JP2009122672A

JP2009122672A - 画像表示システム

Info

Publication number: JP2009122672A
Application number: JP2008288204A
Authority: JP
Inventors: Fu-Yuan Hsueh; 富元薛; Kai-Chieh Yang; 凱傑楊
Original assignee: Toppoly Optoelectronics Corp
Current assignee: TPO Displays Corp
Priority date: 2007-11-12
Filing date: 2008-11-10
Publication date: 2009-06-04
Also published as: TWI365438B; US20090122043A1; US8477129B2; TW200921615A

Abstract

【課題】画像表示システムを提供する。
【解決手段】画像表示システムであって、その大きさが駆動電圧の１／Ｎ倍である電圧信号を出力する基準電圧源、前記電圧信号を第１電圧に変換するデジタルアナログコンバータ、前記第１電圧を受けてそれをＮ倍で増幅し、前記駆動電圧を出力する乗算器、及び前記駆動電圧を受けてデータラインを駆動する緩衝器を含むシステム。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像表示システムに関するものである。

液晶ディスプレイは、計算器、時計、カラーテレビ、パソコンのモニターと、その他の電子装置を含むさまざまなアプリケーションに用いられている。アクティブマトリクスＬＣＤは、よく知られているタイプのＬＣＤである。従来のアクティブマトリクスＬＣＤでは、各画素素子は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と１つまたは１つ以上のコンデンサを含む。画素は、行と列を有するアレイに配列されて配線される。

特定の画素をアドレス指定するために、適当な行が“オン”に切り換えられて（電圧で充電される）、電圧が対応の列に伝送される。列が交差した他の行は、オフにされるため、特定の画素上のＴＦＴとコンデンサのみが充電を受ける。この印加された電圧に対応して、画素のセル内の液晶は、その回転と傾斜角を変えるため、光線量が吸収されるかそこを通過する。

通常、ＬＣＤで最も多くの消費電力を必要とする回路は、ゲートドライバ回路とデータドライバ回路である。また、電子装置の小型化に伴い、ＬＣＤの低消費電力が研究と発展の重要な要因となってきたため、ＬＣＤの消費電力を減少する取り組みが必要である。

画像表示システムを提供する。

本発明の画像表示システムは、基準電圧源と、デジタルアナログコンバータと、乗算器と、緩衝器とを含む。基準電圧源は、電圧信号を出力し、電圧信号の大きさは、駆動電圧の１／Ｎ倍である。デジタルアナログコンバータは、電圧信号を第１電圧に変換する。乗算器は、第１電圧を受けてそれをＮ倍で増幅し、駆動電圧を出力する。緩衝器は、駆動電圧を受けてデータラインを駆動する。

本発明の他の実施例は、画像表示システムに関する。システムは、画素と、データ駆動ユニットと、乗算器と、緩衝器とを含む。データ駆動ユニットは、表示データを受けて出力し、表示データの大きさは、駆動電圧の１／Ｎ倍である。乗算器は、表示データを受けてそれをＮ倍で増幅する。緩衝器は、駆動電圧を受けて画素を駆動する。

本発明の他の実施例は、画像表示システムに関する。システムは、ゲート駆動回路と、データ駆動回路と、乗算器と、画素アレイとを含む。ゲート駆動回路は、複数のゲート駆動信号を出力する。データ駆動回路は、画像データを受けて複数のデータ駆動信号を出力し、データ駆動信号の大きさは、駆動電圧の１／Ｎ倍である。乗算器は、データ駆動信号を受けてそれをＮ倍で増幅する。画素アレイは、ゲート駆動信号とデータ駆動信号によって制御され、対応する画像を表示する。

本発明の画像表示システムによれば、電圧を増幅する乗算器を必要とし、電力も消費するが、基準電圧源が乗算器の消費電力よりも大きいため、電力が節約され、全体的な消費電力が減少されることができる。

本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。

図１は、本発明に基づいたデータ駆動回路の実施例の概略図である。図１では、データ駆動ユニット１１は、出力電圧Ｖ１を出力して画素１６を駆動する。実施例は、画素１６のみを説明しているが、本実施例のデータ駆動ユニット１１はこれを限定するものではない。データ駆動ユニット１１は、データラインに接続された複数の画素、または１つの画素の複数のサブピクセルを駆動することができる。データ駆動ユニット１１は、基準電圧源１２とアナログデジタルコンバータ１３を含む。基準電圧源１２は、電圧１／Ｎの電圧Ｖ_ＤＤを受けて電圧Ｖ１を出力する。従来の基準電圧源は、電圧Ｖ_ＤＤを受けるのみで、これはより多くの消費電力を招く。消費電力は、方程式：Ｐ＝Ｖ^２／Ｒに基づいて決定されることができる。基準電圧源１２が電圧１／ＮＶ_ＤＤを受けた場合、消費電力が元の消費電力の１／Ｎ^２倍に減少されることができる。しかし、基準電圧源１２の出力電圧は、低く、画素１６を正常に駆動することができない可能性があるため、乗算器１４は、データ駆動ユニット１１の出力電圧Ｖ１を受けてＮ倍で増幅し、緩衝器１５を介して画素１６を駆動しなければならない。本発明は、電圧Ｖ１を増幅する乗算器１４を必要とし、乗算器１４は、電力も消費するが、基準電圧源１２が乗算器１４の消費電力よりも大きいため、電力が節約され、全体的な消費電力が減少される。

図２は、本発明の実施例に基づいた乗算器の回路図である。この実施例では、乗算器は、電圧倍増回路を例に説明されているがこれを限定するものではない。トランジスタＴ１は、電圧Ｖ１を受ける第１入力端子と、節点Ａ２に接続された第１出力端子と、節点Ａ１に接続された第１制御端子とを含む。トランジスタＴ２は、電圧Ｖ１を受ける第２入力端子と、節点Ａ１に接続された第２出力端子と、節点Ａ２に接続された第２制御端子とを含む。トランジスタＴ３は、節点Ａ１に接続された第３入力端子と、電圧２Ｖ１を出力する第３出力端子と、節点Ａ２に接続された第３制御端子とを含む。トランジスタＴ４は、節点Ａ２に接続された第４入力端子と、電圧２Ｖ１を出力する第４出力端子と、節点Ａ１に接続された第４制御端子とを含む。インバータ２１は、クロック信号ＣＬＫを受け、コンデンサＣ１は、インバータ２１の出力端子と節点Ａ１との間に接続される。インバータ２２は、反転されたクロック信号ＸＣＬＫを受け、コンデンサＣ２は、インバータ２２の出力端子と節点Ａ２との間に接続される。インバータ２１の出力端子の電圧が０からＶ１に変わった時、コンデンサＣ１は充電され、節点Ａ１の電圧は、Ｖ１から２Ｖ１に上昇し、節点Ａ１の電圧は、トランジスタＴ３の第３出力端子によって出力される。同様に、インバータ２２の出力端子の電圧が０からＶ１に変わった時、コンデンサＣ２は充電され、節点Ａ２の電圧は、Ｖ１から２Ｖ１に上昇し、節点Ａ２の電圧は、トランジスタＴ４の第４出力端子によって出力される。この実施例では、クロック信号ＸＣＬＫは、クロック信号ＣＬＫの反転されたクロック信号であり、乗算器は、電圧２Ｖ１の出力を持続する。

図３は、本発明のもう１つの実施例に基づいた乗算器の回路図である。スイッチＳＷ１は、電圧Ｖ１を受ける入力端子と、制御信号Ｓ１によって制御された制御端子と、電圧２Ｖ１を出力する出力端子とを含む。スイッチＳＷ２は、電圧Ｖ１を受ける入力端子と、制御信号Ｓ２によって制御された制御端子と、出力端子とを含み、コンデンサＣは、スイッチＳＷ１の出力端子とスイッチＳＷ２の出力端子との間に接続される。スイッチＳＷ３は、スイッチＳＷ２の出力端子に接続された入力端子と、制御信号Ｓ１によって制御された制御端子と、接地された出力端子とを含む。この実施例では、制御信号Ｓ１は、制御信号Ｓ２の反転された信号である。即ち、スイッチＳＷ１とＳＷ３がオンにされた時、スイッチＳＷ２は、オフにされる。スイッチＳＷ１とＳＷ３がオンにされた時、コンデンサＣの１つの端子が接地されて、電圧Ｖ１がコンデンサＣを充電する。よって、コンデンサＣの他の端子（即ちスイッチＳＷ１の出力端子）の電圧はＶ１である。スイッチＳＷ１とＳＷ３がオフにされた時、電圧Ｖ１がスイッチＳＷ２によってコンデンサＣを充電するため、スイッチＳＷ１の出力端子の電圧は、２Ｖ１に上昇する。上述の方法に基づくと、乗算器は、２倍の電圧を出力することができる。本実施例の乗算器は、２倍の電圧を出力するがこれを限定するものではない。また、上述のスイッチは、ＮＭＯＳトランジスタ、ＰＭＯＳトランジスタ、ＣＭＯＳトランジスタ、または伝送ゲートであることができる。

図４は、本発明に基づいた乗算器のもう１つの実施例の回路図である。演算増幅器４１は、電圧Ｖ１を受ける正入力端子と、負入力端子と、電圧Ｖｏｕｔを出力する出力端子とを含む。演算増幅器４１の負入力端子は、レジスタＲ１とＲ２の間に接続され、レジスタＲ１の他の端子は接地され、レジスタＲ２の他の端子は、演算増幅器４１の出力端子に接続される。この実施例では、出力電圧Ｖｏｕｔと電圧Ｖ１との間の関係は、
Ｖｏｕｔ＝Ｖ１（１＋Ｒ２／Ｒ１）で示されることができる。

よって、出力電圧Ｖｏｕｔの大きさは、Ｒ２の比率をＲ１に合わせることで調整されることができる。即ち、増幅率は、レジスタＲ１とＲ２の抵抗を調整することで調整されることができる。

図５は、本発明に基づいた乗算器のもう１つの実施例の回路図である。この実施例では、乗算器は、入力電圧を３倍で掛ける。スイッチＳＷ１は、電圧Ｖ１を受ける入力端子と、制御信号Ｓ１によって制御された制御端子と、電圧３Ｖ１を出力する出力端子とを含む。スイッチＳＷ２は、電圧Ｖ１を受ける入力端子と、制御信号Ｓ３によって制御された制御端子と、出力端子とを含み、コンデンサＣ１は、スイッチＳＷ１の出力端子とスイッチＳＷ２の出力端子との間に接続される。スイッチＳＷ３は、スイッチＳＷ２の出力端子に接続された入力端子と、制御信号Ｓ１によって制御された制御端子と、接地された出力端子とを含む。スイッチＳＷ５は、電圧Ｖ１を受ける入力端子と、制御信号Ｓ１によって制御された制御端子と、出力端子とを含む。スイッチＳＷ６は、電圧Ｖ１を受ける入力端子と、制御信号Ｓ２によって制御された制御端子と、出力端子とを含み、コンデンサＣ２がスイッチＳＷ５の出力端子とスイッチＳＷ６の出力端子との間に接続される。スイッチＳＷ７は、スイッチＳＷ６の出力端子に接続された入力端子と、制御信号Ｓ１によって制御された制御端子と、接地された出力端子とを含む。スイッチＳＷ４は、スイッチＳＷ５の出力端子に接続された入力端子と、スイッチＳＷ２の出力端子に接続された出力端子と、制御信号Ｓ４によって制御された制御端子とを含む。この実施例では、電圧Ｖ１がコンデンサＣ１を充電するため、スイッチＳＷ１の出力端子の電圧がＶ１となる。電圧Ｖ１もコンデンサＣ２を充電するため、スイッチＳＷ５の出力端子の電圧がＶ１となる。スイッチＳＷ５がオフにされて、スイッチＳＷ６がオンにされた後、電圧Ｖ１は、スイッチＳＷ６を介してコンデンサＣ２を充電するため、スイッチＳＷ５の出力端子の電圧は２Ｖ１となる。続いてスイッチＳＷ４がオンにされて、スイッチＳＷ５の出力端子の電圧がコンデンサＣ１を充電し、スイッチＳＷ１の出力端子の電圧が３Ｖ１となる。また、上述のスイッチは、ＮＭＯＳトランジスタ、ＰＭＯＳトランジスタ、ＣＭＯＳトランジスタ、または伝送ゲートであることができる。

より具体的な説明のために、図６を参照下さい。図６は、図５の乗算器のタイミング図である。制御信号Ｓ１が高電圧レベルにある時、スイッチＳＷ１、ＳＷ３、ＳＷ５と、ＳＷ７は、オンにされ、節点Ｎ１とＮ３の電圧はＶ１となる。この時、制御信号Ｓ２は、低電圧レベルにあり、スイッチＳＷ６はオフにされる。制御信号Ｓ３が高電圧レベルにある時、スイッチＳＷ２は、オンにされ、電圧Ｖ１は節点Ｎ２を介してコンデンサＣ１を充電し、節点Ｎ１の電圧が２Ｖ１となる。この時、制御信号Ｓ２も高電圧レベルにあり、スイッチＳＷ６は、オンにされ、電圧Ｖ１が節点Ｎ４を介してコンデンサＣ２を充電し、節点Ｎ３の電圧を２Ｖ１に増加する。制御信号Ｓ４が高電圧レベルにある時、節点Ｎ２の電圧は、Ｖ１から２Ｖ１に上昇し、節点Ｎ１の電圧も３Ｖ１に上昇する。この方法に基づくと、乗算器は、３倍で入力電圧を掛けることができる。

図７は、本発明に基づいたデータ駆動回路のもう１つの実施例の概略図である。データ駆動ユニット７１は、表示データＤ_Ｒ、Ｄ_Ｇと、Ｄ_Ｂを受けて、対応する画素Ｒ７７と、画素Ｇ７８と、画素Ｂ７９を駆動する。データ駆動ユニット７１は、マルチプレクサ７２を含み、制御信号Ｓ１によって制御され、時分割多重方式に基づいて表示データＤ_Ｒ、Ｄ_Ｇと、Ｄ_Ｂを受けて表示する。第１緩衝器７３は、表示データＤ_Ｒを受けて乗算器７５に出力し、第２緩衝器７４は、表示データＤ_Ｇと、Ｄ_Ｂを受けて乗算器７６に出力する。この実施例では、第２緩衝器７４は、サンプル／ラッチの方式（ｓａｍｐｌｅ／ｌａｔｃｈｍｅｃｈａｎｉｓｍ）を順次に出力する。この実施例では、表示データの電圧の大きさは、既定値の１／Ｎ倍である。よって、乗算器７５と７６は、表示データの電圧を増幅し、対応する画素Ｒ７７と、画素Ｇ７８と、画素Ｂ７９を正常に駆動する。１つの実施例では、データ駆動ユニット７１は、アナログデジタルコンバータ（図７に示されていない）を更に含み、表示データを第１電圧に変換する。乗算器７５と７６は、表示データの電圧を増幅し、対応する画素Ｒ７７と、画素Ｇ７８と、画素Ｂ７９を正常に駆動する。乗算器７５と７６の詳細は、図２〜図５に説明されているため、ここでは説明を省く。

図８は、本発明に基づいたデータ駆動回路のもう１つの実施例の概略図である。データ駆動回路８１は、表示データを受け、表示データは、乗算器８４ａ、８４ｂと、８４ｃによってそれぞれ増幅されて、対応する画素Ｒ８５ａと、画素Ｇ８５ｂと、画素Ｂ８５ｃを駆動する。この実施例では、表示データはストリームデータであり、表示データＤ_Ｒ、Ｄ_Ｇと、Ｄ_Ｂを含む。マルチプレクサ８２は、表示データを受け、異なる時間で時分割多重方式に基づいて、表示データＤ_Ｒ、Ｄ_Ｇと、Ｄ_Ｂを対応する緩衝器８４ａと、８４ｂと、８４ｃに出力する。

この実施例では、表示データの電圧の大きさは、既定値の１／Ｎ倍である。よって、乗算器８４ａと、８４ｂと、８４ｃは、表示データの電圧を増幅し、対応する画素Ｒ８５ａと、画素Ｇ８５ｂと、画素Ｂ８５ｃを正常に駆動する。表示データは、ガンマ補正データを含むことができる。乗算器８４ａと、８４ｂと、８４ｃの詳細は、図２〜図５に説明されているため、ここでは説明を省く。

図９は、本発明に基づいたディスプレイパネルの実施例の概略図である。表示パネル９０は、ゲート駆動回路９１と、データ駆動回路９３と、乗算器９５と、画素アレイ９２とを含む。画素アレイ９２は、ゲート駆動回路９１とデータ駆動回路９３の出力信号によって駆動され、対応する画像を表示する。データ駆動回路９３は、例えばデータ駆動ユニット９４など、複数のデータ駆動ユニットを含む。乗算器９５は、例えば乗算ユニット９６など、複数の乗算ユニットを含む。この実施例では、各データ駆動ユニットの出力信号は、対応する乗算ユニットによって増幅され、続いて画素アレイ９２に伝送される。他の実施例では、データ駆動回路９３のデータ駆動ユニットの出力信号は、１つの乗算ユニットのみによって増幅されることができ、増幅された信号は、マルチプレクサ（図９に示されない）を介して対応するデータラインに伝送される。

図１０は、本発明に基づいた画像表示システムの実施例の概略図である。この実施例では、画像表示システムは、表示パネル１０１または電子装置１００によって実施されることができる。電子装置１００は、入力装置１０２と、表示パネル１０１（例えば図９のパネル９０）を含む。入力装置１０２は、入力信号を表示パネル１０１に提供し、表示パネル１０１は、対応する画像を表示する。１つの好ましい実施例では、電子装置１００は、携帯電話、デジタルカメラ、ＰＤＳ、ラップトップ、パソコン、ＴＶ、カーディスプレイ、衛星利用測位システム（ＧＰＳ）、航空機用ディスプレイ、デジタルフォトフレーム、ポータブルＤＶＤプレーヤーなどを含む。

以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することが可能である。従って、本発明が請求する保護範囲は、特許請求の範囲を基準とする。

本発明に基づいたデータ駆動回路の実施例の概略図である。本発明の実施例に基づいた乗算器の回路図である。本発明のもう１つの実施例に基づいた乗算器の回路図である。本発明に基づいた乗算器のもう１つの実施例の回路図である。本発明に基づいた乗算器のもう１つの実施例の回路図である。図５の乗算器のタイミング図である。本発明に基づいたデータ駆動回路のもう１つの実施例の概略図である。本発明に基づいたデータ駆動回路のもう１つの実施例の概略図である。本発明に基づいたディスプレイパネルの実施例の概略図である。本発明に基づいた画像表示システムの実施例の概略図である。

符号の説明

１１データ駆動ユニット
１２基準電圧源
１３アナログデジタルコンバータ
１４乗算器
１５緩衝器
１６画素
２１、２２インバータ
４１演算増幅器
７１、８１データ駆動ユニット
７２、８２マルチプレクサ
７３、８３ａ第１緩衝器
７４、８３ｂ第２緩衝器
８３ｃ第３緩衝器
７５、７６、８４ａ、８４ｂ、８４ｃ乗算器
７７、８５ａ画素Ｒ
７８、８５ｂ画素Ｇ
７９、８５ｃ画素Ｂ
９０表示パネル
９１ゲート駆動回路
９２画素アレイ
９３データ駆動回路
９４データ駆動ユニット
９５乗算器
９６乗算ユニット
１００電子装置
１０１表示パネル
１０２入力装置

Claims

画像表示システムであって、
その大きさが駆動電圧の１／Ｎ倍である電圧信号を出力する基準電圧源、
前記電圧信号を第１電圧に変換するデジタルアナログコンバータ、
前記第１電圧を受けてそれをＮ倍で増幅し、前記駆動電圧を出力する乗算器、及び
前記駆動電圧を受けてデータラインを駆動する緩衝器を含むシステム。
前記乗算器は、
第１端子と、第２端子とを含む第１コンデンサ、
前記第１電圧を受ける第１入力端子と、前記第１コンデンサの前記第１端子に接続された第１出力端子と、第１制御信号によって制御された第１制御端子とを含む第１スイッチ、
前記第１電圧を受ける第２入力端子と、前記第１コンデンサの前記第２端子に接続された第２出力端子と、第２制御信号によって制御された第２制御端子とを含む第２スイッチ、及び
前記第２出力端子に接続された第３入力端子と、接地された第３出力端子と、第１制御信号によって制御された第３制御端子とを含む第３スイッチを更に含む請求項１に記載のシステム。
前記乗算器は、
前記第１電圧を受ける正入力端子と、負入力端子と、出力端子とを含む演算増幅器、
前記負入力端子と、接地された第２端子に接続された第１端子とを含む第１レジスタ、及び
前記負入力端子に接続された第１端子と、前記演算増幅器の前記出力端子に接続された第２端子とを含む第２レジスタを更に含む請求項１に記載のシステム。
前記乗算器は、
前記第１電圧を受ける第１入力端子と、第１制御端子と、第１出力端子とを含む第１トランジスタ、
前記第１電圧を受ける第２入力端子と、前記第１出力端子に接続された第２制御端子と、前記第１制御端子に接続された第２出力端子とを含む第２トランジスタ、
第１クロック信号を受ける第１信号入力端子と、第１信号出力端子とを含む第１インバータ、
第２クロック信号を受ける第２信号入力端子と、第２信号出力端子とを含む第２インバータ、
前記第１信号出力端子に接続された第１端子と、第２端子とを含む第１コンデンサ、
前記第２信号出力端子に接続された第１端子と、第２端子とを含む第２コンデンサ、
前記第１コンデンサの前記第２端子と前記第２トランジスタの前記第２出力端子に接続された第３入力端子と、前記第１トランジスタの前記第１出力端子と前記第２コンデンサの前記第２端子に接続された第３制御端子と、前記緩衝器に接続された第３出力端子を含む第３トランジスタ、及び
前記第２コンデンサの前記第２端子と前記第１トランジスタの前記第１出力端子に接続された第４入力端子と、前記第１コンデンサの前記第２端子と前記第２トランジスタの前記第２出力端子に接続された第４制御端子と、前記緩衝器に接続された第４出力端子を含む第４トランジスタを更に含む請求項１に記載のシステム。
画像表示システムであって、
画素、
その大きさが駆動電圧の１／Ｎ倍である表示データを受けて出力するデータ駆動ユニット、
前記表示データを受けてそれをＮ倍で増幅する乗算器、及び
前記駆動電圧を受けて前記画素を駆動する緩衝器を含むシステム。
前記データ駆動ユニットは、前記表示データを受けて第１電圧信号に変換するデジタルアナログコンバータを更に含む請求項５に記載のシステム。
前記乗算器は、
第１端子と、第２端子とを含む第１コンデンサ、
前記第１電圧を受ける第１入力端子と、前記第１コンデンサの前記第１端子に接続された第１出力端子と、第１制御信号によって制御された第１制御端子とを含む第１スイッチ、
前記第１電圧を受ける第２入力端子と、前記第１コンデンサの前記第２端子に接続された第２出力端子と、第２制御信号によって制御された第２制御端子とを含む第２スイッチ、及び
前記第２出力端子に接続された第３入力端子と、接地された第３出力端子と、第１制御信号によって制御された第３制御端子とを含む第３スイッチを更に含む請求項５に記載のシステム。
前記表示データは、第１表示データと、第２表示データと、第３表示データを含み、前記データ駆動ユニットは、
第１緩衝器、
第２緩衝器、
第３緩衝器、及び
第１制御信号によって制御され、前記第１表示データと、前記第２表示データと、前記第３表示データを受けて、前記第１制御信号に基づいて前記第１緩衝器と、前記第２緩衝器と、前記第３緩衝器とにそれぞれ出力するマルチプレクサを更に含む請求項５に記載のシステム。
画像表示システムであって、
複数のゲート駆動信号を出力するゲート駆動回路と、
画像データを受けて、その大きさが駆動電圧の１／Ｎ倍である複数のデータ駆動信号を出力するデータ駆動回路と、
前記データ駆動信号を受けてそれをＮ倍で増幅する乗算器と、
前記ゲート駆動信号と前記データ駆動信号によって制御され、対応する画像を表示する画素アレイとを含むディスプレイパネルを含むシステム。
電子装置を更に含み、前記電子装置は、
前記請求項に記載された表示パネル、及び
前記表示パネルを制御し、前記対応する画像を表示する入力装置を含む請求項９に記載のシステム。