JP4387362B2 - ピクセルマトリックス及びそのピクセルユニット - Google Patents

Description

本発明は一般的に、ピクセルマトリックス及びそのピクセルユニットに関するものである。特に、本発明は液晶ディスプレイのピクセルマトリックス及びそのピクセルユニットに関するものである。

薄膜トランジスタ液晶ディスプレイパネル（ＴＦＴＬＣＤパネル）は、ディスプレイ制御材料として液晶を用いている為、液晶の分極を阻止するために、駆動電圧を周期的に反転させる必要がある。従って、種々の駆動反転法が開発されている。例えば、ドット反転駆動が現在一般的に用いられている駆動方法である。

殆どの大型液晶パネルは、直流（ＤＣ）共通電圧レベル（Ｖcom ）の設計を採用しており、その結果、正電圧レベルはこの共通電圧レベルよりも高くなり、負電圧レベルはこの共通電圧レベルよりも低くなる。液晶の駆動電圧は周期的に反転させる必要がある為、ソース駆動装置からの出力電圧のスイングは共通電圧の大きさのほぼ２倍となる。電圧スイングは電力消費量の大きさを表わす。特に、大型の液晶パネルは高駆動電圧を必要とし、この電力消費量の問題が一層重要となる。

ドット反転駆動の電力消費量を低減させるための１つの解決策は、駆動方法を特定の設計にした特定の設計のピクセルマトリックスを用い、同じフレーム期間内のソース駆動装置の出力レベルのスイングを、図１に示すように半分に減少させうるようにすることである。

図１は、上述した解決策でのピクセルマトリックス１００の構造を示す線図である。このピクセルマトリックス１００は、５本のデータラインＳ１〜Ｓ５と、４本の走査ラインＧ１〜Ｇ４と、１６個のピクセルユニットとを有する簡単な例であり、一番右下のピクセルユニットを１０１で示している。単色の液晶パネルの場合には、全てのピクセルユニットが１つの画素構造体となり、カラーの液晶パネルの場合には、全てのピクセルユニットが副画素（すなわち、ドット）構造体となる。図１を参照するに、各ピクセルユニットは走査ライン及びデータラインに接続されている。上から数えて１番目及び３番目の行のピクセルユニットはその左側でデータラインに接続され、２番目及び４番目の行のピクセルユニットはその右側でデータラインに接続されている。

ピクセルマトリックス１００のソース駆動装置（図１に図示せず）は、表示データ信号をデータラインＳ１〜Ｓ５に転送し、ピクセルマトリックス１００のゲート駆動装置（これも図１に図示せず）は、走査ラインＧ１〜Ｇ５に順次に対応の高レベルパルス（図１のオン電圧レベル）を与える。ピクセルユニットが高レベルパルスを受けると、ピクセルユニットがターンオンし、データラインからデータ信号がロードされる。

現在のフレーム期間において、“＋”が付されたピクセルユニットは正電圧でオン駆動され、“−”が付されたピクセルユニットは負電圧でオン駆動される。データラインＳ１、Ｓ３及びＳ５はこのフレーム期間中に正電圧のみを出力し、データラインＳ２及びＳ４はこのフレーム期間中に負電圧のみを出力する。走査ラインＧ１又はＧ３のピクセルユニットにデータ信号をロードする必要がある場合には、データラインＳ１が、左側から数えて１番目のピクセルユニットに、必要なデータ信号を与え、データラインＳ２が２番目のピクセルユニットに、必要なデータ信号を与え、以下同様に続く。一方、走査ラインＧ２又はＧ４のピクセルユニットにデータ信号をロードする必要がある場合には、データラインＳ２が１番目のピクセルユニットに、必要なデータ信号を与え、データラインＳ３が２番目のピクセルユニットに必要なデータ信号を与え、以下同様に続く。

次のフレーム期間では、全てのピクセルユニットの極性がそれぞれ反転され、全てのデータラインＳ１〜Ｓ５の極性も反転される。ソース駆動装置の各出力端子は同じフレーム期間では正の電圧レベル又は負の電圧レベルの何れかを生じれば足りる為、これらの２つの極性間を切換える必要がない。従って、ソース駆動装置からの出力電圧レベルのスイングを半分に減少させることができ、その結果、ドット反転駆動に対する電力消費量を低減させることができる。

上述したソース駆動装置はデータ駆動装置とも称され、上述したゲート駆動装置は走査駆動装置とも称される。

しかし、図１に示す解決策には種々の欠点があり、その１つは図２に示す結合現象である。この図２には、一例としてピクセルマトリックス１００における最も左上のピクセルユニットを示してある。この図２のピクセルユニットは、薄膜トランジスタＱ及び記憶ユニット２０１を有する。ピクセルマトリックス構造には、図２にＣ１、Ｃ２、Ｃ３及びＣ４で示すような数個の寄生キャパシタが存在する。寄生キャパシタによる結合の影響の為に、たとえ薄膜トランジスタＱがターンオフしていても、データラインＳ１における信号レベルが変化すると、これに応じてピクセル電圧レベルＶＰが変化する。これにより、ピクセルユニットのグレースケール表示にエラーを生じ、ちらつきさえも生じる。

更に、図２の結合の影響により、図３Ａ及び図３Ｂに示すような縦方向のクロストークをも生ぜしめる。液晶パネルは、図３Ａに示すように、画像３０１、すなわち、中央に黒領域３０２があり、他の領域３０３が白となっている画像を表示するものとする。その結果、表示された画像は、黒領域３１２の上側部分及び下側部分に追加のグレー（灰色）領域が存在する図３Ｂに示すような画像３１１のように見える。その理由は、グレー領域３１３及び３１４と黒領域３１２とにおけるピクセルユニットが一般に同じデータラインを用いている為である。黒領域３１２のデータ信号がデータラインを通過すると、結合の影響により領域３１３及び３１４のグレースケール表示を変化させ、その結果、人間の目が白と黒との間で色を平均化するという事実によりグレーの色が得られる。

本発明は、ドット反転駆動方法の電力消費量を低減させるとともに、従来の技術で生じる結合の影響及び縦方向のクロストークを低減させたピクセルユニットを提供する。

本発明は更に、上述したピクセルユニットから成り、ドット反転駆動方法の電力消費量を低減させるとともに、従来の技術で生じる結合の影響及び縦方向のクロストークを低減させたピクセルマトリックスを提供する。

上述した及びその他の課題を達成するために、本発明は、液晶ディスプレイに対し用いられ、記憶ユニットと、第１スイッチと、第２スイッチとを有するピクセルユニットを提供する。記憶ユニットは、この記憶ユニットに印加される電圧に応じてピクセルユニットのグレースケール表示を決定する。第１スイッチは、第１データラインと、第１走査ラインと、記憶ユニットとに結合されている。この第１スイッチは、第１走査ラインにおける信号の状態に応じて第１データラインと記憶ユニットとを接続したり、分離したりする。第２スイッチは、第２データラインと、第２走査ラインと、記憶ユニットとに結合されている。この第２スイッチは、第２走査ラインにおける信号の状態に応じて第２データラインと記憶ユニットとを接続したり、分離したりする。

上述したピクセルユニットの一例では、第１スイッチと第２スイッチとを全て薄膜トランジスタとする。

上述したピクセルユニットの一例では、第１データラインと第２データラインとを互いに逆の極性とする。

他の観点によれば、本発明は、液晶ディスプレイに対し用いられ、複数のピクセルを有するピクセルマトリックスをも提供する。各ピクセルユニットは、記憶ユニットと、第１スイッチと、第２スイッチとを有する。記憶ユニットは、この記憶ユニットに印加されるピクセル電圧に応じてピクセルユニットのグレースケール表示を決定する。第１スイッチは、第１データラインと、第１走査ラインと、記憶ユニットとに結合され、第１走査ラインにおける信号の状態に応じて第１データラインと記憶ユニットとを接続したり、分離したりする。第２スイッチは、第２データラインと、第２走査ラインと、記憶ユニットとに結合され、第２走査ラインにおける信号の状態に応じて第２データラインと記憶ユニットとを接続したり、分離したりする。

上述したピクセルマトリックスの他の例では、各ピクセルユニットの左側に隣接するピクセルユニットも第１データラインに接続され、各ピクセルユニットの右側に隣接するピクセルユニットも第２データラインに接続されている。

上述したピクセルマトリックスの更に他の例では、第１データラインが第２データラインに隣接して配置され、第１走査ラインは第２走査ラインに隣接して配置されている。

本発明の例によれば、本発明のピクセルユニットは２つのスイッチを有し、これら２つのスイッチは、互いに逆の信号極性を有する２つのデータラインにそれぞれ接続されている。これら２つのデータラインにおける信号が互いに同じグレースケール表示に対応する場合には、これら２つのスイッチにより生ぜしめられる結合の影響は互いに相殺され、その結果、縦方向のクロストークが生じなくなる。一方、２つのデータラインにおける信号が互いに異なるグレースケール表示に対応する場合には、これら２つのスイッチにより生ぜしめられる結合の影響は互いに少なくとも部分的に相殺され、記憶ユニットのピクセル電圧をより一層安定にする。従って、本発明によれば、ドット反転駆動の電力消費量を低減させうるばかりではなく、従来の技術で生じる結合の影響及び縦方向のクロストークをも低減させうる。

本発明の上述した及びその他の代表例、特徴、観点及び利点は、添付図面を参照して行う代表的な実施例の詳細な説明から一層明らかとなるであろう。

図４及び図５は、本発明によるピクセルユニット及びピクセルマトリックスをそれぞれ示す。

最初に図４につき説明するに、この図４は、本発明の実施例によるピクセルユニット４０１の構成図である。このピクセルユニット４０１は、液晶ディスプレイのピクセル又はサブピクセルとすることができる。このピクセルユニット４０１は、記憶ユニット４０２と、スイッチＱ１及びＱ２とを具える。記憶ユニット４０２は、これに印加されるピクセル電圧ＶＰＮに応じてピクセルユニット４０１のグレースケール表示を決定しうる。この実施例の記憶ユニット４０２は基本的にキャパシタを有している。

この実施例のスイッチＱ１及びＱ２は、互いに同じ構造の２つの薄膜トランジスタである。スイッチＱ１は、データラインＳ１と、走査ラインＧ２と、記憶ユニット４０２とに結合されている。このスイッチＱ１は、走査ラインＧ２における信号の状態に応じてデータラインＳ１と記憶ユニット４０２とを接続したり、分離したりすることができる。一方、スイッチＱ２は、データラインＳ２と、走査ラインＧ１と、記憶ユニット４０２とに結合されている。スイッチＱ２は、走査ラインＧ１における信号の状態に応じてデータラインＳ２と記憶ユニット４０２とを接続したり、分離したりすることができる。この実施例では、スイッチＱ１及びＱ２は、これらに接続された走査ラインにおける電圧がそれぞれ高レベル（図４でオン電圧レベル）になると導通状態にあり、これら走査ラインにおける電圧がそれぞれ低レベル（図４のオフ電圧レベル）になると開放状態にある。実際には、走査ラインＧ２のみが高電圧を有しうる。すなわち、ピクセルユニット４０１は、データラインＳ１のみからデータ信号を受けることができ、スイッチＱ２は決して導通状態にならない。

走査ラインＧ１及びＧ２は全て液晶ディスプレイの走査駆動装置（図４に図示せず）に接続されている。この走査駆動装置は走査ラインＧ１及びＧ２に走査信号を供給する。又、データラインＳ１及びＳ２は液晶ディスプレイのデータ駆動装置（図４に図示せず）に接続されている。このデータ駆動装置はデータラインＳ１及びＳ２に、画像を表示するのに必要なデータ信号を供給する。ドット反転駆動を用いる場合、データラインＳ１及びＳ２はピクセルマトリックスにおいて互いに隣接している為、データラインＳ１及びＳ２における信号極性は常に互いに逆となる。換言すれば、データラインＳ１が正電圧を有する場合には、データラインＳ２が負電圧を有し、又その反対となる。

スイッチＱ１及びＱ２は互いに同じ構造を有する為、ピクセルユニット４０１及びデータラインＳ１間の寄生キャパシタと、ピクセルユニット４０１及びデータラインＳ２間の寄生キャパシタとは対称的となる。データラインＳ１及びＳ２における信号レベルは常に互いに反対である為、これらデータラインＳ１及びＳ２により生ぜしめられる結合の影響は、少なくとも部分的に互いに相殺しうる。データラインＳ１及びＳ２のデータ信号が同じグレースケール表示に対応する場合には、これらの結合の影響は完全に互いに相殺しうる。同様に、データラインＳ１及びＳ２により生ぜしめられる縦方向のクロストークを互いに相殺しうる。

次に図５につき説明するに、この図５は、本発明の実施例によるピクセルマトリックス５００を示す線図的回路図である。このピクセルマトリックス５００は、データ駆動装置（図５に図示せず）に接続されたデータラインＳ１〜Ｓ３と、走査駆動装置（図５に図示せず）に接続された走査ラインＧ１〜Ｇ４と、最も右下のピクセルユニット５０１のような４つのピクセルユニットとを有する。全てのピクセルユニットの構造は、２つのスイッチと１つの記憶ユニットとを有する図４に示すようなピクセルユニット４０１の構造と同じである。ドット反転駆動を用いる場合、互いに隣接するデータラインは常に互いに逆の極性の信号電圧を有する。

ピクセルマトリックス５００では、同じ行において互いに隣り合う２つのピクセルユニットが、これらの２つのピクセルユニット間のデータラインに接続されている。例えば、ピクセルユニット５０１とその左側のピクセルユニットとは、データラインＳ２に共通に接続されている。ピクセルユニット５０１の右側にもピクセルユニットが存在する場合には、この後者のピクセルユニットとピクセルユニット５０１とがデータラインＳ３に共通に接続されている。この実施例では、各ピクセルユニットに接続された２つのデータラインは互いに隣接している。換言すれば、これら２つのデータライン間には他のデータラインは存在しない。しかも、各ピクセルユニットに接続された２つの走査ラインも互いに隣接している。

ピクセルマトリックス５００の各ピクセルユニットは２つのスイッチを有するが、これらスイッチの一方は接続されない。すなわち、図５に示すように、走査ラインＧ１〜Ｇ４のうち走査ラインＧ２及びＧ３のみが有効な走査信号を生じる。従って、上側の行のピクセルユニットは、左側のデータラインにのみ有効に接続されており、下側の行のピクセルユニットは右側のデータラインに有効に接続されている。図１と図５とを比較するに、ピクセルマトリックス５００はピクセルマトリックス１００の駆動方法と同じ駆動方法を用いることができることを容易に理解しうるであろう。

本発明のピクセルユニットは、図５に示す接続形態のみに限定されるものではない。例えば、各ピクセルユニットの２つのスイッチに接続された走査ラインを互いに入れ換えることができる。例えば、ピクセルユニット５０１では、左側のスイッチを走査ラインＧ３に接続し、右側のスイッチを走査ラインＧ４に接続する。一方、各ピクセルユニットの２つのスイッチに接続されたデータラインも互いに入れ換えることができる。例えば、ピクセルユニット５０１において、左側のスイッチをデータラインＳ３に接続し、右側のスイッチをデータラインＳ２に接続する。このようにした場合には、必要に応じ、図１に示すようなドット反転駆動を達成するために、走査ライン及びデータラインの双方又はいずれか一方における信号を調整する必要がある。当業者は、上述したことから必要な変更を容易に行うことができる。

図５には、ピクセルユニットを４つしか示していないが、本発明ではピクセルユニットの個数は限定されない。図５に示すように、ピクセルマトリックス５００の全てのピクセルユニットの同一構造を、水平及び垂直方向で容易に繰返すことができる。

以上要するに、本発明のピクセルユニットは２つのスイッチを有し、これら２つのスイッチは、互いに逆の極性とした２つのデータラインにそれぞれ接続されている。これら２つのデータラインにおける信号が互いに同じグレースケール表示に対応する場合には、これら２つのスイッチにより生ぜしめられる結合の影響が互いに相殺され、その結果、縦方向のクロストークが生じない。一方、これら２つのデータラインにおける信号が互いに異なるグレースケール表示に対応する場合には、これら２つのスイッチにより生ぜしめられる結合の影響を互いに少なくとも部分的に相殺でき、従って、記憶ユニットに印加されるピクセル電圧をより一層安定化させる。従って、本発明によれば、ドット反転駆動の電力消費量を低減させうるばかりではなく、従来技術で生じる結合の影響及び縦方向のクロストークをも低減させうる。

本発明は特にその代表的な実施例につき図示し説明したが、本発明は、特許請求の範囲で規定した本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、形態及び細部において種々に変更を施しうること、当業者にとって明らかである。

図１は、従来の技術によるピクセルマトリックスを示す線図である。 図２は、従来の技術によるピクセルユニットを示す線図である。 図３Ａ及び３Ｂは、従来の技術における画像表示の縦方向のクロストークを示す線図である。 図４は、本発明の一実施例によるピクセルユニットの構造を示す線図である。 図５は、本発明の一実施例によるピクセルマトリックスを線図的に示す回路図である。

符号の説明

１００ ピクセルマトリックス
１０１ ピクセルユニット
２０１ 記憶ユニット
３０１ 画像
３０２ 黒領域
３０３ 白領域
３１１ 画像
３１２ 黒領域
３１３、３１４ グレー領域
４０１ ピクセルユニット
４０２ 記憶ユニット
５００ ピクセルマトリックス
５０１ ピクセルユニット

Claims (19)

1. 液晶ディスプレイ用のピクセルユニットであって、このピクセルユニットが、
   記憶ユニットであって、この記憶ユニットに印可されるピクセル電圧に応じて前記ピクセルユニットのグレースケール表示を決定する当該記憶ユニットと、
   第１データライン、第１走査ライン及び前記記憶ユニットに結合され、前記第１走査ラインにおける信号の状態に応じて、前記第１データラインと前記記憶ユニットとを接続したり、分離したりする第１スイッチと、
   第２データライン、第２走査ライン及び前記記憶ユニットに結合され、前記第２走査ラインにおける信号の状態に応じて、前記第２データラインと前記記憶ユニットとを接続したり、分離したりする第２スイッチと
   を具え、
   前記第１スイッチ及び第２スイッチのうちの一方のスイッチは常に非導通状態に維持され、前記第１データラインにおける信号と前記第２データラインにおける信号とは常に逆極性となるようにしたピクセルユニット。
2. 請求項１に記載のピクセルユニットにおいて、このピクセルユニットがピクセル又はサブピクセルであるピクセルユニット。
3. 請求項１に記載のピクセルユニットにおいて、前記記憶ユニットが少なくとも１つのキャパシタを有しているピクセルユニット。
4. 請求項１に記載のピクセルユニットにおいて、前記第１スイッチと前記第２スイッチとが互いに同じ構造をしているピクセルユニット。
5. 請求項１に記載のピクセルユニットにおいて、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチが薄膜トランジスタであるピクセルユニット。
6. 請求項１に記載のピクセルユニットにおいて、前記第１データライン及び前記第２データラインが液晶ディスプレイのデータ駆動装置に接続されているピクセルユニット。
7. 請求項１に記載のピクセルユニットにおいて、前記第１データライン及び前記第２データラインが互いに逆の信号極性を有するようにしたピクセルユニット。
8. 請求項１に記載のピクセルユニットにおいて、前記第１走査ライン及び第２走査ラインが液晶ディスプレイの走査駆動装置に接続されているピクセルユニット。
9. 複数のピクセルユニットを有する、液晶ディスプレイ用のピクセルマトリックスであって、各ピクセルユニットが、
   記憶ユニットであって、この記憶ユニットに印可されるピクセル電圧に応じて前記ピクセルユニットのグレースケール表示を決定する当該記憶ユニットと、
   第１データライン、第１走査ライン及び前記記憶ユニットに結合され、前記第１走査ラインにおける信号の状態に応じて、前記第１データラインと前記記憶ユニットとを接続したり、分離したりする第１スイッチと、
   第２データライン、第２走査ライン及び前記記憶ユニットに結合され、前記第２走査ラインにおける信号の状態に応じて、前記第２データラインと前記記憶ユニットとを接続したり、分離したりする第２スイッチと
   を具え、
   前記第１スイッチ及び第２スイッチのうちの一方のスイッチは常に非導通状態に維持され、前記第１データラインにおける信号と前記第２データラインにおける信号とは常に逆極性となるようにしたピクセルマトリックス。
10. 請求項９に記載のピクセルマトリックスにおいて、各ピクセルユニットの左側に隣接する左側ピクセルユニットも第１データラインに接続され、当該各ピクセルユニットの右側に隣接する右側ピクセルユニットも第２データラインに接続されているピクセルマトリックス。
11. 請求項９に記載のピクセルマトリックスにおいて、各ピクセルユニットは液晶ディスプレイのピクセル又はサブピクセルであるピクセルマトリックス。
12. 請求項９に記載のピクセルマトリックスにおいて、前記記憶ユニットが少なくとも１つのキャパシタを有しているピクセルマトリックス。
13. 請求項９に記載のピクセルマトリックスにおいて、前記第１スイッチと前記第２スイッチとが互いに同じ構造をしているピクセルマトリックス。
14. 請求項９に記載のピクセルマトリックスにおいて、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチが薄膜トランジスタであるピクセルマトリックス。
15. 請求項９に記載のピクセルマトリックスにおいて、前記第１データライン及び前記第２データラインが液晶ディスプレイのデータ駆動装置に接続されているピクセルマトリックス。
16. 請求項９に記載のピクセルマトリックスにおいて、前記第１データラインが前記第２データラインに隣接しているピクセルマトリックス。
17. 請求項９に記載のピクセルマトリックスにおいて、前記第１データライン及び前記第２データラインが互いに逆の信号極性を有するようにしたピクセルマトリックス。
18. 請求項９に記載のピクセルマトリックスにおいて、前記第１走査ライン及び前記第２走査ラインが液晶ディスプレイの走査駆動装置に接続されているピクセルマトリックス。
19. 請求項９に記載のピクセルマトリックスにおいて、前記第１走査ラインが前記第２走査ラインに隣接しているピクセルマトリックス。

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