JP2003140627A - 電気光学装置および電子機器 - Google Patents
電気光学装置および電子機器Info
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Abstract
に用いられる比較回路の構成を簡略化し、低消費電力
化、高精細化、多階調化を実現する。 【解決手段】階調データD0〜D2がゲート端に供給さ
れるトランジスタ31〜33と、カウント結果である階
調信号P0〜P2がゲート端に供給されるトランジスタ
41〜43とを図示のように接続し、比較回路30を構
成した。階調信号P0〜P2が階調データD0〜D2の
反転結果未満の値であるとき比較回路30は非導通状態
になり、階調信号P0〜P2が階調データD0〜D2の
反転結果に等しくなると比較回路30が導通状態にな
る。これにより、階調データD0〜D2に応じたパルス
信号PWを生成することが可能となり、サブフィールド
駆動方式による階調表示が実現できる。また、比較回路
30を構成するトランジスタの数が従来技術に比べて大
幅に削減できる。
Description
び電子機器に関する。
して液晶を用いた液晶表示装置は、陰極線管(CRT)
に代わるディスプレイデバイスとして、各種情報処理機
器の表示部や液晶テレビなどに広く用いられている。こ
こで、従来の電気光学装置は、電気光学装置それ自体と
して情報を記憶する機能が無いため、表示を行うために
は本体装置(例えばパーソナルコンピュータ)が画像信
号を常時供給する必要があった。かかる技術は電気光学
装置に静止画像を表示させる場合には、本体装置が全く
同一の画像信号を出力し続けることになる。また、動画
像を表示させる場合においても、フレーム間隔で観察す
ると、階調データが変化する画素はごく一部であること
が多い。したがって、本体装置が全画面の画像信号を出
力し続けることは電力の無駄であった。
素毎に数ビットのメモリを設け、各画素における階調デ
ータを各画素毎に保持し、外部から画像信号が入力され
なかった場合にも画像表示を続行する電気光学装置を提
案している(特願2000−270424号(特開20
02−082653号))。なお、この先願は本件出願
時には未公開である。先願の電気光学装置においては、
3ビットのメモリによって8階調の階調データが各画素
毎に記憶される。また、駆動方式としては所謂サブフィ
ールド駆動方式が採用される。すなわち、液晶層には、
オン電位VHまたはオフ電位VLのうち何れか一方が印加
され、階調データに応じてオン電位VHのデューティ比
が設定される。
ティ比を設定するために、上記先願においては、所定の
クロックパルスをある範囲(例えば「0」〜「7」)で
循環的にカウントした結果である階調信号が各画素に供
給される。また、各画素においては、階調データと階調
信号とを比較する比較器が設けられる。そして、階調信
号のカウント値がメモリに記憶された階調データ以下で
あれば、液晶層に印加する電位としてオン電位VHが選
択され、階調信号のカウント値がメモリに記憶された階
調データを超えればオフ電位VLが選択される。かかる
構成によれば、階調データに応じて印加電圧の実効値を
設定することができ、階調表示を行うことができる。な
お、クロックパルスの周期は一定ではなく、液晶の非直
線性を補償するように、適宜増減される。
おいては、カウント結果と階調データとを比較する比較
器が必要であるが、比較器を構成するために数個程度の
ゲート回路が必要である。例えば、上記先願において
は、3ビットの比較器を構成するために2入力のオア回
路が2個、3入力のオア回路が1個、2入力,3入力,
4入力のアンド回路が各1個用いられている。各ゲート
の1入力あたり1個のトランジスタが必要であるとする
と、比較器を構成するために少なくとも15個のトラン
ジスタが必要になる。さらに、階調データのビット数が
「4」以上になると、必要なトランジスタの数は飛躍的
に増大する。この結果、トランジスタの負荷容量に伴う
充放電電流により消費電力が増大するという問題が生じ
る。また、物理的にトランジスタを配置することが困難
となり、さらなる高精細化、多階調化の要求を満たすこ
とが出来なくなるという問題も生じる。
ものであり、その目的は、トランジスタの使用数を抑制
し電気光学装置等の低消費電力化、高精細化、多階調化
を実現する比較回路、パルス幅変調回路、電気光学装置
および電子機器を提供することである。
めに、第1の発明は、供給される駆動信号のレベルに応
じた階調表示を行う複数の画素と、各画素毎に設けられ
る画素電極と、各画素のnビット(但し、nは2以上の
自然数)の階調データを記憶するメモリと、メモリに記
憶された階調データとnビットの階調信号とを比較する
比較回路とラッチ回路とからなり、ラッチ回路から駆動
信号を出力するパルス幅変調回路と、駆動信号のレベル
に応じて、画素の表示状態をオン状態にする電圧または
画素の表示状態をオフ状態にする電圧のいずれかを画素
電極に印加するスイッチング回路とを有する電気光学装
置を提供する。
調回路とスイッチング回路との間に設けられ、電源電圧
のレベルを変換するレベルシフタ回路をさらに設けても
よい。この場合、レベルシフタ回路の前段に位置するメ
モリとパルス幅変調回路とは、第1の電源電圧で駆動
し、レベルシフタ回路の後段に位置するスイッチング回
路は、第1の電源電圧よりも高い第2の電源電圧で駆動
することが好ましい。また、この第2の電源電圧は、画
素の表示状態をオン状態にする電圧以上であることが好
ましい。
トの階調データに応じて各々がスイッチングされる第1
および第2端子間に直列に接続されたn個の第1スイッ
チング素子と、逐次更新されるnビットの階調信号に応
じて各々がスイッチングされるとともに、n個の第1ス
イッチング素子の各々に並列に接続されたn個の第2ス
イッチング素子とを有し、階調データおよび階調信号に
応じて、第1および第2端子間の導通・非導通状態を制
御し、階調データおよび階調信号の比較結果をラッチ回
路に出力してもよい。
回路は、比較回路と、第1信号が入力されると第1状態
に設定され、第2信号が入力されると第2状態に設定さ
れるとともに、比較回路が導通状態になった時に該第1
信号が入力されるラッチ回路とを有し、所定のリセット
周期毎に第2信号をラッチ回路に入力し、かつ、該リセ
ット周期内で複数回カウントアップまたはカウントダウ
ンされるカウント結果を階調信号として比較回路に供給
し、階調データおよび階調信号の比較結果に応じて、比
較回路の第1および第2端子間の導通・非導通状態を制
御することにより、リセット周期内でラッチ回路が第1
状態を維持する時間と第2状態を維持する時間との比を
設定してもよい。
は、導通状態である時に第2信号をラッチ回路に供給す
る第3スイッチング素子と、導通状態である時に第1信
号を比較回路に供給する第4スイッチング素子とをさら
に有し、第3スイッチング素子は、所定のリセット信号
がリセット指令状態である時に導通状態に設定され、第
4スイッチング素子は、リセット信号が非リセット指令
状態である時に導通状態に設定されることが好ましい。
初においてリセット信号をリセット指令状態に設定し、
次にリセット信号を非リセット指令状態に設定するとと
もに複数回カウントアップまたはカウントダウンされる
カウント結果を階調信号として出力する信号生成回路を
さらに設けてもよい。
と、メモリと、パルス幅変調回路と、スイッチング回路
とを有し、透明基板上に半導体薄膜を堆積して成る素子
基板上に形成されることが好ましい。また、画素は、画
素電極と、メモリと、パルス幅変調回路と、スイッチン
グ回路とを有し、単結晶シリコン基板上に形成されてい
てもよい。この場合、単結晶シリコン基板は、絶縁基板
上に単結晶シリコン層を形成して成るSOI基板である
ことが好ましい。
察面とは反対側にメモリと、パルス幅変調回路と、スイ
ッチング回路とを設けてもよい。
素子基板と、所定の基準電圧が印加される対向電極を備
えた対向基板と、素子基板と対向基板とに挟持された液
晶とを有することが好ましい。
学装置において、画素のそれぞれに設けられた画素電極
と、画素のそれぞれに設けられ、データを書換え可能な
メモリと、メモリに記憶されたデータに応じて、少なく
とも画素の表示状態をオン状態にする電圧または画素の
表示状態をオフ状態にする電圧を画素電極に印加するス
イッチング回路と、メモリとスイッチング回路との間に
設けられ、電源電圧のレベルを変換するレベルシフタ回
路とを有する電気光学装置を提供する。
タ回路の前段に位置する回路系は、第1の電源電圧で駆
動し、レベルシフタ回路の後段に位置する回路系は、第
1の電源電圧よりも高い第2の電源電圧で駆動すること
が好ましい。この場合、第2の電源電圧は、画素の表示
状態をオン状態にする電圧以上であることが望ましい。
明に係る電気光学装置を備えた電子機器を提供する。
本実施形態における電気光学装置の駆動方法について説
明する。一般に、電気光学装置として液晶を用いた液晶
装置において、液晶に印加される実効電圧値と相対透過
率(反射型液晶装置の場合には反射率)との関係は、電
圧無印加状態において黒表示を行うノーマリーブラック
モードを例にとれば、図4に示すような関係にある。な
お、相対透過(反射)率とは、透過(または反射)光量
の最低値および最高値を、それぞれ0%および100%
として正規化したものである。図4に示すように、液晶
の透過率は、液晶層に対する印加電圧が閾値VTH1より
小さい場合には0%であるが、印加電圧が閾値VTH1以
上であり、かつ、飽和電圧VTH2以下である場合には、
印加電圧に対して非線形に増加する。そして、印加電圧
が飽和電圧VTH2以上である場合、液晶の透過率は印加
電圧によらず、一定値を維持する。
間の中間的な透過率にするためには、図4に示す電圧/
透過率特性において電圧VTH1と電圧VTH2との間にある
透過率に対応した実効電圧を液晶層に印加する必要があ
る。アナログ駆動方式においては、このような中間階調
を得るための電圧がD/A変換回路やオペアンプなどの
アナログ回路によって生成され、画素電極に印加されて
いた。しかし、このような駆動方法によって画素電極に
印加される電圧は、アナログ回路の特性や各種の配線抵
抗などのばらつきによる影響を受けやすく、さらに、画
素同士でみて不均一となりやすいので、高品質かつ高精
細な階調表示が困難であった。
は、次のような方法により画素の駆動を行う。まず、1
フィールド(1F)が複数のサブフィールドに分割さ
れ、各サブフィールド単位で液晶層に対する電圧印加が
行われる。そして、各サブフィールドにおいては、液晶
層に対して電圧VHまたはVL(=0V)のいずれかのみ
が印加される。ここで、電圧VHは、1フィールドにわ
たって液晶層に対して電圧VHが印加されることによ
り、1フィールドにおいて液晶層に与えられる実効電圧
値が図4に示す電圧V7以上となるように選定されてい
る。
が印加される時間と電圧VL(=0V)が印加される時
間との比率が階調データに応じた比率となるように、電
圧VHの印加を行うサブフィールドおよび電圧VLの印加
を行うサブフィールドが階調データに応じて決定され
る。このようにすることで、階調データに応じた実効電
圧が液晶層に印加され、透過率0%と透過率100%の
間の中間的な階調での表示が可能となるのである。な
お、各サブフィールドの具体的な時間長については後述
する。また、以下に示す各実施形態においては、3ビッ
トの階調データD0,D1,D2に従って8階調での表
示を行う場合を例に説明を進めるが、本発明を適用でき
るのはかかる場合に限られるものではないことは言うま
でもない。
を示すブロック図である。この電気光学装置は、電気光
学材料として液晶を用いた液晶装置であり、素子基板と
対向基板とが、互いに一定の間隙を保って貼付され、こ
の間隙に電気光学材料たる液晶が狭持される構成となっ
ている。また、この電気光学装置では、素子基板とし
て、ガラスや石英などの非晶質基板上に半導体薄膜を堆
積してTFTを形成した、透過型の半導体基板が用いら
れており、この素子基板に形成されたMOS型トランジ
スタによって、各画素における表示を制御する画素回路
および画素回路を制御する周辺駆動回路などが形成され
ている。図1には、この素子基板に形成された回路の構
成が示されている。
示領域101aには、複数本の行選択線11がX(行)
方向に沿って延在して形成され、複数本の列選択線12
がY(列)方向に沿って延在して形成されている。そし
て、画素13は、行選択線11と列選択線12との各交
差に対応して設けられて、マトリクス状に配列されてい
る。ここで、行選択線11の総本数をm本とし、列選択
線12の総本数をn本とする(m、nはそれぞれ2以上
の整数)。なお、図1においては、図面が煩雑になるの
を防止するため、1列分のm個の画素13が1本の列選
択線12に接続されるように図示したが、実際には図1
の列選択線12は複数本の列選択線からなる(詳細は後
述する)。
20、Yアドレスバッファ210、Yアドレスデコーダ
211、Xアドレスバッファ220、Xアドレスデコー
ダ221、サンプル・ホールド回路222、階調信号生
成回路23、入力回路240および出力回路241を具
備している。動作制御回路20は、図示しない上位装置
から供給されるチップイネーブル信号/CE、ライトイ
ネーブル信号/WEおよびアウトプットイネーブル信号
/OEに基づいて、動作モードに対応した内部制御信号
を生成する。
示す通りである。かかる構成の下、チップイネーブル信
号/CEおよびライトイネーブル信号/WEがLレベル
となると、Yアドレスバッファ210およびXアドレス
バッファ220、ならびに入力回路240に対してHレ
ベルのイネーブル信号が供給される。そしてこの結果、
電気光学装置の動作モードは、データ入出力端子I/O
0〜I/O2を介して上位装置から供給される階調デー
タD0〜D2を各画素13に対して書き込む、書込モー
ドに移行する。
アウトプットイネーブル信号/OEがLレベルとなり、
ライトイネーブル信号/WEがHレベルとなると、Yア
ドレスバッファ210およびXアドレスバッファ22
0、ならびに出力回路241に対してHレベルのイネー
ブル信号が供給される。そしてこの結果、各画素13に
書き込まれたデータを読み出し、読み出したデータをデ
ータ入出力端子I/O0〜I/O2を介して外部に出力
する読出モードに動作モードが移行する。
データ入出力端子I/O0〜I/O2に接続されてい
る。入力回路240は、動作制御回路20からHレベル
のイネーブル信号が与えられることにより動作状態とな
り、データ入出力端子I/O0〜I/O2を介して入力
される階調データD0〜D2をサンプル・ホールド回路
222に出力する。これらの各階調データD0〜D2
は、HレベルまたはLレベルのデジタルデータである。
また、出力回路241は、動作制御回路20からHレベ
ルのイネーブル信号が与えられることにより動作状態と
なり、サンプル・ホールド回路222によって画素13
から読み出された階調データD0〜D2をデータ入出力
端子I/O0〜I/O2に出力する。
い上位装置からYアドレス信号Ay0〜Ayiが供給さ
れる。このYアドレスバッファ210は、動作制御回路
20からHレベルのイネーブル信号が供給されることに
より動作状態となり、その時点において供給されている
Yアドレス信号Ay0〜AyiをYアドレスデコーダ2
11に出力する。
Yアドレスバッファ210の各出力端子に接続されてお
り、出力端子が各行選択線11の一端(図1においては
左側の一端)に接続されている。このYアドレスバッフ
ァ210から出力されるYアドレス信号Ay0〜Ayi
をデコードし、接続された複数の行選択線11のうちの
1本の行選択線11に対して択一的にHレベルのY選択
信号を出力する。これにより、Yアドレス信号Ay0〜
Ayiに応じた行選択線11が択一的に選択されること
になる。
示しない上位装置からXアドレス信号Ax0〜Axjが
供給される。このXアドレスバッファ220は、動作制
御回路20からHレベルのイネーブル信号が供給される
ことにより動作状態となり、その時点において供給され
ているXアドレス信号Ax0〜AxjをXアドレスデコ
ーダ221に出力する。Xアドレスデコーダ221は、
入力端子がXアドレスバッファ220の各出力端子に接
続されており、出力端子がサンプル・ホールド回路22
2の各入力端子に接続されている。このXアドレスデコ
ーダ221は、Xアドレスバッファ220から出力され
るXアドレス信号Ax0〜AxjをデコードしてX選択
信号を生成する。このX選択信号は、複数の列選択線1
2のうち、Xアドレス信号Ax0〜Axjに応じた列選
択線12を択一的に選択するための信号である。
レスデコーダ221によって出力されたX選択信号によ
って特定される列選択線12に対して、入力回路240
から供給される階調データD0,D1およびD2を出力
する。このような構成により、書込モードにおいては、
Yアドレスデコーダ211によって生成されたY選択信
号が出力される行選択線11と、Xアドレスデコーダ2
21によって生成されたX選択信号によって特定される
列選択線12との交差に対応した画素13に対して、入
力回路240から出力された階調データD0,D1およ
びD2が与えられることとなる。
0〜D2と階調信号P0〜P2とに応じた時間密度で、
画素13の表示状態をオン状態とする電圧または画素1
3の表示状態をオフ状態とする電圧を、画素13に印加
するようになっている(詳細は後述する)。階調信号生
成回路23は、この階調信号P0,P1,P2およびリ
セット信号/RESを生成して出力するための回路であ
る。各階調信号P0,P1およびP2は、1フィールド
毎に所定の時間長だけHレベルとなる。詳述すると、以
下の通りである。
つのサブフィールドに分割され、各サブフィールド単位
で画素の表示状態をオン状態またはオフ状態とすること
により、3ビットの階調データに応じた8階調による表
示を実現するようになっている。画素への具体的な電圧
印加の態様およびサブフィールドSF1〜SF7の時間
長は、以下の通りである。例えば、ある画素に対して階
調データ(LLH)が与えられた場合、すなわち、図4
において画素の透過率を14.3%とする階調表示を行
う場合、1フィールド(1F)のうち、サブフィールド
SF1においては画素の液晶層に対して電圧VHが印加
される一方、他のサブフィールドSF2〜SF7におい
ては液晶層に対して電圧VL(=0V)が印加される。
ここで、実効電圧値は、電圧瞬時値の2乗を1周期(1
フィールド)にわたって平均化した平方根で求められる
から、サブフィールドSF1を、1フィールド(1F)
に対して(V1/VH)2となる期間に設定すれば、上記
の電圧印加によって1フィールド(1F)に液晶層に印
加される実効電圧値はV1となる。
タ(LHL)が与えられた場合、すなわち、画素の透過
率を28.6%とする階調表示を行う場合、1フィール
ド(1F)のうち、サブフィールドSF1〜SF2にお
いては画素の液晶層に対して電圧VHが印加される一
方、他のサブフィールドSF3〜SF7においては液晶
層に対して電圧VLが印加される。ここで、サブフィー
ルドSF1〜SF2を、1フィールド(1F)に対して
(V2/VH)2となる期間に設定すれば、上記電圧印加
によって1フィールド(1F)に液晶層に印加される実
効電圧値はV2となる。上述したように、サブフィール
ドSF1は(V1/VH)2となる期間に設定されている
から、サブフィールドSF2については、(V2/V
H)2−(V1/VH)2となる期間に設定すればよい。
ータ(LHH)が与えられた場合、すなわち、画素の透
過率を42.9%とする階調表示を行う場合、1フィー
ルド(1F)のうち、サブフィールドSF1〜SF3に
おいては画素の液晶層に対して電圧VHが印加される一
方、他のサブフィールドSF4〜SF7においては液晶
層に対して電圧VLが印加される。ここで、サブフィー
ルドSF1〜SF3を、1フィールド(1F)に対して
(V3/VH)2となる期間に設定すれば、上記電圧印加
によって1フィールド(1F)に液晶層に印加される実
効電圧値はV3となる。上述したように、サブフィール
ドSF1〜SF2は(V2/VH)2となる期間に設定さ
れているから、サブフィールドSF3については、(V
3/VH)2−(V2/VH)2となる期間に設定すればよ
いことが解かる。
F4〜SF6の期間がそれぞれ決定される。また、サブ
フィールドSF7については、最終的に、1フィールド
からサブフィールドSF1〜SF6を除いた期間に設定
される。ただし、上述したように、各サブフィールドS
F1〜SF7の合計の時間長として、1フィールド(1
F)に対して(V7/VH)2の時間長が確保される必要
がある。もっとも、サブフィールドSF1〜SF7の合
計の時間長が、1フィールドに対して(V7/VH)2と
なる時間長よりも長くなったとしても、すなわち、液晶
層に印加される実効電圧値が図4におけるV7を越えた
としても、飽和性であるがゆえに透過率は100%とな
る。
号P0〜P2およびリセット信号/RES(詳細は後述
する)の波形を示すタイミングチャートである。同図に
示すように、各階調信号は、1フィールド内の各サブフ
ィールド単位で、HレベルまたはLレベルのいずれかと
なるように設定されている。本実施形態においては、図
6(a)に示すように、階調信号P0〜P2として、
「0」〜「6」までをカウントする3ビットカウンタの
出力信号が用いられる。すなわち、階調信号P0,P1
およびP2は、サブフィールドSF1においては、それ
ぞれ“L,H,H”レベルとなってカウンタ値「6」を
示し、サブフィールドSF2においては、それぞれ
“H,L,H”レベルとなってカウンタ値「5」を示
し、サブフィールドSF3においては、それぞれ“L,
L,H”となってカウンタ値「4」を示す。「3」〜
「0」の値についても同様である。
装置の画素13の具体的な構成を示す回路図である。同
図に示すように、画素13の画素回路は、メモリセル1
30a,130b,130c、階調制御回路138、ス
イッチング回路139、画素電極135、対向電極13
6ならびに液晶137により構成されている。なお、以
下では、メモリセル130a,130b,130cのう
ちのいずれかを特定する必要がない場合には、単にメモ
リセル130と記す。また、他の各部の符号についても
同様とする。
るのを防止するため、1列分のm個の画素13が1本の
列選択線12に接続されているように図示したが、より
詳細には、図2に示すように、各列選択線12は、列選
択線120〜125からなる。そして、これらの各列選
択線120〜125に対して各階調データD0,D1お
よびD2およびこれらの反転信号/D0,/D1,/D
2がそれぞれ供給されるようになっている。
階調データのビット数に応じた数(本実施形態において
は3個)だけ設けられている。そして、メモリセル13
0aには列選択線120,121が接続されて階調デー
タ/D0,D0が供給され、メモリセル130bには列
選択線122,123が接続されて階調データ/D1,
D1が供給され、メモリセル130cには列選択線12
4,125が接続されて階調データ/D2,D2が供給
されるようになっている。一方、各メモリセル130
a、130bおよび130cは、Y選択信号が供給され
る行選択線11にも接続されている。
成を例示する図である。同図に示すように、このメモリ
セル130は、インバータ1301および1302、な
らびにトランジスタ1303および1304からなるス
タティックメモリ(SRAM)構成である。
01および1302は、一方の出力端が他方の入力端に
接続されることによってフリップフロップ、すなわち1
ビットのメモリを構成している。一方、トランジスタ1
303および1304はこの1ビットのメモリに対して
書き込みまたは読み出しを行うときに導通状態とされる
Nチャネルトランジスタである。各トランジスタ130
3および1304のドレインは、インバータ1302お
よび1301の各入力端子に接続され、各々のゲート
は、Y選択信号が供給される行選択線11に接続されて
いる。
セル130に対して2本の列選択線が接続されるように
図示したが、これらは図3に示す2本の列選択線12a
および12bに対応する。そして、列選択線12aには
トランジスタ1303のソースが接続され、列選択線1
2bにはトランジスタ1304のソースが接続されてい
る。ここで、列選択線12aには階調データD0,D1
およびD2のいずれか(図3においては「D」と表記さ
れている)が供給され、列選択線12bには、列選択線
12aに供給される階調データをレベル反転したデータ
(図3においては「/D」と表記されている)が供給さ
れる。
り、行選択線11にHレベルのY選択信号が出力される
ことによりトランジスタ1303および1304が導通
状態となる。この状態で、各階調データおよびそのレベ
ルを反転したデータが列選択線12aおよび12bに供
給されると、階調データはインバータ1301および1
302により構成されるメモリに記憶されることとな
る。記憶されたデータは、Y選択信号がLレベルとな
り、トランジスタ1303および1304が非導通状態
となっても保持される。なお、以下の説明では、インバ
ータ1301の出力をQ出力と呼び、インバータ130
2の出力を/Q出力と呼ぶ。
メモリセル130のQ出力(階調データQ0〜Q2)
と、階調信号生成回路23から出力された階調信号P
0,P1,P2とは階調制御回路138に入力される。
階調制御回路138は、これらの入力信号に対して演算
処理を行うことにより、1フィールド(1F)内で、各
メモリセルから読み出された階調データQ0〜Q2に応
じた時間密度を有するパルス信号PWを生成して出力す
る。
および134bの出力端は、画素電極135に接続され
ている。そして、この画素電極135と対向電極136
との間に液晶137が狭まれて液晶層が形成されてい
る。ここで、対向電極136は、素子基板に形成された
画素電極135と対向するように、対向基板に一面に形
成される透明電極である。この対向電極136には、図
示しない電圧生成回路から交流化駆動信号FRが供給さ
れる。交流化駆動信号FRは、VHからVLへ、あるいは
VLからVHへ、のように、1フィールド(1F)毎、或
いは周期的にレベル反転(極性反転)を繰り返す信号で
ある。本実施形態において、それぞれの画素13の画素
電極には、データ線114に供給されたデータに応じた
電圧が直接印加されるのではなく、上記駆動信号FRに
応じた電圧またはその反転信号/FRに応じた電圧が択
一的に印加される。データ線114に供給されるデータ
は、画素電極に供給される信号FR,/FRを選択する
ために用いられる。一方、この画素電極と対向する対向
電極には、駆動信号FRが供給される。液晶を交流駆動
するために、駆動信号FRを1フレーム或いは周期的に
極性反転する電圧(例えば0[V],3[V])に設定し、そ
の反転信号/FRをこれとは逆相の電圧(例えば3[V],
0[V])に設定する。なお、本実施形態では、画素電極
と対向電極とに対して、交流化駆動信号系FR,/FR
を直接供給しているが、交流化駆動信号FRに応じて極
性が反転する駆動電圧系を別途生成し、これを印加して
もよい。以下、説明の便宜上、この交流化駆動信号FR
等のレベルに関しては、VHを単にHレベルと呼び、VL
を単にLレベルと呼ぶ場合がある。
れたパルス信号PWは、トランスミッションゲート13
4aのPチャネルトランジスタとトランスミッションゲ
ート134bのNチャネルトランジスタのゲートとに供
給される。さらに、パルス信号PWは、インバータ13
3によってレベル反転された後、トランスミッションゲ
ート134aのNチャネルトランジスタとトランスミッ
ションゲート134bのPチャネルトランジスタのゲー
トに供給される。各トランスミッションゲート134a
および134bは、PチャネルトランジスタにLレベル
のゲート信号が与えられ、NチャネルトランジスタにH
レベルのゲート信号が与えられることにより導通状態と
なるゲートである。したがって、トランスミッションゲ
ート134aと134bは、パルス信号PWのレベルに
応じて、一方が導通状態、他方が非導通状態となる。ま
た、トランスミッションゲート134aの入力端は、上
述した交流化駆動信号FRが供給される配線に接続され
る一方、トランスミッションゲート134bの入力端
は、信号/FRが供給される配線に接続されている。こ
こで、信号/FRは、上記交流化駆動信号FRをレベル
反転した信号である。つまり、交流化駆動信号FRがH
レベル(=VH)のときには信号/FRはLレベル(=
VL)となり、交流化駆動信号FRがLレベル(=VL)
のときには信号/FRはHレベル(=VH)となる。
38からHレベルのパルス信号PWが供給された場合に
は、トランスミッションゲート134aは非導通状態と
なり、トランスミッションゲート134bは導通状態と
なる。したがって、画素電極135には、トランスミッ
ションゲート134bを介して信号/FRが印加され
る。この結果、画素電極135に印加される電位と対向
電極136に印加される電位の差電圧であるVHが、画
素13の液晶層に印加されるため、この画素13の表示
状態はオン状態となる。これに対し、階調制御回路13
8からLレベルのパルス信号PWが供給された場合、ト
ランスミッションゲート134aは導通状態となり、ト
ランスミッションゲート134bは非導通状態となる。
したがって、画素電極135には交流化駆動信号FRが
印加され、この結果、画素13の液晶層に印加される電
圧はVL(=0V)となる。そしてこの結果、画素13
の表示状態はオフ状態となるのである。
明する。図において31〜33はトランジスタであり、
直列に接続されるとともに、これらの各ゲート端には階
調データQ0〜Q2が供給される。すなわち、トランジ
スタ31〜33は、対応する階調データがHレベルであ
る時は導通状態になり、対応する階調データがLレベル
である時は非導通状態になる。また、41〜43は直列
に接続されるトランジスタであり、各々トランジスタ3
1〜33に対して並列に接続されるとともに、これらの
各ゲート端には階調信号P0〜P2が供給される。すな
わち、トランジスタ41〜43は、対応する階調信号が
Hレベルである時は導通状態になり、対応する階調信号
がLレベルである時は非導通状態になる。
43によって比較回路30が構成されている。52はト
ランジスタであり、比較回路30の端子30aと接地電
位(0V)との間に接続され、そのゲート端にはリセッ
ト信号/RESが供給される。これにより、リセット信
号/RESがHレベルになると、トランジスタ52を介
して、比較回路30の端子30aに接地電位(0V)す
なわちLレベルの電位が印加されることになる。
路30の他の端子30bと電源電位(VDD)との間に
接続され、そのゲート端にはリセット信号/RESが供
給される。これにより、リセット信号/RESがLレベ
ルになると、トランジスタ50を介して、比較回路30
の端子30bに電源電位(VDD)すなわちHレベルの
電位が印加されることになる。
方の出力端が他方の入力端に接続され、両者によってラ
ッチ回路60が構成されている。ラッチ回路60は、保
持されている値すなわちインバータ62の出力レベルを
上述したパルス信号PWとして出力する。ここで、トラ
ンジスタ50を介して端子30bにHレベルの電位が印
加されると、パルス信号PWはLレベルになる。一方、
トランジスタ52および比較回路30を介して端子30
bにLレベルの電位が印加されると、パルス信号PWは
Hレベルになる。そして、トランジスタ50、トランジ
スタ52および比較回路30を介して端子30bに電圧
が印加されていない場合には、端子30bの電位はイン
バータ64の出力信号(すなわちパルス信号PWの反転
信号)に相当する電位になり、パルス信号PWのレベル
が保持されることになる。
参照して説明する。ここで、同図(a)は、電気光学装置
100の構成を示す平面図であり、同図(b)は、同図(a)
におけるA−A´線の断面図である。これらの図に示さ
れるように、電気光学装置100は、画素13などが形
成された素子基板101と、対向電極136などが形成
された対向基板102とが、互いにシール材104によ
って一定の間隙を保って貼り合わせられるとともに、こ
の間隙に電気光学材料としての液晶137が挟持された
構造となっている。なお、実際には、シール材104に
は切欠部分があって、ここを介して液晶137が封入さ
れた後、封止材により封止されるが、これらの図におい
ては省略されている。ここで、素子基板101および対
向基板102はガラスや石英などの非晶質基板である。
そして、画素13等は、素子基板101に半導体薄膜を
堆積して成るTFTによって形成されている。すなわ
ち、電気光学装置100は、透過型として用いられるこ
とになる。
104の内側かつ表示領域101aの外側領域には、遮
光膜106が設けられている。この遮光膜106が形成
される領域内のうち、例えば、領域130aにはYアド
レスバッファ210およびYアドレスデコーダ211等
が形成され、また、領域140aにはXアドレスバッフ
ァ220、Xアドレスデコーダ221およびサンプル・
ホールド回路222等が形成される。すなわち、遮光膜
106は、この領域に形成される駆動回路に光が入射す
るのを防止している。この遮光膜106には、対向電極
136とともに、交流化駆動信号FRが印加される構成
となっている。このため、遮光膜106が形成された領
域では、液晶層への印加電圧がほぼゼロとなるので、画
素電極135の電圧無印加状態と同じ表示状態となる。
また、素子基板101において、領域140aの外側で
あって、シール材104を隔てた領域107には、複数
の接続端子が形成されて、外側からの制御信号や電源な
どを入力する構成となっている。一方、対向基板102
の対向電極136は、基板貼合部分における4隅のう
ち、少なくとも1箇所において設けられた導通材(図示
省略)によって、素子基板101における遮光膜106
および接続端子と電気的な導通が図られている。すなわ
ち、交流化駆動信号FRは、素子基板101に設けられ
た接続端子を介して、遮光膜106に、さらに、導通材
を介して対向電極136に、それぞれ印加される構成と
なっている。
置100の用途に応じて、例えば、直視型であれば、第
1に、ストライプ状や、モザイク状、トライアングル状
等に配列したカラーフィルタが設けられ、第2に、例え
ば、金属材料や樹脂などからなる遮光膜(ブラックマト
リクス)が設けられる。なお、色光変調の用途の場合に
は、例えば、後述するプロジェクタのライトバルブとし
て用いる場合には、カラーフィルタは形成されない。ま
た、直視型の場合、電気光学装置100に光を対向基板
102側から照射するフロントライト、もしくは素子基
板101側から光を照射するバックライトが必要に応じ
て設けられる。くわえて、素子基板101および対向基
板102の電極形成面には、それぞれ所定の方向にラビ
ング処理された配向膜(図示省略)など設けられて、電
圧無印加状態における液晶分子の配向方向を規定する一
方、素子基板101と対向基板102には、配向方向に
応じた偏光板(図示省略)が設けられる。ただし、液晶
137として、高分子中に微小粒として分散させた高分
子分散型液晶を用いれば、前述の配向膜や偏光子などが
不要となる結果、光利用効率が高まるので、高輝度化や
低消費電力化などの点において有効である。
照して説明する。まず、階調データQ2,Q1,Q0が
“L,L,L”レベルであったと仮定する。図6(a)に
示す1フィールド(1F)において、最初に所定のリセ
ット期間TRが開始されると、リセット信号/RESが
HレベルからLレベルに立下がる。このリセット期間T
Rにおいては、トランジスタ50が導通状態になり、ト
ランジスタ52は非導通状態になるから、トランジスタ
50を介して端子30bにHレベルの電位が印加され
る。これにより、パルス信号PWはLレベルに設定され
る。
トランジスタ50が非導通状態になり、トランジスタ5
2が導通状態になるから、比較回路30が導通状態にな
れば、端子30bにLレベルの電位が印加されることに
なる。ここで、階調データQ2,Q1,Q0が“L,
L,L”レベルであるとの前提の下では、トランジスタ
31〜33は常に非導通状態になる。したがって、仮に
トランジスタ41〜43が全て導通状態になれば、その
場合にのみ比較回路30は全体として導通状態になる。
調信号P0〜P2は「0」〜「6」までのカウント結果
であるから、階調信号P0〜P2の値が全てHレベルに
なるタイミングは存在しない。結局、この1フィールド
においては、最初にリセット期間TRにおいて設定され
たパルス信号PWのレベル(Lレベル)がそのまま保持
されることになる。
“H,H,L”レベルであったと仮定する。図6(a)に
示す1フィールドにおいて、最初にリセット期間TRが
設けられ、パルス信号PWがLレベルに設定される点は
上述した通りである。このリセット期間TR以降におい
て、階調データQ2,Q1,Q0が“H,H,L”レベ
ルであるとの前提の下では、トランジスタ32,33は
常に導通状態であり、トランジスタ31は常に非導通状
態である。したがって、トランジスタ41が導通状態に
なれば、トランジスタ42,43の状態にかかわらず、
比較回路30は全体として導通状態になる。
“X,X,H”レベル(“X”は不定の意味)であると
の条件が満たされると、比較回路30が全体として導通
状態になる。階調信号P2,P1,P0は、「0」を初
期値として「1」づつインクリメントされるカウント結
果であるから、この条件が最初に満たされる時は、上記
“X”が全て“L”である時、すなわち階調信号P2,
P1,P0が“L,L,H”レベルになるサブフィール
ドSF6の開始タイミングである。
30が導通状態になると、端子30bにおける電位は強
制的にLレベルに設定され、インバータ62を介してパ
ルス信号PWはHレベルに設定される。そして、インバ
ータ64を介して、端子30bの電位はその後もLレベ
ルに保持され、パルス信号PWはHレベルのまま保持さ
れる。以後のサブフィールドSF5〜SF1において
は、階調信号P2,P1,P0が“X,X,H”である
との条件が満たされる場合もあれば満たされない場合も
ある。しかし、端子30bの電位が一旦Lレベルに設定
されると、比較回路30の導通・非導通状態はラッチ回
路60の保持データになんら影響を及ぼさず、次のフィ
ールドの開始時に再びトランジスタ50を介してHレベ
ルに設定されるまで、端子30bの電位は保持される。
0が他の値である時も同様である。すなわち、任意の階
調データQ2,Q1,Q0に対して、1フィールド内で
比較回路30が最初に導通状態に設定されるタイミング
は、階調信号P2,P1,P0が階調データQ2,Q
1,Q0の反転信号になるタイミングである。図6(b)
から明らかなように、このタイミングは階調データQ
2,Q1,Q0の値が低いほど遅くなる。そして、比較
回路30が一旦導通状態になりパルス信号PWがHレベ
ルに設定されると、その後の比較回路30の状態にかか
わらず、次のフィールドが開始されるまでパルス信号P
Wのレベルは不変である。これにより、階調データQ
2,Q1,Q0に応じてパルス信号PWがHレベルにな
るデューティ比が変化することが解かる。
ードにおいては画素13内のメモリに階調データが書き
込まれる。なお、ここでは、説明の便宜上、1つの画素
に対して階調データD0〜D2が与えられる場合の動作
について説明する。まず、図示しない上位装置から、L
レベルのチップイネーブル信号/CEおよびライトイネ
ーブル信号/WEが与えられると書込モードとなり、電
気光学装置内の各部においては、画素13に対して階調
データを書き込むための動作が実行される。
アドレスバッファ210を介して供給されたYアドレス
信号Ay0〜Ayiがデコードされ、Yアドレス信号A
y0〜Ayiによって特定される行選択線11に対して
HレベルのY選択信号が出力される。一方、Xアドレス
デコーダ221においては、Xアドレスバッファ220
を介して供給されたXアドレス信号Ax0〜Axjがデ
コードされ、X選択信号が生成され出力される。
20からHレベルのイネーブル信号が与えられることに
より動作状態になる。これにより、データ入出力端子I
/O0〜I/O2を介して上位装置から供給される階調
データD0〜D2が、サンプル・ホールド回路222に
出力される。サンプル・ホールド回路222において
は、Xアドレスデコーダ221からのX選択信号によっ
て指定される列選択線12に対して、入力回路240か
ら供給される階調データD0〜D2が出力される。
13内に設けられたメモリセル130内のトランジスタ
1303および1304(図3参照)は、HレベルのY
選択信号によって導通状態となり、サンプル・ホールド
回路222から出力された階調データD0〜D2の各々
は、画素13内の各メモリセル130a、130bおよ
び130cに書き込まれる。
D0〜D2が書き込まれ、保持されると、書き込まれた
データが階調データQ0〜Q2として出力される。階調
制御回路138は、上述したように階調データQ0〜Q
2および階調信号P0〜P2に応じてHレベルまたはL
レベルとなるパルス信号PWを生成して出力する。そし
て、このパルス信号PWがHレベルとなる期間において
は画素の表示状態をオン状態とする電圧が画素の液晶層
に印加される一方、パルス信号PWがLレベルとなる期
間においては、画素の表示状態をオフ状態にする電圧が
画素の液晶層に対して印加される。
ル130、階調制御回路138、スイッチング回路13
9および画素電極135で構成されている。そのため、
画素13の回路全体を、液晶のオン電位(例えば約3.0
V)以上の駆動電圧で駆動する必要がある。装置全体の
消費電力の低減を図るためには、画素13を低電圧駆動
することが好ましい。そこで、以下、この低電圧駆動を
実現する画素13の改良構造について説明する。
回路図である。なお、同図において、図2に示した構成
要素と同一の構成要素については、同一の符号を付し
て、ここでの説明を省略する。この画素13の回路構成
上の特徴は、階調制御回路138とスイッチング回路1
39との間に、レベルシフタ回路300が設けられてい
る点である。このレベルシフタ回路300は、その前後
の回路系が互いに異なる電源系で駆動できるように電源
系を分離し、電源電圧のレベルを変換する回路である。
具体的には、レベルシフタ回路300の前段の回路系
(すなわち、メモリセル130および階調制御回路13
8)は、第1の電源電圧VDDL(例えば、1.8V)で駆動
する。また、レベルシフタ回路300の後段の回路系
(すなわち、スイッチング回路139および画素電極1
35)は、第1の電源電圧VDDLよりも高い第2の電源
電圧VDDH(例えば、3.0V)で駆動する。この第2の電
源電圧VDDHは、画素13の表示状態をオン状態に設定
する電圧以上になっている。
した関係上、インバータ301をレベルシフタ回路30
0の前段に追加し、図2で用いたインバータ133を削
除する。レベルシフタ回路300の直前に設けられたイ
ンバータ301は、ラッチ回路60の一部を構成するイ
ンバータ62の出力信号(インバータ64の入力信号と
等価)をレベル反転する。そして、レベルシフタ回路3
00のI端子には、インバータ62の出力信号が供給さ
れ、/I端子には、インバータ301によってレベル反
転された信号が供給される。また、レベルシフタ回路3
00は2つの出力端子(O端子、/O端子)を有し、互
いのレベルが反転した2つの信号を出力するため、図2
で示したインバータ133が不要となる。
タで構成したレベルシフタ回路300の回路図である。
このレベルシフタ回路300は、第2の電源電圧VDDH
と接地電圧GNDとの間には、2つのトランジスタ列が
並列に設けられている。一方のトランジスタ列は、Pチ
ャネルトランジスタ300aとNチャネルトランジスタ
300bとで構成されている。このPチャネルトランジ
スタ300aのドレインとNチャネルトランジスタ30
0bのドレインとは共通接続されており、共通接続され
たノードがO端子となっている。Pチャネルトランジス
タ300aのソースには第2の電源電圧VDDHが供給さ
れ、Nチャネルトランジスタ300bのソースには接地
電圧GNDが供給されている。また、このNチャネルト
ランジスタ300bのゲートは、I端子になっている。
一方、他方のトランジスタ列は、Pチャネルトランジス
タ300cとNチャネルトランジスタ300dとで構成
されている。このPチャネルトランジスタ300cのド
レインとNチャネルトランジスタ300dのドレインと
は共通接続されており、この共通接続されたノードが/
O端子になっている。Pチャネルトランジスタ300c
のソースには第2の電源電圧VDDHが供給され、Nチャ
ネルトランジスタ300dのソースには接地電圧GND
が供給されている。このNチャネルトランジスタ300
dのゲートは、I端子になっている。なお、Pチャネル
トランジスタ300aのゲートは、/O端子に接続され
ており、Pチャネルトランジスタ300cのゲートは、
O端子に接続されている。このような構成を有するレベ
ルシフタ回路300の動作は下表のようになる。
300を設け、この回路300の前段側の駆動電圧とし
て、第2の電源電圧VDDHよりも低い第1の電源電圧VD
DLを用いる。これにより、アドレスデコーダ211,2
21、階調信号生成回路23等の周辺回路からレベルシ
フタ回路300の手前までの駆動電圧を低電圧化できる
ため、図2に示した画素13の回路構成と比較して、消
費電力の大幅な低減を図ることができる。
図9に示した回路構成に限定されるものではなく、例え
ば、図11のような回路構成であってもよい。同図に示
す回路構成が図4のそれと相違する点は2つある。第1
は、1ビットデータを記憶するメモリセル130の個数
が1つである点であり、第2は、階調信号制御回路13
8が存在せず、メモリセル130の出力がそのままレベ
ルシフタ回路300の入力になっている点である。すな
わち、メモリセル130のQ端子からの出力信号は、レ
ベルシフタ回路300のI端子に入力される一方、メモ
リセル130の/Q端子からの出力信号は、レベルシフ
タ回路300の/I端子に入力される。
セル130に書込まれたデータがビット”0”の場合、
画素13の表示状態がオン状態に設定される。メモリセ
ル130書込まれるデータは、上位装置において階調デ
ータQ2,Q1,Q0に基づいて生成されたデータであり、
あるサブフィールドにおける画素13の表示状態をオン
状態またはオフ状態のどちらに設定するかを示す。具体
的には、メモリセル13に書込まれたデータがビット”
0”の場合、そのサブフィールドにおいて画素13の表
示状態がオフ状態に設定され、ビット“1”の場合、そ
のサブフィールドにおいて画素13の表示状態がオン状
態に設定される。データの再書込みは、画素13の表示
状態を変更する必要が生じた場合に行えばよい。したが
って、画素13の表示状態を変更する必要がない場合に
は、メモリセル130に記憶されたデータに基づいて画
素13の表示状態が継続される。換言すれば、データの
再書込みが行われない限り、その表示状態が連続した複
数のサブフィールドに亘って継続されることになる。
た例のいくつかについて説明する。まず、上記実施形態
に係る電気光学装置をライトバルブとして用いた投射型
表示装置であるプロジェクタ5400について説明す
る。図7(a)は、投射型表示装置の要部を示す概略構成
図である。図中、5431は光源、5442,5444
はダイクロイックミラー、5443,5448,544
9は反射ミラー、5445は入射レンズ、5446はリ
レーレンズ、5447は出射レンズ、100R,100
G,100Bは上記電気光学装置による液晶光変調装
置、5451はクロスダイクロイックプリズム、543
7は投射レンズを示す。光源5431はメタルハライド
等のランプ5440とランプの光を反射するリフレクタ
5441とからなる。青色光・緑色光反射のダイクロイ
ックミラー5442は、光源5431からの光束のうち
の赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反
射する。透過した赤色光は反射ミラー5443で反射さ
れて、赤色光用液晶光変調装置100Rに入射される。
一方、ダイクロイックミラー5442で反射された色光
のうち緑色光は緑色光反射のダイクロイックミラー54
44によって反射され、緑色光用液晶光変調装置100
Gに入射される。
ー5444も透過する。青色光に対しては、長い光路に
よる光損失を防ぐため、入射レンズ5445、リレーレ
ンズ5446、出射レンズ5447を含むリレーレンズ
系からなる導光手段が設けられ、これを介して青色光が
青色光用液晶光変調装置100Bに入射される。各光変
調装置により変調された3つの色光はクロスダイクロイ
ックプリズム5451に入射する。このプリズムは4つ
の直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤光を反射
する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とが十
字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって
3つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成さ
れる。合成された光は、投射光学系である投射レンズ5
437によってスクリーン5452上に投射され、画像
が拡大されて表示される。
ンピュータに適用した例について説明する。図7(b)
は、このパーソナルコンピュータの構成を示す正面図で
ある。図において、モバイル型コンピュータ5200
は、キーボード5202を備えた本体部5204と、表
示ユニット5206とから構成されている。この表示ユ
ニット5206は、先に述べた電気光学装置100の後
方にバックライトを付加することにより構成されてい
る。
について説明する。図7(c)は、この携帯電話器の構成
を示す正面図である。図において、携帯電話器5300
は、複数の操作ボタン5302のほか、受話口530
4、送話口5306とともに、電気光学装置100を備
えるものである。この電気光学装置100にも、必要に
応じてその後方にバックライトが設けられる。
や、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープ
レコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手
帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テ
レビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等な
どが挙げられる。そして、これらの各種電子機器に対し
て、上述した電気光学装置が適用可能なのは言うまでも
ない。
例えば以下のように種々の変形が可能である。
ータD0〜D2(Q0〜Q2)および階調信号P0〜P
2のビット数を「3」に設定することにより、23=8
階調の表示を行ったが、階調データおよび階調信号のビ
ット数は必要な階調数に応じて増減してもよい。すなわ
ち、階調信号が「0」を初期値として「1」づつインク
リメントされるカウント結果であれば、比較回路30が
最初に導通状態になるタイミングは階調信号が階調デー
タの反転信号になるタイミングである。したがって、階
調信号および階調データのビット数に拘らず、階調デー
タに応じたタイミングでパルス信号PWを立上げること
ができる。また、上記実施形態においては所定のパルス
信号をカウントアップすることにより階調信号P0〜P
2を生成したが、カウントダウンすることによって階調
信号P0〜P2を生成してもよい。
/透過率特性は図4に示したが、全ての液晶がこのよう
な特性を有するわけではない。液晶によっては、例えば
図8に示すような電圧/透過率特性を有するものもあ
る。すなわち、この液晶は、閾値電圧VTH2以上の電圧
が印加されると、印加電圧に応じて透過率が減少してし
まうのである。かかる場合には、液晶の特性に応じてリ
セット期間TRを増減し、図6における階調データの最
大値“H,H,H”に対して、閾値電圧VTH2に等しい
電圧実効値を与えるようにパルス信号PWのデューティ
比を設定するとよい。
光学装置を構成する素子基板101をガラスや石英など
の非晶質基板とし、ここに半導体薄膜を堆積してTFT
を形成した透過型としたが、本発明は、これに限られな
い。例えば、素子基板101あるいは対向基板102に
反射層を設けて反射型としたり、素子基板101を単結
晶シリコンによって構成し、画素電極135をアルミニ
ウムなどの反射性金属から形成し、対向基板102をガ
ラスなどから構成すると、電気光学装置100を反射型
として用いることができる。また、本発明は、3端子ス
イッチング素子であるTFT(Thin Film Transistor)
以外に、例えばTFD(Thin Film Diode)といった2
端子スイッチング素子を用いたアクティブマトリクス型
パネルに対しても適用可能である。それとともに、本発
明は、スイッチング素子を用いないパッシブマトリクス
型パネルに対しても適用可能である。
すなわちメモリセル130、階調制御回路138、スイ
ッチング回路139を、上記画素電極135に対して観
察面とは反対側に設けることが望ましい。このように構
成することにより、各画素電極間にこれらの回路を形成
するための領域を設けることが不要になるため、各画素
の開口率を向上させることができるという効果が得られ
る。また、素子基板101としてSOI(Silicon on In
sulator)基板を用いることもできる。SOI基板は、絶
縁基板上に単結晶シリコン層を設け、さらにその上に各
種素子を形成して成る基板であり、各種回路の一層の高
速化、低消費電力化を実現することができる。
用いた電気光学装置に適用した例を説明したが、他の電
気光学装置、特に、オンまたはオフの2値的な表示を行
う画素を用いて、階調表示を行う電気光学装置のすべて
に適用可能である。このような電気光学装置としてはエ
レクトロルミネッセンス装置やプラズマディスプレイな
どが考えられる。特に有機エレクトロルミネッセンス装
置の場合は、液晶のような交流駆動をする必要が無く、
極性反転をしなくて良い。
は、画素電極135に対して、2値電圧(オン電圧、オ
フ電圧)を択一的に印加することにより、画素13を2
つの表示状態(オン状態またはオフ状態)のいずれかに
設定する例について説明した。しかしながら、本発明は
これに限定されるものではなく、画素電極135に対し
て3つ以上の電圧(オン電圧、オフ電圧、中間電圧)を
印加することにより、画素13の表示状態を3つ以上に
設定してもよい。つまり、電圧階調変調とサブフィール
ド駆動とを併用した駆動方法に対しても本発明は適用可
能である。
化駆動信号系FR,/FRを用いて、液晶を交流駆動さ
せている。しかしながら、液晶の交流駆動方式はこれに
限定されるものではなく、他の方式を用いてもよいのは
当然である。例えば、画素13の対向電極には一定電圧
Vc(例えば0[V])を印加するとともに、画素電極に
は、画素内メモリに記憶されたデータに応じて、Vcま
たはV1(V2)を択一的に印加する。ここで、電圧V1
は、電圧Vcと比較して電圧VHだけ高い電圧であり、電
圧V2は、電圧Vcと比較して電圧VHだけ低い電圧であ
る。
1ないし第nビット(但し、nは2以上の自然数)の階
調データに応じて各々がスイッチングされるとともに、
第1および第2端子間に直列に接続された、第1−1な
いし第1−nのスイッチング素子と、逐次更新される第
1ないし第nビットの階調信号に応じて各々がスイッチ
ングされるとともに、前記第1−1ないし第1−nのス
イッチング素子に各々が並列に接続された、第2−1な
いし第2−nのスイッチング素子とによって比較回路を
実現したから、比較回路を構成するスイッチング素子の
数を抑制することができ、電気光学装置等の低消費電力
化、高精細化、多階調化を果たすことが可能である。
図
スイッチング素子) 41〜43 トランジスタ(第2−1ないし第2−nの
スイッチング素子) 50 トランジスタ 52 トランジスタ 60 ラッチ回路 62,64 インバータ 101 素子基板 101a 表示領域 102 対向基板 104 シール材 106 遮光膜 120〜125 列選択線 130,130a,130b,130c メモリセル 133 インバータ 134a,134b トランスミッションゲート 135 画素電極 136 対向電極 137 液晶 138 階調制御回路(パルス幅変調回路) 139 スイッチング回路 210 Yアドレスバッファ 211 Yアドレスデコーダ 220 Xアドレスバッファ 221 Xアドレスデコーダ 222 サンプル・ホールド回路 240 入力回路 241 出力回路 300 レベルシフタ回路 301 インバータ 1301,1302 インバータ 1303,1304 トランジスタ
Claims (17)
- 【請求項1】供給される駆動信号のレベルに応じた階調
表示を行う複数の画素と、 前記各画素毎に設けられる画素電極と、 前記各画素のnビット(但し、nは2以上の自然数)の
階調データを記憶するメモリと、 前記メモリに記憶された前記階調データとnビットの階
調信号とを比較する比較回路とラッチ回路とからなり、
前記ラッチ回路から駆動信号を出力するパルス幅変調回
路と、 前記駆動信号のレベルに応じて、前記画素の表示状態を
オン状態にする電圧または前記画素の表示状態をオフ状
態にする電圧のいずれかを前記画素電極に印加するスイ
ッチング回路とを有することを特徴とする電気光学装
置。 - 【請求項2】前記パルス幅変調回路と前記スイッチング
回路との間に設けられ、電源電圧のレベルを変換するレ
ベルシフタ回路をさらに有することを特徴とする請求項
1に記載された電気光学装置。 - 【請求項3】前記レベルシフタ回路の前段に位置する前
記メモリとパルス幅変調回路とは、第1の電源電圧で駆
動し、前記レベルシフタ回路の後段に位置する前記スイ
ッチング回路は、前記第1の電源電圧よりも高い第2の
電源電圧で駆動することを特徴とする請求項2に記載さ
れた電気光学装置。 - 【請求項4】前記第2の電源電圧は、前記画素の表示状
態をオン状態にする電圧以上であることを特徴とする請
求項3に記載された電気光学装置。 - 【請求項5】前記比較回路は、 前記nビットの階調データに応じて各々がスイッチング
される第1および第2端子間に直列に接続されたn個の
第1スイッチング素子と、 逐次更新される前記nビットの階調信号に応じて各々が
スイッチングされるとともに、前記n個の第1スイッチ
ング素子の各々に並列に接続されたn個の第2スイッチ
ング素子とを有し、 前記階調データおよび前記階調信号に応じて、前記第1
および第2端子間の導通・非導通状態を制御し、前記階
調データおよび前記階調信号の比較結果を前記ラッチ回
路に出力することを特徴とする請求項1から4のいずれ
かに記載された電気光学装置。 - 【請求項6】前記パルス幅変調回路は、 前記比較回路と、第1信号が入力されると第1状態に設
定され、第2信号が入力されると第2状態に設定される
とともに、前記比較回路が導通状態になった時に該第1
信号が入力されるラッチ回路とを有し、 所定のリセット周期毎に前記第2信号を前記ラッチ回路
に入力し、かつ、該リセット周期内で複数回カウントア
ップまたはカウントダウンされるカウント結果を前記階
調信号として前記比較回路に供給し、 前記階調データおよび前記階調信号の比較結果に応じ
て、前記比較回路の前記第1および第2端子間の導通・
非導通状態を制御することにより、 前記リセット周期内で前記ラッチ回路が前記第1状態を
維持する時間と前記第2状態を維持する時間との比を設
定することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記
載された電気光学装置。 - 【請求項7】前記パルス幅変調回路は、 導通状態である時に前記第2信号を前記ラッチ回路に供
給する第3スイッチング素子と、 導通状態である時に前記第1信号を前記比較回路に供給
する第4スイッチング素子とをさらに有し、 前記第3スイッチング素子は、所定のリセット信号がリ
セット指令状態である時に導通状態に設定され、前記第
4スイッチング素子は、前記リセット信号が非リセット
指令状態である時に導通状態に設定されることを特徴と
する請求項1から6のいずれかに記載された電気光学装
置。 - 【請求項8】前記各リセット周期の最初において前記リ
セット信号をリセット指令状態に設定し、次に前記リセ
ット信号を非リセット指令状態に設定するとともに複数
回カウントアップまたはカウントダウンされるカウント
結果を前記階調信号として出力する信号生成回路をさら
に有することを特徴とする請求項1から7のいずれかに
記載された電気光学装置。 - 【請求項9】前記画素は、前記画素電極と、前記メモリ
と、前記パルス幅変調回路と、前記スイッチング回路と
を有し、 透明基板上に半導体薄膜を堆積して成る素子基板上に形
成されることを特徴とする請求項1から8のいずれかに
記載された電気光学装置。 - 【請求項10】前記画素は、前記画素電極と、前記メモ
リと、前記パルス幅変調回路と、前記スイッチング回路
とを有し、単結晶シリコン基板上に形成されることを特
徴とする請求項1から9のいずれかに記載された電気光
学装置。 - 【請求項11】前記単結晶シリコン基板は、絶縁基板上
に単結晶シリコン層を形成して成るSOI基板であるこ
とを特徴とする請求項10に記載された電気光学装置。 - 【請求項12】前記画素電極に対して観察面とは反対側
に前記メモリと、前記パルス幅変調回路と、前記スイッ
チング回路とを設けたことを特徴とする請求項1から1
1のいずれかに記載された電気光学装置。 - 【請求項13】前記画素を形成して成る素子基板と、 所定の基準電圧が印加される対向電極を備えた対向基板
と、 前記素子基板と前記対向基板とに挟持された液晶とを有
することを特徴とする請求項1から12のいずれかに記
載された電気光学装置。 - 【請求項14】複数の画素を有する電気光学装置におい
て、 前記画素のそれぞれに設けられた画素電極と、 前記画素のそれぞれに設けられ、データを書換え可能な
メモリと、 前記メモリに記憶されたデータに応じて、少なくとも前
記画素の表示状態をオン状態にする電圧または前記画素
の表示状態をオフ状態にする電圧を前記画素電極に印加
するスイッチング回路と、 前記メモリと前記スイッチング回路との間に設けられ、
電源電圧のレベルを変換するレベルシフタ回路とを有す
ることを特徴とする電気光学装置。 - 【請求項15】前記レベルシフタ回路の前段に位置する
回路系は、第1の電源電圧で駆動し、前記レベルシフタ
回路の後段に位置する回路系は、前記第1の電源電圧よ
りも高い第2の電源電圧で駆動することを特徴とする請
求項14に記載された電気光学装置。 - 【請求項16】前記第2の電源電圧は、前記画素の表示
状態をオン状態にする電圧以上であることを特徴とする
請求項15に記載された電気光学装置。 - 【請求項17】請求項1から16のいずれかに記載され
た電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
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