CN101308301B - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种显示装置,该显示装置通过在一个像素中提供多个子像素来提高视角特性。另外,本发明的目的还在于提供一种显示装置,该显示装置即使提供多个子像素也抑制开口率的降低。本发明的结构如下:提供有包括第一子像素、第二子像素、以及第三子像素的像素;扫描线;信号线;第一电容布线;第二电容布线;以及第三电容布线,其中在第一至第三子像素中分别提供电连接到第一至第三电容元件的一方电极及第一至第三电容布线的像素电极,使第一电容布线及第二电容布线的电位变化,并且将第三电容布线的电位保持为大致恒定。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种东西、方法、或制造东西的方法。本发明特别涉及一种显示装置或半导体装置。更具体而言,本发明涉及一种在像素中提供有多个子像素的显示装置。
背景技术
近年来,如液晶显示装置的薄型显示装置广泛应用到移动电话的显示器或TV等中。尤其,液晶显示装置具有高清晰、薄型、低耗电量等的优越特性,其市场规模在扩大。另一方面,对于提高这些显示装置的功能的要求越来越高,例如,被期待具有广视角且高图像质量的液晶显示装置。
作为提高视角特性的技术,提出了将一个像素分为多个亚像素(子像素)来使液晶的取向状态不同而改善视角特性的方法(例如,专利文献1)。另外,在专利文献2中提出了改善液晶显示装置的γ特性的视角依赖性的方法。
专利文献1日本专利申请公开2006-276582号公报
专利文献2日本专利申请公开2005-189804号公报
可以通过在像素中提供子像素并使其取向状态不同,提高视角特性,然而,对于一个像素加上一个子像素不足以提高视角特性,而可以通过设置多个子像素来进一步提高视角特性。结果,可以提高图像质量。另一方面,若子像素的数量增大,则出现开口率降低的担忧。
若开口率降低,则亮度降低。需要提高背光灯的亮度,以便抑制亮度的降低。若背光灯的亮度提高,则耗电量增加。或者,背光灯自身的使用寿命减短。或者,由于温度上升,所以对液晶材料或彩色滤光片等造成负面影响,而显示装置的使用寿命减短。或者,由于开口率降低,布线或电极的配置密度提高。结果,由于灰尘或蚀刻残渣等而产生布线或电极的短路或断线。结果,制造成品率降低。若成品率低,成本与此对应地提高。
发明内容
鉴于上述问题,本发明的目的在于提供一种显示装置,该显示装置通过在一个像素中提供多个子像素来提高视角特性;一种即使在提供多个子像素的情况下也抑制开口率的降低的显示装置;一种抑制亮度的降低的显示装置;一种降低耗电量的显示装置;一种抑制使用寿命的减短的显示装置;一种抑制温度上升的显示装置;一种提高制造成品率的显示装置;一种减少成本的显示装置;或者一种提高图像质量的显示装置。
本发明的液晶显示装置包括像素,该像素包括第一子像素、第二子像素及第三子像素;扫描线;信号线;第一电容布线;第二电容布线;以及第三电容布线,其中第一子像素具有第一像素电极、第一晶体管、以及第一电容元件,对于第一晶体管而言,其栅电极电连接到扫描线,其源极及漏极之一方电连接到信号线,并且其源极和漏极之另一方电连接到第一像素电极,对于第一电容元件而言,其第一电极电连接到第一电容布线,并且其第二电极电连接到第一像素电极,第二子像素具有第二像素电极、第二晶体管、以及第二电容元件,对于第二晶体管而言,其栅电极电连接到扫描线,其源极及漏极之一方电连接到信号线,并且其源极及漏极之另一方电连接到第二像素电极,对于第二电容元件而言,其第一电极电连接到第二电容布线,并且其第二电极电连接到第二像素电极,第三子像素具有第三像素电极、第三晶体管、以及第三电容元件,对于第三晶体管而言,其栅电极电连接到扫描线,其源极及漏极之一方电连接到信号线,并且其源极及漏极之另一方电连接到第三像素电极,对于第三电容元件而言,其第一电极电连接到第三电容布线,并且其第二电极电连接到第三像素电极,第一电容布线及第二电容布线的电位变化而第三电容布线的电位大致恒定。注意,第三电容布线的电位大致恒定的情况不仅包括第三电容布线的电位在对第三电容布线施加电位的期间一直恒定的情况,而且包括第三电容布线的电位在一部分期间不恒定的情况。另外,一部分期间优选为对第三电容布线施加电位的期间的10%以下,更优选为1%以下。另外,电位大致恒定的情况还包括第三电容布线的电位由于受到噪声等的影响变动而变化的情况。
另外,本发明的液晶显示装置包括像素,该像素包括第一子像素、第二子像素、以及第三子像素;包括第一扫描线的多个扫描线;信号线;第一电容布线;以及第二电容布线,其中第一子像素具有第一像素电极、第一晶体管、以及第一电容元件,对于第一晶体管而言,其栅电极电连接到第一扫描线,其源极及漏极之一方电连接到信号线,并且其源极及漏极之另一方电连接到第一像素电极,对于第一电容元件而言,其第一电极电连接到第一电容布线,并且其第二电极电连接到第一像素电极,第二子像素具有第二像素电极、第二晶体管、以及第二电容元件,对于第二晶体管而言,其栅电极电连接到第一扫描线,其源极及漏极之一方电连接到信号线,并且其源极及漏极之另一方电连接到第二像素电极,对于第二电容元件而言,其第一电极电连接到第二电容布线,并且其第二电极电连接到第二像素电极,第三子像素具有第三像素电极、第三晶体管、以及第三电容元件,对于第三晶体管而言,其栅电极电连接到第一扫描线,其源极及漏极之一方电连接到信号线,并且其源极及漏极之另一方电连接到第三像素电极,对于第三电容元件而言,其第一电极电连接到与第一扫描线不同的第二扫描线,并且其第二电极电连接到第三像素电极,第一电容布线及第二电容布线的电位变化。
另外,本发明的液晶显示装置包括像素,该像素包括第一子像素、第二子像素、第三子像素、以及第四子像素;扫描线;信号线;第一电容布线;第二电容布线;第三电容布线;以及第四电容布线,其中第一子像素具有第一像素电极、第一晶体管、以及第一电容元件,对于第一晶体管而言,其栅电极电连接到扫描线,其源极及漏极之一方电连接到信号线,并且其源极及漏极之另一方电连接到第一像素电极,对于第一电容布线而言,其第一电极电连接到第一电容布线,并且其第二电极电连接到第一像素电极,第二子像素具有第二像素电极、第二晶体管、以及第二电容元件,对于第二晶体管而言,其栅电极电连接到扫描线,其源极及漏极之一方电连接到信号线,并且其源极及漏极之另一方电连接到第二像素电极,对于第二电容元件而言,其第一电极电连接到第二电容布线,并且其第二电极电连接到第二像素电极,第三子像素具有第三像素电极、第三晶体管、以及第三电容元件,对于第三晶体管而言,其栅电极电连接到扫描线,其源极及漏极之一方电连接到信号线,并且其源极及漏极之另一方电连接到第三像素电极,对于第三电容元件而言,其第一电极电连接到第三电容布线,并且其第二电极电连接到第三像素电极,第四子像素而言,具有第四像素电极、第四晶体管、以及第四电容元件,对于第四晶体管而言,其栅电极电连接到扫描线,其源极及漏极之一方电连接到信号线,并且其源极及漏极之另一方电连接到第四像素电极,对于第四电容元件而言,其第一电极电连接到第四电容布线,并且其第二电极电连接到第四像素电极,第一电容布线及第二电容布线的电位变化而第三电容布线及第四电容布线的电位大致恒定。
本发明的显示装置在其范畴中包括有源矩阵型显示装置,例如液晶显示装置、在各个像素中具有以有机发光元件(OLED)为典型的发光元件的发光装置、DMD(Digital Micromirror Device;数字微镜装置)、PDP(Plasma Display Panel;等离子体显示器)、FED(FieldEmission Display;场致发射显示器)等。另外,还包括无源矩阵型显示装置。
另外,可以使用各种方式的开关,例如有电子开关或机械开关等。换言之,只要它可以控制电流的流动就可以,而不局限于特定开关。例如,作为开关,可以使用晶体管(例如,双极晶体管或MOS晶体管等)、二极管(例如,PN二极管、PIN二极管、肖特基二极管、MIM(Metal Insulator Metal;金属-绝缘体-金属)二极管、MIS(MetalInsulator Semiconductor;金属-绝缘体-半导体)二极管、二极管连接的晶体管等)、或可控硅整流器等。或者,可以使用组合了它们的逻辑电路作为开关。
作为机械开关的例子,有像数字微镜装置(DMD)那样的利用MEMS(微电子机械系统)技术的开关。该开关具有以机械方式可动的电极,并且通过该电极移动控制连接和不连接来工作。
在将晶体管用作开关的情况下,由于其晶体管作为简单的开关工作,因此对晶体管的极性(导电类型)没有特别限制。然而,在要抑制截止电流的情况下,优选采用具有小截止电流的极性的晶体管。作为截止电流小的晶体管,有具有LDD区的晶体管或具有多栅极结构的晶体管等。或者,当用作开关的晶体管的源极端子的电位接近于低电位侧电源(Vss、GND、0V等)的电位地工作时,优选采用N沟道型晶体管,相反,当源极端子的电位接近于高电位侧电源(Vdd等)的电位地工作时,优选采用P沟道型晶体管。这是因为如下缘故:若是N沟道型晶体管,则当源极端子接近于低电位侧电源的电位地工作时可以增加栅极-源极间电压的绝对值,相反,若是P沟道型晶体管,则当源极端子接近于高电位侧电源的电位地工作时可以增加栅极-源极间电压的绝对值,因此作为开关容易工作。另外,这是因为由于进行源极跟随工作的情况少所以输出电压变小的情况少的缘故。
另外,可以通过使用N沟道型晶体管和P沟道型晶体管双方来形成CMOS型开关。当采用CMOS型开关时,若P沟道型晶体管及N沟道型晶体管中的任一方导通则电流流动,因此容易用作开关。例如,即使输向开关的输入信号的电压高或低,也可以适当地输出电压。而且,由于可以降低用来使开关导通或截止的信号的电压振幅值,所以还可以减少耗电量。
注意,在将晶体管用作开关的情况下,开关具有输入端子(源极端子及漏极端子之一方)、输出端子(源极端子及漏极端子之另一方)、以及控制导通的端子(栅极端子)。另一方面,在将二极管用作开关的情况下,开关有时不具有控制导通的端子。因此,与使用晶体管作为开关的情况相比,通过使用二极管作为开关,可以减少用来控制端子的布线数量。
注意,明确地描述“A和B连接”的情况包括如下情况:A和B电连接;A和B以功能方式连接;以及A和B直接连接。在此,以A和B为对象物(例如,装置、元件、电路、布线、电极、端子、导电膜、层等)。因此,还包括附图或文章所示的连接关系以外的连接关系,而不局限于预定的连接关系如附图或文章所示的连接关系。
例如,在A和B电连接的情况下,也可以在A和B之间配置一个以上的能够电连接A和B的元件(例如开关、晶体管、电容元件、电感器、电阻元件、二极管等)。或者,在A和B以功能方式连接的情况下,也可以在A和B之间配置一个以上的能够以功能方式连接A和B的电路(例如,逻辑电路(反相器、NAND电路、NOR电路等)、信号转换电路(DA转换电路、AD转换电路、γ校正电路等)、电位电平转换电路(电源电路(升压电路、降压电路等)、改变信号的电位电平的电平转移电路等)、电压源、电流源、切换电路、放大电路(能够增大信号振幅或电流量等的电路、运算放大器、差动放大电路、源极跟随电路、缓冲电路等)、信号产生电路、存储电路、控制电路等)。或者,在A和B直接连接的情况下,也可以直接连接A和B而其中间不夹有其它元件或其它电路。
注意,当明确地描述“A和B直接连接”时,包括如下两种情况:A和B直接连接(就是说,A和B连接而其中间不夹有其它元件或其它电路);A和B电连接(就是说,A和B连接并在其中间夹有其它元件或其它电路)。
注意,当明确地描述“A和B电连接”时,包括如下情况:A和B电连接(就是说,A和B连接并在其中间夹有其它元件或其它电路);A和B以功能方式连接(就是说,A和B以功能方式连接并在其中间夹有其它电路);以及,A和B直接连接(就是说,A和B连接而其中间不夹有其它元件或其它电路)。就是说,“电连接”与“连接”相同。
显示元件、作为具有显示元件的装置的显示装置、发光元件、以及作为具有发光元件的装置的发光装置可以采用各种方式或各种元件。例如,作为显示元件、显示装置、发光元件或发光装置,可以使用对比度、亮度、反射率、透过率等因电磁作用而变化的显示介质如EL元件(包含有机物及无机物的EL元件、有机EL元件、无机EL元件)、电子发射元件、液晶元件、电子墨水、电泳元件、光栅阀(GLV)、等离子体显示器(PDP)、数字微镜装置(DMD)、压电陶瓷显示器、碳纳米管等。此外,作为使用EL元件的显示装置,可以举出EL显示器,作为使用电子发射元件的显示装置,可以举出场致发光显示器(FED)或SED方式平面型显示器(SED:Surface-conductionElectron-emitter Display;表面传导电子发射显示器)等,作为使用液晶元件的显示装置,可以举出液晶显示器(透过型液晶显示器、半透过型液晶显示器、反射型液晶显示器、直观型液晶显示器、投射型液晶显示器),并且作为使用电子墨水或电泳元件的显示装置,可以举出电子纸。
另外,EL元件是具有阳极、阴极、以及夹在阳极和阴极之间的EL层的元件。另外,作为EL层,可以使用利用从单重态激子的发光(荧光)的层、利用从三重态激子的发光(磷光)的层、利用从单重态激子的发光(荧光)和利用从三重态激子的发光(磷光)的层、包含有机物的层、包含无机物的层、包括有机物和无机物的层、包含高分子材料的层、包含低分子材料的层、以及包含高分子材料和低分子材料的层等。然而,不局限于此,可以使用各种元件作为EL元件。
另外,电子发射元件是将高电场集中到尖锐的阴极来抽出电子的元件。例如,作为电子发射元件,可以使用Spindt型、碳纳米管(CNT)型、层叠有金属-绝缘体-金属的MIM(Metal-Insulator-Metal)型、层叠有金属-绝缘体-半导体的MIS(Metal-Insulator-Semiconductor)型、MOS型、硅型、薄膜二极管型、金刚石型、表面传导发射SCD型、金属-绝缘体-半导体-金属型等的薄膜型、HEED型、EL型、多孔硅型、表面传导(SED)型等。然而,不局限于此,可以使用各种元件作为电子发射元件。
另外,液晶元件是由一对电极及液晶构成并且通过利用液晶的光学调制作用控制光的透过或非透过的元件。另外,液晶的光学调制作用由施加到液晶的电场(包括横向电场、纵向电场或倾向电场)控制。另外,作为液晶元件,可以举出向列相液晶、胆甾相液晶、近晶相液晶、盘状液晶、熱致液晶、溶致液晶、低分子液晶、高分子液晶、铁电液晶、反铁电液晶、主链液晶、侧链液晶、等离子体寻址液晶(PALC)、香蕉型液晶等。另外,作为液晶驱动方式,可以使用TN(Twisted Nematic;扭转向列)模式、STN(Super Twisted Nematic;超扭曲向列)模式、IPS(In-Plane-Switching;平面内切换)模式、FFS(Fringe Field Switching;边缘场切换)模式、MVA(Multi-domainVertical Alignment;多象限垂直配向)模式、PVA(Patterned VerticalAlignment;垂直取向构型)模式、ASV(Advanced Super View;流动超视觉)模式、ASM(Axially Symmetric aligned Micro-cell;轴线对称排列微单元)模式、OCB(Optical Compensated Birefringenc;光学补偿弯曲)模式、ECB(Electrically Controlled Birefringence;电控双折射)模式、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal;铁电液晶)模式、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal;反铁电液晶)模式、PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal;聚合物分散液晶)模式、宾主模式等。然而,不局限于此,可以使用各种液晶元件及驱动方式作为液晶元件及其驱动方式。
另外,电子纸是指:利用分子来进行显示的,如光学各向性和染料分子取向等;利用粒子来进行显示的,如电泳、粒子移动、粒子旋转、相变等;通过薄膜的一个边缘移动而进行显示的;利用分子的发色/相变来进行显示的;通过分子的光吸收而进行显示的;电子和空穴相结合而自发光来进行显示的;等等。例如,作为电子纸的显示方法,可以使用微囊电泳、水平移动电泳、垂直移动电泳、球状扭转球、磁性扭转球、圆柱扭转球、带电色粉、电子粉粒状材料、磁泳型、磁热敏式、电润湿、光散射(透明白浊)、胆甾相液晶/光导电层、胆甾相液晶、双稳态向列相液晶、铁电液晶、二色性色素·液晶分散型、可动薄膜、无色染料的发消色、光致变色、电致变色、电沉积、柔性有机EL等。然而,不局限于此,可以使用各种电子纸及显示方法作为电子纸及其显示方法。在此,可以通过使用微囊电泳,解决迁移粒子的凝集和沉淀,即电容方式的缺点。电子粉粒状材料具有高响应、高反射率、广视角、低耗电量、具有存储性等的优点。
另外,等离子体显示器具有如下结构,即以短距离使其表面形成有电极的衬底和其表面形成有电极及微小的槽且在该槽内形成有荧光体层的衬底相对,并装入稀有气体。通过在电极之间施加电压产生紫外线,并使荧光体发光,而可以进行显示。等离子体显示器可以是DC型PDP或AC型PDP。在此,作为等离子体显示面板,可以使用AWS(Address While Sustain;地址同时显示);将子帧分为复位期间、地址期间、维持期间的ADS(Address Display Separated;地址显示分离)驱动;CLEAR(High-Contrast,Low Energy Address andReduction of False Contour Sequence;低能量地址和减小动态假轮廓)驱动;ALIS(Alternate Lighting of Surfaces;交替发光表面)方式;TERES(Technology of Reciprocal Sustainer;倒易维持技术)驱动等。然而,不局限于此,可以使用各种显示器作为等离子体显示器。
另外,作为液晶显示器(透过型液晶显示器、半透过型液晶显示器、反射型液晶显示器、直观型液晶显示器、投射型液晶显示器)、利用光栅阀(GLV)的显示装置、利用微镜装置(DMD)的显示装置等的光源,可以使用电致发光、冷阴极管、热阴极管、LED、激光光源、汞灯等。然而,不局限于此,可以使用各种光源作为光源。
此外,作为晶体管,可以使用各种方式的晶体管。因此,对所使用的晶体管的种类没有限制。例如,可以使用具有以非晶硅、多晶硅或微晶(也称为半非晶(semi-amorphous))硅等为代表的非单晶半导体膜的薄膜晶体管(TFT)等。在使用TFT的情况下,具有各种优点。例如,可以在比使用单晶硅时低的温度下制造TFT,因此可以实现制造成本的降低、或制造设备的大型化。由于可以使用大型制造设备,所以可以在大型衬底上制造。因此,可以同时制造很多显示装置,而可以以低成本制造。再者,制造温度低,因此可以使用低耐热性衬底。由此,可以在透明衬底上制造晶体管。并且,可以通过使用形成在透明衬底上的晶体管控制显示元件的光透过。或者,因为晶体管的膜厚薄,所以构成晶体管的膜的一部分能够透过光。因此,可以提高开口率。
注意,当制造多晶硅时,可以通过使用催化剂(镍等)进一步提高结晶性,来制造电特性良好的晶体管。其结果是,可以在衬底上集成地形成栅极驱动电路(扫描线驱动电路)、源极驱动电路(信号线驱动电路)、以及信号处理电路(信号产生电路、γ校正电路、DA转换电路等)。
注意,当制造微晶硅时,可以通过使用催化剂(镍等)进一步提高结晶性,来制造电特性良好的晶体管。此时,通过只进行热处理而不进行激光辐照,可以提高结晶性。其结果是,可以在衬底上集成地形成源极驱动电路的一部分(模拟开关等)以及栅极驱动电路(扫描线驱动电路)。再者,当不进行激光辐照来实现结晶化时,可以抑制硅结晶性的不均匀。因此,可以显示实现高图像质量的图像。
注意,可以制造多晶硅或微晶硅而不使用催化剂(镍等)。
另外,在面板的整体使硅的结晶性提高为多晶或微晶等,但不局限于此。也可以在面板的一部分区域中提高硅的结晶性。通过选择性地照射激光,可以选择性地提高结晶性。例如,也可以只对作为像素以外的区域的外围电路区域照射激光。或者,也可以只对栅极驱动电路及源极驱动电路等的区域照射激光。或者,也可以只对源极驱动电路的一部分(例如模拟开关)的区域照射激光。其结果是,可以只在要使电路进行高速工作的区域中提高硅的结晶性。即使在像素区域中的结晶性没有提高,由于不需要高速工作,所以可以使像素电路工作而不发生问题。由于需要提高结晶性的区域小,所以可以缩短制造工序,而可以提高成品率并降低制造成本。另外,由于当制造时所需要的制造设备的数量也少,所以可以降低制造成本。
或者,可以通过使用半导体衬底或SOI衬底等形成晶体管。因此,可以制造电流供给能力高且尺寸小的晶体管,其中特性、尺寸及形状等的不均匀性低。通过使用这些晶体管,可以实现电路的低耗电量化或电路的高集成化。
或者,可以使用具有ZnO、a-InGaZnO、SiGe、GaAs、IZO、ITO、SnO等的化合物半导体或氧化物半导体的晶体管、将这些化合物半导体或氧化物半导体薄膜化的薄膜晶体管等。通过采用这种结构,可以降低制造温度,例如可以在室温下制造晶体管。其结果是,可以在低耐热性衬底如塑料衬底或薄膜衬底上直接形成晶体管。此外,这些化合物半导体或氧化物半导体不仅可以用于晶体管的沟道部分,而且还可以作为其它用途使用。例如,这些化合物半导体或氧化物半导体可以用作电阻元件、像素电极、透明电极。再者,它们可以与晶体管同时成膜或形成,从而可以降低成本。
或者,也可以使用通过喷墨法或印刷法而形成的晶体管等。因此,可以在室温下制造,以低真空度制造,或在大型衬底上制造。由于可以制造晶体管而不使用掩模(中间掩模),所以可以容易改变晶体管的布局。再者,由于不需要抗蚀剂,所以可以减少材料费用,并减少工序数量。并且,因为只在需要的部分上形成膜,所以与在整个面上形成膜之后进行蚀刻的制造方法相比,可以实现低成本而不浪费材料。
或者,也可以使用具有有机半导体或碳纳米管的晶体管等。因此,可以在能够弯曲的衬底上形成晶体管。因此,使用了具有有机半导体和碳纳米管的晶体管等的装置对冲击的耐受性高。
再者,可以使用各种结构的晶体管。例如,可以使用MOS型晶体管、结式晶体管、双极晶体管等作为晶体管。通过使用MOS型晶体管,可以减少晶体管尺寸。因此,可以安装多个晶体管。通过使用双极晶体管,可以使大电流流过。因此,可以使电路高速工作。
此外,也可以将MOS型晶体管、双极晶体管等混合而形成在一个衬底上。通过采用这种结构,可以实现低耗电量、小型化、高速工作等。
除了上述以外,还可以采用各种晶体管。
注意,可以使用各种衬底形成晶体管。对衬底的种类没有特别的限制。作为衬底,例如可以使用单晶衬底、SOI衬底、玻璃衬底、石英衬底、塑料衬底、纸衬底、玻璃纸衬底、石材衬底、木材衬底、布衬底(包括天然纤维(丝、棉、麻)、合成纤维(尼龙、聚氨酯、聚酯)、或再生纤维(醋酯纤维、铜氨纤维、人造丝、再生聚酯)等)、皮革衬底、橡皮衬底、不锈钢衬底、具有不锈钢箔的衬底等。或者,可以使用动物如人等的皮肤(表皮、真皮)或皮下组织作为衬底。或者,也可以使用某个衬底形成晶体管,然后将晶体管移动到另一衬底上,以在另一衬底上配置晶体管。作为配置有被移动了的晶体管的衬底,可以使用单晶衬底、SOI衬底、玻璃衬底、石英衬底、塑料衬底、纸衬底、玻璃纸衬底、石材衬底、木材衬底、布衬底(包括天然纤维(丝、棉、麻)、合成纤维(尼龙、聚氨酯、聚酯)、或再生纤维(醋酯纤维、铜氨纤维、人造丝、再生聚酯)等)、皮革衬底、橡皮衬底、不锈钢衬底、具有不锈钢箔的衬底等。或者,也可以使用动物如人等的皮肤(表皮、真皮)或皮下组织作为配置有被移动了的晶体管的衬底。或者,也可以使用某衬底形成晶体管,并抛光该衬底以使它减薄。作为要抛光的衬底,可以使用单晶衬底、SOI衬底、玻璃衬底、石英衬底、塑料衬底、纸衬底、玻璃纸衬底、石材衬底、木材衬底、布衬底(包括天然纤维(丝、棉、麻)、合成纤维(尼龙、聚氨酯、聚酯)、或再生纤维(醋酯纤维、铜氨纤维、人造丝、再生聚酯)等)、皮革衬底、橡皮衬底、不锈钢衬底、具有不锈钢箔的衬底等。或者,也可以使用动物如人等的皮肤(表皮、真皮)或皮下组织作为要抛光的衬底。通过使用这些衬底,可以形成特性良好的晶体管,形成低耗电量的晶体管,制造不容易出毛病的装置,赋予耐热性,并可以实现轻量化或薄型化。
此外,可以采用各种结构的晶体管,而不局限于特定的结构。例如,可以采用具有两个以上的栅电极的多栅极结构。在多栅极结构中,沟道区串联,而成为多个晶体管串联的结构。通过采用多栅极结构,可以降低截止电流并提高晶体管的耐压性(提高可靠性)。或者,在采用多栅极结构的情况下,当在饱和区工作时,即使漏极和源极之间的电压变化,漏极和源极之间电流的变化也不太大,而可以获得稳定的电压及电流特性。通过利用电压及电流特性稳定的特性,可以实现理想的电流源电路或电阻值非常高的有源负载。其结果是,可以实现特性良好的差动电路或电流镜电路。另外,可以采用在沟道上下配置有栅电极的结构。通过采用在沟道上下配置有栅电极的结构,沟道区增加,而可以增加电流值。或者,通过采用在沟道上下配置有栅电极的结构,容易产生耗尽层而可以降低S值。当采用在沟道上下配置有栅电极的结构时,有时成为多个晶体管并联的结构。
或者,也可以采用栅电极配置在沟道区上的结构、或栅电极配置在沟道区下的结构。或者,可以采用正交错结构、反交错结构、将沟道区分割成多个区域的结构、沟道区并联的结构、或沟道区串联的结构。另外,还可以采用沟道区(或其一部分)与源电极或漏电极重叠的结构。通过采用沟道区(或其一部分)与源电极或漏电极重叠的结构,可以防止因电荷集合在沟道区的一部分而使工作不稳定。另外,可以提供LDD区。通过提供LDD区,可以降低截止电流,或者,可以提高晶体管的耐压性来提高可靠性。或者,在提供有LDD区的情况下,当在饱和区工作时,即使漏极和源极之间的电压变化,漏极和源极之间电流的变化也不太大,而可以获得电压及电流特性稳定的特性。
作为晶体管,可以采用各种各样的类型,并可以使用各种衬底形成。因此,为了实现预定功能而需要的所有电路可以形成在同一衬底上。例如,为了实现预定功能而需要的所有电路也可以形成在各种衬底如玻璃衬底、塑料衬底、单晶衬底或SOI衬底等上。通过为了实现预定功能而需要的所有电路形成在同一衬底上,可以减少零部件个数来降低成本,或可以减少与电路零部件之间的连接个数来提高可靠性。或者,也可以是为了实现预定功能而需要的电路的一部分形成在某个衬底上,而为了实现预定功能而需要的电路的另一部分形成在另一衬底上。换言之,为了实现预定功能而需要的所有电路也可以不形成在同一衬底上。例如,也可以是为了实现预定功能而需要的电路的一部分使用晶体管而形成在玻璃衬底上,而为了实现预定功能而需要的电路的另一部分形成在单晶衬底上,并通过COG(玻璃上芯片)将由形成在单晶衬底上的晶体管构成的IC芯片连接到玻璃衬底,以在玻璃衬底上配置该IC芯片。或者,也可以通过TAB(卷带自动结合)或印刷电路板使该IC芯片和玻璃衬底连接。像这样,通过将电路的一部分形成在同一衬底上,可以减少零部件个数来降低成本、或可以减少与电路零部件之间的连接个数来提高可靠性。另外,关于在驱动电压高的部分及驱动频率高的部分中的电路,其耗电量高,因此将该部分的电路不形成在同一衬底上,例如,可以将该部分的电路形成在单晶衬底上来使用由该电路构成的IC芯片,以防止耗电量的增加。
注意,一个像素指的是能够控制明亮度的一个单元。因此,例如一个像素指的是一个色彩单元,并由该一个色彩单元表现明亮度。因此,在采用由R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)这些色彩单元构成的彩色显示装置的情况下,像素的最小单位由R的像素、G的像素、以及B的像素这三个像素构成。注意,色彩单元并不局限于三种颜色,也可以使用三种以上的颜色,并且可以使用除了RGB以外的颜色。例如,可以加上白色来实现RGBW(W是白色)。另外,可以对RGB加上黄色、蓝绿色、紫红色、翡翠绿及朱红色等的一种以上的颜色。例如,也可以对RGB加上类似于RGB中的至少一种的颜色。例如,可以采用R、G、B1、B2。B1和B2虽然都是蓝色,但是其频率稍微不同。与此同样,可以采用R1、R2、G、B。通过采用这种色彩单元,可以进行更逼真的显示。通过采用这种色彩单元,可以降低耗电量。作为其他例子,在一个色彩单元的明亮度使用多个区域控制的情况下,可以将所述区域中的一个作为一个像素。因此,作为一个例子,在使用面积灰度方法或具有子像素(亚像素)的情况下,每一个色彩单元具有控制明亮度的多个区域,并由它们全体表现灰度,其中控制明亮度的区域中的一个可以为一个像素。因此,在此情况下,一个色彩单元由多个像素构成。或者,即使在一个色彩单元中具有多个控制明亮度的区域,也可以将它们总合而以一个色彩单元为一个像素。因此,在此情况下,一个色彩单元由一个像素构成。或者,在通过使用多个区域控制一个色彩单元的明亮度的情况下,有助于显示的区域的大小可能依赖于每个像素而不同。或者,在一个色彩单元所具有的多个控制明亮度的区域中,也可以使被提供到各个区域的信号稍微不同,以扩大视角。就是说,一个色彩单元所具有的多个区域的每一个具有的像素电极的电位也可以互不相同。其结果是,施加到液晶分子的电压在各像素电极之间不相同。因此,可以扩大视角。
注意,在明确地描述“一个像素(对于三种颜色)”的情况下,将R、G和B三个像素看作一个像素。在明确地描述“一个像素(对于一种颜色)”的情况下,当每个色彩单元具有多个区域时,将该多个区域汇总并作为一个像素考虑。
在本文件(说明书、权利要求书或附图等)中,像素有时配置(排列)为矩阵形状。这里,像素配置(排列)为矩阵形状包括如下情况:在纵向或横向上,像素排列而配置在直线上,或者,像素配置在锯齿形线上。因此,在以三种色彩单元(例如RGB)进行全彩色显示的情况下,可以采用条形配置,或者将三种色彩单元的点配置为三角形状的方式。再者,还可以以拜尔(Bayer)方式进行配置。此外,色彩单元并不局限于三种颜色,也可以使用三种以上的颜色,例如可以采用RGBW(W是白色)、或加上了黄色、蓝绿色、紫红色等的一种以上颜色的RGB等。此外,每个色彩单元的点也可以具有不同大小的显示区域。由此,可以实现低耗电量化、或显示元件的长寿命化。
此外,可以采用像素具有主动元件的有源矩阵方式、或像素没有主动元件的无源矩阵方式。
在有源矩阵方式中,作为主动元件(有源元件、非线性元件),不仅可以使用晶体管,而且还可使用各种主动元件(有源元件、非线性元件)。例如,可以使用MIM(Metal Insulator Metal;金属-绝缘体-金属)或TFD(Thin Film Diode;薄膜二极管)等。这些元件的制造工序少,所以可以降低制造成本或提高成品率。再者,由于元件尺寸小,所以可以提高开口率,并实现低耗电量化或高亮度化。
除了有源矩阵方式以外,还可以采用没有主动元件(有源元件、非线性元件)的无源矩阵方式。由于不使用主动元件(有源元件、非线性元件),所以制造工序少,而可以降低制造成本或提高成品率。另外,由于不使用主动元件(有源元件、非线性元件),所以可以提高开口率,并实现低耗电量化或高亮度化。
晶体管是指具有至少三个端子,即栅极、漏极、以及源极的元件,并在漏区和源区之间提供有沟道区,而且电流能够通过漏区、沟道区、以及源区流动。这里,晶体管的源极和漏极根据晶体管的结构或工作条件等改变,因此不容易说哪个是源极或漏极。因此,在本文件(说明书、权利要求书或附图等)中,有时将用作源极及漏极的区域不称为源极或漏极。在此情况下,作为一个例子,将它们分别记为第一端子和第二端子。或者,将它们分别记为第一电极和第二电极。或者,将它们记为源区和漏区。
注意,晶体管也可以是具有至少三个端子,即基极、发射极和集电极的元件。在此情况下,也与上述同样地有时将发射极和集电极分别记为第一端子和第二端子。
栅极是指包括栅电极和栅极布线(也称为栅极线、栅极信号线、扫描线、扫描信号线等)的整体,或者是指这些中的一部分。栅电极指的是其中间夹着栅极绝缘膜与形成沟道区的半导体重叠的部分的导电膜。此外,栅电极的一部分有时其中间夹着栅极绝缘膜与LDD(Lightly Doped Drain;轻掺杂漏极)区或源区(或漏区)重叠。栅极布线是指用于连接各晶体管的栅电极之间的布线、用于连接各像素所具有的栅电极之间的布线、或用于连接栅电极和其它布线的布线。
注意,也存在着用作栅电极并用作栅极布线的部分(区域、导电膜、布线等)。这种部分(区域、导电膜、布线等)可以称为栅电极或栅极布线。换言之,也存在着不可明确区别栅电极和栅极布线的区域。例如,在沟道区与延伸而配置的栅极布线的一部分重叠的情况下,该部分(区域、导电膜、布线等)不仅用作栅极布线,而且还用作栅电极。因此,这种部分(区域、导电膜、布线等)可以称为栅电极或栅极布线。
另外,由与栅电极相同的材料形成成并形成与栅电极相同的岛而连接的部分(区域、导电膜、布线等)也可以称为栅电极。与此同样,由与栅极布线相同的材料形成并形成与栅极布线相同的岛而连接的部分(区域、导电膜、布线等)也可以称为栅极布线。严密地说,有时这种部分(区域、导电膜、布线等)与沟道区不重叠,或者,不具有与其它栅电极之间实现连接的功能。但是,因为制造时的条件等,具有由与栅电极或栅极布线相同的材料形成并形成与栅电极或栅极布线相同的岛而连接的部分(区域、导电膜、布线等)。因此,这种部分(区域、导电膜、布线等)也可以称为栅电极或栅极布线。
例如,在多栅极晶体管中,在很多情况下一个栅电极和其他的栅电极通过由与栅电极相同的材料形成的导电膜相连接。这种部分(区域、导电膜、布线等)是用于连接栅电极和栅电极的部分(区域、导电膜、布线等),因此可以称为栅极布线。但是,由于也可以将多栅极晶体管看作一个晶体管,所以该部分也可以称为栅电极。换言之,由与栅电极或栅极布线相同的材料形成并形成与栅电极或栅极布线相同的岛而连接的部分(区域、导电膜、布线等)也可以称为栅电极或栅极布线。另外,例如,也可以将连接栅电极和栅极布线的部分中的导电膜并且由与栅电极或栅极布线不同的材料形成的导电膜称为栅电极或栅极布线。
栅极端子是指栅电极的部分(区域、导电膜、布线等)或与栅电极电连接的部分(区域、导电膜、布线等)中的一部分。
注意,在将某个布线称为栅极布线、栅极线、栅极信号线、扫描线、扫描信号线等的情况下,该布线有时不连接到晶体管的栅极。在此情况下,栅极布线、栅极线、栅极信号线、扫描线、扫描信号线有可能意味着以与晶体管的栅极相同的层形成的布线、由与晶体管的栅极相同的材料形成的布线、或与晶体管的栅极同时成膜的布线。作为一个例子,可以举出保持电容用布线、电源线、基准电位供给布线等。
此外,源极是指包括源区、源电极、源极布线(也称为源极线、源极信号线、数据线、数据信号线等)的整体,或者是指这些中的一部分。源区是指包含很多P型杂质(硼或镓等)或N型杂质(磷或砷等)的半导体区。因此,稍微包含P型杂质或N型杂质的区域,即,所谓的LDD区,不包括在源区。源电极是指由与源区不相同的材料形成并与源区电连接而配置的部分的导电层。注意,源电极有时包括源区,这称为源电极。源极布线是指用于连接各晶体管的源电极之间的布线、用于连接各像素所具有的源电极之间的布线、或用于连接源电极和其它布线的布线。
但是,也存在着用作源电极并用作源极布线的部分(区域、导电膜、布线等)。这种部分(区域、导电膜、布线等)可以称为源电极或源极布线。换言之,也存在着不可明确区别源电极和源极布线的区域。例如,在源区与延伸而配置的源极布线的一部分重叠的情况下,其部分(区域、导电膜、布线等)不仅用作源极布线,而且还用作源电极。因此,这种部分(区域、导电膜、布线等)可以称为源电极或源极布线。
另外,由与源电极相同的材料形成并形成与源电极相同的岛而连接的部分(区域、导电膜、布线等)、或连接源电极和源电极的部分(区域、导电膜、布线等)也可以称为源电极。另外,与源区重叠的部分也可以称为源电极。与此同样,由与源极布线相同的材料形成并形成与源极布线相同的岛而连接的区域也可以称为源极布线。严密地说,这种部分(区域、导电膜、布线等)有时不具有与其它源电极之间实现连接的功能。但是,因为制造时的条件等,具有由与源电极或源极布线相同的材料形成并与源电极或源极布线连接的部分(区域、导电膜、布线等)。因此,这种部分(区域、导电膜、布线等)也可以称为源电极或源极布线。
另外,例如,也可以将连接源电极和源极布线的部分的导电膜并由与源电极或源极布线不同的材料形成的导电膜称为源电极或源极布线。
源极端子是指源区、源电极、与源电极电连接的部分(区域、导电膜、布线等)中的一部分。
注意,在将某个布线称为源极布线、源极线、源极信号线、数据线、数据信号线等的情况下,该布线有时不连接到晶体管的源极(漏极)。在此情况下,源极布线、源极线、源极信号线、数据线、数据信号线有可能意味着以与晶体管的源极(漏极)相同的层形成的布线、由与晶体管的源极(漏极)相同的材料形成的布线、或与晶体管的源极(漏极)同时形成的布线。作为一个例子,可以举出保持电容用布线、电源线、基准电位供给布线等。
注意,漏极与源极同样。
半导体装置是指具有包括半导体元件(晶体管、二极管、可控硅整流器等)的电路的装置。另外,也可以将通过利用半导体特性起到作用的所有装置称为半导体装置。或者,将具有半导体材料的装置称为半导体装置。
显示元件指的是光学调制元件、液晶元件、发光元件、EL元件(有机EL元件、无机EL元件或包含有机物及无机物的EL元件)、电子发射元件、电泳元件、放电元件、光反射元件、光衍射元件、数字微镜装置(DMD)等。但是,本发明不局限于此。
显示装置指的是具有显示元件的装置。此外,显示装置也可以具有包含显示元件的多个像素。显示装置可以包括驱动多个像素的外围驱动电路。驱动多个像素的外围驱动电路也可以形成在与多个像素同一的衬底上。此外,显示装置可以包括通过引线键合或凸块等而配置在衬底上的外围驱动电路、所谓的通过玻璃上芯片(COG)而连接的IC芯片、或通过TAB等而连接的IC芯片。显示装置也可以包括安装有IC芯片、电阻元件、电容元件、电感器、晶体管等的柔性印刷电路(FPC)。此外,显示装置可以通过柔性印刷电路(FPC)等连接,并包括安装有IC芯片、电阻元件、电容元件、电感器、晶体管等的印刷线路板(PWB)。显示装置也可以包括偏振片或相位差板等的光学片。此外,显示装置还包括照明装置、框体、声音输入输出装置、光传感器等。这里,诸如背光灯单元之类的照明装置也可以包括导光板、棱镜片、扩散片、反射片、光源(LED、冷阴极管等)、冷却装置(水冷式、空冷式)等。
照明装置指的是具有背光灯单元、导光板、棱镜片、扩散片、反射片、光源(LED、冷阴极管、热阴极管等)、冷却装置等的装置。
发光装置指的是具有发光元件等的装置。在具有发光元件作为显示元件的情况下,发光装置是显示装置的具体例子之一。
反射装置指的是具有光反射元件、光衍射元件、光反射电极等的装置。
液晶显示装置指的是具有液晶元件的显示装置。作为液晶显示装置,可以举出直观型、投射型、透过型、反射型、半透过型等。
驱动装置指的是具有半导体元件、电路、电子电路的装置。例如,控制将信号从源极信号线输入到像素内的晶体管(有时称为选择用晶体管、开关用晶体管等)、将电压或电流提供到像素电极的晶体管、将电压或电流提供到发光元件的晶体管等是驱动装置的一个例子。再者,将信号提供到栅极信号线的电路(有时称为栅极驱动器、栅极线驱动电路等)、将信号提供到源极信号线的电路(有时称为源极驱动器、源极线驱动电路等)等是驱动装置的一个例子。
注意,有可能同时包括显示装置、半导体装置、照明装置、冷却装置、发光装置、反射装置、驱动装置等。例如,显示装置具有半导体装置及发光装置。或者,半导体装置具有显示装置及驱动装置。
注意,明确地描述“B形成在A之上”或“B形成在A上”的情况不局限于B直接接触地形成在A之上的情况。还包括不直接接触的情况,即,在A和B之间夹有其它对象物的情况。这里,A和B是对象物(例如装置、元件、电路、布线、电极、端子、导电膜、层等)。
因此,例如,明确地描述“层B形成在层A之上(或层A上)”的情况包括如下两种情况:层B直接接触地形成在层A之上;以及,其它层(例如层C或层D等)直接接触地形成在层A之上,并且层B直接接触地形成在所述其它层上。另外,其他层(例如层C或层D等)可以是单层或叠层。
与此同样,明确地描述“B形成在A之上方”的情况也不局限于B直接接触A之上的情况,而还包括在A和B之间夹有其它对象物的情况。因此,例如,“层B形成在层A之上方”包括如下两种情况:层B直接接触地形成在层A之上;以及,其它层(例如层C或层D等)直接接触地形成在层A之上,并且层B直接接触地形成在所述其它层上。注意,其他层(例如层C或层D等)可以是单层或叠层。
注意,明确地描述“B直接接触地形成在A之上”的情况意味着B直接接触地形成在A之上的情况,而不包括在A和B之间夹有其它对象物的情况。
“B形成在A之下”或“B形成在A之下方”的记载与上述情况同样。
注意,单数的明显记载优选是单数,但是本发明不局限于此,也可以是复数。与此同样,复数的明显记载优选是复数,但是本发明不局限于此,也可以是单数。
可以通过在一个像素中提供三个以上的子像素,使施加到各子像素的液晶层的电压不同并使取向状态不同,而提高视角特性。另外,通过在相邻的像素中共同提供保持电容布线,即使在提供多个子像素的情况下,也可以抑制开口率的降低。另外,可以获得具有优越的对比度的显示装置。并且,可以提供优越于显示质量的显示装置、不容易受到噪声的影响而可以进行清晰显示的显示装置、不容易产生显示退化的显示装置、或者优越于产品寿命的显示器件。
附图说明
图1是示出根据本发明的显示装置的像素的一个结构例子的图;
图2是示出根据本发明的显示装置的像素的一个结构例子的图;
图3是示出根据本发明的显示装置的驱动方法的一个例子的图;
图4是示出根据本发明的显示装置的像素的一个结构例子的图;
图5是示出根据本发明的显示装置的像素的一个结构例子的图;
图6是示出根据本发明的显示装置的驱动方法的一个例子的图;
图7是示出根据本发明的显示装置的驱动方法的一个例子的图;
图8是示出根据本发明的显示装置的像素的一个结构例子的图;
图9是示出根据本发明的显示装置的像素的一个结构例子的图;
图10是示出根据本发明的显示装置的像素的一个结构例子的图;
图11是示出根据本发明的显示装置的驱动方法的一个例子的图;
图12是示出根据本发明的显示装置的驱动方法的一个例子的图;
图13是示出根据本发明的显示装置的像素的一个结构例子的图;
图14是示出根据本发明的显示装置的驱动方法的一个例子的图;
图15是示出根据本发明的显示装置的驱动方法的一个例子的图;
图16是示出根据本发明的显示装置的驱动方法的一个例子的图;
图17是示出根据本发明的显示装置的像素的一个结构例子的图;
图18是示出根据本发明的显示装置的驱动方法的一个例子的图;
图19是示出根据本发明的显示装置的驱动方法的一个例子的图;
图20是示出根据本发明的显示装置的像素的一个结构例子的图;
图21是示出根据本发明的显示装置的像素的一个结构例子的图;
图22是示出根据本发明的显示装置的像素的一个结构例子的图;
图23是示出根据本发明的显示装置的像素的一个结构例子的图;
图24是示出根据本发明的显示装置的像素的一个结构例子的图;
图25是示出根据本发明的显示装置的像素的一个结构例子的图;
图26是示出根据本发明的显示装置的像素的一个结构例子的图;
图27是示出根据本发明的显示装置的像素的布局的图;
图28是示出根据本发明的显示装置的像素的布局的图;
图29是示出根据本发明的显示装置的像素的布局的图;
图30是示出根据本发明的显示装置的像素的布局的图;
图31A至31C是示出根据本发明的显示装置的驱动方法的一个例子的图;
图32A至32C是示出根据本发明的显示装置的驱动方法的一个例子的图;
图33A至33E是示出根据本发明的显示装置的驱动方法的一个例子的图;
图34A和34B是示出根据本发明的显示装置的一个结构例子的图;
图35A至35C是示出根据本发明的显示装置的外围构成构件的一个例子及各个冷阴极管的亮度变化的图;
图36A和36B是示出根据本发明的显示装置的一个结构例子的图;
图37A至37D是示出根据本发明的显示装置的一个结构例子的图;
图38A至38D是示出根据本发明的显示装置的一个结构例子的图;
图39A至39D是示出根据本发明的显示装置的一个结构例子的图;
图40是示出根据本发明的显示装置的一个结构例子的图;
图41A至41D是示出根据本发明的显示装置的一个结构例子的图;
图42A至42D是示出根据本发明的显示装置的一个结构例子的图;
图43A至43G是示出根据本发明的显示装置的制造方法的一个例子的图;
图44是示出根据本发明的显示装置的一个结构例子的图;
图45是示出根据本发明的显示装置的一个结构例子的图;
图46是示出根据本发明的显示装置的一个结构例子的图;
图47是示出根据本发明的显示装置的一个结构例子的图;
图48是示出根据本发明的显示装置的一个结构例子的图;
图49是示出根据本发明的显示装置的一个结构例子的图;
图50A和50B是示出使用了根据本发明的显示装置的电子设备的图;
图51A和51B是示出使用了根据本发明的显示装置的电子设备的图;
图52是示出使用了根据本发明的显示装置的电子设备的图;
图53是示出使用了根据本发明的显示装置的电子设备的图;
图54A至54H是示出使用了根据本发明的显示装置的电子设备的图;
图55是示出使用了根据本发明的显示装置的电子设备的图;
图56是示出使用了根据本发明的显示装置的电子设备的图;
图57是示出使用了根据本发明的显示装置的电子设备的图;
图58是示出使用了根据本发明的显示装置的电子设备的图;
图59A和59B是示出使用了根据本发明的显示装置的电子设备的图;
图60是示出根据本发明的显示装置的一个结构例子的图;
图61A和61B是示出根据本发明的显示装置的一个结构例子的图;
图62A和62B是示出根据本发明的显示装置的一个结构例子的图;
图63是示出根据本发明的显示装置的子像素的布局的一个例子;
图64A和64B是示出根据本发明的显示装置的子像素的布局的一个例子;
图65A和65B是示出根据本发明的显示装置的子像素的布局的一个例子;
图66是示出根据本发明的显示装置的外围构成构件的一个例子的图;
图67A至67D是示出根据本发明的显示装置的外围构成构件的一个例子的图;
图68是示出根据本发明的显示装置的一个结构例子的图;
图69A至69C是示出根据本发明的显示装置的一个结构例子的图;
图70A和70B是示出根据本发明的显示装置的一个结构例子的图;
图71是示出根据本发明的显示装置的驱动方法的图;
图72是示出根据本发明的显示装置的驱动方法的图;
图73是示出根据本发明的显示装置的驱动方法的图;
图74是示出根据本发明的显示装置的驱动方法的图;
图75是示出根据本发明的显示装置的驱动方法的图;
图76是示出根据本发明的显示装置的驱动方法的图;
图77A至77C是示出根据本发明的显示装置的驱动方法的图;
图78A至78E是示出根据本发明的显示装置的驱动方法及测量在某个区域中的图像亮度的图;
图79A和79B是示出根据本发明的显示装置的驱动方法的图;
图80A至80D是说明根据本发明的显示装置的电路例子的图;
图81A和81B是示出使用了根据本发明的显示装置的电子设备的图;
图82是示出使用了根据本发明的显示装置的电子设备的图;
图83是示出使用了根据本发明的显示装置的电子设备的图;
图84是示出使用了根据本发明的显示装置的电子设备的图;
图85A至85C是示出使用了根据本发明的显示装置的电子设备的图。
具体实施方式
下面,将参照附图详细说明本发明的实施方式。但是,本发明可以通过多种不同的方式来实施,所属技术领域的普通人员可以很容易地理解一个事实就是其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围下可以被变换为各种各样的形式。因此,本发明不应该被解释为仅限定在本实施方式所记载的内容中。注意,在用于说明实施方式的所有附图中,对相同部分或具有相同功能的部分使用相同的参考附图标记,而省略其重复说明。
实施方式1
在本实施方式中,参照附图说明本发明的显示装置的一个结构例子。
在本实施方式中所示的显示装置的结构如下:具有多个像素,并且在各个像素中提供有多个子像素。使用图1说明一个像素的结构。
图1所示的像素示出提供有三个子像素的结构。第一子像素110具有第一液晶层111、第一电容元件112、以及第一晶体管113。同样地,第二子像素120具有第二液晶层121、第二电容元件122、以及第二晶体管123,并且第三子像素130具有第三液晶层131、第三电容元件132、以及第三晶体管133。另外,虽然在此示出了提供了晶体管的结构,但是,还可以提供二极管等的其他开关元件。
第一液晶层111、第二液晶层121、以及第三液晶层131各自具有像素电极、共同电极、以及被像素电极和共同电极控制的液晶。可以采用各个子像素共同提供有共同电极的结构。然而,不局限于此。在下文中,将第一液晶层111所具有的像素电极称为第一像素电极,将第二液晶层121所具有的像素电极称为第二像素电极,并且将第三液晶层131所具有的像素电极称为第三像素电极。
第一电容元件112、第二电容元件122、第三电容元件132可以具有在各个电容元件所具有的第一电极和第二电极之间提供有绝缘膜的结构。作为第一电极和第二电极,可以使用导电膜、半导体膜、引入有杂质元素的半导体膜或氧化物半导体膜等。
对于第一晶体管113而言,其栅电极连接到可用作扫描线的布线(以下称为“扫描线101”),其源极及漏极之一方连接到可用作信号线的布线(以下称为“信号线102”),并且其源极及漏极之另一方连接到第一液晶层111的第一像素电极及第一电容元件112的第二电极。
另外,对于第二晶体管123而言,其栅电极连接到扫描线101,其源极及漏极之一方连接到信号线102,并且其源极及漏极之另一方连接到第二液晶层121的第二像素电极及第二电容元件122的第二电极。
另外,对于第三晶体管133而言,其栅电极连接到扫描线101,其源极及漏极之一方连接到信号线102,并且其源极及漏极之另一方连接到第三液晶层131的第三像素电极及第三电容元件132的第二电极。
对于第一电容元件112而言,其第一电极连接到可用作电容布线的布线(以下称为“第一电容布线114”),并且其第二电极连接到第一液晶层111的第一像素电极。
另外,对于第二电容元件122而言,其第一电极连接到可用作电容布线的布线(以下称为“第二电容布线124”),并且其第二电极连接到第二液晶层121的第二像素电极。
另外,对于第三电容元件132而言,其第一电极连接到可用作电容布线的布线(以下称为“第三电容布线134”),并且其第二电极连接到第三液晶层131的第三像素电极。
另外,虽然可以采用以与各个像素对应的方式分别提供第一电容布线114、第二电容布线124、第三电容布线134的结构,但也可以采用与相邻的像素共同使用的结构。
例如,如图2所示,在多个像素100a至100f中,像素100b与像素100a共同使用第一电容布线114,并且与像素100c共同使用第二电容布线124及第三电容布线134。像这样,通过使多个像素共同使用一个布线,可以减少布线数量并提高开口率。
或者,也可以采用如图13所示的结构,其中在多个像素100a至100f中,像素100b与像素100a共同使用第一电容布线114,并且与像素100c共同使用第二电容布线124,而以每个像素配置第三电容布线134。
另外,既可以采用在多个像素中提供一个第一电容布线114的结构,又可以采用在多个像素中提供多个第一电容布线114的结构。同样地,既可以采用在多个像素中提供一个第二电容布线124和第三电容布线134的结构,又可以采用在多个像素中提供多个第二电容布线124和第三电容布线134的结构。
接着,参照图3说明具有图1所示的像素的显示装置的驱动方法。图3示出扫描线101的电位Vg、信号线102的电位Vs、第一电容布线114的电位Vcs1、第二电容布线124的电位Vcs2、第三电容布线134的电位Vcs3、第一液晶层111的第一像素电极的电位Vlc1、第二液晶层121的第二像素电极的电位Vlc2、第三液晶层131的第三像素电极的电位Vlc3、以及共同电极的电位Vcom。
另外,在以下说明中,将第一晶体管113的源极及漏极之另一方、第一像素电极及第一电容元件112的第二电极的连接点设定为节点α;将第二晶体管123的源极及漏极之另一方、第二像素电极及第二电容元件122的第二电极的连接点设定为节点β;将第三晶体管133的源极及漏极之另一方、第三像素电极及第三电容元件132的第二电极的连接点设定为节点γ。并且说明使第一电容布线114的电位Vcs1及第二电容布线124的电位Vcs2变化而将第三电容布线134的电位Vcs3保持为大致恒定的情况。
在图3中,在T1时,由于扫描线101的电位Vg从低电平(Low)变为高电平(High),因此第一晶体管113、第二晶体管123及第三晶体管133导通(On),而信号线102的电位Vs被施加到第一像素电极、第二像素电极及第三像素电极。另外,Vs也被施加到第一电容元件112的第二电极、第二电容元件122的第二电极及第三电容元件132的第二电极,并且对电容元件进行充电。
在图3中,在T2时,由于扫描线101的电位Vg从高电平变为低电平,因此第一晶体管113、第二晶体管123及第三晶体管133截止(Off),而第一像素电极、第二像素电极、第三像素电极、第一电容元件112、第二电容元件122及第三电容元件132与信号线102绝缘。其结果是,第一节点α、第二节点β、第三节点γ处于浮动状态。
在图3中,在T3时,由于第一电容布线114的电位Vcs1从高电平变为低电平,因此处于浮动状态的第一节点α的电位也变化。第一节点α的电位的变化量取决于第一液晶层111的电容的大小和第一电容元件112的电容的大小之间的关系。换言之,通过第一电容布线114的电位Vcs1的电压振幅值被电容分割而确认第一节点α的电位的变化量。
若第一液晶层111的电容值和第一电容元件112的电容值相等,第一节点α的电位的变化量就与第一电容布线114的电位Vcs1的变化量的一半儿大致相等。若第一电容元件112的电容值小于第一液晶层111的电容值,第一节点α的电位的变化量就小于第一电容布线114的电位Vcs1的变化量的一半儿。或者,若第一电容元件112的电容值充分地大于第一液晶层111的电容值,第一节点α的电位的变化量就与第一电容布线114的电位Vcs1的变化量大致相等。
由此,在第一电容元件112的电容值充分地大于第一液晶层111的电容值的情况下,当Vcs1从Vcom+Vx变为Vcom-Vx时,第一液晶层111的第一像素电极的电位Vlc1降低2Vx。另外,在第一液晶层111的电容值与第一电容元件112的电容值大致相等的情况下,第一液晶层111的第一像素电极的电位Vlc1降低Vx。同样地,由于第二电容布线124的电位Vcs2从低电平变为高电平,因此处于浮动状态的第二节点β的电位也与其相应而变化。例如,在第二电容元件122的电容值充分地大于第二液晶层121的电容值的情况下,当Vcs2从Vcom-Vx变为Vcom+Vx时,第二液晶层121的第二像素电极的电位Vlc2增加2Vx。另外,在此,由于第三电容布线134的电位Vcs3大致恒定,因此第三节点γ的电位没有变化,并且第三液晶层131的第三电极的电位Vlc3保持大致恒定的值(从信号线102施加了的电位)。
另外,第三电容布线134的电位Vcs3大致恒定的情况包括如下两种情况:第三电容布线134的电位在对第三电容布线134施加电位的期间一直恒定;以及第三电容布线134的电位在部分期间不恒定。另外,部分期间优选为对第三电容布线134施加电位的期间的10%以下,更优选为1%以下。另外,电位大致恒定的情况还包括第三电容布线134的电位Vcs3由于受到噪声等的影响变动而变化的情况。
在图3中,在T4时,由于第一电容布线114的电位Vcs1从低电平变为高电平,因此处于浮动状态的第一节点α的电位也与其相应而变化。例如,在第一电容元件112的电容值充分地大于第一液晶层111的电容值的情况下,当Vcs1从Vcom-Vx变为Vcom+Vx时,第一液晶层111的第一像素电极的电位Vlc1增加2Vx。或者,例如,在第一液晶层111的电容值与第一电容元件112的电容值大致相等的情况下,第一液晶层111的第一像素电极的电位Vlc1增加Vx。
同样地,由于第二电容布线124的电位Vcs2从高电平变为低电平,因此处于浮动状态的第二节点β的电位也与其相应而变化。例如,在第二电容元件122的电容值充分地大于第二液晶层121的电容值的情况下,当Vcs2从Vcom+Vx变为Vcom-Vx时,第二液晶层121的第二像素电极的电位Vlc2降低2Vx。或者,例如,在第二液晶层121的电容值与第二电容元件122的电容值大致相等的情况下,第二液晶层121的第二像素电极的电位Vlc2降低Vx。另外,在此,由于第三电容布线134的电位Vcs3恒定,因此第三节点γ的电位没有变化,并且第三液晶层131的第三电极的电位Vlc3保持大致恒定的值(从信号线102施加了的电位)。
之后,通过第一电容布线114的电位Vcs1及第二电容布线124的电位Vcs2在每一定期间交替地变化,第一液晶层111的第一像素电极的电位Vlc1和第二液晶层121的第二像素电极的电位Vlc2增加或降低。另外,在将第三电容布线134的电位Vcs3保持为恒定的情况下,第三液晶层131的第三像素电极的电位Vlc3保持大约恒定的值(从信号线102施加了的电位)。其结果是,施加到第一液晶层111的电压V1、施加到第二液晶层121的电压V2、以及施加到第三液晶层131的电压V3成为彼此不同的值(在此,V1≤V3≤V2)。
这里,V1是以Vcom为准时的Vlc1的有效电压,V2是以Vcom为准时的Vlc2的有效电压,V3是以Vcom为准时的Vlc3的有效电压。
通常,与所施加的电压的有效值对应地控制液晶的取向状态。
图3示出了像素电极的电压高于共同电极的电位Vcom的情况,即视频信号为正极性的情况。然而,液晶通常进行交流驱动。于是,图14示出像素电极的电压低于共同电极的电位Vcom的情况,即视频信号为负极性的情况。
在图14中,在T1时,由于扫描线101的电位Vg从低电平(Low)变为高电平(High),因此第一晶体管113、第二晶体管123及第三晶体管133导通(On),而信号线102的电位Vs被施加到第一像素电极、第二像素电极及第三像素电极。另外,Vs也被施加到第一电容元件112的第二电极、第二电容元件122的第二电极及第三电容元件132的第二电极,并且对电容元件进行充电。
在图14中,在T2时,由于扫描线101的电位Vg从高电平变为低电平,因此第一晶体管113、第二晶体管123及第三晶体管133截止(Off),而第一像素电极、第二像素电极、第三像素电极、第一电容元件112、第二电容元件122及第三电容元件132与信号线102绝缘。其结果是,第一节点α、第二节点β及第三节点γ处于浮动状态。
在图14中,在T3时,由于第一电容布线114的电位Vcs1从高电平变为低电平,因此处于浮动状态的第一节点α的电位也变化。第一节点α的电位的变化量取决于第一液晶层111的电容的大小和第一电容元件112的电容的大小之间的关系。换言之,通过第一电容布线114的电位Vcs1的电压振幅值被电容分割而确认第一节点α的电位的变化量。
若第一液晶层111的电容值和第一电容元件112的电容值相等,第一节点α的电位的变化量就与第一电容布线114的电位Vcs1的变化量的一半儿大致相等。若第一电容元件112的电容值小于第一液晶层111的电容值,第一节点α的电位的变化量就小于第一电容布线114的电位Vcs1的变化量的一半儿。或者,若第一电容元件112的电容值充分地大于第一液晶层111的电容值,第一节点α的电位的变化量就与第一电容布线114的电位Vcs1的变化量大致相等。
由此,在此情况下,例如当Vcs1从Vcom+Vx变为Vcom-Vx时,第一液晶层111的第一像素电极的电位Vlc1降低2Vx。另外,例如在第一液晶层111的电容值与第一电容元件112的电容值大致相等的情况下,第一液晶层111的第一像素电极的电位Vlc1降低Vx。同样地,由于第二电容布线124的电位Vcs2从低电平变为高电平,因此处于浮动状态的第二节点β的电位也与其相应而变化。例如,在第二电容元件122的电容值充分地大于第二液晶层121的电容值的情况下,当Vcs2从Vcom-Vx变为Vcom+Vx时,第二液晶层121的第二像素电极的电位Vlc2增加2Vx。在此,由于第三电容布线134的电位Vcs3恒定,因此第三节点γ的电位没有变化,并且第三液晶层131的第三电极的电位Vlc3保持大致恒定的值(从信号线102施加了的电位)。
在图14中,在T4时,由于第一电容布线114的电位Vcs1从低电平变为高电平,因此处于浮动状态的第一节点α的电位也与其相应而变化。例如,在第一电容元件112的电容值充分地大于第一液晶层111的电容值的情况下,当Vcs1从Vcom-Vx变为Vcom+Vx时,第一液晶层111的第一像素电极的电位Vlc1增加2Vx。或者,例如,在第一液晶层111的电容值与第一电容元件112的电容值大致相等的情况下,第一液晶层111的第一像素电极的电位Vlc1增加Vx。
同样地,由于第二电容布线124的电位Vcs2从高电平变为低电平,因此处于浮动状态的第二节点β的电位也与其相应而变化。例如,在第二电容元件122的电容值充分地大于第二液晶层121的电容值的情况下,当Vcs2从Vcom+Vx变为Vcom-Vx时,第二液晶层121的第二像素电极的电位Vlc2降低2Vx。或者,例如,在第二液晶层121的电容值与第二电容元件122的电容值大致相等的情况下,第二液晶层121的第二像素电极的电位Vlc2降低Vx。另外,在此,由于第三电容布线134的电位Vcs3恒定,因此第三节点γ的电位没有变化,并且第三液晶层131的第三电极的电位Vlc3保持大致恒定的值(从信号线102施加了的电位)。
之后,通过第一电容布线114的电位Vcs1及第二电容布线124的电位Vcs2在每一定期间交替地变化,第一液晶层111的第一像素电极的电位Vlc1和第二液晶层121的第二像素电极的电位Vlc2增加或降低。另外,在将第三电容布线134的电位Vcs3保持为恒定的情况下,第三液晶层131的第三像素电极的电位Vlc3保持大约恒定的值(从信号线102施加了的电位)。其结果是,施加到第一液晶层111的有效电压V1、施加到第二液晶层121的有效电压V2、以及施加到第三液晶层131的有效电压V3成为彼此不同的值(在此,V2≤V3≤V1)。
像这样,即使以相同的时序输入信号,当视频信号为正极性时的有效电压的关系(V1≤V3≤V2)和当视频信号为负极性时的有效电压的关系(V2≤V3≤V1)彼此不同。然而,当视频信号为正极性时的V1和当视频信号为负极性时的V2是大致相等的有效电压,并且当视频信号为正极性时的V2和当视频信号为负极性时的V1是大致相等的有效电压。换言之,由于只不过是子像素调换而已,所以可以进行正常显示。
另一方面,将考虑到如图15所示的情况,其中第三电容布线134的电位像第一电容布线114一样变化。在此情况下,当视频信号为正极性时和当视频信号为负极性时的施加到第三液晶层131的有效电压V3不同。这是因为如下缘故:如图15所示,若第三液晶层131的第三像素电极的电位Vlc3具有像第一电容布线114的波形,电位Vlc3就低于信号线102的电位Vs,其结果是,当视频信号为正极性时,施加到液晶的有效电压降低,而当视频信号为负极性时,施加到液晶的有效电压上升。由此,在第三电容布线134的电位变化时,即使信号线102的电位Vs和共同电极的电位Vcom的差距的绝对值相等,当视频信号为正极性时和当视频信号为负极性时的施加到液晶的有效电压也不同。由此,当要向液晶供应相同大小的有效电压时,对于正极性视频信号和负极性视频信号需要进行不同的处理。
另外,将考虑到如图16所示的情况,其中第三电容布线134的电位像第二电容布线124一样变化。在此情况下,第三液晶层131的第三像素电极的电位Vlc3高于信号线102的电位Vs。其结果是,当视频信号为正极性时,施加到液晶的有效电压上升,而当视频信号为负极性时,施加到液晶的有效电压降低。
由此,若对图15和图16进行比较,即使信号线102的电位Vs相等,当第三电容布线134的电位像第一电容布线114一样变化的情况时的施加到液晶的有效电压和当第三电容布线134的电位像第二电容布线124一样变化的情况时的施加到液晶的有效电压也彼此不同。据此,当要向液晶供应相同大小的有效电压时,需要根据第三电容布线134的电位的波形来进行不同处理。
像这样,在第三电容布线134的电位变化的情况下,施加到液晶的有效电压与各种情况对应而改变。然而,如图3所示那样,在第三电容布线134的电位没有变化而保持恒定值的情况下,不会出现这种问题。
通过上述方式,可以使在三个子像素中的施加到液晶的有效电压彼此不同。由此,可以减少当从斜方向看时的灰度级的变化量,而可以扩大视角。
像这样,在配置单数个子像素的情况下,优选在单数个子像素中将电容布线的电位保持为恒定值。然而,不局限于此。
另外,从相反观点来讲,可以说,通过配置将电容布线的电位保持为恒定值的子像素,可以形成单数个子像素。若在改变所有电容布线的电位的情况下,当要形成两个以上的子像素时,需要形成四个子像素。由此,在形成两个子像素不足以改变所有电容布线的电位的情况下,不得不增到四个。其结果是,有导致开口率的降低或成品率的降低的可能性。然而,通过配置将电容布线的电位保持为恒定值的子像素,可以形成单数个子像素,因而,在形成两个子像素不足以改变所有电容布线的电压的情况下,可以形成三个子像素来保持开口率和视角的平衡并进行正常工作。
像这样,通过在一个像素中提供多个子像素并使该子像素各自具有不同的液晶取向状态,可以提高视角特性。尤其是,在此,具有可以对于视频信号不进行特别处理地增加子像素个数的优点,因为借助于将通过第三电容元件132连接到第三像素电极的第三电容布线134的电位保持为恒定,从信号线102供应的电位被施加到第三液晶层131。
在上述说明中虽然示出了将第一电容布线114的电位Vcs1和第二电容布线124的电位Vcs2设定为具有某种频率且以1/2周期不同的电位,并且将第三电容布线134的电位Vcs3设定为Vcs1和Vcs2的高电平电位VH和低电平电位VL的中间值(例如,Vcom)的例子,然而不局限于此。例如,也可以将Vcs3设定为电位VH或电位VL的大致恒定的值、大于电位VH的值、或者小于VL的值。另外,也可以将Vcs3设定为具有某种频率的电位。既可以电位VH与Vcom相等,又可以电位VL与Vcom相等。也可以第一电容布线114的高电平电位与第二电容布线124的高电平电位不同。或者,也可以第一电容布线114的低电平电位与第二电容布线124的低电平电位不同。
另外,在很多情况下,第一子像素110和第二子像素120以互相调换其状态的方式进行互相对称的工作。由此,它们的结构要素优选具有大致相同的结构。例如,第一子像素110和第二子像素120的晶体管的尺寸(沟道长度或沟道宽度)优选大致相同。第一子像素110和第二子像素120的晶体管的保持电容的电容值(或布局形状)优选大致相同。或者,第一子像素110和第二子像素120的液晶的电容值(或布局形状)优选大致相同。这里,“大致相同”还包括因为制造上的差错而产生多少偏差的情况。
另一方面,第三子像素130不会进行与第一子像素110或第二子像素120对称的工作。由此,它们的结构要素也可以彼此不同。其结果是,晶体管、保持电容或液晶元件的布局自由度提高,而可以进行灵活的设计。例如,也可以第三子像素130和第一子像素110(或第二子像素120)的晶体管的尺寸(沟道长度或沟道宽度)彼此不同。也可以第三子像素130和第一子像素110(或第二子像素120)的保持电容的电容值彼此不同。或者,也可以第三子像素130和第一子像素110(或第二子像素120)的液晶的电容值(或布局形状)彼此不同。
另外,第三子像素130的保持电容的电容值也可以小于第一子像素110或第二子像素120的保持电容的电容值。这是因为第三子像素130的电容布线的电位恒定的缘故。由此,在电容值最小的情况下,也可以如图17所示那样在第三子像素130中不提供保持电容。例如,如图17所示,不提供第三电容布线134和第三电容元件132。其结果是,可以提高开口率并提高制造成品率。
另外,在图3和图14中,当视频信号为正极性时,施加到第一液晶层111的电压的有效值(或绝对值)小于施加到第二液晶层121的电压的有效值(或绝对值),而当视频信号为负极性时,施加到第一液晶层111的电压的有效值(或绝对值)大于施加到第二液晶层121的电压的有效值(或绝对值)。由此,有在液晶中存在的杂质局部集中的可能性。在液晶中,通常通过进行交流驱动来防止杂质偏析。然而,若施加到液晶层的电压产生不均匀性,则杂质也偏析。由此,通过使第一电容布线114和第二电容布线124具有如图18所示的波形,该波形与图3中的相反,即通过将当视频信号为正极性时施加到第一电容布线114和第二电容布线124的波形与当视频信号为负极性时施加到第一电容布线114和第二电容布线124的波形彼此相反,可以使施加到液晶层的有效值(或绝对值)大致相等。其结果是,可以减少在液晶层中的杂质偏析。
在当视频信号为正极性时的第一电容布线114和第二电容布线124具有图3所示的波形的情况下,施加到第一液晶层111的电压的有效值(或绝对值)小于施加到第二液晶层121的电压的有效值(或绝对值)。然而,由于有效值通过调换,看上去被平均化,所以很优选。于是,优选调换图3的波形和图19的波形来工作。在图3中的施加到第一电容布线114和第二电容布线124的波形与在图19中的施加到第一电容布线114和第二电容布线124的波形彼此相反。由此,施加到第一液晶层111的电压的有效值(或绝对值)和施加到第二液晶层121的电压的有效值(或绝对值)彼此调换而被平均化,因此可以进行平滑显示。当视频信号为负极性时也同样,通过使用与施加到第一电容布线114和第二电容布线124的波形相反的波形如图14中的波形和图18中的波形,施加到第一液晶层111的电压的有效值(或绝对值)和施加到第二液晶层121的电压的有效值(或绝对值)彼此调换而被平均化,可以进行平滑显示。
另外,通过使用图3、图14、图18、图19的波形并且适当地调换它们,可以减少在液晶层中的杂质偏析并且进行图像的平滑显示。
另外,在本实施方式中虽然示出了在一个像素中提供有三个子像素的例子,但不局限于此,也可以采用提供三个以上的子像素的结构。例如,也可以采用图20所示的结构。图20所示的结构为对于图1所示的结构中加上第四子像素140的结构。第四子像素140具有第四液晶层141、第四电容元件142、以及第四晶体管143。对于第四电容元件142而言,其第一电极连接到可用作电容布线的布线(以下称为“第四电容布线144”),并且其第二电极连接到第四液晶层141的第四像素电极。
在图20所示的结构中,可以将第三电容布线134和第四电容布线144的电位保持为恒定。通过如图20所示那样加上第四子像素140,可以将像素布局为对称形状,而可以使在子像素之间的电容的大小大致相等。
另外,也可以采用对于图17所示的结构中加上第四子像素140的结构(图21)。图21示出在第三子像素130和第四子像素140中不提供保持电容的结构。像这样,通过采用不提供第三电容布线134、第三电容元件132、第四电容布线144、以及第四电容元件142的结构,可以提高开口率和制造成品率。另外,通过加上第四子像素140,可以将像素布局为对称形状,而可以使在子像素之间的电容的大小大致相等。
另外,也可以将液晶层、电容元件或电容布线等分成多个。作为例子,图22示出一种情况,其中在第三子像素130中,将第三液晶层131、第三电容元件132、以及第三电容布线134分成两个。在此情况下,由于可以将像素布局为对称形状,所以很优选。另外,虽然示出了共同使用第三晶体管133的情况,但也可以采用将第三晶体管133分成多个来提供的结果。
另外,在上述说明中,虽然示出了第一晶体管113、第二晶体管123和第三晶体管133的扫描线101以每个像素提供有一个的情况,但不局限于此,也可以提供多个。例如,如图25所示,通过提供多个扫描线,像素的布局的自由度提高,而可以其形状的对称性良好地配置像素电极。另外,作为一个例子,在此示出了第三晶体管133的栅电极连接到第二扫描线201的结构。
另外,也可以采用如图26所示那样不提供第三电容布线134和第三电容元件132的结构。其结果是,可以提高开口率和制造成品率。
另外,在本实施方式中虽然示出了使用液晶作为显示装置的例子,但不局限于此,也可以应用到利用EL元件(包含有机物及无机物的EL元件、有机EL元件、无机EL元件)等的发光装置。
注意,在本实施方式中参照各种附图进行了说明。各个附图所示的内容(或其一部分)可以自由地适用于其他附图所示的内容(或其一部分),可以自由地与其他附图所示的内容(或其一部分)组合,或者,也可以自由地转换成其他附图所示的内容(或其一部分)。再者,通过组合如上所示的附图的各部分和其他部分,可以构成更多附图。
同样地,本实施方式中的各个附图所示的内容(或其一部分)可以自由地适用于其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分),可以自由地与其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分)组合,或者,也可以自由地转换成其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分)。再者,通过组合本实施方式的附图的各部分和其他实施方式的部分,可以构成更多附图。
此外,本实施方式表示其他实施方式所述的内容(或其一部分)的具体例子、其变形例子、其一部分改变的例子、改良例子、详细例子、应用例子、相关部分的例子等。由此,其他实施方式所述的内容可以自由地适用于本实施方式所述的内容,可以自由地与本实施方式所述的内容组合,或者,也可以自由地转换成本实施方式所述的内容。
实施方式2
在本实施方式中,参照附图说明与上述实施方式不同的显示装置的结构。具体而言,对于在上述实施方式所示的结构中共同提供扫描线和第三电容布线的结构进行说明。
图4示出本实施方式所示的显示装置的像素结构。另外,图4示出在多个像素100a至100f中分别提供有三个子像素的结构。具体而言,在第一子像素中提供有第一液晶层111、第一电容元件112、以及第一晶体管113,在第二子像素中提供有第二液晶层121、第二电容元件122、以及第二晶体管123,并且在第三子像素中提供有第三液晶层131、第三电容元件132、以及第三晶体管133。
对于第一晶体管113而言,其栅电极连接到扫描线101,其源极及漏极之一方连接到信号线102,并且其源极及漏极之另一方连接到第一液晶层111的第一像素电极及第一电容元件112的第二电极。
另外,对于第二晶体管123而言,其栅电极连接到扫描线101,其源极及漏极之一方连接到信号线102,并且其源极及漏极之另一方连接到第二液晶层121的第二像素电极及第二电容元件122的第二电极。
另外,对于第三晶体管133而言,其栅电极连接到扫描线101,其源极及漏极之一方连接到信号线102,并且其源极及漏极之另一方连接到第三液晶层131的第三像素电极及第三电容元件132的第二电极。
另外,第一电容元件112的第一电极连接到可用作电容布线的布线(第一电容布线114),第二电容元件122的第一电极连接到可用作电容布线的布线(第二电容布线124),并且第三电容元件132的第一电极连接到扫描线101。
与上述实施方式所示的结构(图2)相比,图4所示的结构中不提供第三电容布线134,而兼用扫描线101和第三电容布线134。换言之,在本实施方式中,扫描线101还可以用作电容布线。
像这样,通过采用将提供在第三子像素中的第三电容元件132的第一电极连接到扫描线101的结构,可以增加子像素的个数而不导致布线个数的增加。另外,通过相邻的子像素之间共同提供第一电容布线114和第二电容布线124,并且兼用第三电容布线和扫描线,即使在将三个子像素提供于像素中的情况下,也可以减少布线个数且抑制开口率的降低。
另外,在图4虽然示出了将提供在第三子像素中的第三电容元件132的第一电极连接到与所述像素行(m行)的前一行像素(m-1)行连接的扫描线101的结构,但不局限于此。例如,也可以采用连接到与所述像素行的后一行(m+1行)连接的扫描线101的结构(图5)。或者,既可以连接到与前几行像素行(m-n行,在此n为自然数)连接的扫描线,又可以连接到与后几行(m+n行,在此n为自然数)连接的扫描线。或者,也可以为如图24所示的结构,其中不配置第三电容元件132。
接着,参照图6说明具有图4所示的像素的显示装置的驱动方法。图6示出图4中的第m行像素100b的子像素的驱动,其中示出第m行扫描线101的电位Vgm、信号线102的电位Vs、第一电容布线114的电位Vcs1、第二电容布线124的电位Vcs2、第一液晶层111的第一像素电极的电位Vlc1、第二液晶层121的第二像素电极的电位Vlc2、第三液晶层131的第三像素电极的电位Vlc3、以及共同电极的电位Vcom。另外,还示出第(m-1)行扫描线的电位Vg(m-1)。
另外,在以下说明中,将第一晶体管113的源极及漏极之另一方、第一像素电极及第一电容元件112的第二电极的连接点设定为第一节点α,将第二晶体管123的源极及漏极之另一方、第二像素电极及第二电容元件122的第二电极的连接点设定为节点β,并且将第三晶体管133的源极及漏极之另一方、第三像素电极及第三电容元件132的第二电极的连接点设定为节点γ。另外,对于改变第一电容布线114的电位Vcs1及第二电容布线124的电位Vcs2的情况进行说明。
在图6中,在T1时,由于第m行扫描线101的电位Vgm从低电平(Low)变为高电平(High),因此第一晶体管113、第二晶体管123及第三晶体管133导通(On),而信号线102的电位Vs被施加到第一像素电极、第二像素电极及第三像素电极。另外,Vs也被施加到第一电容元件112的第二电极、第二电容元件122的第二电极及第三电容元件132的第二电极,并且对电容元件进行充电。
在图6中,在T2时,由于第m行扫描线101的电位Vgm从高电平变为低电平,因此第一晶体管113、第二晶体管123及第三晶体管133截止(Off),而第一像素电极、第二像素电极、第三像素电极、第一电容元件112、第二电容元件122及第三电容元件132与信号线102绝缘。其结果是,第一节点α、第二节点β及第三节点γ处于浮动状态。
在图6中,在T3时,由于第一电容布线114的电位Vcs1从高电平变为低电平,因此处于浮动状态的第一节点α的电位也与其相应而变化。在第一电容元件112的电容值充分地大于第一液晶层111的电容值的情况下,例如当Vcs1从Vcom+Vx变为Vcom-Vx时,第一液晶层111的第一像素电极的电位Vlc1降低2Vx。或者,例如在第一液晶层111的电容值与第一电容元件112的电容值大致相等的情况下,第一液晶层111的第一像素电极的电位Vlc1降低Vx。同样地,由于第二电容布线124的电位Vcs2从低电平变为高电平,因此处于浮动状态的第二节点β的电位也与其相应而变化。
例如,在第二电容元件122的电容值充分地大于第二液晶层121的电容值的情况下,当Vcs2从Vcom-Vx变为Vcom+Vx时,第二液晶层121的第二像素电极的电位Vlc2增加2Vx。或者,例如,在第二液晶层121的电容值与第二电容元件122的电容值大致相等的情况下,第二液晶层121的第二像素电极的电位Vlc2增加Vx。另外,在此,由于第(m-1)行扫描线101的电位Vg(m-1)已恒定,因此第三节点γ的电位没有变化,并且第三液晶层131的第三电极的电位Vlc3保持大致恒定的值(从信号线102施加了的电位)。
在图6中,在T4时,由于第一电容布线114的电位Vcs1从低电平变为高电平,因此处于浮动状态的第一节点α的电位也与其相应而变化。例如,在第一电容元件112的电容值充分地大于第一液晶层111的电容值的情况下,当Vcs1从Vcom-Vx变为Vcom+Vx时,第一液晶层111的第一像素电极的电位Vlc1增加2Vx。或者,例如,在第一液晶层111的电容值与第一电容元件112的电容值大致相等的情况下,第一液晶层111的第一像素电极的电位Vlc1增加Vx。同样地,由于第二电容布线124的电位Vcs2从高电平变为低电平,因此处于浮动状态的第二节点β的电位也与其相应而变化。例如,在第二电容元件122的电容值充分地大于第二液晶层121的电容值的情况下,当Vcs2从Vcom+Vx变为Vcom-Vx时,第二液晶层121的第二像素电极的电位Vlc2降低2Vx。或者,例如,在第二液晶层121的电容值与第二电容元件122的电容值大致相等的情况下,第二液晶层121的第二像素电极的电位Vlc2降低Vx。另外,在此,由于第(m-1)行扫描线101的电位Vg(m-1)恒定,因此第三节点γ的电位没有变化,并且第三液晶层131的第三电极的电位Vlc3保持大致恒定的值(从信号线102施加了的电位)。
之后,通过第一电容布线114的电位Vcs1及第二电容布线124的电位Vcs2在每一定期间交替地变化,第一液晶层111的第一像素电极的电位Vlc1和第二液晶层121的第二像素电极的电位Vlc2增加或降低。另外,由于第(m-1)行扫描线101的电位Vg(m-1)恒定,因此第三液晶层131的第三像素电极的电位Vlc3保持大约恒定的值(从信号线102施加了的电位)。其结果是,对第一液晶层111、第二液晶层121、第三液晶层131分别施加彼此不同的电位(在此,Vlc1≤Vlc3≤Vlc2)。
像这样,通过在一个像素中提供多个子像素并使该子像素各自具有不同的液晶取向状态,可以提高视角特性。尤其是,在此,借助于将第三像素电极通过第三电容元件132连接到第(m-1)行扫描线101,在第三液晶层131中保持从信号线102供应的电位,因而具有可以对于视频信号不进行特别处理地增加子像素个数的优点。
另外,图6示出一种驱动方法,其中将提供在第三子像素中的第三电容元件132的第一电极连接到与所述像素(m行)的前一行像素(m-1行)连接的扫描线101的结构(图4),而图7示出一种驱动方法,其中将提供在第三子像素中的第三电容元件132的第一电极连接到与所述像素的后一行(m+1行)的扫描线101的结构(图5)。在此情况下,在T2时,由于第(m+1)行扫描线101的电位Vg(m+1)从低电平变为高电平,因此,处于浮动状态的第三节点γ的电位也与其相应而变化。然而,第(m+1)行扫描线101的电位Vg(m+1)的电位变化的期间是第(m+1)行像素被选择的期间,并且该期间短于对第三电容布线134施加电位的总期间,因而,作为施加到液晶的有效电压所具有的影响很小。
在本实施方式中虽然示出了在一个像素中提供有三个子像素的例子,但不局限于此,也可以采用提供三个以上的子像素的结构。另外,在本实施方式中虽然示出了使用液晶作为显示装置的例子,但不局限于此,也可以应用到利用EL元件(包含有机物及无机物的EL元件、有机EL元件、无机EL元件)等的发光装置。
注意,在本实施方式中参照各种附图进行了说明。各附图所示的内容(或其一部分)可以自由地适用于其他附图所示的内容(或其一部分),可以自由地与其他附图所示的内容(或其一部分)组合,或者,也可以自由地转换成其他附图所示的内容(或其一部分)。再者,通过组合如上所示的附图的各部分和其他部分,可以构成更多附图。
同样地,本实施方式中的各附图所示的内容(或其一部分)可以自由地适用于其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分),可以自由地与其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分)组合,或者,也可以自由地转换成其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分)。再者,通过组合本实施方式的附图的各部分和其他实施方式的部分,可以构成更多附图。
此外,本实施方式表示其他实施方式所述的内容(或其一部分)的具体例子、其变形例子、其一部分改变的例子、改良例子、详细例子、应用例子、相关部分的例子等。由此,其他实施方式所述的内容可以自由地适用于本实施方式所述的内容,可以自由地与本实施方式所述的内容组合,或者,也可以自由地转换成本实施方式所述的内容。
实施方式3
在本实施方式中,参照附图说明与上述实施方式不同的半导体装置。
图8示出本实施方式所示的显示装置的像素结构。
图8所示的像素具有提供有五个子像素的结构。第一子像素110具有第一液晶层111、第一电容元件112、以及第一晶体管113。同样地,第二子像素120具有第二液晶层121、第二电容元件122、以及第二晶体管123,第三子像素130具有第三液晶层131、第三电容元件132、以及第三晶体管133,第四子像素140具有第四液晶层141、第四电容元件142、以及第四晶体管143,并且第五子像素150具有第五液晶层151、第五电容元件152、以及第五晶体管153。
换言之,本实施方式所示的像素具有在上述图1的结构中加上第四子像素140和第五子像素150的结构。
第四液晶层141及第五液晶层151与第一液晶层111、第二液晶层121及第三液晶层131同样地具有像素电极、共同电极、以及由它们控制的液晶,并且可以采用多个子像素共同提供共同电极的结构。在下文中,将第四液晶层141所具有的像素电极称为第四像素电极,并且将第五液晶层151所具有的像素电极称为第五像素电极。
第四电容元件142和第五电容元件152可以具有在它们各自具有的第一电极和第二电极之间提供有绝缘膜的结构。作为第一电极和第二电极,可以使用导电膜、半导体膜、导入有杂质元素的半导体膜、或氧化物半导体膜等。
对于第四晶体管143而言,其栅电极连接到扫描线101,其源极及漏极之一方连接到信号线102,并且其源极及漏极之另一方连接到第四液晶层141的第四像素电极及第四电容元件142的第二电极。
另外,对于第五晶体管153而言,其栅电极连接到扫描线101,其源极及漏极之一方连接到信号线102,并且其源极及漏极之另一方连接到第五液晶层151的第五像素电极及第五电容元件152的第二电极。
对于第四电容元件142而言,其第一电极连接到可用作电容布线的布线(以下称为“第四电容布线144”),并且其第二电极连接到第四液晶层141的第四像素电极。
另外,对于第五电容元件152而言,其第一电极连接到可用作电容布线的布线(以下称为“第五电容布线154”),并且其第二电极连接到第五液晶层151的第五像素电极。
另外,虽然可以采用以与各个像素对应的方式分别提供第一电容布线114、第二电容布线124、第三电容布线134、第四电容布线144、第五电容布线154的结构,但也可以采用在相邻的像素之间共同提供的结构(图9)。或者,也可以为如图23所示的结构,其中不配置第三电容元件132。
也可以采用在图9所示的结构中兼用扫描线101和第三电容布线134的结构(图10)。具体而言,图10所示的结构如下:图9所示的结构中不提供第三电容布线134,而兼用扫描线101和第三电容布线。换言之,扫描线101还可以用作电容布线。
像这样,通过采用将提供在第三子像素中的第三电容元件132的第一电极连接到扫描线101的结构,即使在提供多个子像素的情况下,也可以减少布线个数且抑制开口率的降低。另外,提供在第m行像素(在此,像素200a、200c)中的第三电容元件132的第一电极既可以连接到第(m-1)行扫描线,又可以连接到第(m+1)行扫描线。另外,也可以连接到第m行扫描线、连接到与前几行像素(m-n行,在此n为自然数)连接的扫描线、或者连接到与后几行像素(m+n行,在此n为自然数)连接的扫描线。
接着,对于施加到第一电容布线114、第二电容布线124、第三电容布线134、第四电容布线144、第五电容布线154的电位进行说明。
例如,如图11所示,可以将第一电容布线114的电位Vcs1、第二电容布线124的电位Vcs2、第四电容布线144的电位Vcs4、以及第五电容布线154的电位Vcs5设定为具有某种频率的电位,并且将第三电容布线134的电位Vcs3设定为大致恒定的电位。另外,图11示出如下例子:将第一电容布线114的电位Vcs1和第二电容布线124的电位Vcs2设定为彼此不同1/2周期的电位,将第四电容布线144的电位Vcs4和第五电容布线154的电位Vcs5设定为以1/2周期彼此不同的电位,并且使Vcs4和Vcs5的电位振幅大于Vcs1和Vcs2的电位振幅。
另外,如图12所示,也可以第一电容布线114的电位Vcs1和第二电容布线124的电位Vcs2的频率与第四电容布线144的电位Vcs4和第五电容布线154的电位Vcs5的频率不同。
另外,在图11和图12中虽然示出了第三电容布线134的电位Vcs3在Vcom恒定的情况,但不局限于此。例如,也可以是Vcs1和Vcs2的高电平电位或低电平电位、Vcs4和Vcs5的高电平电位或低电平的电位、或者与扫描线的电位Vg相同的电位。另外,Vcs3也可以是具有某种频率的电位。
像这样,通过使电容布线的振幅不同,可以使施加到各个子像素的液晶层的电压的有效值彼此不同。其结果是,由于配置各自具有不同液晶取向状态的多个子像素,因此在从斜方向看时被平均化,而可以扩大视角。
在本实施方式中虽然示出了使用液晶作为显示装置的例子,但不局限于此,也可以应用到利用EL元件(包含有机物及无机物的EL元件、有机EL元件、无机EL元件)等的发光装置。
注意,在本实施方式中参照各种附图进行了说明。各附图所示的内容(或其一部分)可以自由地适用于其他附图所示的内容(或其一部分),可以自由地与其他附图所示的内容(或其一部分)组合,或者,也可以自由地转换成其他附图所示的内容(或其一部分)。再者,通过组合如上所示的附图的各部分和其他部分,可以构成更多附图。
同样地,本实施方式中的各附图所示的内容(或其一部分)可以自由地适用于其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分),可以自由地与其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分)组合,或者,也可以自由地转换成其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分)。再者,通过组合本实施方式的附图的各部分和其他实施方式的部分,可以构成更多附图。
此外,本实施方式表示其他实施方式所述的内容(或其一部分)的具体例子、其变形例子、其一部分改变的例子、改良例子、详细例子、应用例子、相关部分的例子等。由此,其他实施方式所述的内容可以自由地适用于本实施方式所述的内容,可以自由地与本实施方式所述的内容组合,或者,也可以自由地转换成本实施方式所述的内容。
实施方式4
在本实施方式中,说明上述实施方式中所说明的像素的结构。
首先,参照图27说明上述图13所示的像素的布局。图27相当于上述图13所示的多个像素中的像素100b的模式图。
在图27中,第一晶体管113、第二晶体管123、以及第三晶体管133使用提供在还可用作栅电极的扫描线101上的半导体膜161作为沟道区。对于半导体膜161例如可以使用非晶硅(a-Si)、微晶硅(μc-Si)等。另外,在像素100b的中央部分配置构成用于使电容布线的电位恒定的子像素(在此,第三子像素)的液晶层(在此,第三液晶层131)及电容元件(在此,第三电容元件132),并且以与其相邻接的方式(在页面上和下)配置构成用于改变电容布线的电位的子像素的液晶层(在此,第一液晶层111、第二液晶层121)。通过该方式,上面的像素和下面的像素可以容易共同使用电容布线(在此,第一电容布线114、第二电容布线124)。
在构成第一子像素的第一电容元件112中,可以提供第一电容布线114作为第一电极、以及提供在该第一电容布线114上的导电膜163作为第二电极。另外,导电膜163和构成第一液晶层111的第一像素电极电连接。可以与构成信号线102的导电膜同时提供导电膜163。
在构成第二子像素的第二电容元件122中,可以提供第二电容布线124作为第一电极、以及提供在该第二电容布线124上的导电膜163作为第二电极。另外,导电膜163和构成第二液晶层121的第二像素电极电连接。可以与构成信号线102的导电膜同时提供导电膜163。
在构成第三子像素的第三电容元件132中,可以提供第三电容布线134作为第一电极、以及提供在该第三电容布线134上的导电膜163作为第二电极。另外,导电膜163和构成第三液晶层131的第三像素电极电连接。可以与构成信号线102的导电膜同时提供导电膜163。
另外,在像素100b的中央部分配置构成用于使电容布线的电位恒定的子像素(在此,第三子像素)的液晶层(在此,第三液晶层131)及电容元件(在此,第三电容元件132),并且以与其相邻接的方式(在此,在页面上和下)配置构成用于改变电容布线的电位的子像素(在此,第一子像素、第二子像素)的液晶层(在此,第一液晶层111、第二液晶层121)。通过该方式,上面的像素和下面的像素可以容易共同使用电容布线(在此,第一电容布线114、第二电容布线124)。
另外,也可以在构成液晶层的像素电极提供狭缝。当在像素电极提供狭缝时,优选考虑液晶的取向(狭缝的方向)来提供。例如,以其中间夹着第三液晶层131彼此对称的方式提供形成在第一像素电极的狭缝的方向和形成在第二像素电极的狭缝的方向,所述第一像素电极构成用于改变电容布线的电位的第一子像素的第一液晶层111,并且所述第二像素电极构成用于改变电容布线的电位的第二子像素的第二液晶层121。另外,在不改变电容布线的电位的第三子像素中,提供狭缝以在构成第三液晶层131的第三像素电极中形成具有不同液晶取向(狭缝的方向)的区域。通过上述方式,可以扩大视角。
另外,在图27的结构中,也可以采用上述图17所示那样在第三子像素130中不提供第三电容布线134和第三电容元件132的结构(图28)。其结果是,可以提高开口率和制造成品率。
接着,参照图29说明上述图25所示的像素的布局。
图29具有在一个像素中提供多个扫描线(在此,扫描线101和扫描线201)的结构。第一晶体管113和第三晶体管133分别使用提供在可用作栅电极的扫描线101下面的半导体膜162作为沟道区。另外,第二晶体管123使用提供在可用作栅电极的第二扫描线201下面的半导体膜162作为沟道区。对于半导体膜162例如可以使用多晶硅(p-Si)等。
在构成第一子像素的第一电容元件112中,提供第一电容布线114作为第一电极、以及提供在该第一电容布线114下面的半导体膜162作为第二电极。另外,在使用半导体膜162作为第二电极的情况下,优选导入杂质元素。另外,用作第二电极的半导体膜162和构成第一液晶层111的第一像素电极电连接。通过与第一晶体管113的半导体膜162同时提供用作第一电容布线114的第二电极的半导体膜162,并且与扫描线101同时提供第一电容布线114,可以使用第一晶体管113的栅极绝缘膜作为第一电容元件112的绝缘膜,而可以增加电容。
在构成第二子像素的第二电容元件122中,提供第二电容布线124作为第一电极,并且提供在该第二电容布线124下面提供的半导体膜162作为第二电极。另外,在使用半导体膜162作为第二电极的情况下,优选导入杂质元素。另外,用作第二电极的半导体膜162和构成第二液晶层121的第二像素电极电连接。通过与第二晶体管123的半导体膜162同时提供用作第二电容布线124的第二电极的半导体膜162,并且与扫描线201同时提供第二电容布线124,可以使用第二晶体管123的栅极绝缘膜作为第二电容元件122的绝缘膜,而可以增加电容。
在构成第三子像素的第三电容元件132中,提供第三电容布线134作为第一电极,并且提供在该第三电容布线134下面提供的半导体膜162作为第二电极。另外,在使用半导体膜162作为第二电极的情况下,优选导入杂质元素。另外,用作第二电极的半导体膜162和构成第三液晶层131的第三像素电极电连接。通过与第三晶体管133的半导体膜162同时提供用作第三电容布线134的第二电极的半导体膜162,并且与扫描线101同时提供第三电容布线134,可以使用第三晶体管133的栅极绝缘膜作为第三电容元件132的绝缘膜,而可以增加电容。
另外,在像素100b的中央部分配置构成用于使电容布线的电位恒定的子像素(在此,第三子像素)的液晶层(在此,第三液晶层131)及电容元件(在此,第三电容元件132),并且以与其相邻接的方式(在页面上和下)配置构成用于改变电容布线的电位的子像素(在此,第一子像素、第二子像素)的液晶层(在此,第一液晶层111、第二液晶层121)。通过该方式,上面的像素和下面的像素可以容易共同使用电容布线(在此,第一电容布线114、第二电容布线124)。
另外,也可以在构成液晶层的像素电极提供狭缝。当在像素电极提供狭缝时,优选考虑液晶的取向(狭缝的方向)来提供。例如,以其中间夹着第三液晶层131彼此对称的方式提供形成在第一像素电极的狭缝的方向和形成在第二像素电极的狭缝的方向,所述第一像素电极构成用于改变电容布线的电位的第一子像素的第一液晶层111,并且所述第二像素电极构成用于改变电容布线的电位的第二子像素的第二液晶层121。另外,在不改变电容布线的电位的第三子像素中,提供狭缝以在构成第三液晶层131的第三像素电极中形成具有不同液晶取向(狭缝的方向)的区域。通过上述方式,可以扩大视角。
另外,在图29的结构中,也可以采用上述图26所示那样在第三子像素130中不提供第三电容布线134和第三电容元件132的结构(图30)。其结果是,可以提高开口率和制造成品率。
实施方式5
在该实施方式中,说明显示装置的像素结构。尤其说明液晶显示装置的像素结构。
参照像素的截面图说明在组合每个液晶模式和晶体管的情况下的像素结构。
另外,作为晶体管,可以使用包括以非晶硅、多晶硅、微晶(也称为半非晶)硅等为代表的非单晶半导体层的薄膜晶体管(TFT)等。
另外,作为晶体管的结构,可以采用顶部栅极型或底部栅极型等。另外,作为底部栅极型晶体管,可以使用沟道蚀刻型晶体管或沟道保护型晶体管等。
图60是在组合TN模式和晶体管的情况下的像素的截面图的一个例子。通过将图60所示的像素结构应用到液晶显示装置中,可以廉价地制造液晶显示装置。
将说明图60所示的像素结构的特征。图60所示的液晶分子10118是细长的分子,每个分子具有长轴和短轴。在图60中,液晶分子10118的方向由其长度来表示。换言之,表现为较长的液晶分子10118的长轴的方向与页面平行,并且表现为较短的液晶分子10118的长轴的方向近乎页面的法线方向。换言之,在图60所示的液晶分子10118之中,近乎第一衬底10101的液晶分子10118的长轴的方向和近乎第二衬底10116的液晶分子10118的长轴的方向相差90度,并且位于其中间的液晶分子10118的长轴的方向平滑地连接上述两个方向。换言之,图60所示的液晶分子10118具有在第一衬底10101和第二衬底10116之间以90度扭曲的取向状态。
另外,说明将使用非晶半导体的底部栅极型晶体管用作晶体管的情况。在利用使用非晶半导体的晶体管的情况下,可以通过使用大面积衬底廉价地制造液晶显示装置。
液晶显示装置包括显示图像的基本部分,该部分被称为液晶面板。液晶面板通过如下工序来制造:将加工过的两个衬底互相粘合,其间具有几微米的间隙,并且将液晶材料注入两个衬底之间。在图60中,两个衬底为第一衬底10101及第二衬底10116。在第一衬底上形成晶体管及像素电极。在第二衬底上形成遮光膜10114、彩色滤光片10115、第四导电层10113、隔离物10117、以及第二取向膜10112。
也可以在第二衬底10116上没有遮光膜10114。当不形成遮光膜10114时,工序的数量减少,从而可以降低制造成本。由于结构简单,所以可以提高成品率。另一方面,当形成遮光膜10114时,可以获得在黑色显示时的光泄漏较少的显示装置。
另外,也可以在第二衬底10116上没有彩色滤光片10115。当不形成彩色滤光片10115时,工序的数量减少,从而可以降低制造成本。由于结构简单,所以可以提高成品率。然而,即使不形成彩色滤光片10115,也可以通过场序驱动来获得能够进行彩色显示的显示装置。另一方面,当形成彩色滤光片10115时,可以获得能够进行彩色显示的显示装置。
也可以散布球状隔离物来代替隔离物10117。当散布球状隔离物时,工序的数量减少,从而可以降低制造成本。由于结构简单,所以可以提高成品率。另一方面,当形成隔离物10117时,由于隔离物的位置没有变化,所以可以使两个衬底之间的距离均匀,从而可以获得显示不均匀性较少的显示装置。
随后,说明对第一衬底10101所进行的加工。
首先,通过溅射法、印刷法或涂覆法等,在第一衬底10101上形成第一绝缘膜10102。注意,也可以没有第一绝缘膜10102。第一绝缘膜10102具有防止来自于衬底的杂质对半导体层造成负面影响而改变晶体管的性质的功能。
接下来,通过光刻法、激光直接写入法或喷墨法等,在第一绝缘膜10102上形成第一导电层10103。
接下来,通过溅射法、印刷法或涂覆法等,在整个表面上形成第二绝缘膜10104。第二绝缘膜10104具有防止来自于衬底的杂质对半导体层造成负面影响而改变晶体管的性质的功能。
接下来,形成第一半导体层10105及第二半导体层10106。另外,连续形成第一半导体层10105及第二半导体层10106,同时对其形状进行加工。
接下来,通过光刻法、激光直接写入法或喷墨法等形成第二导电层10107。另外,作为对第二导电层10107进行形状的加工时的蚀刻法,优选使用干蚀刻。另外,对于第二导电层10107,既可以使用透明材料,又可以使用反射材料。
接下来,形成晶体管的沟道区。这里,说明其工序的一个例子。通过使用第二导电层10107作为掩模来蚀刻第二半导体层10106。或者,也可以使用用于加工第二导电层10107的形状的掩模来蚀刻第二半导体层10106。然后,位于除去了第二半导体层10106的部分的第一半导体层10105充当晶体管的沟道区。通过该方式,可以减少掩模的数量,从而可以降低制造成本。
接下来,形成第三绝缘膜10108,并且在第三绝缘膜10108中选择性地形成接触孔。另外,也可以与在第三绝缘膜10108中形成接触孔的同时,在第二绝缘膜10104中也形成接触孔。优选的是,第三绝缘膜10108的表面尽可能地平坦。这是因为液晶分子的取向受到与液晶接触的表面上的凹凸的影响的缘故。
接下来,通过光刻法、激光直接写入法或喷墨法等形成第三导电层10109。
接下来,形成第一取向膜10110。在形成第一取向膜10110之后,还可以进行摩擦以便控制液晶分子的取向。摩擦是通过使用布匹擦取向膜而在该取向膜上形成条纹的工序。通过进行摩擦,取向膜可具有取向性。
如上那样制造的第一衬底10101和在其上形成有遮光膜10114、彩色滤光片10115、第四导电层10113、隔离物10117及第二取向膜10112的第二衬底10116由密封剂互相粘合,并且在其间具有几微米的间隙。然后,将液晶材料注入两个衬底之间。另外,在TN模式中,在第二衬底10116的整个表面上形成第四导电层10113。
图61A是在组合MVA(多象限垂直配向)模式和晶体管的情况下的像素的截面图的一个例子。通过将图61A所示的像素结构应用于液晶显示装置中,可以获得具有宽视角、高响应速度和高对比度的液晶显示装置。
在此说明图61A所示的像素结构的特征。将说明MVA模式的液晶面板的像素结构的特征。图61A所示的液晶分子10218是细长的分子,每个分子具有长轴和短轴。在图61A中,液晶分子10218的方向由其长度来表示。换言之,表现为较长的液晶分子10218的长轴的方向与页面平行,并且表现为较短的液晶分子10218的长轴的方向近乎页面的法线方向。换言之,图61A所示的液晶分子10218如此取向以至于长轴的方向朝取向膜的法线方向。因此,位于形成有取向控制突起10219的部分的液晶分子10218以取向控制突起10219为中心而径向取向。通过具有这种状态,可以获得具有宽视角的液晶显示装置。
另外,说明将使用非晶半导体的底部栅极型晶体管用作晶体管的情况。在利用使用非晶半导体的晶体管的情况下,可以通过使用大面积衬底廉价地制造液晶显示装置。
液晶显示装置包括显示图像的基本部分,该部分被称为液晶面板。液晶面板通过如下工序来制造:将加工过的两个衬底互相粘合,其间具有几微米的间隙,并且将液晶材料注入两个衬底之间。在图61A中,两个衬底为第一衬底10201及第二衬底10216。在第一衬底上形成有晶体管及像素电极。在第二衬底上形成有遮光膜10214、彩色滤光片10215、第四导电层10213、隔离物10217、第二取向膜10212、以及取向控制突起10219。
另外,也可以在第二衬底10216上没有遮光膜10214。当不形成遮光膜10214时,工序的数量减少,从而可以降低制造成本。由于结构简单,所以可以提高成品率。另一方面,当形成遮光膜10214时,可以获得在黑色显示时的光泄漏较少的显示装置。
另外,也可以在第二衬底10216上没有彩色滤光片10215。当不形成彩色滤光片10215时,工序的数量减少,从而可以降低制造成本。由于结构简单,所以可以提高成品率。然而,即使不形成彩色滤光片10215,也可以通过场序驱动来获得能够进行彩色显示的显示装置。另一方面,当形成彩色滤光片10215时,可以获得能够进行彩色显示的显示装置。
也可以在第二衬底10216上散布球状隔离物来代替隔离物10217。当散布球状隔离物时,工序的数量减少,从而可以降低制造成本。由于结构简单,所以可以提高成品率。另一方面,当形成隔离物10217时,由于隔离物的位置没有变化,所以可以使两个衬底之间的距离均匀,从而可以获得显示不均匀性较少的显示装置。
将说明对第一衬底10201所进行的加工。
首先,通过溅射法、印刷法或涂覆法等,在第一衬底10201上形成第一绝缘膜10202。然而,也可以没有第一绝缘膜10202。第一绝缘膜10202具有防止来自于衬底的杂质对半导体层造成负面影响而改变晶体管的性质的功能。
接下来,通过光刻法、激光直接写入法或喷墨法等,在第一绝缘膜10202上形成第一导电层10203。
接下来,通过溅射法、印刷法或涂覆法等,在整个表面上形成有第二绝缘膜10204。第二绝缘膜10204具有防止来自于衬底的杂质对半导体层造成负面影响而改变晶体管的性质的功能。
接下来,形成第一半导体层10205及第二半导体层10206。另外,连续形成第一半导体层10205及第二半导体层10206,同时对其形状进行加工。
接下来,通过光刻法、激光直接写入法或喷墨法等形成第二导电层10207。作为对第二导电层10207进行形状的加工时的蚀刻法,优选使用干蚀刻。另外,对于第二导电层10207,既可以使用透明材料,又可以使用反射材料。
接下来,形成晶体管的沟道区。将说明其工序的一个例子。通过使用第二导电层10207作为掩模来蚀刻第二半导体层10206。或者,通过使用用于加工第二导电层10207的形状的掩模来蚀刻第二半导体层10206。然后,位于除去了第二半导体层10206的部分的第一半导体层10205充当晶体管的沟道区。通过该方式,可以减少掩模的数量,从而可以降低制造成本。
接下来,形成第三绝缘膜10208,并且在第三绝缘膜10208中选择性地形成接触孔。另外,也可以与在第三绝缘膜10208中形成接触孔的同时,在第二绝缘膜10204中也形成接触孔。
接下来,通过光刻法、激光直接写入法或喷墨法等形成第三导电层10209。
接下来,形成第一取向膜10210。另外,还可以在形成第一取向膜10210之后,进行摩擦以便控制液晶分子的取向。摩擦是通过使用布匹擦取向膜而在该取向膜上形成条纹的工序。通过进行摩擦,取向膜可具有取向性。
如上那样制造的第一衬底10201和在其上形成有遮光膜10214、彩色滤光片10215、第四导电层10213、隔离物10217、以及第二取向膜10212的第二衬底10216通过密封剂互相粘合,并且在其间具有几微米的间隙。然后,将液晶材料注入两个衬底之间。另外,在MVA模式中,在第二衬底10216的整个表面上形成有第四导电层10213。此外,以与第四导电层10213接触的方式形成有取向控制突起10219。取向控制突起10219的形状优选为具有平滑曲面的形状。通过采用这种形状,由于相邻液晶分子10218的取向十分类似,因此可以降低取向缺陷。而且,可以降低由于取向膜的破裂而导致的取向膜的缺陷。
图61B是在组合PVA(图像垂直配向)模式和晶体管的情况下的像素的截面图的一个例子。通过将图61B所示的像素结构应用到液晶显示装置中,可以获得具有宽视角、高响应速度和高对比度的液晶显示装置。
将说明图61B所示的像素结构的特征。图61B所示的液晶分子10248是细长的分子,每个分子具有长轴和短轴。在图61B中,液晶分子10248的方向由其长度来表示。换言之,表现为较长的液晶分子10248的长轴的方向与页面平行,并且表现为较短的液晶分子10248的长轴的方向近乎页面的法线方向。换言之,图61B所示的液晶分子10248如此取向以至于长轴的方向朝取向膜的法线方向。因此,位于形成有电极切口部10249的位置的液晶分子10248以电极切口部10249和第四导电层10243的边界为中心而径向取向。通过具有这种状态,可以获得具有宽视角的液晶显示装置。
这里,说明将使用非晶半导体的底部栅极型晶体管用作晶体管的情况。在利用使用非晶半导体的晶体管的情况下,可以通过使用大面积衬底廉价地制造液晶显示装置。
液晶显示装置包括显示图像的基本部分,该部分被称为液晶面板。液晶面板通过如下工序来制造:将加工过的两个衬底互相粘合,其间具有几微米的间隙,并且将液晶材料注入两个衬底之间。在图61B中,两个衬底为第一衬底10231及第二衬底10246。在第一衬底上形成有晶体管及像素电极。在第二衬底上形成有遮光膜10244、彩色滤光片10245、第四导电层10243、隔离物10247、以及第二取向膜10242。
另外,也可以在第二衬底10246上没有遮光膜10244。当不形成遮光膜10244时,工序的数量减少,从而可以降低制造成本。由于结构简单,所以可以提高成品率。另一方面,当形成遮光膜10244时,可以获得在黑色显示时的光泄漏少的显示装置。
另外,也可以在第二衬底10246上没有彩色滤光片10245。当不形成彩色滤光片10245时,工序的数量减少,从而可以降低制造成本。由于结构简单,所以可以提高成品率。然而,即使不形成彩色滤光片10245,也可以通过场序驱动来获得能够进行彩色显示的显示装置。另一方面,当形成彩色滤光片10245时,可以获得能够进行彩色显示的显示装置。
可以在第二衬底10246上散布球状隔离物来代替隔离物10247。当散布球状隔离物时,工序的数量减少,从而可以降低制造成本。由于结构简单,所以可以提高成品率。另一方面,当形成隔离物10247时,由于隔离物的位置没有变化,所以可以使两个衬底之间的距离均匀,从而可以获得显示不均匀性较少的显示装置。
将说明对第一衬底10231所进行的加工。
首先,通过溅射法、印刷法或涂覆法等,在第一衬底10231上形成第一绝缘膜10232。然而,也可以没有第一绝缘膜10232。第一绝缘膜10232具有防止来自于衬底的杂质对半导体层造成负面影响而改变晶体管的性质的功能。
接下来,通过光刻法、激光直接写入法或喷墨法等,在第一绝缘膜10232上形成第一导电层10233。
接下来,通过溅射法、印刷法或涂覆法等,在整个表面上形成有第二绝缘膜10234。第二绝缘膜10234具有防止来自于衬底的杂质对半导体层造成负面影响而改变晶体管的性质的功能。
接下来,形成第一半导体层10235及第二半导体层10236。另外,连续形成第一半导体层10235及第二半导体层10236,同时对其形状进行加工。
接下来,通过光刻法、激光直接写入法或喷墨法等形成第二导电层10237。作为一种对第二导电层10237的形状进行加工时的蚀刻法,优选使用干蚀刻。另外,对于第二导电层10237,既可以使用透明材料,又可以使用反射材料。
接下来,形成晶体管的沟道区。将说明其工序的一个例子。通过使用第二导电层10237作为掩模来蚀刻第二半导体层10236。或者,通过使用用于加工第二导电层10237的形状的掩模来蚀刻第二半导体层10236。然后,位于除去了第二半导体层10236的部分的第一导电层10233充当晶体管的沟道区。通过该方式,可以减少掩模的数量,从而可以降低制造成本。
接下来,形成第三绝缘膜10238,并且在第三绝缘膜10238中选择性地形成有接触孔。另外,也可以与在第三绝缘膜10238中形成接触孔的同时,在第二绝缘膜10234中也形成接触孔。注意,优选的是,第三绝缘膜10238的表面尽可能地平坦。这是因为液晶分子的取向受到与液晶接触的表面的凹凸的影响的缘故。
接下来,通过光刻法、激光直接写入法或喷墨法等形成第三导电层10239。
接下来,形成第一取向膜10240。另外,也可以在形成第一取向膜10240之后,进行摩擦以便控制液晶分子的取向。摩擦是通过使用布匹擦取向膜而在该取向膜上形成条纹的工序。通过进行摩擦,取向膜可具有取向性。
如上那样制造的第一衬底10231和在其上形成有遮光膜10244、彩色滤光片10245、第四导电层10243、隔离物10247及第二取向膜10242的第二衬底10246通过密封剂互相粘合,并且在其间具有几微米的间隙。然后,将液晶材料注入两个衬底之间。另外,在PVA模式中,对第四导电层10243进行图案加工而形成电极切口部10249。尽管对电极切口部10249的形状没有限制,但是电极切口部10249的形状优选为组合具有不同方向的多个矩形的形状。通过该方式,可以形成具有不同取向的多个区域,所以可以得到具有宽视角的液晶显示装置。另外,位于电极切口部10249和第四导电层10243之间的边界上的第四导电层10243的形状优选为平滑的曲线。通过具有这种形状,由于相邻液晶分子10248的取向十分类似,因此可以降低取向缺陷。而且,可以减少取向膜的缺陷,该缺陷是由于第二取向膜10242因为有电极切口部10249破裂而导致的。
图62A是在组合IPS(平面内切换)模式和晶体管的情况下的像素的截面图的一个例子。通过将图62A所示的像素结构应用到液晶显示装置中,可以获得原理上具有宽视角且响应速度对灰度的依赖性较小的液晶显示装置。
在此说明图62A所示的像素结构的特征。图62A所示的液晶分子10318是细长的分子,每个分子具有长轴和短轴。在图62A中,液晶分子10318的方向由其长度来表示。换言之,表现为较长的液晶分子10318的长轴的方向与页面平行,并且表现为较短的液晶分子10318的长轴的方向近乎页面的法线方向。换言之,图62A所示的液晶分子10318如此取向以至于长轴方向总是与衬底水平。尽管图62A示出了没有电场时的取向,但是当将电场施加到液晶分子10318上时,液晶分子10318在水平面上旋转,该液晶分子10318的长轴总是水平于衬底。通过具有这种状态,可以获得具有宽视角的液晶显示装置。
另外,在此说明将使用非晶半导体的底部栅极型晶体管用作晶体管的情况。在利用使用非晶半导体的晶体管的情况下,可以通过使用大面积衬底廉价形成液晶显示装置。
液晶显示装置包括显示图像的基本部分,该部分被称为液晶面板。液晶面板通过如下工序来制造:将加工过的两个衬底互相粘合,其间具有几微米的间隙,并且将液晶材料注入两个衬底之间。在图62A中,两个衬底为第一衬底10301及第二衬底10316。在第一衬底上形成有晶体管及像素电极。在第二衬底上形成有遮光膜10314、彩色滤光片10315、隔离物10317、以及第二取向膜10312。
也可以在第二衬底10316上没有遮光膜10314。当不形成遮光膜10314时,工序的数量减少,从而可以降低制造成本。由于结构简单,所以可以提高成品率。另一方面,当形成遮光膜10314时,可以获得在黑色显示时的光泄漏少的显示装置。
另外,也可以在第二衬底10316上没有彩色滤光片10315。当不形成彩色滤光片10315时,工序的数量减少,从而可以降低制造成本。然而,即使不形成彩色滤光片10315,也可以通过场序驱动来获得能够进行彩色显示的显示装置。由于结构简单,所以可以提高成品率。另一方面,当形成彩色滤光片10315时,可以获得能够进行彩色显示的显示装置。
另外,也可以在第二衬底10316上散布球状隔离物来代替隔离物10317。当散布球状隔离物时,工序的数量减少,从而可以降低制造成本。由于结构简单,所以可以提高成品率。另一方面,当形成隔离物10317时,由于隔离物的位置没有变化,所以可以使两个衬底之间的距离均匀,从而可以获得显示不均匀性较少的显示装置。
将说明对第一衬底10301所进行的加工。
首先,通过溅射法、印刷法或涂覆法等,在第一衬底10301上形成第一绝缘膜10302。然而,也可以没有第一绝缘膜10302。第一绝缘膜10302具有防止来自于衬底的杂质对半导体层造成负面影响而改变晶体管的性质的功能。
接下来,通过光刻法、激光直接写入法或喷墨法等,在第一绝缘膜10302上形成第一导电层10303。
接下来,通过溅射法、印刷法或涂覆法等,在整个表面上形成有第二绝缘膜10304。第二绝缘膜10304具有防止来自于衬底的杂质对半导体层造成负面影响而改变晶体管的性质的功能。
接下来,形成第一半导体层10305及第二半导体层10306。另外,连续形成第一半导体层10305及第二半导体层10306,并且同时对其形状进行加工。
接下来,通过光刻法、激光直接写入法或喷墨法等形成第二导电层10307。另外,作为一种对第二导电层10307的形状进行加工时的蚀刻法,优选使用干蚀刻来。另外,对于第二导电层10307,既可以使用透明材料,又可以使用反射材料。
接下来,形成晶体管的沟道区。将说明其工序的一个例子。通过使用第二导电层10307作为掩模来蚀刻第二半导体层10306。或者,通过使用用于加工第二导电层10307的形状的掩模来蚀刻第二半导体层10306。然后,位于除去了第二半导体层10306的位置的第一半导体层10305充当晶体管的沟道区。通过该方式,可以减少掩模的数量,从而可以降低制造成本。
接下来,形成第三绝缘膜10308,并且在第三绝缘膜10308中选择性地形成有接触孔。另外,也可以与在第三绝缘膜10308中形成接触孔的同时,在第二绝缘膜10304中形成接触孔。
接下来,通过光刻法、激光直接写入法或喷墨法等形成第三导电层10309。这里,第三导电层10309的形状为两个梳状电极互相啮合的形状。其中一方梳状电极与晶体管的源电极及漏电极之一方电连接,另一方梳状电极与共同电极电连接。通过采用该结构,可以高效地对液晶分子10318施加横向电场。
接下来,形成第一取向膜10310。另外,还可以在形成第一取向膜10310之后,进行摩擦以便控制液晶分子的取向。摩擦是通过使用布匹擦取向膜而在该取向膜上形成条纹的工序。通过进行摩擦,取向膜可具有取向性。
如上那样制造的第一衬底10301与在其上形成有遮光膜10314、彩色滤光片10315、隔离物10317及第二取向膜10312的第二衬底10316通过密封剂互相粘合,并且在其间具有几微米的间隙。然后,将液晶材料注入两个衬底之间。
图62B是在组合FFS(边缘场切换)模式和晶体管的情况下的像素的截面图的一个例子。通过将图62B所示的像素结构应用到液晶显示装置中,可以获得原理上具有宽视角且响应速度对灰度的依赖性较小的液晶显示装置。
将说明图62B所示的像素结构的特征。图62B所示的液晶分子10348是细长的分子,每个分子具有长轴和短轴。在图62B中,液晶分子10348的方向由其长度来表示。换言之,表现为较长的液晶分子10348的长轴的方向与页面平行,并且表现为较短的当液晶分子10348的长轴的方向近乎页面的法线方向。换言之,图62B所示的液晶分子10348如此取向以至于其长轴方向总是水平于衬底。尽管图62B示出了没有电场时的取向,但是当将电场施加到液晶分子10348上时,液晶分子10348在水平面上旋转,该液晶分子10348的长轴总是保持水平于衬底的方向。通过具有这种状态,可以获得具有宽视角的液晶显示装置。
另外,将说明将使用非晶半导体的底部栅极型晶体管用作晶体管的情况。在利用使用非晶半导体的晶体管的情况下,可以通过使用大面积衬底廉价形成液晶显示装置。
液晶显示装置包括显示图像的基本部分,该部分被称为液晶面板。液晶面板通过如下工序来制造:将加工过的两个衬底互相粘合,其间具有几微米的间隙,并且将液晶材料注入两个衬底之间。在图62B中,两个衬底为第一衬底10331及第二衬底10346。在第一衬底上形成有晶体管及像素电极。在第二衬底上形成有遮光膜10344、彩色滤光片10345、隔离物10347、以及第二取向膜10342。
另外,也可以在第二衬底10346上没有遮光膜10344。当不形成遮光膜10344时,工序的数量减少,从而可以降低制造成本。由于结构简单,所以可以提高成品率。另一方面,当形成遮光膜10344时,可以获得在黑色显示时的光泄漏少的显示装置。
也可以在第二衬底10346上没有彩色滤光片10345。当不形成彩色滤光片10345时,工序的数量减少,从而可以降低制造成本。由于结构简单,所以可以提高成品率。然而,即使不形成彩色滤光片10345,也可以通过场序驱动来获得能够进行彩色显示的显示装置。另一方面,当形成彩色滤光片10345时,可以获得能够进行彩色显示的显示装置。
也可以在第二衬底10346上散布球状隔离物来代替隔离物10347。当散布球状隔离物时,工序的数量减少,从而可以降低制造成本。由于结构简单,所以可以提高成品率。另一方面,当形成隔离物10347时,由于隔离物的位置没有变化,所以可以使两个衬底之间的距离均匀,从而可以获得显示不均匀性较少的显示装置。
将说明对第一衬底10331所进行的加工。
首先,通过溅射法、印刷法或涂覆法等,在第一衬底10331上形成第一绝缘膜10332。然而,也可以没有第一绝缘膜10332。第一绝缘膜10332具有防止来自于衬底的杂质对半导体层造成负面影响而改变晶体管的性质的功能。
接下来,通过光刻法、激光直接写入法或喷墨法等,在第一绝缘膜10332上形成第一导电层10333。
接下来,通过溅射法、印刷法或涂覆法等,在整个表面上形成有第二绝缘膜10334。第二绝缘膜10334具有防止来自于衬底的杂质对半导体层造成负面影响而改变晶体管的性质的功能。
接下来,形成第一半导体层10335及第二半导体层10336。另外,连续形成第一半导体层10335及第二半导体层10336,并且同时对其形状进行加工。
接下来,通过光刻法、激光直接写入法或喷墨法等形成第二导电层10337。另外,作为一种对第二导电层10337的形状进行加工的蚀刻法,优选使用干蚀刻。另外,对于第二导电层10337,既可以使用透明材料,又可以使用反射材料。
接下来,形成晶体管的沟道区。将说明其工序的一个例子。通过使用第二导电层10337作为掩模来蚀刻第二半导体层10336。或者,通过使用用于加工第二导电层10337的形状的掩模来蚀刻第二半导体层10336。然后,位于除去了第二半导体层10336的位置的第一半导体层10335充当晶体管的沟道区。通过采用该结构,可以减少掩模的数量,从而可以降低制造成本。
接下来,形成第三绝缘膜10338,并且在第三绝缘膜10338中选择性地形成有接触孔。
接下来,通过光刻法、激光直接写入法或喷墨法等形成有第三导电层10339。
接下来,形成第四绝缘膜10349,并且在第四绝缘膜10349中选择性地形成有接触孔。另外,优选的是,第四绝缘膜10349的表面尽可能地平坦。这是因为液晶分子的取向受到与液晶接触的表面的凹凸的影响的缘故。
接下来,通过光刻法、激光直接写入法或喷墨法等形成第四导电层10343。这里,第四导电层10343的形状为梳状。
接下来,形成第一取向膜10340。另外,也可以在形成第一取向膜10340之后,进行摩擦以便控制液晶分子的取向。摩擦是通过使用布匹擦取向膜而在该取向膜上形成条纹的工序。通过进行摩擦,取向膜可具有取向性。
如上那样制造的第一衬底10331与在其上形成有遮光膜10344、彩色滤光片10345、隔离物10347及第二取向膜10342的第二衬底通过密封剂互相粘合,并且在其间具有几微米的间隙,并且将液晶材料注入两个衬底之间,而可以制造液晶面板。
在此,说明可用于各个导电层或各个绝缘膜的材料。
可以使用如氧化硅膜、氮化硅膜或氧氮化硅膜(SiOxNy)等的绝缘膜作为图60中的第一绝缘膜10102、图61A中的第一绝缘膜10202、图61B中的第一绝缘膜10232、图62A中的第一绝缘膜10302、以及图62B中的第一绝缘膜10332。或者,作为第一绝缘膜10102,可以使用组合了氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜(SiOxNy)等中的两个以上的叠层结构的绝缘膜。
可以使用Mo、Ti、Al、Nd、Cr等作为图60中的第一导电层10103、图61A中的第一导电层10203、图61B中的第一导电层10233、图62A中的第一导电层10303、以及图62B中的第一导电层10333。或者,可以使用组合了Mo、Ti、Al、Nd、Cr等中的两个以上的叠层结构。
可以使用热氧化膜、氧化硅膜、氮化硅膜或氧氮化硅膜等作为图60中的第二绝缘膜10104、图61A中的第二绝缘膜10204、图61B中的第二绝缘膜10234、图62A中的第二绝缘膜10304、以及图62B中的第二绝缘膜10334。或者,可以使用组合了热氧化膜、氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜等中的两个以上的叠层结构等。另外,优选将氧化硅膜用于与半导体层接触的部分。这是因为当使用氧化硅膜时,与半导体层接触的界面的陷阱能级降低的缘故。另外,优选将氮化硅膜用于与Mo接触的部分。这是因为氮化硅膜不使Mo氧化的缘故。
可以使用硅、硅锗(SiGe)等作为图60中的第一半导体层10105、图61A中的第一半导体层10205、图61B中的第一半导体层10235、图62A中的第一半导体层10305、以及图62B中的第一半导体层10335。
可以使用包含磷等的硅等作为图60中的第二半导体层10106、图61A中的第二半导体层10206、图61B中的第二半导体层10236、图62A中的第二半导体层10306、以及图62B中的第二半导体层10336。
可以使用通过将氧化锡混入氧化铟中而形成的铟锡氧化物(ITO)膜、通过将氧化硅混入铟锡氧化物(ITO)中而形成的铟锡硅氧化物(ITSO)膜、通过将氧化锌混入氧化铟中而形成的铟锌氧化物(IZO)膜、氧化锌膜或氧化锡膜等作为图60中的第二导电层10107及第三导电层10109、图61A中的第二导电层10207及第三导电层10209、图61B中的第二导电层10237及第三导电层10239、图62A中的第二导电层10307及第三导电层10309、以及图62B中的第二导电层10337、第三导电层10339及第四导电层10343的透明材料。注意,IZO是一种使用将2wt%到20wt%的氧化锌(ZnO)混入ITO中的靶并且进行溅射而形成的透明导电材料。
可以使用Ti、Mo、Ta、Cr、W、Al等作为图60中的第二导电层10107及第三导电层10109、图61A中的第二导电层10207及第三导电层10209、图61B中的第二导电层10237及第三导电层10239、图62A中的第二导电层10307及第三导电层10309、以及图62B中的第二导电层10337、第三导电层10339及第四导电层10343的反射材料。可选地,可以使用Al和Ti、Mo、Ta、Cr或W层叠的两层结构、或者将Al插入到金属如Ti、Mo、Ta、Cr或W等之间的三层结构。
可以使用无机材料(氧化硅、氮化硅、氧氮化硅等)或具有低介电常数的有机化合物材料(光敏或非光敏有机树脂材料)等作为图60中的第三绝缘膜10108、图61A中的第三绝缘膜10208、图61B中的第三绝缘膜10238、图62A中的第三绝缘膜10308、以及图62B中的第三绝缘膜10338。或者,也可以使用包含硅氧烷的材料。硅氧烷是一种其骨架结构由硅(Si)和氧(O)的键构成的材料。使用至少包含氢的有机基团(例如,烷基或芳基)作为取代基。或者,也可以使用氟基团作为取代基。或者,也可以使用至少包含氢的有机基团和氟基团作为取代基。
可以使用如聚酰亚胺等的高分子膜作为图60中的第一取向膜10110、图61A中的第一取向膜10210、图61B中的第一取向膜10240、图62A中的第一取向膜10310、以及图62B中的第一取向膜10340。
接下来,参照像素的俯视图(布局图)说明在组合每个液晶模式和晶体管的情况下的像素结构。
作为液晶模式,可以使用TN(扭曲向列)模式、IPS(平面内切换)模式、FFS(边缘场切换)模式、MVA(多象限垂直配向)模式、PVA(图像垂直配向)模式、ASM(轴对称排列微单元)模式、OCB(光学补偿双折射)模式、FLC(铁电液晶)模式、AFLC(反铁电液晶)模式等。
作为晶体管,可以使用包括以非晶硅、多晶硅、微晶(也称为半非晶)硅等为代表的非单晶半导体层的薄膜晶体管(TFT)等。
另外,作为晶体管的结构,可以使用顶部栅极型或底部栅极型等。作为底部栅极型晶体管,可以使用沟道蚀刻型晶体管或沟道保护型晶体管等。
图63是在组合TN模式和晶体管的情况下的子像素的俯视图的一个例子。通过将图63所示的像素结构应用于液晶显示装置中,可以廉价形成液晶显示装置。为说明起见,图63只示出一个子像素的结构。换言之,通过提供多个具有图63所示的结构的子像素,来提供一个像素。
图63所示的子像素包括扫描线10401、图像信号线10402、电容布线10403、晶体管10404、像素电极10405、以及像素电容10406。
扫描线10401具有将信号(扫描信号)传送到像素的功能。图像信号线10402具有将信号(图像信号)传送到像素的功能。注意,由于扫描线10401和图像信号线10402以矩阵形状排列,所以它们由不同层中的导电层形成。另外,也可以在扫描线10401和图像信号线10402的交叉点上配置有半导体层。通过具有该结构,可以降低扫描线10401和图像信号线10402之间的交叉电容。
电容布线10403与像素电极10405平行地配置。电容布线10403和像素电极10405相互重叠的部分充当像素电容10406。另外,部分电容布线10403沿着图像信号线10402延伸以围绕图像信号线10402。因此,可以降低串扰。串扰是一种现象,其中应该保持电位的电极的电位根据图像信号线10402的电位变化而变化。另外,通过将半导体层配置在电容布线10403和图像信号线10402之间,可以降低交叉电容。另外,电容布线10403由与扫描线10401同样的材料构成。
晶体管10404具有作为使图像信号线10402和像素电极10405导通的开关的功能。另外,将晶体管10404的源区及漏区之一方配置成被晶体管10404的源区及漏区之另一方围绕。通过具有该结构,晶体管10404的沟道宽度增加,而可以提高开关能力。另外,将晶体管10404的栅电极配置成围绕半导体层。
像素电极10405电连接到晶体管10404的源电极及漏电极之一方。像素电极10405是用于将由图像信号线10402传送的信号电压施加到液晶元件的电极。另外,像素电极10405为矩形。通过具有该结构,可以增加像素的开口率。另外,作为像素电极10405,可以使用透明材料或反射材料。或者,对于像素电极10405,可以使用组合透明材料和反射材料而成的材料。
图64A是在组合MVA模式和晶体管的情况下的子像素的俯视图的一个例子。通过将图64A所示的像素结构应用到液晶显示装置中,可以获得具有宽视角、高响应速度和高对比度的液晶显示装置。为说明起见,在图64A中只示出一个子像素的结构。换言之,通过提供具有多个图63所示的结构的子像素,可以提供一个像素。
图64A所示的子像素包括扫描线10501、图像信号线10502、电容布线10503、晶体管10504、像素电极10505、像素电容10506、以及取向控制突起10507。
扫描线10501具有将信号(扫描信号)传送到子像素的功能。图像信号线10502具有将信号(图像信号)传送到子像素的功能。注意,由于扫描线10501和图像信号线10502以矩阵形状排列,所以它们由不同层中的导电层形成。另外,也可以在扫描线10501和图像信号线10502的交叉点上配置有半导体层。通过具有该结构,可以降低扫描线10501和图像信号线10502之间的交叉电容。
电容布线10503与像素电极10505平行地配置。电容布线10503和像素电极10505相互重叠的部分充当像素电容10506。另外,部分电容布线10503沿着图像信号线10502延伸以围绕图像信号线10502。通过具有该结构,可以降低串扰。串扰是一种现象,其中应该保持电位的电极的电位根据图像信号线10502的电位变化而变化。另外,通过将半导体层配置在电容布线10503和图像信号线10502之间,可以降低交叉电容。另外,电容布线10503由与扫描线10501同样的材料构成。
晶体管10504具有作为使图像信号线10502和像素电极10505导通的开关的功能。另外,将晶体管10504的源区及漏区之一方配置成被晶体管10504的源区及漏区之另一方围绕。通过具有该结构,晶体管10504的沟道宽度增加,而可以提高开关能力。另外,将晶体管10504的栅电极配置成围绕半导体层。
像素电极10505电连接到晶体管10504的源电极及漏电极之一方。像素电极10505是用于将由图像信号线10502传送的信号电压施加到液晶元件的电极。另外,像素电极10505为矩形。通过具有该形状,可以增加像素的开口率。另外,作为像素电极10505,可以使用透明材料或反射材料。或者,可以将组合透明材料和反射材料而成的材料用于像素电极10505。
取向控制突起10507在相对衬底上形成。取向控制突起10507具有径向取向液晶分子的功能。注意,对取向控制突起10507的形状没有限制。例如,取向控制突起10507可以为日本假名“く”字形。通过具有该形状,可以形成多个具有不同的液晶分子取向的区域,从而可以提高视角。
图64B是在组合PVA模式和晶体管的情况下的子像素的俯视图的一个例子。通过将图64B所示的像素结构应用到液晶显示装置中,可以获得具有宽视角、高响应速度和高对比度的液晶显示装置。
图64B所示的子像素包括扫描线10511、图像信号线10512、电容布线10513、晶体管10514、像素电极10515、像素电容10516、以及电极切口部10517。
扫描线10511具有将信号(扫描信号)传送到子像素的功能。图像信号线10512具有将信号(图像信号)传送到子像素的功能。注意,由于扫描线10511和图像信号线10512以矩阵形状排列,所以它们由不同层中的导电层形成。另外,也可以在扫描线10511和图像信号线10512的交叉点上配置有半导体层。通过具有这种结构,可以降低扫描线10511和图像信号线10512之间的交叉电容。
电容布线10513与像素电极10515平行地配置。电容布线10513和像素电极10515相互重叠的部分充当像素电容10516。另外,部分电容布线10513沿着图像信号线10512延伸以围绕图像信号线10512。通过具有该结构,可以降低串扰。串扰是一种现象,其中应该保持该电位的电极的电位根据图像信号线10512的电位变化而变化。另外,通过将半导体层配置在电容布线10513和图像信号线10512之间,可以降低交叉电容。另外,电容布线10513由与扫描线10511同样的材料构成。
晶体管10514具有作为使图像信号线10512和像素电极10515导通的开关的功能。另外,将晶体管10514的源区及漏区之一方配置成被晶体管10514的源区及漏区之另一方围绕。通过具有该结构,增加了晶体管10514的沟道宽度,而可以提高开关能力。另外,晶体管10514的栅电极配置成围绕半导体层。
像素电极10515电连接到晶体管10514的源电极及漏电极之一方。像素电极10515是用于将由图像信号线10512传送的信号电压施加到液晶元件的电极。另外,像素电极10515具有根据电极切口部10517的形状而形成的形状。具体而言,像素电极10515具有在其对应于没有形成电极切口部10517的部分形成被切口的部分的形状。通过具有该结构,由于可以形成多个具有不同的液晶分子取向的区域,因此可以提高视角。另外,作为像素电极10515,可以使用透明材料或反射材料。或者,作为像素电极10515,也可以使用组合透明材料和反射材料而成的材料。
图65A是在组合IPS模式和晶体管的情况下的子像素的俯视图的一个例子。通过将图65A所示的像素结构应用于液晶显示装置中,可以获得原理上具有宽视角且响应速度对灰度的依赖性较小的液晶显示装置。另外,为说明起见,在图63中只示出一个子像素的结构。换言之,通过提供多个具有图63所示的结构的子像素,可以提供一个像素。
图65A所示的子像素包括扫描线10601、图像信号线10602、共同电极10603、晶体管10604、以及像素电极10605。
扫描线10601具有将信号(扫描信号)传送到子像素的功能。图像信号线10602具有将信号(图像信号)传送到子像素的功能。注意,由于扫描线10601和图像信号线10602以矩阵形状排列,所以它们由不同层中的导电层形成。另外,也可以在扫描线10601和图像信号线10602的交叉点上配置有半导体层。因此,可以降低扫描线10601和图像信号线10602之间的交叉电容。另外,根据像素电极10605的形状形成图像信号线10602。
共同电极10603与像素电极10605平行地配置。共同电极10603是用于产生横向电场的电极。另外,共同电极10603的形状为弯曲的梳状。另外,部分共同电极10603沿着图像信号线10602延伸以围绕图像信号线10602。通过具有该结构,可以降低串扰。串扰是一种现象,其中应该保持该电位的电极的电位根据图像信号线10602的电位变化而变化。另外,通过将半导体层配置在共同电极10603和图像信号线10602之间,可以降低交叉电容。另外,在与扫描线10601平行配置的部分,共同电极10603由与扫描线10601同样的材料构成。在与像素电极10605平行配置的部分,共同电极10603由与像素电极10605同样的材料构成。
晶体管10604具有作为使图像信号线10602和像素电极10605导通的开关的功能。另外,将晶体管10604的源区及漏区之一方配置成被晶体管10604的源区及漏区之另一方围绕。通过具有该结构,增加了晶体管10604的沟道宽度,而可以提高开关能力。另外,将晶体管10604的栅电极配置成围绕半导体层。
像素电极10605电连接到晶体管10604的源电极及漏电极之一方。像素电极10605是用于将由图像信号线10602传送的信号电压施加到液晶元件的电极。另外,像素电极10605的形状为弯曲的梳状。通过具有该形状,可以对液晶分子施加横向电场。由于可以形成多个具有不同的液晶分子取向的区域,因此可以提高视角。另外,作为像素电极10605,可以使用透明材料或反射材料。或者,作为像素电极10605,也可以组合透明材料和反射材料而成的材料。
另外,共同电极10603的梳状部分和像素电极10605也可以由不同导电层形成。例如,共同电极10603的梳状部分也可以由与扫描线10601或图像信号线10602相同的导电层形成。同样地,像素电极10605也可以由与扫描线10601或图像信号线10602相同的导电层形成。
图65B是在组合FFS模式和晶体管的情况下的子像素的俯视图。通过将图65B所示的像素结构应用于液晶显示装置中,可以获得原理上具有宽视角和响应速度对灰度的依赖性较小的液晶显示装置。
图65B所示的子像素也可以包括扫描线10611、图像信号线10612、共同电极10613、晶体管10614、以及像素电极10615。
扫描线10611具有将信号(扫描信号)传送到子像素的功能。图像信号线10612具有将信号(图像信号)传送到子像素的功能。注意,由于扫描线10611和图像信号线10612以矩阵形状排列,所以它们由不同层中的导电层形成。另外,也可以在扫描线10611和图像信号线10612的交叉点上配置有半导体层。通过具有该结构,可以降低扫描线10611和图像信号线10612之间的交叉电容。另外,根据像素电极10615的形状形成图像信号线10612。
在像素电极10615下面以及像素电极10615和像素电极10615之间的下面均匀地形成有共同电极10613。另外,作为共同电极10613,可以使用透明材料或反射材料。或者,作为共同电极10603,也可以使用组合透明材料和反射材料而成的材料。
晶体管10614具有作为使图像信号线10612和像素电极10615导通的开关的功能。另外,将晶体管10614的源区及漏区之一方配置成被晶体管10614的源区及漏区之另一方围绕。因此,增加了晶体管10614的沟道宽度,而可以提高开关能力。另外,将晶体管10614的栅电极配置成围绕半导体层。
像素电极10615电连接到晶体管10614的源电极及漏电极之一方。像素电极10615是用于将由图像信号线10612传送的信号电压施加到液晶元件的电极。另外,像素电极10615的形状为弯曲的梳状。通过具有该形状,可以对液晶分子施加横向电场。另外,梳状像素电极10615比共同电极10613的均匀部分更接近于液晶层。由于可以形成多个具有不同的液晶分子取向的区域,因此可以提高视角。另外,作为像素电极10615,可以使用透明材料或反射材料。或者,作为像素电极10615,也可以使用组合透明材料和反射材料而成的材料。
注意,在本实施方式中参照各种附图进行了说明。各附图所示的内容(或其一部分)可以自由地适用于其他附图所示的内容(或其一部分),可以自由地与其他附图所示的内容(或其一部分)组合,或者,也可以自由地转换成其他附图所示的内容(或其一部分)。再者,通过组合如上所示的附图的各部分和其他部分,可以构成更多附图。
同样地,本实施方式中的各附图所示的内容(或其一部分)可以自由地适用于其他实施方式及实施例的附图所示的内容(或其一部分),可以自由地与其他实施方式及实施例的附图所示的内容(或其一部分)组合,或者,也可以自由地转换成其他实施方式及实施例的附图所示的内容(或其一部分)。再者,通过组合本实施方式的附图的各部分和其他实施方式及实施例的部分,可以构成更多附图。
此外,本实施方式表示其他实施方式及实施例所述的内容(或其一部分)的具体例子、其变形例子、其一部分改变的例子、改良例子、详细例子、应用例子、相关部分的例子等。由此,其他实施方式及实施例所述的内容可以自由地适用于本实施方式所述的内容,可以自由地与本实施方式所述的内容组合,或者,也可以自由地转换成本实施方式所述的内容。
实施方式6
本实施方式中,说明液晶面板的外围部分。
图66示出了包括被称为边缘照明型的背光灯单元20101和液晶面板20107的液晶显示装置的一个例子。边缘照明型对应于在背光灯单元的端部提供光源且光源的荧光从整个发光表面发射的类型。边缘照明型的背光灯单元很薄且可以节省耗电量。
背光灯单元20101由扩散板20102、导光板20103、反射板20104、灯反射器20105、以及光源20106构成。
光源20106具有根据需要发射光的功能。例如,作为光源20106,可以使用冷阴极管、热阴极管、发光二极管、无机EL元件或有机EL元件等。灯反射器20105具有高效地引导来自光源20106的荧光到导光板20103的功能。导光板20103具有通过荧光的全反射引导光到整个表面的功能。扩散板20102具有减少亮度不均匀性的功能。反射板20104具有反射从导光板20103向下(与液晶面板20107相反的方向)泄漏的光而再利用的功能。
另外,在背光灯单元20101上连接有用于控制光源20106的亮度的控制电路。通过使用该控制电路,可以控制光源20106的亮度。
图67A至67D示出了边缘照明型的背光灯单元的详细结构。注意,其中省略了扩散板、导光板、以及反射板等的说明。
图67A所示的背光灯单元20201具有使用冷阴极管20203作为光源的结构。此外,提供有灯反射器20202以高效地反射来自冷阴极管20203的光。因为来自冷阴极管的亮度高,这种结构通常用于大型显示装置中。
图67B所示的背光灯单元20211具有使用发光二极管(LED)20213作为光源的结构。例如,发射白光的发光二极管(W)20213以预定的间隔被提供。此外,提供有灯反射器20212以高效地反射来自发光二极管20213的光。
因为发光二极管的亮度高,所以使用发光二极管的结构适合于大型显示装置。因为发光二极管优越于颜色再现性,所以可以减小配置面积。因此,可以实现显示装置的窄边框化。
另外,在发光二极管安装在大型显示装置中的情况下,发光二极管可以提供在衬底的背面。各个颜色的发光二极管依次以预定间隔提供。通过提供发光二极管,可以提高颜色再现性。
图67C所示的背光灯单元20221具有使用R、G和B各个颜色的发光二极管(LED)20223、发光二极管(LED)20224、以及发光二极管(LED)20225作为光源的结构。R、G和B各个颜色的发光二极管(LED)20223、发光二极管(LED)202244、以及发光二极管(LED)20225每一个以预定的间隔提供。通过使用R、G和B各个颜色的发光二极管(LED)20223、发光二极管(LED)20224、以及发光二极管(LED)20225,可以提高颜色再现性。此外,提供有灯反射器20222以高效地反射来自发光二极管的光。
因为发光二极管的亮度高,使用R、G和B各个颜色的发光二极管作为光源的结构适合于大型显示装置。因为发光二极管优越于颜色再现性,所以可以减小配置面积。因此,可以实现显示装置的窄边框化。
另外,通过使R、G和B的发光二极管根据时间依次发光,可以进行彩色显示。这是所谓的场顺序模式。
此外,发射白光的发光二极管可以与R、G和B各个颜色的发光二极管(LED)20223、发光二极管(LED)20224、以及发光二极管(LED)20225相组合。
注意,在发光二极管安装在大型显示装置中的情况下,发光二极管可以配置在衬底的背面。各个颜色的发光二极管依次以预定间隔提供。通过配置发光二极管,可以提高颜色再现性。
图67D所示的背光灯单元20231具有使用R、G和B各个颜色的发光二极管(LED)20233、发光二极管(LED)20234、以及发光二极管(LED)20235作为光源的结构。例如,在R、G和B各个颜色的发光二极管(LED)20233、发光二极管(LED)20234、以及发光二极管(LED)20235中的具有低发射强度的颜色(例如绿色)的发光二极管被提供为多个。通过使用R、G和B各个颜色的发光二极管(LED)20233、发光二极管(LED)20234、以及发光二极管(LED)20235,可以提高颜色再现性。此外,提供有灯反射器20232以高效地反射来自发光二极管的光。
因为发光二极管的亮度高,使用R、G和B各个颜色的发光二极管作为光源的结构适合于大型显示装置。因为发光二极管优越于颜色再现性,所以可以减小配置面积。因此,可以谋求显示装置的窄边框化。
另外,通过使R、G和B的发光二极管根据时间依次发光,可以进行彩色显示。这是所谓的场顺序模式。
此外,发射白光的发光二极管可以与R、G和B各个颜色的发光二极管(LED)20233、发光二极管(LED)20234、以及发光二极管(LED)20235相组合。
另外,在发光二极管安装在大型显示装置中的情况下,发光二极管可以配置在衬底的背面。各个颜色的发光二极管依次以预定间隔提供。通过配置发光二极管,可以提高颜色再现性。
图70A示出了包括被称为直下型的背光灯单元和液晶面板的液晶显示装置的一个例子。直下型是指在发光表面正下安置光源且该光源的荧光从整个发光表面发射的类型。直下型背光灯单元可以高效地利用发射光量。
背光灯单元20500由扩散板20501、遮光板20502、灯反射器20503、以及光源20504构成。
光源20504具有根据需要发射光的功能。例如,作为光源20504,可以使用冷阴极管、热阴极管、发光二极管、无机EL或有机EL等。灯反射器20503具有高效地引导来自光源20504的荧光到扩散板20501及遮光板20502的功能。遮光板20502具有通过在光根据光源20504的配置变强的地方屏蔽更多的光来减少亮度不均匀性的功能。扩散板20501具有进一步减少亮度不均匀性的功能。另外,附图标记20505表示液晶面板。
另外,在背光灯单元20500上连接有用于控制光源20504的亮度的控制电路。通过使用该控制电路,可以控制光源20504的亮度。
图70B示出了包括被称为直下型的背光灯单元和液晶面板的液晶显示装置的一个例子。直下型是指在发光表面正下安置光源且光源的荧光从整个发光表面发射的类型。直下型背光灯单元可以高效地利用发射光量。
背光灯单元20510由扩散板20511、遮光板20512、灯反射器20513、R、G和B各个颜色的光源20514a(R)、光源20514b(G)、以及光源20514c(B)构成。
R、G和B各个颜色的光源20514a(R)、光源20514b(G)、以及光源20514c(B)具有根据需要发射光的功能。例如,作为光源20514a(R)、光源20514b(G)、以及光源20514c(B),可以使用冷阴极管、热阴极管、发光二极管、无机EL或有机EL等。灯反射器20513具有高效地引导来自光源20514a至20514c的荧光到扩散板20511及遮光板20512的功能。遮光板20512具有通过在光根据光源20514a至20514c的配置变强的地方屏蔽更多的光来减少亮度不均匀性的功能。扩散板20511具有进一步减少亮度不均匀性的功能。另外,附图标记20515表示液晶面板。
在背光灯单元20510上连接有用于控制R、G和B各个颜色的光源20514a(R)、光源20514b(G)、以及光源20514c(B)的亮度的控制电路。通过使用该控制电路,可以控制R、G和B各个颜色的光源20514a(R)、光源20514b(G)、以及光源20514c(B)的亮度。
图68示出了偏振片(也称为偏振膜)的结构的一个例子。
偏振膜20300包括保护膜20301、衬底膜20302、PVA偏振膜20303、衬底膜20304、粘合剂层20305、以及脱模(release)膜20306。PVA偏振膜20303具有仅在某一振动方向生成光(线性偏振光)的功能。具体而言,PVA偏振膜20303包括纵向电子密度和横向电子密度大为不同的分子(偏振器)。PVA偏振膜20303能够通过均衡纵向电子密度和横向电子密度大为不同的分子的方向来生成线性偏振光。
作为一个例子,通过对聚乙烯醇的高分子膜掺杂碘化合物且将PVA膜在某一方向拉伸,可以获得碘分子排列在某一方向的膜来作为PVA偏振膜20303。在该膜中,与碘分子的长轴平行的光被碘分子吸收。另外,也可以使用双色染料来代替碘,以具有高耐久性及高耐热性。另外,将染料优选用于需要具有耐久性和高耐热性的液晶显示装置,例如车载LCD或用于投影仪的LCD。
通过利用基础材料的膜(衬底膜20302及衬底膜20304)将PVA偏振膜20303夹在中间,可以提高可靠性。另外,也可以将PVA偏振膜20303夹在具有高透明度和高耐久性的纤维素三醋酸酯(TAC)膜之间。另外,衬底膜及TAC膜用作PVA偏振膜20303所具有的偏振器的保护层。
在一方衬底膜(衬底膜20304)上粘合有用于粘合到液晶面板的玻璃衬底上的粘合剂层20305。另外,粘合剂层20305通过将粘合剂涂敷在一方衬底膜(衬底膜20304)来形成。粘合剂层20305提供有脱模膜20306(分离膜)。
在另一衬底膜(衬底膜20302)上提供有保护膜20301。
另外,还可以在偏振膜20300的表面上提供有硬涂敷散射层(防闪光层)。由于硬涂敷散射层的表面具有通过AG处理形成的微小凹凸且具有散射外部光的抗闪功能,因此可以防止外部光反射到液晶面板中。还可以防止表面反射。
另外,还可以在偏振膜20300的表面上层叠提供多个具有不同折射率的光学薄膜层(也称为防反射处理或AR处理)。层叠了的多个具有不同折射率的光学薄膜层可以通过光的干涉效应减少表面的反射。
图69A至69C是示出了液晶显示装置的系统框图的一个例子的图。
如图69A所示,在像素部20405中,配置有从信号线驱动电路20403延伸的信号线20412。在像素部20405中,配置有从扫描线驱动电路20404延伸的扫描线20410。此外,多个像素以矩阵形状配置在信号线20412和信号线20410的交叉区域。另外,多个像素各自包括开关元件。由此,可以将用于控制液晶分子的倾角的电压独立地输入到多个像素中的每一个。以这种方式在每个交叉区域提供有开关元件的结构被称为有源矩阵型。然而,本发明不限于这种有源矩阵型,还可以使用无源矩阵型。因为无源矩阵型在每个像素中没有开关元件,所以工序简单。
驱动电路部分20408包括控制电路20402、信号线驱动电路20403、以及扫描线驱动电路20404。图像信号20401被输入到控制电路20402。控制电路20402根据该图像信号20401控制信号线驱动电路20403及扫描线驱动电路20404。由此,基于图像信号20401的控制信号被输入到每个信号线驱动电路20403及扫描线驱动电路20404。然后,根据这个控制信号,信号线驱动电路20403将视频信号输入到信号线20412,并且扫描线驱动电路20404将扫描信号输入到扫描线20410。然后,根据扫描信号选择像素所具有的开关元件,将视频信号输入到像素的像素电极。
另外,控制电路20402还根据图像信号20401控制电源20407。电源20407包括用于向照明单元20406供应电力的单元。作为照明单元20406,可以使用边缘照明型背光灯单元或直下型背光灯单元。但是,也可以使用前光灯作为照明单元20406。前光灯是指由发光体及导光体构成的板状照明单元,它安装在像素部的前面一侧并照射整体。通过使用这种照明单元,可以以低耗电量均匀地照射像素部。
如图69B所示,扫描线驱动电路20404包括移位寄存器20441、电平转移电路20442、以及用作缓冲器20443的电路。诸如栅极起始脉冲(GSP)或栅极时钟信号(GCK)等的信号被输入到移位寄存器20441。
如图69C所示,信号线驱动电路20403包括移位寄存器20431、第一锁存器20432、第二锁存器20433、电平转移电路20434、以及用作缓冲器20435的电路。用作缓冲器20435的电路是指具有放大微弱信号的功能的电路并包括运算放大器等。诸如源极起始脉冲(SSP)等的信号被输入到电平转移电路20434且诸如视频信号等的数据(DATA)被输入到第一锁存器20432。锁存(LAT)信号可以被暂时保持在第二锁存器20433中且同时被输入到像素部20405。这称为行顺序驱动。因此,当像素用在执行非行顺序驱动而是点顺序驱动中时,可以不形成第二锁存器。
注意,在本实施方式中,可以使用已知的液晶面板。例如,作为液晶面板,可以使用液晶层被密封在两个衬底之间的结构。在一方衬底上形成有晶体管、电容元件、像素电极或取向膜等。另外,也可以在一方衬底的与顶面相对一侧上配置有偏振片、相位差板或棱镜片。在另一方衬底上形成有彩色滤光片、黑矩阵、共同电极或取向膜等。另外,也可以在另一方衬底的与顶面相对一侧上配置有偏振片或相位差板。另外,彩色滤光片及黑矩阵也可以在一方衬底的顶面上形成。另外,通过在一方衬底的顶面一侧或与其相对一侧上配置狭缝(栅格),可以进行三维显示。
另外,可以在两个衬底之间配置偏振片、相位差板、棱镜片之中的每一个。或者,可以使它们与两个衬底中的任一个一体化。
注意,在本实施方式中参照各种附图进行了说明。各附图所示的内容(或其一部分)可以自由地适用于其他附图所示的内容(或其一部分),可以自由地与其他附图所示的内容(或其一部分)组合,或者,也可以自由地转换成其他附图所示的内容(或其一部分)。再者,通过组合如上所示的附图的各部分和其他部分,可以构成更多附图。
同样地,本实施方式中的各附图所示的内容(或其一部分)可以自由地适用于其他实施方式及实施例的附图所示的内容(或其一部分),可以自由地与其他实施方式及实施例的附图所示的内容(或其一部分)组合,或者,也可以自由地转换成其他实施方式及实施例的附图所示的内容(或其一部分)。再者,通过组合本实施方式的附图的各部分和其他实施方式及实施例的部分,可以构成更多附图。
此外,本实施方式表示其他实施方式及实施例所述的内容(或其一部分)的具体例子、其变形例子、其一部分改变的例子、改良例子、详细例子、应用例子、相关部分的例子等。由此,其他实施方式及实施例所述的内容可以自由地适用于本实施方式所述的内容,可以自由地与本实施方式所述的内容组合,或者,也可以自由地转换成本实施方式所述的内容。
实施方式7
在本实施方式中,说明显示装置的驱动方法。尤其说明液晶显示装置的驱动方法。
在本实施方式中所说明的用于液晶显示装置的液晶面板具有在两个衬底之间夹住液晶材料的结构。两个衬底各自具有用于控制施加到液晶材料的电场的电极。液晶材料是其光学性质及电性质因为从外部被施加的电场而变化的材料。由此,液晶面板是可以通过使用衬底所具有的电极控制施加到液晶材料的电压来获得所希望的光学性质及电性质的装置。而且,通过以平面排列多个电极来将该多个电极用作像素,并且分别控制施加到像素的电压,而可以获得能够显示清晰图像的液晶面板。
在此,对应于电场的变化的液晶材料的响应时间取决于两个衬底之间的间隙(单元间隙)及液晶材料的种类等,一般为几毫秒至几十毫秒。而且,在电场的变化量小的情况下,液晶材料的响应时间更长。在使用液晶面板显示动态图像时,由于上述性质而导致图像显示方面的缺陷如余像、拖尾、对比度的降低等,该缺陷尤其在从中间色调变为另外中间色调(电场的变化小)时更为明显。
另一方面,作为使用有源矩阵型的液晶面板特有的问题,有因为恒电荷驱动而导致的写入电压的变化。在下文中说明本实施方式的恒电荷驱动。
有源矩阵型的像素电路包括控制写入的开关和保持电荷的电容元件。有源矩阵型的像素电路的驱动方法为如下:在使开关处于导通状态并将预定电压写入像素电路中之后,紧接着使开关处于截止状态来保持像素电路中的电荷(保持状态)。在处于保持状态时,像素电路的内部和外部之间没有交接电荷(恒电荷)。通常,与开关处于导通状态的期间相比,开关处于截止状态的期间长几百(扫描线的数量)倍左右。由此,可以认为像素电路的开关大体上处于截止状态。通过上述,本实施方式中的恒电荷驱动为如下驱动方法:在驱动液晶面板时,像素电路大体上处于保持状态。
接着,说明液晶材料的电特性。在液晶材料中,若从外部施加的电场变化,在光学性质变化的同时,介电常数也变化。换言之,在将液晶面板的各个像素作为夹在两个电极之间的电容元件(液晶元件)来进行考虑时,该电容元件是其电容量根据施加了的电压而变化的电容元件。将该现象称为动态电容。
像这样,在通过上述的恒电荷驱动驱动上述其电容量根据施加了的电压而变化的电容元件的情况下,出现如下问题。亦即,在没有进行电荷移动的保持状态下,若液晶元件的电容量变化,则被施加的电压也变化。这可以从电荷在(电荷量)=(电容量)×(外加电压)的关系式中恒定的事实理解。
因为上述理由,故在使用有源矩阵型的液晶面板中,由于进行恒电荷驱动,所以保持状态时的电压与写入时的电压不同。其结果是,液晶元件的透过率与没有保持状态的驱动法的变化不同。图31A至31C示出该情况。图31A示出写入像素电路中的电压的控制实例,其中横轴表示时间,纵轴表示电压的绝对值。图31B示出写入像素电路中的电压的控制实例,其中横轴表示时间,纵轴表示电压。图31C示出在将图31A或31B所示的电压写入像素电路中时的液晶元件的透过率的随时间变化,其中横轴表示时间,纵轴表示液晶元件的透过率。在图31A至31C中,期间F表示电压的重写周期,并且将重写电压的时机作为t1、t2、t3、t4......来进行说明。
在此,对应于输入到液晶显示装置的图像数据的写入电压在时机0时的重写为|V1|,在时机t1、t2、t3、t4......时的重写为|V2|(参照图31A)。
另外,可以周期性地转换对应于输入到液晶显示装置的图像数据的写入电压的极性(反相驱动,参照图31B)。通过该方法,由于可以尽可能地不将直流电压施加到液晶,所以可以防止由于液晶元件的退化而导致的图像烧伤等。另外,换极性的周期(反相周期)也可以与电压的重写周期一样。在此情况下,由于反相周期短,因此可以减少由于反相驱动而导致的闪烁的产生。再者,反相周期也可以是电压重写周期的整数倍的周期。在此情况下,由于反相周期长而可以改变极性来减少电压的写入频率,因此可以降低耗电量。
图31C示出当将如图31A或31B所示的电压施加到液晶元件时的液晶元件的透过率的随时间变化。在此,在施加了电压|V1|且经过充分的时间之后的液晶元件的透过率为TR1。同样地,在施加了电压|V2|且经过充分的时间之后的液晶元件的透过率为TR2。若施加到液晶元件的电压在时机t1时从|V1|变为|V2|,则液晶元件的透过率不即刻达到TR2而如虚线30401所示那样逐渐变化。例如,当电压的重写周期与60Hz的视频信号的帧周期(16.7毫秒)相同时,在透过率直到变为TR2之前,需要大约几帧的时间。
但是,如虚线30401所示的透过率的平滑随时间变化是当对液晶元件正确地施加电压|V2|时观察到的。在实际使用的液晶面板诸如使用有源矩阵的液晶面板中,由于进行恒电荷驱动,处于保持状态时的电压与进行写入时的电压不同,因此,液晶元件的透过率不是如虚线30401所示的随时间变化而是如实线30402所示的阶段性的随时间变化。这是因为如下缘故:电压由于进行恒电荷驱动而变化,因此通过一次写入不能达到目标电压。其结果是,液晶元件的透过率的响应速度表观上比原来的响应速度(虚线30401)进一步长,而明确地导致图像显示上的缺陷诸如余像、拖尾、对比度的降低等。
通过采用过驱动,可以同时解决如下现象,即液晶元件本来的响应速度、以及起因于通过动态电容及恒电荷驱动所导致的写入不足的表观上的响应速度进一步变长。图32A至32C示出该状况。图32A示出写入像素电路的电压的控制例子,其中横轴表示时间,纵轴表示电压的绝对值。图32B示出写入像素电路的电压的控制例子,其中横轴表示时间,纵轴表示电压。图32C示出在将图32A或32B所示的电压写入像素电路时的液晶元件的透过率的随时间变化,其中横轴表示时间,纵轴表示液晶元件的透过率。在图32A至32C中,期间F表示电压的重写周期,并且以重写电压的时机为t1、t2、t3、t4......来进行说明。
在此,对应于输入到液晶显示装置的像素数据的写入电压在时机0时的重写为|V1|,在时机t1时的重写为|V3|,在时机t2、t3、t4......时的重写为|V2|(参照图32A)。
另外,可以周期性地转换对应于输入到液晶显示装置的图像数据的写入电压的极性(反相驱动,参照图32B)。通过该方法,由于可以尽可能地不将直流电压施加到液晶,所以可以防止由于液晶元件的退化而导致的图像烧伤等。另外,换极性的周期(反相周期)也可以与电压的重写周期一样。在此情况下,由于反相周期短,因此可以减少由于反相驱动而导致的闪烁的产生。再者,反相周期也可以是电压重写周期的整数倍的周期。在此情况下,由于反相周期长而可以改变极性来减少电压的写入频率,因此可以降低耗电量。
图32C示出当将如图32A或32B所示的电压施加到液晶元件时的液晶元件的透过率的随时间变化。在此,在施加了电压|V1|且经过充分的时间之后的液晶元件的透过率为TR1。同样地,在施加了电压|V2|且经过充分的时间之后的液晶元件的透过率为TR2。同样地,在施加了电压|V3|且经过充分的时间之后的液晶元件的透过率为TR3。若施加到液晶元件的电压在时机t1时从|V1|变为|V3|,则液晶元件的透过率如虚线30501所示那样用几个帧改变透过率直到TR3。然而,电压|V3|的施加到时机t2为止,过时机t2之后施加电压|V2|。由此,液晶元件的透过率不是如虚线30501所示那样而是如实线30502所示那样。在此,优选设定电压|V3|值,使得透过率在时机t2时大致达到TR2。在此,将电压|V3|称为过驱动电压。
换言之,若改变作为过驱动电压的|V3|,则某种程度上可以控制液晶元件的响应速度。这是因为液晶的响应时间根据电场的强度变化的缘故。具体而言,电场越强,液晶元件的响应时间越短,而电场越弱,液晶元件的响应时间越长。
另外,优选根据电压的变化量即提供所希望的透过率TR1及TR2的电压|V1|及|V2|来改变作为过驱动电压的|V3|。这是因为,即使液晶的响应时间根据电压的变化量而变化,也通过与其相应地改变作为过驱动的电压|V3|,而可以经常获得最合适的响应时间的缘故。
另外,优栅极过TN、VA、IPS、OCB等的液晶模式改变作为驱动电压的|V3|。这是因为,即使液晶的相应速度根据液晶模式改变,也通过与其相应地改变作为过驱动的电压|V3|,而可以经常获得最合适的响应时间的缘故。
另外,电压重写周期F与输入信号的帧周期相同。在此情况下,由于可以简化液晶显示装置的外围驱动电路,因此,可以获得制造成本低的液晶显示装置。
另外,电压重写周期F也可以比输入信号的帧周期短。例如,电压重写周期F可以是输入信号的帧周期的1/2倍、1/3倍、或其以下。该方法在与对于动态图像质量的降低的措施一起使用的情况下有效,所述动态图像质量的降低起因于液晶显示装置的保持驱动如黑插入驱动、背光灯闪烁、背光灯扫描、根据运动补偿的内插图像驱动等。换言之,由于所要求的液晶元件的响应时间短,所以通过使用本实施方式所说明的过驱动法作为对于起因于液晶显示装置的保持驱动的动态图像质量的降低的措施,可以较容易地缩短液晶元件的响应时间。可以通过单元间隙、液晶材料、以及液晶模式等实质缩短液晶元件的响应时间,但是,在技术上很难。因此,使用诸如过驱动之类的通过驱动法缩短液晶元件的响应时间的方法相当重要。
另外,电压重写周期F也可以比输入信号的帧周期长。例如,电压重写周期F可以为输入信号的帧周期的2倍、3倍、或更长。该方法在与用来判断电压的重写是否长期不进行的单元(电路)一起使用的情况下有效。换言之,在长期没有进行电压的重写时,通过不进行电压的重写工作本身,可以在该期间停止电路的工作,因此可以获得耗电量小的液晶显示装置。
接下来,将说明根据提供所希望的透过率TR1及TR2的电压|V1|及|V2|来改变过驱动电压|V3|的具体方法。
过驱动电路是用来根据提供所希望的透过率TR1及TR2的电压|V1|及|V2|来适当地控制过驱动电压|V3|的电路。因此,输入到过驱动电路的信号为与提供透过率TR1的电压|V1|有关的信号和与提供透过率TR2的电压|V2|有关的信号,并且从过驱动电路输出的信号为与过驱动电压|V3|有关的信号。在此,作为这些信号,即可以为模拟电压值如施加到液晶元件的电压(|V1|、|V2|、|V3|),又可以为用来供应施加到液晶元件的电压的数据信号。在此,将与过驱动电路有关的信号假设为数据信号来进行说明。
首先,参照图33A说明过驱动电路的整体结构。在此,作为控制过驱动电压的信号,使用输入视频信号30101a及30101b。对这些信号进行处理的结果是,输出视频信号30104作为供应过驱动电压的信号而输出。
在此,由于作为提供所希望的透过率的TR1及TR2的电压|V1|及|V2|是在相邻的帧的视频信号,所以输入视频信号30101a及30101b也同样地优选为在相邻的帧的视频信号。为了获得这种信号,可以将输入视频信号30101a输入到在图33A中的延迟电路30102,并且将其输出信号作为输入视频信号30101b。作为延迟电路30102,例如可以举出存储器。换言之,为了使输入视频信号30101a延迟一个帧,将该输入视频信号30101a存储在存储器中,同时将存储在前一个帧的信号作为输入视频信号30101b从存储器取出,并且将输入视频信号30101a和输入视频信号30101b一起输入到校正电路30103,而可以处理在相邻的帧的视频信号。而且,通过将在相邻的帧的视频信号输入到校正电路30103,可以获得输出视频信号30104。另外,当使用存储器作为延迟电路30102时,为了延迟一个帧,可以使用具有可存储一个帧的视频信号的容量的存储器(即,帧存储器)。通过这样,可以起到延迟电路的功能,而不导致存储容量的过大或不足。
接着,将说明以减少存储器的容量为主要目的而构成的延迟电路30102。通过使用这种电路作为延迟电路30102,可以减少存储器的容量,而可以降低制造成本。
作为具有这种特征的延迟电路30102,具体而言,可以使用如图33B所示的电路。图33B所示的延迟电路30102包括编码器30105、存储器30106、以及译码器30107。
以下描述图33B所示的延迟电路30102的工作。首先,在将输入视频信号30101a存储到存储器30106之前,在编码器30105对输入视频信号30101a进行压缩处理。通过该处理,可以减小要存储到存储器30106的数据的大小。其结果是,可以减少存储器的容量,而可以降低制造成本。受压缩处理的视频信号发送到译码器30107,并且在译码器30107对受压缩处理的视频信号进行延伸处理。通过该处理,可以恢复在编码器30105受压缩处理之前的信号。在此,在编码器30105及译码器30107进行的压缩延伸处理也可以是可逆性处理。通过这样,视频信号在进行压缩延伸处理之后也没有退化,可以减少存储器的容量而不降低最终显示在装置上的图像的质量。而且,在编码器30105及译码器30107进行的压缩延伸处理也可以是不可逆处理。通过这样,可以将压缩之后的视频信号的数据大小极为小,因此可以大幅度减少存储器的容量。
另外,作为用来减少存储器的容量的方法,可以采用上述的方法以外的各种方法。可以采用减少视频信号所具有的颜色信息(例如,从26万颜色减少到6万5千颜色)或减少数据个数(减少分辨率)等而不在编码器进行图像压缩的方法。
接着,参照图33C至33E说明校正电路30103的具体实例。校正电路30103是用来从两个输入视频信号输出某个值的输出视频信号的电路。此时,在两个输入视频信号和输出视频信号的关系为非线性而难以通过单纯的运算来算出的情况下,作为校正电路30103也可以使用查找表(LUT)。在LUT中,由于通过测定而预先算出两个输入视频信号和输出视频信号的关系,所以仅通过参照LUT而可以算出对应于两个输入视频信号的输出视频信号(参照图33C)。通过作为校正电路30103使用LUT 30108,可以实现校正电路30103而不进行复杂的电路设计等。
在此,由于LUT为存储器的一种,所以为了降低制造成本起见,优选尽量减少存储容量。作为用来实现该目的的校正电路30103的实例,可以考虑到图33D所示的电路。图33D所示的校正电路30103包括LUT 30109和加法器30110。在LUT 30109存储有输入视频信号30101a和要输出的输出视频信号30104的差分数据。换言之,通过从LUT 30109取出对应的差分数据,并且在加法器30110累加取出了的差分数据和输入视频信号30101a,来可以从输入视频信号301010a及输入视频信号30101b获得输出视频信号30104。另外,通过将差分数据存储在LUT 30109,可以减少LUT的存储容量。这是因为,由于差分数据的数据大小比原来的输出视频信号30104小,而可以减少LUT 30109所需要的存储容量的缘故。
若输出视频信号可以通过两个输入视频信号的四则运算等单纯的运算来算出,校正电路就可以组合加法器、减法器、乘法器等简单的电路来实现。其结果是,不需要使用LUT而可以大幅度降低制造成本。作为这种电路,可以举出图33E所示的电路。图33E所示的校正电路30103包括减法器30111、乘法器30112、以及加法器30113。首先,在减法器30111算出输入视频信号30101a和输入视频信号30101b的差分。然后,在乘法器30112差值乘以适当的系数。然后,在加法器30113将乘了适当的系数的差值加上输入视频信号30101a,来可以获得输出视频信号30104。通过使用这种电路,不需要使用LUT而可以大幅度降低制造成本。
通过在某个条件下使用图33E所示的校正电路30103,可以防止输出不适当的输出视频信号30104。其条件是提供过驱动电压的输出视频信号30104和输入视频信号30101a及输入视频信号30101b的差值有线性。并且,以该线性的倾斜度为在乘法器30112乘的系数。换言之,优选在具有上述特性的液晶元件中使用图33E所示的校正电路30103。作为具有上述特性的液晶元件,可以举出响应速度对灰度的依赖性小的IPS模式的液晶元件。像这样,例如通过将图33E所示的校正电路30103用于IPS模式的液晶元件,可以大幅度降低制造成本,而且可以获得能够防止输出不适当的输出视频信号30104的过驱动电路。
另外,也可以通过软件处理来实现与图33A至33E所示的电路相同的工作。作为用于延迟电路的存储器,可以挪用液晶显示装置所具有的其他存储器、用来发送显示在液晶显示装置的图像一侧的装置(例如,个人计算机或与个人计算机类似的装置所具有的录像卡片等)所具有的存储器等。通过这样,不仅可以降低制造成本,而且可以根据使用者的嗜好来选择过驱动器的强度和利用状况。
下面,参照图34A和34B说明操作公共线的电位的驱动。图34A示出多个像素电路,其中在使用具有电容性质的显示元件如液晶元件的显示装置中相对于一个扫描线配置有一个公共线。图34A所示的像素电路具有晶体管30201、辅助电容30202、显示元件30203、图像信号线30204、扫描线30205、以及公共线30206。
对于晶体管30201而言,其栅电极电连接于扫描线30205,其源电极及漏电极之一方电连接于图像信号线30204,并且其源电极及漏电极之另一方电连接于辅助电容30202的一方电极以及显示元件30203的一方电极。另外,辅助电容30202的另一方电极电连接于公共线30206。
首先,在被扫描线30205选择的像素中,由于晶体管30201导通,因此对应于图像信号的电压通过图像信号线30204被施加到显示元件30203及辅助电容30202。此时,如果该图像信号使连接于公共线30206的所有像素显示最低灰度,或者该图像信号使连接于公共线30206的所有像素显示最高灰度,则不需要将图像信号通过图像信号线30204写入各个像素中。通过使公共线30206的电位变动而不通过图像信号线30204写入图像信号,可以改变施加到显示元件30203的电压。
图34B表示多个像素电路,其中在使用具有电容性质的显示元件如液晶元件的显示装置中相对于一个扫描线配置有两个公共线。图34B所示的像素电路具有晶体管30211、辅助电容30212、显示元件30213、图像信号线30214、扫描线30215、第一公共线30216、以及第二公共线30217。
对于晶体管30211而言,其栅电极电连接于扫描线30215,其源电极及漏电极之一方电连接于图像信号线30214,并且其源电极及漏电极之另一方电连接于辅助电容30212的一方电极以及显示元件30213的一方电极。另外,辅助电容30212的另一方电极电连接于第一公共线30216。此外,在与该像素相邻的像素中,辅助电容30212的另一电极电连接于第二公共线30217。
在图34B所示的像素电路中,由于电连接于一个公共线的像素数少,因此通过使第一公共线30216或第二公共线30217的电位变动而不通过图像信号线30214写入图像信号,而能够改变施加到显示元件30213的电压的频次明显地增加。另外,可以采用源极反转驱动或点反转驱动。通过采用源极反转驱动或点反转驱动,可以提高元件可靠性,并可以抑制闪烁。
下面,参照图35A至35C说明扫描型背光灯。图35A示出并设有冷阴极管的扫描型背光灯。图35A所示的扫描型背光灯具有扩散板30301和N个冷阴极管30302-1至30302-N。通过将N个冷阴极管30302-1至30302-N并设在扩散板30301后面,可以改变N个冷阴极管30302-1至30302-N的亮度来进行扫描。
参照图35C说明在扫描时的各冷阴极管的亮度变化。首先,以一定时间改变冷阴极管30302-1的亮度。然后,以相同时间改变配置为与冷阴极管30302-1相邻的冷阴极管30302-2的亮度。像这样,相继地改变冷阴极管30302-1至30302-N的亮度。在图35C中,使以一定时间变化的亮度比变化之前的亮度小,但是也可以比变化之前的亮度大。另外,虽然从冷阴极管30302-1到冷阴极管30302-N进行扫描,但是也可以从冷阴极管30302-N到冷阴极管30302-1进行扫描。
通过如图35A至35C那样驱动,可以降低背光灯的平均亮度。因此,可以减小背光灯的耗电量,该耗电量占有液晶显示装置的耗电量的大部分。
另外,LED也可以用作扫描型背光灯的光源。在此情况下的扫描型背光灯示在图35B中。图35B所示的扫描型背光灯具有扩散板30311、以及并设了LED的光源30312-1至30312-N。在LED用作扫描型背光灯的光源的情况下,其优点在于背光灯可形成为薄而且轻。而且,还有可以扩大颜色再现范围的优点。再者,在并设了LED的光源30312-1至30312-N中的LED也可以同样地扫描,因此可以为点扫描型背光灯。通过采用点扫描型,可以进一步提高动态图像的质量。
在将LED用作背光灯的光源的情况下,如图35C所示,也可以改变亮度来驱动。
注意,在本实施方式中参照各种附图进行了说明。各附图所示的内容(或其一部分)可以自由地适用于其他附图所示的内容(或其一部分),可以自由地与其他附图所示的内容(或其一部分)组合,或者,也可以自由地转换成其他附图所示的内容(或其一部分)。再者,通过组合如上所示的附图的各部分和其他部分,可以构成更多附图。
同样地,本实施方式中的各附图所示的内容(或其一部分)可以自由地适用于其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分),可以自由地与其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分)组合,或者,也可以自由地转换成其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分)。再者,通过组合本实施方式的附图的各部分和其他实施方式的部分,可以构成更多附图。
此外,本实施方式表示其他实施方式所述的内容(或其一部分)的具体例子、其变形例子、其一部分改变的例子、改良例子、详细例子、应用例子、相关部分的例子等。由此,其他实施方式所述的内容可以自由地适用于本实施方式所述的内容,可以自由地与本实施方式所述的内容组合,或者,也可以自由地转换成本实施方式所述的内容。
实施方式8
在本实施方式中,将说明各种液晶模式。
首先,使用截面图说明各种液晶模式。
图36A和36B是TN模式的截面的示意图。
液晶层50100夹在彼此相对配置的第一衬底50101及第二衬底50102之间。在第一衬底50101的顶面上形成有第一电极50105。在第二衬底50102的顶面上形成有第二电极50106。在第一衬底50101的与提供有液晶层相反一侧上配置有第一偏振片50103。在第二衬底50102的与提供有液晶层相反一侧上配置有第二偏振片50104。注意,配置第一偏振片50103和第二偏振片50104使得它们形成正交尼科耳。
也可以在第一衬底50101的顶面上配置有第一偏振片50103。也可以在第二衬底50102的顶面上配置有第二偏振片50104。
只要第一电极50105及第二电极50106中至少一方(或双方)具有透光性(透过型或反射型)的即可。或者,也可以第一电极50105和第二电极50106两者都具有透光性并且一方电极的一部分具有反射性(半透过型)。
图36A是在电压被施加到第一电极50105和第二电极50106的情况下(称为垂直电场模式)的截面的示意图。因为液晶分子纵向排列,因此从背光灯发射的光不受液晶分子的双折射影响。此外,因为以正交尼科耳配置第一偏振片50103和第二偏振片50104,所以从背光灯发射的光不能透过衬底。因此,进行黑色显示。
注意,通过控制施加到第一电极50105及第二电极50106的电压,可以控制液晶分子的状态。因此,因为可以控制从背光灯发射的光透过衬底的量,所以能够进行预定的图像显示。
图36B是在电压不被施加到第一电极50105及第二电极50106的情况下的截面的示意图。因为液晶分子水平排列且在平面中旋转,因此从背光灯发射的光受液晶分子的双折射影响。此外,因为以正交尼科耳配置第一偏振片50103和第二偏振片50104,所以从背光灯发射的光透过衬底。因此,进行白色显示。这是所谓的常白模式。
具有图36A或36B所示的结构的液晶显示装置可以通过提供彩色滤光片进行全彩色显示。可以在第一衬底50101一侧或第二衬底50102一侧提供彩色滤光片。
只要使用已知的材料作为用于TN模式的液晶材料即可。
图37A和37B是VA模式的截面的示意图。在VA模式中,当没有电场时,液晶分子垂直于衬底地取向。
液晶层50200夹在彼此相对配置的第一衬底50201及第二衬底50202之间。在第一衬底50201的顶面上形成有第一电极50205。在第二衬底50202的顶面上形成有第二电极50206。在第一衬底50201的与提供有液晶层相反一侧上配置有第一偏振片50203。在第二衬底50202的与提供有液晶层相反一侧上配置有第二偏振片50204。注意,配置第一偏振片50203和第二偏振片50204使得它们形成正交尼科耳。
也可以在第一衬底50201的顶面上配置有第一偏振片50203。也可以在第二衬底50202的顶面上配置有第二偏振片50204。
只要第一电极50205及第二电极50206中至少一方(或双方)具有透光性(透过型或反射型)即可。或者,也可以第一电极50205和第二电极50206两者都具有透光性并且一方电极的一部分具有反射性(半透过型)。
图37A是在电压被施加到第一电极50205及第二电极50206的情况下(称为垂直电场模式)的截面的示意图。因为液晶分子水平排列,因此从背光灯发射的光受液晶分子的双折射影响。此外,因为以正交尼科耳配置第一偏振片50203和第二偏振片50204,从背光灯发射的光透过衬底。因此,进行白色显示。
注意,通过控制施加到第一电极50205及第二电极50206的电压,可以控制液晶分子的状态。因此,因为可以控制从背光灯发射的光透过衬底的量,而能够进行预定的图像显示。
图37B是在电压不被施加到第一电极50205及第二电极50206的情况下的截面的示意图。因为液晶分子纵向排列,因此从背光灯发射的光不受液晶分子的双折射影响。此外,因为以正交尼科耳配置第一偏振片50203和第二偏振片50204,所以从背光灯发射的光不透过衬底。因此,进行黑色显示。这是所谓的常黑模式。
具有图37A和37B所示的结构的液晶显示装置可以通过提供彩色滤光片进行全彩色显示。可以在第一衬底50201一侧或第二衬底50202一侧提供彩色滤光片。
只要使用已知的材料作为用于VA模式的液晶材料即可。
图37C和37D是MVA模式的截面的示意图。在MVA模式中,每个部分的视角依赖性彼此补偿。
液晶层50210夹在彼此相对配置的第一衬底50211及第二衬底50212之间。在第一衬底50211的顶面上形成有第一电极50215。在第二衬底50212的顶面上形成有第二电极50216。在第一电极50215上形成有用于控制取向的第一突起物50217。在第二电极50216上形成有用于控制取向的第二突起物50218。在第一衬底50211的与提供有液晶层相反一侧上配置有第一偏振片50213。在第二衬底50212的与提供有液晶层相反一侧上配置有第二偏振片50214。注意,配置第一偏振片50213和第二偏振片50214使得它们形成正交尼科耳。
也可以在第一衬底50211的顶面上配置有第一偏振片50213。也可以在第二衬底50212的顶面上配置有第二偏振片50214。
只要第一电极50215及第二电极50216中至少一方(或双方)具有透光性(透过型或反射型)即可。或者,也可以第一电极50215和第二电极50216两者都具有透光性,并且一方电极的一部分具有反射性(半透过型)。
图37C是在电压被施加到第一电极50215及第二电极50216的情况下(称为垂直电场模式)的截面的示意图。因为液晶分子相对于第一突起物50217及第二突起物50218倾斜地排列,因此从背光灯发射的光受液晶分子的双折射影响。此外,因为以正交尼科耳配置第一偏振片50213和第二偏振片50214,所以从背光灯发射的光透过衬底。因此,进行白色显示。
注意,通过控制施加到第一电极50215及第二电极50216的电压,可以控制液晶分子的状态。因此,因为可以控制从背光灯发射的光透过衬底的量,而能够进行预定的图像显示。
图37D是在电压不被施加到第一电极50215及第二电极50216的情况下的截面的示意图。因为液晶分子纵向排列,因此从背光灯发射的光不受液晶分子的双折射影响。此外,因为以正交尼科耳配置第一偏振片50213和第二偏振片50214,所以从背光灯发射的光不透过衬底。因此,进行黑色显示。这是所谓的常黑模式。
具有图37C和37D所示的结构的液晶显示装置可以通过提供彩色滤光片进行全彩色显示。可以在第一衬底50211一侧或第二衬底50212一侧提供彩色滤光片。
只要使用已知的材料作为用于MVA模式的液晶材料即可。
图38A和38B是OCB模式的截面的示意图。在OCB模式中,因为液晶层中的液晶分子的排列形成光学的补偿状态,所以视角依赖性低。这种状态的液晶分子被称为弯曲取向。
液晶层50300夹在彼此相对提供的第一衬底50301及第二衬底50302之间。在第一衬底50301的顶面上形成有第一电极50305。在第二衬底50302的顶面上形成有第二电极50306。在第一衬底50301的与提供有液晶层相反一侧上配置有第一偏振片50303。在第二衬底50302的与提供有液晶层相反一侧上配置有第二偏振片50304。注意,配置第一偏振片50303和第二偏振片50304使得它们形成正交尼科耳。
第一偏振片50303也可以配置在第一衬底50301的顶面上。第二偏振片50304也可以提供在第二衬底50302的顶面上。
只要第一电极50305及第二电极50306中至少一方(或双方)具有透光性(透过型或反射型)即可。或者,也可以第一电极50305和第二电极50306两者都具有透光性,并且一方电极的一部分具有反射性(半透过型)。
图38A是在电压被施加到第一电极50305及第二电极50306的情况下(称为垂直电场模式)的截面的示意图。因为液晶分子纵向排列,因此从背光灯发射的光不受液晶分子的双折射影响。此外,因为以正交尼科耳配置第一偏振片50303和第二偏振片50304,所以从背光灯发射的光不透过衬底。因此,进行黑色显示。
注意,通过控制施加到第一电极50305及第二电极50306的电压,可以控制液晶分子的状态。因此,因为可以控制从背光灯发射的光透过衬底的量,而能够进行预定的图像显示。
图38B是在电压不被施加到第一电极50305及第二电极50306的情况下的截面的示意图。因为液晶分子处于弯曲取向状态,所以从背光灯发射的光受液晶分子的双折射影响。此外,因为以正交尼科耳配置第一偏振片50303和第二偏振片50304,所以从背光灯发射的光透过衬底。因此,进行白色显示。这是所谓的常白模式。
具有图38A或38B所示的结构的液晶显示装置可以通过提供彩色滤光片来进行全彩色显示。可以在第一衬底50301一侧或第二衬底50302一侧提供彩色滤光片。
只要使用已知的材料作为用于OCB模式的液晶材料即可。
图38C和38D是FLC模式或AFLC模式的截面的示意图。
液晶层50310夹在彼此相对提供的第一衬底50311及第二衬底50312之间。在第一衬底50311的顶面上形成有第一电极50315。在第二衬底50312的顶面上形成有第二电极50316。在第一衬底50311的与提供有液晶层相反的一侧上配置有第一偏振片50313。在第二衬底50312的与提供有液晶层相反的一侧上配置有第二偏振片50314。注意,配置第一偏振片50313和第二偏振片50314使得它们形成正交尼科耳。
也可以在第一衬底50311的顶面上配置有第一偏振片50313。也可以在第二衬底50312的顶面上配置有第二偏振片50314。
只要第一电极50315及第二电极50316中至少一方(或双方)具有透光性(透过型或反射型)即可。或者,也可以第一电极50315和第二电极50316两者都具有透光性,并且一方电极的一部分具有反射性(半透过型)。
图38C是在电压被施加到第一电极50315及第二电极50316的情况下(称为垂直电场模式)的截面的示意图。因为液晶分子在从摩擦方向(rubbing direction)偏离的方向中水平排列,所以从背光灯发射的光受液晶分子的双折射影响。此外,因为以正交尼科耳配置第一偏振片50313和第二偏振片50314,所以从背光灯发射的光透过衬底。因此,进行白色显示。
注意,通过控制施加到第一电极50315及第二电极50316的电压,可以控制液晶分子的状态。因此,因为可以控制从背光灯发射的光透过衬底的量,而能够进行预定的图像显示。
图38D是电压不被施加到第一电极50315及第二电极50316的情况下的截面的示意图。因为液晶分子沿着摩擦方向水平排列,所以从背光灯发射的光不受液晶分子的双折射影响。此外,因为以正交尼科耳配置第一偏振片50313和第二偏振片50314,所以从背光灯发射的光不透过衬底。因此,进行黑色显示。这是所谓的常黑模式。
具有图38C和38D所示的结构的液晶显示装置可以通过提供彩色滤光片来进行全彩色显示。可以在第一衬底50311一侧或第二衬底50312一侧提供彩色滤光片。
只要使用已知的材料作为用于FLC模式或AFLC模式的液晶材料即可。
图39A和39B是IPS模式的截面的示意图。在IPS模式中,因为液晶层中的液晶分子的排列形成光学的补偿状态,所以液晶分子在平行于衬底的平面中恒定地旋转,并且使用仅在一个衬底上提供电极的水平电场方法。
液晶层50400夹在彼此相对配置的第一衬底50401及第二衬底50402之间。在第二衬底50402的顶面上形成有第一电极50405及第二电极50506。在第一衬底50401的与提供有液晶层相反一侧上配置有第一偏振片50403。在第二衬底50402的与提供有液晶层相反一侧上配置有第二偏振片50404。注意,配置第一偏振片50403和第二偏振片50404使得它们形成正交尼科耳。
第一偏振片50403可以在第一衬底50401的顶面上配置。第二偏振片50404可以在第二衬底50402的顶面上配置。
第一电极50405及第二电极50406双方具有透光性即可。或者,也可以第一电极50405和第二电极50406之一方电极的一部分具有反射性。
图39A是在电压被施加到第一电极50405及第二电极50406的情况下(称为垂直电场模式)的截面的示意图。因为液晶分子沿着从摩擦方向偏离的电力线取向,因此从背光灯发射的光受液晶分子的双折射影响。此外,因为以正交尼科耳配置第一偏振片50403和第二偏振片50404,所以从背光灯发射的光透过衬底。因此,进行白色显示。
注意,通过控制施加到第一电极50405及第二电极50406的电压,可以控制液晶分子的状态。因此,因为可以控制从背光灯发射的光透过衬底的量,而能够进行预定的图像显示。
图39B是在电压不被施加到第一电极50405及第二电极50406的情况下的截面的示意图。因为液晶分子沿着摩擦方向水平排列,所以从背光灯发射的光不受液晶分子的双折射影响。此外,因为以正交尼科耳配置第一偏振片50403和第二偏振片50404,所以从背光灯发射的光不透过衬底。因此,进行黑色显示。这是所谓的常黑模式。
具有图39A或39B所示的结构的液晶显示装置可以通过提供彩色滤光片来进行全彩色显示。可以在第一衬底50401一侧或第二衬底50402一侧提供彩色滤光片。
只要使用已知的材料作为用于IPS模式的液晶材料即可。
图39C和39D是FFS模式的截面的示意图。在FFS模式中,液晶层中的液晶分子的排列形成光学的补偿状态,因此液晶分子在平行于衬底的平面内恒定地旋转,且使用仅在一个衬底上提供电极的水平电场方法。
液晶层50410夹在彼此相对提供的第一衬底50411及第二衬底50412之间。在第二衬底50412的顶面上形成有第二电极50416。在第二电极50416的顶面上形成有绝缘膜50417。在绝缘膜50417上形成有第一电极50415。在第一衬底50411的与提供有液晶层相反一侧上配置有第一偏振片50413。在第二衬底50412的与提供有液晶层相反一侧上配置有第二偏振片50414。注意,配置第一偏振片50413和第二偏振片50414使得它们形成正交尼科耳。
第一偏振片50413也可以配置在第一衬底50411的顶面上。第二偏振片50414也可以配置在第二衬底50412的顶面上。
只要第一电极50415及第二电极50416双方具有透光性即可。或者,也可以第一电极50415和第二电极50416之一方电极的一部分具有反射性。
图39C是在电压被施加到第一电极50415及第二电极50416的情况下(称为垂直电场模式)的截面的示意图。因为液晶分子沿着从摩擦方向偏离的电力线取向,因此从背光灯发射的光受液晶分子的双折射影响。此外,因为以正交尼科耳配置第一偏振片50413和第二偏振片50414,所以从背光灯发射的光透过衬底。因此,进行白色显示。
注意,通过控制施加到第一电极50415及第二电极50416的电压,可以控制液晶分子的状态。因此,因为可以控制从背光灯发射的光透过衬底的量,所以能够进行预定的图像显示。
图39D是在电压不被施加到第一电极50415及第二电极50416的情况下的截面的示意图。因为液晶分子在摩擦方向中水平排列,所以从背光灯发射的光不受液晶分子的双折射影响。此外,因为以正交尼科耳配置第一偏振片50413和第二偏振片50414,所以从背光灯发射的光不透过衬底。因此,进行黑色显示。这是所谓的常黑模式。
具有图39C和39D所示的结构的液晶显示装置可以通过提供彩色滤光片来进行全彩色显示。可以在第一衬底50411一侧或第二衬底50412一侧提供彩色滤光片。
只要使用已知的材料作为用于FFS模式的液晶材料即可。
接下来,参照俯视图说明各种液晶模式。
图40示出了应用了MVA模式的像素部的俯视图。在MVA模式中,彼此补偿每个部分的视角依赖性。
图40示出了第一电极50501、第二电极(50502a、50502b和50502c)、以及突起物50503。第一电极50501在相对衬底的整个表面上形成。以日本假名“く”字形形成有第二电极(50502a、50502b和50502c)。以其形状对应于第二电极(50502a、50502b和50502c)的方式将突起物50503形成在第一电极50501上。
第二电极(50502a、50502b和50502c)的开口部发挥与突起物类似的作用。
在电压被施加到第一电极50501及第二电极(50502a、50502b和50502c)的情况下(称为垂直电场模式),液晶分子相对于第二电极(50502a、50502b和50502c)的开口部和突起物50503倾斜地排列。因为当以正交尼科耳配置一对偏振片时从背光灯发射的光透过衬底,因此进行白色显示。
注意,通过控制施加到第一电极50501及第二电极(50502a、50502b和50502c)的电压,可以控制液晶分子的状态。因此,因为可以控制从背光灯发射的光透过衬底的量,而能够进行预定的图像显示。
在电压不被施加到第一电极50501及第二电极(50502a、50502b和50502c)的情况下,液晶分子纵向排列。因为当以正交尼科耳配置一对偏振片时从背光灯发射的光不透过面板,所以进行黑色显示。这是所谓的常黑模式。
只要使用已知的材料作为用于MVA模式的液晶材料即可。
图41A至41D示出应用了IPS模式的像素部的俯视图。在IPS模式中,因为液晶层中的液晶分子的排列形成光学的补偿状态,液晶分子在平行于衬底的平面中恒定地旋转,且使用仅在一个衬底上提供电极的水平电场方法。
在IPS模式中,一对电极形成为具有不同形状。
图41A示出第一电极50601及第二电极50602。第一电极50601及第二电极50602为波浪形状。
图41B示出第一电极50611及第二电极50612。第一电极50611及第二电极50612为具有同心圆环的开口的形状。
图41C示出了第一电极50631及第二电极50632。第一电极50631及第二电极50632为梳状且彼此部分重叠。
图41D示出了第一电极50641及第二电极50642。第一电极50641及第二电极50642为梳状且电极彼此啮合。
在电压被施加到第一电极(50601、50611、50621和50631)及第二电极(50602、50612、50622和50632)的情况下(称为水平电场模式),液晶分子沿着从摩擦方向偏离的电力线排列。因为当以正交尼科耳配置一对偏振片时从背光灯发射的光透过衬底,因此进行白色显示。
注意,通过控制施加到第一电极(50601、50611、50621和50631)及第二电极(50602、50612、50622和50632)的电压,可以控制液晶分子的状态。因此,因为可以控制从背光灯发射的光透过衬底的量,所以能够进行预定的图像显示。
在电压不被施加到第一电极(50601、50611、50621和50631)及第二电极(50602、50612、50622和50632)的情况下,液晶分子沿着摩擦方向水平排列。因为当以正交尼科耳配置一对偏振片时从背光灯发射的光不透过衬底,因此进行黑色显示。这是所谓的常黑模式。
只要使用已知的材料作为用于IPS模式的液晶材料即可。
图42A至42D示出应用了FFS模式的像素部的俯视图。在FFS模式中,因为液晶层中的液晶分子的排列形成光学的补偿状态,液晶分子在平行于衬底的平面中恒定地旋转,且使用仅在一个衬底上提供电极的水平电场方法。
在FFS模式中,第一电极在第二电极的顶面上形成以具有各种形状。
图42A示出了第一像素电极50701及第二像素电极50702。第一像素电极50701具有弯曲的形状即日本假名“く”字形。第二像素电极50702也可以不被图案化。
图42B示出了第一电极50711及第二电极50712。第一电极50711是同心圆环的形状。第二电极50712也可以不被图案化。
图42C示出了第一电极50731及第二电极50732。第一电极50731是电极彼此啮合的梳状。第二电极50732也可以不被图案化。
图42D示出了第一电极50741及第二电极50742。第一电极50741是梳状。第二电极50742也可以不被图案化。
在电压被施加到第一电极(50701、50711、50721和50731)及第二电极(50702、50712、50722和50732)的情况下(称为水平电场模式),液晶分子沿着从摩擦方向偏离的电力线取向。因为当以正交尼科耳配置一对偏振片时从背光灯发射的光透过衬底,因此进行白色显示。
注意,通过控制施加到第一电极(50701、50711、50721和50731)及第二电极(50702、50712、50722和50732)的电压,可以控制液晶分子的状态。因此,因为可以控制从背光灯发射的光透过衬底的量,能够进行预定的图像显示。
在电压不被施加到第一电极(50701、50711、50721和50731)及第二电极(50702、50712、50722和50732)的情况下,液晶分子沿着摩擦方向水平排列。因为当以正交尼科耳配置一对偏振片时从背光灯发射的光不透过衬底,因此进行黑色显示。这是所谓的常黑模式。
只要使用已知的材料作为用于FFS模式的液晶材料即可。
注意,在本实施方式中参照各种附图进行了说明。各附图所示的内容(或其一部分)可以自由地适用于其他附图所示的内容(或其一部分),可以自由地与其他附图所示的内容(或其一部分)组合,或者,也可以自由地转换成其他附图所示的内容(或其一部分)。再者,通过组合如上所示的附图的各部分和其他部分,可以构成更多附图。
同样地,本实施方式中的各附图所示的内容(或其一部分)可以自由地适用于其他实施方式及实施例的附图所示的内容(或其一部分),可以自由地与其他实施方式及实施例的附图所示的内容(或其一部分)组合,或者,也可以自由地转换成其他实施方式及实施例的附图所示的内容(或其一部分)。再者,通过组合本实施方式的附图的各部分和其他实施方式及实施例的部分,可以构成更多附图。
此外,本实施方式表示其他实施方式及实施例所述的内容(或其一部分)的具体例子、其变形例子、其一部分改变的例子、改良例子、详细例子、应用例子、相关部分的例子等。由此,其他实施方式及实施例所述的内容可以自由地适用于本实施方式所述的内容,可以自由地与本实施方式所述的内容组合,或者,也可以自由地转换成本实施方式所述的内容。
实施方式9
本实施方式中,说明晶体管的结构及制造方法。
图43A至43G示出了可以包括在可以应用本发明的半导体装置中的晶体管的结构及制造方法。图43A示出了可以包括在可以应用本发明的半导体装置中的晶体管的结构例子。图43B至43G示出了可以包括在可以应用本发明的半导体装置中的晶体管的制造方法的例子。
注意,可以包括在可以应用本发明的半导体装置中的晶体管的结构及制造方法不限于图43A至43G所示的结构,可以采用各种结构及制造方法。
首先,参照图43A说明可以包括在可以应用本发明的半导体装置中的晶体管的结构例子。图43A是具有不同结构的多个晶体管的截面图。这里,在图43A中,虽然示出了具有不同结构的多个晶体管并列的情况,但这是为了说明可以包括在可以应用本发明的半导体装置中的晶体管的结构。因此,可以包括在可以应用本发明的半导体装置中的晶体管不必实际上如图43A所示那样并设,而可以按需分别设置。
接着,将说明构成可以包括在可以应用本发明的半导体装置中的晶体管的每一层的特征。
作为衬底110111,可以使用玻璃衬底如硼硅酸钡玻璃和硼硅酸铝玻璃等、石英衬底、陶瓷衬底、或包括不锈钢的金属衬底等。此外,也可以使用由以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)为代表的塑料或诸如丙烯酸等的柔性合成树脂形成的衬底。通过使用柔性衬底,可以制造可弯曲的半导体装置。柔性衬底在衬底的面积和形状方面没有特别限制。由此,例如,当使用一边长具有1米以上的矩形衬底作为衬底110111时,可以显著提高生产率。和使用圆形硅衬底的情况相比,该优点是极具优势的。
绝缘膜110112用作基底膜,其防止来自衬底110111的诸如Na等的碱金属或碱土金属对半导体元件的特性造成负面影响。绝缘膜110112可以使用包含氧或氮的绝缘膜的单层结构或叠层结构形成,包含氧或氮的绝缘膜例如是氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氧氮化硅(SiOxNy,x>y)或氮化氧化硅(SiNxOy,x>y)等。例如,当采用两层结构提供绝缘膜110112时,优选提供氮氧化硅膜作为第一层绝缘膜,并且提供氧氮化硅膜作为第二层绝缘膜。当采用三层结构提供绝缘膜110112时,优选提供氧氮化硅膜作为第一层绝缘膜,提供氮氧化硅膜作为第二层绝缘膜,并且提供氧氮化硅膜作为第三层绝缘膜。
半导体层110113、110114和110115可以使用非晶半导体或半非晶半导体(SAS)形成。或者,也可以使用多晶半导体层。SAS是一种具有非晶结构和结晶结构(包括单晶、多晶)之间的中间结构且具有自由能稳定的第三状态的半导体,并且包括具有短程有序和晶格畸变的结晶区域。在SAS膜的至少一部分区域可以观察到0.5nm至20nm的结晶区域。当包含硅为主要成分时,拉曼光谱向低于520cm-1波数的一侧偏移。在X射线衍射中,可以观察到来源于硅晶格的(111)和(220)的衍射峰。SAS至少包含1原子%以上的氢或卤素以补充悬空键。通过使材料气体辉光放电分解(等离子体CVD)形成SAS。作为材料气体,不仅可以使用SiH4,还可使用Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等。或者,也可以混合GeF4。该材料气体还可以用H2或者H2与一种或多种选自He、Ar、Kr和Ne的稀有气体稀释。稀释比率为2倍至1000倍,压力大约为0.1Pa至133Pa,电源频率为1MHz至120MHz,优选为13MHz至60MHz。衬底加热温度可以为300℃以下。作为膜中的杂质元素,来源于大气成分的杂质诸如氧、氮和碳等优选为1×1020cm-1以下。尤其地,氧的浓度优选为5×1019/cm3以下,更优选为1×1019/cm3以下。这里,通过已知的方法(溅射法、LPCVD法或等离子体CVD法等)使用包含硅(Si)为其主要成分的材料(例如SixGe1-x等)形成非晶半导体层,然后,通过诸如激光晶化法、使用RTA或退火炉的热晶化法或使用促进结晶的金属元素的热晶化法等的已知的晶化法使该非晶半导体层结晶化。
绝缘膜110116可以使用包含氧或氮的绝缘膜的单层结构或叠层结构形成,该包含氧或氮的绝缘膜例如是氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氧氮化硅(SiOxNy)(x>y)或氮氧化硅(SiNxOy)(x>y)等。
栅电极110117可以采用导电膜的单层结构、或者两层或三层导电膜的叠层结构形成。作为用于栅电极110117的材料,可以使用已知的导电膜。例如,可以使用诸如钽(Ta)、钛(Ti)、钼(Mo)、钨(W)、铬(Cr)、硅(Si)等的元素的单体膜;上述元素的氮化膜(典型地,氮化钽膜、氮化钨膜或氮化钛膜);组合了上述元素的合金膜(典型地,Mo-W合金或Mo-Ta合金);或者上述元素的硅化物膜(典型地,钨硅化物膜或钛硅化物膜)等。注意,上述的单体膜、氮化膜、合金膜、硅化物膜等可以具有单层结构或叠层结构。
绝缘膜110118可以通过已知的方法(溅射法或等离子体CVD法等),使用下列膜的单层或叠层结构形成:如氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氧氮化硅(SiOxNy,x>y)氮氧化硅(SiNxOy,x>y)等的包含氧或氮的绝缘膜;或如DLC(类金刚石碳)等的包含碳的膜。
绝缘膜110119可以使用下列膜的单层或叠层结构形成:硅氧烷树脂;如氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氧氮化硅(SiOxNy,x>y)或氮氧化硅(SiNxOy,x>y)等的包含氧或氮的绝缘膜;如DLC(类金刚石碳)等的包含碳的膜;或者如环氧、聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯苯酚、苯并环丁烯或丙烯酸等的有机材料。注意,硅氧烷树脂相当于包括Si-O-Si键的树脂。硅氧烷的骨架结构由硅(Si)和氧(O)的键构成。作为其取代基,可以使用至少包含氢的有机基(例如烷基或芳烃)。也可以使用氟基作为取代基。或者,也可以使用至少包含氢的有机基和氟基作为取代基。注意,也可以在可应用于本发明的半导体装置中提供直接覆盖栅电极110117的绝缘膜110119而不提供绝缘膜110118。
可以使用诸如Al、Ni、C、W、Mo、Ti、Pt、Cu、Ta、Au、Mn等的元素的单体膜、包含上述元素的氮化膜、组合上述元素的合金膜、包含上述元素的硅化物膜等作为导电膜110123。例如,作为包含上述元素中的多个的合金,可以使用包含C及Ti的Al合金、包含Ni的Al合金、包含C及Ni的Al合金、包含C及Mn的Al合金等。另外,在采用叠层结构的情况,可以采用将Al插入到Mo或Ti等之间的结构。通过采用该结构,可以提高Al对热或化学反应的耐受力。
接着,参照图43A所示的具有不同结构的多个晶体管的截面图来说明各种结构的特征。
附图标记110101表示单漏极晶体管。因为可以通过简单的方法形成单漏极晶体管,所以它具有低制造成本和高成品率的优点。这里,半导体层110113和110115具有不同的杂质浓度,半导体层110113用作沟道区而半导体层110115用作源区及漏区。通过以这种方式控制杂质量,可以控制半导体层的电阻率。而且,可以将半导体层和导电膜110123之间的电学连接状态接近于欧姆接触。另外,作为分别形成杂质量彼此不同的半导体层的方法,可以使用以栅电极110117作为掩模对半导体层掺杂杂质的方法。
附图标记110102表示其栅电极110117具有一定程度以上的锥形角的晶体管。因为可以通过简单的方法形成这种晶体管,所以它具有低制造成本和高成品率的优点。这里,半导体层110113、110114和110115具有不同的掺杂浓度,半导体层110113用作沟道区,半导体层110114用作轻掺杂漏(LDD)区,并且半导体层110115用作源区及漏区。通过以这种方式控制杂质量,可以控制半导体层的电阻率。而且,可以将半导体层和导电膜110123之间的电学连接状态接近于欧姆接触。而且,因为晶体管包括LDD区,在晶体管中不容易施加高的电场,所以可以抑制由于热载流子导致的元件的退化。另外,作为分别形成杂质量不同的半导体层的方法,可以使用以栅电极110117作为掩模对半导体层掺杂杂质的方法。在晶体管110102中,因为栅电极110117具有一定程度以上的锥形角,可以提供通过栅电极110117掺杂到半导体层的杂质浓度的梯度,而可以容易地形成LDD区。
附图标记110103表示其栅电极110117至少由两层构成且下层栅电极比上层栅电极长的晶体管。在本说明书中,上层栅电极及下层栅电极的形状被称为帽形。当栅电极110117具有这样的帽形时,LDD区可以不增加光掩模地形成。注意,将晶体管110103那样LDD区与栅电极110117重叠的结构尤其称为GOLD(栅极重叠LDD)结构。作为形成具有这种帽形的栅电极110117的方法,也可以使用下面的方法。
首先,当对栅电极110117进行构图时,通过干蚀刻来蚀刻下层栅电极及上层栅电极,使得其侧面形状具有倾斜(锥形)。然后,通过各向异性蚀刻,处理上层栅电极以使其倾角近于垂直。通过该工序,形成了其截面形状为帽形的栅电极。然后,通过进行两次杂质元素的掺杂,形成用作沟道区的半导体层110113,用作LDD区的半导体层110114、以及用作源电极及漏电极的半导体层110115。
注意,将与栅电极110117重叠的LDD区称为Lov区,并且将不与栅电极110117重叠的LDD区称为Loff区。在此,Loff区在抑制截止电流值方面的效果高,而它在通过缓和漏极附近的电场来防止由于热载流子导致的导通电流值的退化方面的效果低。另一方面,Lov区在通过缓和漏极附近的电场来防止导通电流值的退化方面的效果高,而它在抑制截止电流值方面的效果低。因此,优选在各种电路中分别制作具有对应于所需特性的结构的晶体管。例如,当使用可应用于本发明的半导体装置作为显示装置时,作为像素晶体管优选使用具有Loff区的晶体管以抑制截止电流值。另一方面,作为外围电路中的晶体管,优选使用具有Lov区的晶体管以通过缓和漏极附近的电场来防止导通电流值的退化。
附图标记110104表示具有与栅电极110117的侧面接触的侧壁110121的晶体管。当晶体管具有侧壁110121时,可以形成与侧壁110121重叠的区域作为LDD区。
附图标记110105表示通过使用掩模对半导体层进行掺杂来形成LDD(Loff)区的晶体管。通过该方式,可以准确地形成LDD区,并且可以降低晶体管的截止电流值。
附图标记110106表示通过使用掩模对半导体层进行掺杂来形成LDD(Lov)区的晶体管。通过该方式,可以准确地形成LDD区,通过缓和晶体管的漏极附近的电场,而可以防止导通电流值的退化。
接下来,参照图43B至43G说明一种晶体管的制造方法的例子,该晶体管可以提供在可应用本发明的半导体装置中。
注意,可以提供在可应用本发明的半导体装置中的晶体管的结构及制造方法不限于图43A至43G中所示的结构及制造方法,而可以使用各种结构及制造方法。
在本实施方式中,通过等离子体处理对衬底110111的表面、绝缘膜110112的表面、半导体层110113的表面、半导体层110114的表面、半导体层110115的表面、绝缘膜110116的表面、绝缘膜110118的表面或绝缘膜110119的表面进行氧化或氮化处理,可以使半导体层或绝缘膜氧化或氮化。以这种方式通过等离子体处理使半导体层或绝缘膜氧化或氮化,对半导体层或绝缘膜的表面进行表面改性,而可以形成比通过CVD法或溅射法致密的绝缘膜。因此,可以抑制诸如针孔等的缺陷,并且可以提高半导体装置的特性等。
首先,使用氢氟酸(HF)、碱或纯水清洗衬底110111的表面。作为衬底110111,可以使用硼硅酸钡玻璃、硼硅酸铝玻璃等的玻璃衬底;石英衬底;陶瓷衬底;或包含不锈钢的金属衬底等。此外,也可以使用由以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)为代表的塑料或如丙烯酸等的柔性合成树脂形成的衬底。这里示出了使用玻璃衬底作为衬底110111的情况。
这里,也可以通过对衬底110111的表面进行等离子体处理使衬底110111的表面氧化或氮化,在衬底110111的表面上形成氧化膜或氮化膜(图43B)。在下文中,通过对表面上进行等离子体处理而形成的氧化膜或氮化膜等的绝缘膜也称为等离子体处理绝缘膜。在图43B中,绝缘膜110131是等离子体处理绝缘膜。一般地,当在玻璃或塑料等的衬底上提供薄膜晶体管等的半导体元件时,包含在玻璃或塑料等中的诸如Na等的碱金属或碱土金属等的杂质元素混入到半导体元件使得半导体元件被污染,而有时对半导体元件造成负面影响。但是,通过使由玻璃或塑料等构成的衬底的表面氮化,可以防止被包含在衬底中的诸如Na等的碱金属或碱土金属等的杂质元素混入到半导体元件中。
当通过等离子体处理使表面氧化时,等离子体处理在氧气气氛中(例如在氧气(O2)和稀有气体(包含He、Ne、Ar、Kr和Xe中的至少一种)的气氛中;在氧气、氢气(H2)和稀有气体的气氛中;或在一氧化二氮和稀有气体的气氛中)进行。另一方面,当通过等离子体处理使半导体层氮化时,等离子体处理在氮气气氛中(例如在氮气(N2)和稀有气体(包含He、Ne、Ar、Kr和Xe中的至少一种)的气氛中;在氮气、氢气和稀有气体的气氛中;或在NH3和稀有气体的气氛中)进行。作为稀有气体,例如可以使用Ar。或者,也可以使用Ar和Kr的混合气体。因此,等离子体处理绝缘膜包含用于等离子体处理的稀有气体(包含He、Ne、Ar、Kr和Xe中的至少一种)。例如,当使用Ar时,等离子体处理绝缘膜包含Ar。
此外,优选在电子密度为1×1011cm-3以上1×1013cm-3以下且等离子体电子温度为0.5eV以上1.5eV以下的条件下,在包含上述气体的气氛中进行等离子体处理。因为等离子体的电子密度高并且在处理对象附近的电子温度低,所以可以防止等离子体对处理对象带来的损伤。而且,因为等离子体的电子密度高,为1×1011cm-3以上,通过等离子体处理使处理对象氧化或氮化来形成的氧化膜或氮化膜的厚度均匀性和密度等比通过CVD法、溅射法等形成的膜优越。或者,因为等离子体电子温度低,为1eV以下,所以与现有的等离子体处理或热氧化法相比,可以在较低的温度下进行氧化或氮化处理。例如,即使在比玻璃衬底的应变点温度低100度以上的低温度下进行等离子体处理,也可以充分地进行氧化或氮化处理。注意,作为用于产生等离子体的频率,可以使用微波(2.45GHz)等的高频波。注意,此后,除非特别声明,使用上述条件进行等离子体处理。
尽管图43B示出了通过对衬底110111的表面的进行等离子体处理来形成等离子体处理绝缘膜的情况,但本实施方式还包括在衬底110111的表面上不形成等离子体处理绝缘膜的情况。
尽管图43C至43G没有示出通过对处理对象的表面进行等离子体处理来形成的等离子体处理绝缘膜,但本实施方式还包括在衬底110111、绝缘膜110112、半导体层110113、半导体层110114、半导体层110115、绝缘膜110116、绝缘膜110118或绝缘膜110119的表面上存在通过进行等离子体处理形成的等离子体处理绝缘膜的情况。
接着,通过已知方法(溅射法、LPCVD法、等离子体CVD法等)在衬底110111上形成绝缘膜110112(图43C)。作为绝缘膜110112,可以使用氧化硅(SiO2)或氧氮化硅(SiOxNy)(x>y)。
这里,通过对绝缘膜110112的表面进行等离子体处理使绝缘膜110112的表面氧化或氮化而可以在绝缘膜110112的表面上形成等离子体处理绝缘膜。通过使绝缘膜110112的表面氧化,进行绝缘膜110112的表面改性,而可以获得针孔等缺陷较少的致密膜。而且,由于通过使绝缘膜110112的表面氧化,可以形成含N原子的比率低的等离子体处理绝缘膜,因此当在等离子体处理绝缘膜上提供半导体层时,等离子体处理绝缘膜和半导体层的界面特性提高。另外,等离子体处理绝缘膜包含用于等离子体处理的稀有气体(包含He、Ne、Ar、Kr和Xe中的至少一种)。注意,等离子体处理可以在上述条件下类似地进行。
接着,在绝缘膜110112上形成岛状半导体层110113和110114(图43D)。岛状半导体层110113和110114可以以这样的方式形成:通过已知的方法(溅射法、LPCVD法和等离子体CVD法等)使用包含硅(Si)作为其主要成分的材料(例如SixGe1-x等)等在绝缘膜110112上形成非晶半导体层,使该非晶半导体层结晶化,并且选择性地蚀刻该半导体层。注意,非晶半导体层的晶化可以通过已知的晶化法如激光晶化法、使用RTA或退火熔炉的热晶化法、使用促进结晶的金属元素的热晶化法或组合了这些方法的方法进行。这里,岛状半导体层的端部提供为具有近于垂直的形状(θ=85至100°)。或者,可以通过使用掩膜掺杂杂质形成用作低浓度漏区的半导体层110114。
这里,也可以通过对半导体层110113和110114进行等离子体处理使半导体层110113和110114的表面氧化或氮化,在半导体层110113和110114的表面上形成等离子体处理绝缘膜。例如,当将Si用于半导体层110113和110114时,作为等离子体处理绝缘膜形成氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNx)。或者,也可以在通过等离子体处理使半导体层110113和110114氧化之后,再次通过进行等离子体处理使半导体层110113和110114氮化。在此情况下,氧化硅(SiOx)与半导体层110113和110114接触地形成,并且氮氧化硅(SiNxOy)(x>y)在所述氧化硅的表面上形成。注意,当通过等离子体处理使半导体层氧化时,在氧气气氛中(例如在氧气(O2)和稀有气体(包含He、Ne、Ar、Kr和Xe中的至少一种)的气氛中;在氧气、氢气(H2)和稀有气体的气氛中;或在一氧化二氮和稀有气体的气氛中)进行等离子体处理。另一方面,当通过等离子体处理使半导体层氮化时,等离子体处理在氮气气氛中(例如在氮气(N2)和稀有气体(包含He、Ne、Ar、Kr和Xe中的至少一种)的气氛中;在氮气、氢气和稀有气体的气氛中;或在NH3和稀有气体的气氛中)进行。作为稀有气体,例如可以使用Ar。另外,也可以使用Ar和Kr的混合气体。因此,等离子体处理绝缘膜包含用于等离子体处理的稀有气体(包含He、Ne、Ar、Kr和Xe中的至少一种)。例如,当使用Ar时,等离子体处理绝缘膜包含Ar。
接着,形成绝缘膜110116(图43E)。绝缘膜110116可以通过已知的方法(例如溅射法、LPCVD法或等离子体CVD法)并且使用包含氧或氮的绝缘膜如氧化硅(SiOx),氮化硅(SiNx)、氧氮化硅(SiOxNy)(x>y)或氮氧或硅(SiNxOy)(x>y)的单层结构或叠层结构来形成。另外,当通过对半导体层110113和110114的表面进行等离子体处理来在半导体层110113和110114的表面上形成等离子体处理绝缘膜时,也可以将该等离子体绝缘膜用作绝缘膜110116。
这里,也可以通过对绝缘膜110116进行等离子体处理使绝缘膜110116的表面氧化或氮化,来在绝缘膜110116的表面上形成等离子体处理绝缘膜。注意,等离子体处理绝缘膜包含用于等离子体处理的稀有气体(包含He、Ne、Ar、Kr和Xe中的至少一种)。等离子处理可以在上述条件下类似地进行。
或者,也可以一旦在氧气气氛中进行等离子体处理使绝缘膜110116氧化之后,再次在氮气气氛中进行等离子体处理使绝缘膜110116氮化。像这样,通过对绝缘膜110116进行等离子体处理使绝缘膜110116的表面氧化或氮化,可以进行绝缘膜110116的表面改性而形成致密膜。通过等离子体处理获得的绝缘膜比通过CVD法、溅射法等形成的绝缘膜致密且具有较少的针孔等的缺陷。因此,可以提高薄膜晶体管的特性。
接着,形成栅电极110117(图43F)。栅电极110117可以通过已知的方法(例如溅射法、LPCVD法或等离子体CVD法等)形成。
在晶体管110101中,用作源区及漏区的半导体层110115可以通过在形成栅电极110117之后掺入杂质形成。
在晶体管110102中,用作LDD区的半导体层110114和用作源区及漏区的半导体层110115可以通过在形成栅电极110117之后掺入杂质形成。
在晶体管110103中,用作LDD区的半导体层110114和用作源区及漏区的半导体层110115可以通过在形成栅电极110117之后掺入杂质形成。
在晶体管110104中,用作LDD区的半导体层110114和用作源区及漏区的半导体层110115可以通过当在栅电极110117的侧面形成侧壁110121之后掺入杂质形成。
注意,作为侧壁110121可以使用氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNx)。作为在栅电极110117的侧面上形成侧壁110121的方法,例如,可以使用在形成栅电极110117之后通过已知方法形成氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNx),然后通过各向异性蚀刻蚀刻氧化硅(SiOx)膜或氮化硅(SiNx)膜的方法。通过该方法,由于可以仅在栅电极110117的侧面上保留氧化硅(SiOx)膜或氮化硅(SiNx)膜,所以可以在栅电极110117的侧面上形成侧壁110121。
在晶体管110105中,用作LDD(Loff)区的半导体层110114和用作源区及漏区的半导体层110115可以通过在以覆盖栅电极110117的方式形成掩膜110122之后掺入杂质形成。
在晶体管110106中,用作LDD(Lov)区的半导体层110114和用作源区及漏区的半导体层110115可以通过在形成栅电极110117之后掺入杂质形成。
接着,形成绝缘膜110118(图43G)。绝缘膜110118可以通过已知方法(溅射法或等离子体CVD法等),以包含氧或氮的绝缘膜如氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氧氮化硅(SiOxNy,x>y)或氮氧化硅(SiNxOy,x>y)或包含碳的膜如DLC(类金刚石碳)等的单层结构或叠层结构形成。
这里,可以通过对绝缘膜110118的表面进行等离子体处理使绝缘膜110118的表面氧化或氮化,在绝缘膜110118的表面上形成等离子体处理绝缘膜。注意,等离子体处理绝缘膜包含用于等离子体处理的稀有气体(包含He、Ne、Ar、Kr和Xe中的至少一种)。另外,等离子处理可以在上述条件下类似地进行。
接着,形成绝缘膜110119。绝缘膜110119可以通过已知方法(例如溅射法或等离子体CVD法等)并且使用下列膜的单层结构或叠层结构形成:包含氧或氮的绝缘膜如氧化硅(SiOx),氮化硅(SiNx)、氧氮化硅(SiOxNy)(x>y)或氮氧或硅(SiNxOy)(x>y);含碳的膜如DLC(类金刚石碳);有机材料如环氧、聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯苯酚、苯并环丁烯或丙烯酸;或硅氧烷树脂。注意,硅氧烷树脂相当于包括Si-O-Si键的树脂。硅氧烷的骨架结构由硅(Si)和氧(O)的键构成。使用至少包含氢的有机基(例如烷基或芳烃)作为取代基。也可以使用氟基作为取代基。或者,也可以使用至少包含氢的有机基和氟基作为取代基。此外,等离子体处理绝缘膜包含用于等离子体处理的稀有气体(包含He、Ne、Ar、Kr和Xe中的至少一种)。例如,当使用Ar时,等离子体绝缘膜包含Ar。
当作为绝缘膜110119使用诸如聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯苯酚、苯并环丁烯或丙烯酸等有机材料或者硅氧烷树脂时,通过等离子体处理使绝缘膜110119的表面氧化或氮化,可以进行该绝缘膜的表面改性。通过进行表面改性,绝缘膜110119的强度提高,而可以减少在形成开口部时产生的裂缝或在蚀刻时的膜厚度的降低等的物理损伤。而且,通过进行绝缘膜110119的表面改性,当在绝缘膜110119上形成导电膜110123时,可以增强对导电膜的粘附性。例如,当将硅氧烷树脂用于绝缘膜110119且通过等离子体处理进行氮化时,通过使硅氧烷树脂的表面氮化而形成包含氮或稀有气体的等离子体绝缘膜,物理强度则提高。
接着,在绝缘膜110119、110118和110116中形成接触孔,以便形成与半导体层110115电连接的导电膜110123。注意,接触孔也可以具有锥形。通过具有该形状,可以提高导电膜110123的覆盖性。
图44示出了底栅型晶体管及电容元件的截面结构。
在衬底110501的整个表面上形成有第一绝缘膜(绝缘膜110502)。第一绝缘膜具有防止来自于衬底一侧的杂质对半导体层造成负面影响而改变晶体管的性质的功能。换句话说,第一绝缘膜用作基底膜。因此,可以制造可靠性高的晶体管。另外,作为第一绝缘膜,可以使用氧化硅膜、氮化硅膜或氧氮化硅膜(SiOxNy)等的单层或叠层。
在第一绝缘膜上形成有第一导电层(导电层110503及导电层110504)。导电层110503包括用作晶体管110520的栅电极的部分。导电层110504包括用作电容元件110521的第一电极的部分。另外,作为第一导电层,可以使用Ti、Mo、Ta、Cr、W、Al、Nd、Cu、Ag、Au、Pt、Nb、Si、Zn、Fe、Ba、Ge等或者这些元素的合金。或者,可以使用包括这些元素(也包括合金)的叠层。
以至少覆盖第一导电层的方式形成第二绝缘膜(绝缘膜110522)。第二绝缘膜用作栅极绝缘膜。另外,作为第二绝缘膜,可以使用氧化硅膜、氮化硅膜或氧氮化硅膜(SiOxNy)等的单层或叠层。
作为与半导体层接触的第二绝缘膜,优选使用氧化硅膜。这是因为半导体层和第二绝缘膜接触的界面处的陷阱能级减少的缘故。
当第二绝缘膜与Mo接触时,优选使用氧化硅膜作为与Mo接触的第二绝缘膜。这是因为氧化硅膜不使Mo氧化的缘故。
通过光刻法、喷墨法、印刷法等在与第一导电层重叠的第二绝缘膜上的一部分形成有半导体层。一部分半导体层延伸到第二绝缘膜上的不与第一导电层重叠的部分。半导体层包括沟道形成区(沟道形成区110510)、LDD区(LDD区110508、110509)、以及杂质区(杂质区110505、110506、110507)。沟道形成区110510用作晶体管110520的沟道形成区。LDD区110508及110509用作晶体管110520的LDD区。注意,不必须形成LDD区110508及110509。杂质区110505包括用作晶体管110520的源电极及漏电极之一方的部分。杂质区110506包括用作晶体管110520的源电极及漏电极之另一方的部分。杂质区110507包括用作电容元件110521的第二电极的部分。
在整体上形成有第三绝缘膜(绝缘膜110511)。在第三绝缘膜的一部分中选择性地形成有接触孔。绝缘膜110511具有层间膜的功能。作为第三绝缘膜,可以使用无机材料(氧化硅、氮化硅或氧氮化硅等)或具有低介电常数的有机化合物材料(光敏或非光敏的有机树脂材料)等。或者,也可以使用包含硅氧烷的材料。另外,硅氧烷的骨架结构由硅(Si)和氧(O)的键构成。使用至少包含氢的有机基(例如烷基或芳烃)作为取代基。也可以使用氟基作为取代基。或者,也可以使用至少包含氢的有机基和氟基作为取代基。
在第三绝缘膜上形成有第二导电层(导电层110512、110513)。导电层110512通过在第三绝缘膜中形成的接触孔与晶体管110520的源电极及漏电极之另一方连接。因此,导电层110512包括用作晶体管110520的源电极及漏电极之另一方的部分。导电层110513包括用作电容元件110521的第一电极的部分。可以使用Ti、Mo、Ta、Cr、W、Al、Nd、Cu、Ag、Au、Pt、Nb、Si、Zn、Fe、Ba、Ge等或者这些元素的合金作为第二导电层。或者,可以使用这些元素(包括合金)的叠层。
另外,在形成第二导电层之后的工序中,可以形成各种绝缘膜或各种导电膜。
将说明使用非晶硅(a-Si:H)膜作为晶体管的半导体层的晶体管及电容元件的结构。
图45示出了顶栅型晶体管及电容元件的截面结构。
在衬底110201的整个表面上形成有第一绝缘膜(绝缘膜110202)。第一绝缘膜具有防止来自于衬底一侧的杂质对半导体层造成负面影响而改变晶体管的性质的功能。换句话说,第一绝缘膜具有作为基底膜的功能。因此,可以制造可靠性高的晶体管。另外,作为第一绝缘膜,可以使用氧化硅膜、氮化硅膜或氧氮化硅膜(SiOxNy)的单层或叠层。
注意,不必须形成第一绝缘膜。如果不形成第一绝缘膜,可以减少工序的数量,并且降低制造成本。因为可以简化结构,所以可以提高成品率。
在第一绝缘膜上形成有第一导电层(导电层110203、110204及110205)。导电层110203包括用作晶体管110220的源电极及漏电极之一方的部分。导电层110204包括用作晶体管110220的源电极及漏电极之另一个的部分。导电层110205包括用作电容元件110221的第一电极的部分。作为第一导电层,可以使用Ti、Mo、Ta、Cr、W、Al、Nd、Cu、Ag、Au、Pt、Nb、Si、Zn、Fe、Ba、Ge等或者这些元素的合金。或者,可以使用这些元素(包括合金)的叠层。
在导电层110203及110204上形成有第一半导体层(半导体层110206及110207)。半导体层110206包括用作源电极及漏电极之一方的部分。半导体层110207包括用作源电极及漏电极之另一方的部分。另外,作为第一半导体层,可以使用包含磷等的硅等。
在导电层110203和导电层110204之间且在第一绝缘膜上形成有第二半导体层(半导体层110208)。半导体层110208的一部分延伸到导电层110203上及导电层110204上。半导体层110208包括用作晶体管110220的沟道区的部分。另外,作为第二半导体层,可以使用如非晶硅(a-Si:H)等具有非晶态的半导体层、或诸如微晶半导体(μ-Si:H)等的半导体层等。
以至少覆盖该半导体层110208及导电层110205的方式形成有第二绝缘膜(绝缘膜110209、110210)。第二绝缘膜具有作为栅极绝缘膜的功能。作为第二绝缘膜,可以使用氧化硅膜、氮化硅膜或氧氮化硅膜(SiOxNy)等的单层或叠层。
另外,作为与第二半导体层接触的第二绝缘膜,优选使用氧化硅膜。这是因为第二半导体层和第二绝缘膜接触的界面处的陷阱能级减少的缘故。
另外,当第二绝缘膜与Mo接触时,优选使用氧化硅膜作为与Mo接触的第二绝缘膜。这是因为氧化硅膜不使Mo氧化的缘故。
在第二绝缘膜上形成有第二导电层(导电层110211及110212)。导电层110211包括用作晶体管110220的栅电极的部分。导电层110212用作电容元件110221的第二电极或布线。可以使用Ti、Mo、Ta、Cr、W、Al、Nd、Cu、Ag、Au、Pt、Nb、Si、Zn、Fe、Ba、Ge等或者这些元素的合金作为第二导电层。或者,可以使用这些元素(包括合金)的叠层。
在形成第二导电层之后的工序中,还可以形成各种绝缘膜或各种导电膜。
图46示出了反交错型(底栅型)晶体管及电容元件的截面结构。尤其,图46中所示的晶体管具有被称为沟道蚀刻型的结构。
在衬底110301的整个表面上形成有第一绝缘膜(绝缘膜110302)。第一绝缘膜具有防止来自于衬底一侧的杂质对半导体层造成负面影响而改变晶体管的性质的功能。换句话说,第一绝缘膜用作基底膜。因此,可以制造可靠性高的晶体管。另外,作为第一绝缘膜,可以使用氧化硅膜、氮化硅膜或氧氮化硅膜(SiOxNy)等的单层或叠层。
注意,不必须形成第一绝缘膜。如果不形成第一绝缘膜,可以减少工序的数量,并且降低制造成本。因为可以简化结构,可以提高成品率。
在第一绝缘膜上形成有第一导电层(导电层110303及110304)。导电层110303包括用作晶体管110320的栅电极的部分。导电层110304包括用作电容元件110321的第一电极的部分。作为第一导电层,可以使用Ti、Mo、Ta、Cr、W、Al、Nd、Cu、Ag、Au、Pt、Nb、Si、Zn、Fe、Ba、Ge等或者这些元素的合金。或者,可以使用这些元素(包括合金)的叠层。
以至少覆盖第一导电层的方式形成有第二绝缘膜(绝缘膜110305)。第二绝缘膜用作栅极绝缘膜。另外,作为第二绝缘膜,可以使用氧化硅膜、氮化硅膜或氧氮化硅膜(SiOxNy)等的单层或叠层。
作为与半导体层接触的第二绝缘膜,优选使用氧化硅膜。这是因为半导体层和第二绝缘膜接触的界面处的陷阱能级减少的缘故。
当第二绝缘膜与Mo接触时,优选使用氧化硅膜作为与Mo接触的第二绝缘膜。这是因为氧化硅膜不使Mo氧化的缘故。
通过光刻法、喷墨法、印刷法等在第二绝缘膜上的与第一导电层重叠的部分的一部分形成有第一半导体层(半导体层110306)。半导体层110306的一部分延伸到第二绝缘膜上的不与第一导电层重叠的部分。半导体层110306包括用作晶体管110320的沟道区的部分。作为半导体层110306,可以使用如非晶硅(a-Si:H)等具有非晶态的半导体层,或如微晶半导体(μ-Si:H)等的半导体层等。
在第一半导体层的一部分上形成有第二半导体层(半导体层110307及110308)。半导体层110307包括用作源电极及漏电极之一方的部分。半导体层110308包括用作源电极及漏电极之另一方的部分。另外,可以使用包含磷等的硅等作为第二半导体层。
在第二半导体层及第二绝缘膜上形成有第二导电层(导电层110309、110310及110311)。导电层110309包括用作晶体管110320的源电极及漏电极之一方的部分。导电层110310包括用作晶体管110320的源电极及漏电极之另一方的部分。导电层110311包括用作电容元件110321的第二电极的部分。另外,可以使用Ti、Mo、Ta、Cr、W、Al、Nd、Cu、Ag、Au、Pt、Nb、Si、Zn、Fe、Ba、Ge等或者这些元素的合金作为第二导电层。或者,可以使用这些元素(包括合金)的叠层。
另外,在形成第二导电层之后的工序中,也可以形成各种绝缘膜或各种导电膜。
这里,将说明沟道蚀刻型晶体管的工序特征的一个例子。可以使用相同的掩模形成第一半导体层及第二半导体层。具体而言,第一半导体层和第二半导体层连续形成。使用相同的掩模形成第一半导体层及第二半导体层。
将说明沟道蚀刻型晶体管的工序特征的另一实例。不使用新的掩模,形成晶体管的沟道区。具体而言,在形成第二导电层之后,使用第二导电层作为掩模去除第二半导体层的一部分。或者,通过使用与第二导电层相同的掩模去除第二半导体层的一部分。形成在去除了的第二半导体层下的第一半导体层用作晶体管的沟道区。
图47示出了反交错型(底栅型)晶体管及电容元件的截面结构。尤其,图47所示的晶体管具有被称为沟道保护型(沟道停止型)的结构。
在衬底110401的整个表面上形成第一绝缘膜(绝缘膜110402)。该第一绝缘膜具有防止来自于衬底一侧的杂质对半导体层造成负面影响而改变晶体管的性质的功能。换句话说,第一绝缘膜用作基底膜。因此,可以制造可靠性高的晶体管。另外,作为第一绝缘膜,可以使用氧化硅膜、氮化硅膜或氧氮化硅膜(SiOxNy)等的单层或叠层。
注意,不必须形成该第一绝缘膜。如果不形成第一绝缘膜,可以减少工序的数量,并且可以降低制造成本。因为可以简化结构,可以提高成品率。
在第一绝缘膜上形成有第一导电层(导电层110403及110404)。导电层110403包括用作晶体管110420的栅电极的部分。导电层110404包括用作电容元件110421的第一电极的部分。作为第一导电层,可以使用Ti、Mo、Ta、Cr、W、Al、Nd、Cu、Ag、Au、Pt、Nb、Si、Zn、Fe、Ba、Ge或这些元素的合金。或者,可以使用这些元素(包括合金)的叠层。
以至少覆盖该第一导电层的方式形成第二绝缘膜(绝缘膜110405)。第二绝缘膜用作栅极绝缘膜。另外,作为第二绝缘膜,可以使用氧化硅膜、氮化硅膜或氧氮化硅膜(SiOxNy)等的单层或叠层。
作为与半导体层接触的第二绝缘膜,优选使用氧化硅膜。这是因为半导体层和第二绝缘膜接触的界面处的陷阱能级减少的缘故。
另外,当第二绝缘膜与Mo接触时,优选使用氧化硅膜作为与Mo接触的第二绝缘膜。这是因为氧化硅膜不使Mo氧化的缘故。
通过光刻法、喷墨法或印刷法等在第二绝缘膜上的与第一导电层重叠的一部分中形成第一半导体层(半导体层110406)。半导体层110406的一部分延伸到第二绝缘膜上的不与第一导电层重叠的部分。半导体层110406包括用作晶体管110420的沟道区的部分。另外,作为半导体层110406,可以使用具有非晶态的半导体层例如非晶硅(a-Si:H),或诸如微晶半导体(μ-Si:H)等的半导体层等。
在第一半导体层的一部分上形成有第三绝缘膜(绝缘膜110412)。绝缘膜110412具有防止晶体管110420的沟道被蚀刻而去除的功能。换句话说,绝缘膜110412用作沟道保护膜(沟道停止膜)。另外,作为第三绝缘膜,可以使用氧化硅膜、氮化硅膜或氧氮化硅膜(SiOxNy)的单层或叠层。
在第一半导体层的一部分和第三绝缘膜的一部分上形成有第二半导体层(半导体层110407及110408)。半导体层110407包括用作源电极和漏电极之一方的部分。半导体层110408包括用作源电极和漏电极之另一方的部分。可以使用包括磷等的硅等作为第二半导体层。
在第二半导体层上形成有第二导电层(导电层110409、110410及110411)。导电层110409包括用作晶体管110420的源电极和漏电极之一方的部分。导电层110410包括用作晶体管110420的源电极及漏电极之另一方的部分。导电层110411包括用作电容元件110421的第二电极的部分。注意,可以使用Ti、Mo、Ta、Cr、W、Al、Nd、Cu、Ag、Au、Pt、Nb、Si、Zn、Fe、Ba、Ge或这些元素的合金作为第二导电层。或者,可以使用这些元素(包括合金)的叠层。
另外,在形成第二导电层之后的工序中,可以形成各种绝缘膜或各种导电膜。
这里,说明沟道保护型晶体管的工序特征的一个例子。可以使用相同的掩膜形成第一半导体层、第二半导体层以及第二导电层。同时,可以形成沟道区。具体而言,形成第一半导体层,接着,使用掩膜形成第三绝缘膜(沟道保护膜、沟道停止膜),接着,连续形成第二半导体层和第二导电层。在形成第二导电层之后,使用相同的掩膜形成第一半导体层、第二半导体层、以及第二导电层。但是,由于第三绝缘膜下面的第一半导体层被第三绝缘膜保护,所以不被蚀刻而去除。该部分(在其上形成有第三绝缘膜的第一半导体层的部分)用作沟道区。
注意,在本实施方式中参照各种附图进行了说明。各附图所示的内容(或其一部分)可以自由地适用于其他附图所示的内容(或其一部分),可以自由地与其他附图所示的内容(或其一部分)组合,或者,也可以自由地转换成其他附图所示的内容(或其一部分)。再者,通过组合如上所示的附图的各部分和其他部分,可以构成更多附图。
同样地,本实施方式中的各附图所示的内容(或其一部分)可以自由地适用于其他实施方式及实施例的附图所示的内容(或其一部分),可以自由地与其他实施方式及实施例的附图所示的内容(或其一部分)组合,或者,也可以自由地转换成其他实施方式及实施例的附图所示的内容(或其一部分)。再者,通过组合本实施方式的附图的各部分和其他实施方式及实施例的部分,可以构成更多附图。
此外,本实施方式表示其他实施方式及实施例所述的内容(或其一部分)的具体例子、其变形例子、其一部分改变的例子、改良例子、详细例子、应用例子、相关部分的例子等。由此,其他实施方式及实施例所述的内容可以自由地适用于本实施方式所述的内容,可以自由地与本实施方式所述的内容组合,或者,也可以自由地转换成本实施方式所述的内容。
实施方式10
在本实施方式中,将说明显示装置的一个例子,尤其说明进行光学处理的情况。
图81A和81B中所示的背投显示装置130100提供有放映机单元130111、镜子130112以及屏幕面板130101。背投显示装置130100还可以提供有扬声器130102和操作开关类130104。放映机单元130111布置在背投显示装置130100的框体130110的下部,并且向镜子130112投射基于图像信号显示图像的投射光。背投显示装置130100具有显示从屏幕面板130101的背面投射的图像的结构。
图82示出了正投显示装置130200。正投显示装置130200提供有放映机单元130111和投射光学系统130201。投射光学系统130201具有将图像投射到在前面提供的屏幕等上的结构。
在下文中说明可应用于图81A和81B的背投显示装置130100和图82的正投显示装置130200的放映机单元130111的结构。
图83示出了放映机单元130111的一个结构例子。该放映机单元130111提供有光源单元130301及调制单元130304。光源单元130301提供有包括透镜子类而构成的光源光学系统130303和光源灯130302。光源灯130302容纳在框体中,以便杂散光不扩散。作为光源灯130302,可以使用发射大量光的灯,例如高压汞灯或氙灯等。光源光学系统130303可以适当地提供有光学透镜、具有偏振光功能的膜、用于调节相位差的膜、IR膜等。布置光源单元130301,使得辐射光被投射到调制单元130304。调制单元130304提供有多个显示面板130308、彩色滤光片、二色镜130305、全反射镜130306、棱镜130309、以及投射光学系统130310。从光源单元130301发射的光通过二色镜130305被分到多个光学路径。另外,附图标记130307表示相位差板。
每个光学路径提供有使预定波长或波长带的光透过的彩色滤光片和显示面板130308。透过型的显示面板130308基于图像信号调制透过光。透过显示面板130308的各个颜色的光入射到棱镜130309,并且通过投射光学系统130310在屏幕上显示图像。注意,可以在镜子和屏幕之间提供菲涅尔透镜。被放映机单元130111投射且被镜子反射的光被菲涅尔透镜转换成大致平行的光以投射到屏幕上。
图84所示的放映机单元130111具有提供有反射型显示面板130407、130408和130409的结构。
图84所示的放映机单元130111提供有光源单元130301和调制单元130400。光源单元130301可以具有与图83类似的结构。来自光源单元130301的光被二色镜130401、130402、以及全反射镜130403分到多个光学路径以入射到偏振光束分离器130404、130405和130406。偏振光束分离器130404、130405和130406对应于反射型显示面板130407、130408和130409而提供,这些反射型显示面板对应于各个颜色。反射型显示面板130407、130408和130409基于图像信号调制反射的光。反射型显示面板130407、130408和130409反射的各个颜色的光入射到棱镜130410而被合成,通过投射光学系统130411投射。
在从光源单元130101发射的光中,只有红色波长区域中的光通过二色镜130401透过,而绿色和蓝色波长区域中的光被二色镜130401反射。而且,只有绿色波长区域中的光通过二色镜130402反射。透过二色镜130401的红色波长区域中的光被全反射镜130403反射并入射到偏振光束分离器130404。蓝色波长区域中的光入射到偏振光束分离器130405。绿色波长区域中的光入射到偏振光束分离器130406。偏振光束分离器130404、130405和130406具有将入射光分成P偏振光和S偏振光的功能以及仅透过P偏振光的功能。反射型显示面板130407、130408和130409基于图像信号偏振入射光。
仅对应于各个颜色的S偏振光入射到对应于各个颜色的反射型显示面板130407、130408和130409。另外,反射型显示面板130407、130408和130409可以是液晶面板。在这种情况下,液晶面板以电控双折射(ECB)模式工作。液晶分子相对于衬底以一定角度垂直取向。因此,在反射型显示面板130407、130408和130409中,当像素处于截止状态时,显示分子以不改变入射光的偏振状态而反射入射光的方式取向。当像素处于导通状态时,显示分子的取向状态改变,而入射光的偏振状态改变。
图84中的放映机单元130111可以应用于图81A和81B的背投显示装置130100和图82中的正投显示装置130200。
图85A至85C示出了单板型放映机单元的结构。图85A所示的放映机单元130111提供有光源单元130301、显示面板130507、投射光学系统130511以及相位差板130504。投射光学系统130511由一个或多个透镜构成。显示面板130507也可以提供有彩色滤光片。
图85B示出了通过场顺序方式工作的放映机单元130111的结构。场顺序方式是通过错开时间地将如红、绿和蓝等各个颜色的光依次入射到显示面板而在不使用彩色滤光片的状态下进行彩色显示的方式。尤其,通过组合相对于输入信号变化具有高响应速度的显示面板,可以显示高清晰的图像。在图85B中,在光源单元130301和显示面板130508之间提供包括多个红、绿和蓝等的彩色滤光片的旋转彩色滤光片板130505。另外,附图标记130512表示投射光学系统。
图85C所示的放映机单元130111具有作为颜色显示方法使用微透镜的颜色分离方法的结构。该方法是通过在显示面板130509的光入射一侧提供微透镜阵列130506且从各个方向照射各个颜色的光来实现彩色显示的方式。采用这种方式的放映机单元130111由于彩色滤光片导致的光损耗少,从而可以高效地利用来自光源单元130301的光。图85C所示的放映机单元130111提供有二色镜130501、130502、以及红光用二色镜130503,使得各个颜色的光从各个方向照射到显示面板130509。另外,附图标记130513表示投射光学系统。
注意,在本实施方式中参照各种附图进行了说明。各附图所示的内容(或其一部分)可以自由地适用于其他附图所示的内容(或其一部分),可以自由地与其他附图所示的内容(或其一部分)组合,或者,也可以自由地转换成其他附图所示的内容(或其一部分)。再者,通过组合如上所示的附图的各部分和其他部分,可以构成更多附图。
同样地,本实施方式中的各附图所示的内容(或其一部分)可以自由地适用于其他实施方式及实施例的附图所示的内容(或其一部分),可以自由地与其他实施方式及实施例的附图所示的内容(或其一部分)组合,或者,也可以自由地转换成其他实施方式及实施例的附图所示的内容(或其一部分)。再者,通过组合本实施方式的附图的各部分和其他实施方式及实施例的部分,可以构成更多附图。
此外,本实施方式表示其他实施方式及实施例所述的内容(或其一部分)的具体例子、其变形例子、其一部分改变的例子、改良例子、详细例子、应用例子、相关部分的例子等。由此,其他实施方式及实施例所述的内容可以自由地适用于本实施方式所述的内容,可以自由地与本实施方式所述的内容组合,或者,也可以自由地转换成本实施方式所述的内容。
实施方式11
在本实施方式中,说明显示装置的工作。
图71示出了显示装置的结构例子。
显示装置180100包括像素部180101、信号线驱动电路180103、以及扫描线驱动电路180104。在像素部180101中,多个信号线S1至Sn以列方向从信号线驱动电路180103延伸而配置。在像素部180101中,多个扫描线G1至Gm以行方向从扫描线驱动电路180104延伸而配置。像素180102在多个信号线S1至Sn和多个扫描线G1至Gm的每一个交叉的部分配置为矩阵形状。
信号线驱动电路180103具有向信号线S1至Sn分别输出信号的功能。也可以将该信号称为视频信号。另外,扫描线驱动电路180104具有向扫描线G1至Gm分别输出信号的功能。也可以将该信号称为扫描信号。
像素180102至少包括与信号线连接的开关元件。根据扫描线的电位(扫描信号)控制该开关元件的导通/截止。当开关元件导通时,像素180102被选择,而当开关元件截止时,像素180102不被选择。
当像素180102被选择时(选择状态),视频信号从信号线输入到像素180102。像素180102的状态(例如,亮度、透过率、保持电容的电压等)根据所述输入了的视频信号而变化。
当像素180102不被选择时(非选择状态),视频信号不被输入到像素180102。注意,像素180102由于保持对应于选择时输入了的视频信号的电位,因此保持对应于视频信号的状态(例如,亮度、透过率、保持电容的电压等)。
显示装置的结构不限于图71中所示的结构。例如,可以根据像素180102的结构另外添加布线(扫描线、信号线、电源线、电容线或公共线等)。作为另一例子,也可以添加具有各种功能的电路。
图72是用于说明显示装置的工作的时序图的一个例子。
图72的时序图示出了一个帧周期,该帧周期相当于显示一屏图像的周期。对于一个帧周期没有特别的限制,但是一个帧周期优选为1/60秒以下,以使观察着不观察到闪烁。
在图72的时序图中,示出了第一行扫描线G1,第i行扫描线Gi(扫描线G1至Gm其中之一)、第i+1行扫描线Gi+1、以及第m行扫描线Gm各个被选择的时序。
在选择扫描线的同时,还选择连接到该扫描线的像素180102。例如,当选择第i行扫描线Gi时,还选择连接到第i行扫描线Gi的像素180102。
扫描线G1至Gm从第一行扫描线G1到第m行扫描线Gm被依次选择(以下也称为扫描)。例如,当第i行扫描线Gi被选择时,第i行扫描线Gi之外的扫描线(G1至Gi-1,Gi+1至Gm)不被选择。在下一周期,第i+1行扫描线Gi+1被选择。将一个扫描线被选择的周期称为一个栅极选择周期。
因此,当选择某一行扫描线时,视频信号从信号线S1至Sn各个输入到与该扫描线连接的多个像素180102。例如,当第i行扫描线Gi被选择时,连接到第i行扫描线Gi的多个像素180102分别从各个信号线S1至Sn输入任意的视频信号。像这样,可以通过扫描信号及视频信号独立地控制多个像素180102的每一个。
接下来,说明将一个栅极选择周期分成多个子栅极选择周期的情况。图73是在将一个栅极选择周期分成两个子栅极选择周期(第一子栅极选择周期及第二子栅极选择周期)的情况下的时序图。
注意,也可以将一个栅极选择周期分成三个以上的子栅极选择周期。
图73的时序图示出了相当于显示一屏图像的周期的一个帧周期。对于一个帧周期没有特别的限制,但是一个帧周期优选为1/60秒以下,以使观察着不观察到闪烁。
注意,一个帧被分成两个子帧(第一子帧及第二子帧)。
图73的时序图示出了第i行扫描线Gi、第i+1行扫描线Gi+1、第j行扫描线Gj(扫描线Gi+1至Gm之一)、以及第j+1行扫描线Gj+1各个被选择的时序。
在选择扫描线的同时,还选择连接到扫描线的像素180102。例如,当选择第i行扫描线Gi时,还选择连接到第i行扫描线Gi的像素180102。
另外,扫描线G1至Gm的每一个在各个子栅极选择周期中被依次扫描。例如在某一个栅极选择周期中,在第一子栅极选择周期中选择第i行扫描线Gi,在第二子栅极选择周期中选择第j行扫描线Gj。这样,可以在一个栅极选择周期中像同时选择了两行扫描线一样工作。此时,在第一子栅极选择周期和第二子栅极选择周期中,不同的视频信号被输入到信号线S1至Sn。因此,可以将不同的视频信号输入到连接到第i行的多个像素180102和连接到第j行的多个像素180102。
接着,将说明转换被输入的图像数据的帧率(也称为输入帧率)和显示的帧率(也称为显示帧率)的驱动方法。另外,帧率为相当于每一秒的帧的数量,其单位为Hz。
在本实施方式中,输入帧率与显示帧率不必一致。在输入帧率和显示帧率不同的情况下,可以使用转换图像数据的帧率的电路(帧率转换电路)来转换帧率。这样,即使在输入帧率和显示帧率不同的情况下,也可以以各种显示帧率进行显示。
在输入帧率大于显示帧率时,通过作废被输入的图像数据的一部分,可以将输入帧率转换为各种显示帧率来进行显示。在此情况下,由于可以减少显示帧率,所以可以降低用于显示的驱动电路的工作频率,而可以降低耗电量。另一方面,在输入帧率小于显示帧率时,通过使用下列方法可以将输入帧率转换为各种显示帧率来进行显示,即多次显示被输入的图像数据的全部或一部分;从被输入的图像数据生成另一个图像;生成与被输入的图像数据无关的图像;等等。在此情况下,通过增加显示帧率,可以提高动态图像的质量。
在本实施方式中,详细说明输入帧率小于显示帧率时的帧率转换方法。注意,对于输入帧率大于显示帧率时的帧率转换方法而言,可以进行与输入帧率小于显示帧率时的帧率转换方法相反的顺序而实现。
在本实施方式中,将以与输入帧率相同的帧率显示的图像称为基本图像。另一方面,将以与基本图像不同的帧率显示且用于实现输入帧率和显示帧率之间的匹配而显示的图像称为内插图像。作为基本图像可以使用与被输入的图像数据相同的图像。作为内插图像可以使用与基本图像相同的图像。而且,也可以形成与基本图像不同的图像并且将该形成了的图像作为内插图像。
内插图像通过如下方法形成:检测被输入的图像数据的随时间变化(图像的运动),将处于其中间状态的图像作为内插图像的方法;将基本图像的亮度乘以某个系数而获得的图像作为内插图像的方法;以及根据被输入的图像数据形成多个不同的图像,并且通过时间上连续显示该多个图像(将该多个图像之中的一个作为基本图像,而将另外的图像作为内插图像),使观察者知觉对应于被输入的图像数据的图像被显示的方法;等等。作为根据被输入的图像数据形成多个不同的图像的方法,有转换被输入的图像数据的伽马值的方法、以及分割被输入的图像数据所包含的灰度值的方法等。
中间状态的图像(中间图像)是指检测被输入的图像数据的随时间变化(图像的运动)并内插所检测了的运动而获得的图像。将通过这种方法获得中间图像的方式称为运动补偿。
接着,将说明帧率转换方法的具体例子。根据该方法,可以实现任意有理数(n/m)倍的帧率转换。在此,n及m为1以上的整数。本实施方式中的帧率转换方法可以分为第一步骤和第二步骤。这里,第一步骤为以任意有理数(n/m)倍进行帧率转换的步骤。在此,既可以使用基本图像作为内插图像,又可以使用通过运动补偿获得的中间图像作为内插图像。第二步骤为用于进行如下方法的步骤,即根据被输入的图像数据或第一步骤中进行了帧率转换的各个图像形成多个不同图像(子图像)并时间上连续显示该多个子图像的方法。通过使用根据第二步骤的方法,尽管实际上显示多个不同的图像,也可以使人眼知觉原来的图像被显示。
另外,本实施方式中的帧率转换方法可以使用第一步骤及第二步骤两者,可以省略第一步骤而仅使用第二步骤,或者也可以省略第二步骤而仅使用第一步骤。
首先,作为第一步骤,将说明任意有理数(n/m)倍的帧率转换(参照图74)。在图74中,横轴表示时间,而纵轴表示分为各个情况的各种n及m。图74中的图形表示被显示的图像的示意图,其中被显示的时序由横向位置表示。而且,使用图形中的点示意地表示图像的运动。但是,这是用于说明的例子,而被显示的图像不局限于此。该方法可以应用于各种图像。
期间Tin表示输入图像数据的周期。输入图像数据的周期对应于输入帧率。例如,当输入帧率为60Hz时,输入图像数据的周期为1/60秒。同样地,当输入帧率为50Hz时,输入图像数据的周期为1/50秒。像这样,输入图像数据的周期(单位:秒)为输入帧率(单位:Hz)的倒数。另外,可以使用各种输入帧率。例如,可以举出24Hz、50Hz、60Hz、70Hz、48Hz、100Hz、120Hz、140Hz等。24Hz为用于胶卷电影等的帧率。50Hz为用于PAL规格的图像信号等的帧率。60Hz为用于NTSC规格的图像信号等的帧率。70Hz为用于个人计算机的显示器输入信号等的帧率。48Hz、100Hz、120Hz、140Hz为24Hz、50Hz、60Hz、70Hz的2倍的帧率。另外,不局限于2倍,也可以为各种倍数的帧率。像这样,通过本实施方式所示的方法,可以对于各种规格的输入信号而实现帧率的转换。
在第一步骤中的任意有理数(n/m)倍的帧率转换的顺序如下。作为顺序1,决定相对于第一基本图像的第k内插图像(k为1以上的整数,起始值为1)的显示时序。第k内插图像的显示时序为在显示第一基本图像之后经过输入图像数据的周期的k(m/n)倍的期间的时刻。作为顺序2,判断用于决定第k内插图像的显示时序的系数k(m/n)是否整数。若是整数,在第k内插图像的显示时序中显示第(k(m/n)+1)基本图像,并且结束第一步骤。若不是整数,则进入顺序3。作为顺序3,决定用作第k内插图像的图像。具体而言,将用于决定第k内插图像的显示时序的系数k(m/n)转换为x+y/n的形式。这里,x及y为整数,并且y小于n。在将第k内插图像作为根据运动补偿而获得的中间图像的情况下,第k内插图像为作为如下图像而获得的中间图像,即相当于从第(x+1)基本图像到第(x+2)基本图像的图像的运动的(y/n)倍的运动的图像。在第k内插图像为与基本图像相同的图像的情况下,可以使用第(x+1)的基本图像。在另外的部分详细说明作为相当于图像的运动的(y/n)倍的运动的图像获得中间图像的方法。作为顺序4,对象的内插图像换成下一个内插图像。具体而言,k的值增加1,返回顺序1。
接着,对于在第一步骤中的顺序,具体表示n及m值来详细说明。
另外,进行第一步骤中的顺序的构造既可以安装在装置中,又可以在设计装置的阶段预先决定。若在装置中安装有进行第一步骤中的顺序的构造,则可以切换驱动方法以进行根据情况的最佳工作。此时的情况包括图像数据的内容、装置内外的环境(温度、湿度、气压、光、声音、磁场、电场、射线量、高度、加速度、移动速度等)、使用者设定、软件版本等。另一方面,若在设计装置的阶段预先决定进行第一步骤中的顺序的构造,则可以使用对于各个驱动方法最合适的驱动电路,并且通过预先决定构造,可以利用大量生产效果来降低制造成本。
在n=1、m=1,即转换比率(n/m)为1(图74的n=1、m=1的部分)的情况下,第一步骤中的工作如下。首先,当k=1时,在顺序1中决定相对于第一基本图像的第一内插图像的显示时序。第一内插图像的显示时序为在显示第一基本图像之后经过输入图像数据的周期的k(m/n)倍即1倍的期间的时刻。
接着,在顺序2中判断用于决定第一内插图像的显示时序的系数k(m/n)是否整数。在此,系数k(m/n)为1,它为整数。因此,在第一内插图像的显示时序中显示第(k(m/n)+1)基本图像即第二基本图像,并且结束第一步骤。
换言之,在转换比率为1的情况下,第k图像为基本图像,第k+1图像为基本图像,并且图像显示周期为输入图像数据的周期的1倍。
具体而言,在转换比率为1(n/m=1)的情况下的显示装置的驱动方法如下:作为输入图像数据以一定的周期依次输入第i(i为正整数)图像数据和第i+1图像数据,并且以与输入图像数据的周期相同的间隔依次显示第k(k为正整数)图像和第k+1图像,其中所述第k图像根据所述第i图像数据而表示,并且所述第k+1图像根据所述第i+1图像数据而表示。
在此,在转换比率为1的情况下,由于可以省略帧率转换电路,所以具有可以降低制造成本的优点。在转换比率为1的情况下,还具有如下优点:与转换比率小于1的情况相比可以提高动态图像质量;与转换比率大于1的情况相比可以降低耗电量及制造成本。
在n=2、m=1,即转换比率(n/m)为2(图74的n=2、m=1的部分)的情况下,第一步骤中的工作如下。首先,当k=1时,在顺序1中决定相对于第一基本图像的第一内插图像的显示时序。第一内插图像的显示时序为在显示第一基本图像之后经过输入图像数据的周期的k(m/n)倍即1/2倍的期间的时刻。
接着,在顺序2中判断用于决定第一内插图像的显示时序的系数k(m/n)是否整数。在此,系数k(m/n)为1/2,它不是整数。因此,进入顺序3。
在顺序3中决定用作第一内插图像的图像。由此,将系数1/2转换为x+y/n的形式。当系数1/2时,x=0,y=1。在将第一内插图像作为根据运动补偿而获得的中间图像的情况下,第一内插图像为作为如下图像而获得的中间图像,即相当于从第(x+1)基本图像即第一基本图像到第(x+2)基本图像即第二基本图像的图像的运动的y/n倍即1/2倍的运动的图像。在第一内插图像为与基本图像相同的图像的情况下,可以使用第(x+1)基本图像即第一基本图像。
通过到此为止的顺序,可以决定第一内插图像的显示时序和作为第一内插图像显示的图像。接着,在顺序4中,对象的内插图像从第一内插图像换成第二内插图像。换言之,k从1变为2,返回顺序1。
当k=2时,在顺序1中决定相对于第一基本图像的第二内插图像的显示时序。第二内插图像的显示时序为在显示第一基本图像之后经过输入图像数据的周期的k(m/n)倍即1倍的期间的时刻。
接着,在顺序2中判断用于决定第二内插图像的显示时序的系数k(m/n)是否整数。在此,系数k(m/n)为1,它为整数。因此,在第二内插图像的显示时序中显示第(k(m/n)+1)基本图像即第二基本图像,并且结束第一步骤。
换言之,在转换比率为2(n/m=2)的情况下,第k图像为基本图像,第k+1图像为内插图像,第k+2图像为基本图像,并且图像显示周期为输入图像数据的周期的1/2倍。
具体而言,在转换比率为2(n/m=2)的情况下的显示装置的驱动方法如下:作为输入图像数据以一定的周期依次输入第i(i为正整数)图像数据和第i+1图像数据,并且以输入图像数据的周期的1/2倍的间隔依次显示第k(k为正整数)图像、第k+1图像、以及第k+2图像,其中所述第k图像根据所述第i图像数据而表示,所述第k+1图像根据相当于从所述第i图像数据到所述第i+1图像数据的运动的1/2倍的运动的图像而表示,并且第k+2图像根据所述第i+1图像数据而表示。
进一步具体而言,在转换比率为2(n/m=2)的情况下的显示装置的驱动方法如下:作为输入图像数据以一定的周期依次输入第i(i为正整数)图像数据和第i+1图像数据,并且以输入图像数据的周期的1/2倍的间隔依次显示第k(k为正整数)图像、第k+1图像、以及第k+2图像,其中所述第k图像根据所述第i图像数据而表示,所述第k+1图像根据所述第i图像数据而表示,并且所述第k+2图像根据所述第i+1图像数据而表示。
具体而言,转换比率为2的情况也被称为2倍速驱动或者简单地称为倍速驱动。例如,若输入帧率为60Hz,则显示帧率为120Hz(120Hz驱动)。并且,相对于一个输入图像连续显示两次图像。此时,在内插图像为根据运动补偿而获得的中间图像的情况下,由于可以平滑地显示动态图像,而可以明确地提高动态图像的质量。而且,在显示装置为有源矩阵型液晶显示装置的情况下,尤其明确地造成图像质量改善效果。该效果与如下问题有关,即液晶元件的电容量由于外加电压而变动的所谓动态电容导致的写入电压不足。换言之,通过使显示帧率大于输入帧率,可以增加图像数据的写入工作的频度,而可以降低起因于由于动态电容导致的写入电压不足的动态图像的拖尾、余像等的障碍。再者,组合液晶显示装置的交流驱动和120Hz驱动也很有效。换言之,通过将液晶显示装置的驱动频率设定为120Hz并且将交流驱动的频率设定为其整数倍或整数分之一(例如,30Hz、60Hz、120Hz、240Hz等),可以将由于交流驱动而出现的闪烁降低到人眼不能知觉到的程度。
在n=3、m=1即转换比率(n/m)为3(图74的n=3、m=1的部分)的情况下,第一步骤中的工作如下。首先,当k=1时,在顺序1中决定相对于第一基本图像的第一内插图像的显示时序。第一内插图像的显示时序为在显示第一基本图像之后经过输入图像数据的周期的k(m/n)倍即1/3倍的期间的时刻。
接着,在顺序2中判断用于决定第一内插图像的显示时序的系数k(m/n)是否整数。在此,系数k(m/n)为1/3,它不是整数。因此,进入顺序3。
在顺序3中决定用作第一内插图像的图像。由此,将系数1/3转换为x+y/n的形式。当系数1/3时,x=0,y=1。在将第一内插图像作为根据运动补偿而获得的中间图像的情况下,第一内插图像为作为如下图像而获得的中间图像,即相当于从第(x+1)基本图像即第一基本图像到第(x+2)基本图像即第二基本图像的图像的运动的y/n倍即1/3倍的运动的图像。在第一内插图像为与基本图像相同的图像的情况下,可以使用第(x+1)基本图像即第一基本图像。
通过到此为止的顺序,可以决定第一内插图像的显示时序和作为第一内插图像显示的图像。接着,在顺序4中,对象的内插图像从第一内插图像换成第二内插图像。换言之,k从1变为2,返回顺序1。
当k=2时,在顺序1中决定相对于第一基本图像的第二内插图像的显示时序。第二内插图像的显示时序为在显示第一基本图像之后经过输入图像数据的周期的k(m/n)倍即2/3倍的期间的时刻。
接着,在顺序2中判断用于决定第二内插图像的显示时序的系数k(m/n)是否整数。在此,系数k(m/n)为2/3,它不是整数。因此,进入顺序3。
在顺序3中决定用作第二内插图像的图像。由此,将系数2/3转换为x+y/n的形式。当系数2/3时,x=0,y=2。在将第二内插图像作为根据运动补偿而获得的中间图像的情况下,第二内插图像为作为如下图像而获得的中间图像,即相当于从第(x+1)基本图像即第一基本图像到第(x+2)基本图像及第二基本图像的图像的运动的y/n倍及2/3倍的运动的图像。在第二内插图像为与基本图像相同的图像的情况下,可以使用第(x+1)基本图像即第一基本图像。
通过到此为止的顺序,可以决定第二内插图像的显示时序和作为第二内插图像显示的图像。接着,在顺序4中,对象从第二内插图像换成第三内插图像。换言之,k从2变为3,返回顺序1。
当k=3时,在顺序1中决定相对于第一基本图像的第三内插图像的显示时序。第三内插图像的显示时序为在显示第一基本图像之后经过输入图像数据的周期的k(m/n)倍即1倍的期间的时刻。
接着,在顺序2中判断用于决定第三内插图像的显示时序的系数k(m/n)是否整数。在此,系数k(m/n)为1,它为整数。因此,在第三内插图像的显示时序中显示第(k(m/n)+1)基本图像即第二基本图像,并且结束第一步骤。
换言之,在转换比率为3(n/m=3)的情况下,第k图像为基本图像,第k+1图像为内插图像,第k+2图像为内插图像,第k+3图像为基本图像,并且图像显示周期为输入图像数据的周期的1/3倍。
具体而言,在转换比率为3(n/m=3)的情况下的显示装置的驱动方法如下:作为输入图像数据以一定的周期依次输入第i(i为正整数)图像数据和第i+1图像数据,并且以与输入图像数据的周期的1/3倍的间隔依次显示第k(k为正整数)图像、第k+1图像、第k+2图像、以及第k+3图像,其中所述第k图像根据所述第i图像数据而表示,所述第k+1图像根据相当于从所述第i图像数据到所述第i+1图像数据的运动的1/3倍的运动的图像而表示,所述第k+2图像根据相当于从所述第i图像数据到所述第i+1图像数据的运动的2/3倍的运动的图像而表示,并且第k+3图像根据所述第i+1图像数据而表示。
进一步具体而言,在转换比率为3(n/m=3)的情况下的显示装置的驱动方法如下:作为输入图像数据以一定的周期依次输入第i(i为正整数)图像数据和第i+1图像数据,并且以输入图像数据的周期的1/3倍的间隔依次显示第k(k为正整数)图像、第k+1图像、第k+2图像、以及第k+3图像,其中所述第k图像根据所述第i图像数据而表示,所述第k+1图像根据所述第i图像数据而表示,第k+2图像根据所述第i图像数据而表示,并且第k+3图像根据所述第i+1图像数据而表示。
在转换比率为3的情况下,具有如下优点:与转换比率小于3的情况相比可以提高动态图像质量;与转换比率大于3的情况相比可以降低耗电量及制造成本。
具体而言,转换比率为3的情况也被称为3倍速驱动。例如,若输入帧率为60Hz,则显示帧率为180Hz(180Hz驱动)。并且,相对于一个输入图像连续显示三次图像。此时,在内插图像为根据运动补偿而获得的中间图像的情况下,由于可以平滑地显示动态图像,而可以明确地提高动态图像的质量。而且,在显示装置为有源矩阵型液晶显示装置的情况下,由于可以防止出现动态电容导致的写入电压不足的问题,所以尤其相对于拖尾、余像等的障碍明确地造成图像质量改善效果。再者,组合液晶显示装置的交流驱动和180Hz驱动也很有效。换言之,通过将液晶显示装置的驱动频率设定为180Hz并且将交流驱动的频率设定为其整数倍或整数分之一(例如,45Hz、90Hz、180Hz、360Hz等),可以将由于交流驱动而出现的闪烁降低到人眼不能知觉到的程度。
在n=3、m=2即转换比率(n/m)为3/2(图74的n=3、m=2的地方)的情况下,第一步骤中的工作如下。首先,当k=1时,在顺序1中决定相对于第一基本图像的第一内插图像的显示时序。第一内插图像的显示时序为在显示第一基本图像之后经过输入图像数据的周期的k(m/n)倍即2/3倍的期间的时刻。
接着,在顺序2中判断用于决定第一内插图像的显示时序的系数k(m/n)是否整数。在此,系数k(m/n)为2/3,它不是整数。因此,进入顺序3。
在顺序3中决定用作第一内插图像的图像。由此,将系数2/3转换为x+y/n的形式。当系数2/3时,x=0,y=2。在将第一内插图像作为根据运动补偿而获得的中间图像的情况下,第一内插图像为作为如下图像而获得的中间图像,即相当于从第(x+1)基本图像即第一基本图像到第(x+2)基本图像即第二基本图像的图像的运动的y/n倍即2/3倍的运动的图像。在第一内插图像为与基本图像相同的图像的情况下,可以使用第(x+1)基本图像即第一基本图像。
通过到此为止的顺序,可以决定第一内插图像的显示时序和作为第一内插图像显示的图像。接着,在顺序4中,对象的内插图像从第一内插图像换成第二内插图像。换言之,k从1变为2,返回顺序1。
当k=2时,在顺序1中决定相对于第一基本图像的第二内插图像的显示时序。第二内插图像的显示时序为在显示第一基本图像之后经过输入图像数据的周期的k(m/n)倍即4/3倍的期间的时刻。
接着,在顺序2中判断用于决定第二内插图像的显示时序的系数k(m/n)是否整数。在此,系数k(m/n)为4/3,它不是整数。因此,进入顺序3。
在顺序3中决定用作第二内插图像的图像。由此,将系数4/3转换为x+y/n的形式。当系数4/3时,x=1,y=1。在将第二内插图像作为根据运动补偿而获得的中间图像的情况下,第二内插图像为作为如下图像而获得的中间图像,即相当于从第(x+1)基本图像即第二基本图像到第(x+2)基本图像即第三基本图像的图像的运动的y/n倍即1/3倍的运动的图像。在第二内插图像为与基本图像相同的图像的情况下,可以使用第(x+1)基本图像即第二基本图像。
通过到此为止的顺序,可以决定第二内插图像的显示时序和作为第二内插图像显示的图像。接着,在顺序4中,对象的内插图像从第二内插图像换成第三内插图像。换言之,k从2变为3,返回顺序1。
当k=3时,在顺序1中决定相对于第一基本图像的第三内插图像的显示时序。第三内插图像的显示时序为在显示第一基本图像之后经过输入图像数据的周期的k(m/n)倍即2倍的期间的时刻。
接着,在顺序2中判断用于决定第三内插图像的显示时序的系数k(m/n)是否整数。在此,系数k(m/n)为2,它为整数。因此,在第三内插图像的显示时序中显示第(k(m/n)+1)基本图像即第三基本图像,并且结束第一步骤。
换言之,在转换比率为3/2(n/m=3/2)的情况下,第k图像为基本图像,第k+1图像为内插图像,第k+2图像为内插图像,第k+3图像为基本图像,并且图像显示周期为输入图像数据的周期的2/3倍。
具体而言,在转换比率为3/2(n/m=3/2)的情况下的显示装置的驱动方法如下:作为输入图像数据以一定的周期依次输入第i(i为正整数)图像数据、第i+1图像数据、以及第i+2图像数据,并且以与输入图像数据的周期的2/3倍的间隔依次显示第k(k为正整数)图像、第k+1图像、第k+2图像、以及第k+3图像,其中所述第k图像根据所述第i图像数据而表示,所述第k+1图像根据相当于从所述第i图像数据到所述第i+1图像数据的运动的2/3倍的运动的图像而表示,所述第k+2图像根据相当于从所述第i+1图像数据到所述第i+2图像数据的运动的1/3倍的运动的图像而表示,并且所述第k+3图像根据所述第i+2图像数据而表示。
进一步具体而言,在转换比率为3/2(n/m=3/2)的情况下的显示装置的驱动方法如下:作为输入图像数据以一定的周期依次输入第i(i为正整数)图像数据、第i+1图像数据、以及第i+2图像数据,并且以输入图像数据的周期的2/3倍的间隔依次显示第k(k为正整数)图像、第k+1图像、第k+2图像、以及第k+3图像,其中所述第k图像根据所述第i图像数据而表示,所述第k+1图像根据所述第i图像数据而表示,第k+2图像根据所述第i+1图像数据而表示,并且第k+3图像根据所述第i+2图像数据而表示。
在转换比率为3/2的情况下,具有如下优点:与转换比率小于3/2的情况相比可以提高动态图像质量;与转换比率大于3/2的情况相比可以降低耗电量及制造成本。
具体而言,转换比率为3/2的情况也被称为3/2倍速驱动或者1.5倍速驱动。例如,若输入帧率为60Hz,则显示帧率为90Hz(90Hz驱动)。并且,相对于两个输入图像连续显示三次图像。此时,在内插图像为根据运动补偿而获得的中间图像的情况下,由于可以平滑地显示动态图像,而可以明确地提高动态图像的质量。尤其与120Hz驱动(倍速驱动)、180Hz驱动(3倍速驱动)等的驱动频率高的驱动方法相比,由于可以降低根据运动补偿而获得中间图像的电路的工作频率,所以可以使用廉价的电路,而可以降低制造成本及耗电量。而且,在显示装置为有源矩阵型液晶显示装置的情况下,可以防止出现动态电容导致的写入电压不足的问题,尤其相对于拖尾、余像等的障碍明确地造成图像质量改善效果。再者,组合液晶显示装置的交流驱动和90Hz驱动也很有效。换言之,通过将液晶显示装置的驱动频率设定为90Hz并且将交流驱动的频率设定为其整数倍或整数分之一(例如,30Hz、45Hz、90Hz、180Hz等),可以将由于交流驱动而出现的闪烁降低到人眼不能知觉到的程度。
虽然省略关于上述以外的正整数n及m的顺序的详细说明,但是可以通过第一步骤中的转换帧率的顺序来作为任意有理数(n/m)设定转换比率。注意,对于正整数n及m的组合之中转换比率(n/m)可约分的组合而言,可以与约分之后的转换比率同样地处理。
例如,在n=4、m=1即转换比率(n/m)为4(图74的n=4、m=1的地方)的情况下,第k图像为基本图像,第k+1图像为内插图像,第k+2图像为内插图像,第k+3图像为内插图像,第k+4图像为基本图像,并且图像显示周期为输入图像数据的周期的1/4倍。
进一步具体而言,在转换比率为4(n/m=4)的情况下的显示装置的驱动方法如下:作为输入图像数据以一定的周期依次输入第i(i为正整数)图像数据和第i+1图像数据,并且以输入图像数据的周期的1/4倍的间隔依次显示第k(k为正整数)图像、第k+1图像、第k+2图像、第k+3图像、以及第k+4图像,其中所述第k图像根据所述第i图像数据而表示,所述第k+1图像根据相当于从所述第i图像数据到所述第i+1图像数据的运动的1/4倍的运动的图像数据而表示,所述第k+2图像根据相当于从所述第i图像数据到所述第i+1图像数据的运动的1/2倍的运动的图像数据而表示,所述第k+3图像根据相当于从所述第i图像数据到所述第i+1图像数据的运动的3/4倍的运动的图像数据而表示,并且所述第k+4图像根据所述第i+1图像数据而表示。
进一步具体而言,在转换比率为4(n/m=4)的情况下的显示装置的驱动方法如下:作为输入图像数据以一定的周期依次输入第i(i为正整数)图像数据和第i+1图像数据,并且以输入图像数据的周期的1/4倍的间隔依次显示第k(k为正整数)图像、第k+1图像、第k+2图像、第k+3图像、以及第k+4图像,其中所述第k图像根据所述第i图像数据而表示,所述第k+1图像根据所述第i图像数据而表示,第k+2图像根据所述第i图像数据而表示,第k+3图像根据所述第i图像数据而表示,并且所述第k+4图像根据所述第i+1图像数据而表示。
在转换比率为4的情况下,具有如下优点:与转换比率小于4的情况相比可以提高动态图像质量;与转换比率大于4的情况相比可以降低耗电量及制造成本。
具体而言,转换比率为4的情况也被称为4倍速驱动。例如,若输入帧率为60Hz,则显示帧率为240Hz(240Hz驱动)。并且,相对于一个输入图像连续显示四次图像。此时,在内插图像为根据运动补偿而获得的中间图像的情况下,由于可以平滑地显示动态图像,而可以明确地提高动态图像的质量。尤其与120Hz驱动(倍速驱动)、180Hz驱动(3倍速驱动)等的驱动频率低的驱动方法相比,由于可以使用根据进一步精度高的运动补偿而获得的中间图像作为内插图像,所以可以进一步平滑地显示动态图像,而可以明确地提高动态图像的质量。而且,在显示装置为有源矩阵型液晶显示装置的情况下,可以防止出现动态电容导致的写入电压不足的问题,尤其相对于拖尾、余像等的障碍明确地造成图像质量改善效果。再者,组合液晶显示装置的交流驱动和240Hz驱动也很有效。换言之,通过将液晶显示装置的驱动频率设定为240Hz并且将交流驱动的频率设定为其整数倍或整数分之一(例如,30Hz、40Hz、60Hz、120Hz等),可以将由于交流驱动而出现的闪烁降低到人眼不能知觉到的程度。
例如,在n=4、m=3即转换比率(n/m)为4/3(图74的n=4、m=3的部分)的情况下,第k图像为基本图像,第k+1图像为内插图像,第k+2图像为内插图像,第k+3图像为内插图像,第k+4图像为基本图像,并且图像显示周期为输入图像数据的周期的3/4倍。
进一步具体而言,在转换比率为4/3(n/m=4/3)的情况下的显示装置的驱动方法如下:作为输入图像数据以一定的周期依次输入第i(i为正整数)图像数据、第i+1图像数据、第i+2图像数据、以及第i+3图像数据,并且以输入图像数据的周期的3/4倍的间隔依次显示第k(k为正整数)图像、第k+1图像、第k+2图像、第k+3图像、以及第k+4图像,其中所述第k图像根据所述第i图像数据而表示,所述第k+1图像根据相当于从所述第i图像数据到所述第i+1图像数据的运动的3/4倍的运动的图像数据而表示,所述第k+2图像根据相当于从所述第i+1图像数据到所述第i+2图像数据的运动的1/2倍的运动的图像数据而表示,所述第k+3图像根据相当于从所述第i+2图像数据到所述第i+3图像数据的运动的1/4倍的运动的图像数据而表示,并且所述第k+4图像根据所述第i+3的图像数据而表示。
进一步具体而言,在转换比率为4/3(n/m=4/3)的情况下的显示装置的驱动方法如下:作为输入图像数据以一定的周期依次输入第i(i为正整数)图像数据、第i+1图像数据、第i+2图像数据、以及第i+3图像数据,并且以输入图像数据的周期的3/4倍的间隔依次显示第k(k为正整数)图像、第k+1图像、第k+2图像、第k+3图像、以及第k+4图像,其中所述第k图像根据所述第i图像数据而表示,所述第k+1图像根据所述第i图像数据而表示,所述第k+2图像根据所述第i+1图像数据而表示,所述第k+3图像根据所述第i+2图像数据而表示,并且所述第k+4图像根据所述第i+3的图像数据而表示。
在转换比率为4/3的情况下,具有如下优点:与转换比率小于4/3的情况相比可以提高动态图像质量;与转换比率大于4/3的情况相比可以降低耗电量及制造成本。
具体而言,转换比率为4/3的情况也被称为4/3倍速驱动或者1.33倍速驱动。例如,若输入帧率为60Hz,则显示帧率为80Hz(80Hz驱动)。并且,相对于三个输入图像连续显示四次图像。此时,在内插图像为根据运动补偿而获得的中间图像的情况下,由于可以平滑地显示动态图像,而可以明确地提高动态图像的质量。尤其与120Hz驱动(倍速驱动)、180Hz驱动(3倍速驱动)等的驱动频率高的驱动方法相比,由于可以降低根据运动补偿而获得中间图像的电路的工作频率,所以可以使用廉价的电路,而可以降低制造成本及耗电量。而且,在显示装置为有源矩阵型液晶显示装置的情况下,可以防止出现动态电容导致的写入电压不足的问题,尤其相对于拖尾、余像等的障碍明确地造成图像质量改善效果。再者,组合液晶显示装置的交流驱动和80Hz驱动也很有效。换言之,通过将液晶显示装置的驱动频率设定为80Hz并且将交流驱动的频率设定为其整数倍或整数分之一(例如,40Hz、80Hz、160Hz、240Hz等),可以将由于交流驱动而出现的闪烁降低到人眼不能知觉到的程度。
例如,在n=5、m=1即转换比率(n/m)为5(图74的n=5、m=1的部分)的情况下,第k图像为基本图像,第k+1图像为内插图像,第k+2图像为内插图像,第k+3图像为内插图像,第k+4图像为内插图像,第k+5图像为基本图像,并且图像显示周期为输入图像数据的周期的1/5倍。
进一步具体而言,在转换比率为5(n/m=5)的情况下的显示装置的驱动方法如下:作为输入图像数据以一定的周期依次输入第i(i为正整数)图像数据和第i+1图像数据,并且以输入图像数据的周期的1/5倍的间隔依次显示第k(k为正整数)图像、第k+1图像、第k+2图像、第k+3图像、第k+4图像、以及第k+5图像,其中所述第k图像根据所述第i图像数据而表示,所述第k+1图像根据相当于从所述第i图像数据到所述第i+1图像数据的运动的1/5倍的运动的图像数据而表示,所述第k+2图像根据相当于从所述第i图像数据到所述第i+1图像数据的运动的2/5倍的运动的图像数据而表示,所述第k+3图像根据相当于从所述第i图像数据到所述第i+1图像数据的运动的3/5倍的运动的图像数据而表示,所述第k+4图像根据相当于从所述第i的图像数据到所述第i+1的图像数据的运动的4/5倍的运动的图像数据而表示,并且第k+5图像根据所述第i+1的图像数据而表示。
进一步具体而言,在转换比率为5(n/m=5)的情况下的显示装置的驱动方法如下:作为输入图像数据以一定的周期依次输入第i(i为正整数)图像数据和第i+1图像数据,并且以输入图像数据的周期的1/5倍的间隔依次显示第k(k为正整数)图像、第k+1图像、第k+2图像、第k+3图像、第k+4图像、以及第k+5图像,其中所述第k图像根据所述第i图像数据而表示,所述第k+1图像根据所述第i图像数据而表示,所述第k+2图像根据所述第i图像数据而表示,所述第k+3图像根据所述第i图像数据而表示,所述第k+4图像根据所述第i的图像数据而表示,并且所述第k+5图像根据所述第i+1图像数据而表示。
在转换比率为5的情况下,具有如下优点:与转换比率小于5的情况相比可以提高动态图像质量;与转换比率大于5的情况相比可以降低耗电量及制造成本。
具体而言,转换比率为5的情况也被称为5倍速驱动。例如,若输入帧率为60Hz,则显示帧率为300Hz(300Hz驱动)。并且,相对于一个输入图像连续显示五次图像。此时,在内插图像为根据运动补偿而获得的中间图像的情况下,由于可以平滑地显示动态图像,而可以明确地提高动态图像的质量。尤其与120Hz驱动(倍速驱动)、180Hz驱动(3倍速驱动)等的驱动频率低的驱动方法相比,由于可以使用进一步精度高的运动补偿而获得的中间图像作为内插图像,所以可以进一步平滑地显示动态图像,而可以明确地提高动态图像的质量。而且,在显示装置为有源矩阵型液晶显示装置的情况下,可以防止出现动态电容导致的写入电压不足的问题,尤其相对于拖尾、余像等的障碍明确地造成图像质量改善效果。再者,组合液晶显示装置的交流驱动和300Hz驱动也很有效。换言之,通过将液晶显示装置的驱动频率设定为300Hz并且将交流驱动的频率设定为其整数倍或整数分之一(例如,30Hz、50Hz、60Hz、100Hz等),可以将由于交流驱动而出现的闪烁降低到人眼不能知觉到的程度。
例如,在n=5、m=2即转换比率(n/m)为5/2(图74的n=5、m=2的部分)的情况下,第k图像为基本图像,第k+1图像为内插图像,第k+2图像为内插图像,第k+3图像为内插图像,第k+4图像为内插图像,第k+5图像为基本图像,并且图像显示周期为输入图像数据的周期的2/5倍。
进一步具体而言,在转换比率为5/2(n/m=5/2)的情况下的显示装置的驱动方法如下:作为输入图像数据以一定的周期依次输入第i(i为正整数)图像数据、第i+1图像数据、以及第i+2图像数据,并且以输入图像数据的周期的2/5倍的间隔依次显示第k(k为正整数)图像、第k+1图像、第k+2图像、第k+3图像、第k+4图像、以及第k+5图像,其中所述第k图像根据所述第i图像数据而表示,所述第k+1图像根据相当于从所述第i图像数据到所述第i+1图像数据的运动的2/5倍的运动的图像数据而表示,所述第k+2图像根据相当于从所述第i图像数据到所述第i+1图像数据的运动的4/5倍的运动的图像数据而表示,所述第k+3图像根据相当于从所述第i+1图像数据到所述第i+2图像数据的运动的1/5倍的运动的图像数据而表示,所述第k+4图像根据相当于从所述第i+1的图像数据到所述第i+2图像数据的运动的3/5倍的运动的图像数据而表示,并且第k+5图像根据所述第i+2图像数据而表示。
进一步具体而言,在转换比率为5/2(n/m=5/2)的情况下的显示装置的驱动方法如下:作为输入图像数据以一定的周期依次输入第i(i为正整数)图像数据、第i+1图像数据、以及第i+2图像数据,并且以输入图像数据的周期的2/5倍的间隔依次显示第k(k为正整数)图像、第k+1图像、第k+2图像、第k+3图像、第k+4图像、以及第k+5图像,其中所述第k图像根据所述第i图像数据而表示,所述第k+1图像根据所述第i图像数据而表示,所述第k+2图像根据所述第i图像数据而表示,所述第k+3图像根据所述第i+1图像数据而表示,所述第k+4图像根据所述第i+1的图像数据而表示,并且所述第k+5图像根据所述第i+2图像数据而表示。
在转换比率为5/2的情况下,具有如下优点:与转换比率小于5/2的情况相比可以提高动态图像质量;与转换比率大于5/2的情况相比可以降低耗电量及制造成本。
具体而言,转换比率为5/2的情况也被称为5/2倍速驱动或者2.5倍速驱动。例如,若输入帧率为60Hz,则显示帧率为150Hz(150Hz驱动)。并且,相对于两个输入图像连续显示五次图像。此时,在内插图像为根据运动补偿而获得的中间图像的情况下,由于可以平滑地显示动态图像,而可以明确地提高动态图像的质量。尤其与120Hz驱动(倍速驱动)等的驱动频率低的驱动方法相比,可以使用根据进一步精度高的运动补偿而获得的中间图像作为内插图像,而可以进一步平滑地显示动态图像,并且可以明确地提高动态图像的质量。而且,与180Hz驱动(3倍速驱动)等的驱动频率高的驱动方法相比,由于可以降低根据运动补偿而获得中间图像的电路的工作频率,所以可以使用廉价的电路,而可以降低制造成本及耗电量。而且,在显示装置为有源矩阵型液晶显示装置的情况下,可以防止出现动态电容导致的写入电压不足的问题,尤其相对于拖尾、余像等的障碍明确地造成图像质量改善效果。再者,组合液晶显示装置的交流驱动和150Hz驱动也很有效。换言之,通过将液晶显示装置的驱动频率设定为150Hz并且将交流驱动的频率设定为其整数倍或整数分之一(例如,30Hz、50Hz、75Hz、150Hz等),可以将由于交流驱动而出现的闪烁降低到人眼不能知觉到的程度。
像这样,通过将n及m设定为多种正整数,可以设定转换比率作为任意有理数(n/m)。虽然在此省略详细说明,但当n为10以下的范围内时,可以考虑到下列组合:
n=1、m=1,即转换比率(n/m)=1(1倍速驱动,60Hz);
n=2、m=1,即转换比率(n/m)=2(2倍速驱动,120Hz);
n=3、m=1,即转换比率(n/m)=3(3倍速驱动,180Hz);
n=3、m=2,即转换比率(n/m)=3/2(3/2倍速驱动,90Hz);
n=4、m=1,即转换比率(n/m)=4(4倍速驱动,240Hz);
n=4、m=3,即转换比率(n/m)=4/3(4/3倍速驱动,80Hz);
n=5、m=1,即转换比率(n/m)=5(5倍速驱动,300Hz);
n=5、m=2,即转换比率(n/m)=5/2(5/2倍速驱动,150Hz);
n=5、m=3,即转换比率(n/m)=5/3(5/3倍速驱动,100Hz);
n=5、m=4,即转换比率(n/m)=5/4(5/4倍速驱动,75Hz);
n=6、m=1,即转换比率(n/m)=6(6倍速驱动,360Hz);
n=6、m=5,即转换比率(n/m)=6/5(6/5倍速驱动,72Hz);
n=7、m=1,即转换比率(n/m)=7(7倍速驱动,420Hz);
n=7、m=2,即转换比率(n/m)=7/2(7/2倍速驱动,210Hz);
n=7、m=3,即转换比率(n/m)=7/3(7/3倍速驱动,140Hz);
n=7、m=4,即转换比率(n/m)=7/4(7/4倍速驱动,105Hz);
n=7、m=5,即转换比率(n/m)=7/5(7/5倍速驱动,84Hz);
n=7、m=6,即转换比率(n/m)=7/6(7/6倍速驱动,70Hz);
n=8、m=1,即转换比率(n/m)=8(8倍速驱动,480Hz);
n=8、m=3,即转换比率(n/m)=8/3(8/3倍速驱动,160Hz);
n=8、m=5,即转换比率(n/m)=8/5(8/5倍速驱动,96Hz);
n=8、m=7,即转换比率(n/m)=8/7(8/7倍速驱动,68.6Hz);
n=9、m=1,即转换比率(n/m)=9(9倍速驱动,540Hz);
n=9、m=2,即转换比率(n/m)=9/2(9/2倍速驱动,270Hz);
n=9、m=4,即转换比率(n/m)=9/4(9/4倍速驱动,135Hz);
n=9、m=5,即转换比率(n/m)=9/5(9/5倍速驱动,108Hz);
n=9、m=7,即转换比率(n/m)=9/7(9/7倍速驱动,77.1Hz);
n=9、m=8,即转换比率(n/m)=9/8(9/8倍速驱动,67.5Hz);
n=10、m=1,即转换比率(n/m)=10(10倍速驱动,600Hz);
n=10、m=3,即转换比率(n/m)=10/3(10/3倍速驱动,200Hz);
n=10、m=7,即转换比率(n/m)=10/7(10/7倍速驱动,85.7Hz);
n=10、m=9,即转换比率(n/m)=10/9(10/9倍速驱动,66.7Hz)。
注意,频率为当输入帧率为60Hz时的例子,而在其他帧率时,各个转换比率乘以输入帧率而获得的值为驱动频率。
另外,虽然没有举出当n为大于10的整数时的n及m的具体数值,但是,明确的是,可以将第一步骤中的帧率转换的顺序应用于各种n及m。
另外,可以根据在被显示的图像中的对于被输入的图像数据不进行运动补偿而可以进行显示的图像的比率,决定转换比率。具体而言,转换比率(n/m)越小,对于被输入的图像数据不进行运动补偿而可进行显示的图像的比率越大。若进行运动补偿的频度少,则可以减少进行运动补偿的电路的工作频度,从而可以降低耗电量并且可以降低因为运动补偿而制作具有缺陷的图像(没有正确地反映图像运动的中间图像)的可能性。因此,可以提高图像的质量。作为这种转换比率,当n为10以下的范围中时,例如可以举出1、2、3、3/2、4、5、5/2、6、7、7/2、8、9、9/2、10。通过使用这种转换比率,尤其在使用根据运动补偿而获得的中间图像作为内插图像的情况下,可以提高图像质量且降低耗电量。这是因为如下缘故:当m/n为2时,对于被输入的图像数据不进行运动补偿地可显示的图像的数量比较多(存在相对于被输入的图像数据的总量的1/2),从而进行运动补偿的频度减少;而当m/n为1时,对于被输入的图像数据不进行运动补偿地可显示的图像的数量多(与被输入的图像数据的总量相等),从而不进行运动补偿。另一方面,由于转换比率(n/m)越大,越可以使用根据精度高的运动补偿形成的中间图像,所以具有进一步平滑地显示图像的动态的优点。
另外,在显示装置为液晶显示装置的情况下,可以根据液晶元件的响应速度来决定转换比率。在此,液晶元件的响应时间是指在改变施加到液晶元件的电压之后液晶元件响应之前的时间。在液晶元件的响应时间根据施加到液晶元件的电压的变化量而不同的情况下,液晶元件的相应时间可以为多个有代表性的电压变化的响应时间的平均值。或者,液晶元件的响应时间也可以由MPRT(Moving PictureResponse Time,动态图像响应时间)定义。并且,可以通过帧率转换决定转换比率,使得图像显示周期近于液晶元件的响应时间。具体而言,液晶元件的响应时间优选为累积从输入图像数据的周期和转换比率的倒数而获得的值到该值的一半儿左右的值的时间。以该方式,可以为适合于液晶元件的响应时间的图像显示周期,所以可以提高图像质量。例如,在液晶元件的响应时间为4毫米秒以上8毫米秒以下的情况下,可以采用倍速驱动(120Hz驱动)。这个根据120Hz驱动的图像显示周期约为8毫米秒,且120Hz驱动的图像显示周期的一半儿约为4毫米秒的事实。同样地,例如在液晶元件的响应时间为3毫米秒以上6毫米秒以下的情况下,可以采用3倍速驱动(180Hz驱动);在液晶元件的响应时间为5毫米秒以上11毫米秒以下的情况下,可以采用1.5倍速驱动(90Hz驱动);液晶元件的响应时间为2毫米秒以上4毫米秒以下的情况下,可以采用4倍速驱动(240Hz驱动);并且液晶元件的响应时间为6毫米秒以上12毫米秒以下的情况下,可以采用1.25倍速驱动(80Hz驱动)。另外,其他驱动频率也是同样的。
另外,转换比率也可以根据动态图像的质量与耗电量及制造成本的权衡决定。换言之,通过增加转换比率,可以提高动态图像的质量,另一方面,通过减少转换比率,可以降低耗电量及制造成本。换言之,当n为10以下的范围内时的各个转换比率具有以下优点。
在转换比率为1的情况下,与转换比率小于1的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于1的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m小,既可以获得高图像质量,又可以降低耗电量。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的1倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为2的情况下,与转换比率小于2的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于2的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m小,既可以获得高图像质量,又可以降低耗电量。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的1/2倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为3的情况下,与转换比率小于3的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于3的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m小,既可以获得高图像质量,又可以降低耗电量。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的1/3倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为3/2的情况下,与转换比率小于3/2的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于3/2的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m小,既可以获得高图像质量,又可以降低耗电量。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的2/3倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为4的情况下,与转换比率小于4的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于4的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m小,既可以获得高图像质量,又可以降低耗电量。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的1/4倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为4/3的情况下,与转换比率小于4/3的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于4/3的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m大,既可以获得高图像质量,又可以降低制造成本。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的3/4倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为5的情况下,与转换比率小于5的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于5的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m小,既可以获得高图像质量,又可以降低耗电量。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的1/5倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为5/2的情况下,与转换比率小于5/2的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于5/2的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m小,既可以获得高图像质量,又可以降低耗电量。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的2/5倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为5/3的情况下,与转换比率小于5/3的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于5/3的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m大,既可以获得高图像质量,又可以降低制造成本。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的3/5倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为5/4的情况下,与转换比率小于5/4的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于5/4的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m大,既可以获得高图像质量,又可以降低制造成本。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的4/5倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为6的情况下,与转换比率小于6的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于6的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m小,既可以获得高图像质量,又可以降低耗电量。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的1/6倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为6/5的情况下,与转换比率小于6/5的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于6/5的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m大,既可以获得高图像质量,又可以降低制造成本。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的5/6倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为7的情况下,与转换比率小于7的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于7的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m小,既可以获得高图像质量,又可以降低耗电量。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的1/7倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为7/2的情况下,与转换比率小于7/2的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于7/2的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m大,既可以获得高图像质量,又可以降低制造成本。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的2/7倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为7/3的情况下,与转换比率小于7/3的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于7/3的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m大,既可以获得高图像质量,又可以降低制造成本。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的3/7倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为7/4的情况下,与转换比率小于7/4的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于7/4的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m大,既可以获得高图像质量,又可以降低制造成本。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的4/7倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为7/5的情况下,与转换比率小于7/5的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于7/5的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m大,既可以获得高图像质量,又可以降低制造成本。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的5/7倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为7/6的情况下,与转换比率小于7/6的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于7/6的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m大,既可以获得高图像质量,又可以降低制造成本。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的6/7倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为8的情况下,与转换比率小于8的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于8的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m小,既可以获得高图像质量,又可以降低耗电量。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的1/8倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为8/3的情况下,与转换比率小于8/3的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于8/3的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m大,既可以获得高图像质量,又可以降低制造成本。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的3/8倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为8/5的情况下,与转换比率小于8/5的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于8/5的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m大,既可以获得高图像质量,又可以降低制造成本。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的5/8倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为8/7的情况下,与转换比率小于8/7的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于8/7的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m大,既可以获得高图像质量,又可以降低制造成本。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的7/8倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为9的情况下,与转换比率小于9的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于9的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m小,既可以获得高图像质量,又可以降低耗电量。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的1/9倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为9/2的情况下,与转换比率小于9/2的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于9/2的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m小,既可以获得高图像质量,又可以降低耗电量。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的2/9倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为9/4的情况下,与转换比率小于9/4的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于9/4的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m大,既可以获得高图像质量,又可以降低制造成本。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的4/9倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为9/5的情况下,与转换比率小于9/5的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于9/5的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m大,既可以获得高图像质量,又可以降低制造成本。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的5/9倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为9/7的情况下,与转换比率小于9/7的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于9/7的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m大,既可以获得高图像质量,又可以降低制造成本。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的7/9倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为9/8的情况下,与转换比率小于9/8的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于9/8的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m大,既可以获得高图像质量,又可以降低制造成本。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的8/9倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为10的情况下,与转换比率小于10的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于10的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m大,既可以获得高图像质量,又可以降低制造成本。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的1/10倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为10/3的情况下,与转换比率小于10/3的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于10/3的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m小,既可以获得高图像质量,又可以降低耗电量。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的3/10倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为10/7的情况下,与转换比率小于10/7的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于10/7的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m大,既可以获得高图像质量,又可以降低制造成本。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的7/10倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
在转换比率为10/9的情况下,与转换比率小于10/9的情况相比可以提高动态图像的质量,且与转换比率大于10/9的情况相比可以降低耗电量及制造成本。而且,由于m大,既可以获得高图像质量,又可以降低制造成本。而且,通过应用于液晶元件的响应时间大约为输入图像数据的周期的9/10倍的液晶显示装置,可以提高图像质量。
另外,明确地是,在n大于10的范围内的各转换比率中也有同样的优点。
接着,作为第二步骤,说明如下方法:通过利用根据被输入的图像数据的图像、或者在第一步骤中其帧率被转换为任意有理数(n/m)倍的各图像(称为原像),形成多个不同图像(子图像),并且将该多个子图像时间性地连续显示。通过这样的方式,尽管实际上显示多个图像,却可以使人眼知觉一个原像被显示。
这里,将通过利用一个原像形成的子图像中的先显示的子图像称为第一子图像。这里,显示第一子图像的时序与在第一步骤中决定的显示原像的时序相同。另一方面,将此后显示的子图像称为第二子图像。不管在第一步骤中决定的显示原像的时序如何,可以任意决定显示第二子图像的时序。注意,实际上显示的图像是通过在第二步骤中的方法利用原像制造的图像。作为用于形成子图像的原像,也可以使用各种图像。注意,子图像的数量不局限于两个,也可以使用多于两个的子图像。在第二步骤中,将子图像的数量写为J个(J是2以上的整数)。此时,将以与第一步骤中决定的显示原像的时序相同的时序显示的子图像称为第一子图像,并且,将之后接着显示的子图像按照显示的顺序称为第二子图像、第三子图像......第J子图像。
作为通过利用一个原像形成多个子图像的方法,有各种各样的,可以典型地举出如下方法。一个是将原像原样地用作子图像的方法。一个是将原像的明亮度分配于多个子图像的方法。一个是将利用运动补偿而获得的中间图像用作子图像的方法。
这里,将原像的明亮度分配于多个子图像的方法可以进一步分成多种方法。典型地,可以举出如下方法。一个是将至少一个子图像成为黑色图像的方法(称为黑插入法)。一个是将原像的明亮度分割成多个范围,并且仅利用所有子图像中的一个子图像来控制在该范围内的明亮度的方法(称为时分灰度控制法)。一个是将一个子图像作为改变原像的伽马值而获得的明亮的图像,而将另一个子图像作为改变原像的伽马值而获得的暗淡的图像的方法(称为伽马补充法)。
对于上面举出的几个方法,分别进行简单的说明。在将原像原样地用作子图像的方法中,原样地使用原像作为第一子图像。而且,原样地使用原像作为第二子图像。当采用该方法时,不需要使另外形成子图像的电路工作,或者不需要使用该电路,所以可以降低耗电量以及制造成本。尤其是,在液晶显示装置中,优选在第一步骤中进行帧率转换之后使用该方法,在该帧率转换中,将利用运动补偿而获得的中间图像用作内插图像。这是因为如下缘故:通过将利用运动补偿而获得的中间图像用作内插图像,使动态图像的运动平滑,并且反复显示相同的图像,可以降低起因于液晶元件的动态电容所引起的写入电压不足的动态图像的拖尾、余像等的障碍。
接着,详细说明在将原像的明亮度分配于多个子图像的方法中的图像明亮度以及显示子图像的期间的长度的设定方法。注意,J表示子图像的数量,它是2以上的整数。小写的j与大写的J有区别。j是1以上且J以下的整数。当将在进行通常保持驱动时的像素的明亮度设定为L,将原像数据的周期设定为T,将第j子图像中的像素的明亮度设定为Lj,并且将第j子图像被显示的时间长度设定为Tj时,优选优选的是,将Lj乘以Tj时的从j=1至j=J的总合(L1T1+L2T2+......+LJTJ)与L和T的乘积(LT)相等(明亮度不变)。再者,Tj的从j=1至j=J的总合(T1+T2+......+TJ)优选与T相等(维持原像的显示周期)。在此,将明亮度不变且维持原像的显示周期的情况称为子图像分配条件。
在将原像的明亮度分配于多个子图像的方法中,黑插入法是至少一个子图像为黑色图像的方法。通过这样的方式,可以实现伪脉冲显示,所以可以防止起因于保持型显示方法的动态图像的质量的降低。这里,为了防止显示图像的明亮度伴随黑色图像的插入而降低,优选按照子图像分配条件。然而,在如下情况下,不需要按照子图像分配条件,即可以容许显示图像的明亮度的降低的情况(周围昏暗等);用户设定得可以容许显示图像的明亮度的降低。例如,可以使一个子图像与原像相同,并且以其他子图像作为黑色图像。在此情况下,与按照子图像分配条件的情况相比,可以降低耗电量。再者,在液晶显示装置中,当一个子图像为对于明亮度的最大值没有限制且放大原像的整体明亮度而获得的图像时,也可以通过放大背光灯的明亮度来实现子图像分配条件。在此情况下,由于可以不控制对像素写入的电压值地满足子图像分配条件,所以可以省略图像处理电路的工作,而可以降低耗电量。
注意,黑插入法的特征在于:在任一子图像中将所有的像素的Lj设置为0。通过这样的方式,可以实现伪脉冲显示,所以可以防止起因于保持型显示方法的动态图像的质量的降低。
将原像的明亮度分配于多个子图像的方法中的时分灰度控制法是如下方法:将原像的明亮度分割成多个范围,并且仅利用所有子图像中的一个子图像来控制在该范围内的明亮度。通过这样的方式,可以实现伪脉冲显示,而不降低明亮度,所以可以防止起因于保持型显示方法的动态图像的质量的降低。
作为将原像的明亮度分割成多个范围的方法,有根据子图像的数量对明亮度的最大值(Lmax)进行分割的方法。这就是如下方法:例如,当在可以以256阶段(灰度0至灰度255)调节0至Lmax的明亮度的显示装置中,将子图像的数量设定为2时,在显示灰度0至灰度127的情况下,对一个子图像的明亮度在灰度0至灰度255的范围内进行调节的同时,将另一个子图像的明亮度设定为灰度0,而在显示灰度128至灰度255的情况下,将一个子图像的明亮度设定为灰度255的同时,对另一个子图像的明亮度在灰度0至灰度255的范围内进行调节。通过这样的方式,可以使人眼知觉原像被显示,并且可以实现伪脉冲型显示,所以可以防止起因于保持型显示方法的动态图像的质量的降低。注意,子图像的数量也可以多于2。例如,当将子图像的数量设定为3时,将原像的明亮度的阶段(灰度0至灰度255)分割成三个。注意,根据原像的明亮度的阶段的数量和子图像的数量,有明亮度的阶段的数量不能除以子图像的数量的情况,但是分割之后的各明亮度范围内所包含的明亮度的阶段数量不一定需要整相同,而适当地分配即可。
另外,也在时分灰度控制法中,通过满足子图像分配条件,可以不产生明亮度降低地显示与原像相同的图像,所以这是优选的。
将原像的明亮度分配于多个子图像的方法中的伽马补充法是如下方法:将一个子图像作为改变原像的伽马特性而获得的明亮的图像,而将另一个子图像作为改变原像的伽马特性而获得的暗淡的图像。通过这样的方式,可以实现伪脉冲显示,而不降低明亮度,所以可以防止起因于保持型显示方法的动态图像的质量的降低。这里,伽马特性是指相对于明亮度阶段(灰度)的明亮度大小。通常,将伽马特性调节得近于直线形。这是因为如下缘故:当使明亮度的变化与明亮度的阶段的灰度成比例时,可以获得平滑的灰度。在伽马补充法中,将一个子图像的伽马特性从直线形偏离,调节为在中间的明亮度(中间色调)区域中比直线形的明亮度高(其中间色调比本来的明亮度高)。然后,将另一个子图像的伽马特性从直线形偏离,同样地调节为在中间色调的区域中比直线形的明亮度低(其中间色调比本来的明亮度低)。这里,优选在所有的灰度中使一个子图像比直线形明亮的程度和使另一个子图像比直线形暗淡的程度大概相等。通过这样的方式,可以使人眼知觉原像被显示,并且可以防止起因于保持型显示方法的动态图像的质量的降低。注意,子图像的数量也可以多于2。例如,当将子图像的数量设定为3时,对三个子图像的伽马特性分别进行调整,并使子图像的比直线形明亮的程度的总计和另一子图像的比直线形暗淡的程度的总计大概相等,即可。
注意,也可以在伽马补充法中,通过满足子图像分配法,不产生明亮度的降低等,而可以显示与原像相同的图像,所以是优选的。再者,在伽马补充法中,相对于灰度的各子图像的明亮度Lj伴随伽马曲线而变化,所以具有如下优点:各子图像本身可以平滑地显示灰度,结果人眼所知觉的图像的质量也提高。
将利用运动补偿而获得的中间图像用作子图像的方法是将一个子图像用作从前后的图像中利用运动补偿而获得的中间图像的方法。通过这样的方式,可以使图像的运动平滑,所以可以提高动态图像的质量。
接着,说明显示子图像的时序和制造子图像的方法的关系。显示第一子图像的时序与在第一步骤中决定了的显示原像的时序相同,并且不管在第一步骤中决定了的显示原像的时序如何,可以任意决定显示第二子图像的时序。但是,也可以按照显示第二子图像的时序,改变子图像本身。通过这样的方式,即使显示第二子图像的时序各种各样地变化,人眼也可以知觉原像被显示。具体地说,在显示第二子图像的时序快的情况下,可以使第一子图像更明亮,而使第二子图像更暗淡。而且,在显示第二子图像的时序慢的情况下,可以使第一子图像更暗淡,而使第二子图像更明亮。这是因为如下缘故:人眼所知觉的明亮度根据显示图像的期间的长度变化。更详细地说,显示图像的期间越长,人眼所知觉的明亮度越高,而显示图像的期间越短,人眼所知觉的明亮度越低。换言之,通过使显示第二子图像的时序快,显示第一子图像的期间的长度短,并且显示第二子图像的期间的长度长,所以人眼知觉第一子图像暗淡并第二子图像明亮。结果,人眼知觉不同于原像的图像。为了防止该现象,可以使第一子图像更明亮,并且使第二子图像更暗淡。同样地,在通过使显示第二子图像的时序慢,使显示第一子图像的期间的长度长,而使显示第二子图像的期间的长度短的情况下,可以使第一子图像更暗淡,而使第二子图像更明亮。
根据上述说明,以下表示在第二步骤中的处理步骤。
作为顺序1,决定通过利用一个原像制造多个子图像的方法。更详细地说,制造多个子图像的方法可以选自将原像原样地用作子图像的方法、将原像的明亮度分配于多个子图像的方法、以及将利用运动补偿而获得的中间图像用作子图像的方法中。
作为顺序2,决定子图像的数量J。注意,J是2以上的整数。
作为顺序3,按照在顺序1中选择的方法,决定第j子图像中的像素的明亮度Lj、以及显示第j子图像的期间的长度Tj。通过顺序3,可以具体地决定显示各子图像的期间的长度、以及包括在各子图像中的各个像素的明亮度。
作为顺序4,按照在顺序1至顺序3中分别决定了的事项,处理原像,而实际上进行显示。
作为顺序5,对象的原像换成下一个原像。然后,返回到顺序1。
进行第二步骤中的顺序的构造既可以安装在装置中,又可以在设计装置的阶段预先决定。若在装置中安装有进行第二步骤中的顺序的构造,则可以切换驱动方法以进行根据情况的最佳工作。此时的情况包括图像数据的内容、装置内外的环境(温度、湿度、气压、光、声音、磁场、电场、射线量、高度、加速度、移动速度等)、使用者设定、软件版本等。另一方面,若在设计装置的阶段预先决定进行第二步骤中的顺序的构造,则可以使用对于各个驱动方法最合适的驱动电路,并且通过预先决定构造,可以利用大量生产效果来降低制造成本。
接下来,分别通过具体示出第一步骤的n及m的值来详细说明根据第二步骤的顺序决定的各种驱动方法。
当在第二步骤的顺序1中选择按照原样使用原像作为子图像的方法时,驱动方法是如下。
本发明的一种显示装置的驱动方法如下:以一定的周期T依次准备第i(i是正整数)图像数据和第i+1图像数据;所述周期T分割为J(J是2以上的整数)个子图像显示期间;所述第i图像数据能够使多个像素分别具有特有明亮度L;第j(j是1以上J以下的整数)子图像通过并列配置分别具有特有明亮度Lj的多个像素而构成且只在第j子图像显示期间Tj中显示;所述L、所述T、所述Lj、所述Tj满足子图像分配条件,其中,在所有的j中,包含在第j子图像中的各个像素的明亮度Lj对各个像素满足Lj=L。在此,作为以一定的周期T顺序准备的图像数据,可以使用在第一步骤中制作的原像数据。也就是说,可以将在第一步骤的说明中示出的所有显示模式可以结合到上述驱动方法。
此外,在第二步骤的顺序2中子图像的数目J决定为2,且在顺序3中决定为T1=T2=T/2的情况下,上述驱动方法是如图75所示那样的。在图75中,横轴表示时间,纵轴表示再第一步骤中分为各个情况的各种n及m。
例如,在第一步骤中,n=1、m=1,即转换比率(n/m)为1的情况下,进行图75的n=1、m=1的部分所表示的驱动方法。在此,显示帧率为被输入的图像数据的帧率的2倍(2倍速驱动)。具体而言,例如,当输入帧率为60Hz时,显示帧率为120Hz(120Hz驱动)。而且,对于一个被输入的图像数据,连续显示两次图像。在此,当进行2倍速驱动时,与其帧率小于2倍速驱动的情况相比可以提高动态图像的质量,并且,与其帧率大于2倍速驱动的情况相比可以减小耗电量及制造成本。而且,通过在第二步骤的顺序1中选择将原像原样用作子图像的方法,可以停止通过运动补偿制造中间图像的电路的动作或者可以从装置中省略该电路本身,因此,可以降低耗电量及装置的制造成本。而且,在显示装置为有源矩阵型液晶显示装置的情况下,由于可以防止由动态电容导致的写入电压不足的问题,所以尤其相对于拖尾、余像等的障碍明确地造成图像质量改善效果。再者,组合液晶显示装置的交流驱动和120Hz驱动也很有效。换言之,通过将液晶显示装置的驱动频率设定为120Hz并且将交流驱动的频率设定为其整数倍或整数分之一(例如,30Hz、60Hz、120Hz、240Hz等),可以将由于交流驱动而出现的闪烁降低到人眼不能知觉到的程度。再者,通过应用于其液晶元件的响应时间是输入图像数据的周期的1/2倍左右的液晶显示装置,可以提高图像质量。
再者,例如,当在第一步骤中,n=2、m=1,即转换比率(n/m)为2时,进行图75中的n=2、m=1的地方所示的驱动方法。此时,显示帧率是被输入的图像数据的帧率的4倍(4倍速驱动)。具体地说,例如,当输入帧率是60Hz时,显示帧率是240Hz(240Hz驱动)。并且,对于一个被输入的图像数据,连续显示四次图像。此时,当在第一步骤中的内插图像是利用运动补偿而获得的中间图像时,可以使动态图像的运动平滑,所以可以明确地提高动态图像的质量。这里,在采用4倍速驱动的情况下,与帧率小于4倍速的情况相比可以提高动态图像的质量,并且与帧率大于4倍速的情况相比可以降低耗电量及制造成本。再者,通过在第二步骤的顺序1中,选择将原像原样用作子图像的方法,可以停止利用运动补偿而制造中间图像的电路的工作或者从装置中省略该电路本身,所以可以降低耗电量及装置的制造成本。而且,在显示装置为有源矩阵型液晶显示装置的情况下,由于可以防止由动态电容导致的写入电压不足的问题,所以尤其相对于拖尾、余像等的障碍明确地造成图像质量改善效果。再者,组合液晶显示装置的交流驱动和240Hz驱动也很有效。换言之,通过将液晶显示装置的驱动频率设定为240Hz并且将交流驱动的频率设定为其整数倍或整数分之一(例如,30Hz、60Hz、120Hz、240Hz等),可以将由于交流驱动而出现的闪烁降低到人眼不能知觉到的程度。再者,通过应用于其液晶元件的响应时间是输入图像数据的周期的1/4倍左右的液晶显示装置,可以提高图像质量。
再者,例如,当在第一步骤中,n=3、m=1,即转换比率(n/m)为3时,进行图75中的n=3、m=1的地方所示的驱动方法。此时,显示帧率是被输入的图像数据的帧率的6倍(6倍速驱动)。具体地说,例如,当输入帧率是60Hz时,显示帧率是360Hz(360Hz驱动)。并且,对于一个被输入的图像数据,连续显示六次图像。此时,当在第一步骤中的内插图像是利用运动补偿而获得的中间图像时,可以使动态图像的运动平滑,所以可以明确地提高动态图像的质量。这里,在采用6倍速驱动的情况下,与帧率小于6倍速的情况相比可以提高动态图像的质量,并且与帧率大于6倍速的情况相比可以降低耗电量及制造成本。再者,通过在第二步骤的顺序1中,选择将原像原样用作子图像的方法,可以停止利用运动补偿而制造中间图像的电路的工作或者从装置中省略该电路本身,所以可以降低耗电量及装置的制造成本。而且,在显示装置为有源矩阵型液晶显示装置的情况下,由于可以防止由动态电容导致的写入电压不足的问题,所以尤其相对于拖尾、余像等的障碍明确地造成图像质量改善效果。再者,组合液晶显示装置的交流驱动和360Hz驱动也很有效。换言之,通过将液晶显示装置的驱动频率设定为360Hz并且将交流驱动的频率设定为其整数倍或整数分之一(例如,30Hz、60Hz、120Hz、180Hz等),可以将由于交流驱动而出现的闪烁降低到人眼不能知觉到的程度。再者,通过应用于其液晶元件的响应时间是输入图像数据的周期的1/6倍左右的液晶显示装置,可以提高图像质量。
再者,例如,当在第一步骤中,n=3、m=2,即转换比率(n/m)为3/2时,进行图75中的n=3、m=2的地方所示的驱动方法。此时,显示帧率是被输入的图像数据的帧率的3倍(3倍速驱动)。具体地说,例如,当输入帧率是60Hz时,显示帧率是180Hz(180Hz驱动)。并且,对于一个被输入的图像数据,连续显示三次图像。此时,当在第一步骤中的内插图像是利用运动补偿而获得的中间图像时,可以使动态图像的运动平滑,所以可以明确地提高动态图像的质量。这里,在采用3倍速驱动的情况下,与帧率小于3倍速的情况相比可以提高动态图像的质量,并且与帧率大于3倍速的情况相比可以降低耗电量及制造成本。再者,通过在第二步骤的顺序1中,选择将原像原样用作子图像的方法,可以停止利用运动补偿而制造中间图像的电路的工作或者从装置中省略该电路本身,所以可以降低耗电量及装置的制造成本。而且,在显示装置为有源矩阵型液晶显示装置的情况下,由于可以防止由现动态电容导致的写入电压不足的问题,所以尤其相对于拖尾、余像等的障碍明确地造成图像质量改善效果。再者,组合液晶显示装置的交流驱动和180Hz驱动也很有效。换言之,通过将液晶显示装置的驱动频率设定为180Hz并且将交流驱动的频率设定为其整数倍或整数分之一(例如,30Hz、60Hz、120Hz、180Hz等),可以将由于交流驱动而出现的闪烁降低到人眼不能知觉到的程度。再者,通过应用于其液晶元件的响应时间是输入图像数据的周期的1/3倍左右的液晶显示装置,可以提高图像质量。
再者,例如,当在第一步骤中,n=4、m=1,即转换比率(n/m)为4时,进行图75中的n=4、m=1的地方所示的驱动方法。此时,显示帧率是被输入的图像数据的帧率的8倍(8倍速驱动)。具体地说,例如,当输入帧率是60Hz时,显示帧率是480Hz(480Hz驱动)。并且,对于一个被输入的图像数据,连续显示八次图像。此时,当在第一步骤中的内插图像是利用运动补偿而获得的中间图像时,可以使动态图像的运动平滑,所以可以明确地提高动态图像的质量。这里,在采用8倍速驱动的情况下,与帧率小于8倍速的情况相比可以提高动态图像的质量,并且与帧率大于8倍速的情况相比可以降低耗电量及制造成本。再者,通过在第二步骤的顺序1中,选择将原像原样用作子图像的方法,可以停止利用运动补偿而制造中间图像的电路的工作或者从装置中省略该电路本身,所以可以降低耗电量及装置的制造成本。而且,在显示装置为有源矩阵型液晶显示装置的情况下,由于可以防止由动态电容导致的写入电压不足的问题,所以尤其相对于拖尾、余像等的障碍明确地造成图像质量改善效果。再者,组合液晶显示装置的交流驱动和480Hz驱动也很有效。换言之,通过将液晶显示装置的驱动频率设定为480Hz并且将交流驱动的频率设定为其整数倍或整数分之一(例如,30Hz、60Hz、120Hz、240Hz等),可以将由于交流驱动而出现的闪烁降低到人眼不能知觉到的程度。再者,通过应用于其液晶元件的响应时间是输入图像数据的周期的1/8倍左右的液晶显示装置,可以提高图像质量。
再者,例如,当在第一步骤中,n=4、m=3,即转换比率(n/m)为4/3时,进行图75中的n=4、m=3的地方所示的驱动方法。此时,显示帧率是被输入的图像数据的帧率的8/3倍(8/3倍速驱动)。具体地说,例如,当输入帧率是60Hz时,显示帧率是160Hz(160Hz驱动)。并且,对于三个被输入的图像数据,连续显示八次图像。此时,当在第一步骤中的内插图像是利用运动补偿而获得的中间图像时,可以使动态图像的运动平滑,所以可以明确地提高动态图像的质量。这里,在采用8/3倍速驱动的情况下,与帧率小于8/3倍速的情况相比可以提高动态图像的质量,并且与帧率大于8/3倍速的情况相比可以降低耗电量及制造成本。再者,通过在第二步骤的顺序1中,选择将原像原样用作子图像的方法,可以停止利用运动补偿而制造中间图像的电路的工作或者从装置中省略该电路本身,所以可以降低耗电量及装置的制造成本。而且,在显示装置为有源矩阵型液晶显示装置的情况下,由于可以防止由动态电容导致的写入电压不足的问题,所以尤其相对于拖尾、余像等的障碍明确地造成图像质量改善效果。再者,组合液晶显示装置的交流驱动和160Hz驱动也很有效。换言之,通过将液晶显示装置的驱动频率设定为160Hz并且将交流驱动的频率设定为其整数倍或整数分之一(例如,40Hz、80Hz、160Hz、320Hz等),可以将由于交流驱动而出现的闪烁降低到人眼不能知觉到的程度。再者,通过应用于其液晶元件的响应时间是输入图像数据的周期的3/8倍左右的液晶显示装置,可以提高图像质量。
再者,例如,当在第一步骤中,n=5、m=1,即转换比率(n/m)为5时,进行图75中的n=5、m=1的地方所示的驱动方法。此时,显示帧率是被输入的图像数据的帧率的10倍(10倍速驱动)。具体地说,例如,当输入帧率是60Hz时,显示帧率是600Hz(600Hz驱动)。并且,对于一个被输入的图像数据,连续显示十次图像。此时,当在第一步骤中的内插图像是利用运动补偿而获得的中间图像时,可以使动态图像的运动平滑,所以可以明确地提高动态图像的质量。这里,在采用10倍速驱动的情况下,与帧率小于10倍速的情况相比可以提高动态图像的质量,并且与帧率大于10倍速的情况相比可以降低耗电量及制造成本。再者,通过在第二步骤的顺序1中,选择将原像原样用作子图像的方法,可以停止利用运动补偿而制造中间图像的电路的工作或者从装置中省略该电路本身,所以可以降低耗电量及装置的制造成本。而且,在显示装置为有源矩阵型液晶显示装置的情况下,由于可以防止由动态电容导致的写入电压不足的问题,所以尤其相对于拖尾、余像等的障碍明确地造成图像质量改善效果。再者,组合液晶显示装置的交流驱动和600Hz驱动也很有效。换言之,通过将液晶显示装置的驱动频率设定为600Hz并且将交流驱动的频率设定为其整数倍或整数分之一(例如,30Hz、60Hz、100Hz、120Hz等),可以将由于交流驱动而出现的闪烁降低到人眼不能知觉到的程度。再者,通过应用于其液晶元件的响应时间是输入图像数据的周期的1/10倍左右的液晶显示装置,可以提高图像质量。
再者,例如,当在第一步骤中,n=5、m=2,即转换比率(n/m)为5/2时,进行图75中的n=5、m=2的地方所示的驱动方法。此时,显示帧率是被输入的图像数据的帧率的5倍(5倍速驱动)。具体地说,例如,当输入帧率是60Hz时,显示帧率是300Hz(300Hz驱动)。并且,对于一个被输入的图像数据,连续显示五次图像。此时,当在第一步骤中的内插图像是利用运动补偿而获得的中间图像时,可以使动态图像的运动平滑,所以可以明确地提高动态图像的质量。这里,在采用5倍速驱动的情况下,与帧率小于5倍速的情况相比可以提高动态图像的质量,并且与帧率大于5倍速的情况相比可以降低耗电量及制造成本。再者,通过在第二步骤的顺序1中,选择将原像原样用作子图像的方法,可以停止利用运动补偿而制造中间图像的电路的工作或者从装置中省略该电路本身,所以可以降低耗电量及装置的制造成本。而且,在显示装置为有源矩阵型液晶显示装置的情况下,由于可以防止由动态电容导致的写入电压不足的问题,所以尤其相对于拖尾、余像等的障碍明确地造成图像质量改善效果。再者,组合液晶显示装置的交流驱动和300Hz驱动也很有效。换言之,通过将液晶显示装置的驱动频率设定为300Hz并且将交流驱动的频率设定为其整数倍或整数分之一(例如,30Hz、50Hz、60Hz、100Hz等),可以将由于交流驱动而出现的闪烁降低到人眼不能知觉到的程度。再者,通过应用于其液晶元件的响应时间是输入图像数据的周期的1/5倍左右的液晶显示装置,可以提高图像质量。
像这样,当在第二步骤的顺序1中选择将原像原样用作子图像的方法,在第二步骤的顺序2中子图像的数量决定为2,且在第二步骤的顺序3中决定为T1=T2=T/2时,显示帧率可以设定为根据第一步骤中的n及m的值而决定的转换比率的帧率转换的2倍的帧率,因此可以进一步提高动态图像的质量。再者,与采用比该显示帧率小的显示帧率的情况相比可以提高动态图像的质量,并且与采用比该显示帧率大的显示帧率的情况相比可以减少耗电量及制造成本。再者,通过在第二步骤的顺序1中选择将原像原样用作子图像的方法,可以停止利用运动补偿而制造中间图像的电路的工作或者从装置中省略该电路本身,所以可以降低耗电量及装置的制造成本。而且,在显示装置为有源矩阵型液晶显示装置的情况下,由于可以防止由动态电容导致的写入电压不足的问题,所以尤其相对于拖尾、余像等的障碍明确地造成图像质量改善效果。再者,通过使液晶显示装置的驱动频率增高并且将交流驱动的频率设定为其整数倍或整数分之一,可以将由于交流驱动而出现的闪烁降低到人眼不能知觉到的程度。再者,通过应用于其液晶元件的响应时间是输入图像数据的周期的(1/(转换比率的两倍))倍左右的液晶显示装置,可以提高图像质量。
注意,虽然省略详细说明,但明确的是,在采用上述转换比率之外的情况下也可以具有同样的优点。例如,在n是10以下的范围内,除了上述转换比率以外还可以考虑到如下组合:
n=5、m=3,即转换比率(n/m)=5/3(10/3倍速驱动、200Hz);
n=5、m=4,即转换比率(n/m)=5/4(5/2倍速驱动、150Hz);
n=6、m=1,即转换比率(n/m)=6(12倍速驱动、720Hz);
n=6、m=5,即转换比率(n/m)=6/5(12/5倍速驱动、144Hz);
n=7、m=1,即转换比率(n/m)=7(14倍速驱动、840Hz);
n=7、m=2,即转换比率(n/m)=7/2(7倍速驱动、420Hz);
n=7、m=3,即转换比率(n/m)=7/3(14/3倍速驱动、280Hz);
n=7、m=4,即转换比率(n/m)=7/4(7/2倍速驱动、210Hz);
n=7、m=5,即转换比率(n/m)=7/5(14/5倍速驱动、168Hz);
n=7、m=6,即转换比率(n/m)=7/6(7/3倍速驱动、140Hz);
n=8、m=1,即转换比率(n/m)=8(16倍速驱动、960Hz);
n=8、m=3,即转换比率(n/m)=8/3(16/3倍速驱动、320Hz);
n=8、m=5,即转换比率(n/m)=8/5(16/5倍速驱动、192Hz);
n=8、m=7,即转换比率(n/m)=8/7(16/7倍速驱动、137Hz);
n=9、m=1,即转换比率(n/m)=9(18倍速驱动、1080Hz);
n=9、m=2,即转换比率(n/m)=9/2(9倍速驱动、540Hz);
n=9、m=4,即转换比率(n/m)=9/4(9/2倍速驱动、270Hz);
n=9、m=5,即转换比率(n/m)=9/5(18/5倍速驱动、216Hz);
n=9、m=7,即转换比率(n/m)=9/7(18/7倍速驱动、154Hz);
n=9、m=8,即转换比率(n/m)=9/8(9/4倍速驱动、135Hz);
n=10、m=1,即转换比率(n/m)=10(20倍速驱动、1200Hz);
n=10、m=3,即转换比率(n/m)=10/3(20/3倍速驱动、400Hz);
n=10、m=7,即转换比率(n/m)=10/7(20/7倍速驱动、171Hz);
n=10、m=9,即转换比率(n/m)=10/9(20/9倍速驱动、133Hz)。
注意,频率的表记是输入帧率为60Hz时的例子,对于其他输入帧率,将各个转换比率的两倍与输入帧率累计而获得的值成为驱动频率。
注意,对于n是大于10的整数的情况,没有举出n及m的具体数值。但明确的是,对于各种n及m可以应用上述第二步骤中的顺序。
注意,在J=2的情况下,若是第一步骤中的转换比率大于2,就特别有效。这是因为如下缘故:在第二步骤中,当将子图像的数量设定为J=2那样较小时,可以增大第一步骤中的转换比率。在n是10以下的范围内,作为这种转换比率可举出3、4、5、5/2、6、7、7/2、7/3、8、8/3、9、9/2、9/4、10、10/3。在第一步骤之后的显示帧率是上述那样的值的情况下,通过设定为J=3以上,可以两立因第二步骤中的子图像的数量小而获得的优点(耗电量及制造成本的减低等)和因最后的显示帧率大而获得的优点(动态图像质量的提高、闪烁的减少等)。
注意,在此虽然说明在顺序2中子图像的数量J决定为2,并且在顺序3中决定为T1=T2=T/2的情况,但明确的是,本发明不局限于此。
例如,在第二步骤的顺序3中,当决定为T1<T2时,可以使第一子图像更明亮,而使第二子图像更暗淡。再者,在第二步骤的顺序3中,当决定为T1>T2时,可以使第一子图像更暗淡,而使第二子图像更明亮。由此,可以使人眼正确知觉原像且可实现伪脉冲驱动,所以可以提高动态图像的质量。但是,如上述驱动方法,当在顺序1中选择将原像原样用作子图像的方法时,也可以以不改变子图像的明亮度的方式进行显示。这是因为如下缘故:由于在此情况下用作子图像的图像相同,因此与子图像的显示时序无关地正确显示原像。
再者,明确的是,在顺序2中,子图像的数量J也可以不是2,而决定为其他数值。在此情况下,显示帧率可以设定为根据第一步骤中的n及m的值而决定的转换比率的帧率转换的J倍的帧率,因此可以进一步提高动态图像的质量。再者,与采用比该显示帧率小的显示帧率的情况相比可以提高动态图像的质量,并且与采用比该显示帧率大的显示帧率的情况相比可以降低耗电量及制造成本。再者,通过在第二步骤的顺序1中,选择将原像原样用作子图像的方法,可以停止利用运动补偿而制造中间图像的电路的工作或者从装置中省略该电路本身,所以可以降低耗电量及装置的制造成本。而且,在显示装置为有源矩阵型液晶显示装置的情况下,由于可以防止由动态电容导致的写入电压不足的问题,所以尤其相对于拖尾、余像等的障碍明确地造成图像质量改善效果。再者,通过使液晶显示装置的驱动频率增高并且将交流驱动的频率设定为其整数倍或整数分之一,可以将由于交流驱动而出现的闪烁降低到人眼不能知觉到的程度。再者,通过应用于其液晶元件的响应时间是输入图像数据的周期的(1/(转换比率的J倍))倍左右的液晶显示装置,可以提高图像质量。
例如,在J=3的情况下,尤其具有如下优点:与子图像的数量小于3的情况相比可提高动态图像的质量,且与子图像的数量大于3的情况相比可减少耗电量及制造成本。再者,通过应用于液晶元件的响应时间是输入图像数据的周期的(1/(转换比率的3倍))倍左右的液晶显示装置,可以提高图像质量。
再者,例如在J=4的情况下,尤其具有如下优点:与子图像的数量小于4的情况相比可提高动态图像的质量,且与子图像的数量大于4的情况相比可减少耗电量及制造成本。再者,通过应用于液晶元件的响应时间是输入图像数据的周期的(1/(转换比率的4倍))倍左右的液晶显示装置,可以提高图像质量。
再者,例如在J=5的情况下,尤其具有如下优点:与子图像的数量小于5的情况相比可提高动态图像的质量,且与子图像的数量大于5的情况相比可减少耗电量及制造成本。再者,通过应用于液晶元件的响应时间是输入图像数据的周期的(1/(转换比率的5倍))倍左右的液晶显示装置,可以提高图像质量。
再者,在J为上述之外的数值的情况下也具有同样的优点。
注意,在J=3以上的情况下,第一步骤中的转换比率可以为各种数值,特别是在第一步骤中的转换比率较小的情况下(2以下),设定为J=3以上是有效的。这是因为如下缘故:若是第一步骤之后的显示帧率较小,就在第二步骤中可以增大J。在n是10以下的范围内,作为这种转换比率可举出1、2、3/2、4/3、5/3、5/4、6/5、7/4、7/5、7/6、8/7、9/5、9/7、9/8、10/7、10/9。图76示出转换比率为1、2、3/2、4/3、5/3、5/4的情况。像这样,在第一步骤之后的显示帧率较小的情况下,通过设定为J=3以上,可以两立因第一步骤中的显示帧率小而获得的优点(耗电量及制造成本的减少等)和因最后的显示帧率大而获得的优点(动态图像质量的提高、闪烁的减少等)。
接着,对于取决于第二步骤中的顺序的驱动方法的其他例子进行说明。
在第二步骤中的顺序1中,当将原像的明亮度分配到多个子图像的方法之中选择黑插入法时,驱动方法为如下。
本发明的一种显示装置的驱动方法如下:根据一定的周期T,依次准备第i(i是正整数)图像数据以及第i+1图像数据,所述周期T被分割为J(J是2以上的整数)个子图像显示期间,所述第i图像数据是可以使多个像素分别具有固有的明亮度L的数据,第j(j是1以上且J以下的整数)子图像通过并列配置分别具有固有的明亮度Lj的多个像素构成且只在第j子图像显示期间Tj中进行显示的图像,所述L、所述T、所述Lj、所述Tj满足子图像分配条件,其中,在至少一个j中,包括在第j子图像中的所有像素的亮度Lj是Lj=0。在此,作为以一定的周期T依次准备的图像数据,可以使用在第一步骤中制造的原像数据。就是说,第一步骤的说明中举出了的所有显示模式可以与上述驱动方法组合。
另外,明确的是,上述驱动方法可以分别组合第一步骤中所使用的各种n及m来实施。
当在第二步骤的顺序2中子像素的数量J定为2并且顺序3中决定T1=T2=T/2的情况下,上述驱动方法如图75所示的方法。由于图75所示的驱动方法(各种n及m的显示时序)的特征及优点已说明,所以在此省略其详细说明。明确的是,在第二步骤的顺序1中,在从将原像的明亮度分配于多个子像素的方法中选择黑插入法的情况下,也具有同样的优点。例如,在第一步骤中的内插图像为根据运动补偿而获得的中间图像的情况下,可以显示平滑的动态图像,因此,可以明确地提高动态图像的质量。在显示帧率大时,可以提高动态图像的质量,而在显示帧率小时,可以减少耗电量及制造成本。而且,在显示装置为有源矩阵型液晶显示装置的情况下,可以避免由于动态电容而导致的写入电压不足的问题,因此,对于动态图像的拖尾、余像等的障碍获得明确的图像改善效果。再者,可以将由于交流驱动而出现的闪烁降低到人眼不能知觉到的程度。
在第二步骤的顺序1中,由于从将原像的明亮度分配于多个子图像的方法中选择黑插入法而获得的特殊优点为如下:因为可以停止由于运动补偿而制作中间图像的电路的工作或者可以从装置省略该电路本身,所以可以降低耗电量及装置的制造成本。而且,因为可以采用伪脉冲型显示方法而不考虑到包含在图像数据中的灰度值,所以可以提高动态图像的质量。
另外,虽然在此说明在顺序2中子像素的数量J定为2并且顺序3中决定T1=T2=T/2的情况,但是,不局限于此。
例如,在第二步骤的顺序3中,当决定为T1<T2时,可以使第一子图像更明亮,而使第二子图像更暗淡。再者,在第二步骤的顺序3中,当决定为T1>T2时,可以使第一子图像更暗淡,而使第二子图像更明亮。由此,可以使人眼正确知觉原像且可实现伪脉冲驱动,所以可以提高动态图像的质量。但是,如上述驱动方法,当在顺序1中将原像的明亮度分配于多个子图像的方法中选择黑插入法时,也可以以不改变子图像的明亮度的方式进行显示。这是因为如下缘故:在此时的不改变子图像的明亮度的情况下,原像整体的明亮度降低而已。换言之,通过将该方法积极用于控制显示装置的明亮度,可以提高动态图像的质量,并且可以控制明亮度。
再者,明确的是,在顺序2中,子图像的数量J也可以不是2,而决定为其他数值。在该情况下的优点已描述,所以这里省略其详细说明。明确的是,在第二步骤的顺序1中,当从将原像的明亮度分配于多个子图像的方法中选择黑插入法时也有同样的优点。例如,通过应用于其液晶元件的响应时间是输入图像数据的周期的(1/(转换比率的J倍))倍左右的液晶显示装置,可以提高图像质量。
接着,将说明取决于第二步骤地顺序的驱动方法的其他例子。
在第二步骤中的顺序1中,当将原像的明亮度分配于多个子图像的方法之中选择黑插入法时,驱动方法为如下。
本发明的一种显示装置的驱动方法如下:根据一定的周期T,依次准备第i(i是正整数)图像数据以及第i+1图像数据,所述周期T被分割为J(J是2以上的整数)个子图像显示期间,所述第i图像数据是可以使多个像素分别具有固有的明亮度L的数据,所述固有的明亮度L的最大值为Lmax,第j(j是1以上且J以下的整数)子图像通过并列配置分别具有固有的明亮度Lj的多个像素构成且只在第j子图像显示期间Tj中进行显示的图像,所述L、所述T、所述Lj、所述Tj满足子图像分配条件,其中,当显示所述固有的明亮度L时,根据所述J个子图像显示期间中的仅一个子图像显示期间的明亮度的调节来进行从(j-1)×Lmax/J至J×Lmax/J的明亮度的范围中的明亮度的调节。在此,作为以一定的周期T依次准备的图像数据,可以使用在第一步骤中制造的原像数据。就是说,第一步骤的说明中举出了的所有显示模式可以与上述驱动方法组合。
另外,明确的是,上述驱动方法可以分别组合第一步骤中所使用的各种n及m来实施。
当在第二步骤的顺序2中子像素的数量J定为2并且顺序3中决定T1=T2=T/2的情况下,上述驱动方法如图75所示的方法。由于图75所示的驱动方法(各种n及m的显示时序)的特征及优点已说明,所以在此省略其详细说明。明确的是,在第二步骤的顺序1中,在从将原像的明亮度分配于多个子像素的方法中时分灰度控制法的情况下,也具有同样的优点。例如,在第一步骤中的内插图像为根据运动补偿而获得的中间图像的情况下,可以显示平滑的动态图像,因此,可以明确地提高动态图像的质量。在显示帧率大时,可以提高动态图像的质量,而在显示帧率小时,可以减少耗电量及制造成本。而且,在显示装置为有源矩阵型液晶显示装置的情况下,可以避免由于动态电容而导致的写入电压不足的问题,因此,对于动态图像的拖尾、余像等的障碍获得明确的图像改善效果。再者,可以将由于交流驱动而出现的闪烁降低到人眼不能知觉到的程度。
在第二步骤的顺序1中,由于从将原像的明亮度分配于多个子图像的方法中选择时分灰度控制法而获得的特殊优点为如下:因为可以停止由于运动补偿而制作中间图像的电路的工作或者可以从装置省略该电路本身,所以可以降低耗电量及装置的制造成本。而且,因为可以采用伪脉冲型显示方法,所以可以提高动态图像的质量,并且因为显示装置的明亮度不会降低,所以可以进一步减少耗电量。
另外,虽然在此说明在顺序2中子像素的数量J定为2并且顺序3中决定T1=T2=T/2的情况,但明确的是,本发明不局限于此。
例如,在第二步骤的顺序3中,当决定为T1<T2时,可以使第一子图像更明亮,而使第二子图像更暗淡。再者,在第二步骤的顺序3中,当决定为T1>T2时,可以使第一子图像更暗淡,而使第二子图像更明亮。由此,可以使人眼正确知觉原像且可实现伪脉冲驱动,所以可以提高动态图像的质量。
再者,明确的是,在顺序2中,子图像的数量J也可以不是2,而决定为其他数值。在该情况下的优点已描述,所以这里省略其详细说明。明确的是,在第二步骤的顺序1中,当从将原像的明亮度分配于多个子图像的方法中选择时分灰度控制法时也有同样的优点。例如,通过应用于其液晶元件的响应时间是输入图像数据的周期的(1/(转换比率的J倍))倍左右的液晶显示装置,可以提高图像质量。
接着,将说明取决于第二步骤地顺序的驱动方法的其他例子。
在第二步骤中的顺序1中,当将原像的明亮度分配到多个子图像的方法之中选择伽马补充法时,驱动方法为如下。
本发明的一种显示装置的驱动方法如下:根据一定的周期T,依次准备第i(i是正整数)图像数据以及第i+1图像数据,所述周期T被分割为J(J是2以上的整数)个子图像显示期间,所述第i图像数据是可以使多个像素分别具有固有的明亮度L的数据,第j(j是1以上且J以下的整数)子图像通过并列配置分别具有固有的明亮度Lj的多个像素构成且只在第j子图像显示期间Tj中进行显示的图像,所述L、所述T、所述Lj、所述Tj满足子图像分配条件,其中,在各子图像中将相对于灰度的明亮度的变化特性从直线形偏移,使子图像的比直线形明亮的程度的总计和另一子图像的比直线形暗淡的程度的总计大概相等。在此,作为以一定周期T依次准备的图像数据,可以使用第一步骤中制造了的原像数据。换言之,可以将对于第一步骤的说明中所举出的所有显示模式与上述驱动方法组合。
另外,明确的是,上述驱动方法可以分别组合第一步骤中所使用的各种n及m来实施。
当在第二步骤的顺序2中子像素的数量J定为2并且顺序3中决定T1=T2=T/2的情况下,上述驱动方法如图75所示的方法。由于图75所示的驱动方法(各种n及m的显示时序)的特征及优点已说明,所以在此省略其详细说明。明确的是,在第二步骤的顺序1中,在从将原像的明亮度分配于多个子像素的方法中选择伽马补充法的情况下,也具有同样的优点。例如,在第一步骤中的内插图像为根据运动补偿而获得的中间图像的情况下,可以显示平滑的动态图像,因此,可以明确地提高动态图像的质量。在显示帧率大时,可以提高动态图像的质量,而在显示帧率小时,可以减少耗电量及制造成本。而且,在显示装置为有源矩阵型液晶显示装置的情况下,可以避免由于动态电容而导致的写入电压不足的问题,因此,对于动态图像的拖尾、余像等的障碍获得明确的图像改善效果。再者,可以将由于交流驱动而出现的闪烁降低到人眼不能知觉到的程度。
在第二步骤的顺序1中,由于从将原像的明亮度分配于多个子图像的方法中选择伽马补充法而获得的特殊优点为如下:因为可以停止由于运动补偿而制作中间图像的电路的工作或者可以从装置省略该电路本身,所以可以降低耗电量及装置的制造成本。而且,因为可以采用伪脉冲型显示方法而不考虑到包含在图像数据中的灰度值,所以可以提高动态图像的质量。再者,也可以对于图像数据直接进行伽马转换来获得子图像。在此情况下,由根据动态图像的运动而将伽马值控制为各种数值的优点。再者,图像数据也可以具有如下结构,即通过高变数字模拟转换电路(DAC)的参考电压而获得改变伽马值的子图像,而不直接进行伽马转换。在此情况下,由于不对图像数据直接进行伽马转换,所以可以停止进行伽马转换的电路或者可以从装置省略该电路本身,因此可以降低耗电量及装置的制造成本。再者,在伽马补充法中,由于相对于灰度的明亮度Lj根据伽马曲线而变化,所以具有各子图像可以本身显示平滑的灰度并且最终被人眼知觉的图像质量也提高的优点。
另外,虽然在此说明在顺序2中子像素的数量J定为2并且顺序3中决定T1=T2=T/2的情况,但是,不局限于此。
例如,在第二步骤的顺序3中,当决定为T1<T2时,可以使第一子图像更明亮,而使第二子图像更暗淡。再者,在第二步骤的顺序3中,当决定为T1>T2时,可以使第一子图像更暗淡,而使第二子图像更明亮。由此,可以使人眼正确知觉原像且可实现伪脉冲驱动,所以可以提高动态图像的质量。另外,如上述驱动方法,当在顺序1中将原像的明亮度分配于多个子图像的方法中选择伽马法时,也可以在改变子图像的明亮度时改变伽马值。换言之,也可以根据第二子图像的显示时序来决定伽马值。通过这样的方式,因为可以停止由于运动补偿而制作中间图像的电路的工作或者可以从装置省略该电路本身,所以可以降低耗电量及装置的制造成本。
再者,明确的是,在顺序2中,子图像的数量J也可以不是2,而决定为其他数值。在该情况下的优点已描述,所以这里省略其详细说明。明确的是,在第二步骤的顺序1中,当从将原像的明亮度分配于多个子图像的方法中选择伽马补充法时也有同样的优点。例如,通过应用于其液晶元件的响应时间是输入图像数据的周期的(1/(转换比率的J倍))倍左右的液晶显示装置,可以提高图像质量。
接着,对于取决于第二步骤中的顺序的驱动方法的其他例子进行详细说明。
在第二步骤的顺序1中选择将利用运动补偿而获得的中间图像用作自图像的方法,并且在第二步骤的顺序2中子像素的数量定为2,并且在第二步骤的顺序3中决定T1=T2=T/2的情况下,取决于第二步骤的顺序的驱动方法为如下。
本发明的一种显示装置的驱动方法如下:以一定的周期T依次准备第i(i为正整数)图像数据和第i+1图像数据,并且以原像数据的周期的1/2倍的间隔依次显示第k(k为正整数)图像、第k+1图像、以及第k+2图像,其中所述第k图像根据所述第i图像数据而表示,所述第k+1图像根据相当于使从所述第i图像数据到第i+1图像数据的运动1/2倍的运动的图像数据而表示,所述第k+2图像根据所述第i+1图像数据而表示。在此,作为以一定周期T依次准备的图像数据,可以使用第一步骤中制造了的原像数据。换言之,可以将第一步骤的说明中举出了的所有显示模式与上述驱动方法组合。
另外,明确的是,上述驱动方法可以分别组合第一步骤中所使用的各种n及m来实施。
在第二步骤的顺序1中,选择将利用运动补偿而获得的中间图像用作自图像的方法的特殊优点在于:当在第一步骤的顺序中将利用运动补偿而获得的中间图像作为内插图像时,在第二步骤中也可以继续使用在第一步骤中所使用的获得中间图像的方法。换言之,由于除了在第一步骤中,也在第二步骤中可以使用利用运动补偿而获得的中间图像的电路,所以可以高效地利用电路,而提高处理效率。另外,由于可以进一步平滑地显示图像的运动,所以可以进一步提高动态图像的质量。
另外,虽然在此说明在顺序2中子像素的数量J定为2并且顺序3中决定T1=T2=T/2的情况,但是,不局限于此。
例如,在第二步骤的顺序3中,当决定为T1<T2时,可以使第一子图像更明亮,而使第二子图像更暗淡。再者,在第二步骤的顺序3中,当决定为T1>T2时,可以使第一子图像更暗淡,而使第二子图像更明亮。由此,可以使人眼正确知觉原像且可实现伪脉冲驱动,所以可以提高动态图像的质量。另外,如上述驱动方法,当在顺序2中选择将利用运动补偿而获得的中间图像用作自图像的方法时,也可以不改变子图像的明亮度。这是因为如下缘故,即中间状态的图像本身作为图像已完结,所以第二子图像的显示时序改变,也作为被人眼知觉的图像不改变。在此情况下,因为可以停止由于运动补偿而制作中间图像的电路的工作或者可以从装置省略该电路本身,所以可以降低耗电量及装置的制造成本。
接着,参照图77A至77C说明输入帧率和显示帧率不同时的帧率转换方法的具体例子。图77A至77C所示的方法中,图像上的圆形区域是每个帧中位置变化的区域,而图像上的三角形区域是每个帧中位置几乎没有变化的区域。但是,这是用于说明的例子,因此显示的图像不限定于此。图77A至77C所示的方法可以应用于各种各样的图像。
图77A示出了显示帧率是输入帧率的2倍(转换比率为2)的情况。当转换比率为2时,具有与转换比率小于2的情况相比可以提高动态图像的质量的优点。而且,当转换比率为2时,具有与转换比率大于2的情况相比可以降低耗电量和制造成本的优点。在图77A中,以横轴为时间示意性地表示显示图像的随时间变化。在此,将注目的图像称为第p图像(p是正整数)。而且,方便地表示从注目的图像离开什么程度而显示,例如,将在注目的图像之后显示的图像称为第(p+1)图像,并且将在注目的图像之前显示的图像称为第(p-1)图像,等等。此外,图像18071为第p图像,图像180702为第(p+1)图像,图像180703为第(p+2)图像,图像180704为第(p+3)图像,图像180705为第(p+4)图像。期间Tin表示输入图像数据的周期。注意,图77A表示转换比率为2的情况,因此期间Tin的长度是从显示第p图像到显示第(p+1)图像的期间的2倍。
在此,第(p+1)图像180702也可以是如下图像:通过检测从第p图像180701到第(p+2)图像180703的图像的变化量,制作为第p图像180701及第(p+2)图像180703的中间状态。在图77A中,利用每个帧中位置变化的区域(圆形区域)和每个帧中位置几乎没有变化的区域(三角形区域)来表示中间状态的图像。也就是说,第(p+1)图像180702的圆形区域的位置位于第p图像180701的圆形图像的位置和第(p+2)图像180703的圆形图像的位置的中间。换言之,第(p+1)图像180702是进行运动补偿而内插图像数据的图像。像这样,通过在图像上对运动物体进行运动补偿而内插图像数据,可以进行平滑的显示。
此外,第(p+1)图像180702也可以是如下图像:制作为第p图像180701及第(p+2)图像180703的中间状态,并且以一定的规则控制图像亮度。该一定的规则例如可以为如下:如图77A所示,当将第p图像180701的典型亮度设定为L,将第(p+1)图像180702的典型亮度设定为Lc时,在L和Lc之间有L>Lc的关系。优选的是,可以有0.1L<Lc<0.8L的关系。更优选的是,可以有0.2L<Lc<0.5L的关系。相反,在L和Lc之间也可以有L<Lc的关系。优选的是,可以有0.1Lc<L<0.8Lc的关系。更优选的是,可以有0.2Lc<L<0.5Lc的关系。通过这种方式,可以实现伪脉冲型显示,因此可以抑制余像被人眼觉察。
另外,关于图像的典型亮度,之后参照图78A至78E详细说明。
如此,通过同时解决运动模糊的两个不同的原因(图像运动的不平滑性以及对于人眼的余像),可以大为减少运动模糊。
此外,第(p+3)图像180704也可以以与相同的方法从第(p+2)图像180703及第(p+4)图像180705制作。也就是说,第(p+3)图像180704可以是如下图像:通过检测从第(p+2)图像180703到第(p+4)图像180705的图像的变化量,制作为第(p+2)图像180703及第(p+4)图像180705的中间状态,并且以一定的规则控制图像亮度。
图77B示出了显示帧率是输入帧率的3倍(转换比率为3)的情况。在图77B中,以横轴为时间示意性地表示显示图像的随时间变化。图像180711为第p图像,图像180712为第(p+1)图像,图像180713为第(p+2)图像,图像180714为第(p+3)图像,图像180715为第(p+4)图像,图像180716为第(p+5)图像,图像180717为第(p+6)图像。期间Tin表示输入图像数据的周期。注意,图77B表示转换比率为3的情况,因此期间Tin的长度是从显示第p图像到显示第(p+1)图像的期间的3倍。
在此,第(p+1)图像180712及第(p+2)图像180713可以是如下图像:通过检测从第p图像180711到第(p+3)图像180714的图像的变化量,制作为第p图像180711及第(p+3)图像180714的中间状态。在图77B中,利用每个帧中位置变化的区域(圆形区域)和每个帧中位置几乎没有变化的区域(三角形区域)来表示中间状态的图像。也就是说,第(p+1)图像180712及第(p+2)图像180713的圆形区域的位置位于第p图像180711的圆形图像的位置和第(p+3)图像180714的圆形图像的位置的中间。具体而言,当从第p图像180711及第(p+3)图像180714检测了的圆形区域的移动量为X时,第(p+1)图像180712的圆形区域的位置可以位于从第p图像180711的位置移动(1/3)X左右的位置。而且,第(p+2)图像180713的圆形区域的位置可以位于从第p图像180711的位置移动(2/3)X左右的位置。换言之,第(p+1)图像180712及第(p+2)图像180713是进行运动补偿而内插图像数据的图像。像这样,通过在图像上对运动物体进行运动补偿而内插图像数据,可以进行平滑的显示。
此外,第(p+1)图像180712及第(p+2)图像180713也可以是如下图像:制作为第p图像180711及第(p+3)图像180714的中间状态,并且以一定的规则控制图像亮度。该一定的规则例如可以设定为如下:如图77B所示,当将第p图像180711的典型亮度设定为L,将第(p+1)图像180712的典型亮度设定为Lc1,将第(p+2)图像180713的典型亮度设定为Lc2时,在L、Lc1和Lc2之间有L>Lc1、L>Lc2及Lc1=Lc2的关系。优选的是,可以有0.1L<Lc1=Lc2<0.8L的关系。更优选的是,可以有0.2L<Lc1=Lc2<0.5L的关系。相反,在L、Lc1和Lc2之间可以有L<Lc1、L<Lc2及Lc1=Lc2的关系。优选的是,可以有0.1Lc1=0.1Lc2<L<0.8Lc1=0.8Lc2的关系。更优选的是,可以有0.2Lc1=0.2Lc2<L<0.5Lc1=0.5Lc2的关系。通过这种方式,可以实现伪脉冲型显示,因此可以抑制余像被人眼觉察。此外,也可以交替显示改变亮度的图像。通过这种方式,可以缩短亮度变化的周期,因此可以减少闪烁。
如此,通过同时解决运动模糊的两个不同的原因(图像运动的不平滑性以及对于人眼的余像),可以大为减少运动模糊。
此外,第(p+4)图像180715及第(p+5)图像180716也可以以与相同的方法从第(p+3)图像180714及第(p+6)图像180717制作。也就是说,第(p+4)图像180715及第(p+5)图像180716可以是如下图像:通过检测从第(p+3)图像180714到第(p+6)图像180717的图像的变化量,制作为第(p+3)图像180714与第(p+6)图像180717的中间状态,并且以一定的规则控制图像亮度。
当使用图77B的方法时,由于其显示帧率较大,使得图像的运动可以跟随人眼的移动,因此可以平滑显示图像的运动,从而可以大为减少运动模糊。
图77C示出了显示帧率是输入帧率的1.5倍(转换比率为1.5)的情况。在图77C中,以横轴为时间示意性地表示显示图像的随时间变化。图像180721为第p图像,图像180722为第(p+1)图像,图像180723为第(p+2)图像,图像180724为第(p+3)图像。注意,图像180725是输入图像数据,其可用于制作第(p+1)图像180722及第(p+2)图像180723,但在实际上不需要显示。期间Tin表示输入图像数据的周期。注意,图77C表示转换比率为1.5的情况,因此期间Tin的长度是从显示第p图像到显示第(p+1)图像的期间的1.5倍。
在此,第(p+1)图像180722及第(p+2)图像180723可以是如下图像:通过检测从第p图像180721经过图像180725到第(p+3)图像180724的图像的变化量,制作为第p图像180721与第(p+3)图像180724的中间状态。在图77C中,利用每个帧中位置变化的区域(圆形区域)和每个帧中位置几乎没有变化的区域(三角形区域)来表示中间状态的图像。也就是说,第(p+1)图像180722及第(p+2)图像180723的圆形区域的位置位于第p图像180721的圆形图像的位置和第(p+3)图像180724的圆形图像的位置的中间。换言之,第(p+1)图像180722及第(p+2)图像180723是进行运动补偿而内插图像数据的图像。像这样,通过在图像上对运动物体进行运动补偿而内插图像数据,可以进行平滑的显示。
此外,第(p+1)图像180722及第(p+2)图像180723也可以是如下图像:制作为第p图像180721及第(p+3)图像180724的中间状态,并且以一定的规则控制图像亮度。该一定的规则例如可以设定为如下:如图77C所示,当将第p图像180721的典型亮度设定为L,将第(p+1)图像180722的典型亮度设定为Lc1,将第(p+2)图像180723的典型亮度设定为Lc2时,在L、Lc1和Lc2之间有L>Lc1、L>Lc2及Lc1=Lc2的关系。优选的是,可以有0.1L<Lc1=Lc2<0.8L的关系。更优选的是,可以有0.2L<Lc1=Lc2<0.5L的关系。相反,在L、Lc1和Lc2之间可以有L<Lc1、L<Lc2及Lc1=Lc2的关系。优选的是,可以有0.1Lc1=0.1Lc2<L<0.8Lc1=0.8Lc2的关系。更优选的是,可以有0.2Lc1=0.2Lc2<L<0.5Lc1=0.5Lc2的关系。通过这种方式,可以实现伪脉冲型显示,因此可以抑制余像被人眼觉察。此外,也可以交替显示改变亮度的图像。通过这种方式,可以缩短亮度变化的周期,因此可以减少闪烁。
如此,通过同时解决运动模糊的两个不同的原因(图像运动的不平滑性以及对于人眼的余像),可以大幅度减少运动模糊。
当使用图77C的方法时,由于其显示帧率较小,可以延长对显示装置写入信号的时间。因此,可以减小显示装置的时钟频率,从而可以降低耗电量。此外,由于可以减慢进行运动补偿的处理速度,因此可以降低耗电量。
接下来,参照图78A至78E说明图像的典型亮度。在图78A至78D所示的图中,以横轴为时间示意性地表示显示图像的随时间变化。图78E是测量某一区域中的图像亮度的方法的一个例子。
作为测量图像亮度的方法,有对构成图像的各个像素分别进行亮度测量的方法。通过使用该方法,可以严密地测量图像的细微部分。
但是,对构成图像的各个像素分别进行亮度测量的方法是极为花费力气的,因此也可以采用其他的方法。作为测量图像亮度的另一方法,有注目图像中的某一区域且测量该区域的平均亮度的方法。通过这种方法,可以容易测量图像亮度。在本实施方式中,为方便起见,将通过测量图像中的某一区域的平均亮度而获得的亮度称为图像的典型亮度。
下面,将说明为了获得图像的典型亮度要注目图像中的什么区域。
图78A表示将对于图像的变化其位置几乎没有变化的区域(三角形区域)的亮度作为图像的典型亮度的方法的例子。期间Tin表示输入图像数据的周期,图像180801、图像180802、图像180803分别表示第p图像、第(p+1)图像、第(p+2)图像,并且,第一区域180804、第二区域180805、第三区域180806分别表示第p图像180801的亮度测量区域、第(p+1)图像180802的亮度测量区域、第(p+2)图像180803的亮度测量区域。这里,从装置中的空间上的位置来看,第一至第三区域的位置几乎相同。也就是说,通过在第一至第三区域中测量图像的典型亮度,可以得到图像的典型亮度的随时间变化。
通过测量图像的典型亮度,可以判断是否实现了伪脉冲型的显示。例如,当将在第一区域180804中测量的亮度设定为L,将在第二区域180805中测量的亮度设定为Lc时,如果Lc<L,则可以认为实现了伪脉冲型显示。在这种情况下,可以说动态图像的质量提高。
注意,当在亮度测量区域中相对于时间的变化的图像的典型亮度的变化量(相对亮度)处于下述范围时,可以提高图像的质量。作为相对亮度,例如,可以利用如下比率:在第一区域180804和第二区域180805、第二区域180805和第三区域180806、第一区域180804和第三区域180806中的各个区域上,较小亮度相对于较大亮度的比率。就是说,当相对于时间的变化的图像的典型亮度的变化量是0时,相对亮度为100%。而且,当相对亮度是80%以下时,可以提高动态图像的质量。尤其是,当相对亮度是50%以下时,可以明确地提高动态图像的质量。而且,当相对亮度是10%以上时,可以降低耗电量,并且可以抑制闪烁。尤其是,当相对亮度是20%以上时,可以明确地减少耗电量和闪烁。换言之,当相对亮度为10%以上且80%以下时,可以提高动态图像的质量,并且可以减少耗电量和闪烁。再者,当相对亮度为20%以上且50%以下时,可以明确地提高动态图像的质量,并且可以明确地减少耗电量和闪烁。
图78B表示测量划分为瓦状(tile-shaped)的区域的亮度,并将该亮度的平均值作为图像的典型亮度的方法的例子。期间Tin表示输入图像数据的周期,图像180811、图像180812、图像180813分别表示第p图像、第(p+1)图像、第(p+2)图像,并且,第一区域180814、第二区域180815、第三区域180816分别表示第p图像180811的亮度测量区域、第(p+1)图像180812的亮度测量区域、第(p+2)图像180813的亮度测量区域。这里,从装置中的空间上的位置来看,第一至第三区域的位置几乎相同。也就是说,通过在第一至第三区域中测量图像的典型亮度,可以得到图像的典型亮度的随时间变化。
通过测量图像的典型亮度,可以判断是否实现了伪脉冲型的显示。例如,当将在第一区域180814中测量的亮度的所有区域的平均值设定为L,将在第二区域180815中测量的亮度的所有区域的平均值设定为Lc时,如果Lc<L,则可以认为实现了伪脉冲型显示。在这种情况下,可以说动态图像的质量提高。
注意,当在亮度测量区域中相对于时间的变化的图像的典型亮度的变化量(相对亮度)处于下述范围时,可以提高图像的质量。作为相对亮度,例如,可以利用如下比率:在第一区域180814和第二区域180815、第二区域180815和第三区域180816、第一区域180814和第三区域180816中的各个区域上,较小亮度相对于较大亮度的比率。就是说,当相对于时间的变化的图像的典型亮度的变化量是0时,相对亮度为100%。而且,当相对亮度是80%以下时,可以提高动态图像的质量。尤其是,当相对亮度是50%以下时,可以明确地提高动态图像的质量。而且,当相对亮度是10%以上时,可以降低耗电量,并且可以抑制闪烁。尤其是,当相对亮度是20%以上时,可以明确地减少耗电量和闪烁。换言之,当相对亮度为10%以上且80%以下时,可以提高动态图像的质量,并且可以减少耗电量和闪烁。再者,当相对亮度为20%以上且50%以下时,可以明确地提高动态图像的质量,并且可以明确地减少耗电量和闪烁。
图78C表示测量图像的中央区域的亮度,并将该亮度的平均值作为图像的典型亮度的方法的例子。期间Tin表示输入图像数据的周期,图像180821、图像180822、图像180823分别表示第p图像、第(p+1)图像、第(p+2)图像,并且,第一区域180824、第二区域180825、第三区域180826分别表示第p图像180821的亮度测量区域、第(p+1)图像180822的亮度测量区域、第(p+2)图像180823的亮度测量区域。
通过测量图像的典型亮度,可以判断是否实现了伪脉冲型的显示。例如,当将在第一区域180824中测量的亮度设定为L,将在第二区域180825中测量的亮度设定为Lc时,如果Lc<L,则可以认为实现了伪脉冲型显示。在这种情况下,可以说动态图像的质量提高。
注意,当在亮度测量区域中相对于时间的变化的图像的典型亮度的变化量(相对亮度)处于下述范围时,可以提高图像的质量。作为相对亮度,例如,可以利用如下比率:在第一区域180824和第二区域180825、第二区域180825和第三区域180826、第一区域180824和第三区域180826中的各个区域上,较小亮度相对于较大亮度的比率。就是说,当相对于时间的变化的图像的典型亮度的变化量是0时,相对亮度为100%。而且,当相对亮度是80%以下时,可以提高动态图像的质量。尤其是,当相对亮度是50%以下时,可以明确地提高动态图像的质量。而且,当相对亮度是10%以上时,可以降低耗电量,并且可以抑制闪烁。尤其是,当相对亮度是20%以上时,可以明确地减少耗电量和闪烁。换言之,当相对亮度为10%以上且80%以下时,可以提高动态图像的质量,并且可以减少耗电量和闪烁。尤其是,当相对亮度为20%以上且50%以下时,可以明确地提高动态图像的质量,并且可以明确地减少耗电量和闪烁。
图78D表示测量对整体图像进行取样而得到的多个点的亮度,并将该亮度的平均值作为图像的典型亮度的方法的例子。期间Tin表示输入图像数据的周期,图像180831、图像180832、图像180833分别表示第p图像、第(p+1)图像、第(p+2)图像,并且,第一区域180834、第二区域180835、第三区域180836分别表示第p图像180831的亮度测量区域、第(p+1)图像180832的亮度测量区域、第(p+2)图像180833的亮度测量区域。
通过测量图像的典型亮度,可以判断是否实现了伪脉冲型的显示。例如,当将在第一区域180834中测量的亮度的所有区域的平均值设定为L,将在第二区域180835中测量的亮度的所有区域的平均值设定为Lc时,如果Lc<L,则可以认为实现了伪脉冲型显示。在这种情况下,可以说动态图像的质量提高。
注意,当在亮度测量区域中相对于时间的变化的图像的典型亮度的变化量(相对亮度)处于下述范围时,可以提高图像的质量。作为相对亮度,例如,可以利用如下比率:在第一区域180834和第二区域180835、第二区域180835和第三区域180836、第一区域180834和第三区域180836中的各个区域上,较小亮度相对于较大亮度的比率。就是说,当相对于时间的变化的图像的典型亮度的变化量是0时,相对亮度为100%。而且,当相对亮度是80%以下时,可以提高动态图像的质量。尤其是,当相对亮度是50%以下时,可以明确地提高动态图像的质量。而且,当相对亮度是10%以上时,可以降低耗电量,并且可以抑制闪烁。尤其是,当相对亮度是20%以上时,可以明确地减少耗电量和闪烁。换言之,当相对亮度为10%以上且80%以下时,可以提高动态图像的质量,并且可以减少耗电量和闪烁。再者,当相对亮度为20%以上且50%以下时,可以明确地提高动态图像的质量,并且可以明确地减少耗电量和闪烁。
图78E是表示在图78A至78D所示的图中的亮度测量区域之内的测量方法的图。区域180841是注目的亮度测量区域,点180842是亮度测量区域180841中的亮度测量点。由于时间分辨率高的亮度测量设备有可能其测量对象范围小,因此,在区域180841较大的情况下,如图78E所示,可以利用多个点以点状且不偏地测量区域180841之内,并将该平均值作为区域180841的亮度,而不对整个区域进行测量。
注意,当图像具有R、G和B三原色的组合时,测量的亮度可以是R、G和B的相加值的亮度、R加G的值的亮度、G加B的值的亮度、B加R的值的亮度或R、G和B每一个的亮度。
接下来,将说明检测包含在输入图像数据中的图像运动来形成中间状态的图像的方法,以及根据包含在输入图像数据中的图像运动等控制驱动方法的方法。
参照图79A和79B说明一种方法的例子,其中检测包含在输入图像数据中的图像运动来制作中间状态的图像。图79A示出了显示帧率是输入帧率的2倍(转换比率为2)的情况。图79A以横轴为时间示意性地示出检测图像的运动的方法。期间Tin表示输入图像数据的周期,图像180901、图像180902、图像180903分别表示第p图像、第(p+1)图像、第(p+2)图像。此外,在图像中,提供第一区域180904、第二区域180905和第三区域180906作为不具有时间依赖性的区域。
首先,在第(p+2)图像180903中,将图像划分为多个瓦状形区域,并且聚焦于多个区域中的一个区域,即,第三区域180906的图像数据。
接下来,在第p图像180901中,聚焦于以第三区域180906为中心且大于第三区域180906的一个范围。该以第三区域1806为中心且大于第三区域180906的范围是数据搜索范围。在该数据搜索范围中,水平方向(X方向)的范围由附图标记180907表示,并且垂直方向(Y方向)的范围由附图标记180908表示。数据搜索范围中水平方向的范围180907及垂直方向中的范围180908可以在这样的范围内:其中第三区域180906的水平方向中的范围及垂直方向中的范围被加大约15个像素。
在该数据搜索范围中,搜索具有与所述第三区域180906的图像数据最类似的图像数据的区域。作为搜索方法,可以使用最小二乘法等。通过搜索,假设获得第一区域180904作为具有与图像数据最类似的图像数据的区域。
接下来,用向量180909作为表示第一区域180904和第三区域180906之间的位置差异的量。注意,将向量180909称为“运动向量”。
在第(p+1)图像180902中,通过使用从运动向量180909获得的向量180910、第(p+2)图像180903中的第三区域180906中的图像数据以及第p图像180901中的第一区域180904中的图像数据,形成第二区域180905。
这里,将从运动向量180909获得的向量180910称为“位移向量”。位移向量180910确定形成第二区域180905的位置。第二区域180905在从第一区域180904离开位移向量180910的位置形成。位移向量180910可以是运动向量180909乘以系数(1/2)的量。
第(p+1)图像180902的第二区域180905中的图像数据可以通过第(p+2)图像180903中的第三区域180906中的图像数据和第p图像180901中的第一区域180904中的图像数据确定。例如,第(p+1)图像180902中的第二区域180905中的图像数据可以是第(p+2)图像180903中的第三区域180906中的图像数据和第p图像180901中的第一区域180904中的图像数据的平均值。
通过这种方式,可以形成对应于第(p+2)图像180903中的第三区域180906的第(p+1)图像180902中的第二区域180905。另外,通过对第(p+2)图像180903中的其他区域执行上述处理,可以形成第(p+2)图像180903和第p图像180901之间的中间状态的第(p+1)图像180902。
图79B示出了显示帧率是输入帧率的3倍(转换比率为3)的情况。图79B以横轴为时间示意性地示出检测图像的运动的方法。期间Tin表示输入图像数据的周期,图像180911、图像180912、图像180913、图像180914分别表示第p图像、第(p+1)图像、第(p+2)图像、第(p+3)图像。此外,在图像中,提供第一区域180915、第二区域180916、第三区域180917、以及第四区域180918作为不具有时间依赖性的区域。
首先,在第(p+3)图像180914中,将图像划分为多个瓦状区域,并且聚焦于多个区域中的一个区域,即,第四区域180918的图像数据。
接着,在第p图像180911中,聚焦于大于第四区域180918且以第四区域180918为中心的范围。在此,大于第四区域180918且以第四区域180918为中心的范围是数据搜索范围。在该数据搜索范围中,水平方向(X方向)的范围由附图标记180919表示,并且垂直方向(Y方向)的范围由附图标记180920表示。数据搜索范围中水平方向中的范围180919和垂直方向中的范围180920可以在这样的范围内:其中第四区域180918的水平方向中的范围及垂直方向中的范围被加大约15个像素。
在该数据搜索范围中,搜索具有与所述第四区域180918的图像数据最类似的图像数据的区域。该搜索方法可以是最小二乘法等。通过搜索,可以假设获得第一区域180915作为具有与图像数据最类似的图像数据的区域。
接下来,用向量180921作为获得的第一区域180915和第四区域180918之间的位置差异的量。注意,将向量180921称为“运动向量”。
在第(p+1)图像180912及第(p+2)图像180913中,通过使用从运动向量180921获得的向量180922及180923、第(p+3)图像180914中的第四区域180918中的图像数据、以及第p图像180911中的第一区域180915中的图像数据,形成第二区域180916及第三区域180917。
在此,将从运动向量180921获得的向量180922称为“第一位移向量”,并且将向量180923称为“第二位移向量”。第一位移向量180922确定形成第二区域180916的位置。第二区域180916在从第一区域180915离开第一位移向量180922的位置形成。第一位移向量180922的量可以是运动向量180921乘以(1/3)的量。第二位移向量180923确定形成第三区域180917的位置。第三区域180917在从第四区域180918离开第二位移向量180923的位置形成。第二位移向量180923的量可以是运动向量180921乘以(2/3)的量。
第(p+1)图像180912的第二区域180916中的图像数据也可以取决于第(p+3)图像180914中的第四区域180918中的图像数据和第p图像180911中的第一区域180915中的图像数据。例如,第(p+1)图像180912中的第二区域180916中的图像数据可以是第(p+3)图像180914中的第四区域180918中的图像数据和第p图像180911中的第一区域180915中的图像数据的平均值。
第(p+2)图像180913的第三区域180917中的图像数据也可以取决于第(p+3)图像180914中的第四区域180918中的图像数据和第p图像180911中的第一区域180915中的图像数据。例如,第(p+2)图像180913中的第三区域180917中的图像数据可以是第(p+3)图像180914中的第四区域180918中的图像数据和第p图像180911中的第一区域180915中的图像数据的平均值。
通过这种方式,可以形成对应于第(p+3)图像180914中的第四区域180918的第(p+1)图像180912中的第二区域180916及第(p+2)图像180913中的第三区域180917。通过对第(p+3)图像180914的其他区域执行上述处理,可以形成第(p+3)图像180914和第p图像180911之间的中间状态的第(p+1)图像180912及第(p+2)图像180913。
接下来,参考图80A至80D说明通过检测包含在输入图像数据中的图像的运动以制作中间状态的图像的电路的例子。图80A示出了用于在显示区域显示图像的外围驱动电路与用于控制该外围电路的控制电路之间的连接关系,所述外围驱动电路包括源极驱动器和栅极驱动器。图80B示出了所述控制电路的详细电路结构的一个例子。图80C示出了包括在所述控制电路中的图像处理电路的详细电路结构的一个例子。图80D示出了包括在所述控制电路中的图像处理电路的详细电路结构的另一个例子。
如图80A所示,本实施方式中的装置还可以包括控制电路181011、源极驱动器181012、栅极驱动器181013、以及显示区181014。
注意,控制电路181011、源极驱动器181012、以及栅极驱动器181013可以形成在与形成有显示区181014的衬底相同的衬底上。
另外,控制电路181011、源极驱动器181012、以及栅极驱动器181013的一部分可以形成在与形成有显示区181014的衬底相同的衬底上,而其它电路可以形成在与形成有显示区181014的衬底不同的衬底上。例如,源极驱动器181012及栅极驱动器181013可以形成在与形成有显示区181014的衬底相同的衬底上,而控制电路181011可以在不同的衬底上作为外部IC形成。类似地,栅极驱动器181013可以形成在与形成有显示区181014的衬底相同的衬底上,而其它电路可以在不同的衬底上作为外部IC形成。类似地,源极驱动器181012、栅极驱动器181013、以及控制电路181011的一部分可以形成在与形成有显示区181014的衬底相同的衬底上,而其它电路可以在不同的衬底上作为外部IC形成。
控制电路181011可以具有如下结构:接收外部视频信号181000、水平同步信号181001和垂直同步信号181002,并且输出视频信号181003、源极起始脉冲181004、源极时钟181005、栅极起始脉冲181006和栅极时钟181007。
源极驱动器181012可以具有如下结构:接收视频信号181003、源极起始脉冲181004和源极时钟181005,并且将根据视频信号181003的电压或电流输出到显示区181014。
栅极驱动器181013可以具有如下结构:接收栅极起始脉冲181006和栅极时钟181007,并且输出用于指定将从源极驱动器181012输出的信号写入显示区181014的时序的信号。
当外部视频信号181000的频率和视频信号181003的频率不同时,用于控制驱动源极驱动器181012及栅极驱动器181013的时序的信号也具有与被输入的水平同步信号181001及垂直同步信号181002不同的频率。因此,视频信号181003的处理以外,还需要对用于控制驱动源极驱动器181012及栅极驱动器181013的时序的信号进行处理。控制电路181011也可以是具有用于上述处理的功能的电路。例如,当视频信号181003具有相对于外部视频信号181000的频率两倍的频率时,控制电路181011内插包括在外部视频信号181000中的视频信号以产生具有两倍频率的视频信号181003,并进行控制使得控制时序的信号也具有两倍的频率。
此外,如图80B所示,控制电路181011还可以包括图像处理电路181015和时序产生电路181016。
图像处理电路181015可以具有如下结构:接收外部视频信号181000、频率控制信号181008,并且输出视频信号181003。
时序产生电路181016可以具有如下结构:接收水平同步信号181001和垂直同步信号181002,并且输出源极起始脉冲181004、源极时钟181005、栅极起始脉冲181006、栅极时钟181007、以及频率控制信号181008。注意,时序产生电路181016可以包括用于存储指定频率控制信号181008的状态的数据的存储器、寄存器等。时序产生电路181016也可以具有从外部接收指定频率控制信号181008的状态的信号的结构。
如图80C所示,图像处理电路181015也可以包括运动检测电路181020、第一存储器181021、第二存储器181022、第三存储器181023、亮度控制电路181024、以及高速处理电路181025。
运动检测电路181020也可以接收多个图像数据、检测图像的运动并输出该多个图像数据的中间状态的图像数据。
第一存储器181021也可以接收外部图像信号181000,一定期间保持该外部图像信号181000,并且将该外部图像信号181000输出到运动检测电路181020和第二存储器181022。
第二存储器181022也可以接收从第一存储器181021输出的图像数据,一定期间保持该图像数据,并且将该图像数据输出到运动检测电路181020和高速处理电路181025。
第三存储器181023也可以接收从运动检测电路181020输出的图像数据,一定期间保持该图像数据,并且将该图像数据输出到亮度控制电路181024。
高速处理电路181025也可以接收从第二存储器181022输出的图像数据、从亮度控制电路181024输出的图像数据、以及频率控制信号181008,并且输出所述图像数据作为视频信号181003。
当外部视频信号181000的频率和视频信号181003的频率不同时,也可以通过使用图像处理电路181015对包括在外部视频信号181000中的视频信号进行内插以产生视频信号181003。被输入的外部视频信号181000一旦保持在第一存储器181021中。此时,第二存储器181022保持前一帧中输入的图像数据。运动检测电路181020可以适当地读取保持在第一存储器181021及第二存储器181022中的图像数据,从第一存储器181021及第二存储器181022中的图像数据的差异检测运动向量,并且产生中间状态的图像数据。被产生的中间状态的图像数据由第三存储器181023保持。
当运动检测电路181020产生中间状态的图像数据时,高速处理电路181025输出保持在第二存储器181022中的图像数据作为视频信号181003。之后,通过亮度控制电路181024输出保持在第三存储器181023中的图像数据作为视频信号181003。在此,虽然第二存储器181022及第三存储器181023更新的频率与外部视频信号181000的频率相同,然而,通过高速处理电路181025输出的视频信号181003的频率可以不同于外部视频信号181000的频率。具体而言,例如,视频信号181003的频率可以是外部视频信号181000的1.5倍、2倍或3倍。但是,不限定于此,可以使用各种频率。此外,视频信号181003的频率也可以通过频率控制信号181008指定。
图80D所示的图像处理电路181015的结构是将第四存储器181026添加到图80C所示的图像处理电路181015的结构中。如此,除了从第一存储器181021输出的图像数据和从第二存储器181022输出的图像数据之外,从第四存储器181026输出的图像数据也被输出到运动检测电路181020,可以正确地检测图像的运动。
此外,在被输入的图像数据已经包括用于进行图像压缩的运动向量的情况下,例如,在图像数据基于MPEG(动态图像专家组)的标准的情况下,使用这些图像数据来产生中间图像作为内插图像,即可。此时,包括在运动检测电路181020中的用于产生运动向量的部分并不是必需的。此外,对于视频信号181003的编码和解码处理也变得简单,由此可以减少耗电量。
注意,在本实施方式中参照各种附图进行了说明。各附图所示的内容(或其一部分)可以自由地适用于其他附图所示的内容(或其一部分),可以自由地与其他附图所示的内容(或其一部分)组合,或者,也可以自由地转换成其他附图所示的内容(或其一部分)。再者,通过组合如上所示的附图的各部分和其他部分,可以构成更多附图。
同样地,本实施方式中的各附图所示的内容(或其一部分)可以自由地适用于其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分),可以自由地与其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分)组合,或者,也可以自由地转换成其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分)。再者,通过组合本实施方式的附图的各部分和其他实施方式的部分,可以构成更多附图。
此外,本实施方式表示其他实施方式所述的内容(或其一部分)的具体例子、其变形例子、其一部分改变的例子、改良例子、详细例子、应用例子、相关部分的例子等。由此,其他实施方式所述的内容可以自由地适用于本实施方式所述的内容,可以自由地与本实施方式所述的内容组合,或者,也可以自由地转换成本实施方式所述的内容。
实施方式12
在本实施方式中,说明根据本发明的电子设备的例子。
图48示出了组合了显示面板900101和电路衬底900111的显示面板模块。显示面板900101包括像素部900102、扫描线驱动电路900103、以及信号线驱动电路900104。例如,电路衬底900111形成有控制电路900112及信号划分电路900113等。显示面板900101和电路衬底900111通过连接布线900114彼此连接。FPC等可用作连接布线。
在显示面板900101中,还可以在衬底上使用晶体管一体地形成像素部900102和一部分外围驱动电路(在多个驱动电路中具有低工作频率的驱动电路),在IC芯片上形成另一部分外围驱动电路(在多个驱动电路中具有高工作频率的驱动电路),并且以COG(玻璃上芯片:Chip On Glass)等将IC芯片安装到显示面板900101上。通过采用该结构,可以削减电路衬底900111的面积,而可以获得小型显示装置。或者,还可以以TAB(载带自动键合:Tape AutomatedBonding)或使用印刷线路板将所述IC芯片安装到显示面板900101上。通过采用该结构,可以减小显示面板900101的面积,而可以获得框缘尺寸小的显示装置。
例如,为了降低耗电量,也可以在玻璃衬底上使用晶体管形成像素部,在IC芯片上形成所有的外围驱动电路,并且以COG或TAB将IC芯片安装到显示面板上。
通过图48所示的显示面板模块,可以完成电视接收机。图49是示出了电视接收机的主要结构的框图。调谐器900201接收图像信号和音频信号。图像信号由图像信号放大电路900202、图像信号处理电路900203和控制电路900212处理,所述图像信号处理电路900203将从图像信号放大电路900202输出的信号转换为对应于红、绿和蓝每一种颜色的色彩信号,并且控制电路900212将图像信号转换成满足驱动电路的输入规格的信号。控制电路900212分别向扫描线一侧和信号线一侧输出信号。在进行数字驱动时,可以采用这种结构:其中在信号线一侧提供信号划分电路900213,使得输入数字信号被分成m个(m为正整数)来供给。
在调谐器900201接收的信号中,音频信号被发送到音频信号放大电路900205,并且其输出通过音频信号处理电路900206被供给到扬声器900207。控制电路900208从输入部900209接收关于接收台(接收频率)及音量的控制信息,并将信号发送到调谐器900201或音频信号处理电路900206。另外,附图标记900221表示显示面板,900223表示扫描线驱动电路,900224表示信号线驱动电路。
图50A示出了与图49不同的组合有显示面板模块的电视接收机。在图50A中,安装到框体900301中的显示屏900302由显示面板模块形成。另外,还可以适当地提供扬声器900303、操作开关900304等。
图50B示出了采用无线方式、只有显示器可以移动的电视接收机。在框体900312中内置电池和信号接收器,由该电池驱动显示部900313或扬声器部900317。电池可以通过充电器900310反复地充电。充电器900310可以收发图像信号,并且可以将该图像信号发送到显示器的信号接收器。框体900312由操作键900316控制。或者,图50B所示的设备也可以是图像-音频双向通信设备,其中可以通过操作键900316的操作从框体900312向充电器900310发送信号。或者,也可以是通用目的遥控设备,其中通过操作键900316的操作,将信号从框体900312发送到充电器900310,并且利用其他电子设备接收充电器900310所发送的信号,而可以控制其他电子设备的通信。本发明可以应用于显示部900313。
图51A示出了组合了显示面板900401和印刷线路板900402的模块。显示面板900401也可以包括提供有多个像素的像素部900403、第一扫描线驱动电路900404、第二扫描线驱动电路900405、以及将视频信号供给到所选择的像素的信号线驱动电路900406。
印刷线路板900402提供有控制器900407、中央处理单元(CPU)900408、存储器900409、电源电路9004010、音频处理电路900411、以及收发电路900412等。印刷线路板900402和显示面板900401通过柔性印刷电路(FPC)900413彼此连接。柔性印刷电路(FPC)900413也可以具有这样的结构:其中提供电容器、缓冲器电路等以防止对电源电压或信号的噪声及增加信号的上升时间。注意,控制器900407、音频处理电路900411、存储器900409、中央处理单元(CPU)900408、电源电路900410等可以通过使用COG(玻璃上芯片)方式安装到显示面板900401上。通过使用COG方式,可以减小印刷线路板900402的尺寸。
通过印刷线路板900402中提供的接口(I/F)部900414,进行各种控制信号的输入和输出。用于将信号发射到天线或从天线接收信号的天线用端口900415提供在印刷线路板900402中。
图51B示出了图51A中所示的模块的框图。该模块包括VRAM900416、DRAM 900417、闪存900418等作为存储器900409。VRAM900416存储在面板上显示的图像的数据,DRAM 900417存储图像数据或音频数据,并且闪存900418存储各种程序。
电源电路900410供给用于操作显示面板900401、控制器900407、中央处理单元(CPU)900408、音频处理电路900411、存储器900409、以及收发电路900412的电力。注意,根据面板规格,电源电路900410可以提供有电流源。
中央处理单元(CPU)900408包括控制信号产生电路900420、解码器900421、寄存器900422、算术电路900423、RAM 900424、用于中央处理单元(CPU)900408的接口(I/F)部900419等。经由接口(I/F)部900419输入到中央处理单元(CPU)900408的各种信号被存储到寄存器900422中,然后输入到算术电路900423、解码器900421等。算术电路900423基于被输入的信号进行计算,并且指定发送各种指令的地点。另一方面,输入到解码器900421的信号被解码且被输入到控制信号产生电路900420。控制信号产生电路900420基于被输入的信号产生包括各种指令的信号,并将该信号发送到算术电路900423指定的地点,具体而言,发送到存储器900409、收发电路900412、音频处理电路900411、以及控制器900407等。
存储器900409、收发电路900412、音频处理电路900411和控制器900407分别根据收到的指令工作。在下文中,简要地说明其工作。
从输入单元900425输入了的信号经由接口(I/F)部900414发送到安装在印刷线路板900402的中央处理单元(CPU)900408。依照从输入单元900524如指点定位设备或键盘等发射的信号,控制信号产生电路900420将存储在VRAM 900416中的图像数据转换成预定格式,并将该数据发射到控制器900407。
控制器900407根据面板规格对包括从中央处理单元(CPU)900408发射的图像数据的信号进行数据处理,并将该信号供给到显示面板900401。基于从电源电路900410输入了的电源电压或从中央处理单元(CPU)900408输入了的各种信号,控制器900407产生Hsync信号、Vsync信号、时钟信号CLK、交流电压(AC Cont)和切换信号L/R,并将该信号供给到显示面板900401。
收发电路900412处理作为天线900428的电波收发的信号,具体而言,收发电路900412也可以包括诸如隔离器、带通滤波器、VCO(电压控制振荡器)、LPF(低通滤波器)、耦合器或不平衡变压器等的高频电路。根据来自中央处理单元(CPU)900408的指令,收发电路900412收发的信号中的包括音频信息的信号被发射到音频处理电路900411。
根据中央处理单元(CPU)900408的指令发射了的包括音频信息的信号被音频处理电路900411解调成音频信号,并被发射到扬声器900427。从麦克风900426发射的音频信号被音频处理电路900411调制并根据来自中央处理单元(CPU)900408的指令被发送到收发电路900412。
控制器900407、中央处理单元(CPU)900408、电源电路900410、音频处理电路900411、以及存储器900409可以作为本实施方式的封装来安装。
当然,本实施方式不限于电视接收机,可以应用于各种用途,例如,个人计算机的监控器,尤其用作诸如车站、机场等的信息显示面板或街道上的广告显示面板等的大面积显示介质。
接下来,参照图52说明根据本发明的移动电话的结构例子。
显示面板900501可装卸地结合到机壳900530中。机壳900530的形状和尺寸可以根据显示面板900501的尺寸适当地改变。固定有显示面板900501的机壳900530被嵌入印刷线路板900531中而装配为模块。
显示面板900501通过FPC 900513与印刷线路板900531连接。印刷线路板900531形成有扬声器900532、麦克风900533、收发电路900534,以及包括CPU及控制器等的信号处理电路900535等。组合这种模块与输入单元900536、电池900537并将它存放在框体900539中。显示面板900501的像素部被布置成使其从框体900539中形成的开口窗可见。
在显示面板900501中,像素部和一部分外围驱动电路(具有多个驱动电路中的工作频率低的驱动电路)可以通过使用晶体管在衬底上一体形成,另一部分的外围驱动电路(多个驱动电路中的工作频率高的驱动电路)可以在IC芯片上形成,并且可以将该IC芯片通过COG(玻璃上芯片)安装到显示面板900501上。或者,也可以将其IC芯片通过使用TAB(带式自动结合)或印刷线路板与玻璃衬底连接。通过采用这种结构,可以降低显示装置的耗电量,且可以延长每次充电后的移动电话的工作时间。而且,可以降低移动电话的成本。
图52所示的移动电话具有如下功能:显示各种信息(静态图像、动态图像、文体图像等);将日历、日期或时刻等显示在显示部上;对显示在显示部上的信息进行操作及编辑;通过利用各种软件(程序)控制处理;进行无线通信;通过利用无线通信功能,与其他移动电话、固定电话或声音通信设备进行通话;通过利用无线通信功能,与各种计算机网络连接;通过利用无线通信功能,进行各种数据的收发;振子相应来电、数据接收或警报而工作;相应来电、数据接收或警报而发出声音。注意,图52所示的移动电话可以具有各种功能,而不局限于这些功能。
在图53所示的移动电话中,提供有操作开关类900604、麦克风900605等的主体(A)900601通过使用铰链900610连接到提供有显示面板(A)900608、显示面板(B)900609和扬声器900606等的主体(B)900602,从而移动电话可以打开和关闭。显示面板(A)900608和显示面板(B)900609与电路衬底900607被存放在主体(B)900602的框体900603中。显示面板(A)900608及显示面板(B)900609的像素部被布置成使其从在框体900603中形成的开口窗可见。
诸如像素数量等的显示面板(A)900608和显示面板(B)900609的规格,可以根据移动电话900600的功能适当地设定。例如,可以组合用作主屏的显示面板(A)900608和用作次屏的显示面板(B)900609。
根据本实施方式的移动电话根据其功能或用途可以变成各种模式。例如,也可以通过在铰链900610中结合成像元件,来形成装配有照相机的移动电话。通过采用操作开关类900604、显示面板(A)900608以及显示面板(B)900609被存放在一个外壳中的结构,也可以获得上述效果。而且,当将本实施方式的结构应用于装配有多个显示部的信息显示终端时,也可以获得类似的效果。
图53所示的移动电话具有如下功能:显示各种信息(静态图像、动态图像、文体图像等);将日历、日期或时刻等显示在显示部上;对显示在显示部上的信息进行操作及编辑;通过利用各种软件(程序)控制处理;进行无线通信;通过利用无线通信功能,与其他移动电话、固定电话或声音通信设备进行通话;通过利用无线通信功能,与各种计算机网络连接;通过利用无线通信功能,进行各种数据的收发;振子相应来电、数据接收或警报而工作;相应来电、数据接收或警报而发出声音。注意,图53所示的移动电话可以具有各种功能,而不局限于这些功能。
本发明可以应用于各种各样的电子设备。具体而言,可以应用于电子设备的显示部。作为所述电子设备,可以举出影像拍摄装置如摄像机或数字照相机等、护目镜型显示器、导航系统、音频再现装置(汽车音响、音响组件等)、计算机、游戏机、便携式信息终端(移动计算机、移动电话、便携式游戏机或电子书籍等)、以及配备记录介质的图像再现设备(具体地举出,再生数字通用光盘(DVD)等的记录介质而且具有可以显示其图像的显示器的设备)等。
图54A表示显示器,包括:框体900711、支撑台900712、显示部900713等。图54A所示的显示器具有将各种信息(静态图像、动态图像、文体图像等)显示在显示部上的功能。注意,图54A所示的显示器可以具有各种功能,而不局限于这些功能。
图54B表示影像拍摄装置,包括:主体900721、显示部900722、图像接收部900723、操作键900724、外部连接端口900725、快门按钮900726等。图54B所示的影像拍摄装置具有如下功能:拍摄静态图像;拍摄动态图像;对所拍摄的图像(静态图像或动态图像)进行自动校正;将所拍摄的图像存储在记录介质(外部或内置于数字照相机)中;以及将所拍摄的图像显示在显示部上。注意,图54B所示的影像拍摄装置可以具有各种功能,而不局限于这些功能。
图54C表示计算机,包括:主体900731、框体900732、显示部900733、键盘900734、外部连接端口900735、定位设备900736等。图54C所示的计算机具有如下功能:将各种信息(静态图像、动态图像、文体图像等)显示在显示部上;通过利用各种软件(程序)控制处理;进行无线通信或有线通信等;通过利用通信功能,与各种计算机网络连接;通过利用通信功能,进行各种数据的收发。注意,图54C所示的计算机可以具有各种功能,而不局限于这些功能。
图54D表示移动计算机,包括:主体900741、显示部900742、开关900743、操作键900744、红外线端口900745等。图54D所示的移动计算机具有将各种信息(静态图像、动态图像、文体图像等)显示在显示部上的功能。而且,在显示部上,具有如下功能:触控面板;显示日历、日期或时刻等。所述移动计算机还具有如下功能:通过利用各种软件(程序)控制处理;进行无线通信;通过利用无线通信功能,与各种计算机网络连接;通过利用无线通信功能,进行各种数据的收发。注意,图54D所示的移动计算机可以具有各种功能,而不局限于这些功能。
图54E表示设有记录介质的便携式图像再现装置(例如,DVD再现装置),包括:主体900751、框体900752、显示部A900753、显示部B900754、记录介质(DVD等)读取部900755、操作键900756、扬声器部900757等。显示部A900753主要显示图像信息,并且显示部B900754主要显示文字信息。
图54F表示护目镜型显示器,包括:主体900761、显示部900762、耳机900763、支撑部900764等。图54F所示的护目镜型显示器具有将从外部获得的图像(静态图像、动态图像、文体图像等)显示在显示部上的功能。注意,图54F所示的护目镜型显示器可以具有各种功能,而不局限于此。
图54G表示便携式游戏机,包括:框体900771、显示部900772、扬声器部900773、操作键900774、存储介质插入部900775等。将本发明的显示装置用于显示部900772的便携式游戏机能够表现鲜明的色彩。图54G所示的便携式游戏机具有如下功能:读出存储在记录介质中的程序或数据来将它显示在显示部上;通过与其他便携式游戏机进行无线通信,共同使用信息。注意,图54G所示的便携式游戏机可以具有各种功能,而不局限于这些功能。
图54H表示带电视图像接收功能的数字照相机,包括:主体900781、显示部900782、操作键900783、扬声器900784、快门按钮900785、图像接收部900786、天线900787等。图54H所示的带电视图像接收功能的数字照相机具有如下功能:拍摄静态图像;拍摄动态图像;对所拍摄的图像进行自动校正;从天线获得各种信息;存储所拍摄的图像、或从天线获得的信息;将所拍摄的图像、或从天线获得的信息显示在显示部上。注意,图54H所示的带电视图像接收功能的数字照相机可以具有各种功能,而不局限于这些功能。
如图54A至54H所示,根据本发明的电子设备包括用于显示某个信息的显示部。根据本发明的电子设备通过当数据重复时将该数据存储在存储器中,可以减少电路的工作频度,因而可以进行低耗电量且长时间的电池驱动。
接下来,说明根据本发明的半导体装置的应用例子。
图55示出了根据本发明的半导体装置与建筑物一体而提供的例子。图55示出了框体900810、显示部900811、作为操作部的遥控设备900812、扬声器部900813等。根据本发明的半导体装置按壁挂式与建筑物一体,而可以在不需要大空间的条件下提供。
图56示出了根据本发明的半导体装置与建筑物一体而提供的另一例子。显示面板900901与组合浴室900902结合为一体,从而洗澡的人可以看显示面板900901。显示面板900901具有通过洗澡的人的操作显示信息的功能;以及用作广告或娱乐装置的功能。
注意,根据本发明的半导体装置不仅可以提供到如图56所示的组合浴室900902的侧壁上,而且可以在各种地方提供。例如,半导体装置可以结合到镜子、浴缸本身等。此时,显示面板900901的形状可以根据镜子或浴缸的形状变化。
图57示出了根据本发明的半导体装置与建筑物一体而提供的另一例子。显示面板901002以对应于柱状物体901001的弯曲面弯曲的方式附着在柱状物体901001上。注意,这里,将柱状物体901001作为电线杆来说明。
图57所示的显示面板901002提供在高于人的视点的位置。通过在大量的户外建筑物例如电线杆上提供显示面板901002,可以为非特定多数的观众实现广告。因为对于显示面板901002而言,由于来自外部的控制容易显示相同的图像且及时切换图像,所以可以期望极为高效的信息显示和广告效应。通过提供自发光显示元件时,即使在夜晚,显示面板901002也可以有效地用作高度可见的显示介质。当将显示面板901002提供在电线杆上时,容易地确保显示面板901002的电力供给。在诸如灾难等的紧急事件中,显示面板901002还可以向受害者快速地发送正确的信息。
另外,作为显示面板901002,可以使用这样的显示面板:通过在膜状衬底上提供诸如有机晶体管等的开关元件来驱动显示元件,可以显示图像。
注意,在本实施方式中,虽然示出了墙壁、柱状物体以及组合浴室作为建筑物的示例,然而,本实施方式不限于此,可以将根据本发明的半导体装置提供在各种建筑物中。
接下来,示出将根据本发明的半导体装置与移动物体一体提供的例子。
图58示出了将根据本发明的半导体装置与汽车一体提供的例子。显示面板901101与车体901102一体而提供,其可以按需显示车体的操作或从车体内部或外部输入的信息。另外,还可以具有导航功能。
另外,根据本发明的半导体装置不仅提供到如图58所示的车体901102中,还可以提供到各种地方。例如,根据本发明的半导体装置可以与玻璃窗、车门、方向盘、变速器、座位、后视镜等一体而提供。此时,显示面板901101的形状可以根据提供该半导体装置的对象的形状改变。
图59A和59B示出了将根据本发明的半导体装置与轨道列车一体提供的例子。
图59A示出了将显示面板901202提供在轨道列车的门901201的玻璃上的例子。与使用纸张的常规广告相比,它在改变广告的人工成本方面具有优势。因为显示面板901202可以通过来自外部的信号立即切换在显示部上显示的图像,因此,例如当列车上的乘客类型变化时,显示面板上的图像可以每个时间周期切换,而可以期望进一步高效的广告效果。
图59B示出了在轨道列车中向玻璃窗901203、天花板901204以及门901201的玻璃提供显示面板901202的例子。以这种方式,根据本发明的半导体装置可以容易地提供到常规半导体装置难以提供的地方,而可以获得高效的广告效应。由于根据本发明的半导体装置可以通过来自外部的信号立即切换在显示部上显示的图像,因此可以降低当改变广告时的成本及时间,并且可以实现更灵活的广告运用和信息传输。
注意,根据本发明的半导体装置不仅可以提供在如图59A和59B所示的门901201、玻璃窗901203以及天花板901204上,还可以提供在各种地方。例如,根据本发明的半导体装置可以与皮带、座位、扶手、地板等一体提供。此时,显示面板901202的形状可以根据提供有半导体装置的对象的形状改变。
注意,在本实施方式中,作为移动物体虽然示出了轨道列车、以及汽车的机身,但本发明不限于此,半导体装置可以提供到各种物体中,例如摩托车、四轮驱动汽车(包括轿车、公共汽车等)、火车(包括单轨火车、铁路车等)、以及船等上。因为根据本发明的半导体装置可以通过来自外部的信号立即切换显示在移动物体的显示面板上的图像,因此通过将根据本发明的半导体装置提供在移动物体中,可以将移动物体用作以非特定多数的客户为对象的广告显示面板、灾难事件中的信息显示面板等。
注意,在本实施方式中参照各种附图进行了说明。各附图所示的内容(或其一部分)可以自由地适用于其他附图所示的内容(或其一部分),可以自由地与其他附图所示的内容(或其一部分)组合,或者,也可以自由地转换成其他附图所示的内容(或其一部分)。再者,通过组合如上所示的附图的各部分和其他部分,可以构成更多附图。
同样地,本实施方式中的各附图所示的内容(或其一部分)可以自由地适用于其他实施方式及实施例的附图所示的内容(或其一部分),可以自由地与其他实施方式及实施例的附图所示的内容(或其一部分)组合,或者,也可以自由地转换成其他实施方式及实施例的附图所示的内容(或其一部分)。再者,通过组合本实施方式的附图的各部分和其他实施方式及实施例的部分,可以构成更多附图。
此外,本实施方式表示其他实施方式及实施例所述的内容(或其一部分)的具体例子、其变形例子、其一部分改变的例子、改良例子、详细例子、应用例子、相关部分的例子等。由此,其他实施方式及实施例所述的内容可以自由地适用于本实施方式所述的内容,可以自由地与本实施方式所述的内容组合,或者,也可以自由地转换成本实施方式所述的内容。
本说明书根据2007年5月17日在日本专利局受理的日本专利申请编号2007-132067而制作,所述申请内容包括在本说明书中。

Claims (9)

1.一种液晶显示装置,包括:
包括第一子像素、第二子像素、以及第三子像素的像素;
扫描线;
信号线;
第一电容布线;
第二电容布线;以及
第三电容布线,
其中,所述第一子像素包括第一像素电极、第一晶体管、以及第一电容元件,
对于所述第一晶体管而言,其栅极电连接到所述扫描线,其源极及漏极之一方电连接到所述信号线,其源极及漏极之另一方电连接到所述第一像素电极,
对于所述第一电容元件而言,其第一电极电连接到所述第一电容布线,其第二电极电连接到所述第一像素电极,
所述第二子像素包括第二像素电极、第二晶体管、以及第二电容元件,
对于所述第二晶体管而言,其栅极电连接到所述扫描线,其源极及漏极之一方电连接到所述信号线,其源极及漏极之另一方电连接到所述第二像素电极,
对于所述第二电容元件而言,其第一电极电连接到所述第二电容布线,其第二电极电连接到所述第二像素电极,
所述第三子像素包括第三像素电极、第三晶体管、以及第三电容元件,
对于所述第三晶体管而言,其栅极电连接到所述扫描线,其源极及漏极之一方电连接到所述信号线,其源极及漏极之另一方电连接到所述第三像素电极,
对于所述第三电容元件而言,其第一电极电连接到所述第三电容布线,其第二电极电连接到所述第三像素电极,
所述第一电容布线及所述第二电容布线的电位变化,
所述第三电容布线的电位大致恒定。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置,
其中提供有多个所述像素,
并且在不同的像素中共同提供有所述第一电容布线、所述第二电容布线、以及所述第三电容布线。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其中所述第一电容布线和所述第二电容布线的电位有周期性地变化,并且以1/2周期彼此不同。
4.一种液晶显示装置,包括:
包括第一子像素、第二子像素、以及第三子像素的像素;
包括第一扫描线以及与所述第一扫描线不同的第二扫描线的多个扫描线;
信号线;
第一电容布线;以及
第二电容布线,
其中,所述第一子像素包括第一像素电极、第一晶体管、以及第一电容元件,
对于所述第一晶体管而言,其栅极电连接到所述第一扫描线,其源极及漏极之一方电连接到所述信号线,其源极及漏极之另一方电连接到所述第一像素电极,
对于所述第一电容元件而言,其第一电极电连接到所述第一电容布线,其第二电极电连接到所述第一像素电极,
所述第二子像素包括第二像素电极、第二晶体管、以及第二电容元件,
对于所述第二晶体管而言,其栅极电连接到所述第一扫描线,其源极及漏极之一方电连接到所述信号线,其源极及漏极之另一方电连接到所述第二像素电极,
对于所述第二电容元件而言,其第一电极电连接到所述第二电容布线,其第二电极电连接到所述第二像素电极,
所述第三子像素包括第三像素电极、第三晶体管、以及第三电容元件,
对于所述第三晶体管而言,其栅极电连接到所述第一扫描线,其源极及漏极之一方电连接到所述信号线,其源极及漏极之另一方电连接到所述第三像素电极,
对于所述第三电容元件而言,其第一电极电连接到所述第二扫描线,其第二电极电连接到所述第三像素电极,
所述第一电容布线及所述第二电容布线的电位变化。
5.根据权利要求4所述的液晶显示装置,
其中提供有多个所述像素,
并且在不同的像素中共同提供有所述第一电容布线及所述第二电容布线。
6.根据权利要求4所述的液晶显示装置,其中所述第一电容布线和所述第二电容布线的电位有周期性地变化,并且以1/2周期彼此不同。
7.一种液晶显示装置,包括:
包括第一子像素、第二子像素、第三子像素、以及第四子像素的像素;
扫描线;
信号线;
第一电容布线;
第二电容布线;
第三电容布线;以及
第四电容布线,
其中,所述第一子像素具有第一像素电极、第一晶体管、以及第一电容元件,
对于所述第一晶体管而言,其栅极电连接到所述扫描线,其源极及漏极之一方电连接到所述信号线,其源极及漏极之另一方电连接到所述第一像素电极,
对于所述第一电容元件而言,其第一电极电连接到所述第一电容布线,其第二电极电连接到所述第一像素电极,
所述第二子像素具有第二像素电极、第二晶体管、以及第二电容元件,
对于所述第二晶体管而言,其栅极电连接到所述扫描线,其源极及漏极之一方电连接到所述信号线,其源极及漏极之另一方电连接到所述第二像素电极,
对于所述第二电容元件而言,其第一电极电连接到所述第二电容布线,其第二电极电连接到所述第二像素电极,
所述第三子像素具有第三像素电极、第三晶体管、以及第三电容元件,
对于所述第三晶体管而言,其栅极电连接到所述扫描线,其源极及漏极之一方电连接到所述信号线,其源极及漏极之另一方电连接到所述第三像素电极,
对于第三电容元件而言,其第一电极电连接到所述第三电容布线,其第二电极电连接到所述第三像素电极,
所述第四子像素具有第四像素电极、第四晶体管、以及第四电容元件,
对于所述第四晶体管而言,其栅极电连接到所述扫描线,其源极及漏极之一方电连接到所述信号线,其源极及漏极之另一方电连接到所述第四像素电极,
对于所述第四电容元件而言,其第一电极电连接到所述第四电容布线,其第二电极电连接到所述第四像素电极,
所述第一电容布线及所述第二电容布线的电位变化,
所述第三电容布线及所述第四电容布线的电位大致恒定。
8.根据权利要求7所述的液晶显示装置,
其中,所述扫描线布置在所述第一子像素和所述第二子像素之间,
并且所述扫描线布置在所述第三子像素和所述第四子像素之间。
9.根据权利要求7所述的液晶显示装置,
其中,所述第一电容布线和所述第二电容布线的电位有周期性地变化,并且以1/2周期彼此不同。
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