CN1771529A - 有源矩阵阵列装置、电子装置和有源矩阵阵列装置的操作方法 - Google Patents

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Abstract

一种有源矩阵阵列装置，具有多个矩阵阵列元件(100)，每个矩阵阵列元件具有通过第一开关(100)耦合到充电导线(32m)的第一电容性器件(120)，该第一开关响应于寻址导线(22n)。另外，矩阵阵列元件(100)包括通过第二开关(112)耦合到第一电容性器件(120)的第二电容性器件(130)，该第二开关响应于通过使能导线(42n)提供的使能信号。第二电容性器件(130)耦合到第三开关(114)的控制端子，该第三开关耦合于第一电容性器件(120)和例如充电导线(32m)的势源之间。第二电容性器件(130)用来取样第一电容性器件(120)上的电压，其在合适的电压下使能第三开关(114)，这样提供了第一电容性器件(120)和势源之间的导电通路。这种配置允许矩阵阵列元件(100)的低功耗数据刷新模式，在随后的刷新周期中极性反转。

Description

有源矩阵阵列装置、电子装置和有源矩阵阵列装置的操作方法
本发明涉及有源矩阵阵列装置，其包括多个充电导线、与该多个充电导线交叉的多个寻址导线、以及多个矩阵阵列元件，每个矩阵阵列元件通过第一开关耦合到相关的寻址导线和相关的充电导线，并具有第一电容性器件。
本发明还涉及包含这种有源矩阵装置的电子装置。
本发明进一步涉及操作这种有源矩阵阵列装置的方法。
有源矩阵阵列装置在各种应用领域具有广泛的用途，在这些领域中，它们被用作传感器或存储器，特别是用于显示目的，例如，用于有源矩阵阵列液晶(LC)显示装置，或有源矩阵阵列有机发光二极管(OLED)装置。特别是，LC类型的显示装置正作为很多显示装置领域的主导技术与更传统的阴极射线管(CRT)显示装置竞争。
有源矩阵阵列装置一般包括设置成与多个寻址导线交叉的多个充电导线，以及多个矩阵阵列元件，矩阵阵列元件通过开关(例如薄膜晶体管(TFT))在寻址导线和充电导线的交叉处与这两种导线相连。充电导线用于在相应矩阵阵列元件的电容性器件中存储多个电荷，所述矩阵阵列元件由寻址导线之一使能。在有源矩阵阵列显示装置的情况下，寻址导线一般是行导线而充电导线一般是列导线，矩阵阵列元件是显示装置的象素。象素可以包括电容性器件(像在LC显示装置情况下的LC单元)和电容器以帮助显示元件在连续的充电周期之间维持其状态。
有源矩阵阵列装置，特别是有源矩阵阵列显示装置在电池供电的电子装置(例如膝上型计算机、移动电话、个人数字助理等)中具有广泛的用途。这些装置中，功耗的减少是一个重要间题，因为它直接影响电子装置的连续工作时间。因此，减少有源矩阵阵列装置的功耗的能力是至关重要的，因为它可对电子装置的总功耗的减少有贡献。
有源矩阵阵列装置功耗的很大一部分源自于矩阵阵列元件的充电。特别是在大面积有源矩阵阵列装置或具有大量寻址和充电导线的有源矩阵阵列装置中，每个导线具有相对大的电容，并且对矩阵阵列元件的充电消耗大量的电能，因为在有源矩阵阵列装置的一个寻址周期内充电导线电容必须被多次充、放电以在所有相关的矩阵阵列元件中顺序存储适当的电荷。
在各个有源矩阵元件中存储的数值不变并被相同的数据值周期性重写的情况，这尤其是浪费的。例如有源矩阵阵列装置需要在相当长的时间段内产生恒定输出时，会发生这种情况，例如，因为由有源矩阵阵列装置形成其一部分的电子装置切换到待机状态。
PCT专利申请WO03/007286公开了一种有源矩阵阵列LC显示装置，其具有减少有源矩阵阵列LC显示装置功耗的配置。为达此目的，矩阵阵列元件包括刷新电路，该刷新电路包括通过一对TFT耦合到象素电容的反相器。存储在象素电容上的数据周期性转移到反相器的输入电容，此后第二TFT被使能以将存储数据的反相值驱动返回到象素电容。需要反相器反转存储在矩阵阵列元件中的数据信号以防止LC材料的退化。通过这种配置，存储在矩阵阵列元件中的信号可以周期性地更新而不必使用包括相对大的充电导线电容的充电和放电的充电循环，这样，减少了矩阵阵列元件的状态不改变的情况下的功耗。
然而，该配置具有这样的缺点，反相器必须用作暂时存储象素电容状态的元件。这就比较笨拙，因为反相晶体管必须分别耦合到分开的源极和漏极电压源，并且一般需要具有相反的沟道类型，这增加了有源矩阵阵列装置设计的成本和复杂度。
本发明的一个目的是提供一种根据首段所述的有源矩阵阵列装置，其不需要使用反相器执行矩阵阵列元件中的刷新功能。
本发明的另一个目的是提供一种根据首段所述的电子装置，其受益于具有这种有源矩阵阵列装置。
本发明的另一个目的是提供一种操作这种有源矩阵阵列装置的方法。
现在，根据本发明的第一方面，提供一种有源矩阵阵列装置，包括多个充电导线、与该多个充电导线交叉的多个寻址导线、以及多个矩阵阵列元件，每个矩阵阵列元件包括第一开关，该第一开关具有耦合到相关寻址导线的控制端子和耦合到相关充电导线的数据端子，每个矩阵阵列元件进一步包括：耦合到第一开关的另一个数据端子的第一电容性器件；通过第二开关耦合到第一电容性器件的第二电容性器件，该第二电容性器件具有响应于使能信号的控制端子，该第二电容性器件的电容小于第一电容性器件的电容；以及耦合在第一电容性器件和电势源之间的第三开关，该第三开关具有耦合到第二电容性器件的控制端子。
不使用反相器作为存储元件，本发明的有源矩阵阵列装置使用非反相的第二电容性器件(例如小电容器)来存储第一电容性器件的状态，第一电容性器件可以是存储矩阵阵列元件中数据值的电容器。在第一电容性器件的状态被存储在第二电容性器件中之后，第一电容性器件可以被重复重写一个固定的值，例如二进制高或二进制低，而不管矩阵阵列元件中存储的值应当是什么。固定电压可以通过相关的充电导线施加，这具有下面的优点，即，充电导线在连续寻址周期内为所有相关矩阵阵列元件提供相同的电压，这意味着当下一个矩阵阵列元件被充电时充电导线的大电容不必被重新充电，这样大大减小了功耗。第二电容性器件上存储的电压用于控制第一电容性器件和势源(例如地)之间的开关以用符号相反的另一预定值替换存储在第一电容性器件中的预定值，即，每两个寻址周期，用二进制低替换二进制高，或者，反之亦然。这有利于每个寻址周期第一电容性器件的极性反转，如果第一电容性器件包括LC单元，这是特别有用的。这样的优点在于，避免了使用为存储第一电容性器件的状态的器件供电的专用电源线，因此减少了本发明的有源矩阵阵列装置的有源矩阵阵列元件的复杂度。可选地，第一、第二和第三开关可以用相同的技术实现，这允许本发明的有源矩阵阵列装置的制造成本的减少。
一个实施例中，每个矩阵阵列元件进一步包括耦合在第一电容性器件和势源之间的第四开关，该第四开关具有响应于另一个使能信号的控制端子。这具有这样的优势，即，在没有立即使能第一电容性器件和势源之间的导电路径情况下第二电容性器件可以被充电。为达此目的，第四开关可以位于第一电容性器件和第三开关之间，或位于第三开关与势源之间。
优选地，第二电容性器件包括第一子器件和第二子器件，第一子器件具有耦合到使能导线的第一端子和耦合到第二开关的数据端子的第二端子，第二子器件具有耦合到第二开关的数据端子的第一端子和耦合到另一个使能导线的第二端子。电容性器件在两个子器件上的分布在下面的情况是有用的，即第二电容性器件与用于传播使能信号和另一个使能信号的导线相连的情况，因为用于该使能信号和另一个使能信号的电压波形可以影响第二电容性器件上的电压。这些不希望出现的效应可以通过使用分布式电容性器件补偿。
如果势源通过相关的充电导线提供，则具有另一个优势。将第一电容性器件耦合到势源的充电导线的使用避免了对专用导线的需要，这简化了有源矩阵阵列装置的结构。
如果每个矩阵阵列元件进一步包括第五开关，则具有另外的优势，其中第五开关具有响应读使能信号的控制端子、耦合在第三开关和第四开关之间的第一数据端子、以及耦合到读出导线的另一个数据端子。这种配置有利于存储在第一电容性元件中数据的读出。
另一个实施例中，第二开关可以具有与第四开关不同的沟道类型，第二开关的控制端子和第四开关的控制端子耦合到共同的导线。尽管这增加了有源矩阵阵列装置的制造成本(因为必须制造两种类型的开关)，但它减小了有源矩阵阵列装置的复杂度(因为可以用单个导线来控制第二和第四开关)。
根据本发明的第二方面，提供包含有源矩阵阵列装置的电子装置，该有源矩阵阵列装置包括多个充电导线、与该多个充电导线相交的多个寻址导线以及多个矩阵阵列元件，每个矩阵阵列元件包括第一开关，该第一开关具有耦合到相关寻址导线的控制端子和耦合到相关充电导线的数据端子，每个矩阵阵列元件进一步包括：耦合到第一开关的另一个数据端子的第一电容性器件；通过第二开关耦合到第一电容性器件的第二电容性器件，该第二开关具有响应于使能信号的控制端子，该第二电容性器件的电容小于第一电容性器件的电容；以及耦合在第一电容性器件和势源之间的第三开关，该第三开关具有耦合到第二电容性器件的控制端子，该电子装置进一步包括驱动多个信号到该多个寻址导线的驱动电路、驱动多个另外的信号到该多个寻址导线的另一个驱动电路、以及为该驱动电路和该另一个驱动电路供电的电源。这种电子装置受益于本发明的有源矩阵阵列装置，因为在持续很长的时间段内产生恒定输出时，电源必须提供更少的电能给有源矩阵阵列装置。当电源是电池组或类似电源时这是极为有利的，因为这种电子装置(其可以是膝上型计算机、移动电话、个人数字助理等)可以工作更长时间而不需要更换电源或对电源充电。这是很重要的优势，因为工作周期是这类电子装置的重要营销质量。
根据本发明的第三方面，提供操作具有多个矩阵阵列元件的有源矩阵阵列装置的方法，所述矩阵阵列元件包括第一和第二电容性器件，该方法包括在有源矩阵元件的第一电容性器件上存储第一电压，在矩阵元件的第二电容性器件上存储第一电压，用第二电压替代矩阵阵列元件的第二电容性器件上的第一电压，和依据第二电容性器件上存储的第一电压的幅度，使能第一电容性器件和势源之间的电流路径以用第三电压代替第一电容性器件上的第二电压。该方法提供了维持有源矩阵阵列元件中存储的数据的简单方法，而不必永久地在矩阵阵列元件中存储数据。
参照附图，将以非限制性实例的方式更详细地描述本发明，附图中：
图1示意性示出了已知有源矩阵阵列装置的一般结构；
图2示意性示出了根据本发明的有源矩阵阵列装置的一个实施例；
图3示意性示出了用于操作根据本发明的有源矩阵阵列装置的多个电压波形；
图4-8示意性示出了根据本发明的有源矩阵阵列装置的另外的备选实施例；和
图9示意性示出了本发明的电子装置。
需要理解仅附图起示意作用而没有成比例画出。还要理解所有附图中相同的附图标记指示相同或相似的部分。
图1示意性的示出了现有技术的有源矩阵阵列装置10。有源矩阵阵列装置10包括：多个寻址导线22，示为耦合到驱动电路20的行导线；以及与寻址导线22交叉的多个充电导线32，示为耦合到另一个驱动电路30的列导线。有源矩阵阵列装置10进一步包括多个矩阵阵列元件100，每个矩阵阵列元件100都具有第一开关110，该第一开关110具有耦合到寻址导线22之一的控制端子和耦合到充电导线32之一的数据端子。一般而言，第一开关110可以是薄膜晶体管(TFT)，其栅极是控制端子，且其源极是数据端子。矩阵阵列元件100进一步包括第一电容性器件120，其耦合到第一开关的另一个数据端子，例如，TFT的漏极端子。在有源矩阵阵列装置10是显示装置时，电容性器件120可以包括例如液晶单元的显示元件和相关的电容器。
在有源矩阵阵列装置10是LC显示装置的情况下，它一般以下面的方式工作。驱动电路20和另一个驱动电路30响应于时间信号，该时间信号一般通过专用硬件(未示出)从视频信号源(未示出)得到。驱动电路20提供选择信号到寻址导线22之一以使能矩阵阵列元件100的充电，矩阵阵列元件100使第一开关110的控制端子耦合到该寻址导线22。另一个驱动电路30提供多个数据电压信号给充电导线32以在所选的矩阵阵列元件100的第一电容性器件120上存储多个电荷。一般而言，这些电荷对应于视频信号定义的灰度级。对下一个寻址导线22重复该过程直到所有的寻址导线22都被驱动电路20寻址。对每个寻址导线22寻址一次的整个循环一般在视频信号的场或帧周期内执行。
为避免有源矩阵阵列元件100的显示型第一电容性器件120(例如LC象素)中使用材料的老化，第一电容性器件120的极性可以在连续的场周期中交替。进行此操作的两个通用技术是：场频反转技术，其中所有第一电容性器件120都具有相同的极性，该极性在每个场周期后反转；或行频反转技术，其中给定寻址导线22上的矩阵阵列元件100的第一电容性器件120保持与相邻寻址导线22上的矩阵阵列元件100的第一电容性器件120相反的极性，这些极性的绝对符号在每个场周期反转。
通过充电导线32对矩阵阵列元件100中的第一电容性器件120的充电一般占有源矩阵阵列装置10的总功耗的一大部分。这主要是因为每个充电导线32具有大电容，其至少为几个皮法，在场或帧周期内对不同的矩阵阵列元件100的第一电容性器件120充电时，其必须被多次充电和放电。因此，有源矩阵阵列装置10的这一特殊部分功耗的减少对有源矩阵阵列装置10的总功耗的减少贡献很大，这有助于延长例如电池的有限电源的寿命。功耗的这种减少可以，例如在没有必要在每个场周期替换存储在第一电容性器件120中的电荷时实现，例如，因为预设的状态(例如矩阵阵列元件100的亮度水平)不变，例如，这是这种情况，即有源矩阵阵列装置10希望在有限的时间段(例如包含有源矩阵阵列装置10的电子装置的待机时间)内产生恒定输出。
下面的图中，假设有源矩阵阵列装置10包括N个寻址导线22和M个充电导线32，其中N和M是正整数。当字母n用作参考数字的标记时，它表示N个寻址导线22中的一个或与耦合到寻址导线22n的矩阵阵列元件100相关的另一个导线。类似的，标记n+1指示阵列中的下一个寻址导线22，标记m指示M个充电导线32中的一个。
图2示出了根据本发明的有源矩阵阵列装置10的一部分的第一实施例。该实施例中，每个矩阵阵列元件100具有耦合在充电导线32和第一电容性器件120之间的第一开关110。图2中，第一电容性器件120包括：第一电容性子器件122，其可以是存储电容器；和第二电容性子器件124，其可以是电容性显示元件，例如LC象素，当然要强调第一电容性器件120也可以是单个器件或更为分布式的器件。通过非限制性举例的方式，第一电容性子器件122耦合到专用电极24n，该专用电极一般由共享寻址导线22n的矩阵阵列元件100的子器件122共享。或者，第一电容性子器件122也可以耦合到矩阵阵列元件100的下一行的寻址导线22(n+1)。第二电容性子器件124耦合到公共电极140。然而，需要强调第一电容性器件120的其它实施例，例如，作为非显示型有源矩阵阵列装置10的一部分，也是同样可行的。每个矩阵阵列元件100进一步包括耦合在第一电容性器件120和第二电容性器件130之间的第二开关112，第二电容性器件130可以是专用电容器、用于电容性目的的TFT的栅极或任何其它已知电容性器件。第二开关112具有耦合到使能导线42n的控制端子，而第二电容性器件130进一步耦合到另一个电极52n。另一个电极52n可以是专用电极或可以是与矩阵阵列元件100中其它器件共享的导线。这样的共享导线，例如，可以是另一个电极或寻址导线22。
矩阵阵列元件100包括第三开关114，其具有耦合到第二电容性器件130的控制端子，并且其具有耦合在第一开关110和第一电容性器件120之间的导电通路。工作时，有源矩阵阵列装置10的矩阵阵列元件100以下面解释的方式工作。
第一步，第一电压存储在矩阵阵列元件100的第一电容性器件120上。这一般在有源矩阵阵列装置10的有源模式内，例如，有源矩阵阵列显示装置的视频信号处理模式内完成。为达此目的，向寻址导线22n提供寻址脉冲以导通第一开关110，从而允许根据施加到充电导线32m的数据信号电压，将适当的第一电压存储到第一电容性器件120上。在图2所示的实施例中，这意味着第三开关114必须与第一开关110同时被使能，因为第三开关114位于第一开关110和第一电容性器件120之间的导电通路上。这可通过向另一个电极52n提供适当的电压以通过另一个电容性器件130使能第三开关114，同时第二开关112断开，来实现。然而，可选的实施例证明第三开关114也可以放置在第一开关110和第一电容性器件120间的导电通路以外，在这种情况下，第三开关114不必在操作有源矩阵阵列装置10的方法的第一步被使能。
在下一步中，该步骤可以初始化一个周期，在该周期中有源矩阵阵列装置10以低功率模式(例如待机模式)工作，第一电压被存储到矩阵元件100的第二电容性器件130上。这通过向使能导线42n提供使能信号来使能第二开关112实现。因此，第二电容性器件130用作存储在第一电容性器件120上的第一电压的存储元件。
在第三步中，用第二电压替换矩阵阵列元件110的第一电容性器件120上的第一电压。第二电压可以与提供第一电压的相同方式，即通过充电导线32m供给到第一电容性元件120。
该方法在第四步完成，第四步中，第一电容性器件120和势源之间的导电通路根据第二电容性器件130上的第一电压的幅度而使能。势源可以是专用电极或可以通过充电导线32之一(例如相关的充电导线32m)提供。如果电流通路被使能，第一电容性器件120上的第二电压被第三电压代替。
该方法提供矩阵阵列元件100的第一电容性器件120上初始存储的第一电压的刷新，在该操作方法的随后的循环内第一电压的极性反转，这样使第一电容性器件120中的材料(例如LC材料)能够得到保护。
图3给出了一组与时间相关的电压波形的非限制性实例，这些电压波形可以用来执行先前描述的图2中有源矩阵阵列装置10的操作方法。图2中，节点123包括在矩阵阵列元件100中以允许显示矩阵阵列元件100在该点的电压波形。该实例中，为耦合到充电导线32m和寻址导线22n的矩阵阵列元件100的最相关的电压波形，和耦合到充电导线32m和寻址导线22(n+1)的矩阵阵列元件100的最相关的电压波形。前一个矩阵阵列元件100的节点123和电容性子器件124标记为(n，m)，而后一个矩阵阵列元件100的节点123和电容性子器件124标记为(n+1，m)。
图3示出两个主要时间周期；左边的周期标记为tactive，一般与有源矩阵阵列装置的有源模式相关，例如与显示装置的视频模式相关。右边的周期标记为trefresh，一般与有源矩阵阵列装置的无源或刷新模式相关，例如与包括有源矩阵阵列装置的电子装置的待机模式相关，在此周期器件，有源矩阵显示装置必须产生占主导地位的恒定图像。
假设有源矩阵阵列装置10使用行频反转方案寻址，其中，矩阵阵列元件100的交替的行接收相反极性的驱动电压；并且假设使用公共电极140驱动方案，其中，第二电容性子器件124需要的交流驱动电压的一部分施加到有源矩阵阵列装置10的公共电极，导致充电导线32驱动电压的幅度减小。这些波形阐述了自刷新矩阵阵列元件100的工作原理，但它们不是唯一的，而且没有进行优化。
这些波形阐述了两个矩阵阵列元件100的寻址，第一矩阵阵列元件100耦合到充电导线32m和寻址导线22n，第二矩阵阵列元件100耦合到充电导线32m和寻址导线22(n+1)。在有源模式中，有源矩阵阵列装置10以常规方式被寻址，例如，在有源矩阵阵列10是显示装置时，视频信息被施加到有源矩阵阵列装置10的充电导线32，接着通过使相关寻址导线22为高电平，一组象素被寻址。
图3的底部标记为124(n，m)、123(n，m)、124(n+1，m)和123(n+1，m)的波形，示出了电容性子器件124上的电压和两个所选的矩阵阵列元件100的节点123上的电压。耦合到寻址导线22n的矩阵阵列元件100，被以高rms电压寻址，该电压在有源矩阵阵列元件100是矩阵阵列显示装置的一部分的情况下，通常导致矩阵阵列元件变暗。耦合到寻址导线22(n+1)的矩阵阵列元件100被以低rms电压寻址，该电压在有源矩阵阵列元件100是矩阵阵列显示装置一部分的情况下，通常导致矩阵阵列元件变亮。
当有源矩阵阵列装置10被切换到自刷新模式时，不再有必要向矩阵阵列元件100提供来自驱动电路30的信息，这是因为数据在矩阵阵列元件100中被刷新。该刷新操作可以以与在有源模式下矩阵元件100通常被顺序寻址的方式相同的方式，逐个寻址导线地执行。然而，以不同的方式刷新有源矩阵阵列元件100是有优势的，例如，通过同时对所有具有相同驱动极性的矩阵阵列元件100进行寻址的方式是有利的，因为这能减小施加到有源矩阵阵列装置10的共用电极140的驱动波形的频率，并因此减小有源矩阵阵列装置10的功耗。一个选择是同时刷新所有耦合到奇数编号的寻址导线22的矩阵阵列元件100，然后刷新所有耦合到偶数编号的寻址导线22的矩阵阵列元件100。这是图3中所阐述的情况。
当有源矩阵阵列装置10进入自刷新模式时，耦合到偶数编号的寻址导线22n的矩阵阵列元件100首先被首先刷新。在有源模式中，这通过将有源矩阵阵列装置10的共用电极140上的电压设置成与当偶数编号的寻址导线22n最后被寻址时(例如，在显示装置的视频模式的最后一个场周期期间)相同的水平而开始。相关的电容性子器件122和124上的电压将处于驱动电路30确立的范围内。耦合到偶数编号的寻址导线22n的矩阵阵列元件的使能导线42n在感应周期设置为高电平以使能第二开关并感应电容性器件120上的第一电压。有源矩阵阵列装置10的公共电极140的电压然后切换到其第二电平，并且高数据电压电平施加到充电导线32上。偶数编号的寻址导线22n以及另一个电极52n在重复写周期期间被设置为高电平以使能第一开关110和第三开关114，并允许高数据电平(即第二电压)被存储到相关的矩阵阵列元件100的第一电容性器件120上。
接着，在更新周期期间，充电导线32和另一个电极52n上的电压返回到低电平，偶数编号的寻址导线22n保持高电平。如果在感应周期期间在第一电容性器件120上出现高数据电压电平，该电压电平将已经被复制到相关的第二电容性器件130上，由此保持相关的矩阵阵列元件100的第三开关114使能。这提供了第一电容性器件120和相关的充电导线32之间的导电通路，充电导线32为第一电容性器件120提供势源，即，地电势。因此，第一电容性器件120被放电成采用第三电压，此处第三电压是低数据电压电平。如果在感应周期期间已经在第一电容性器件120上出现低数据电压电平，那么相关的第三开关114将保持禁用，第一电容性器件120上的电压将保持在第二电压，即高数据电压电平。
接着，耦合到奇数编号的寻址导线22(n+1)的矩阵阵列元件100被刷新。公共电极140电压已经处于正确的电平，当矩阵阵列元件100在有源循环期间被寻址时出现该电平，并且耦合到奇数鳊号寻址导线22(n+1)的矩阵阵列元件100的使能导线42(n+1)可以在感应周期期间变为高电压电平以便感应第一电容性器件120的电压。公共电极140上的电压然后被切换，并且高数据电压电平被施加到充电导线32上。然后相关矩阵阵列元件100的寻址导线22(n+1)在重写周期期间变为高电平，并且这些矩阵阵列元件100中的第一电容性器件120被预充电到高数据电压电平。在更新周期，充电导线32以及另一个电极52(n+1)上的电压然后返回到低数据电压电平，寻址导线22(n+1)保持在高电压电平。同样，这刷新了由第二电容性器件130上电压控制的第一电容性器件120上的电压，如前所述。
寻址导线22上的电压现在保持恒定，直到矩阵阵列元件100被再次刷新。在矩阵阵列元件100再次刷新之前允许的周期依赖于一速率，第一电容性器件120上的电压由于漏电流(例如通过矩阵阵列元件100的开关的或通过第二电容性子器件124的漏电流)的而按此速率电容放电。当矩阵阵列元件100被第二次刷新时，耦合到奇数和偶数寻址导线22的矩阵阵列元件100的刷新顺序颠倒。这减小了公共电极140驱动电压波形的转换次数。
需要强调第二电容性器件130优选地应该具有比第一电容性器件120小得多的电容，以防止第一电容性器件120到第二电容性器件130的电荷转移，这对第一电容性器件120上的电压具有显著影响。
而且，本领域技术人员应该理解，这种刷新矩阵阵列元件100状态的配置特别适用于具有下述有源矩阵阵列100的矩阵阵列装置10，该有源矩阵阵列100可以配置成两种状态，例如，由矩阵阵列元件100的第一电容性器件120上的高电压定义的开态，和由矩阵阵列元件100的第一电容性器件120上的低电压定义的关态。如果充电导线32不必用作电容性器件120和势源之间的连接，在本发明的有源矩阵阵列装置10的刷新周期，可以向充电导线32提供单个电压，而不必通过充电导线32单独恢复所有单独的电压，后者通常伴随有大的功耗。如果充电导线32用作这样的连接，在本发明的有源矩阵阵列装置10的刷新周期期间，充电导线32上必须提供两个电压。因而，与充电导线32有关的电容只需要被充电一或两次，这使得本发明的有源矩阵阵列装置10与矩阵阵列元件100中缺少刷新电路的有源矩阵阵列装置相比，功耗显著减小。
还应当理解，不是为各个第一电容性器件120提供高的第二电压并随后将第一电容性器件120耦合到低电压势源(例如地)，而是在不脱离本发明的示范的情况下，在第一电容性器件120被耦合到高电压势源(例如电压源)之后还可以为第一电容性器件120提供低电压的第二电压。
图4示出了根据本发明的有源矩阵阵列装置10的一部分的另一个实施例。和图2中所示的实施例相比较，该实施例包括第四开关116，其具有耦合到另一个使能导线62n的控制端子，并耦合在第三开关114和充电导线32m之间。这种配置中，第二电容性元件130耦合于第二开关112和充电导线32m之间，这具有这样优势，即不需要额外的电极定义第二电容性器件130上的电压。而且，第一开关110不再出现在第一电容性器件120和势源(通过充电导线32m、第三开关114和第四开关116提供)之间的导电通路上。这具有这样优势，即与图2中的实施例相比，在有源矩阵阵列装置10的有源模式中，第二电容性器件130不必参与第一电容性器件120的充电。在刷新模式中，在第一电容性器件120的电压通过第二电容性器件130被取样或感测后，向第四开关116提供另一个使能信号。同时，向充电导线32m提供第三电压，如果第三开关114被第二电容性器件130上存储的电荷使能，则第三电压将代替存储在第一电容性器件120上的第二电压。
图5示出了图4中所示电路的备选配置，其中，第一开关110设置成与第三开关114并联。因而，充电导线32m仅直接与单个开关相连，即，与第四开关116相连，而不是如图4所示的实施例与第一开关110和第四开关116直接相连。因为与充电导线32直接相连的每个开关都增加了充电导线32的电容，并增加了始于充电导线32的漏电流通路的数目，图5所示的有源矩阵阵列装置10的矩阵阵列元件100和图4所示的实施例相比具有改善的特性。这在矩阵阵列装置10的有源模式期间是特别有意义的，在这种模式下，尤其重要的是，驱动电路30的驱动电压在矩阵阵列元件100的寻址周期期间保持恒定。
图6示出了在刷新模式期间向矩阵阵列元件100提供读出功能的有源矩阵阵列装置10的一部分。为达此目的，第一开关110耦合到单独的势源82n，其可在有源矩阵阵列装置10的刷新模式期间以前面描述的方式被使能。第四开关116位于第一开关110和第三开关114之间的导电通路上，第五开关118具有耦合到第四开关116和第三开关114之间的导电通路的数据端子(例如它的源极)。第五开关118具有耦合到充电导线32m的另一个数据端子(例如它的漏极)，以及耦合到读使能导线72n的控制端子。尽管备选的配置是同样可行的，但是第二电容性器件具有耦合到势源82n的端子，这是非限制性的实例。
通过对充电导线32m充电和使能第五开关118，可以读出有源矩阵阵列元件100。如果发现电压降(这可以通过驱动电路30监测)，这说明在充电导线32m和势源82n之间存在导电通路，这暗示着第二电容性器件130保持高电压，因为第三开关116被使能。因为第二电容性器件130保持有第一电容性器件120中存储的数据的拷贝，存储在第一电容性器件120中的数据也就知道了。
此处，需要强调图4和图5中所示的电路可以类似地扩展具有第五开关118(这些图中没有示出)。然而，矩阵阵列元件100的读取必须在第一电容性器件120耦合到势源(通过充电导线22提供)过程中发生，同时第五开关的另一个数据端子耦合到独立的导线。如果通过第五开关探测到电流，这表示第三开关114被使能。然而，这种配置的问题是从充电导线32m经由第四开关116通过第五开关118的寄生电流可能导致读出信号的错误译码，这是为什么图6所示的实施例是优选的原因，因为该读出可以在矩阵阵列元件100处于静止状态时完成，这样，避免了破坏读出信号的风险。
图7示出了根据本发明的有源矩阵阵列装置10的一部分的另一个实施例，其中，第二电容性器件130将另一个使能导线62n和使能导线42n用作电极。如前面强调的，很多第二电容性器件130的可选连接方案都可使用，该特定配置就是其中之一。然而，当第二电容性器件130耦合在另一个使能导线62n和使能导线42n之间时，必须注意，第二电容性器件130上存储的适当电压不被这些导线传播的波形干扰，这样可能破坏第三开关114的正确使能，进而危害第一电容性器件120上存储的数据的正确性。例如，如果第二开关112是n沟道型器件，在第一电容性器件120的感测周期的末尾，由第二电容性器件130产生的使能导线42n从高电压到低电压的转移导致第三开关114的控制端子的电压低于从第一电容性器件120上取样的电压，这会阻止第三开关114正确地导通。而且，如果另一个使能信号62n上的电压从低电压电平切换到高电压电平，第三开关114的控制端子倾向于经历高于从第一电容性器件120上取样的电压，这会错误地导通第三开关114。
为补偿这些干扰，第二电容性器件130包括第一子器件132和第二子器件134，第一子器件132具有耦合到使能导线42n的第一端子和耦合到第二开关112的数据端子(例如，第二开关112的漏极)的第二端子，第二子器件134具有耦合到第二开关112的数据端子的第一端子和耦合到另一个使能导线62n的第二端子。子器件132和134的端子可以是各个电容器的极板。通过将第二电容性器件132分布在第一子器件132和第二子器件134上，与另一个使能导线62n和使能导线42n的耦合效应大为抵消，提供了第二电容性器件130上的足够稳定的电压。
或者，在第二开关112具有足够大电容的情况下，第一子器件132可以省略，由第二开关112的电容提供所需的分布电容，来补偿使能导线42n上的电压波形的干扰效应。
此处，需要强调，到目前为止所描述的本发明的有源矩阵阵列装置10的实施例都具有这样的优势，即，矩阵阵列元件100中使用的开关可以以相同的技术实现，例如，通过n沟道型或p沟道型TFT或其它已知开关元件实现。这减少了有源矩阵阵列装置10的制造工艺的复杂度，因此使得这种装置的制造成本降低且产出率更高。然而，本发明的有源矩阵阵列装置10也可受益于使用沟道类型相反的开关。这在图8的实施例中示出，其中，第二开关112是p沟道型器件，且第四开关116是n沟道型器件。这样的优势在于，只需要单个使能导线，即，使能导线62n寻址第二开关112和第四开关116，因为第二开关112一般在第四开关导通时应当关断，或者反之亦然，这由这两个开关沟道类型相反并响应于相同的电压波形这一事实确保。矩阵阵列元件100的布局受益于这样的事实，即，只需要一个额外的导线，这在有源矩阵阵列装置10是显示装置时有重大意义，其中，矩阵阵列元件100的复杂度的减少通常使得显示特性得以改善。
图9示出了具有本发明有源矩阵阵列装置10的电子装置500。为清楚起见矩阵阵列元件100的内部予以省略。有源矩阵阵列装置10包括多个使能导线42，这是非限制性实例；执行先前图中公开的实施例所必需的额外的多组导线也可以存在。一般而言，但不是必须地，有源矩阵阵列装置10是显示装置，电子装置500是显示器、电视机、膝上型计算机、个人数字助理、移动电话或类似装置。
电子装置500具有电源520，其用于为驱动电路20和另一个驱动电路30供电。驱动电路20和另一个驱动电路30可以是有源矩阵阵列装置10的组成部分，或者可以以不同于有源矩阵阵列装置10的技术实现。电子装置500受益于本发明的有源矩阵阵列装置10的存在，因为驱动电路20和另一个驱动电路30的功耗可以大为减少，例如，当电子装置500切换到待机模式时，有源矩阵阵列装置10进入先前描述的刷新模式。这对于电池供电的电子装置500是特别有利的，因为这些装置有规律地切换到待机模式的某些形式以延长电池的寿命。实际上，电池寿命是该类电子装置的一个重要营销品质，因此，包括根据本发明的有源矩阵阵列装置10增加了电子装置500的适销性。
应该指出上述实施例起说明作用，而没有限定本发明，本领域的技术人员可以设计很多可供选择的实施例而不偏离附加权利要求的范围。在权利要求中，圆括号中的任何附图标记不应该理解为是对本发明的限定。“包括”一词不排除有权利要求中所列元件或步骤之外的元件或步骤的存在。元件前的“一个”一词不排除有多个这样的元件的存在。本发明可以通过包括几个不同元件的硬件的方式执行。装置权利要求中枚举多个装置，这些装置中的多个可以通过这样的硬件中一项或多项实现。在相互不同的附属权利要求中叙述了某些措施的事实不表示这些措施的组合不能有利地利用。

Claims (10)

1.一种有源矩阵阵列装置(10)包括：
多个充电导线(32)；
与该多个充电导线(32)交叉的多个寻址导线(22)；和
多个矩阵阵列元件(100)，每个矩阵阵列元件(100)包括第一开关(110)，其具有耦合到相关寻址导线(22)的控制端子和耦合到相关充电导线(32)的数据端子，每个矩阵阵列元件(100)进一步包括：
耦合到第一开关(110)的另一个数据端子的第一电容性器件(120)；
通过第二开关(112)耦合到第一电容性器件(120)的第二电容性器件(130)，第二开关(112)具有响应于使能信号的控制端子，第二电容性器件(130)具有比第一电容性器件(120)小的电容；和
耦合于第一电容性器件(120)和势源之间的第三开关(114)，第三开关(114)具有耦合到第二电容性器件(130)的控制端子。
2.根据权利要求1所述的有源矩阵阵列装置(10)，其中，每个矩阵阵列元件(100)进一步包括耦合于第一电容性器件和势源之间的第四开关(116)，第四开关(116)具有响应于另一个使能信号的控制端子。
3.根据权利要求2所述的有源矩阵阵列装置(10)，其中，第三开关(114)耦合于第一电容性器件(120)和第四开关(116)之间。
4.根据权利要求2所述的有源矩阵阵列装置(10)，其中，第四开关(116)耦合于第一电容性器件(120)和第三开关(114)之间。
5.根据权利要求3或4所述的有源矩阵阵列装置(10)，其中，第二电容性器件(130)包括第一子器件(132)和第二子器件(134)，第一子器件(132)具有耦合到提供使能信号的使能导线(42)的第一端子，和耦合到第二开关(112)的数据端子的第二端子，第二子器件具有耦合到第二开关(112)的数据端子的第一端子和耦合到提供另一个使能信号的另一个使能导线(62)的第二端子。
6.根据前面权利要求中的任何一个所述的有源矩阵阵列装置(10)，其中，通过相关的充电导线(32)提供势源。
7.根据权利要求2所述的有源矩阵阵列装置(10)，其中，每个矩阵阵列元件(100)进一步包括第五开关(118)，其具有：
响应于读-使能信号的控制端子；
耦合于第三开关(114)和第四开关(116)之间的第一数据端子；
耦合到读出导线的另一个数据端子。
8.根据权利要求4所述的有源矩阵阵列装置(10)，其中，第二开关(112)具有与第四开关(116)不同的沟道类型，第二开关(112)的控制端子和第四开关(116)的控制端子耦合到公共导线(42)。
9.一种电子装置(500)包括：
有源矩阵阵列装置(10)，其包括：
多个充电导线(32)；
与该多个充电导线(32)交叉的多个寻址导线(22)；和
多个矩阵阵列元件(100)，每个矩阵阵列元件(100)包括第一开关(110)，其具有耦合到相关寻址导线(22)的控制端子和耦合到相关充电导线(32)的数据端子，每个矩阵阵列元件(100)进一步包括：
耦合到第一开关(110)的另一个数据端子的第一电容性器件(120)；
通过第二开关(112)耦合到第一电容性器件(120)的第二电容性器件(130)，第二开关(112)具有响应于使能信号的控制端子，第二电容性器件(130)具有比第一电容性器件(120)小的电容；和
耦合于第一电容性器件(120)和势源之间的第三开关(114)，第三开关(114)具有耦合到第二电容性器件(130)的控制端子。
电子装置(500)进一步包括：
将多个信号驱动到多个寻址导线(22)的驱动电路(20)；
将多个其它信号驱动到多个寻址导线(32)的另一个驱动电路(30)；和
为驱动电路(20)和另一个驱动电路(30)供电的电源(52)。
10.一种操作有源矩阵阵列装置(10)的方法，该有源矩阵装置(10)具有多个包括第一和第二电容性器件(120；130)的有源矩阵阵列元件(100)，该方法包括：
存储第一电压到矩阵阵列元件(100)的第一电容性器件(120)上；
存储第一电压到矩阵元件(100)的第二电容性器件(130)上；
用第二电压代替矩阵阵列元件(100)的第一电容性器件(120)上的第一电压；
根据第二电容性器件(130)上存储的第一电压的幅度，使能第一电容性器件(120)和势源间的电流通路，以用第三电压代替第一电容性器件(120)上的第二电压。
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