(57)【要約】      （修正有）【課題】液晶ディスプレイにおいて、画素のスイッチング挙動を改善すると共に、列駆動電圧の増大を制限して画素の電力消費の改善できる、画素の過渡制御駆動の方法および回路を提供する。【解決手段】過渡制御駆動方法は、画素回路が液晶コンデンサと、液晶コンデンサに電気的に結合された蓄積コンデンサと、スイッチ素子を含み、液晶コンデンサを第１の電圧レベルから第２の電圧レベルに駆動する際、液晶コンデンサを第１の電圧レベルから中間電圧レベルに駆動するステップと、蓄積コンデンサとの電荷分配により、液晶コンデンサを中間電圧レベルから第２の電圧レベルに駆動するステップとを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素回路の液晶コンデンサを第１の電圧レベルから第２の電圧レベルに駆動する過渡制御駆動方法であって、
前記液晶コンデンサを前記第１の電圧レベルから中間電圧レベルに駆動するステップと、
前記液晶コンデンサを前記中間電圧レベルから前記第２の電圧レベルに駆動するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記液晶コンデンサが、第１の電源によって前記第１の電圧レベルから前記中間電圧レベルに駆動される請求項１に記載の過渡制御駆動方法。
【請求項３】
前記液晶コンデンサが、第２の電源によって前記中間電圧レベルから前記第２の電圧レベルに駆動される請求項１に記載の過渡制御駆動方法。
【請求項４】
さらに、前記画素回路の蓄積コンデンサを第３の電圧レベルに駆動し、次いで、前記液晶コンデンサが、前記蓄積コンデンサとの電荷分配により、前記第２の電圧レベルに駆動される請求項１に記載の過渡制御駆動方法。
【請求項５】
前記液晶コンデンサが前記中間電圧レベルに駆動される間に前記液晶コンデンサの両端の前記降下電圧がリセットされる請求項１に記載の過渡制御駆動方法。
【請求項６】
前記第２の電圧レベルが前記画素回路から受け取られる輝度値に対応する請求項１に記載の過渡制御駆動方法。
【請求項７】
前記液晶コンデンサの両端の前記降下電圧が前記受け取られる輝度値に対応する電圧レベルを有する請求項６に記載の過渡制御駆動方法。
【請求項８】
画素回路の液晶コンデンサを第１の電圧レベルから第２の電圧レベルに駆動する過渡制御駆動回路であって、
前記液晶コンデンサと、
前記液晶コンデンサに電気的に結合された蓄積コンデンサと、
前記蓄積コンデンサを第３の電圧レベルに駆動するように制御するスイッチ素子と
を備え、前記液晶コンデンサが前記第１の電圧レベルから中間電圧レベルに駆動され、前記液晶コンデンサが、前記前記蓄積コンデンサとの電荷分配により、前記中間電圧レベルから前記第２の電圧レベルに駆動される過渡制御駆動回路。
【請求項９】
前記スイッチ素子が、前記蓄積コンデンサを前記第３の電圧レベルに駆動されるように制御する第１のスイッチと、前記液晶コンデンサを前記第１の電圧レベルから中間電圧レベルに駆動されるように制御する第２のスイッチと、前記液晶コンデンサと前記蓄積コンデンサの間の前記電荷分配を、前記蓄積コンデンサにより前記液晶コンデンサを前記中間電圧レベルから前記第２の電圧レベルに駆動するように制御する第３のスイッチとを含む請求項８に記載の過渡制御駆動回路。
【請求項１０】
前記スイッチ素子が、前記蓄積コンデンサを前記第３の電圧レベルに駆動されるように制御するために、前記蓄積コンデンサを第１の電源に電気的に結合されるように制御する第１のスイッチと、前記液晶コンデンサと前記蓄積コンデンサの間の前記電荷分配を制御するために、前記蓄積コンデンサを前記液晶コンデンサに電気的に結合されるように制御する第２のスイッチとを含む請求項８に記載の過渡制御駆動回路。
【請求項１１】
前記液晶コンデンサが前記中間電圧レベルに駆動される間に前記液晶コンデンサの両端の前記降下電圧がリセットされる請求項８に記載の過渡制御駆動回路。
【請求項１２】
前記第２の電圧レベルの値が前記画素回路から受け取られる輝度値に対応する請求項８に記載の過渡制御駆動回路。
【請求項１３】
前記液晶コンデンサの両端の前記降下電圧が前記受け取られる輝度値に対応する電圧レベルを有する請求項８に記載の過渡制御駆動回路。
【請求項１４】
それぞれが請求項８に記載の過渡制御駆動回路を有する複数の画素回路と、
前記蓄積コンデンサを前記第３の電圧レベルに駆動する第１の電圧源と、
前記液晶コンデンサを前記第１の電圧レベルから前記中間電圧レベルに駆動する第２の電圧源と
を備える画像表示システム。
【請求項１５】
画像表示システムが、携帯電話機、ディジタルカメラ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ノート型コンピュータ、デスクトップコンピュータ、テレビ、全地球測位システム（ＧＰＳ）、自動車用ディスプレイ、航空機用表示モニタ、ディジタル写真フレームまたは携帯型ＤＶＤプレーヤである請求項１４に記載の画像表示システム。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、画像表示システムに関し、より詳細には、画像表示システムの過渡制御駆動の回路および方法に関する。
【発明の背景】
【０００２】
画像表示システムにおける、特にアクティブマトリックス液晶（ＬＣ）ディスプレイにおける画素のスイッチング時間は、画素がアドレッシングされた後の液晶素子の静電容量の変化に影響されることが知られている。
【０００３】
常時白のＴＮ液晶ディスプレイの場合、異なる輝度状態の間の切換え時に画素の静電容量が変化し、その場合液晶素子は、明るい状態のときには比較的低い静電容量を有し、暗い状態のときには比較的高い静電容量を有する。液晶素子の応答時間、すなわち、ある輝度状態から別の輝度状態に切り換わるのに必要とされる時間は、典型的には、画素の充電時間よりも長く、したがって、画素がアドレッシングされた後で静電容量に変化が生じる。各画素のアドレッシングの間の期間、すなわち保持期間において、画素電圧は、典型的には、液晶素子と記憶素子の静電容量からなる画素静電容量によって維持される。液晶層の静電容量の変化によって生じる保持期間における画素静電容量のどんな値の変化も画素電圧を変化させることになる。
【０００４】
図１２を参照すると、アクティブマトリックスＬＣディスプレイにおける従来の画素６０の回路図が示されている。画素６０は、画素６０の輝度を表示するための蓄積コンデンサ６１とＬＣ（液晶）コンデンサ６２を備え、蓄積コンデンサ６１とＬＣコンデンサ６２の静電容量が画素６０の画素静電容量を構成する。列駆動電圧源Ｖ1が画素６０に供給され、画素６０の輝度を決定するグレースケール情報を運ぶ。画素６０は、制御信号Ｓ1を印加して、蓄積コンデンサ６１およびＬＣコンデンサ６２の一方の側を、電圧源Ｖ1の出力電圧レベルに充電させるスイッチ６３をオンにすることによってアドレッシングされ、ＶLCは、ＬＣコンデンサ６２に印加される駆動電圧であるＬＣコンデンサ６２の一方の側の電圧レベルを表す。また、ＬＣコンデンサ６２のコモン電圧を示す電圧源ＶCOMがＬＣコンデンサ６２のＶLCを有する側と反対のもう一方の側に印加され、電圧源ＶCAPが蓄積コンデンサ６１のＶLCを有する側と反対のもう一方の側に印加される。
【０００５】
画素６０が明るい状態から暗い状態に切り換わるとき、ＬＣコンデンサ６２に印加される駆動電圧ＶLCの大きさは、図１３に示すように、低い値から高い値に変化する。図１３を参照すると、図１２に示す画素６０のアドレッシングが示されており、Ｖ1Pは画素６０が正の電圧でアドレッシングされるときの電圧源Ｖ1の出力電圧レベルを表し、Ｖ1Nは画素６０が負の電圧でアドレッシングされるときの電圧源Ｖ1の出力電圧レベルを表す。コモン電圧ＶCOMに対する駆動電圧ＶLCの大きさは、ＬＣコンデンサ６２に充電し、画素６０を暗い状態に切り換えるために増大する。
【０００６】
画素６０が高い駆動電圧レベルＶ1Pでアドレッシングされた後の第１の保持期間に、ＬＣコンデンサ６２は、状態を切り換え始め、ＬＣコンデンサ６２の静電容量が増大する。これにより、ＬＣコンデンサ６２の静電容量は、画素６０がアドレッシングされたときの値から増大し、結果として、ＬＣコンデンサ６２の両端の降下電圧値が低下する。次式を参照する。
【数１】
2009157381.tif 000003
式中、ＶDROPはＬＣコンデンサ６２の両端の降下電圧値を表し、ＣSは蓄積コンデンサ６１の静電容量を表し、ＣLCはＬＣコンデンサ６２の静電容量の瞬間値を表し、ＣLC*は、充電期間の終了時にスイッチ６３がオフにされたときのＬＣコンデンサ６２の静電容量を表す。
【０００７】
画素６０が充電された後で発生するＶDROPの変化は所望の輝度の変化と反対のものであり、したがって、画素６０は、この第１のアドレッシング期間にはその新しい輝度状態に向かう過程のほんの一部だけしか移行しない。次に画素６０がアドレッシングされるときに、画素静電容量は再度、必要な新しい輝度状態に対応するレベルに充電される。電圧源Ｖ1は、典型的には、画素６０がアドレッシングされるたびに極性が反転され、この反転電圧は、図１３に示すように電圧レベルＶ1Pとは逆の電圧レベルＶ1Nによって表わされる。第２の保持期間の間、ＬＣコンデンサの静電容量は、画素６０の輝度状態がその意図される定常値に近づくにつれて再度増大するが、変化の大きさは以前よりも小さくなる。この場合もやはり、これによりＶDROPの値が低下する。
【０００８】
ＬＣコンデンサ６２の電圧レベルＶLCの変化後の連続する各アドレッシング期間ごとに、画素輝度は図１４に示すようにその定常値により近づく。図１４を参照すると、電圧レベルＶLCと画素輝度の関係が示されている。ＬＣコンデンサ６２の応答時間が１アドレッシング期間より短い場合でさえも、画素６０が変化後にその新しい定常輝度に接近するには数個のアドレッシング期間を要する可能性がある。画素６０を暗い状態から明るい状態に切り換えるときにも類似の結果生じ、画素６０を明るい状態に切り換えるには、画素が低い電圧でアドレッシングされなければならない。低い電圧が画素に印加された後の第１の保持期間に、液晶は切り換わり始め、その静電容量が低下する。静電容量ＣLCが低下するにつれて画素６０上の電圧値ＶDROPが増大し、これは所望の画素輝度の変化の反対になる傾向にある。
【０００９】
要約すると、従来の駆動方式を用いたアクティブマトリックス駆動条件の下では、画素が第１の輝度状態から第２の輝度状態に切り換わるのに要する時間は、液晶の電圧依存静電容量の影響のために液晶の応答時間がアドレッシング期間より短い場合でさえも、大幅に延長されることになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の一目的は、画像表示システムにおいて、特にＬＣディスプレイに対して、画素のスイッチング挙動を改善する画素の過渡制御駆動の方法および回路を提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、列駆動電圧の増大を制限し、必要な列駆動電圧を低減することによる画素の電力消費の改善を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明は、画素回路の液晶コンデンサを第１の電圧レベルから第２の電圧レベルに駆動する過渡制御駆動方法であって、液晶コンデンサを第１の電圧レベルから中間電圧レベルに駆動するステップと、液晶コンデンサを中間電圧レベルから第２の電圧レベルに駆動するステップとを備える過渡制御駆動方法を提供する。
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明はさらに、画素回路の液晶コンデンサを第１の電圧レベルから第２の電圧レベルに駆動する過渡制御駆動回路であって、液晶コンデンサと、液晶コンデンサに電気的に結合された蓄積コンデンサと、蓄積コンデンサを第３の電圧レベルに駆動されるよう制御するスイッチ素子とを備え、液晶コンデンサが第１の電圧レベルから中間電圧レベルに駆動され、液晶コンデンサが、蓄積コンデンサとの電荷分配により、中間電圧レベルから第２の電圧レベルに駆動される過渡制御駆動回路を提供する。
【００１４】
上記の目的を達成するために、本発明はさらに、画素回路の液晶コンデンサを第１の電圧から第２の電圧に駆動する過渡制御駆動回路であり、液晶コンデンサと、液晶コンデンサに電気的に結合された蓄積コンデンサと、蓄積コンデンサを第２の電圧に駆動されるように制御するスイッチ素子とを備え、液晶コンデンサが第１の電圧から中間電圧に駆動され、液晶コンデンサが蓄積コンデンサによって中間電圧から第２の電圧に駆動される過渡制御駆動回路をそれぞれが有する複数の画素回路と、蓄積コンデンサを第３の電圧レベルに駆動する第１の電圧源と、液晶コンデンサを第１の電圧レベルから中間電圧レベルに駆動する第２の電圧源とを備える画像表示システムを提供する。
【００１５】
上記説明によれば、本発明は、液晶素子を２段階で駆動する駆動方式を取り、第１のレベルでは液晶素子の両端の降下電圧をリセットし、第２のレベルでは、所望の輝度状態を達成するように液晶の両端の降下電圧を上げる。
【００１６】
本発明では、画素電圧が、画素がアドレッシングされるときの液晶静電容量の値に依存しないように画素をアドレッシングすることによって達成される画素のスイッチングの際の遅延をなくす駆動方式を提案し、画像の切り換えまたは移動を示すときのディスプレイの性能を改善するために、ディスプレイの動作条件の変化に応答した制御されたやり方で画素のスイッチング挙動を変更する。さらに、本発明は、駆動方式とコモン電極電圧の制御の組み合わせ後のディスプレイの電力消費の低減も実現する。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態の目的、趣旨および利点は、添付の図面および詳細な説明を読めば容易に理解されるであろう。
【発明の実施の形態】
【００１８】
本発明は、本発明による好ましい実施形態を含む添付の図面を参照することにより十分に説明されるものである。しかし、説明以前に、当業者は、この状況において説明される発明を変更し、本発明の効果を得ることができる。よって、本明細書に示す説明は当分野の技術者に対する一般的な開示であることを理解すべきであり、これらの内容は本発明を限定するものと解釈すべきではない。
【００１９】
本発明は、複数の画素を有する画像表示システムに関するものである。本発明は、信号処理解決法の費用および複雑さを増大させずに画素のスイッチング挙動を改善する駆動方式を提案する。
【００２０】
図１を参照すると、本発明の一実施形態における画素１０が示されている。画素１０は、蓄積コンデンサ１１と、液晶（ＬＣ）コンデンサ１２と、薄膜トランジスタなどのアクティブ素子を表わすものとして示され、画素１０をアドレッシングするのに使用される３つのスイッチ１３、１４および１５とを備える。
【００２１】
一方の電圧源Ｖ1はスイッチ１３を介して蓄積コンデンサ１１を充電するために供給され、他方の電圧源Ｖ2はスイッチ１５を介してＬＣコンデンサ１２を充電するために供給され、スイッチ１４は、電荷分配のために蓄積コンデンサ１１とＬＣコンデンサ１２を接続するのに使用され、スイッチ１３、１５は１つの制御信号Ｓ1から制御され、スイッチ１４は１つの制御信号Ｓ2から制御される。図において、ＶSは蓄積コンデンサ１１のもう一方の側の電圧レベルを表し、ＶLCはＬＣコンデンサ１２のもう一方の側の電圧レベルを表す。加えて、電圧源ＶCOMが、ＬＣコンデンサ１２のＶLCを有する側と反対のもう一方の側に印加され、電圧源ＶCAPが、蓄積コンデンサ１１のＶSを有する側と反対のもう一方の側に印加される。
【００２２】
図２を参照すると、図１に示す画素１０におけるアドレッシングの波形が示されており、Ｖ1Pは列駆動電圧源Ｖ1の高電圧レベルを表し、Ｖ1Nは列駆動電圧源Ｖ1の低電圧レベルを表し、ＶPは定常駆動条件下での正の画素電圧レベルを表し、ＶNは定常駆動条件下での負の画素電圧レベルを表す。この実施形態において、電圧源Ｖ2は電圧源ＶCOMの出力電圧レベルと等しい電圧レベルを出力する。
【００２３】
まず、制御信号Ｓ2がＬＯＷになりスイッチ１４を開いて２つのコンデンサ１１と１２を分離すると、制御信号Ｓ1がＨＩＧＨになり、したがって、電圧レベルＶSが電圧源Ｖ1の出力電圧レベルまで充電され、電圧レベルＶLCが電圧源Ｖ2の出力電圧レベル出力電圧レベルまで充電される。コンデンサ１１、１２の充電が完了すると、制御信号Ｓ1がＬＯＷに戻り、２つのコンデンサ１１、１２が２つの電圧源Ｖ1およびＶ2から隔離されて、Ｓ2がＨＩＧＨに戻り、２つのコンデンサ１１、１２が電荷分配のために相互に接続される。
【００２４】
電荷分配が行われた後にＬＣコンデンサ１２の両端に存在する電圧は、以下の式で表わすことができる。
【数２】
2009157381.tif 000004
式中、ＣSは蓄積コンデンサ１１の静電容量の値を表し、ＣLCはＬＣコンデンサ１２の静電容量の瞬間値または現在値を表し、ＶDROPは蓄積コンデンサ１１との電荷分配後のＬＣコンデンサ１２の両端の電圧値を表し、したがって、電荷分配が行われた後のＬＣコンデンサ１２の両端の電圧を表す。
【００２５】
電圧値ＶDROPは、画素１０がアドレッシングされるときのＬＣコンデンサ１２の静電容量に依存しない。これは、ＬＣコンデンサ１２は、画素１０がアドレッシングされるときには放電されており、したがって、電荷分配動作後に画素１０上に存在する電荷は、画素１０がアドレッシングされるときのＬＣコンデンサ１２の静電容量の値に依存しないからである。ＬＣコンデンサ１２の応答時間がアドレッシング期間より短い場合、画素１０は、駆動レベルの変化が加わる１アドレッシング期間内に正しい輝度状態を達成する。
【００２６】
したがって、電荷分配動作後の電圧値ＶDROPは、画素１０がアドレッシングされるときのＬＣコンデンサ１２の静電容量に依存せず、ＬＣコンデンサ１２の静電容量の瞬間値ＣLCに依存し、これは、ＬＣコンデンサ１２のスイッチング時間に有益な影響を及ぼす。
【００２７】
定常条件下では、画素１０がその意図される定常としての輝度状態に達したとき、ＬＣコンデンサ１２に適用される駆動電圧レベルＶLCは、ＬＣコンデンサ１２の対応する定常静電容量ＣLCSSに依存する。しかし、画素１０が定常条件に達する前に、ＬＣコンデンサ１２には、ＬＣコンデンサ１２の静電容量の瞬間値ＣLCを有する別の電圧レベルが適用される。
【００２８】
画素１０が高い輝度状態から低い輝度状態に駆動されているとき、瞬間値ＣLCは、最初は定常静電容量ＣLCSSより低く、次いで、ＬＣコンデンサ１２の電圧値ＶDROPの瞬間値が定常値より高くなる。電圧値ＶDROPの増大は、ＬＣコンデンサ１２をより急速に低い輝度状態に向けて駆動する傾向にあり、したがって、画素１０のスイッチング時間が短縮される。
【００２９】
また、画素１０が低い輝度状態から高い輝度状態に駆動されているとき、瞬間値ＣLCは、最初は定常静電容量ＣLCSSより大きく、次いで、ＬＣコンデンサ１２の電圧値ＶDROPが定常値より低くなる。電圧値ＶDROPの減少は、ＬＣコンデンサ１２をより急速に高い画素１０に向けて駆動する傾向にあり、したがって、画素１０のスイッチング時間が短縮される。したがって、ＬＣコンデンサ１２の電圧値ＶDROPは、図３および図４に示すように、電圧レベルＶLCからその定常をオーバーシュート（超過）し、またはその定常をアンダーシュートする（届かない）傾向にある。
【００３０】
図３に、画素１０が低い駆動電圧レベルＶLCに対応する高い輝度状態から高い駆動電圧レベルＶLCを伴う低い輝度状態に切り換わりつつあるＬＣコンデンサ１２の両端の降下電圧のオーバーシュートを示す。画素１０がアドレッシングされた後、ＣLCの瞬間値の値は、最初はその定常値を下回り、電圧レベルＶLCは、最初はその定常値ＶPをオーバーシュートし、電圧値ＶDROPはその定常値をオーバーシュートする。ＬＣコンデンサ１２が電圧レベルＶLCの増大に反応し、静電容量ＣLCが増大するにしたがって、ＬＣコンデンサ１２の両端の電圧値ＶDROPは減少し、定常値に向かう傾向にある。
【００３１】
図４に、画素１０が高い駆動電圧レベルＶLCに対応する低い輝度状態から低い駆動電圧レベルＶLCを伴う高い輝度状態に切り換わりつつあるＬＣコンデンサ１２の両端の降下電圧のアンダーシュートを示す。画素がアドレッシングされた後、ＣLCの瞬間値は、最初はその定常値を上回り、電圧レベルＶLCは、最初はその定常値レベルＶPをアンダーシュートし、電圧値ＶDROPはその定常値をアンダーシュートする。ＬＣコンデンサ１２が電圧レベルＶLCの低下に反応し、静電容量ＣLCが減少するにしたがって、ＬＣコンデンサ１２の両端の電圧値ＶDROPは増大し、定常値に向かう傾向にある。
【００３２】
前述の実施形態によれば、電圧源Ｖ2は、ＬＣコンデンサ１２の一方の側に印加される電圧レベル、典型的には、コモン電極電圧源ＶCOMの出力電圧レベルの近辺に、またはこれと等しく設定され、そのため、ＬＣコンデンサ１２の静電容量ＣLCは、画素１０がアドレッシングされるときには大部分が、または完全に放電されている。したがって、ＬＣコンデンサ１２の両端の電圧値ＶDROPは、画素１０がアドレッシングされるときのＬＣコンデンサ１２の静電容量とほとんど無関係とすることができる。さらに、電圧レベルＶLCをＬＣコンデンサ１２上で発生させるやり方は、ＬＣコンデンサ１２が切り換わるときに電圧レベルＶLCがその定常値をオーバーシュートし、またはアンダーシュートすることを意味しており、このため、ＬＣコンデンサ１２が状態を変更する速度が増大する傾向にある。
【００３３】
本発明の一実施形態では、電圧源Ｖ2は、もはや、電圧源ＶCOMの出力電圧レベルの近辺に、またはこれと等しくなるようには制約されず、ＬＣコンデンサ１２の両端で発生する電圧源ＶDROPの式は、以下に示すように変更される。
【数３】
2009157381.tif 000005
式中、ＣLC*は画素１０がアドレッシングされるときのＬＣコンデンサ１２の静電容量を表し、したがって、電圧レベルＶLCは電圧源Ｖ2の出力電圧レベルに充電される。
【００３４】
電圧源ＶDROPの式中の第１項は、ＬＣコンデンサ１２が応答するのに十分な時間が与えられたと仮定して、画素１０が１アドレッシング期間内に意図される状態を達成する前述のスイッチング挙動をもたらす。式中の第２項では、電圧源Ｖ2の出力電圧レベルを変更することにより電圧源ＶDROPを変更する。
【００３５】
電圧源Ｖ2とＶCOMの出力電圧レベルの減算（Ｖ2−ＶCOM）が、電圧源Ｖ1とＶCOMの出力電圧レベルの減算（Ｖ1−ＶCOM）と同じ極性を有する場合、画素１０は、過減衰する応答と共に状態を切り換え、画素１０が新しい状態に移行するのに２つ以上のアドレッシング期間が必要になる。（Ｖ2−ＶCOM）が（Ｖ1−ＶCOM）と反対の極性を有する場合、画素１０は、不足減衰する応答と共に状態を切り換え、画素１０は、最初は意図される状態をオーバーシュートし、やはり、定常条件に接近するのに２つ以上のアドレッシング期間を要する。
【００３６】
図５を参照すると、電圧源Ｖ2の異なる出力電圧レベルを有する低い輝度状態と高い輝度状態の間の移行が示されている。（Ｖ2−ＶCOM）が（Ｖ1ーＶCOM）と同じ極性を有する場合、画素１０は、過減衰する応答と共に状態を切り換え、画素１０がその新しい状態に移行するのに２つ以上のアドレッシング期間を要する。（Ｖ2−ＶCOM）が（Ｖ1ーＶCOM）と反対の極性を有する場合、画素１０は、不足減衰応答と共に切り換わり、画素は、最初はその意図される状態をオーバーシュートし、この場合もやはりその定常条件に接近するのに２つ以上のアドレッシング期間を要する。
【００３７】
ＬＣコンデンサ１２の応答時間が画素１０のアドレッシング期間より長い場合には、ＬＣコンデンサ１２の応答時間が、画素１０のスイッチング挙動全般の決定を左右する傾向にある。しかし、不足減衰応答を発生させるはずの電圧源Ｖ2の出力レベルを選択すれば、ＬＣコンデンサ１２のスイッチング時間を短縮させることもできる。
【００３８】
（Ｖ1ーＶCOM）に対する（Ｖ2−ＶCOM）の極性は、前述のようにスイッチング挙動の特性を決定する。（Ｖ2−ＶCOM）の大きさは、画素１０のスイッチング特性が不足減衰し、または過減衰する度合いを決定する。（Ｖ2−ＶCOM）の大きさは、所望の過渡挙動をもたらすある値にプリセットされてもよい。代替として、（Ｖ2−ＶCOM）の大きさは、温度や映像コンテンツといったＬＣＤシステムの動作条件に応じて変動させてもよい。電圧源Ｖ2の出力レベルは、画素１０がそのレベルに駆動されるグレースケールによって決まるものとして、電圧源Ｖ1とＶ2の両方がその映像情報に依存するようにすることもでき、これにより、輝度の遷移の最初と最後のグレーレベルへの画素のスイッチング挙動の依存性を低減することができる。
【００３９】
前述のように、本発明は、画素がアドレッシング期間の開始時に充電されたときの画素の状態に対するアドレッシング期間の終了時における画素輝度の依存性を大幅に低減し、または解消する。これは、ＬＣコンデンサ１２の応答時間がアドレッシング期間より短い場合に、画素１０が、駆動電圧の大きさの変化に続く１アドレッシング期間内にその正しい輝度状態を達成することを意味する。ＬＣコンデンサ１２は、映像情報を表す電圧源Ｖ1で直接充電されない。画素１０がアドレッシングされるとき、ＬＣコンデンサ１２の両端の電圧源ＶDROPは、ゼロ近辺またはゼロに設定され、蓄積コンデンサ１１は、映像情報の輝度値を表す電圧源Ｖ1の出力レベルまで充電される。次いで、映像情報は、蓄積コンデンサ１１とＬＣコンデンサ１２の間で電荷を分配することにより、ＬＣコンデンサ１２に転送される。
【００４０】
その場合、画素１０上の電圧源Ｖ1と、電圧レベルＶLCの変化に応答した後の画素１０最終的な輝度状態は、画素１０が充電されるときのＬＣコンデンサ１２の静電容量とは無関係である。本発明の実施形態において電圧値ＶDROPが放電される時間は、典型的には、ＬＣコンデンサ１２の応答時間と比べて短くなり、そのため、この間には画素１０の輝度または輝度状態の変化がほとんど、または全く生じない。
【００４１】
本発明の一実施形態における、ある画素２０の別の制御回路を図６に示す。画素２０は、１つの蓄積コンデンサ２１と、１つのＬＣコンデンサ２２と、ただ２つのスイッチ２３および２４を含み、２つの電圧源Ｖ1およびＶ2が、図７に示すように１つの電圧源ＶCとして順次画素２０の列接続に印加される。ＬＣコンデンサ２２の両端の電圧源ＶDROPの式は、図１に示す実施形態の式と同じである。
【００４２】
さらに、本発明の別の実施形態におけるある画素３０の制御回路を図８に示す。画素３０は、１つの蓄積コンデンサ３１と、１つのＬＣコンデンサ３２と、３つのスイッチ３３、３４および３５を含み、映像情報は、蓄積コンデンサ３１の一方の側の電圧レベルＶSを変化させることによってＬＣコンデンサ３２上に結合される。電圧レベルＶSが電圧源Ｖ1の出力電圧レベルから電圧源ＶCAPの出力電圧レベルに切り換わるときに、蓄積コンデンサ３１とＬＣコンデンサ３２の間で電化再分配が行われる。ＬＣコンデンサ３２の両端の電圧値ＶDROPは、以下の式で表わすことができる。
【数４】
2009157381.tif 000006
式中、電圧源Ｖ2およびＶCAPの出力電圧レベルが電圧源ＶCOMの出力電圧レベルと等しい場合、この式は、第１項の符号が反対であることを除いては、図１の画素１０の式と同じになる。
【００４３】
前述のように、実施形態によっては、画素がアドレッシングされるときにＬＣコンデンサの両端の電圧値が放電されないものものある。その代りに、画素は、蓄積コンデンサを介して画素に適用される映像情報の交番極性と同期して極性を交番させる電圧に充電される。この電圧の極性は画素蓄積コンデンサを介して液晶コンデンサに印加される電圧と同じとすることもでき、その場合には画素が過減衰スイッチング応答を有することになり、または蓄積コンデンサを介して液晶に印加される信号と反対の極性を有していてもよく、その場合には画素が不足減衰スイッチング応答を有することになる。さらに、画素のスイッチング挙動を制御し、知覚される画像表示システムの性能を向上させるためにアドレッシング期間の間にＬＣコンデンサに印加される電圧を変更することも提案する。列駆動電圧レベルは、ＬＣコンデンサに印加される電圧源も映像情報を含むように、画素の意図される輝度レベルによって変動させてもよい。
【００４４】
本発明の電荷分配の結果として、輝度状態を設定するのに、従来の画素制御回路におけるものより大きい列駆動電圧レベルが必要になる。図６の画素２０を例にとると、ＬＣコンデンサ２２に印加される電圧レベルＶLCは列駆動電圧源Ｖ1の出力電圧レベルより小さく、したがって、画素２０の電圧源Ｖ1の必要出力電圧レベルは従来の画素より高い。
【００４５】
本発明の一実施形態では、列駆動電圧源Ｖ1の出力電圧レベルが、電力消費の増大を回避するために制限される。図９を参照すると、図６に示すような画素２０の列駆動電圧レベルが示されており、図において、電圧レベルＶMAX1およびＶMIN1は、電圧源Ｖ1の出力電圧レベルの元の限界を表し、電圧レベルＶMAX2およびＶMIN2は、電圧源Ｖ1の出力電圧レベルの低減された限界を表す。
【００４６】
この実施形態では、電圧源Ｖ2を使って最高の駆動電圧レベルにするために画素２０に追加電圧が提供される場合、電圧源Ｖ1の出力電圧レベルの電圧範囲を制限することができる。電圧源Ｖ2の出力電圧レベルが、映像データ範囲全体にわたって電圧源ＶCOMの出力電圧レベルに制限されないとき、電圧源Ｖ1の出力電圧レベルの範囲を、電圧レベルＶMAX2およびＶMIN2まで低減することができる。
【００４７】
正の駆動期間には、映像データが増大するにつれて、電圧源Ｖ1の出力電圧レベルが、電圧源ＶCOMの出力電圧レベルに対してより正になり、ついには閾値として指示される映像データ値の電圧レベルＶMAX2に達する。閾値を超える映像データ値では、電圧源Ｖ1の出力電圧レベルは電圧レベルＶMAX2で一定に保持され、電圧源Ｖ2の出力電圧レベルは、ＬＣコンデンサ２２が必要とする追加駆動電圧を提供するためにより正になる。
【００４８】
負の駆動期間には、映像データ値が増大するにつれて、電圧源Ｖ1の出力電圧レベルが、電圧源ＶCOMの出力電圧レベルに対してより負になり、ついには閾値として指示される映像データ値の電圧レベルＶMIN2に達する。閾値を超える映像データ値では、電圧源Ｖ1の出力電圧レベルは電圧レベルＶMIN2で一定に保持され、電圧源Ｖ2の出力電圧レベルは、ＬＣコンデンサ２２が必要とする追加駆動電圧を提供するためにより負になる。
【００４９】
電圧源Ｖ2の出力電圧レベルが閾値を上回って電圧源ＶCOMの出力電圧レベルから離れるにしたがって、画素２０のスイッチング挙動は低下し、ついには電圧源Ｖ2の出力電圧レベルが電圧源Ｖ1の出力電圧レベルと等しくなり、この点においてスイッチング挙動は従来の駆動のものと同じになる。このように電圧源Ｖ2を映像データに依存させることにより、より高い列駆動電圧から生じるディスプレイの電力消費の増大に対して、スイッチング性能の改善をトレードオフすることが可能になる。
【００５０】
さらに、電圧源Ｖ1の出力電圧レベルが変化を停止し、電圧源Ｖ2の出力電圧レベルが変化を開始する、閾値として指示される特定の映像データ値が生じる。実際には、ある範囲の映像データ値にわたって電圧源Ｖ1とＶ2両方の出力電圧レベルが変化するように、電圧源Ｖ1の出力電圧レベルがその最高電圧レベルＶMAX2に達する前に電圧源Ｖ2の出力電圧レベルを上げ始める方が好ましく、これは、電圧源Ｖ1の出力電圧レベルを制御する映像データから電圧源Ｖ2の出力電圧レベルを制御する映像データへの切り換えに伴う任意の画像アーチファクトを防止するのに役立つ。特定のＬＣ駆動電圧レベルを、したがって、特定の定常画素輝度を達成するのに必要とされる電圧源Ｖ1とＶ2の出力電圧レベルは、図１の実施形態で説明した関係を使って推定することができる。
【００５１】
本発明の一実施形態では、電荷駆動方法とコモン電極駆動方法との組み合わせにより、電圧源Ｖ1の出力電圧レベルの要件が低減される。コモン電極駆動方法では、差動電圧（リセット電圧）がＬＣコンデンサ２２に印加され、したがって、Ｖ1が正のときＶCOMは負になり、Ｖ1が負のときＶCOMは正になる。図１０を参照すると、図６に示す画素２０のコモン電極電圧と列駆動電圧の波形が示されており、ＶCPは負の駆動期間におけるＶCOMの正の電圧レベルを表し、ＶCNは正の駆動期間におけるＶCOMの負の電圧レベルを表し、ＶCMはＶCOMの平均値電圧レベルを表す。この場合には、中間電圧レベルＶCMがコモン電極電圧源ＶCOMに適用されるときに、ＬＣコンデンサ２２をリセットすることが好ましい。
【００５２】
リセット電圧がＬＣコンデンサ２２に印加される期間には、コモン電極電圧源ＶCOMはその平均値ＶCMに切り換わり、この同じ電圧が列電極に印加される。この手法を用いれば、ディスプレイの各列にコモン電極電圧を印加する必要に伴う列電圧範囲の増大は生じない。
【００５３】
加えて、図９に示す電圧源Ｖ1の限界と電圧源ＶCOMの変動を、図１１に示すように組み合わせることもでき、その場合、電圧源Ｖ2の出力電圧レベルは、低いデータ値では電圧源ＶCOMの出力電圧レベルと等しく設定され、高いデータ値では、電圧源Ｖ1の出力電圧レベルと電圧源ＶCOMの出力電圧レベルの間の値に設定される。交番駆動電圧方式の一部を、駆動電圧ＶCOMまたはＶCAPを介して画素に適用することができる場合には、図１１に示すように、Ｖ1の値を最低と最高のデータ値において制限することが好ましい。
【００５４】
下限値（閾値Ａ）と上限値（閾値Ｂ）の間にあるデータでは、電圧源Ｖ2の出力電圧レベルは、電圧レベルＶCMにおける電圧源ＶCOMの出力電圧レベルと等しく設定され、電圧源Ｖ1の出力電圧レベルは、画素の輝度を制御するように変動する。
【００５５】
閾値Ａを下回るデータ値では、電圧源Ｖ1の出力電圧レベルは、正のアドレッシングの場合には電圧レベルＶMIN3に、負のアドレッシングの場合には電圧レベルＶMAX3に制限され、電圧源Ｖ2の出力電圧レベルは、電圧源Ｖ1の出力電圧レベルと平均コモン電極電圧レベルＶCMの間の値に設定され、この値は、電荷分配動作後のＬＣコンデンサ上で必要な電圧を発生させるように選択される。
【００５６】
閾値Ｂを上回るデータ値では、電圧源Ｖ1の出力電圧レベルは、正のアドレッシングの場合には電圧レベルＶMAX3に、負のアドレッシングの場合には電圧レベルＶMIN3に制限され、電圧源Ｖ2の出力電圧レベルは、やはり、電圧源Ｖ1の出力電圧レベルと平均コモン電極電圧レベルＶCMの間の値に設定され、この値は、電荷分配動作後のＬＣコンデンサ上で必要な電圧を発生させるように選択される。
【００５７】
したがって、大部分の映像データ値については電荷駆動方法の利益を保持しながら、電圧源Ｖ1の出力電圧レベルの範囲を低減することができる。
【００５８】
要約すると、本発明は、液晶コンデンサの両端の降下電圧が、画素がアドレッシングされるときの液晶静電容量の値に依存しないように画素をアドレッシングすることによって達成される、画素のスイッチングの遅延をなくす駆動方式を提案するのみならず、画像の切り換えまたは移行を示すときのディスプレイの性能を改善するための、ディスプレイの動作条件の変化に応答した制御されたやり方での画素のスイッチング挙動の変更も行うものである。さらに、本発明は、駆動方式とコモン電極電圧の制御の組み合わせ後の画素の電力消費の低減も可能にする。
【００５９】
本発明による好ましい実施形態の詳細な説明を読めば、当分野の技術者は、添付の特許請求の範囲の範囲および精神を逸脱することなく様々な変更および改変が実施されることを明確に理解することができ、本発明は、本願の状況において記載される実施形態の適用例だけに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施形態におけるある画素を示す回路図である。
【図２】図１に示す画素におけるアドレッシングの波形を示す図である。
【図３】図１に示す画素におけるオーバーシュートの波形を示す図である。
【図４】図１に示す画素におけるアンダーシュートの波形を示す図である。
【図５】図１に示す画素における画素輝度の波形を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態における別の画素を示す回路図である。
【図７】図６に示す画素におけるアドレッシングの波形を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態における別の画素を示す回路図である。
【図９】図６に示す画素における列駆動電圧の電圧レベルを示す図である。
【図１０】図６に示す画素におけるスイッチ挙動の波形を示す図である。
【図１１】３レベルのコモン電極電圧を有する画素における列駆動電圧の電圧レベルを示す図である。
【図１２】アクティブマトリックスＬＣディスプレイにおける従来の画素を示す回路図である。
【図１３】図１２に示す画素におけるアドレッシングの波形を示す図である。
【図１４】図１２に示す画素における画素輝度の波形を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０、３０、６０  画素
１１、３１、６１  蓄積コンデンサ
１２、３２、６２  ＬＣコンデンサ
１３、１４、１５、３３、３４、３５、６３  スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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