JP2004536347A - Active matrix display device - Google Patents
Active matrix display device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004536347A JP2004536347A JP2003514534A JP2003514534A JP2004536347A JP 2004536347 A JP2004536347 A JP 2004536347A JP 2003514534 A JP2003514534 A JP 2003514534A JP 2003514534 A JP2003514534 A JP 2003514534A JP 2004536347 A JP2004536347 A JP 2004536347A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pixel
- active matrix
- circuit
- image data
- read
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
- G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
- G09G3/22—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources
- G09G3/30—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels
- G09G3/32—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED]
- G09G3/3208—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED]
- G09G3/3275—Details of drivers for data electrodes
- G09G3/3291—Details of drivers for data electrodes in which the data driver supplies a variable data voltage for setting the current through, or the voltage across, the light-emitting elements
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
- G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
- G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
- G09G3/36—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G2300/00—Aspects of the constitution of display devices
- G09G2300/08—Active matrix structure, i.e. with use of active elements, inclusive of non-linear two terminal elements, in the pixels together with light emitting or modulating elements
- G09G2300/0809—Several active elements per pixel in active matrix panels
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G2300/00—Aspects of the constitution of display devices
- G09G2300/08—Active matrix structure, i.e. with use of active elements, inclusive of non-linear two terminal elements, in the pixels together with light emitting or modulating elements
- G09G2300/0809—Several active elements per pixel in active matrix panels
- G09G2300/0828—Several active elements per pixel in active matrix panels forming a digital to analog [D/A] conversion circuit
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G2300/00—Aspects of the constitution of display devices
- G09G2300/08—Active matrix structure, i.e. with use of active elements, inclusive of non-linear two terminal elements, in the pixels together with light emitting or modulating elements
- G09G2300/0809—Several active elements per pixel in active matrix panels
- G09G2300/0842—Several active elements per pixel in active matrix panels forming a memory circuit, e.g. a dynamic memory with one capacitor
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G2310/00—Command of the display device
- G09G2310/02—Addressing, scanning or driving the display screen or processing steps related thereto
- G09G2310/0262—The addressing of the pixel, in a display other than an active matrix LCD, involving the control of two or more scan electrodes or two or more data electrodes, e.g. pixel voltage dependent on signals of two data electrodes
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G2320/00—Control of display operating conditions
- G09G2320/02—Improving the quality of display appearance
- G09G2320/0233—Improving the luminance or brightness uniformity across the screen
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G2320/00—Control of display operating conditions
- G09G2320/02—Improving the quality of display appearance
- G09G2320/029—Improving the quality of display appearance by monitoring one or more pixels in the display panel, e.g. by monitoring a fixed reference pixel
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G2330/00—Aspects of power supply; Aspects of display protection and defect management
- G09G2330/02—Details of power systems and of start or stop of display operation
- G09G2330/021—Power management, e.g. power saving
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G2330/00—Aspects of power supply; Aspects of display protection and defect management
- G09G2330/02—Details of power systems and of start or stop of display operation
- G09G2330/021—Power management, e.g. power saving
- G09G2330/022—Power management, e.g. power saving in absence of operation, e.g. no data being entered during a predetermined time
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
- G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
- G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
- G09G3/22—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources
- G09G3/30—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
アクティブマトリックス表示装置は、行列配置した複数の画素と、対応する画素の列に沿って延在する列電極とを有する。画素は、画像データを記憶するキャパシタンスと、キャパシタに蓄積された電荷を読み出すとともに読出し電荷を用いて列電極を駆動する読出し回路とを有する。The active matrix display device has a plurality of pixels arranged in a matrix and column electrodes extending along the columns of the corresponding pixels. The pixel has a capacitance for storing image data and a readout circuit for reading out the charge stored in the capacitor and driving the column electrode using the readout charge.
Description
【技術分野】
【0001】
本発明は、表示画素のアレイを具えるアクティブマトリックス表示装置に関し、特に、アクティブマトリックス液晶表示装置及びアクティブマトリックスエレクトロルミネッセント表示装置に関するが、それに限定されるものではない。
【背景技術】
【0002】
アクティブマトリックス表示装置、特にアクティブマトリックス液晶表示装置(AMLCD)は、複数の製品分野において使用されており、その中では、ラップトップコンピュータスクリーン、ノートブックコンピュータスクリーン、デスクトップコンピュータモニタ、PDA、電子オルガン及び移動電話が最も一般的であると考えられる。
【0003】
典型的なアクティブマトリックス表示装置、この場合にはAMLCDの構造及び一般的な動作は、例えば米国特許第4130829号に記載されており、参照によりその全体の内容をここに組み込む。簡潔には、その表示装置は、行列配置された画素のアレイを具え、その各々は、電子光学表示素子と、通常は薄膜トランジスタ(TFT)の形態の関連の切替装置とを具える。画素は、行アドレス電極及び列アドレス電極のセットに接続され、各画素は、各セットの各電極間の交差部に隣接して配置され、それを通じて、画素は、行電極の各々に順次供給される選択(走査)信号によってアドレス指定されてその行を選択し、データ(ビデオ情報)信号が、行選択に同期を取りながら、列アドレス電極を通じて選択された行の画素に供給され、接続された行の個々の画素の表示出力を決定する。データ信号は、列アドレス電極に結合された列アドレス回路の入力ビデオ信号を適切にサンプリングすることによって取得される。画素の各行は、1フィールド(フレーム)周期の全アレイから表示を構成するために順にアドレス指定され、このようにして、画素のアレイは、連続するフィールドで繰返しアドレス指定される。画素に生じる損失のために、ビデオ情報を用いて画素を規則的にリフレッシュする必要がある。AMLCDの場合、LC材料の劣化を防止するために、表示素子に供給されるデータ信号電圧の極性を周期的に反転する必要がある。これを、例えば各フィールド後に行い(いわゆるフィールド反転)、又は各行を同様にアドレス指定した後に行う(いわゆるライン又は行反転)を行う必要がある。
【0004】
アクティブマトリックス表示装置の電力消費の大部分は、ビデオ情報のビデオ信号源から表示装置の画素への転送に関連する。表示装置の画素が不定期間にビデオ情報を格納できる場合、電力のこの成分を減少することができる。この場合、画素の表示出力(明るさ)状態の変化が要求されないときに、フレッシュビデオ情報を有するがそのアドレス指定を中止することができる。
【0005】
したがって、アクティブマトリックス表示装置の画素をメモリと組み合わせることによって、静止画像が許容される際に電力を減少することができる。その理由は、画像が変化する際にのみデータを画素に送信するだけでよいからであり、したがって、外部回路における電力消費が減少するとともに、画素に対する接続部に関連したキャパシタンスを駆動する際の電力消費が減少する。
【0006】
一つのアプローチは、画素にスタティクメモリセルを組み込むとともに、画素電極を適切な駆動源に接続するのを制御するためにメモリの状態を使用することである。しかしながら、スタティクメモリの主な不都合は、電力及び制御信号に要求されるトランジスタ及びバスラインの数に関連する複雑さである。
【0007】
AMLCDに対する他の既知のアプローチは、動的な1ビット/画素メモリとして(1TFT/画素を有する)画素を用いることである。画素を列電極に接続する際に少ない電圧変化を検出することができる列電極にセンスアンプを追加することによって、画素の状態を検知することができる。この際、メモリの動的な性質によって要求されるように画素をリフレッシュすることができる。このアプローチに対する問題は、列電極で検知される信号の大きさを列キャパシタンスに対する画素の比を決定することであり、それを、予め決定された画素ピッチ及び解像度を有するAMLCDで非常に小さくすることができる。他の問題は、AMLCDで用いられるLC材料を駆動する際に材料の劣化を抑制するために交互の極性の電圧を用いるのが一般的であるので、列を駆動するために精巧な外部検知及びリフレッシュ回路が必要とされる。
【0008】
この種のAMLCDの一例は、米国特許第4430648号に記載されており、その全内容は、参照によりここに組み込まれる。この場合、ディスプレイの画像を維持するために画素の電圧の周期的なリフレッシュが、ディスプレイの列アドレス指定回路内に検知及びリフレッシュ回路を組み込むことによって行われる。リフレッシュ動作中、電荷が、表示装置の1行の画素から対応する関連の列電極に転送される。この電荷を検出するとともに画素の状態を決定するためにセンス回路が用いられる。この情報は、リフレッシュ回路によって同一画素に書き戻される。列キャパシタンスの値が画素キャパシタンスに比べて大きいので、センス回路によって検出される必要がある信号は比較的小さく、これによって、センス回路の設計が困難になり、そのパフォーマンスが表示装置の動作に対して重大になる。特に、表示装置は、電気的な雑音源の影響を受けやすくなるおそれがある。さらに、表示装置内の画素がリフレッシュされると、表示装置の列は、リフレッシュ回路により蓄積ビデオ情報に従って駆動される。列キャパシタンスの充放電は、表示装置の電力消費に寄与する。
【0009】
参照によって全内容がここに組み込まれる米国特許第6169532号は、同様に列電極に結合したセンスアンプに関連したダイナミックメモリ画素を用いたAMLCDとアクティブマトリックエレクトロルミネッセント表示装置の両方の例を記載している。
【0010】
画素回路に何かのメモリを有する表示装置を画素機能のメモリを用いることなく通常モードで作動させることができることも知られている。この場合、(レイアウトの制約に起因する1ビット/カラーに制限することができる)統合されたメモリが、静止画像を表示する際に低電力モードで使用される。
【0011】
参照によって全内容がここに組み込まれる欧州特許公開番号0797182号は、AMLCDで用いられる画素内低インピーダンス駆動回路を有するダイナミックメモリ回路の種々の例を記載している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
しかしながら、画素へのダイナミックメモリの組込みに伴う問題が存在する。不都合な複雑さ又はトランジスタのような素子の個数を制限することによる画素アパーチャへの悪影響を回避するためにアクティブマトリックス表示装置の画素に信頼性のあるダイナミックメモリの統合は、重要な問題として考慮される。さらに、画素のダイナミック記憶素子のリフレッシュを、特定のタイプの表示装置に要求される適切な駆動電圧(又は場合によっては画素内駆動回路)とともに考慮する必要もある。
【0013】
本発明は、既知の装置より優れたアクティブマトリックス表示装置を提供することである。種々の新規の概念、発明の概念及び特定の実施の形態を、添付図面を参照してここで開示するが、それに限定されるものではない。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明の第1の態様によるアクティブマトリックス表示装置は、行列配置した複数の画素と、対応する画素の列に沿って延在する列電極とを具え、前記画素が、画像データ記憶キャパシタンスと、その画像データ記憶キャパシタンスの状態を読み出すとともに読出し画像データを用いて対応する列電極を駆動する読出し回路とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
したがって、読出し回路はバッファとして機能し、その結果、画素内のダイナミック記憶素子として用いられるキャパシタンスを、列電極としてリフレッシュすることができる。それに対して、従来の配置では、画素内に統合された読出し回路ではなく各列ラインの端部のセンス回路を用いることによって、各画素内の統合された小キャパシタンスが、センス回路で検出するのが非常に困難なキャパシタンスの電荷を非常に小さくしうる影響を及ぼす列ラインのキャパシタンスによって破壊されるおそれがある。さらに、読出し回路によって列ラインを駆動することによって、電気的な雑音に対するアクティブマトリックス表示装置の影響を、そのような回路なしで従来の配置より減少することができる。
【0016】
実際には、本例では、読出し回路を設けることによって、画像データ記憶キャパシタンスのサイズを減少することができ、又は、液晶画素電極のキャパシタンスのような他の理由による画素内に存在するキャパシタンスによって個別のキャパシタと置換することができる。
【0017】
好適には、読出し回路は高い入力インピーダンスを有し、その結果、キャパシタンスは、読出し中に少量しか放電されず、例えば、蓄積された電荷の10%未満、好適には2%未満しか放出されない。
【0018】
本発明の例は、行電極と、画素の対応する行に沿って延在する読出しラインとを有する請求項1又は2記載のアクティブマトリックス表示装置であって、前記画素が、対応する行電極によって選択されたときに対応する列電極を前記データ記憶キャパシタンスに接続するスイッチを有し、前記制御回路が、前記対応する列電極のキャパシタンスを読み出すために対応する読出しラインによって制御される。
【0019】
前記画素が、画素表示素子を駆動する駆動回路を有し、その駆動回路が、前記画像データ記憶キャパシタンスに接続された入力部を有してもよい。駆動回路は、LED、液晶表示電極又は他の画素表示素子を駆動することができる。この場合、読出し回路は、読出しラインの制御の下で駆動回路の出力部に列電極を接続するスイッチを構成する。
【0020】
各画素が、複数の画像データ記憶キャパシタンスを有してもよい。
例示として、各行に沿った複数の行電極を有し、各行電極が、各画像データ記憶キャパシタをデータラインに接続するようスイッチを選択し、選択ラインが、前記データラインが対応する列電極を接続するようスイッチを制御し、前記読出し回路が、対応する読出しラインの制御の下で対応する列電極のデータライン上のデータを読み出してもよい。
【0021】
専用の読出し回路を各画像データ記憶キャパシタンスに接続してもよい。
【0022】
本発明は、記憶ノードを持つ画素を有するアクティブマトリックス表示装置を操作する方法であって、前記記憶ノードに画像データを記憶し、前記アクティブマトリックス装置を静止モードで操作し、記憶された画像データを表示し、前記画素内の読出し回路に読出し信号を周期的に供給して、記憶された画像データを列電極に対して読出し、前記記憶ノードに記憶された画像データをリフレッシュすることを特徴とする方法にも関する。
【0023】
この方法は、フレッシュビデオ情報を用いた画素の規則的なアドレス指定及びビデオ情報の表示を含む通常モードでの前記アクティブマトリックス表示装置の操作を行ってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【0024】
図1において、表示画素10の行列マトリックスアレイ(NxM)を具える一般的に通常の形態のAMLCDの簡単化された回路図を示す。表示素子はそれぞれ、液晶表示素子18と、切替装置として機能する関連のTFT12とを有し、(M)行及び(N)列のアドレス電極14,16のセットを通じてアドレス指定される。ここでは、簡単のために数個の表示画素のみを示し、実際には、数百行及び数百列の画素とすることができる。各TFT12のドレインは、行アドレス電極と列アドレス電極の交差部の各々に隣接して配置した表示素子電極にそれぞれ接続され、同時に、表示画素10の各行に関連した全てのTFTのゲートを、同一行のアドレス電極14に接続し、表示が疎の各列に関連した全てのTFTのソースを、同一列のアドレス電極16に接続する。電極14,16、TFT12及び表示素子電極は全て、同一の絶縁基板例えばガラス上に載せ置かれ、種々の導電層、絶縁層及び半導体層の堆積及びホトリ疎グラフィックパターニングを含む既知の薄膜技術を用いて製造される。アレイの全ての表示素子に共通の連続的な透明電極を支持する第2のガラス基板(図示せず)が、基板25から離間して配置され、二つの基板は、液晶材料が含まれる包囲されたスペースを規定するために画素アレイの周辺で互いにシールされる。各表示素子電極は、共通電極の重複部及びその間の液晶材料とともに光変調LC表示素子を規定する。
【0025】
作動中、選択(ゲーティング)信号が、例えばデジタルシフトレジスタを備える行駆動回路30によって行1から行Mの順に各行アドレス電極14に供給され、データ信号が、選択信号と同期を取りながら、列駆動回路35によって列電極に供給される。各行電極14が選択信号によってアドレス指定されると、その列に接続した画素TFT12がターンオンされて、各表示素子は、この際に関連の列電極に存在するデータ信号のレベルに応じて荷電される。画素の行が、例えば、供給されたビデオ信号のライン周期に相当する各行アドレス周期(TL)でアドレス指定された後、関連のTFTは、表示素子を電気的に切り離すためにフィールド(フレーム)周期の残りに対する選択信号の終了に応じてターンオフされ、これによって、表示素子が次のフィールド周期で再びアドレス指定されるまでその表示出力を維持するために、供給された電荷が格納される。このように、行1から行Mまでのアレイの画素の行の各々は、連続的な行アドレス周期TLの各々に応答してアドレス指定されて、1フィールド周期TFでアレイから表示画像を構成し、この場合、TFは、M×TLに等しい又は僅かに大きく、その後、連続的なフィールドに対して動作が繰り返される。
【0026】
行駆動回路30及び列駆動回路35の動作のタイミングは、例えばコンピュータ又は他の源から取得される入力ビデオ信号から取得したタイミング信号によりタイミング及び制御ユニット40によって制御される。この入力信号中のビデオ入力信号は、ユニット40のビデオ信号処理回路によって、バス37を通じて連続的に列駆動回路35に供給される。この回路は、一つ以上のシフトレジスタ/サンプル−ホールド回路を具え、それは、行走査と同期を取ってビデオ情報信号をサンプリングして、画素アレイの時間アドレス指定で行に適切な直列−並列変換を行う。入力ビデオ信号の連続的なフィールドに従うビデオ信号の連続的なフィールドは、連続的なフィールド周期におけるアレイの画素行を繰返し指定することによってアレイに書き込まれる。
【0027】
動作の透過モードに対して、表示素子電極は、ITOのような光透過性導電材料によって構成され、個別の表示素子は、例えばバックライトから一方の側に指導される光を変調するように作動し、その結果、アレイ中の全ての画素行をアドレス指定することによって構成された表示画像を、他方の側から見ることができる。動作の反射モードにおいて、表示素子電極は、光反射導電材料から構成され、共通電極を支持する基板を通じて装置の前方から入射する光は、その表示状態に応じて、各表示素子のLC材料によって変調されるとともに、その基板から反射されて、前方から見える表示画像を発生する。
【0028】
既知の実務に従って、表示素子に供給される駆動電圧は、例えば各フィールド後に周期的に反転されて、LC材料の劣化を回避する。極性反転を、フリッカの影響を減少するために各行の後に実行することもできる(行反転)。
【0029】
この装置において、ビデオ信号源から表示画素へのビデオ信号の転送の際に著しい量の電力が消費される。移動式電話のノートブックコンピュータのような携帯式の電池給電装置に用いられる表示装置において、動作中に表示装置によって消費される電力を最小にするのが当然望ましい。画素が単に同一情報の表示を繰り返す場合にはフレッシュビデオ情報を有する画素のアドレス指定を中止できるので、不定期間中に画素がビデオ情報を記憶できる場合には消費電力を減少することができ、その表示出力に対する変更を必要としない。
【0030】
本発明によるアクティブマトリックス表示装置の実施の形態、特に、AMLCD及びアクティブマトリックスLEDを説明する。これら実施の形態はそれぞれ、画素内のノードの一つのキャパシタンスに蓄積された電荷を用いる画素に統合されたダイナミックメモリを用いる。これら実施の形態の特徴は、読出し回路が画素に統合され、これによって、列電極を読み出す画素の状態を許容する。画素内でダイナミック記憶素子として用いられるキャパシタンスを、列電極を通じてリフレッシュすることができる。好適には、画素に統合された読出し回路は、高出力インピーダンスを有し、その結果、読出し回路は、読出し動作中さえも、記憶の際に用いられるキャパシタンスを放電しない。
【0031】
3例の画素形態を、図2,3,4に線図的に示す。これらの図に示したスイッチ50は、図1の配置のスイッチング装置12に相当し、同様にTFTを具える。画素10に含まれる読出し回路に51を付す。各ケースにおいて、行電極14に平行に延在するとともに各行の全ての画素10によって共有される補助的な行電極52を設ける。図2において、表示素子18は、本来容量性(例えば、AMLCDのLC)であり、それ自体ダイナミックメモリの記憶ノードとして用いられる。(典型的には、AMLCDにおいて、他の記憶キャパシタンスは、通常LCに並列に追加され、これを図示しない。)行電極14によって制御されるスイッチ50が低インピーダンスを有するとき、電圧が列電極16から表示素子18に転送され、この電圧は、表示素子のキャパシタンスに格納され、その間、スイッチは高インピーダンス状態である。読出し回路51は、表示素子18と列電極14との間に接続され、補助的な列電極52によって制御される。読出し動作中、列電極16は、表示素子の状態によって決定された電圧まで荷電される。読出し動作が行われると、列電極16を通じて表示素子18をリフレッシュすることができる。リフレッシュ動作は、読出し動作中に発生した信号を処理する、列駆動回路35中の他の回路を伴うことができる。
【0032】
一部のアクティブマトリックス表示アプリケーションにおいて、18’を付した表示素子を有する図3の実施の形態に示すような表示素子を駆動する他の回路を有するのが望ましい。この一例は、例えばポリマーLED(PLED)又は有機LED(OLED)の図示したようなLEDを表示素子が具える表示装置であり、それは、電流を発生する55で示す駆動回路を必要とする。スイッチ50を通じて供給されるデータ(ビデオ情報)信号は、記憶ノードキャパシタンスを設けるよう機能するためにスイッチ50及び読出し回路51と駆動回路55との間に接続されたメモリキャパシタ56の電圧として格納され、駆動回路は、表示素子18’に対する駆動電流を発生するよう動作可能であり、そのレベルは、格納された信号のレベルに対応し又はそれによって決定される。表示素子に対する駆動回路55の追加は別にして、基本的な読出し及びリフレッシュ動作は、本実施の形態においては図2の実施の形態と同一である。図3の配置において、表示駆動回路55及び読出し回路51の両方を、画素内で統合して示す。
【0033】
一部のケースにおいて、これを、表示駆動回路55の機能を読出し回路5と組み合わせることによって簡単にすることができる。この一例を図4の実施の形態に示す。この場合、個別の読出し回路が必要とされないが、その代わりに、第2スイッチ58が、表示素子駆動回路55の出力部と列電極16との間に挿入され、この第2スイッチ58の動作が、補助的な行電極52を通じて制御される。第2スイッチ58が低インピーダンス状態に切り替えられたときに読出し動作が開始され、そのとき、表示阻止18’を駆動する回路55が、画素の状態に依存する電圧まで列電極14を充電する。
【0034】
一般に、静止画像を表示する際、読出し及びリフレッシュ動作を1行で一度に実行する必要がある。しかしながら、表示アレイの領域(すなわち、複数行)が平坦な背景を有する場合、単一の読出し及びリフレッシュ動作でこの領域をリフレッシュすることができる。これによって、列電極14に必要な複数の電圧遷移を減少することにより消費される電力を減少する。行反転中に駆動されるAMLCDの場合において、平坦なフィールドを表示する領域に対する読出し及びリフレッシュ動作を、各極性に対して1回ずつの2回の読出し及びリフレッシュ動作によって行う。
【0035】
図5は、図2に示したような種類の形態を用いるAMLCD画素回路の一例を更に詳細に示す。本例でnチャネルTFTを示すが、駆動電圧の極性について適切な調整を行った場合には、pチャネルTFT(又はn及びpチャネルの組合せ)を用いることもできる。TFT T2,T3は読出し回路51を形成する。本例において、画素は、表示素子18と基準ライン61との間に接続された記憶キャパシタ60を有し、それは、同一行で他の補助的な行電極の形態の他の画素によって共有される。低電力モードで静止画像を表示する場合、TFT T2,T3は、列電極16の二つの電圧のうちの一方として画素の状態を検知するのに用いられる。画素は、列電極16を通じてリフレッシュされ、LCは、画素がリフレッシュされる度に交互の極性で駆動される。ここで説明するように、回路は、1ビットのデータを画素に格納することができる。AMLCDを通常モードで作動することができ、この場合、表示アレイは、既知の行列駆動アーキテクチャを用いて外部源から連続的に表示装置に送信されるとともに画素10にサンプルされる。このモードにおいて、T3は使用されず、T2は、適切な電圧を補助的な行電極52に供給することによってオフ状態に保持される。
【0036】
低電力モードで静止画像を表示する場合、好適には、共通電極を通じて又は表示素子電極とライン61との間に接続した記憶キャパシタ60を通じてLC間に電圧の一部が印加される駆動形態が用いられる。これら特定の駆動形態は、読出し及びリフレッシュ動作を容易にする。
【0037】
LCの両端間の他の電圧を記憶キャパシタライン61を通じて結合する場合を更に詳細に考察する。図6a,6bは、装置の動作中に出現する典型的な電圧レベルをそれぞれ示す。Vsat,Vthは、LC表示素子飽和電圧レベル及びLC表示素子しきい値電圧レベルをそれぞれ示す。Vcolは、供給されたデータ信号に対応する列電極16の電圧である。図6aは、特定の行の所定の画素に対して四つの連続的なフィールド1〜4で画像素子18のLCの両端間の電圧の変化の仕方を示す。LCの両端間の電圧の大きさがVthであるとき、画素は、最大の明るさの状態であり、それがVsatであるとき、画素は黒である。陰影領域は、通常モードの動作で互いに相違するグレースケールを表示する際にLC材料の両端間の電圧の範囲を表す。LCの両端間の電圧の極性は、フィールドごとに反転されてLCの寿命を延ばす。図6bは、列電極の電圧に関連する表示素子電極の対応する電圧を示し、この場合、列電極電圧範囲は、0の最小とVcolの最大との間にある。記憶キャパシタライン61を通じて表示素子電極に結合された他の電極は、±ΔVとなり、この場合、
ΔV=Vcap.Cs/(Cs+CLC)
となり、Vcapは、記憶キャパシタライン61で揺れ動く電圧であり、それは、(特定の行に対する)奇数フィールドで+Vcapとなり、(特定の行に対する)偶数フィールドで−Vcapとなり、Cs及びCLCはそれぞれ、記憶キャパシタ60のキャパシタンス及びLC表示素子16のキャパシタンスである。
【0038】
低電力モードで静止画像を表示する際、LCが±Vth(「明」画素)又は±Vsat(「暗」画素)で駆動される。図6bからわかるように、表示素子電極の対応する電圧は、(i)明画素に対して、奇数フィールドで+ΔVとなるとともに偶数フィールドで−ΔVとなり、暗画素に対して、奇数フィールドでVcol+ΔVとなるとともに偶数フィールドで−ΔVとなる。
【0039】
画素の状態の検知は、容量ライン61から±ΔVを結合する前に、表示素子電極の電圧を列電極から画素にサンプルした初期値に戻すことによって行われる。これは、容量ラインの電圧を切り替えることによって行われ、それは、表示素子電極の電圧が0又はVcolに戻ることを意味する。明画素に対して、表示素子電極の電圧は、奇数フィールドで0に戻り、偶数フィールドでVcolに戻る。暗画素に対して、表示素子電極の電圧は、奇数フィールドでVcolに戻り、偶数フィールドで0に戻る。
【0040】
図5に示すような画素の検知及びリフレッシュ動作はを図7に示し、それは、あり得る駆動波形と、同一列電極16に接続された連続する行n及びn+1の互いに隣接する二つの暗画素に対する関連のタイミングを示す。本例において、LC駆動電圧の極性が行ごとに反転されている(行反転)のを示すが、これは必要な形態ではない。図7において、Vcap(n)及びVcap(n+1)は、画素行n及びn+1に対してキャパシタ駆動ライン61に供給される波形をそれぞれ示し、Vs(n)及びVs(n+1)は、画素行n及びn+1に関連した行電極14に供給される選択信号波形をそれぞれ示し、VR(n)及びVR(n+1)はそれぞれ、画素行n及びn+1に関連した補助的な行電極52に供給される波形であり、Vpix(n)及びVpix(n+1)はそれぞれ、画素行n及びn+1の画素(図5)のノード65に出現する電圧波形である。検知及びリフレッシュ動作は、以下のステップを伴う。
1)画素電圧を0又はVcolに回復するようキャパシタライン61をスイッチ。
2)列電極16をVcolにプレチャージ(図7において、プレチャージ制御信号PCがハイになると、プレチャージが生じる。)。
3)列電極の画素の状態を検知するためにT2をターンオン。Vpix=Vcolの場合、T3がターンオンされるとともに、列電極がVSS(0V)まで放電され、Vpix=0の場合、T3がターンオフされ、列電極電圧がVcolに保持される。これは、列電極電圧がVpixに対する反転されていることを意味する。
4)キャパシタライン61を以前のレベルに戻す。
5)T1をターンオンすることによって、反転されたデータを画素に書き戻す。
6)LCを駆動するのに適切な他の画素電圧に結合するようキャパシタライン61をスイッチする。
所望の場合、Vssは、0V以外の他の値をとることができる。
【0041】
図2と同一形態を有するとともにAMLCDに適用される画素回路の第2の例を、図8に示す。この場合、TFT (p型及びn型の)T4及びT3によって構成されたインバータを用いて、読出し中の列電極16の画素の状態を検知し、これによって、読出し動作以前の列電極のプリチャージの要求を回避する。これは、画像に応じて及びフィールド変換とライン変換のうちのいずれが用いられるかに応じて列電極上の遷移の回数を減少できるという利点を有する。
【0042】
図5及び8を参照して既に説明した二つの例において、低電力モードで格納された静止画像はグレースケールを有しない(すなわち、格納された画像は1ビット/画素である。)。複数レベルを検出する同一の読出し回路を用いることによってグレースケールを導入することができる。これを、読出し時間を複数段階に分割するとともにキャパシタライン61の電圧をステッピングすることによって行うことができる。これらステップの一つの間、画素の表示素子18の電圧はしきい値電圧を超え、しきい値電圧より上になると、読出し回路が列電極の電圧を反転することができる。反転が生じるポイントは、表示素子の初期電圧に依存し、その結果、これは読出し動作を引き起こす。この場合、画素をリフレッシュするのに適切な電圧を発生するために他の回路が列駆動回路35に要求される。グレースケールを達成する他の方法は、各画素を複数の(エリア分けされた)副画素に細分し、この場合、副画素の各々は、暗又は最大の明るさで駆動されたままである。
【0043】
既に説明した例が、キャパシタライン駆動形態が用いられる状況に対して適用可能であるとしても、同一原理が共通電極駆動形態に適用される。
【0044】
図4と同一形態を有する画素回路の第3の例を、図9に示す。この回路において、TFT T2は、第2スイッチ58を構成し、TFT T3,T4は駆動回路55を構成する。表示素子を、LC表示素子又は電流駆動表示素子例えばLEDとすることができる。
【0045】
図10は、各々が1ビットデータを格納する複数のキャパシタを有するとともに複数ビットがグレースケールレベルを指定する回路を示す。
【0046】
複数のデータ記憶キャパシタ70は、共通行アドレスライン14に接続したTFT12を通じて対応する複数の列16に接続される。補助的な行電極52は、データ記憶キャパシタ70の各々に対して読出し回路51を制御する。画素駆動回路72は、データ記憶キャパシタ70の各々からの入力部を有するボックス72によって線形的に表される。
【0047】
使用の際には、列16と並列にデータ記憶キャパシタ70にデータを供給することができる。補助的な行電極52に信号を供給することによって、列16からデータを呼び戻すことができ、その結果、データを順次再書込みしてデータをリフレッシュすることができる。
【0048】
他のマルチビット配置を図11に示し、それは、各行に対する複数のアドレスライン14及び各列に対する単一列ライン16を有する。選択ライン76を各行に設けて、列ライン16をデータライン77を通じてTFT12に接続する選択トランジスタ74を制御する。
【0049】
使用の際には、複数のアドレスライン14のうちの一つがイネーブルされて、対応するデータ記憶キャパシタ70が選択される。読出しライン52をイネーブルして、列ライン16上の選択されたデータ記憶キャパシタ70のデータを読出し回路51が読み出せるようにしてもよい。選択ライン76が選択TFT74をイネーブルして、選択されたデータ記憶キャパシタ70に列ライン16のデータを書き込むこともできる。
【0050】
データ記憶キャパシタ70に接続した読出し回路51の一例を、図12に示す。データ記憶キャパシタ70は、読出しTFT82を通じて列16に直列接続した第1TFT80を制御する。読出しTFT82は読出しライン52によって制御される。リードライン52が読出しTFT82をスイッチオンすると、データ記憶キャパシタ70に記憶されたデータが列16で読み出される。
【0051】
既に説明したように回路72を駆動するためにデータ記憶キャパシタ70の並列接続とともに、複数のデータ記憶キャパシタ70のデータを、図13に図示したような単一データライン84によって駆動回路72に接続することができる。この回路において、個別のTFT12を次々とアドレス指定して対応するデータ記憶キャパシタ70を駆動回路72に接続することによって、データを駆動回路72に転送する。
【0052】
他の実施の形態を図14に示し、それは、画素キャパシタンス18それ自体を用いて順次電荷再分布デジタル−アナログ変換を行う。この回路の特徴は、米国特許第5448258号及び米国特許第5923311号に詳細に記載されており、参照することによってここに組み込まれる。現在の目的のために、図13に示すように、キャパシタ70を、各スイッチ12を通じてデータライン84に接続し、データライン84は画素キャパシタンス18を駆動する。
【0053】
静止モードにおいて画素内に格納されたデータを用いるとともにそれ以外において外部信号源から供給されたデータを用いて、アレイ中の一部の画素を同時に操作することができる。これを、適切な信号を用いてディスプレイを分割するだけで画素回路を変形することなく行うことができる。このアプローチは、電力消費を最小にすることができる。
【0054】
例えば、表示の一部が動画を示し、表示の残りが静止背景を示す。外部ビデオ源は、動画を示す画像の領域のデータをディスプレイに供給するだけでよく、これによって電力をセーブする。
【0055】
本発明は、種々のアクティブマトリックス表示装置に適用可能であり、既に説明したのと同様な画素回路を、AMLCD及びAMLED以外の表示装置に用いることができ、この場合、例えばエレクトロクロミック(electrochromic)タイプ、エレクトロホレテック(electrophoretic)タイプ及びエレクトロルミネセンt(electroluminescent)タイプの表示装置において静止画像を記憶するのが望ましい。アクティブマトリックスLEDの一例は、欧州特許公開番号第115205号に記載されており、その内容を、バックグランド材料としてここに組み込む。
【0056】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0057】
【図1】典型的な既知のAMLCDの簡単化した線形図である。
【図2】本発明によるアクティブマトリックス表示装置の各実施の形態における互いに相違する画素回路形態を示す。
【図3】本発明によるアクティブマトリックス表示装置の各実施の形態における互いに相違する画素回路形態を示す。
【図4】本発明によるアクティブマトリックス表示装置の各実施の形態における互いに相違する画素回路形態を示す。
【図5】一実施の形態における典型的な画素回路の一例を更に詳細に示す。
【図6】特定の駆動形態を用いたAMLCDの一例に出現する種々のあり得る電圧レベルを示す。
【図7】AMLCDの一例における動作中の駆動波形の例示を示す。
【図8】本発明によるAMLCDの実施の形態における典型的な画素回路の他の例を詳細に示す。
【図9】本発明によるAMLCDの他の実施の形態における典型的な画素回路の他の例を詳細に示す。
【図10】複数のデータ記憶キャパシタを有する画素回路の他の例を示す。
【図11】複数のデータ記憶キャパシタを有する画素回路の他の例を示す。
【図12】読出し回路を示す。
【図13】複数のデータ記憶キャパシタを有する画素回路の他の例を示す。
【図14】複数のデータ記憶キャパシタを有する画素回路の他の例を示す。【Technical field】
[0001]
The present invention relates to an active matrix display device having an array of display pixels, and more particularly, but not exclusively, to an active matrix liquid crystal display device and an active matrix electroluminescent display device.
[Background Art]
[0002]
Active matrix displays, especially active matrix liquid crystal displays (AMLCDs), are used in a number of product areas, including laptop computer screens, notebook computer screens, desktop computer monitors, PDAs, electronic organs and mobile phones. Telephones are considered the most common.
[0003]
The structure and general operation of a typical active matrix display device, in this case an AMLCD, is described, for example, in US Pat. No. 4,130,829, the entire contents of which are incorporated herein by reference. Briefly, the display comprises an array of pixels arranged in rows and columns, each comprising an electro-optic display element and an associated switching device, usually in the form of a thin film transistor (TFT). The pixels are connected to a set of row and column address electrodes, and each pixel is disposed adjacent an intersection between each electrode of each set, through which pixels are sequentially supplied to each of the row electrodes. The row is selected by being addressed by a select (scan) signal, and a data (video information) signal is supplied to and connected to the pixels of the selected row through the column address electrodes while synchronizing with the row selection. Determine the display output of the individual pixels in the row. The data signal is obtained by appropriately sampling an input video signal of a column address circuit coupled to a column address electrode. Each row of pixels is sequentially addressed to construct a display from an entire array of one field (frame) period, and thus the array of pixels is repeatedly addressed in successive fields. Due to the losses that occur in the pixels, the pixels need to be refreshed regularly with the video information. In the case of AMLCD, it is necessary to periodically invert the polarity of the data signal voltage supplied to the display element in order to prevent deterioration of the LC material. This must be done, for example, after each field (so-called field inversion) or after each row has been addressed similarly (so-called line or row inversion).
[0004]
Most of the power consumption of an active matrix display is related to the transfer of video information from a video signal source to the pixels of the display. This component of power can be reduced if the display pixels can store video information at irregular intervals. In this case, when a change in the display output (brightness) state of the pixel is not required, the designation of the address having the fresh video information can be stopped.
[0005]
Thus, by combining the pixels of an active matrix display with a memory, power can be reduced when still images are allowed. The reason is that data only needs to be sent to the pixel when the image changes, thus reducing power consumption in external circuits and reducing the power in driving the capacitance associated with the connection to the pixel. Consumption is reduced.
[0006]
One approach is to incorporate static memory cells into the pixel and use the state of the memory to control the connection of the pixel electrode to the appropriate drive. However, a major disadvantage of static memories is the complexity associated with the number of transistors and bus lines required for power and control signals.
[0007]
Another known approach to AMLCD is to use pixels (with one TFT / pixel) as a dynamic one bit / pixel memory. The state of a pixel can be detected by adding a sense amplifier to a column electrode capable of detecting a small voltage change when a pixel is connected to the column electrode. At this time, the pixels can be refreshed as required by the dynamic nature of the memory. The problem with this approach is to determine the magnitude of the signal sensed at the column electrodes to the ratio of pixel to column capacitance, making it very small for AMLCDs with a predetermined pixel pitch and resolution. Can be. Another problem is that when driving LC materials used in AMLCDs, it is common to use alternating polarity voltages to suppress material degradation, so sophisticated external sensing and A refresh circuit is required.
[0008]
One example of this type of AMLCD is described in U.S. Pat. No. 4,430,648, the entire contents of which are incorporated herein by reference. In this case, a periodic refresh of the pixel voltage to maintain the image on the display is provided by incorporating sensing and refreshing circuitry within the column addressing circuitry of the display. During a refresh operation, charge is transferred from one row of pixels of the display to the corresponding associated column electrode. A sense circuit is used to detect this charge and determine the state of the pixel. This information is written back to the same pixel by the refresh circuit. Since the value of the column capacitance is large compared to the pixel capacitance, the signal that needs to be detected by the sense circuit is relatively small, which makes the design of the sense circuit difficult and its performance is detrimental to the operation of the display device. Become serious. In particular, the display device may be susceptible to an electrical noise source. Further, when the pixels in the display device are refreshed, the columns of the display device are driven by the refresh circuit according to the stored video information. The charging and discharging of the column capacitance contributes to the power consumption of the display device.
[0009]
U.S. Pat. No. 6,169,532, which is hereby incorporated by reference in its entirety, describes examples of both an AMLCD and an active matrix electroluminescent display using dynamic memory pixels also associated with a sense amplifier coupled to a column electrode. are doing.
[0010]
It is also known that a display device having some memory in a pixel circuit can be operated in a normal mode without using a memory having a pixel function. In this case, an integrated memory (which can be limited to 1 bit / color due to layout constraints) is used in low power mode when displaying still images.
[0011]
European Patent Publication No. 0797182, which is hereby incorporated by reference in its entirety, describes various examples of dynamic memory circuits having in-pixel low impedance drive circuits used in AMLCDs.
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[Problems to be solved by the invention]
[0012]
However, there are problems associated with incorporating a dynamic memory into a pixel. The integration of reliable dynamic memory into the pixels of an active matrix display to avoid adverse complexity or the adverse effect on the pixel aperture by limiting the number of elements such as transistors is considered as an important issue. You. In addition, the refreshing of the dynamic storage element of the pixel must be considered along with the appropriate drive voltage (or in some cases the intra-pixel drive circuit) required for a particular type of display device.
[0013]
The present invention seeks to provide an active matrix display device that is superior to known devices. Various novel concepts, inventive concepts, and specific embodiments are disclosed herein with reference to, but not limited to, the accompanying drawings.
[Means for Solving the Problems]
[0014]
An active matrix display device according to a first aspect of the present invention includes a plurality of pixels arranged in a matrix and a column electrode extending along a corresponding pixel column, wherein the pixel has an image data storage capacitance, A readout circuit for reading the state of the image data storage capacitance and driving the corresponding column electrode using the readout image data.
【The invention's effect】
[0015]
Therefore, the readout circuit functions as a buffer, so that the capacitance used as a dynamic storage element in the pixel can be refreshed as a column electrode. On the other hand, in the conventional arrangement, the integrated small capacitance in each pixel is detected by the sense circuit by using the sense circuit at the end of each column line instead of the readout circuit integrated in the pixel. Can be destroyed by column line capacitance, which can make the charge on the very difficult capacitance very small. Furthermore, by driving the column lines with readout circuits, the effect of the active matrix display on electrical noise can be reduced over conventional arrangements without such circuits.
[0016]
In practice, in this example, the provision of a readout circuit can reduce the size of the image data storage capacitance, or can be reduced by the capacitance present in the pixel for other reasons, such as the capacitance of the liquid crystal pixel electrode. Capacitor.
[0017]
Preferably, the readout circuit has a high input impedance, so that only a small amount of capacitance is discharged during reading, for example, less than 10%, preferably less than 2%, of the stored charge.
[0018]
An example of the present invention is an active matrix display device according to
[0019]
The pixel may have a drive circuit for driving a pixel display element, and the drive circuit may have an input connected to the image data storage capacitance. The drive circuit can drive LEDs, liquid crystal display electrodes, or other pixel display elements. In this case, the read circuit constitutes a switch for connecting the column electrode to the output of the drive circuit under the control of the read line.
[0020]
Each pixel may have multiple image data storage capacitances.
By way of example, having a plurality of row electrodes along each row, each row electrode selecting a switch to connect each image data storage capacitor to a data line, the select line connecting a column electrode corresponding to the data line The readout circuit may read data on the data line of the corresponding column electrode under the control of the corresponding readout line.
[0021]
A dedicated readout circuit may be connected to each image data storage capacitance.
[0022]
The present invention is a method of operating an active matrix display device having pixels with storage nodes, comprising storing image data in the storage nodes, operating the active matrix device in a static mode, and storing the stored image data. Displaying, periodically supplying a read signal to a read circuit in the pixel, reading the stored image data from the column electrode, and refreshing the image data stored in the storage node. Also about the method.
[0023]
The method may operate the active matrix display in a normal mode including regular addressing of pixels with fresh video information and display of video information.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0024]
FIG. 1 shows a simplified circuit diagram of a generally conventional form of an AMLCD comprising a matrix matrix array (N × M) of
[0025]
In operation, a select (gating) signal is supplied to each
[0026]
The timing of the operation of the row drive circuit 30 and the column drive circuit 35 is controlled by the timing and
[0027]
For the transmissive mode of operation, the display element electrodes are made of a light transmissive conductive material, such as ITO, and the individual display elements operate to modulate light directed to one side, for example, from a backlight. As a result, a display image constructed by addressing every row of pixels in the array can be viewed from the other side. In the reflective mode of operation, the display element electrodes are made of a light-reflective conductive material, and light incident from the front of the device through the substrate supporting the common electrode is modulated by the LC material of each display element according to its display state. At the same time as being reflected from the substrate to generate a display image that can be viewed from the front.
[0028]
In accordance with known practice, the drive voltage supplied to the display element is periodically inverted, for example, after each field, to avoid degradation of the LC material. Polarity inversion can also be performed after each row to reduce the effects of flicker (row inversion).
[0029]
In this device, a significant amount of power is consumed in transferring the video signal from the video signal source to the display pixels. In display devices used in portable battery powered devices, such as notebook computers in mobile phones, it is of course desirable to minimize the power consumed by the display device during operation. If the pixel simply repeats the display of the same information, the addressing of the pixel with fresh video information can be stopped, so that if the pixel can store video information during an indefinite period, the power consumption can be reduced, No changes to the display output are required.
[0030]
An embodiment of an active matrix display device according to the present invention, in particular, an AMLCD and an active matrix LED will be described. Each of these embodiments uses a dynamic memory integrated into the pixel that uses the charge stored in the capacitance of one of the nodes in the pixel. A feature of these embodiments is that the readout circuit is integrated into the pixel, thereby allowing the state of the pixel to read out the column electrode. The capacitance used as a dynamic storage element in the pixel can be refreshed through the column electrode. Preferably, the readout circuit integrated into the pixel has a high output impedance, so that the readout circuit does not discharge the capacitance used during storage, even during a read operation.
[0031]
Three examples of pixel configurations are shown diagrammatically in FIGS. The
[0032]
In some active matrix display applications, it is desirable to have another circuit for driving the display element as shown in the embodiment of FIG. 3 having a display element labeled 18 '. An example of this is a display device in which the display element comprises an LED as shown, for example a polymer LED (PLED) or an organic LED (OLED), which requires a drive circuit, denoted 55, for generating a current. A data (video information) signal provided through the
[0033]
In some cases, this can be simplified by combining the function of the
[0034]
Generally, when displaying a still image, it is necessary to execute the read and refresh operations in one row at a time. However, if a region (ie, multiple rows) of the display array has a flat background, the region can be refreshed with a single read and refresh operation. This reduces the power consumed by reducing the plurality of voltage transitions required for the
[0035]
FIG. 5 shows in more detail an example of an AMLCD pixel circuit using a configuration of the kind shown in FIG. Although an n-channel TFT is shown in this example, a p-channel TFT (or a combination of n and p-channel) can be used when the polarity of the driving voltage is appropriately adjusted. The TFTs T2 and T3 form a
[0036]
When a still image is displayed in the low power mode, a driving mode in which a part of the voltage is applied between LC through a common electrode or through a storage capacitor 60 connected between the display element electrode and the line 61 is preferably used. Can be These particular driving schemes facilitate read and refresh operations.
[0037]
Consider the case where other voltages across the LC are coupled through the storage capacitor line 61 in more detail. 6a and 6b show typical voltage levels that appear during operation of the device, respectively. Vsat and Vth indicate the LC display element saturation voltage level and the LC display element threshold voltage level, respectively. Vcol is the voltage of the
ΔV = Vcap. Cs / (Cs + CLC)
And Vcap is the swinging voltage on the storage capacitor line 61, which is + Vcap for odd fields (for a particular row), -Vcap for even fields (for a particular row), and Cs and CLC are storage capacitors, respectively. 60 and the capacitance of the
[0038]
When displaying a still image in the low power mode, the LC is driven at ± Vth (“bright” pixels) or ± Vsat (“dark” pixels). As can be seen from FIG. 6b, the corresponding voltages on the display element electrodes are (i) + ΔV for odd fields and −ΔV for even fields for bright pixels, and Vcol + ΔV for odd fields for dark pixels. And -ΔV in even fields.
[0039]
The detection of the state of the pixel is performed by returning the voltage of the display element electrode to the initial value sampled from the column electrode to the pixel before coupling ± ΔV from the capacitance line 61. This is done by switching the voltage on the capacitance line, which means that the voltage on the display element electrode returns to 0 or Vcol. For a bright pixel, the voltage of the display element electrode returns to 0 in odd fields and returns to Vcol in even fields. For dark pixels, the voltage of the display element electrode returns to Vcol in odd fields and returns to 0 in even fields.
[0040]
The pixel sensing and refresh operation as shown in FIG. 5 is shown in FIG. 7, which shows a possible driving waveform and two adjacent dark pixels of successive rows n and n + 1 connected to the
1) Switch the capacitor line 61 to restore the pixel voltage to 0 or Vcol.
2) Precharge the
3) Turn on T2 to detect the state of the pixel on the column electrode. When Vpix = Vcol, T3 is turned on and the column electrode is discharged to VSS (0 V). When Vpix = 0, T3 is turned off and the column electrode voltage is maintained at Vcol. This means that the column electrode voltage has been inverted with respect to Vpix.
4) Return the capacitor line 61 to the previous level.
5) Write the inverted data back to the pixel by turning on T1.
6) Switch capacitor line 61 to couple to another pixel voltage appropriate to drive LC.
If desired, Vss can take on values other than 0V.
[0041]
FIG. 8 shows a second example of a pixel circuit having the same configuration as that of FIG. 2 and applied to the AMLCD. In this case, the state of the pixel of the
[0042]
In the two examples already described with reference to FIGS. 5 and 8, the still image stored in the low power mode has no gray scale (ie, the stored image is 1 bit / pixel). Gray scale can be introduced by using the same readout circuit that detects multiple levels. This can be performed by dividing the read time into a plurality of stages and stepping the voltage of the capacitor line 61. During one of these steps, the voltage on the
[0043]
Even though the examples already described are applicable to situations where the capacitor line drive mode is used, the same principles apply to the common electrode drive mode.
[0044]
FIG. 9 shows a third example of the pixel circuit having the same configuration as that of FIG. In this circuit, the TFT T2 forms a
[0045]
FIG. 10 shows a circuit having a plurality of capacitors, each storing 1-bit data, wherein a plurality of bits specify a gray scale level.
[0046]
The plurality of
[0047]
In use, data can be provided to
[0048]
Another multi-bit arrangement is shown in FIG. 11, which has
[0049]
In use, one of the plurality of
[0050]
An example of the read
[0051]
The data of the plurality of
[0052]
Another embodiment is shown in FIG. 14, which performs a sequential charge redistribution digital-to-analog conversion using the
[0053]
In stationary mode, some of the pixels in the array can be operated simultaneously using data stored in the pixels and otherwise using data provided by an external signal source. This can be done without modifying the pixel circuit by simply dividing the display using appropriate signals. This approach can minimize power consumption.
[0054]
For example, part of the display shows a moving image, and the rest of the display shows a still background. The external video source need only supply data to the display in the area of the image representing the moving image, thereby saving power.
[0055]
The present invention is applicable to various active matrix display devices, and the same pixel circuit as described above can be used for display devices other than AMLCD and AMLED. In this case, for example, an electrochromic type It is desirable to store still images in display devices of the electrophoretic and electroluminescent type. One example of an active matrix LED is described in European Patent Publication No. 115205, the contents of which are incorporated herein as background material.
[0056]
The present invention is not limited to the above embodiment, and many modifications and variations are possible.
[Brief description of the drawings]
[0057]
FIG. 1 is a simplified linear diagram of a typical known AMLCD.
FIG. 2 shows different pixel circuit configurations in each embodiment of the active matrix display device according to the present invention.
FIG. 3 shows different pixel circuit configurations in each embodiment of the active matrix display device according to the present invention.
FIG. 4 shows different pixel circuit configurations in each embodiment of the active matrix display device according to the present invention.
FIG. 5 illustrates an example of a typical pixel circuit in one embodiment in more detail.
FIG. 6 illustrates various possible voltage levels appearing in an example of an AMLCD using a particular drive configuration.
FIG. 7 shows an example of a driving waveform during operation in an example of an AMLCD.
FIG. 8 shows another example of a typical pixel circuit in an embodiment of an AMLCD according to the present invention in detail.
FIG. 9 shows another example of a typical pixel circuit in another embodiment of the AMLCD according to the present invention in detail.
FIG. 10 shows another example of a pixel circuit having a plurality of data storage capacitors.
FIG. 11 shows another example of a pixel circuit having a plurality of data storage capacitors.
FIG. 12 shows a read circuit.
FIG. 13 shows another example of a pixel circuit having a plurality of data storage capacitors.
FIG. 14 shows another example of a pixel circuit having a plurality of data storage capacitors.
Claims (10)
前記記憶ノードに画像データを記憶し、
前記アクティブマトリックス装置を静止モードで操作し、
記憶された画像データを表示し、
前記画素内の読出し回路に読出し信号を周期的に供給して、記憶された画像データを列電極に対して読出し、
前記記憶ノードに記憶された画像データをリフレッシュすることを特徴とする方法。A method of operating an active matrix display having pixels having storage nodes, comprising:
Storing image data in the storage node;
Operating the active matrix device in stationary mode;
Display the stored image data,
A read signal is periodically supplied to a read circuit in the pixel to read stored image data from a column electrode;
Refreshing image data stored in the storage node.
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB0117226.1 | 2001-07-14 | ||
GBGB0117226.1A GB0117226D0 (en) | 2001-07-14 | 2001-07-14 | Active matrix display devices |
GBGB0125969.6A GB0125969D0 (en) | 2001-07-14 | 2001-10-30 | Active matrix display devices |
GB0125969.6 | 2001-10-30 | ||
PCT/IB2002/002993 WO2003009268A2 (en) | 2001-07-14 | 2002-07-12 | Active matrix display devices |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004536347A true JP2004536347A (en) | 2004-12-02 |
JP2004536347A5 JP2004536347A5 (en) | 2011-06-02 |
JP4914558B2 JP4914558B2 (en) | 2012-04-11 |
Family
ID=9918520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003514534A Expired - Fee Related JP4914558B2 (en) | 2001-07-14 | 2002-07-12 | Active matrix display device |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4914558B2 (en) |
KR (1) | KR100888461B1 (en) |
GB (2) | GB0117226D0 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009009128A (en) * | 2007-06-27 | 2009-01-15 | Toppoly Optoelectronics Corp | Sample/hold circuit, electronic system, and their control method |
JP2009086603A (en) * | 2007-10-03 | 2009-04-23 | Seiko Epson Corp | Control method, control device, display and information display device |
JP2010217902A (en) * | 2004-12-24 | 2010-09-30 | Samsung Mobile Display Co Ltd | Method of driving light emitting display |
JP2010223995A (en) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | Toppoly Optoelectronics Corp | Method for driving liquid crystal display device, and liquid crystal display device |
JP2011186094A (en) * | 2010-03-08 | 2011-09-22 | Chi Mei Electronics Corp | Active matrix type display device and electronic apparatus having the same |
WO2013105393A1 (en) * | 2012-01-12 | 2013-07-18 | シャープ株式会社 | Pixel circuit and display device |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101917837B1 (en) * | 2011-11-10 | 2018-11-14 | 엘지디스플레이 주식회사 | Liquid crystal display apparatus and method for driving the same |
KR102378589B1 (en) | 2015-08-21 | 2022-03-28 | 삼성디스플레이 주식회사 | Demultiplexer, display device including the same and driving method thereof |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59208590A (en) * | 1983-05-11 | 1984-11-26 | シャープ株式会社 | Driving circuit for display |
JPH0772511A (en) * | 1993-06-28 | 1995-03-17 | Sharp Corp | Picture display device |
JPH11295700A (en) * | 1998-04-15 | 1999-10-29 | Seiko Epson Corp | Reflection liquid crystal device and reflection projector |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5799688A (en) * | 1980-12-11 | 1982-06-21 | Sharp Kk | Display driving circuit |
-
2001
- 2001-07-14 GB GBGB0117226.1A patent/GB0117226D0/en not_active Ceased
- 2001-10-30 GB GBGB0125969.6A patent/GB0125969D0/en not_active Ceased
-
2002
- 2002-07-12 KR KR1020037003629A patent/KR100888461B1/en not_active IP Right Cessation
- 2002-07-12 JP JP2003514534A patent/JP4914558B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59208590A (en) * | 1983-05-11 | 1984-11-26 | シャープ株式会社 | Driving circuit for display |
JPH0772511A (en) * | 1993-06-28 | 1995-03-17 | Sharp Corp | Picture display device |
JPH11295700A (en) * | 1998-04-15 | 1999-10-29 | Seiko Epson Corp | Reflection liquid crystal device and reflection projector |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010217902A (en) * | 2004-12-24 | 2010-09-30 | Samsung Mobile Display Co Ltd | Method of driving light emitting display |
JP2009009128A (en) * | 2007-06-27 | 2009-01-15 | Toppoly Optoelectronics Corp | Sample/hold circuit, electronic system, and their control method |
JP2009086603A (en) * | 2007-10-03 | 2009-04-23 | Seiko Epson Corp | Control method, control device, display and information display device |
JP2010223995A (en) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | Toppoly Optoelectronics Corp | Method for driving liquid crystal display device, and liquid crystal display device |
JP2011186094A (en) * | 2010-03-08 | 2011-09-22 | Chi Mei Electronics Corp | Active matrix type display device and electronic apparatus having the same |
WO2013105393A1 (en) * | 2012-01-12 | 2013-07-18 | シャープ株式会社 | Pixel circuit and display device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB0117226D0 (en) | 2001-09-05 |
KR100888461B1 (en) | 2009-03-11 |
GB0125969D0 (en) | 2001-12-19 |
KR20040023563A (en) | 2004-03-18 |
JP4914558B2 (en) | 2012-04-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6897843B2 (en) | Active matrix display devices | |
US7230597B2 (en) | Active matrix array devices | |
US7586473B2 (en) | Active matrix array device, electronic device and operating method for an active matrix array device | |
US7006067B2 (en) | Display device | |
US6965365B2 (en) | Display apparatus and driving method thereof | |
KR101037554B1 (en) | Active matrix display device and driving method of the same | |
JPH08286170A (en) | Liquid crystal display device | |
KR100726052B1 (en) | Electrooptic device and method for driving thereof, digitally-driven liquid crystal display, electronic apparatus, and projector | |
US11043163B2 (en) | Display device and electronic shelf label | |
JP4914558B2 (en) | Active matrix display device | |
US8339351B2 (en) | Display device | |
US8736591B2 (en) | Display device using pixel memory circuit to reduce flicker with reduced power consumption | |
US20210210036A1 (en) | Display device and electronic signboard | |
JP2004536347A5 (en) | ||
KR100879769B1 (en) | Active matrix array devices | |
JP2020052219A (en) | Display and electronic signboard | |
JP4736415B2 (en) | Display device | |
JP2020042191A (en) | Display and electronic signboard |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050711 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20070202 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080722 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081022 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081202 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090401 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20090407 |
|
A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20091204 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20100720 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20100726 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20100820 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20100827 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20110216 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20110222 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20110316 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20110322 |
|
A524 | Written submission of copy of amendment under section 19 (pct) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A524 Effective date: 20110418 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111130 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120123 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150127 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |