JP2013025311A - ピクセル素子、そのディスプレイパネル、及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】電力消費が低減されるピクセル素子、ディスプレイパネル、及びその制御方法を提供する。
【解決手段】方法は複数のステップを有する。画像データはディスプレイパネルの画像データ保持キャパシタに保持される。サンプル動作が実行され、画像データを容量素子に記憶する。容量素子に記憶された画像データに基づき、リフレッシュ動作が実行され、画像データ保持キャパシタに記憶されている画像データをリフレッシュする。リフレッシュされた画像データは、サンプル動作において画像データ保持キャパシタに保持されている画像データの極性と同じ極性を有する。
【選択図】図4B
【解決手段】方法は複数のステップを有する。画像データはディスプレイパネルの画像データ保持キャパシタに保持される。サンプル動作が実行され、画像データを容量素子に記憶する。容量素子に記憶された画像データに基づき、リフレッシュ動作が実行され、画像データ保持キャパシタに記憶されている画像データをリフレッシュする。リフレッシュされた画像データは、サンプル動作において画像データ保持キャパシタに保持されている画像データの極性と同じ極性を有する。
【選択図】図4B
Description
本発明は、概して、ピクセル素子、ディスプレイパネル、及びその制御方法に関し、より具体的には、電力低減のためのピクセル素子、ディスプレイパネル、及びその制御方法に関する。
ディスプレイ装置は、例えば、ラップトップ型コンピュータ、携帯電話機、又はパーソナルデジタルアシスタント(PDA)等の様々な用途において広範囲に使用されている。かかる装置においては、電力消費がディスプレイ装置の動作時間に直接の影響を有するために、電力消費の低減が重要な課題である。
ディスプレイ装置のアクティブマトリクス型ピクセル配列に関し、アクティブマトリクス型ピクセル配列は、通常、複数のゲートラインと、複数のソースラインと、マトリクス状に配置された複数のピクセル素子とを有する。夫々のピクセル素子は、キャパシタ及び薄膜トランジスタ(TFT)を有する。TFTは、ゲートラインの1つを介してアクティブにされる場合に、対応するソースラインからキャパシタへ画像データを運ぶ。しかし、画像データをキャパシタへ運ぶ過程で、アクティブマトリクス型ピクセル配列のソースライン及びゲートラインの交点に存在する寄生キャパシタンスが何度も充電及び放電をされて、相当量の電力消費を招く。
加えて、液晶ディスプレイに関しては、キャパシタに保持されている画像データがリフレッシュされる場合に、画像データの極性は、液晶(LC)材料の劣化を防ぐよう定期的に反転される。これはまた、キャパシタがその電圧極性を頻繁に変えるよう何度も充電及び放電をされるために、電力消費を増大させる。従って、表示の際に電力消費を減らすことは重要な課題である。
本発明は、電力消費が低減されるピクセル素子、ディスプレイパネル、及びその制御方法を対象とする。
本発明の態様に従って、ピクセル素子は、アクティブマトリクス型ピクセル配列における使用のために提供される。当該ピクセル素子は、画像データ保持キャパシタ、ゲートスイッチ、及びリフレッシュユニットを有する。前記リフレッシュユニットは、第1乃至第3のスイッチと、容量素子とを有する。前記画像データ保持キャパシタは、画像データを保持するためのものである。前記ゲートスイッチは、対応するゲートラインに結合される制御端子を有する。前記ゲートスイッチは、対応するソースラインと前記画像データ保持キャパシタとの間に結合される。前記第1のスイッチは、サンプル制御信号を受け取る制御端子を有する。前記容量素子は、前記第1のスイッチを介して前記画像データ保持キャパシタの画素電極へ結合される第1の端子を有する。前記容量素子は、当該容量素子にかかる印加電圧により変動するキャパシタンスを有する。前記第2のスイッチは、前記容量素子の前記第1の端子へ結合される制御端子を有する。前記第3のスイッチは、リフレッシュ制御信号を受け取る制御端子を有する。前記第2のスイッチ及び前記第3のスイッチは、互いと直列に結合される。前記第2のスイッチ及び前記第3のスイッチは、リフレッシュデータ信号を受け取るよう前記対応するソースラインと前記画像データ保持キャパシタとの間に結合される。
本発明の他の態様に従って、アクティブマトリクス型ピクセル配列における使用のための制御方法が提供される。当該制御方法は複数のステップを有する。画像データはアクティブマトリクス型ピクセル配列の画像データ保持キャパシタに保持される。サンプル動作が実行され、画像データを容量素子に記憶する。前記容量素子に記憶された画像データに基づき、リフレッシュ動作が実行され、前記画像データ保持キャパシタに保持されている画像データをリフレッシュする。該リフレッシュされた画像データは、前記サンプル動作において前記画像データ保持キャパシタに保持されている画像データの極性と同じ極性を有する。
本発明の他の態様に従って、ディスプレイパネルが提供される。当該ディスプレイパネルは、アクティブマトリクス型ピクセル、ソースドライバ、及びゲートドライバを有する。前記アクティブマトリクス型ピクセル配列は、ゲートライン、ソースライン、及びピクセル素子を有する。前記ピクセル素子はマトリクス状に配置される。夫々のピクセル素子は、対応するゲートライン及びソースラインへ結合される。夫々のピクセル素子は、上述されたとおりのものである。前記ソースドライバは前記ソースラインを駆動する。前記ゲートドライバは前記ゲートラインを駆動する。
本発明の上記の及び他の態様は、望ましいが制限されない実施形態の以下の詳細な説明に関して、より良く理解されるであろう。以下の説明は、添付の図面を参照して行われる。
本発明の実施形態によれば、電力消費が低減されるピクセル素子、ディスプレイパネル、及びその制御方法を提供することが可能となる。
ディスプレイパネル、ピクセル素子及びその制御方法は、次のように、本発明の多数の実施形態において提供される。ディスプレイパネルは、2つのモードで動作するよう適合される。それら2つのモードの一方は、例えば、ディスプレイ装置のビデオモードのようなアクティブモードであり、他方は、例えば、アクティブマトリクス型ディスプレイ装置を含む電子機器のスタンバイモードのような受動又はリフレッシュモードである。アクティブモードにおいて動作する場合に、アクティブマトリクス型ディスプレイ装置は画像データをピクセル素子に書き込む。リフレッシュモードにおいて動作する場合に、アクティブマトリクス型ディスプレイ装置は、ピクセル素子がその保持された画像データをリフレッシュすること、すなわち、ピクセル素子の画像データを保持することを可能にし、それにより、長時間にわたって静止画像のような一定の出力を生成する。
本発明の実施形態に従って、制御方法は、アクティブマトリクス型ピクセル配列において使用され、次のような複数のステップを有する。画像データはアクティブマトリクス型ピクセル配列の画像データ保持キャパシタに保持される。サンプル動作及びリフレッシュ動作が画像データ保持キャパシタに対して実行される。リフレッシュ動作が実行される場合に、画像データ保持キャパシタに保持されている画像データはリフレッシュされ、リフレッシュされた画像データは、サンプル動作において画像データ保持キャパシタに保持されている画像データの極性と同じ極性を有する。このようにして、画像データ保持キャパシタは、画像データの極性を保ったまま、その保持された画像データをリフレッシュしてもらうことができる。このことは、画像データ保持キャパシタが何度も充電及び放電をされることを阻止され得ることを意味し、それにより電力消費は低減され得る。
図1は、ディスプレイパネルの例を示すブロック図である。ディスプレイパネル100は、少なくとも、アクティブマトリクス型ピクセル配列110、ゲートドライバ120、及びソースドライバ130を有する。ディスプレイパネル100は、ディスプレイ装置において使用され得る。アクティブマトリクス型ピクセル配列110は、複数のゲートラインG1〜Gnと、複数のソースラインD1〜Dmとを有する。ゲートドライバ120は、走査ラインG1〜Gnを駆動する。ソースドライバ130は、ソースラインD1〜Dmを駆動する。アクティブマトリクス型ピクセル配列110は、マトリクス状に配置された複数のピクセル素子を更に有し、夫々のピクセル素子は、対応するゲートラインと対応するソースラインとへ結合されている。例とされているように、ピクセル素子P(x,y)は、画像データ保持キャパシタC、ゲートスイッチT、及び本発明の実施形態に従うリフレッシュユニット200を有する。ゲートスイッチTは、対応するゲートラインGyへ結合された制御端子を有し、対応するソースラインDxと画像データ保持キャパシタCとの間に結合されている。リフレッシュユニット200は、対応するソースラインDxと画像データ保持キャパシタCとの間に結合されている。
図2は、本発明の実施形態に従う図1のディスプレイパネルのピクセル素子の部分を示すブロック図である。この例において、リフレッシュユニット200は、第1のスイッチ211、第2のスイッチ212、第3のスイッチ213、及び容量素子220を有する。第1のスイッチ211は、サンプル制御信号SAMPLEを受け取る制御端子を有する。第2のスイッチ212は、容量素子220の第1の端子(CTのノードとして表される。)へ結合された制御端子を有する。第3のスイッチ213は、リフレッシュ制御信号REFRESHを受け取る制御端子を有する。第3のスイッチ213及び第2のスイッチ212は、互いと直列に結合されている。第2のスイッチ212は、画像データ保持キャパシタCの画素電極(PEのノードとして表される。)へ結合された端子を有し、第3のスイッチ213は、リフレッシュデータ信号SOURCEを受け取る端子を有する。容量素子220は、第1のスイッチ211を介して画像データ保持キャパシタCの画素電極PEへ結合される第1の端子CTを有する。容量素子220は、イネーブル信号CEを受け取る第2の端子を更に有する。
実施形態において、サンプル制御信号SAMPLE及びリフレッシュ制御信号REFRESHは順次有効にされる。それに応答して、リフレッシュユニット200はサンプル動作及びリフレッシュ動作を夫々実行する。サンプル動作において、容量素子220は、画像データ保持キャパシタCの画像データを保持するために使用される。望ましくは、容量素子220は、画像データ保持キャパシタCのキャパシタンスよりも小さいキャパシタンスを有し、画像データ保持キャパシタCに保持された画像データがサンプル動作において有意に影響を及ぼされないように実施され得る。容量素子220は、画像データ保持キャパシタCのデータを記憶するメモリと見なされる。容量素子220における記憶データは、リフレッシュデータ信号SOURCEのようなリフレッシュ電圧がリフレッシュ動作において画像データ保持キャパシタCをリフレッシュするために供給されるか否かを決定するように、第2のスイッチ212を制御するために使用される。このことは、ピクセル素子P(x,y)をセルフリフレッシュ型メモリ・イン・ピクセル(memory in pixel)(MIP)にならしめる。MIPによれば、アクティブマトリクス型ピクセル配列は、DRAMコンセプトに基づき同様に動作することができ、ハイエンドのスマートフォン又は電子書籍リーダ等の高解像度表示に適している。
容量素子220は、容量素子220にかかる印加電圧により変動するキャパシタンスを有する。容量素子220は、その2つの端子の間の印加電圧により変動するキャパシタンスを有する電圧依存型キャパシタと呼ばれ得る。容量素子220の例は、図3A及び3Bを参照される。
図3Aは、図2の容量素子の例を示す略図である。図3Bは、図3Aの容量素子のキャパシタンスと容量素子に供給される印加電圧との間の特性関係を示すプロット図である。この例において、容量素子220は、互いに電気的に接続されたソース端子S及びドレイン端子Dを有する薄膜トランジスタによって実施される。容量素子220のキャパシタンスCgは、図3Bに示されるように、その制御端子G及びソース端子Sの間の印加電圧Vgsにより変動する。図3Bから明らかなように、容量素子220は、そのキャパシタンスCgが印加電圧Vgsにより有意に変動する遷移状態を有する。具体的に、印加電圧Vgsが閾電圧Vthよりも低い場合において、ソース端子Sとドレイン端子Dとの間のチャネルは非導通状態であり、容量素子220は、例えば、ターンオフ状態にあり、ゲート端子Gとソース端子S及びドレイン端子Dの夫々との間に存在する二次的なキャパシタに関連したより小さなキャパシタンスCgを有する。他方で、印加電圧Vgsが閾電圧Vthよりも高い場合においては、反転層ILがチャネル表面に蓄積した電子により形成される。反転層ILは導通しているので、容量素子220は、例えば、ターンオン状態にあり、ゲート端子Gと反転層ILとの間の結合キャパシタを考慮したより大きなキャパシタンスCgを有する。
実施形態において、容量素子220にかかる印加電圧は、イネーブル信号CEと、画像データ保持キャパシタCに保持される画像データとによって決定される。2値ハイ又は2値ローの画像データに依存して、イネーブル信号CEは、容量素子220がターンオン状態又はターンオフ状態で選択的に動作することを可能にするレベルで無効にされ得、それにより、明らかなキャパシタンス変動を示す。キャパシタンスの差は、リフレッシュユニット200を異なって動作させる。
容量素子220のCV(キャパシタンス及び電圧)特性に基づき、リフレッシュユニット200は、リフレッシュ動作において、画像データ保持キャパシタCに保持されている画像データをリフレッシュする。実施形態において、リフレッシュされた画像データは、サンプル動作において画像データ保持キャパシタCに保持されている画像データの極性と同じ極性を有する。例となる構成及び更なる説明は、以下のように記載される。
図4Aは、本発明の実施形態に従う図1のピクセル素子の例を示す回路図である。この例において、リフレッシュユニット200の第1乃至第3のスイッチ211〜213は、n形薄膜トランジスタによって実施されるように例示されている。容量素子220は、第1の端子CTとして機能する制御端子を有するn形薄膜トランジスタである。第2のスイッチ212は、第3のスイッチ213と画像データ保持キャパシタCとの間に結合されている。画像データ保持キャパシタCは、液晶キャパシタClc及び保持キャパシタCsのような2つのキャパシタの組み合わせによって例として表されている。リフレッシュデータ信号SOURCEは、対応するソースラインDxから供給され、ゲート制御信号GATEは、対応するゲートラインGyから供給され、リフレッシュ制御信号REFRESH、サンプル制御信号SAMPLE、及びイネーブル信号CEは、夫々、更なる伝送ライン231〜233から供給される。
このように、図4Aのピクセル素子の動作は、図4B及び4Cを参照して提供される。それらの図は、夫々、本発明の実施形態に従う制御方法を実行するためにディスプレイパネルが使用する複数の信号波形を示す。画像データ保持キャパシタCに保持された画像データをリフレッシュするための2つのリフレッシュスキームが存在する。
[第1のリフレッシュスキーム]
第1のリフレッシュスキームは、図4A及び4Bの両方を参照して与えられる。第1のリフレッシュスキームにおいて、サンプル制御信号SAMPLE及びリフレッシュ制御信号REFRESHは順次有効にされ、リフレッシュユニット200は画像データ保持キャパシタCに対してサンプル動作及びリフレッシュ動作を夫々行う。リフレッシュされるべき画像データは、2つの電圧のうちの一方5V又は0Vを有することができる。
第1のリフレッシュスキームは、図4A及び4Bの両方を参照して与えられる。第1のリフレッシュスキームにおいて、サンプル制御信号SAMPLE及びリフレッシュ制御信号REFRESHは順次有効にされ、リフレッシュユニット200は画像データ保持キャパシタCに対してサンプル動作及びリフレッシュ動作を夫々行う。リフレッシュされるべき画像データは、2つの電圧のうちの一方5V又は0Vを有することができる。
第1のリフレッシュスキームにおいて、5Vの画像データは、その極性を保ったまま、リフレッシュされる。例えば、“Vpix,Vcom”=“5V,0V”から“5V,0V”へ。
第1に、画素電圧Vpixが最初に5V(破線により示される。)であり且つコモン電圧Vcomが最初に0Vであり、画像データ保持キャパシタCに保持されている画像データは5Vであることを示す時間t0を参照する。次いで、サンプル動作が実行される時間t1を参照する。サンプル制御信号SAMPLEは、第1のスイッチ211をオンするようハイレベルで有効にされる。ターンオン状態の第1のスイッチ211を介して、容量素子220の第1の端子(本例では、TFTの制御端子)CTは、現在の画素電圧Vpixと略同じレベルでバイアスをかけられる。このことは、画素電圧Vpixがサンプル電圧Vsampleとしてサンプリングされ、容量素子220に記憶されることを意味する。すなわち、Vsample=5V。イネーブル信号CEは、例えば0Vのローレベルで無効にされる。この状況において、容量素子220にかかる印加電圧は、約1Vである容量素子220の閾電圧よりも高い5V(=Vsample−CE(t1)=5V−0V)である。従って、容量素子220は、10fFといった大きなキャパシタンスを有する。時間t1の後、同じ制御信号SAMPLEはローレベルで無効にされる。第1のスイッチ211からの貫通接続効果により、サンプル電圧Vsampleは、容量素子220が大きなキャパシタンスを有するので、この状況において、例えば0.5Vの小さな電圧降下を有する。この時点で、サンプル電圧Vsampleは約4.5V(=5V−0.5V)である。
その後に、ソースデータ信号SOURCEが例えば5Vのハイレベルで有効にされる。イネーブル信号CEは、例えば0Vから3Vへといったように、ローレベルからハイレベルへ有効にされる。イネーブル信号CEのハイレベルとローレベルとの間の差は、本例では、第2のスイッチ212の閾電圧を補償するように、第2のスイッチ212の閾電圧よりも高い3Vである。イネーブル信号CEは、容量素子220を介してサンプル電圧Vsampleを約7.5V(=4.5V+3V)に高める。サンプル電圧Vsampleと画素電圧Vpixとの間には、第2のスイッチ212の1Vの閾値電圧よりも高い2.5V(Vsample−Vpix=7.5V−5V)の電圧差が存在し、それにより、第2のスイッチ212はオンされる。
次いで、リフレッシュ動作が実行される時間t2を参照する。リフレッシュ制御信号REFRESHは、第3のスイッチ213をオンするようハイレベルで有効にされる。第2のスイッチ212は、時間t2で依然としてオンされている。ターンオン状態の第1のスイッチ212及び第3のスイッチ213を介して、5Vの有効にされたリフレッシュデータ信号SOURCEが、TFT漏れ電流により減衰している画素電圧Vpixをリフレッシュするよう供給される。その一方で、コモン電圧Vcomは、例えば0Vのローレベルのままである。よって、図4Bにおける時間t1及び時間t2から明らかなように、第1のリフレッシュスキームにおけるリフレッシュ動作が実行される場合に、時間t2でリフレッシュされる画像データ(“Vpix,Vcom”=“5V,0V”)は、時間t1での画像データの極性と同じ極性を有する(“Vpix,Vcom”=“5V,0V”)。
第1のリフレッシュスキームにおいて、0Vの画像データは、その極性を保ったまま、リフレッシュされる。例えば、“Vpix,Vcom”=“0V,0V”から“0V,0V”へ。
同様の動作は、上記の説明における5Vの画像データを参照することでき、簡潔さのために省略される。第1に、画素電圧Vpixが最初に0V(実線により示される。)であり且つコモン電圧Vcomが最初に0Vであり、画像データ保持キャパシタCに保持されている画像データは0Vであることを示す時間t0を参照する。次いで、時間t1を参照する。サンプル制御信号SAMPLEは、第1のスイッチ211をオンするようハイレベルで有効にされ、容量素子220の第1の端子CTは0Vでバイアスをかけられる。このことは、サンプル電圧Vsampleがローレベルにあることを意味する。すなわち、Vsample=0V。イネーブル信号CEは0Vのローレベルで無効にされ、それにより容量素子220にかかる印加電圧は、約1Vである容量素子220の閾電圧よりも低い0Vである。従って、容量素子220は2fFといった小さなキャパシタンスを有する。この状況において、サンプル制御信号SAMPLEが無効にされる場合に、例えば5Vの有意な電圧降下が、第1のスイッチ211からの貫通接続効果により、サンプル電圧Vsampleで生じる。この時点で、サンプル電圧Vsampleは約−5V(=0V−5V)である。
その後に、イネーブル信号CEは3Vの有効レベルで有効にされて、容量素子220を介してサンプル電圧Vsampleを約−2V(=−5V+3V)に高める。この時点で、−2Vの電圧差(Vsample−Vpix=−2V−0V)は第2のスイッチ212の1Vの閾値電圧よりも低いので、第2のスイッチ212はオフされる。
次いで、時間t2を参照する。リフレッシュ制御信号REFRESHは、第3のスイッチ213をオンするようハイレベルで有効にされる。この時点で、第2のスイッチ212はオフされているので、5Vのリフレッシュデータ信号SOURCEは、0Vの画素電圧Vpixをリフレッシュするよう供給されず、0Vの画素電圧Vpixは約0Vのままである。よって、図4Bにおける時間t1及び時間t2から明らかなように、リフレッシュ動作が第1のリフレッシュスキームにおいて実行される場合に、時間t2でリフレッシュされる画像データ(“Vpix,Vcom”=“0V,0V”)は、時間t1での画像データの極性と同じ極性を有する(“Vpix,Vcom”=“0V,0V”)。
0Vの画像データに関し、画素電圧を0Vに維持することは、次のように更に説明される。0Vの画像データに関し、0Vの画素電圧Vpixは、第1のリフレッシュスキームにおいてソースラインDxから分離され得る。0Vの画素電圧は、スイッチ212及び213のようなTFTを通る漏れ電流により不可避的に徐々に変化しうることが明らかである。TFT漏れ電流によって引き起こされるこの電圧シフトは、ソースラインDxの電圧を0Vと等しくすることによって、例えば、ソースラインDxで0Vを印加することによって、止められ得る。図4Bに関連する実施形態において、リフレッシュデータ信号SOURCEは、5Vでよりも長い大半の期間(制限なしに、100msの期間)の間、0Vに保たれ、一方、第1のリフレッシュスキームにおけるサンプル及びリフレッシュ動作の存続時間は、5msといった比較的短い期間である。このように、画素に供給される電荷の量は、無視されるほど十分に小さい。従って、0Vの画素電圧は0Vに保たれ得る。
5V及び0Vの画像データにおいて使用される第1のリフレッシュスキームに従って、リフレッシュ動作が実行される場合に、リフレッシュされた画像データは、サンプル動作において画像データ保持キャパシタCに保持されている画像データの極性と同じ極性を有する(“Vpix,Vcom”=“5V,0V”から“5V,0V”へ及び“Vpix,Vcom”=“0V,0V”から“0V,0V”へ)。このようにして、電力は、漏出した電荷を回復するときに消費される。かかる電力消費は、その漏出した電荷について画像データを回復することが画像データの極性を判定させるよりも電力消費が少ないので、通常は低い。
更に、第1のリフレッシュスキームにおいて0Vの画素電圧Vpixに関し、第2のスイッチ212は、画像データ保持キャパシタCをソースラインDxから分離するよう常にオフされ、それにより、画像データ保持キャパシタCに保持されているデータが何であるかに関わらず、同じ電圧がリフレッシュ動作の間ソースラインDxから移動可能である。そのようなものとして、第1のリフレッシュスキームは、5V及び0Vの画像データをリフレッシュするために同じグループの信号を使用することができ、それにより、ディスプレイパネルを駆動する複雑性は低減され得る。
[第2のリフレッシュスキーム]
第2のリフレッシュスキームは、図4A及び4Cの両方を参照して与えられる。第2のリフレッシュスキームにおいて、サンプル制御信号SAMPLE、ゲート制御信号GATE、及びリフレッシュ制御信号REFRESHは順次有効にされる。それに応答して、リフレッシュユニット200及びゲートスイッチTは、画像データ保持キャパシタCに対してサンプル動作、プリチャージ動作、及びリフレッシュ動作を夫々行う。第2のリフレッシュスキームは、コモン電圧Vcomが、画像データをその極性を反転しながらリフレッシュするために、反転する、例えば、この場合においては0Vから5Vへ変化する点で、第1のリフレッシュスキームと相違する。加えて、イネーブル信号CEは、例えば−8Vの第1のレベルで無効にされ、例えば−5Vの第2のレベルで有効にされる。それらのレベルは、5V又は0Vの画素電圧よりも低くなるように設定されており、図3BのCV特性に従って容量素子220を一定の大きなキャパシタンス有するキャパシタンスにする。
第2のリフレッシュスキームは、図4A及び4Cの両方を参照して与えられる。第2のリフレッシュスキームにおいて、サンプル制御信号SAMPLE、ゲート制御信号GATE、及びリフレッシュ制御信号REFRESHは順次有効にされる。それに応答して、リフレッシュユニット200及びゲートスイッチTは、画像データ保持キャパシタCに対してサンプル動作、プリチャージ動作、及びリフレッシュ動作を夫々行う。第2のリフレッシュスキームは、コモン電圧Vcomが、画像データをその極性を反転しながらリフレッシュするために、反転する、例えば、この場合においては0Vから5Vへ変化する点で、第1のリフレッシュスキームと相違する。加えて、イネーブル信号CEは、例えば−8Vの第1のレベルで無効にされ、例えば−5Vの第2のレベルで有効にされる。それらのレベルは、5V又は0Vの画素電圧よりも低くなるように設定されており、図3BのCV特性に従って容量素子220を一定の大きなキャパシタンス有するキャパシタンスにする。
第2のリフレッシュスキームにおいて、5Vの画像データはリフレッシュされ、一方、その極性は反転される。例えば、“Vpix,Vcom”=“5V,0V”から“0V,5V”へ。
第1に、画素電圧Vpixが最初に5V(破線により示される。)であり且つコモン電圧Vcomが最初に0Vである時間t0′を参照する。次いで、図4Bと同様にサンプル動作が実行される時間t1′を参照する。この時点で、サンプル電圧Vsampleは、容量素子220が大きなキャパシタンスを有するので、約4.5V(=5V−0.5V)である。サンプル動作の後、イネーブル信号CEの第1及び第2のレベルの間には3Vの電圧差が存在するので、イネーブル信号CEは、サンプル電圧Vsampleを約7.5V(=4.5V+3V)に高めるよう有効にされる。
次いで、プリチャージ動作が実行される時間t2′を参照する。ゲート制御信号GATEは、ゲートスイッチTをオンするようハイレベルで有効にされる。リフレッシュデータ信号SOURCEは、例えば5Vのハイレベルで有効にされる。ターンオン状態のゲートスイッチTを介して、5Vの有効にされたリフレッシュデータ信号SOURCEは、5Vの画素電圧Vpixを5Vに維持するよう供給され、一方、コモン電圧Vcomはこの時点で反転される。よって、画像データ保持キャパシタCは中和される。すなわち、画像データ保持キャパシタCにかかる電圧は0Vである。
その後に、リフレッシュ動作が実行される時間t3′を参照する。リフレッシュ制御信号REFRESHは、第3のスイッチ213をオンするようハイレベルで有効にされる。この時点で、イネーブル信号CEは無効にされ、サンプル電圧Vsampleは約4.5Vに下げられる(=7.5V−3V)。このサンプル電圧Vsampleは、リフレッシュデータ信号SOURCEが0Vにあるので、依然として第2のスイッチ212をオンするには十分である。具体的に、第2のスイッチ212は、4.5Vの電圧差(Vsample−SOURCE(t3)=4.5V−0V)がその1Vの閾電圧よりも高いので、オンされる。ターンオン状態の第1のスイッチ212及び第3のスイッチ213を介して、0Vのリフレッシュデータ信号SOURCEは、5Vの画素電圧Vpixをリフレッシュするよう供給される。よって、図4Bにおける時間t1′及び時間t3′から明らかなように、リフレッシュ動作が第2のリフレッシュスキームにおいて実行される場合に、時間t3′でリフレッシュされる画像データ(“Vpix,Vcom”=“5V,0V”)は、時間t1′での画像データの極性と逆の極性を有する(“Vpix,Vcom”=“0V,5V”)。
第2のリフレッシュスキームにおいて、0Vの画像データはリフレッシュされ、一方、その極性は反転される。例えば、“Vpix,Vcom”=“0V,0V”から“5V,5V”へ。
同様の動作は、上記の説明における5Vの画像データを参照することでき、簡潔さのために省略される。第1に、画素電圧Vpixが最初に0V(実線により示される。)であり且つコモン電圧Vcomが最初に0Vである時間t0′を参照する。次いで、時間t1′を参照する。サンプル制御信号SAMPLEは、容量素子220が大きなキャパシタンスを有するので、約−0.5V(=0V−0.5V)である。サンプル動作の後、イネーブル信号CEは、サンプル電圧Vsampleを約2.5V(=−0.5V+3V)に高めるよう有効にされる。次に、時間t2′を参照する。ゲートスイッチTは、有効にされたゲート制御信号GATEによってオンされる。ターンオン状態のゲートスイッチTを介して、5Vの有効にされたリフレッシュデータ信号SOURCEは、0Vの画素電圧Vpixを5Vにリフレッシュするよう供給され、一方、コモン電圧Vcomは反転される。よって、画像データ保持キャパシタCは中和される。すなわち、画像データ保持キャパシタCにかかる電圧は0Vである。
その後に、時間t3′を参照する。サンプル電圧Vsampleは、約−0.5V(=2.5V−3V)に下げられる。この時点で、第2のスイッチ212はオフされ、0Vのリフレッシュデータ信号SOURCEは、5Vの画素電圧Vpixをリフレッシュするよう供給されない。よって、図4Bにおける時間t1′及び時間t3′から明らかなように、リフレッシュ動作が第2のリフレッシュスキームにおいて実行される場合に、時間t3′でリフレッシュされる画像データ(“Vpix,Vcom”=“0V,0V”)は、時間t1′での画像データの極性と逆の極性を有する(“Vpix,Vcom”=“5V,5V”)。
5V及び0Vの画像データにおいて使用される第2のリフレッシュスキームに従って、リフレッシュ動作が実行される場合に、リフレッシュされた画像データは、サンプル動作において画像データ保持キャパシタCに保持されている画像データの極性と逆の極性を有する(“Vpix,Vcom”=“5V,0V”から“0V,5V”へ及び“Vpix,Vcom”=“0V,0V”から“5V,5V”へ)。このようにして、残像(image sticking)の効果は低減され得る。残像は、画像データ保持キャパシタCに長時間DC電圧が印加される場合に起こる。第2のリフレッシュスキームは、画像データ保持キャパシタCの画像データの極性を反転させるために使用され、それにより、残像が阻止され得る。
本発明の実施形態において、複合リフレッシュスキームは、上記の第1及び第2のリフレッシュスキームを選択的に用いることによって、実施される。このように、電力消費が低減され得るのみならず、残像が改善され得る。更なる説明は、以下で、図5A及び5Bを参照して与えられる。
図5Aは、リフレッシュモードにおけるリフレッシュ期間の間にディスプレイパネルが第2のリフレッシュスキームを実行する場合の複数の信号波形を示すタイミング図である。図5Bは、本発明の実施形態に従ってリフレッシュモードにおける同じリフレッシュ期間の間にディスプレイパネルが複合リフレッシュスキームを実行する場合の複数の信号波形を示すタイミング図である。図5Aにおいて、3回の第2のリフレッシュスキームが画像データ保持キャパシタCをリフレッシュするために使用され、画像データ保持キャパシタCにかかる印加電圧Vlcの極性は、破線によって示されるように、3回反転される。それとは対照的に、図5Bの例では、2回の第1のリフレッシュスキームの後に1回の第2のリフレッシュスキームが続き、印加電圧Vlcは、破線によって示されるように、1回反転される。図5A及び5Bから分かるように、画像データの極性を反転させる回数は、図5Bの複合リフレッシュスキームを用いることによって減り、それにより、電力消費は、図5Aにおける第2のリフレッシュスキームを用いることによる電力消費と比べた場合に、図5Bにおける複合リフレッシュスキームを用いることによって低減される。
図5Bの例において、第1のリフレッシュスキームは2回実行され、一方、第2のリフレッシュスキームは1回実行される。他の実施形態においては、第1のリフレッシュスキームは10回実行され得、一方、第2のリフレッシュスキームは1回実行され、それにより、電力消費は更に低減される。第2のリフレッシュスキームよりも多くの回数第1のリフレッシュスキームを実行することは、画像データの極性を反転させる回数が電力節約のために低減され得ることを意味する。実際に、第1及び第2のリフレッシュスキームを実行する回数は、異なった要件を満たすよう更に設計可能であり、本発明の限定と見なされない。
その上、図4Aにおける本発明の実施形態に従うピクセル素子の様々な回路変形例が存在する。それらの中で、ピクセル素子の他の4つの実施形態が例示のために図6乃至9において与えられる。
図6は、本発明の他の実施形態に従う図4Aのピクセル素子の例を示す回路図である。図6のピクセル素子は、容量素子220が対応するソースラインDxへ結合された第2の端子を有する点で、図4Aのピクセル素子と相違する。このように、イネーブル信号CEは省略可能であり、従って、その付加的な伝送ラインも省略可能である。
図7は、本発明の他の実施形態に従う図4Aのピクセル素子の例を示す回路図である。図7のピクセル素子は、ゲートスイッチTが第2のスイッチ212の2つのデータ端子と電気的に接続された2つのデータ端子を有する点で、図6のピクセル素子と相違する。
図8は、本発明の他の実施形態に従う図4Aのピクセル素子の例を示す回路図である。図8のピクセル素子は、第3スイッチ213が第2のスイッチ212と画像データ保持キャパシタCとの間に結合されている点で、図7のピクセル素子と相違する。
図9は、本発明の他の実施形態に従う図4Aのピクセル素子の例を示す回路図である。図9のピクセル素子は、容量素子220が、画像データ保持キャパシタCに電気的に接続されており第1の端子CTとして働くソース端子及びドレイン端子を更に有するp形薄膜トランジスタである点で、図4Aのピクセル素子と相違する。
スイッチ211〜213及びゲートスイッチTに対して図4B及び4Cに示されるサンプル制御信号SAMPLE、ゲート制御信号GATE、リフレッシュ制御信号REFRESH、リフレッシュデータ信号SOURCE、及びイネーブル信号CEのような適切な制御信号を用いると、図6乃至9のピクセル素子は図4Aのピクセル素子と同様の性能を有する。図6乃至9のピクセル素子に関し、よって、それらの動作は、図4Aの回路についての上記の説明を参照して同様に導くことができ、簡潔さのために明記されない。
本発明の実施形態において開示されるディスプレイパネル、ピクセル素子及びその制御方法に従って、可変なキャパシタンスを有する容量素子が画像データ保持キャパシタのデータを記憶するために使用される。画像データ保持キャパシタのデータが容量素子に記憶された後、画像データ保持キャパシタは、その極性を保ったままリフレッシュされ得る。画像データ保持キャパシタがリフレッシュされる場合に、2つのリフレッシュ動作の複合リフレッシュスキームがそれに対して実行され得る。複合リフレッシュスキームに基づき、リフレッシュ動作後に画像データ保持キャパシタに保持されるリフレッシュされた画像データは、サンプル動作において画像データ保持キャパシタに保持されている画像データと同じ極性を選択的に有することができ、それによって電力消費を削減する。
本発明は一例として望ましい実施形態に関して記載されてきたが、当然に、本発明はそれらに制限されない。それどころか、様々な改良並びに同様の配置及びプロシージャをカーバするよう意図され、従って、添付の特許請求の範囲の適用範囲は、そのような改良並びに配置及びプロシージャの全てを包含するように、最も広い解釈を与えられるべきである。
100 ディスプレイパネル
110 アクティブマトリクス型ピクセル配列
120 ゲートドライバ
130 ソースドライバ
200 リフレッシュユニット
211 第1のスイッチ
212 第2のスイッチ
213 第3のスイッチ
220 容量素子
C 画像データ保持キャパシタ
CE イネーブル信号
CT 第1の端子
D1〜Dm ソースライン
G1〜Gn ゲートライン(走査ライン)
P(x,y) ピクセル素子
PE 画素電極
REFRESH リフレッシュ制御信号
SAMPLE サンプル制御信号
SOURCE リフレッシュデータ信号
T ゲートスイッチ
110 アクティブマトリクス型ピクセル配列
120 ゲートドライバ
130 ソースドライバ
200 リフレッシュユニット
211 第1のスイッチ
212 第2のスイッチ
213 第3のスイッチ
220 容量素子
C 画像データ保持キャパシタ
CE イネーブル信号
CT 第1の端子
D1〜Dm ソースライン
G1〜Gn ゲートライン(走査ライン)
P(x,y) ピクセル素子
PE 画素電極
REFRESH リフレッシュ制御信号
SAMPLE サンプル制御信号
SOURCE リフレッシュデータ信号
T ゲートスイッチ
Claims (10)
- アクティブマトリクス型ピクセル配列における使用のためのピクセル素子であって、
画像データを保持する画像データ保持キャパシタと、
対応するゲートラインに結合される制御端子を有し、対応するソースラインと前記画像データ保持キャパシタとの間に結合されるゲートスイッチと、
前記対応するソースラインと前記画像データ保持キャパシタとの間に接続され、前記画像データ保持キャパシタに対してサンプル動作及びリフレッシュ動作を行うリフレッシュユニットと
を有し、
前記リフレッシュユニットが前記リフレッシュ動作を行う場合に、前記リフレッシュユニットは、前記画像データ保持キャパシタに保持されている画像データをリフレッシュし、該リフレッシュされた画像データは、前記サンプル動作において前記画像データ保持キャパシタに保持されている画像データの極性と同じ極性を有する、
ピクセル素子。 - 前記リフレッシュユニットは、
サンプル制御信号を受け取る制御端子を有する第1のスイッチと、
前記第1のスイッチを介して前記画像データ保持キャパシタの画素電極に結合される第1の端子を有し、印加電圧により変動するキャパシタンスを有する容量素子と、
前記容量素子の前記第1の端子に結合される制御端子を有する第2のスイッチと、
リフレッシュ制御信号を受け取る制御端子を有する第3のスイッチと
を有し、
前記第2のスイッチ及び前記第3のスイッチは互いと直列に結合され、前記第2のスイッチ及び前記第3のスイッチは、リフレッシュデータ信号を受け取るよう当該ピクセル素子の対応するソースラインと前記画像データ保持キャパシタとの間に結合される、
請求項1に記載のピクセル素子。 - 前記容量素子は、互いに電子的に接続されているソース端子及びドレイン端子を有する薄膜トランジスタである、
請求項2に記載のピクセル素子。 - 前記薄膜トランジスタは、前記第1の端子として機能する制御端子を更に有するn形薄膜トランジスタである、
請求項3に記載のピクセル素子。 - 前記薄膜トランジスタは、前記画像データ保持キャパシタに電気的に接続されており且つ前記第1の端子として機能するソース端子及びドレイン端子を更に有するp形薄膜トランジスタである、
請求項3に記載のピクセル素子。 - 前記容量素子は、イネーブル信号を受け取る第2の端子を更に有する、
請求項2に記載のピクセル素子。 - 前記第2のスイッチは、前記第3のスイッチと前記画像データ保持キャパシタとの間に結合され、あるいは、前記第3のスイッチは、前記第2のスイッチと前記画像データ保持キャパシタとの間に結合される、
請求項2に記載のピクセル素子。 - 複数のゲートラインと、複数のソースラインと、マトリクス状に配置され、夫々が対応するゲートライン及びソースラインに結合され、夫々が請求項1乃至7のうちいずれか一項に記載のピクセル素子である複数のピクセル素子とを有するアクティブマトリクス型ピクセル配列と、
前記複数のソースラインを駆動するソースドライバと、
前記複数のゲートラインを駆動するゲートドライバと
を有するディスプレイパネル。 - アクティブマトリクス型ピクセル配列における使用のための制御方法であって、
前記アクティブマトリクス型ピクセル配列の画像データ保持キャパシタに画像データを保持するステップと、
前記画像データを容量素子に記憶するようサンプル動作を実行するステップと、
前記容量素子に記憶された画像データに基づき、前記画像データ保持キャパシタに保持されている画像データをリフレッシュするリフレッシュ動作を実行するステップと
を有し、
前記画像データ保持キャパシタにおいてリフレッシュされた画像データは、前記サンプル動作において前記画像データ保持キャパシタに保持されている画像データの極性と同じ極性を有する、
制御方法。 - 前記リフレッシュ動作を実行するステップの後に、
前記画像データを前記容量素子に記憶するよう第2のサンプル動作を実行するステップと、
前記画像データ保持キャパシタにおいて前記画像データをリフレッシュするよう第2のリフレッシュ動作を実行し、前記画像データ保持キャパシタにおいてリフレッシュされた画像データが、前記第2のサンプル動作において前記画像データ保持キャパシタに保持されている画像データの極性と反対の極性を有するようにするステップと
を更に有する請求項9に記載の制御方法。
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