況下，它們不需要這種直流平衡。
在圖15中示出的示例與圖13中示出的示例的不同之處在于積分器20 的正輸入或非倒相輸入與諸如接地電勢(shì)之類的已知參考電壓連接，且求和第五 電容器Q連接在積分器20的負(fù)輸入或倒相輸入與液晶電容器分支25和放電
電容器分支27的輸出之間。此外，開關(guān)S5和S6由第二時(shí)鐘相位信號(hào)02控制，
且另外兩個(gè)開關(guān)Ss和S9由另一時(shí)鐘相位信號(hào)0>4控制。開關(guān)S9連接在積分器 20的倒相輸入和電容器Q的第一端子之間，而開關(guān)S8連接在電容器d的第 二端子和接地之間。
該示例在每個(gè)行周期期間的操作到時(shí)鐘相位信號(hào)0>3和。3a或0>38是有效 的時(shí)間點(diǎn)之前與以上所述相同，在該時(shí)間點(diǎn)采樣和保持電路12的輸出電壓被 轉(zhuǎn)移給求和電容器Q，它先前在時(shí)鐘相位信號(hào)02期間由開關(guān)Ss和S6完全放 電。
具有求和電容器Q的此示例的優(yōu)點(diǎn)是可減小該裝置10的總尺寸。在圖8 和圖13所示的示例中，電容Cu:、 Cms和CREF與轉(zhuǎn)移電容Co的比率以及轉(zhuǎn)移 電容與反饋電容CF的比率必須是這樣的例如，Cu;=C0 = kCF，其中l(wèi)/k確 定由積分器20產(chǎn)生的上升斜率的梯度。期望的是使Cu:較大以便于降低過程 失配差錯(cuò)，且對(duì)于高輸出比特分辨率，必須使k大于單位值以避免積分器20 的飽和。例如，k的常用值是5。因而，所需的電容器與伴隨的有源電路相比 較大，使得需要其中集成裝置10的較大區(qū)域。
裝置10需要被集成在該顯示器襯底的邊緣區(qū)域，且期望最小化所需區(qū)域 以便減小AMLCD的邊緣尺寸。求和電容器Q的使用免除對(duì)在非倒相積分器 輸入處的反饋電容器29的需要，并除去電容器28的電容Cp對(duì)轉(zhuǎn)移電容器的 電容Co的依賴。該求和電容器的電容與例如液晶電容Qx不直接有關(guān)，且可 使其比Co小很多而不增大過程失配差錯(cuò)的效果。反饋電容器28仍具有與求和電容器的值有關(guān)的值且這樣也可減小尺寸。此外，用這種裝置，對(duì)積分器20 提供偏移去除或補(bǔ)償更容易些。圖16和17是示出圖15所示的示例的操作的波形和時(shí)序圖。圖16與圖 ll相似，但示出電路12的輸出信號(hào)V細(xì)而非開關(guān)時(shí)序信號(hào)。圖17與圖14不 同之處在于它示出時(shí)鐘相位信號(hào)<D4。圖18示出了裝置10的另一示例，該裝置10的另一示例與圖15所示的裝 置不同之處在于設(shè)置了校準(zhǔn)電容器分支30，且該校準(zhǔn)電容器分支30包括校準(zhǔn) 第八電容器Cc^、轉(zhuǎn)移第九電容器Co、以及由時(shí)鐘相位信號(hào)0)k:-03c控制的 開關(guān)S1C-S4C。分支30的輸出與液晶電容器分支25和放電電容器分支27都連 接至求和電容器d的同一端子。此外，該積分器包括設(shè)置有反饋網(wǎng)絡(luò)32的運(yùn) 算放大器31，該反饋網(wǎng)絡(luò)32代替反饋電容器28并包括向比較器21提供參考 電壓VreF的參考電壓發(fā)生器。如圖19中的時(shí)序圖所示，每個(gè)轉(zhuǎn)換循環(huán)包括在其期間執(zhí)行校準(zhǔn)的初始幀 周期以及在其期間執(zhí)行直流平衡的最終幀周期，且采樣幀和轉(zhuǎn)換幀被置于它們 之間。在校準(zhǔn)幀期間，校準(zhǔn)電容器分支30和參考電容器分支26是有效的且反 饋網(wǎng)絡(luò)32被安排成在運(yùn)算放大器31的倒相輸入和輸出之間提供電容CF。電容 器充電、電荷轉(zhuǎn)移、差值形成和積分操作與上述相同，使得在有效行周期期間，積分器20提供依賴于參考電容器值CREF和校準(zhǔn)電容器值CcAL之間差值的輸出 電壓VouT。例如，在時(shí)鐘相位信號(hào)Ohc和O),期間，電容器Ccal和Cref分別被充電至第五和第六預(yù)充電電壓，且在時(shí)鐘脈沖信號(hào)①3C:和①3期間，第五所 得電壓和第六所得電壓分別在分支30和26中的電容Q)上可用。校準(zhǔn)電容器 和參考電容器名義上電容相同，使得在沒有由此示例的實(shí)際實(shí)現(xiàn)引入任何差錯(cuò) 的情況下，該積分器20的輸出電壓為零。然而，差錯(cuò)是由這種實(shí)際實(shí)現(xiàn)引入的。例如，這些差錯(cuò)是由基于晶體管的 開關(guān)的有限寄生電容產(chǎn)生的電荷注入效應(yīng)引起的，使得為減小或消除這些差 錯(cuò)，在校準(zhǔn)幀期間該積分器20的實(shí)際輸出電壓向比較器21提供可用作參考電 壓的電壓。在采樣和轉(zhuǎn)換幀周期期間，存儲(chǔ)參考電壓的電容器(其形成一部分參考電 壓發(fā)生器但未在圖18中示出)與運(yùn)算放大器31斷開連接，并用來向比較器21提供參考電壓。具有相同電容Cp的另一反饋電容器(未在圖18中示出)由反 饋網(wǎng)絡(luò)32連接在運(yùn)算放大器31的倒相輸入和輸出之間，并且執(zhí)行以上所述的 采樣和轉(zhuǎn)換操作。提供給比較器21的補(bǔ)償電壓參考至少部分地補(bǔ)償了以上所 述的差錯(cuò)，以便于提供液晶電容的更精確的測(cè)量，且因此提供液晶材料溫度的 更精確的測(cè)量。為了提供直流平衡以便于減小或避免液晶層的劣化，如圖19中所示需要第四"平衡"幀。在第一校準(zhǔn)幀中，開關(guān)S!A(B)通過時(shí)鐘相位信號(hào)OhA(B)閉合，以在每個(gè)有效行周期期間使液晶電容器11與低驅(qū)動(dòng)電壓Vl連接。在行周期期 間，公共電極是處于高電壓。在第二采樣幀期間，液晶電容器與高驅(qū)動(dòng)電壓Vh逢接，而公共電極在有 效行周期期間處于其低電壓。在轉(zhuǎn)換幀期間，液晶電容器處于低驅(qū)動(dòng)電壓，而 公共電極在有效行期間處于高電壓。因此，為了在平衡幀的有效行期間提供直 流平衡，將液晶電容器充電至高驅(qū)動(dòng)電壓且公共電極處于低電壓。在圖20中示出的示例與圖18示出的示例不同之處在于校準(zhǔn)電容器Ccal和放電電容器CDB被具體化為被偏壓以在溫度無關(guān)區(qū)中操作的液晶電容器。特 別地，時(shí)序是這樣的，使得校準(zhǔn)電容器CcAL和放電電容器Cms用它們上的相對(duì)低的電壓來"測(cè)量"。此低電壓被選擇在電容基本與溫度無關(guān)的電壓范圍內(nèi)，例如在如圖2中示出的低于約1.5伏特的電壓。此示例的基本操作與圖18的基本操作相同，但除不得不關(guān)于校準(zhǔn)和放電電容器提供直流平衡之外。這是通過提供分別由時(shí)鐘相位信號(hào)^A(B)-Ok;(b)控制的、用于使電容器與低驅(qū)動(dòng)電壓V^連接的開關(guān)S^B)-SK:(B)來實(shí)現(xiàn)的。將圖 19的波形圖應(yīng)用于圖20的示例。然而，附加的時(shí)鐘相位信號(hào)是這樣的 液晶電容器11在校準(zhǔn)幀和轉(zhuǎn)換幀期間與低驅(qū)動(dòng)電壓Vl逢接，而在采樣 幀和平衡幀期間與高電壓Vh連接； 校準(zhǔn)電容器在校準(zhǔn)幀和轉(zhuǎn)換幀期間與高電壓Vh逢接，而在采樣幀和平 衡幀期間與低電壓VL連接；以及 放電電容器在校準(zhǔn)幀和轉(zhuǎn)換幀期間與高電壓Vh連接，而在采樣幀和平 衡幀期間與低電壓V^連接。此示例的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量的精確度因類似構(gòu)造電容器改進(jìn)的匹配而增大。特別 地，液晶電容器、放電電容器以及校準(zhǔn)電容器都是液晶電容器，且相比前面液 晶電容器的構(gòu)造與常規(guī)電介質(zhì)放電電容器和校準(zhǔn)電容器不同示例，可被更緊密 地匹配。雖然參考電容CREF應(yīng)具有與液晶電容Ctc類似的值，但是參考電容器 不應(yīng)是液晶電容器因?yàn)槿魏尾黄ヅ浣柚谛?zhǔn)幀而被除去。
圖21示出了連接在運(yùn)算放大器31的倒相輸入和輸出之間并將參考電壓
VREF提供給比較器21的反饋網(wǎng)絡(luò)32的示例。該反饋網(wǎng)絡(luò)32包括電子開關(guān)
Sfb，1-Sfb，7以及電容器Cfb，,和CFB，2。開關(guān)Sfb,廣Sfb，4和第十電容器C形成參
考電壓發(fā)生器。此裝置使校準(zhǔn)電壓在校準(zhǔn)幀期間生成，并隨后在第三轉(zhuǎn)換幀期 間作為用于比較器21的參考電壓存儲(chǔ)起來。在每個(gè)轉(zhuǎn)換循環(huán)的每個(gè)幀期間， 該反饋網(wǎng)絡(luò)32在運(yùn)算放大器31的倒相輸入和輸出之間提供電容CF。
在校準(zhǔn)幀期間，開關(guān)Sfb，,和SFB，2閉合，使得電容器Cfb，,連接在運(yùn)算放大 器31的倒轉(zhuǎn)輸入和輸出之間。開關(guān)Sra,7和S7暫時(shí)閉合，以便于將電容器Cra,j 的端子復(fù)位為接地電勢(shì)。然后校準(zhǔn)幀如上所述地繼續(xù)，使得在校準(zhǔn)幀的末期， 在電容器CFBJ上存儲(chǔ)的電壓與積分器輸出差錯(cuò)電壓相等。
在其后三幀期間，開關(guān)SFB,!和SFB，2打開而開關(guān)Sra,rSFB,6閉合。開關(guān)SFB,7
和S7暫時(shí)閉合，以將電容器Cra,2的端子復(fù)位為接地電勢(shì)。因而校準(zhǔn)幀期間的
積分器輸出電壓作為在轉(zhuǎn)換幀期間使用的參考電壓VREF提供給比較器21。電
容器Cra,2在每個(gè)轉(zhuǎn)換循環(huán)的采樣、轉(zhuǎn)換和平衡幀期間起積分電容器的作用。
圖22示出包括例如在R. Gregorian的"Introduction to CMOS Op Amps and Comparators" (CMOS運(yùn)算放大器和比較器的入門)，John Wiley和Sons，1999
中公開的類型的示例的偏移校正電路的比較器21的示例。由積分器20的反饋 網(wǎng)絡(luò)提供的參考電壓被附加地用于提供偏移去除的參考電壓。
該比較器21包括級(jí)聯(lián)運(yùn)算放大器40、 41以及42，接收采樣脈沖SAM的 動(dòng)態(tài)鎖存器43，偏移存儲(chǔ)電容器Coy-Cc;p,6，由時(shí)鐘相位信號(hào)0)2控制的電子開 關(guān)Sou和SCP，2，以及由時(shí)鐘相位信號(hào)O！控制的電子開關(guān)SCP,3-SCP.1()。
放大器40、 41及42的偏移可隨它們各自的輸入電壓而改變。例如，如果 該偏移在特定電壓處被除去，那么殘差偏移差錯(cuò)可在其他操作電壓處存在。為改進(jìn)的精確度，這種偏移應(yīng)在運(yùn)行期間將盛行的相同條件下被除去。在此示例 中，偏移在參考電壓處除去，以便于改進(jìn)轉(zhuǎn)換精確度。在偏移去除的第一相位期間，開關(guān)Scp，3-Scp，h)是閉合的，使得各個(gè)階段的 偏移被測(cè)量并存儲(chǔ)在電容器Com到CCP.6中。在參考電壓Vref指定的操作點(diǎn)対放大器偏移電壓進(jìn)行測(cè)量。在偏移去除的第二相位期間，開關(guān)SCT，3-SCT，1Q是打開的而開關(guān)Soy和SCP，2是閉合的，使得第一放大器40的輸入與比較器輸入連接。因而，比較器如往常一樣操作，并且因?yàn)楦鱾€(gè)偏移電壓仍被存儲(chǔ)在電容器Ccpj-Ccp,6上，所以從該放大器偏移電壓產(chǎn)生的差錯(cuò)基本被消除或被大大減小。該比較器偏移去除循環(huán)只需要在每個(gè)轉(zhuǎn)換幀的初始被執(zhí)行一次，替換地，為了減小由來自偏移存儲(chǔ)電容器Ccp，rCcp，6的泄漏引起的差錯(cuò)，可在轉(zhuǎn)換幀的 每 一行周期的開始執(zhí)行偏移去除循環(huán)。在圖23中示出的裝置與圖22中示出的裝置的不同之處在于單位增益緩沖器45對(duì)積分器20中的參考電壓發(fā)生器Sfb，廣Sfb，4、 cfb，!進(jìn)行緩沖免受比較器 21的加載效應(yīng)。因而，存儲(chǔ)在電容器cfb,，上的積分器輸出差錯(cuò)電壓基本不受比較器偏移去除循環(huán)和測(cè)量操作的擾亂?？上騿挝辉鲆婢彌_器45提供類似的 偏移去除裝置，且適當(dāng)?shù)难b置在G. Carins等人的"MuW-Format Digital Display w他Content Driven Display Format"(具有內(nèi)容驅(qū)動(dòng)顯示形式的多形式數(shù)字顯示 器)，Society for Information Display Technical Digest, 2001，第012-105頁中公開。圖24示出形成一部分積分器20的偏移消除裝置50。設(shè)置這種裝置是以 便補(bǔ)償運(yùn)算放大器31內(nèi)的晶體管特性的變化，該變化否則可導(dǎo)致放大器顯示 出可導(dǎo)致轉(zhuǎn)換差錯(cuò)和放大器飽和的輸入偏移差錯(cuò)電壓。該裝置包括偏移存儲(chǔ)電 容器Q)s、由時(shí)鐘相位信號(hào)A控制的電子開關(guān)Sos,i-Sos，4、以及由時(shí)鐘相位信 號(hào)$2控制的電子開關(guān)Sos,5到Sos,6。在結(jié)合以上所述的反饋網(wǎng)絡(luò)32 —起使用 時(shí)，開關(guān)Sos,!可由開關(guān)Sra,7來具體化。該偏移消除裝置的操作在兩個(gè)相位中出現(xiàn)。在第一相位中，對(duì)該放大器偏移進(jìn)行采樣。特別地，開關(guān)Sos,Sos,4是閉合的，使得運(yùn)算放大器31以單位增益配置連接，且該放大器偏移存儲(chǔ)于電容器Cos。特別地，該放大器31的輸出 經(jīng)由開關(guān)Sow與放大器31的倒相輸入連接，使得該放大器31具有單位電壓增益以提供單位增益配置。放大器31的非倒相輸入經(jīng)由開關(guān)S()s，3接地，使得輸 入偏移差錯(cuò)電壓在該放大器31的倒相輸入和非倒相輸入之間出現(xiàn)。該輸入偏 移差錯(cuò)電壓在該放大器31的輸出處出現(xiàn)，且因此經(jīng)由開關(guān)Sos,2和S。s，4出現(xiàn)在 電容器Cos上。在第二相位中，開關(guān)Sos，s和Sos,6閉合，使得采樣偏移電壓被
反轉(zhuǎn)并被施加到該放大器31的非倒相輸入端子。在偏移采樣之后，偏移校正 在積分器20的隨后操作期間被維持。
在轉(zhuǎn)換循環(huán)期間，例如在存在校準(zhǔn)值時(shí)在校準(zhǔn)幀之前，該放大器偏移電壓
可被采樣一次。該偏移電壓于是仍被存儲(chǔ)在電容器Cos上直到隨后的偏移采樣
相位。替換地，可在轉(zhuǎn)換循環(huán)的每幀的開始對(duì)偏移電壓進(jìn)行采樣。作為又一選
擇，可在該積分器20操作期間在每個(gè)有效行周期的開始對(duì)該偏移電壓進(jìn)行采 樣。如果來自電容器Cos的電荷泄漏導(dǎo)致隨時(shí)間積累的存儲(chǔ)偏移電壓中的差錯(cuò)， 則此更頻繁的偏移采樣和校正是優(yōu)選的。
該液晶材料的溫度測(cè)量用來影響AMLCD操作中的變化。例如，為了對(duì)液 晶材料性質(zhì)中的溫度引起變化的顯示進(jìn)行補(bǔ)償，可調(diào)節(jié)施加到AMLCD的像素 上的驅(qū)動(dòng)電壓。用于調(diào)節(jié)顯示器驅(qū)動(dòng)電壓的裝置可包括查找表以及用于對(duì)在顯 示器驅(qū)動(dòng)電路中使用的參考電壓進(jìn)行控制的一個(gè)或多個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)。 存儲(chǔ)在查找表中的值可通過實(shí)驗(yàn)來確定，以允許針對(duì)所測(cè)溫度適當(dāng)生成驅(qū)動(dòng)電 壓。
例如，可將對(duì)于一系列溫度的一組液晶電壓透射曲線存儲(chǔ)于查找表中，且 可基于所測(cè)量的液晶材料的溫度來選擇適當(dāng)?shù)幕蜃罱咏那€。替換地，可存 儲(chǔ)有限組的點(diǎn)，同時(shí)插入中間值，以便于生成對(duì)于任一液晶溫度的適當(dāng)曲線。 如在美國(guó)專利5,926,162中公開的另一可能性是根據(jù)所測(cè)溫度來改變公共電極 的電壓。
在AMLCD中的液晶材料的溫度不是快速變化的變量。因此，為了降低功 耗，相對(duì)較少地執(zhí)行溫度測(cè)量是足夠的。測(cè)量頻率可被預(yù)定或可以是可變的， 并可由用戶或主機(jī)進(jìn)行外部設(shè)置。替換地，用戶或主機(jī)可提供請(qǐng)求執(zhí)行溫度測(cè) 量循環(huán)的信號(hào)。為響應(yīng)于這種要求，該裝置用適當(dāng)極性的公共電極在幀周期的 初始開始如上所述的測(cè)量循環(huán)。在該測(cè)量循環(huán)末期，計(jì)數(shù)器22的輸出被存儲(chǔ)， 并適于提供AMLCD溫度補(bǔ)償或任何其他所需目的。為對(duì)本發(fā)明的本質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)有更完整的理解，應(yīng)對(duì)結(jié)合附圖的隨后詳細(xì)的說 明書進(jìn)行參考。對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了如此的描述，該同一方法可以各種方式進(jìn)行改變是顯而易 見的。這些變體不應(yīng)被認(rèn)為是背離本發(fā)明的精神和范圍，且所有這些對(duì)本領(lǐng)域 技術(shù)人員是顯而易見的修改旨在落入以下權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種有源矩陣液晶設(shè)備，包括具有有源矩陣區(qū)的有源矩陣第一襯底；支撐有源矩陣的公共電極的第二襯底；在所述第一襯底和所述第二襯底之間的液晶材料層；溫度傳感第一電容器，其包括在所述第一襯底上的有源矩陣區(qū)的圖像生成區(qū)域之外的第一電極，所述第一電極通過形成所述第一電容器的電介質(zhì)的液晶層與形成所述第一電容器的第二電極的公共電極分開；以及電容測(cè)量電路，其被安排成在有源矩陣操作期間，反復(fù)執(zhí)行將所述第一電容器預(yù)充電至基本固定、穩(wěn)定、已知的第一預(yù)充電電壓大小并形成代表所述第一電容器的電容的信號(hào)的步驟。
2. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述測(cè)量電路在所述第一襯 底上形成。
3. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述測(cè)量電路被安排成在各 個(gè)預(yù)充電步驟期間將所述第一電容器充電至相同大小的電壓。
4. 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述測(cè)量電路被安排成在各 個(gè)預(yù)充電步驟期間將所述第一電容器充電至相同極性的電壓。
5. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述測(cè)量電路被安排成在有 源矩陣尋址循環(huán)的相同部分執(zhí)行各個(gè)預(yù)充電步驟。
6. 如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述相同部分包括行尋址周 期的相同部分。
7. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述有源矩陣和所述公共電 極被安排成周期性地對(duì)施加到所述設(shè)備的像素單元上的驅(qū)動(dòng)電壓的極性進(jìn)行 反轉(zhuǎn)。
8. 如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述有源矩陣和所述公共電 極被安排成在替換行尋址周期期間反轉(zhuǎn)所述極性。
9. 如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述測(cè)量電路被安排成在替 換行尋址周期期間執(zhí)行所述預(yù)充電步驟。
10. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于，所述形成步驟在所述預(yù)充電 步驟期間對(duì)存儲(chǔ)于所述第一電容器中的電荷進(jìn)行測(cè)量。
11. 如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述測(cè)量電路被安排成通 過電荷共享來對(duì)所述存儲(chǔ)電荷進(jìn)行測(cè)量。
12. 如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，在轉(zhuǎn)換循環(huán)的第一部分的 各個(gè)形成步驟期間，所述測(cè)量電路被安排成在第一形成相位期間與轉(zhuǎn)移第二電 容器共享所存儲(chǔ)的電荷，以及在第二形成相位期間使在所述第二電容器上的第 一所得電壓可用。
13. 如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述測(cè)量電路被安排成在 所述預(yù)充電步驟期間將參考第三電容器充電至第二預(yù)充電電壓，在所述第一形 成相位期間與轉(zhuǎn)移第四電容器共享所存儲(chǔ)的電荷，以及在所述第二形成相位期 間使所述第四電容器上的第二所得電壓可用。
14. 如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，所述第三電容器具有小于 或等于所述第一電容器的最低預(yù)期值的值。
15. 如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其包括用于形成所述第一所得電壓和第 二所得電壓之間差值的裝置。
16. 如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，所述裝置包括被安排成臨 時(shí)連接在所述第二電容器和第四電容器之間的求和第五電容器。
17. 如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，所述裝置包括隨后階段的 差分輸入。
18. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于，所述測(cè)量電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
19. 如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換器是積分轉(zhuǎn)換器。
20. 如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換器是雙斜率轉(zhuǎn)換器。
21. 如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述測(cè)量電路包括雙斜率 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，并且在所述轉(zhuǎn)換循環(huán)的第二部分的各個(gè)重復(fù)放電循環(huán)期間被安排 成在第三相位期間將放電第六電容器充電至第三預(yù)充電電壓，在第四相位期間 與轉(zhuǎn)移第七電容器共享所存儲(chǔ)的電荷，以及在第五相位期間使所述第七電容器 上的第三所得電壓可用。
22. 如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于，所述測(cè)量電路被安排成在所述第三相位期間將所述第三電容器充電至第四預(yù)充電電壓，在第四相位期間 與所述第四電容器共享所存儲(chǔ)的電荷，以及在所述第五相位期間使所述第四電 容器上的第四所得電壓可用。
23. 如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其特征在于，所述第六電容器具有小于 所述第三電容器的值的值。
24. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)所述預(yù)充電電壓從 所述公共電極上的電壓的補(bǔ)中導(dǎo)出。
25. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)所述預(yù)充電電壓是 從矩陣元件驅(qū)動(dòng)電壓中導(dǎo)出。
26. 如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)換循環(huán)的最初部 分的各個(gè)重復(fù)校準(zhǔn)循環(huán)期間，所述測(cè)量電路被安排成在第六相位期間將校準(zhǔn)第 八電容器充電至第五預(yù)充電電壓，在第七相位期間與轉(zhuǎn)移第九電容器共享所存 儲(chǔ)的電荷，以及在第八相位期間使所述第九電容器上的第五所得電壓可用。
27. 如權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其特征在于，所述測(cè)量電路被安排成在 所述第六相位期間將所述第三電容器充電至第六預(yù)電電壓，在所述第七相位期 間與所述第四電容器共享所存儲(chǔ)的電荷，以及在所述第八相位期間使在所述第 四電容器上的第六所得電壓可用。
28. 如權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其特征在于，所述測(cè)量電路包括用于從 所述第五所得電壓中生成參考電壓的參考電壓發(fā)生器。
29. 如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)生器包括被安排成 在所述校準(zhǔn)循環(huán)中對(duì)所述第五所得電壓迸行積分的第十電容器。
30. 如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)換循環(huán)的最初部 分的各個(gè)重復(fù)校準(zhǔn)循環(huán)期間，所述測(cè)量電路被安排成在第六相位期間將校準(zhǔn)第 八電容器充電至第五預(yù)充電電壓，在第七相位期間與轉(zhuǎn)移第九電容器共享所存 儲(chǔ)的電荷，以及在第八相位期間使在所述第九電容器上的所述第五所得電壓可 用。
31. 如權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其特征在于，所述測(cè)量電路包括用于從 所述第五所得電壓中生成參考電壓的參考電壓發(fā)生器。
32. 如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)生器被安排成在所述轉(zhuǎn)換循環(huán)的第二部分期間對(duì)所述轉(zhuǎn)換器的比較器提供所述參考電壓。
33. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，代表所述電容的所述信號(hào)提供所述液晶材料溫度的測(cè)量。
34. 如權(quán)利要求33所述的設(shè)備，包括對(duì)所述液晶材料溫度的測(cè)量作出響 應(yīng)，以對(duì)所述矩陣的單元提供溫度補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)信號(hào)的裝置。
全文摘要
一種有源矩陣液晶設(shè)備(AMLCD)，包括有源矩陣區(qū)(2)的有源矩陣襯底(1)，以及支撐其電壓可改變以便于減少液晶劣化的公共電極的對(duì)電極襯底。液晶材料層被設(shè)置在這些襯底之間，且在該有源矩陣襯底(1)上設(shè)置有溫度測(cè)量裝置(10)。該裝置(10)包括溫度傳感液晶電容器(11)，該電容器進(jìn)而包括在該有源矩陣區(qū)(2)的圖像生成區(qū)域之外的有源矩陣襯底(1)上形成的第一電極，且該第一電極通過形成該電容器電介質(zhì)的液晶層與形成該電容器的第二電極的公共電極分離。在該有源矩陣的操作期間，測(cè)量電路(12，13，15)重復(fù)執(zhí)行其中將該電容器(11)被預(yù)充電至固定、穩(wěn)定、已知電壓大小的預(yù)充電步驟以及其中形成代表該電容的信號(hào)的步驟。例如，在該電容器(11)中存儲(chǔ)的電荷可被轉(zhuǎn)移電容器進(jìn)行電荷共享以在其上形成代表該液晶電容器(11)的電容的電壓，且因此形成代表該液晶溫度的電壓。重復(fù)地執(zhí)行采樣，優(yōu)選地與由該設(shè)備的有源矩陣執(zhí)行尋址同步。該所得溫度測(cè)量可例如用于針對(duì)該液晶特性中的溫度變化效應(yīng)而對(duì)該AMLCD進(jìn)行補(bǔ)償。
文檔編號(hào)G02F1/133GK101405639SQ20078000994
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月23日
發(fā)明者C·J·布朗 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社