(57)【要約】既知のアクティブマトリクス表示装置では、直流電源を用いて列アドレス導体が充電されている。各列が放電されると、列により保持されたエネルギーが使われる。本発明によれば、列駆動回路が、交流電源を用いて列アドレス導体を充放電するために、交流電源を受け取る入力部４８と列アドレス導体５２のそれぞれを入力部４８に選択的に接続するスイッチング回路８０とを有するアクティブマトリクス表示装置が提供される。これは、電荷が列アドレス導体５２から交流電源１２により回収されることを可能にし、それにより、装置の全体の電力消費を低減する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
行アドレス導体のセット及び列アドレス導体のセットによりアドレスされる画素エレメントのアレイと、列駆動回路とを有するアクティブマトリクス表示装置であって、
前記列駆動回路は、交流電源を用いて前記列アドレス導体を充放電するために、交流電源を受け取る入力部と、前記列アドレス導体のそれぞれを前記入力部に選択的に接続するスイッチング回路とを有するアクティブマトリクス表示装置。
【請求項２】
誘導手段及び容量手段を有するＬＣ発振器回路を含み、このＬＣ発振器回路が、直流電源への選択的な接続のための入力部と前記列駆動回路の入力部に接続された出力部とを有する請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記ＬＣ発振器回路からの電力損失を元に戻すために前記ＬＣ発振器回路の入力部を直流電源に選択的に接続する第１のスイッチング手段を含む請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記ＬＣ発振器回路を遮断するように動作可能な第２のスイッチング手段を含む請求項２又は３記載の装置。
【請求項５】
各列アドレス導体の電圧を前記列駆動回路の入力部における電圧と比較する手段を含み、比較された電圧が実質的に等しい場合に、前記スイッチング回路が各列アドレス導体を前記列駆動回路の入力部に接続するようにした請求項１ないし４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
各列アドレス導体の電圧を前記導体により充電されるべき次の画素エレメントに印加されるべき電圧と比較する手段を含み、それぞれの比較された電圧が実質的に等しい場合に、前記スイッチング回路が各導体を前記列駆動回路の入力部から切断するようにした請求項１ないし５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
各列アドレス導体の電圧を前記導体により充電されるべき次の画素エレメントに印加されるべき電圧に補正する手段を含み、列アドレス導体と前記次の画素エレメントとの間の電荷の再分布により生じる電圧の変化を実質的に補正する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス装置を駆動する方法であって、
交流電源を前記列駆動回路の前記入力部に供給するステップと、
前記交流電源を用いて前記列アドレス導体を充電するために前記各アドレス導体のそれぞれを前記入力部に選択的に接続するステップと
を有する方法。
【請求項９】
添付図面の図２ないし図５を参照して本明細書中において実質的に説明されるアクティブマトリクス表示装置。
【請求項１０】
添付図面の図２ないし図５を参照して本明細書中において実質的に説明されるアクティブマトリクス表示装置を駆動する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクティブマトリクス表示装置に関し、より具体的には、既知の同様のサイズの装置よりも少ない電力を消費する上述したような表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯用電子デバイスのバッテリーの寿命をできるだけ長くするために、その消費電力をできるだけ少なくすることが望ましい。欧州特許出願公開ＥＰ−Ａ−０８３４７６３公報には、デバイスの共通電極に蓄積されるエネルギーを回収（ｒｅｃｏｖｅｒ）し、再利用することにより電力を節約しようとするアクティブマトリクス液晶ディスプレイ（ＡＭＬＣＤ）が説明されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、アクティブマトリクス表示装置により消費される電力を低減することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、行アドレス導体のセット及び列アドレス導体のセットによりアドレスされる画素エレメントのアレイと、列駆動回路とを有するアクティブマトリクス表示装置であって、列駆動回路が、交流電源を用いて列アドレス導体を充放電するために、交流電源を受け取る入力部と、列アドレス導体のそれぞれを入力部に選択的に接続するスイッチング回路とを有するアクティブマトリクス表示装置を提供する。既知の装置では、列が放電されると、電荷が失われる。本発明の構造は、列アドレス導体から電荷を回収する交流電源の使用を可能にし、これにより当該表示装置に必要な電力の量が低減する。
【０００５】
この表示装置は、誘導手段及び容量手段を有するＬＣ発振器回路を含み、このＬＣ発振器回路が、直流電源への選択的な接続のための入力部と列駆動回路の入力部に接続された出力部とを有することが好ましい。
【０００６】
この装置は、また、ＬＣ発振器回路からの電力損失を元に戻す（ｒｅｐｌａｃｅ）ためにＬＣ発振器回路の入力部を直流電源に選択的に接続する第１のスイッチング手段を含んでいてもよい。この装置は、ＬＣ発振器回路を遮断する（ｂｒｅａｋ）ように動作可能な第２のスイッチング手段を含んでいることが好ましい。これは、回路の電荷が再度満たされることを可能にするとように、回路の振動を中断する役割を果たす。
【０００７】
好ましい形態では、上記表示装置は、各列アドレス導体の電圧を列駆動回路の入力部における電圧と比較する手段を含み、比較された電圧が実質的に等しい場合に、スイッチング回路が各列アドレス導体を列駆動回路の入力部に接続するようにする。この時点におけるスイッチングは、列アドレス導体と交流電源との間の電荷の再分布による任意の電力損失をできるだけ少なくする役割を果たす。
【０００８】
また、上記装置は、各列アドレス導体の電圧を導体により充電されるべき次の画素エレメントに印加されるべき電圧と比較する手段を含み、それぞれの比較された電圧が実質的に等しい場合に、スイッチング回路が各導体を列駆動回路の入力部から切断する（ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ）ようにすることも可能である。
【０００９】
各列アドレス導体の電圧を導体により充電されるべき次の画素エレメントに印加されるべき電圧に補正する（ｃｏｒｒｅｃｔ）手段を含み、列アドレス導体と次の画素エレメントとの間の電荷の再分布により生じる電圧の変化を実質的に補正してもよい。
【００１０】
本発明は、更に、上述したような本発明のアクティブマトリクス装置の駆動方法であって、交流電源を列駆動回路の入力部に供給するステップと、交流電源を用いて列アドレス導体を充電するために各アドレス導体のそれぞれを入力部に選択的に接続するステップとを有する方法を提供する。
【００１１】
従来の構造と本発明の一実施の形態が、添付の模式的な図面を参照して例として説明されるであろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、既知の携帯用表示装置において列電極がどのように充電されるかを示している。分かりやすいように、列駆動回路の最終出力段及び単一の電極の容量部のみが示されている。上記電極の列容量部２は、トランジスタ６，８を介して直流電源４に接続されている。トランジスタ６，８は、制御回路１０によりスイッチのオン・オフが行われる。上記列容量部は、トランジスタ６を介して正の電圧に充電され、その場合、トランジスタ８を介して負の電圧に充電される。上記列容量部への及び該列容量部からの電荷の流れが、矢印Ａ及び矢印Ｂによりそれぞれ示されている。この系の電荷は、直流電源４から一方向のみに流れ、従ってエネルギーは該システムにより使われる（ｄｉｓｓｉｐａｔｅ）。
【００１３】
図２に、本発明による列電極を充電する回路が示されている。列電極の列容量部２は、交流電源１２への不連続の接続により充電及び放電される。上記接続は、電極に望まれる電圧に達するまで各列電極が電源電圧を追従し、その電圧に達したときに電極が電源から接続を切断されるようスイッチングされるように制御される。このプロセスは、スイッチング制御手段１４により支配される。スイッチング制御手段１４は、ライン１８を介してスイッチ１６を制御し、ライン２０，２２上において瞬時の電源及び列容量部の電圧をそれぞれ監視（ｍｏｎｉｔｏｒ）する。上記列容量部への及び該列容量部からの電荷の流れは、矢印Ｃ及び矢印Ｄによりそれぞれ示されている。スイッチ１６は、交流電源１２を列容量部２に接続するか又は列容量部２から接続を切断する。上記スイッチング制御手段は、電力損失をできるだけ少なくするために列容量部２の両端の電圧が電源１２の両端の電圧と実質的に同じ場合にスイッチングが起こるようにスイッチを動作させる。このタイプの動作は、時に「ゼロボルトスイッチング」と言われる。上記列容量部から流れる電荷は、電圧と９０°位相がずれ、上記容量部のほぼ全ての電荷が上記電源に戻される。従って、抵抗損失は別として、本質的には電力は使われない。この充放電プロセスは、以下に更に説明される。
【００１４】
移動デバイスでは、電源はバッテリーにより供給される直流電源である。このような電源を図２の構成において用いるための、エネルギーを回収することが可能な交流電源１２に変換する回路の一実施の形態が、図３に示されている。この回路は、直流電源２４と、この直流電源の両端に並列に接続されたインダクタ２６及びキャパシタ２８により形成されたＬＣ発振器回路とを有している。上記直流電源の正の端子とキャパシタ−インダクタ間の接合部との間には、上記ＬＣ発振器回路の入力部３４を直流電源に選択的に接続するスイッチ３０が接続されている。上記キャパシタとインダクタとの間には、スイッチ３２が接続されている。ＬＣ発振器の出力部３６は、キャパシタとインダクタとの接合部に接続されており、列駆動回路への接続のための交流電源の出力を提供する。スイッチ３０，３２は、図３には示されていないディスプレイの駆動回路内の駆動手段により動作する。
【００１５】
最初に上記ＬＣ発振器回路を作動させるために、スイッチ３０が閉じられ、スイッチ３２が開放される。このとき、直流電源２４によりキャパシタ２８が充電される。回路の発振は、スイッチ３０を開放し、スイッチ３２を閉じることにより開始される。上記発振器は、共振周波数ｆｒ
【数１】
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で発振する。
【００１６】
上記式中、Ｌはインダクタ２６のインダクタンスであり、Ｃはキャパシタ２０の容量である。上記キャパシタが直流電源により完全に充電されると、発振のピークツーピーク（ｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ）電圧は直流電源の両端の電圧の２倍になる。
【００１７】
図４は、アクティブマトリクス液晶ディスプレイの一部及び関連する列駆動回路を模式的に示しており、列駆動回路は図３のＬＣ発振器回路の出力部３６への接続のための入力部４８を有している。このアクティブマトリクスディスプレイの構造及び動作は、通常と同様であり、ここでは詳細には説明しない。このディスプレイの行電極５０と列電極５２との各交差部は、それぞれ関連する画素エレメント５４を有している。各画素エレメントは、ゲートがそれぞれの行電極５０に接続され、ソースがそれぞれの列電極５２に接続され、残りのドレイン端子がそれぞれの画素６０に接続された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５６のようなスイッチング素子を有している。ＡＭＬＣＤでは、画素は液晶素子の形態である。各ＴＦＴ５６の迷（ｓｔｒａｙ）容量又は寄生容量と上記行及び列電極のクロスオーバー容量との組み合わせは、各画素エレメント５４のキャパシタ５８により表されており、対応する列電極と行電極との間に接続されている。
【００１８】
表示されるべき画像を規定するデータは、信号処理回路（図示せず）からライン６２に沿ってディスプレイ駆動回路に、一度に一列フィードされる。各列に関するデータは、対応するシフトレジスタ素子６６により、サンプルアンドホールドデバイスの形態の蓄積デバイスのセットに、各列電極に関して１つ転送される。上記シフトレジスタ素子の動作は、ライン６８に沿って上記信号処理回路からフィードされるシフト入力信号により制御される。
【００１９】
比較器７０の形態の比較手段は、各列電極５２と関連している。この比較器は、駆動回路の入力部４８に接続され、ＬＣ発振器の出力電圧を監視する入力７２、及び対応する列電極５２及び対応するサンプルアンドホールドデバイス６４の出力部にそれぞれ接続された入力７４，７６の３つの入力を持っている。上記比較器の出力７８はスイッチ８０を制御し、このスイッチは、関連する列電極５２を駆動回路の入力部４８に選択的に接続するように動作可能である。各電極に関して１つの補正スイッチ８４のセットを制御するように接続されたライン８２に沿って、補正信号がフィードされる。各訂正スイッチは、それぞれのサンプルアンドホールドデバイス６４の出力部と対応する列電極５２との間に接続されている。
【００２０】
図３及び図４に示されている回路の動作を、ここでは、図５に示されている典型的な波形に関して説明する。Ｗ１は、キャパシタ２８の電圧を表しており、Ｗ２はインダクタ２６に流れる電流を表しており、Ｗ３はライン８２に供給される補正信号を表しており、Ｗ４は特定の列電極５２の電圧を表している。Ｗ５及びＷ６は、マトリクスの第Ｎ行及び第Ｎ＋１行の電極の電圧である。
【００２１】
通常の行アドレス方式と同様に、上記行は一度に１つアドレスされる。図５の波形は、２行アドレス期間にわたって、すなわち２つの連続する行に関して示されている。上記ＬＣ発振器の半サイクルの発振が、各行のために順に用いられる。初めに、単一の行に関する画像の情報が、シフトレジスタ６６を使用してサンプルアンドホールドデバイス６４に移動する。この期間中、スイッチ８０は開いており、それぞれの列電極５２を交流電源１２から分離している。上記電源は、この時点においてスイッチ３０が閉じられ、スイッチ３２が開放されたホールディング状態であり、キャパシタ２８は直流電源２４により充電される。
【００２２】
対応する波形Ｗ４が図５に示されている特定の列電極５２に関して充電プロセスを説明する。このプロセスは、連続する行Ｎ，Ｎ＋１に関して考えられる。同様の工程がディスプレイの各列に関して生じることは理解されるであろう。
【００２３】
スイッチ３０を開き、スイッチ３２を閉じることにより、上記ＬＣ発振器が発振モードにスイッチングされる。このとき、ディスプレイの行Ｎ用の行電極にアドレスパルスが供給され、ＴＦＴ５６の関連する行をオンにする。これにより、列電極のそれぞれの電圧が行Ｎの各ＬＣ素子６０に供給される。キャパシタ２８は、インダクタ２６を介して放電し始める。比較器７０は、ライン７２，７４を介してキャパシタ２８及び列容量部の電圧をそれぞれ監視する。２つの電圧が実質的に同一であると、比較器はスイッチ８０を閉じ、列電極５２を交流電源１２に接続する（図５の時点ａ）。スイッチングはこの時点で起こるべきであり、もしそうでなければ、列電極５２とキャパシタ２８との間の電荷の再分布は著しい電力損失をもたらす。言い換えれば、スイッチングは、行Ｎ−１のアドレス中に列が接続を切断される電圧に電源が達したときに起こる。このとき、蓄積した全てのエネルギーがインダクタの磁場に移るまで、列容量部はインダクタにキャパシタ２８と並列に放電する。この時点までのキャパシタが放電している期間は、図５ではＮ１として扱われている。
【００２４】
この段階において、インダクタ２６は電流を駆動し続ける。従って、キャパシタ２８及び列電極は、期間Ｎ２中、Ｎ１の電圧とは反対の電圧に充電する。比較器７０は、列電圧を監視し続け、列電圧をサンプルアンドホールドデバイス６４に蓄積された画像データと比較する。これらの値が実質的に同一であると、列電極５２は比較器により分離され、スイッチ８０が開く。図５では、これは時点ｂにおいて生じる。インダクタ２６からキャパシタ２８へのエネルギーの移動は、期間Ｎ２の終わりの全エネルギーがキャパシタに蓄積されるまで続く。この時点において、スイッチ３２を開けることによりＬＣ回路の発振が停止する。
【００２５】
ＬＣ素子の容量部が列容量部と並列にスイッチングされるので、電荷の再分布のために幾らかのエネルギーが失われる。スイッチ８４は、ライン８２における修正パルス９０（波形Ｗ３参照）の供給によりこの段階（図５の時点Ｃ）において閉じられる。これにより、この電荷の再分布により生じる列電極の電圧の任意の低下に関して補正するためにサンプルアンドホールドデバイス６４が列電極を駆動する。
【００２６】
上述したように、幾らかの電荷が、例えば抵抗損失のためにＬＣ発振器回路から失われる。従って、上記発振器回路は、周期的に再始動（ｒｅｓｔａｒｔ）され得る。回路の振動は、スイッチ３２（図３）を開くことにより停止し、その場合、キャパシタは充電され、スイッチ３０を閉じることにより直流電源２４から再度満たされる。システムの全エネルギーがキャパシタ２８により蓄積されるとき、すなわちインダクタ２６を通る電流がゼロであるときにスイッチ３２が開かれ、インダクタがキャパシタから結合を切り離されるときに当該インダクタを通る電流に関連する磁場の急速な下落により生じる有害な電圧スパイクを回避することが好ましい。
【００２７】
図５に示したように、上記充電プロセスは、ディスプレイの次の行、行Ｎ＋１の各画素エレメントに関して繰り返され、行Ｎ＋１を反対の極性に充電する。キャパシタ２８の両端の電圧の極性のスイングがある行を一方の方向に充電し、キャパシタ電圧の次の逆のスイングが次の行を他方の方向に充電して、行反転方式が実現され得ることが分かる。このように、ＬＣ発振器からのエネルギー損失の大部分は、２つの行のサイクルの間に元に戻される。代替として、同じ行の交互の一方のスイングのＬＣ素子及び逆のスイングの他の素子を充電することにより、又は交互のＬＣ素子を充電するために２つの発振器を用いることにより画素反転方式が採用され得る。
【００２８】
本発明がＡＭＬＣＤに関して説明されたが、本発明は、プラズマ表示装置や有機発光ダイオード表示装置のような他のタイプのアクティブマトリクス表示装置に用いられ得ることは理解されるであろう。
【００２９】
本明細書の開示を読むことから、当業者であれば他の変更及び変形が明らかであろう。このような変更及び変形は、アクティブマトリクス表示装置のデザイン、製造及び使用において既に知られている同等の特徴及び他の特徴や、本明細書において既に述べた特徴に代えて、又はそれに加えて用いられ得る特徴を含んでいてもよい。
【００３０】
特許請求の範囲は、この出願の特徴の特別な組み合わせに対して示されているが、本発明の開示範囲は、任意の請求項に現在記載されている発明と同一の発明に関するか否かに関わらず、また、本発明と任意の又は全ての同じ技術上の問題点を緩和するか否かに関わらず、明示的又は暗示的又はそれらの任意の総合（ｇｅｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ）で本明細書中に開示されている任意の新規の特徴又は任意の特徴の新規の組み合わせも含んでいることを理解されたい。別個の実施の形態の文脈の中に記載されている特徴は、単一の実施の形態における特徴を組み合わせても提供され得る。逆に、簡略のため、単一の実施の形態の文脈において記載されている種々の特徴は、各実施の形態において又は任意の適切なサブコンビネーションにおいても提供され得る。これにより、出願人は、本出願又は本出願からもたらされる任意の他の出願の手続追行中、このような特徴及び／又はこのような特徴の組み合わせに対して、新しい請求項が示され得ることを告知する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ディスプレイの共通電極を充放電する既知の回路を示す図である。
【図２】本発明による共通電極を充放電する回路を示す図である。
【図３】図２の回路において用いるためのＬＣ発振器である。
【図４】アクティブマトリクスディスプレイの一部及び関連する図３のＬＣ発振器への接続のための列駆動回路を示す図である。
【図５】図２ないし図４に示した回路の動作中に生成される波形を示す図である。
【国際公開パンフレット】
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2004521391.tif 000005
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2004521391.tif 000007
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2004521391.tif 000018
2004521391.tif 000019
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004521391.tif 000020
【国際調査報告】
2004521391.tif 000021
2004521391.tif 000022