JP2004219682A - 液晶表示装置 - Google Patents
液晶表示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004219682A JP2004219682A JP2003006605A JP2003006605A JP2004219682A JP 2004219682 A JP2004219682 A JP 2004219682A JP 2003006605 A JP2003006605 A JP 2003006605A JP 2003006605 A JP2003006605 A JP 2003006605A JP 2004219682 A JP2004219682 A JP 2004219682A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- crystal display
- voltage
- display device
- pixel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
【課題】液晶表示装置の電源をオフにする時に、外部からのオフシーケンス制御を簡略化し、画素容量に蓄積された電荷を速やかに放電することが可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置の電源がオフとなるときに、複数の映像信号線を接地電位となす接地電位印加手段を有し、走査信号線駆動手段が、液晶表示装置の電源がオフとなるときに、少なくとも1フレーム期間、複数の走査信号線に対して、順次1水平走査ライン毎に、各アクティブ素子をオンとする走査信号電圧を供給する。接地電位印加手段は、複数の映像号線と接地電位との間に設けられる複数のスイッチング素子と、液晶表示装置の電源電圧が所定の電圧以下の電圧となった時に、複数のスイッチング素子をオンとする制御手段とを有する。
【選択図】 図2
【解決手段】液晶表示装置の電源がオフとなるときに、複数の映像信号線を接地電位となす接地電位印加手段を有し、走査信号線駆動手段が、液晶表示装置の電源がオフとなるときに、少なくとも1フレーム期間、複数の走査信号線に対して、順次1水平走査ライン毎に、各アクティブ素子をオンとする走査信号電圧を供給する。接地電位印加手段は、複数の映像号線と接地電位との間に設けられる複数のスイッチング素子と、液晶表示装置の電源電圧が所定の電圧以下の電圧となった時に、複数のスイッチング素子をオンとする制御手段とを有する。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に係わり、特に、液晶表示装置の電源がオフになる時に、各画素容量に蓄積された電荷を速やかに放電するようにした液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置は、小型表示装置から所謂OA機器等の表示端末用に広く普及している。特に、画素毎にアクティブ素子(例えば、薄膜トランジスタ)を有し、このアクティブ素子をスイッチング駆動するアクティブマトリクス型液晶表示装置は、ノート型パソコン等の表示装置として広く使用されている。
また、アクティブマトリクス型液晶表示装置の中で画素電極を形成した基板上に、画素電極を駆動する駆動回路をも形成する所謂駆動回路一体型液晶表示装置が知られている(例えば、特許文献参照)。
このアクティブマトリクス型液晶表示装置は、少なくとも一方が透明なガラス板やプラスチック基板等からなる一対の絶縁基板の間に液晶組成物の層(液晶層)を挟持して所謂液晶表示パネル(液晶表示素子または液晶セルとも言う)を構成し、この液晶表示パネルの絶縁基板に、画素形成用の各種電極と、画素選択用のアクティブ素子を形成し、このアクティブ素子を選択することにより、当該アクティブ素子に接続した画素電極と基準電極の間にある画素の液晶分子の配向方向を変化させて画像を表示する。
【0003】
即ち、アクティブマトリクス型液晶表示装置は、走査信号線から、水平走査ライン毎に、1水平走査時間、順次アクティブ素子をオンとする走査信号電圧を供給してアクティブ素子をオンとなし、かつ、映像信号線から、オンとされたアクティブ素子を介して画素電極に映像信号電圧を供給し、画素電極と基準電極の間の画素容量を所定の電圧に充電し、この充電電圧に基づき、画素の液晶分子の配向方向を変化させて画像を表示する。
一般に、液晶は、直流電圧が印加されると、寿命が短くなる。そのため、これら液晶表示装置において、液晶に印加する電圧の極性を周期的に反転させる交流化駆動が行われている。
この交流化駆動を行う一つの方法として、基準電極に定電圧を印加し、画素電極に正極性、負極性の信号電圧を印加する方法がある。
【0004】
なお、本願発明に関連する先行技術文献情報としては以下のものがある。
【特許文献】
特開2002−278517号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
液晶表示装置の電源がオフとなるときには、各電極に印加されていた信号電圧は消滅し、アクティブ素子もオフとなる。そのため、画素容量に蓄積されている電荷は、放電路が遮断されるため長時間保持される。
この電荷は、自己放電によって次第に減少するが、画素容量に長時間電荷が保持されていると、液晶表示パネルに残像が残り、表示品質を著しく損なうばかりか、画素容量に長時間電荷が保持される状態は、液晶に直流電圧を印加状態した状態と等価であるので、最悪の場合、液晶分子の傾きが固定化され、液晶の寿命を縮めることになる。
前述した問題点を解消するために、前述の特許文献に記載された液晶表示装置では、液晶表示装置がオフとなるときに、クロック駆動、そのクロック駆動用電源、電源電圧を、所望の電圧波形となるように制御し(以下、オフシーケンス処理という)、全てのアクティブ素子を走査し画素容量の電荷を放電させるようにしている。
【0006】
しかしながら、このオフシーケンス処理は、複雑な制御が必要であり、かつ、オフシーケンス処理は、例えば、約数百msの時間もかかり、オフシーケンス処理にかかる時間が長いという問題点があった。
本発明は前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、液晶表示装置において、液晶表示装置の電源をオフにする時に、外部からのオフシーケンス制御を簡単化し、画素容量に蓄積された電荷を速やかに放電することが可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
即ち、本発明は、それぞれアクティブ素子を有する複数の画素と、複数の映像信号線と、複数の走査信号線とを有する液晶表示パネルと、前記複数の映像信号線に対して映像信号電圧を供給する映像信号線駆動手段と、前記複数の走査信号線に対して走査信号電圧を供給する走査信号線駆動手段とを備える液晶表示装置であって、液晶表示装置の電源がオフとなるときに、前記複数の映像信号線を接地電位となす接地電位印加手段を有し、前記走査信号線駆動手段が、液晶表示装置の電源がオフとなるときに、少なくとも1フレーム期間、前記複数の走査信号線に対して、水平走査ライン毎に、順次前記各アクティブ素子をオンとする走査信号電圧を供給することを特徴とする。
これにより、本発明では、液晶表示装置がオフとなるときに、画素容量に蓄積された電荷を速やかに放電することができ、かつ、外部からのオフシーケンス制御が不要とすることが可能となる。
【0008】
また、本発明では、前記接地電位印加手段が、複数の映像信号線と接地電位との間に設けられる複数のスイッチング素子と、液晶表示装置の電源電圧が所定の電圧以下の電圧となった時に、前記複数のスイッチング素子をオンとする制御手段とを有する。
また、本発明では、液晶表示装置の電源がオフとなるときに、前記走査信号線駆動手段には、外部から少なくとも1フレーム期間、クロック信号と、クロック信号駆動用のクロック駆動用電源電圧が供給され、前記走査信号線駆動手段は、前記クロック信号と、前記クロック駆動用電源電圧とに基づき、液晶表示装置の電源がオフとなるときに、少なくとも1フレーム期間、前記複数の走査信号線に対して、水平走査ライン毎に、順次前記各アクティブ素子をオンとする走査信号電圧を供給する。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明実施の形態について図面を参照して説明する。
なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図1は、本発明の実施の形態の液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。
本実施の形態の液晶表示装置は、反射型液晶表示装置(Liquid Crystal on Silicon)であり、図1に示すように、液晶表示パネル100と、表示制御装置111とを備える。
液晶表示パネル100は、表示部110と、水平駆動回路(映像信号線駆動回路)120と、垂直駆動回路(走査信号線駆動回路)130と、画素電位制御回路135と、接地電位印加手段150とを有する。
表示部110は、マトリクス状に設けられる画素部101を有する。また、表示部110と、水平駆動回路120と、垂直駆動回路130と、画素電位制御回路135と、接地電位印加手段150とは同一基板(シリコン基板)上に設けられている。
【0010】
表示制御装置111には、外部制御信号線401を介して、外部装置(例えば、パーソナルコンピュータなど)からクロック信号、ディスプレイタイミング信号、水平同期信号、垂直同期信号等の制御信号が入力される。
表示制御装置111は、外部から送信されてくるクロック信号、ディスプレイタイミング信号、水平同期信号、垂直同期信号等の制御信号に基づき、水平駆動回路120、および、垂直駆動回路130、並びに、画素電位制御回路135を制御する。
また、表示制御装置111は、液晶パネル駆動制御回路400を有し、この液晶パネル駆動制御回路400には、外部映像信号線402を介して、外部装置から表示信号(本実施の形態では、アナログの映像信号)が送信される。
液晶パネル駆動制御回路400は、外部装置から送信される表示信号に基づき、表示部110に表示すべき表示信号を水平駆動回路120に供給する。
なお、図1において、131は表示制御装置111から出力する制御信号線であり、132は表示信号線である。
また、制御信号線は、実際は複数本の制御信号線から構成されるが、図1では、図示の簡略化のために、制御信号線131は、1本の線で表している。
同様に、表示信号線も、実際は複数相に展開しており、複数本の表示信号線132から構成されるが、図1では、図示の簡略化のために、表示信号線132は、1本の線で表している。
【0011】
水平駆動回路120からは垂直方向(図中Y方向)に、複数本の映像信号線(ドレイン信号線または垂直信号線ともいう)103が延びており、この複数本の映像信号線103は水平方向(X方向)に並んで設けられる。
垂直駆動回路130からは水平方向(X方向)に複数本の走査信号線(ゲート信号線または水平信号線ともいう)102が延びており、この複数本の走査信号線102は垂直方向(Y方向)に並んで設けられる。
画素電位制御回路135からは水平方向(X方向)に、複数本の画素電位制御線136が延びており、この複数本の画素電位制御線136は垂直方向(Y方向)に並んで設けられる。
水平駆動回路120は、水平シフトレジスタ121と、電圧選択回路(映像信号選択回路)123とから構成される。
表示制御装置111から制御信号線131や表示信号線132が水平シフトレジスタ121と電圧選択回路123とに接続され、制御信号や表示信号が送信されている。
なお、本実施の形態では、表示信号は、アナログ信号であるが、デジタル信号の場合も利用可能である。さらに、各回路の電源電圧線については表示を省略したが、必要な電圧が供給されているものとする。
【0012】
表示制御装置111は、外部から垂直同期信号入力後に、第1番目のディスプレイタイミング信号が入力されると、制御信号線131を介して垂直駆動回路130にスタートパルスを出力する。
次に、表示制御装置111は水平同期信号に基づいて、1水平走査時間(以下1hと示す)毎に、走査信号線102を順次選択するようにシフトクロックを垂直駆動回路130に出力する。
垂直駆動回路130は、シフトクロックに従い走査信号線102を選択し、走査信号線102に走査信号電圧を出力する。すなわち、垂直駆動回路130は図1中上から順番に1水平走査時間1hの間、走査信号線102を選択する信号を出力する。
また、表示制御装置111は、ディスプレイタイミング信号が入力されると、これを表示開始と判断し、表示信号を水平駆動回路120に出力する。
【0013】
表示制御装置111から表示信号は順次出力されるが、水平シフトレジスタ121は表示制御装置111から送られてくるシフトクロックに従いタイミング信号を出力する。
タイミング信号は、電圧選択回路123が各映像信号線103に出力すべき表示信号を取り込むタイミングを示している。
本実施の形態のように、表示信号がアナログの映像信号である場合は、電圧選択回路123はサンプルホールド回路(図示せず)を有し、電圧選択回路123は、タイミング信号に従いアナログの映像信号の中から一定の電圧を表示データ(階調電圧)としてサンプルホールド回路に取り込み、該取り込んだ階調電圧を映像信号として映像信号線103に出力する。
【0014】
表示信号がデジタル信号の場合には、電圧選択回路123はラッチ回路と、デコーダ回路を有し、電圧選択回路123は、タイミング信号に従い表示信号をラッチ回路に取り込み、デコーダ回路により表示信号(デジタルデータ)に従い階調電圧を選択(デコード)して映像信号線103に出力する。
映像信号線103に出力された階調電圧は、映像信号として垂直駆動回路130からの走査信号電圧が出力されるタイミングに従い画素部101の画素電極に書き込まれる。
画素電位制御回路135は、表示制御装置111からの制御信号にもとづき、画素電極に書き込まれた映像信号の電圧を制御する。
映像信号線103から画素電極に書き込まれた階調電圧は、対向電極の基準電圧(Vcom)に対してある電位差を有している。
画素電位制御回路135は画素部101に制御信号を供給して画素電極と対向電極との間の電位差を変化させる。なお、画素電位制御回路135と、接地電位印加手段150については後述する。
【0015】
次に、図2を用いて、本実施の形態の液晶表示パネル100の画素部101について説明する。
図2は、本実施の形態の液晶表示パネル100の画素部101の等価回路を示す回路図である。この図2において、204は、表示信号線132に接続され、表示信号線132から表示信号(アナログの映像信号)が供給される内部表示信号線であり、この内部表示信号線204も、実際は複数本設けられるが、図2では1本の内部表示信号線204で表している。
なお、図2に示すトランスファゲート回路と、映像信号線103の分布容量で前述したサンプルホールド回路を構成する。
また、VBBは電源電圧、VSSおよびGNDは接地電位(グランド電位)、VDDは走査クロック駆動用の電源電圧(即ち、走査クロックで駆動される回路の電源電圧)、Vcomは、対向電極107の電位である。
図2に示すように、画素部101は、表示部110の隣接する2本の走査信号線102と、隣接する2本の映像信号線103との交差領域(4本の信号線で囲まれた領域)にマトリクス状に配置される。ただし、図2では図を簡略化するため1つの画素部だけを示している。
【0016】
各画素部101は、アクティブ素子30と画素電極109を有し、また、画素電極109には画素容量115が接続されている。
画素容量115の一方の電極は画素電極109に接続され、他方の電極は画素電位制御線136に接続されている。さらに、画素電位制御線136は画素電位制御回路135に接続されている。なお、図2では、アクティブ素子30はp−MOSトランジスタで示している。
前述したように、走査信号線102には垂直駆動回路130から走査信号電圧が出力される。この走査信号電圧によりアクティブ素子30のオン・オフが制御される。映像信号線103には映像信号として階調電圧が供給されており、アクティブ素子30がオンになると、映像信号線103から画素電極109に階調電圧が供給される。
画素電極109に対向するように対向電極107(コモン電極)が配置されており、画素電極109と対向電極107との間には液晶層(図示せず)が設けられている。なお、図2に示す回路図上では画素電極109と対向電極107との間は等価的に液晶容量108が接続されているように表示した。
画素電極109と対向電極107との間に電圧を印加することにより、液晶分子の配向方向等が変化し、それに伴い液晶層の光に対する性質が変化することを利用して表示が行われる。
【0017】
液晶表示装置の駆動方法としては、前述したように液晶層に直流電流が印加されないように交流化駆動が行われる。
交流化駆動を行うためには、対向電極107の電位(Vcom)を基準電位とした場合に、電圧選択回路123からは基準電位に対して正極性と負極性の電圧が階調電圧として出力する。
しかしながら、電圧選択回路123を正極性と負極性の電位差に耐えるような高耐圧な回路とすると、アクティブ素子30をはじめとし回路規模が大きくなるという問題や、動作速度が遅くなるといった問題が生じる。
そこで、電圧選択回路123から画素電極109に供給する映像信号は、基準電位に対して同極性の信号を用いながらも交流化駆動を行うことを検討した。
【0018】
例えば、電圧選択回路123から出力する階調電圧は、基準電位に対し正極性の電圧を用い、基準電位に対し正極性の電圧を画素電極に書き込んだ後に、画素電位制御回路135から画素容量115の電極に印加している画素電位制御信号の電圧を引き下げることにより、画素電極109の電圧も降下させて、基準電位に対して負極性の電圧を生じることができる。
このような駆動方法を用いると、電圧選択回路123が出力する最大値と最小値との差が小さいため、電圧選択回路123は低耐圧の回路とすることが可能となる。
なお、1例として、画素電極109に正極性の電圧を書き込んで画素電位制御回路135により負極性の電圧を生じさせる場合について説明したが、負極性の電圧を書き込んで正極性の電圧を生じさせるには、画素電位制御信号の電圧を引き上げることにより可能である。
【0019】
次に、図3を用いて、画素電極109の電圧を変動させる方法について説明する。
図3では、説明のため、液晶容量108を第1のコンデンサ53で、画素容量115を第2のコンデンサ54で表わし、アクティブ素子30をスイッチ104で示している。
また、画素容量115の画素電極109に接続される電極を電極56とし、画素容量115の画素電位制御線136に接続される電極を電極57とする。
さらに、画素電極109と電極56とが接続された点を節点58で示す。
ここでは説明のため、他の寄生容量は無視できるものとして、第1のコンデンサ53の容量はCLで、第2のコンデンサ54の容量はCCとする。
まず、図3(a)に示すように、第2のコンデンサ54の電極57には外部から電圧V1を印加する。
次に、走査信号電圧によりスイッチ104がオンになると、映像信号線103から電圧が画素電極109及び電極56に供給される。ここで、節点58に供給された電圧をV2とする。
【0020】
次に、図3(b)に示すように、スイッチ104がオフになった時点で、電極57に供給している電圧(画素電位制御信号)をV1からV3に降下させる。
このとき、第1のコンデンサ53と第2のコンデンサ54とに充電された電荷の総量は変化しないことから、節点58の電圧が変化して、節点58の電圧は、V2−{CC/(CL+CC)}×(V1−V3)となる。
ここで、第1のコンデンサ53の容量CLが第2のコンデンサ54の容量CCに比べて充分小さい場合(CL<<CC)は、CC/(CL+CC)≒1となり節点58の電圧はV2−V1+V3となる。ここでV2=0、V3=0とすると、節点58の電圧は−V1となる。
前述した方法によれば、画素電極109に映像信号線103から供給する電圧は対向電極107の基準電位に対し正極性にして、負極性の信号は電極57に印加する電圧(画素電位制御信号)を制御することにより作り出すことができる。このような方法で負極性の信号を作り出すと、電圧選択回路123からは負極性の信号を供給する必要が無くなり、周辺回路を低耐圧の素子で形成することが可能となる。
【0021】
次に、図4を用いて、図2に示す回路の動作タイミングについて説明する。
図4において、Φ1は映像信号線103に供給される階調電圧を示す。同様に、Φ2は走査信号線102に供給される走査信号電圧、Φ3は画素電位制御線136に供給される画素電位制御信号(降圧信号)、Φ4は画素電極109の電位を示している。なお、画素電位制御信号Φ3は図3で示した電圧V3とV1で振幅する信号である。
図4を説明するあたり、Φ1は正極性用入力信号Φ1Aと、負極性用入力信号Φ1Bを示している。
ここで、負極性用とは画素電極に印加された電圧が画素電位制御信号により変動して、基準電位(Vcom)に対して負極性となる場合の信号のことである。本実施の形態では、映像信号Φ1として正極性用入力信号Φ1Aと負極性用入力信号Φ1B共に、対向電極107に印加された基準電位(Vcom)に対して電位が正極性となるような電圧が供給される場合を説明する。
【0022】
図4において、期間t0からt2の間では、階調電圧Φ1が正極性用入力信号Φ1Aの場合を示している。
まず、t0において画素制御信号Φ3として電圧V1を出力する。次に、時刻t1において走査信号電圧Φ2が選択されLowレベル(以下、Lレベルという)になると、図2に示すアクティブ素子(p−MOSトランジスタ)30がオン状態となり、映像信号線103に供給されている正極性用入力信号Φ1Aが、画素電極109に書き込まれる。
画素電極109に書き込まれる信号は図4ではΦ4で示している。また、図4においてt2で、画素電極109に書き込まれた電圧はV2Aで示している。
次に、走査信号電圧Φ2が非選択状態となり、Highレベル(以下、Hレベルという)になると、アクティブ素子30はオフ状態となり、画素電極109は電圧を供給する映像信号線103から切り離された状態になる。液晶表示装置は画素電極109に書き込まれた電圧V2Aに従った階調を表示する。
次に、期間t2からt4の間で階調電圧Φ1が負極性用入力信号Φ1Bの場合を説明する。
【0023】
負極性用入力信号Φ1Bの場合、時刻t2において走査信号電圧Φ2が選択され、画素電極109には、Φ4に示すような電圧V2Bが書き込まれる。
その後、アクティブ素子30をオフ状態とし、時刻t2から2h(2水平走査時間)後の時刻t3において、画素容量115に供給している電圧を、画素電位制御信号Φ3に示すようにV1からV3に降圧する。
画素電位制御信号Φ3をV1からV3に変動させると画素容量115が結合容量の役割を果たし、画素電位制御信号Φ3の振幅に従い、画素電極の電位を下げることができる。これにより基準電位(Vcom)に対して負極性の電圧V2Cを画素内に作り出すことができる。
前述した方法で、負極性の信号を作り出すと、周辺回路を低耐圧の素子で形成することが可能となる。
すなわち、電圧選択回路123から出力する信号は正極性側の狭い振幅の信号であるため、電圧選択回路123は低耐圧の回路とすることが可能となる。さらに電圧選択回路123が低電圧で駆動可能であれば、他の周辺回路である、水平シフトレジスタ120、表示制御装置111等は低耐圧の回路であるため、液晶表示装置全体として低耐圧の回路による構成が可能となる。
【0024】
次に、図5を用いて、画素電位制御回路135の回路構成を示す。
SRは双方向シフトレジスタであり、上下双方向に信号をシフトすることが可能である。
双方向シフトレジスタSRは、クロックドインバータ61、62、65、66で構成されている。67はレベルシフタで、69は出力回路である。双方向シフトレジスタSR等は電源電圧VDDで動作している。
レベルシフタ67は双方向シフトレジスタSRから出力する信号の電圧レベルを変換する。レベルシフタ67からは電源電圧VDDより高電位であるVBBとVSSとの間の振幅を有する信号が出力される。
出力回路69には、電源電圧VPPと電源電圧VSSが供給されており、レベルシフタ67からの信号に従い、電圧VPPと電圧VSSとを画素電位制御線136に出力する。
図4にて説明した画素電位制御信号Φ3の電圧V1が電源電圧VPPで、電圧V3が電源電圧VSSとなる。
【0025】
なお、図5では出力回路69をp型トランジスタとn型トランジスタからなるインバータで示している。p型トランジスタに供給する電源電圧VPPとn型トランジスタに供給する電源電圧VSSの値を選ぶことで、電圧VPPとVSSとを画素電位制御信号Φ3として出力することが可能である。
26はスタート信号入力端子で、制御信号の一つであるスタート信号を画素電位制御回路135に供給する。
図5に示す双方向シフトレジスタSR1からSRnは、スタート信号が入力すると外部から供給されるクロック信号のタイミングに従い、順番にタイミング信号を出力する。
レベルシフタ67はタイミング信号に従い電圧VSSと電圧VBBを出力する。出力回路69はレベルシフタ67の出力に従い電圧VPPと電圧VSSを画素電位制御線136に出力する。
【0026】
図4の画素電位制御信号Φ3に示すタイミングとなるように、スタート信号およびクロック信号を双方向シフタレジスタSRに供給することで、画素電位制御回路135から希望するタイミングで画素電位制御信号Φ3を出力することが可能である。なお25はリセット信号入力端子である。
画素電位制御回路135を双方向シフトレジスタSRで構成することで、画素電位制御信号Φ3を双方向に走査することが可能である。
すなわち、垂直駆動回路130も同様の双方向シフトレジスタにより構成されており、本実施の形態の液晶表示装置は上下双方向の走査が可能である。
そのため、表示する像を上下逆転する場合などに、走査方向を反転して図中下から上に走査する。そこで、垂直駆動回路130が下から上に走査する場合には、画素電位制御回路135も設定を変更することにより、下から上に走査するよう対応する。なお、水平シフトレジスタ121も同様の双方向シフトレジスタにより構成されている。
【0027】
次に、図2を用いて、図1に示す接地電位印加手段150について説明する。図1に示す接地電位印加手段150は、映像信号線103と接地電位GNDとの間に接続されるP−MOSトランジスタ(本発明のスイッチング素子)201と、電源電圧VBBが所定の電圧以下の電圧になったときに、P−MOSトランジスタ201をオンとするレベルセンス回路(本発明の制御手段)203とを有する。
なお、P−MOSトランジスタ201は、各映像信号線103毎に設けられるが、図2では簡略化のために、1つのP−MOSトランジスタ201のみを図示している。また、レベルセンス回路203は、複数のP−MOSトランジスタ201に対して1個設けられる。
前述の図3(a)、図3(b)の状態で、液晶表示装置がオフとなり電源電圧VBBがオフすると、交流化駆動が停止し、映像信号線103に映像信号の電位が残り、逆に、画素電位制御信号136は電位が下がってしまう。
そのため、スイッチ104を構成するアクティブ素子(P−MOSトランジスタ)30のゲート側である走査信号線102の電位は、節点58の電位V2または−V1と、アクティブ素子30のしきい値電圧の和よりも高くなり、アクティブ素子30はオフ状態になる。
これにより、液晶容量108を表す第1のコンデンサ53と、画素容量115を表す第2のコンデンサ54に電荷が保持されたままになり、その直流電圧が液晶に印加されることにより、液晶が著しく劣化してしまう。
【0028】
図6は、本実施の形態の液晶表示装置のオフシーケンス処理を説明するため図である。
図6に示すように、本実施の形態では、液晶表示装置がオフとなる場合、VBBの電源電圧、VPPの電源電圧、映像信号電圧、Vcomの電源電圧は、速やかにオフとなるのに対して、VDDの電源電圧と、クロックは、1フレーム期間の後にオフとなる。
本実施の形態では、図6に示すように、電源電圧VBBが降下し、所定の電圧以下の電圧となると、レベルセンス回路203の出力がLレベルとなり、P−MOSトランジスタ201をオンにする。これにより、映像信号線103の電位がGNDレベルまで引き下げられる。
この状態で、ダイオード206によって、クロック駆動用の電源電圧(VDD)を、垂直駆動回路130に供給し、図6に示すように、走査信号線102に走査信号電圧を供給することにより、1h時間の間、アクティブ素子30がオンとなるので、画素容量115の電荷が、アクティブ素子30を介して放電させることができる。
なお、図2では、ダイオード206は、ダイオード接続されたMOSトランジスタで構成されている。
P−MOSトランジスタ201が高利得であれば、映像信号線103の放電時間は短くなり、図6に示すように、少なくとも1フレーム(1/120=約8.3ms)期間分だけクロック駆動させれば全ての画素の電位を接地電位(GND)まで下げることが可能となる。
【0029】
次に、図7を用いて、レベルセンス回路203の一例の回路構成を説明する。
図7において、n−MOSトランジスタ207は高抵抗である。
ダイオード接続のn−MOSトランジスタ208の一個の電圧降下分を0.5V、P−MOSトランジスタ210のしきい値電圧を0.5Vとすると、節点209の電位が、(VDD+0.5)>(VBB−0.5n)であれば、p−MOSトランジスタ210はオフ状態になる。そのため、バッファ212を挿んだ節点211はLレベルとなる。
つまり、VBBの電源電圧が、VBB<(VDD+0.5−0.5n)になるとレベルセンス回路203はLレベルを出力し、図2に示すP−MOSトランジスタスイッチ201はオンとなり、映像信号線103をGNDレベルまで引き下げる。
逆に、通常動作である時、節点209の電位は、(VDD+0.5)≦(VBB−0.5n)となり、レベルセンス回路203はHレベルを出力する。
【0030】
次に、本実施の形態の効果をより一層明確にするために、前述の特許文献に開示されているオフシーケンス処理を、図8を用いて説明する。
前述の特許文献に記載の液晶表示装置では、液晶表示装置のオフとするオフシーケンスにおいて、VBBの電源電圧、VPPの電源電圧、VCOMの基準電圧、クロック、および、VDDの電源電圧を、表示制御装置111において、図8に示す曲線となるようにコントロールし、これらの電源電圧およびクロックを映像信号選択回路123、垂直駆動回路130に供給して、液晶表示装置をオフとしている。
そして、これらのオフシーケンス処理は、図8に示すように、約数百msの時間が必要であった。
これに対して、本実施の形態では、前述したように、オフシーケンス処理が、少なくとも1フレーム期間で済み、オフシーケンス処理を短くすることができる。
また、接地電位印加手段150を液晶表示パネル内に設けることで、表示制御装置111は、クロックと、クロック駆動用電源電圧(VDD)のみを、少なくとも1フレーム期間、垂直駆動回路130に供給すればよく、前述の特許文献に記載されているように、オフシーケンス処理時に、VBBの電源電圧、VPPの電源電圧、および、VCOMの基準電圧を所定の曲線となるようにコントロールする必要がないので、表示制御装置111の回路構成を簡略化することが可能となる。
【0031】
次に、図9を用いて、本実施の形態の液晶表示装置の画素部を説明する。
図9において、100は液晶表示パネル、1は第1の基板である駆動回路基板、2は第2の基板である透明基板、3は液晶組成物、4はスペーサである。
スペーサ4は、駆動回路基板1と透明基板2との間に一定の間隔であるセルギャップ(cell gap)dを形成している。このセルギャップdに液晶組成物3が挟持されている。
5は反射電極(画素電極)で駆動回路基板1に形成されている。6は対向電極で反射電極5との間で液晶組成物3に電圧を印加する。7、8は配向膜で液晶分子を一定方向に配向させる。
30はアクティブ素子で反射電極5に階調電圧を供給する。34はアクティブ素子30のソース領域、35はドレイン領域、36はゲート電極である。
38は絶縁膜、31は画素容量を形成する第1の電極で、40は画素容量を形成する第2の電極である。絶縁膜38を介し第1の電極31と第2の電極40とは容量を形成する。
【0032】
図9では、第1の電極31と第2の電極40とを画素容量を形成する代表的な電極として示しており、他にも画素電極と電気的に接続した導体層と画素電位制御線と電気的に接続した導体層とが、誘電体層を挟んで対向していれば画素容量を形成することが可能である。
41は第1の層間膜、42は第1の導電膜である。第1の導電膜42はドレイン領域35から第2の電極40とを電気的に接続している。43は第2の層間膜、44は第1の遮光膜、45は第3の層間膜、46は第2の遮光膜である。第2の層間膜43と第3の層間膜45にはスルーホール42CHが形成され、第1の導電膜42と第2の遮光膜46が電気的に接続されている。47は第4の層間膜、48は反射電極5を形成する第2の導電膜である。アクティブ素子30のドレイン領域35から第1の導電膜42、スルーホール42CH、第2の遮光膜46を介して階調電圧は反射電極5に伝えられる。
【0033】
本実施の形態の液晶表示装置は反射型であり、大量の光が液晶表示パネル100に照射される。遮光膜は駆動回路基板の半導体層に光が入射しないよう遮光している。反射型液晶表示装置において、液晶表示パネル100に照射された光は、透明基板2側(図9中上側)から入射し、液晶組成物3を透過し反射電極5で反射し再度液晶組成物3、透明基板2を透過して液晶表示パネル100から出射する。
しかしながら、液晶表示パネル100に照射される光の一部は、反射電極5の隙間から駆動回路基板側に漏れ込む。第1の遮光膜44と第2の遮光膜46はアクティブ素子30に光が入射しないように設けられている。
本実施の形態では、この遮光膜を導電層で形成し、第2の遮光膜46を反射電極5に電気的に接続し、第1の遮光膜44に画素電位制御信号を供給することで、遮光膜を画素容量の一部としても機能するようにしている。
なお、第1の遮光層44に画素電位制御信号を供給すると、階調電圧が供給される第2の遮光膜46と映像信号線103を形成する第1の導電層42や走査信号線102を形成する導電層(ゲート電極36と同層の導電層)との間に電気的シールド層として第1の遮光膜44を設けることができる。
【0034】
このため、第1の導電層42やゲート電極36等と第2の遮光膜46や反射電極5との間の寄生容量成分が減少する。前述したように液晶容量CLに対して画素容量CCは充分大きくする必要があるが、第1の遮光膜44を電気的シールド層として設けると、液晶容量LCと並列に接続される寄生容量も小さくなりより効率的である。さらに信号線からの雑音の飛び込みを減少することも可能となる。
また、液晶表示素子を反射型とし、駆動回路基板1の液晶組成物3側の面に反射電極5を形成した場合、駆動回路基板1として不透明なシリコン基板等を用いることが可能である。また、アクティブ素子30や配線を反射電極5の下に設けることができ、画素となる反射電極5を広くし、所謂高開口率を実現することができる利点がある。また、液晶表示パネル100に照射される光による熱を駆動回路基板1の裏面から放熱できるといった利点もある。
【0035】
次に、遮光膜を画素容量の一部として利用することについて説明する。
第1の遮光膜44と第2の遮光膜46とは第3の層間膜45を介して対向しており、画素容量の一部を形成している。
49は画素電位制御線136の一部を形成する導電層である。導電層49により第1の電極31と第1の遮光膜44とは電気的に接続されている。また、導電層49を用いて画素電位制御回路135から画素容量までの配線を形成することが可能である。ただし、本実施の形態では第1の遮光膜44を配線として利用した。
図10に第1の遮光膜44を画素電位制御線136として利用する構成について示す。図10は、第1の遮光膜44の配置を示す平面図である。
同図において、46は第2の遮光膜であるが、位置を示すために点線で示している。42CHはスルーホールで、第1の導電膜42と第2の遮光膜46とを接続している。なお、図10は第1の遮光膜44を解り易く示すために、他の構成は省略している。
【0036】
第1の遮光膜44は、画素電位制御線136の機能を有しており図中X方向に連続して形成されている。第1の遮光膜44は遮光膜として機能するために表示領域全面を覆うように形成されているが、画素電位制御線136の機能も持たせるために、X方向に延在し(走査信号線102と並列の方向)、Y方向に並んでライン状に形成され、画素電位制御回路135に接続される。
また、画素容量の電極としても働くために、第2の遮光膜46となるべく広い面積で重なるように形成されている。さらに、遮光膜として漏れる光が少なくなるように、隣接する第1の遮光膜44の間隔はなるべく狭くなるよう形成されている。
【0037】
次に、反射型液晶表示装置について説明する。反射型液晶表示素子の一つとして電界制御複屈折モード(ELECTRICALLY CONTROLLED BIRIEFRINGENCE MODE)が知られている。
電界制御複屈折モードでは、反射電極と対向電極との間に電圧を印加し液晶組成物の分子配列を変化させ、その結果として液晶表示パネル中の複屈折率を変化させる。電界制御複屈折モードは、この複屈折率の変化を光透過率の変化として利用し像を形成するものである。
さらに、図11を用いて、電界制御複屈折モードの1つである単偏光板ツイストネマティクモード(SPTN)について説明する。
同図において、9は偏光ビームスプリッタで光源(図示せず)からの入射光L1を2つの偏光に分割し、直線偏光となった光L2を出射する。
図11では、液晶表示パネル100に入射させる光に、偏光ビームスプリッタ9を透過した光(P波)を用いる場合を示しているが、偏光ビームスプリッタ9で反射した光(S波)を用いることも可能である。液晶組成物3は液晶分子長軸が駆動回路基板1と透明基板2に対して平行に配列し、誘電異方性が正のネマティク液晶を用いる。また、液晶分子は配向膜7、8により約90度ねじれた状態で配向している。
【0038】
まず、図11(a)に電圧が印加されていない場合を示す。
液晶表示パネル100に入射した光は液晶組成物3の複屈折性により楕円偏光となり反射電極5面では円偏光となる。反射電極5で反射した光は再度液晶組成物3中を通過し再び楕円偏光となり出射時には直線偏光に戻り、入射光L2に対して90度位相が回転した光L3(S波)として出射する。
出射光L3は再び偏光ビームスプリッタ9に入射するが、偏光面で反射され出射光L4となる。この出射光L4をスクリーン等に照射して表示を行う。この場合、電圧を印加していない場合に光が出射する所謂ノーマリーホワイト(ノーマリオープン)と呼ばれる表示方式となる。
対して、図11(b)に液晶組成物3に電圧が印加されている場合を示す。
液晶組成物3に電圧が印加されると、液晶分子が電界方向に配列するため、液晶内で複屈折が起こらない。
そのため、直線偏光で液晶表示パネル100に入射した光L2はそのまま反射電極5で反射され入射光L2と同じ偏光方向の光L5として出射する。
出射光L5は偏光ビームスプリッタ9を透過し光源に戻る。そのため、スクリーン等に光が照射されないため、黒表示となる。
【0039】
単偏光板ツイストネマティクモードでは、液晶の配向方向が基板と平行であるため、一般的な配向方法を用いることができ、プロセス安定性が良い。
またノーマリーホワイトで使用するため、低電圧側でおこる表示不良に対して裕度を持たせることができる。
すなわち、ノーマリーホワイト方式では、暗レベル(黒表示)が高電圧を印加した状態で得られる。この高電圧の場合には液晶分子のほとんどが基板面に垂直な電界方向に揃っているので、暗レベルの表示は、低電圧時の初期配向状態にあまり依存しない。
さらに、人間の目は、輝度ムラを輝度の相対的な比率として認識し、かつ、輝度に対し対数スケールに近い反応を有する。
そのため、人間の目は暗レベルの変動には敏感である。こうした理由から、ノーマリーホワイト方式は、初期配向状態による輝度ムラに対して有利な表示方式である。
【0040】
次に、図12に駆動回路基板1に透明基板2を重ね合わせた図を示す。
駆動回路基板1の周辺部には、周辺枠11が形成されており、液晶組成物3は周辺枠11と駆動回路基板1と透明基板2とに囲まれた中に保持される。
重ね合わされた駆動回路基板1と透明基板2との間で周辺枠11の外側には、シール材12が塗布される。シール材12により駆動回路基板1と透明基板2とが接着固定され液晶表示パネル100が形成される。13,14は外部接続端子である。
次に、図13に示すように、液晶表示パネル100に外部からの信号を供給するフレキシブルプリント配線板80が外部接続端子(13,14)に接続される。フレキシブルプリント配線板80の両外側の端子は他の端子に比較して長く形成され、透明基板2に形成された対向電極5に接続され、対向電極用端子81を形成している。
すなわち、フレキシブルプリント配線板80は、駆動回路基板1と透明基板2の両方に接続されている。
従来の対向電極5への配線は駆動回路基板1に設けられた外部接続端子にフレキシブルプリント配線板が接続され、駆動回路基板1を経由して対向電極5に接続されるものであった。
【0041】
本実施の形態の透明基板2にはフレキシブルプリント配線板80との接続部82が設けられ、フレキシブルプリント配線板80と対向電極5とが直接接続される。すなわち、液晶表示パネル100は透明基板2と駆動回路基板1とが重ね合わされて形成されるが、透明基板2の一部は駆動回路基板1より外側に出て接続部82を形成しており、この透明基板2の外側に出た部分でフレキシブルプリント配線板80と接続されている。
図14、図15に液晶表示装置200の構成を示す。図14は液晶表示装置200を構成する各構成物の分解組立て図である。また、図15は液晶表示装置200の平面図である。
図14に示すように、フレキシブルプリント配線板80が接続された液晶表示パネル100は、クッション材71を間に挟んで、放熱板72に配置される。
クッション材71は高熱伝導性であり、放熱板72と液晶表示パネル100との隙間を埋めて、液晶表示パネル100の熱が放熱板72に伝わり易すくする役目を持つ。73はモールドで、放熱板72に接着固定されている。
【0042】
また、図15に示すように、フレキシブルプリント配線板80はモールド73と放熱板72との間を通りをモールド73の外側に取り出されている。
75は遮光板で、光源からの光が液晶表示装置200を構成する他の部材にあたることを防いでいる。76は遮光枠で液晶表示装置200の表示領域の外枠を表示する。
なお、前述の説明では、本発明を反射型液晶表示装置に適用した実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明はアクティブ素子(例えば、TFT)を備えるアクティブマトリクス型液晶表示装置に適用可能である。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【0043】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
本発明によれば、オフシーケンス処理を簡単化でき、外部駆動回路の簡略化が可能となり、更に、液晶表示装置の信頼性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態の液晶表示パネルの画素部の等価回路を示す回路図である。
【図3】本発明の実施の形態の液晶表示パネルの画素電位を制御する方法を説明する概略回路図である。
【図4】本発明の実施の形態の液晶表示装置の駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。
【図5】図1に示す画素電位制御回路の回路構成を示す回路図である。
【図6】本発明の実施の形態の液晶表示装置のオフシーケンス処理を説明するための電圧波形図である。
【図7】図2に示すレベルセンス回路の一例の回路構成を示す回路図である。
【図8】従来の液晶表示装置のオフシーケンス処理を説明する電圧波形図である。
【図9】本発明の実施の形態の液晶表示装置の画素部を示す要部断面図である。
【図10】遮光膜を用いて画素電位制御線を形成する場合の構成を示す平面図である。
【図11】単偏光板ツイストネマティクモード(SPTN)を説明するための図である。
【図12】本発明の実施の形態の液晶表示装置の液晶表示パネルを示す斜視図である。
【図13】図12に示す液晶表示パネルにフレキシブルプリント配線基板を接続した状態を示す図である。
【図14】本発明の液晶表示装置を示す分解組み立て図である。
【図15】本発明の液晶表示装置の平面図である。
【符号の説明】
1…駆動回路基板、2…透明基板、3…液晶組成物、4…スペーサ、5…反射電極、6…対向電極、7,8…配向膜、11…周辺枠、12…シール材、13,14…外部接続端子、25…リセット信号入力端子、26…スタート信号入力端子、30…アクティブ素子、31…第1の電極、34…ソース領域、35…ドレイン領域、36…ゲート領域、38…絶縁膜、40…第2の電極電極、41…第1の層間膜、42…第1の導電膜、43…第2の層間膜、44…第1の遮光膜、45…第3の層間膜、46…第2の遮光膜、42CH…スルーホール、47…第4の層間膜、48…第2の導電膜、53,54…コンデンサ、56,57…電極、58,211…節点、61,62,65,66…クロックドインバータ、67…レベルシフタ、69…出力回路、71…クッション材、72…放熱板、73…モールド、75…遮光板、76…遮光枠、80…フレキシブルプリント配線基板、81…対向電極用端子、82…接続部、100…液晶表示パネル、101…画素部、102…走査信号線、103…映像信号線、104…スイッチング素子、107…対向電極、108…液晶容量、109…画素電極、110…表示部、111…表示制御装置、120…水平駆動回路、121…水平シフトレジスタ、123…電圧選択回路、130…垂直駆動回路、131…制御信号線、132…表示信号線、135…画素電位制御回路、136…画素電位制御線、150…接地電位印加手段、200…液晶表示装置、201…P−MOSトランジスタ、203…レベルセンス回路、204…内部映像信号線、206…ダイオード、207…n−MOSトランジスタ、208…ダイオード接続のn−MOSトランジスタ、209…節点2、210…p−MOSトランジスタ、212…バッファ、400…液晶表示パネル駆動制御回路、401…外部制御信号線、402…外部映像信号線、SR…双方向シフトレジスタ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に係わり、特に、液晶表示装置の電源がオフになる時に、各画素容量に蓄積された電荷を速やかに放電するようにした液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置は、小型表示装置から所謂OA機器等の表示端末用に広く普及している。特に、画素毎にアクティブ素子(例えば、薄膜トランジスタ)を有し、このアクティブ素子をスイッチング駆動するアクティブマトリクス型液晶表示装置は、ノート型パソコン等の表示装置として広く使用されている。
また、アクティブマトリクス型液晶表示装置の中で画素電極を形成した基板上に、画素電極を駆動する駆動回路をも形成する所謂駆動回路一体型液晶表示装置が知られている(例えば、特許文献参照)。
このアクティブマトリクス型液晶表示装置は、少なくとも一方が透明なガラス板やプラスチック基板等からなる一対の絶縁基板の間に液晶組成物の層(液晶層)を挟持して所謂液晶表示パネル(液晶表示素子または液晶セルとも言う)を構成し、この液晶表示パネルの絶縁基板に、画素形成用の各種電極と、画素選択用のアクティブ素子を形成し、このアクティブ素子を選択することにより、当該アクティブ素子に接続した画素電極と基準電極の間にある画素の液晶分子の配向方向を変化させて画像を表示する。
【0003】
即ち、アクティブマトリクス型液晶表示装置は、走査信号線から、水平走査ライン毎に、1水平走査時間、順次アクティブ素子をオンとする走査信号電圧を供給してアクティブ素子をオンとなし、かつ、映像信号線から、オンとされたアクティブ素子を介して画素電極に映像信号電圧を供給し、画素電極と基準電極の間の画素容量を所定の電圧に充電し、この充電電圧に基づき、画素の液晶分子の配向方向を変化させて画像を表示する。
一般に、液晶は、直流電圧が印加されると、寿命が短くなる。そのため、これら液晶表示装置において、液晶に印加する電圧の極性を周期的に反転させる交流化駆動が行われている。
この交流化駆動を行う一つの方法として、基準電極に定電圧を印加し、画素電極に正極性、負極性の信号電圧を印加する方法がある。
【0004】
なお、本願発明に関連する先行技術文献情報としては以下のものがある。
【特許文献】
特開2002−278517号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
液晶表示装置の電源がオフとなるときには、各電極に印加されていた信号電圧は消滅し、アクティブ素子もオフとなる。そのため、画素容量に蓄積されている電荷は、放電路が遮断されるため長時間保持される。
この電荷は、自己放電によって次第に減少するが、画素容量に長時間電荷が保持されていると、液晶表示パネルに残像が残り、表示品質を著しく損なうばかりか、画素容量に長時間電荷が保持される状態は、液晶に直流電圧を印加状態した状態と等価であるので、最悪の場合、液晶分子の傾きが固定化され、液晶の寿命を縮めることになる。
前述した問題点を解消するために、前述の特許文献に記載された液晶表示装置では、液晶表示装置がオフとなるときに、クロック駆動、そのクロック駆動用電源、電源電圧を、所望の電圧波形となるように制御し(以下、オフシーケンス処理という)、全てのアクティブ素子を走査し画素容量の電荷を放電させるようにしている。
【0006】
しかしながら、このオフシーケンス処理は、複雑な制御が必要であり、かつ、オフシーケンス処理は、例えば、約数百msの時間もかかり、オフシーケンス処理にかかる時間が長いという問題点があった。
本発明は前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、液晶表示装置において、液晶表示装置の電源をオフにする時に、外部からのオフシーケンス制御を簡単化し、画素容量に蓄積された電荷を速やかに放電することが可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
即ち、本発明は、それぞれアクティブ素子を有する複数の画素と、複数の映像信号線と、複数の走査信号線とを有する液晶表示パネルと、前記複数の映像信号線に対して映像信号電圧を供給する映像信号線駆動手段と、前記複数の走査信号線に対して走査信号電圧を供給する走査信号線駆動手段とを備える液晶表示装置であって、液晶表示装置の電源がオフとなるときに、前記複数の映像信号線を接地電位となす接地電位印加手段を有し、前記走査信号線駆動手段が、液晶表示装置の電源がオフとなるときに、少なくとも1フレーム期間、前記複数の走査信号線に対して、水平走査ライン毎に、順次前記各アクティブ素子をオンとする走査信号電圧を供給することを特徴とする。
これにより、本発明では、液晶表示装置がオフとなるときに、画素容量に蓄積された電荷を速やかに放電することができ、かつ、外部からのオフシーケンス制御が不要とすることが可能となる。
【0008】
また、本発明では、前記接地電位印加手段が、複数の映像信号線と接地電位との間に設けられる複数のスイッチング素子と、液晶表示装置の電源電圧が所定の電圧以下の電圧となった時に、前記複数のスイッチング素子をオンとする制御手段とを有する。
また、本発明では、液晶表示装置の電源がオフとなるときに、前記走査信号線駆動手段には、外部から少なくとも1フレーム期間、クロック信号と、クロック信号駆動用のクロック駆動用電源電圧が供給され、前記走査信号線駆動手段は、前記クロック信号と、前記クロック駆動用電源電圧とに基づき、液晶表示装置の電源がオフとなるときに、少なくとも1フレーム期間、前記複数の走査信号線に対して、水平走査ライン毎に、順次前記各アクティブ素子をオンとする走査信号電圧を供給する。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明実施の形態について図面を参照して説明する。
なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図1は、本発明の実施の形態の液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。
本実施の形態の液晶表示装置は、反射型液晶表示装置(Liquid Crystal on Silicon)であり、図1に示すように、液晶表示パネル100と、表示制御装置111とを備える。
液晶表示パネル100は、表示部110と、水平駆動回路(映像信号線駆動回路)120と、垂直駆動回路(走査信号線駆動回路)130と、画素電位制御回路135と、接地電位印加手段150とを有する。
表示部110は、マトリクス状に設けられる画素部101を有する。また、表示部110と、水平駆動回路120と、垂直駆動回路130と、画素電位制御回路135と、接地電位印加手段150とは同一基板(シリコン基板)上に設けられている。
【0010】
表示制御装置111には、外部制御信号線401を介して、外部装置(例えば、パーソナルコンピュータなど)からクロック信号、ディスプレイタイミング信号、水平同期信号、垂直同期信号等の制御信号が入力される。
表示制御装置111は、外部から送信されてくるクロック信号、ディスプレイタイミング信号、水平同期信号、垂直同期信号等の制御信号に基づき、水平駆動回路120、および、垂直駆動回路130、並びに、画素電位制御回路135を制御する。
また、表示制御装置111は、液晶パネル駆動制御回路400を有し、この液晶パネル駆動制御回路400には、外部映像信号線402を介して、外部装置から表示信号(本実施の形態では、アナログの映像信号)が送信される。
液晶パネル駆動制御回路400は、外部装置から送信される表示信号に基づき、表示部110に表示すべき表示信号を水平駆動回路120に供給する。
なお、図1において、131は表示制御装置111から出力する制御信号線であり、132は表示信号線である。
また、制御信号線は、実際は複数本の制御信号線から構成されるが、図1では、図示の簡略化のために、制御信号線131は、1本の線で表している。
同様に、表示信号線も、実際は複数相に展開しており、複数本の表示信号線132から構成されるが、図1では、図示の簡略化のために、表示信号線132は、1本の線で表している。
【0011】
水平駆動回路120からは垂直方向(図中Y方向)に、複数本の映像信号線(ドレイン信号線または垂直信号線ともいう)103が延びており、この複数本の映像信号線103は水平方向(X方向)に並んで設けられる。
垂直駆動回路130からは水平方向(X方向)に複数本の走査信号線(ゲート信号線または水平信号線ともいう)102が延びており、この複数本の走査信号線102は垂直方向(Y方向)に並んで設けられる。
画素電位制御回路135からは水平方向(X方向)に、複数本の画素電位制御線136が延びており、この複数本の画素電位制御線136は垂直方向(Y方向)に並んで設けられる。
水平駆動回路120は、水平シフトレジスタ121と、電圧選択回路(映像信号選択回路)123とから構成される。
表示制御装置111から制御信号線131や表示信号線132が水平シフトレジスタ121と電圧選択回路123とに接続され、制御信号や表示信号が送信されている。
なお、本実施の形態では、表示信号は、アナログ信号であるが、デジタル信号の場合も利用可能である。さらに、各回路の電源電圧線については表示を省略したが、必要な電圧が供給されているものとする。
【0012】
表示制御装置111は、外部から垂直同期信号入力後に、第1番目のディスプレイタイミング信号が入力されると、制御信号線131を介して垂直駆動回路130にスタートパルスを出力する。
次に、表示制御装置111は水平同期信号に基づいて、1水平走査時間(以下1hと示す)毎に、走査信号線102を順次選択するようにシフトクロックを垂直駆動回路130に出力する。
垂直駆動回路130は、シフトクロックに従い走査信号線102を選択し、走査信号線102に走査信号電圧を出力する。すなわち、垂直駆動回路130は図1中上から順番に1水平走査時間1hの間、走査信号線102を選択する信号を出力する。
また、表示制御装置111は、ディスプレイタイミング信号が入力されると、これを表示開始と判断し、表示信号を水平駆動回路120に出力する。
【0013】
表示制御装置111から表示信号は順次出力されるが、水平シフトレジスタ121は表示制御装置111から送られてくるシフトクロックに従いタイミング信号を出力する。
タイミング信号は、電圧選択回路123が各映像信号線103に出力すべき表示信号を取り込むタイミングを示している。
本実施の形態のように、表示信号がアナログの映像信号である場合は、電圧選択回路123はサンプルホールド回路(図示せず)を有し、電圧選択回路123は、タイミング信号に従いアナログの映像信号の中から一定の電圧を表示データ(階調電圧)としてサンプルホールド回路に取り込み、該取り込んだ階調電圧を映像信号として映像信号線103に出力する。
【0014】
表示信号がデジタル信号の場合には、電圧選択回路123はラッチ回路と、デコーダ回路を有し、電圧選択回路123は、タイミング信号に従い表示信号をラッチ回路に取り込み、デコーダ回路により表示信号(デジタルデータ)に従い階調電圧を選択(デコード)して映像信号線103に出力する。
映像信号線103に出力された階調電圧は、映像信号として垂直駆動回路130からの走査信号電圧が出力されるタイミングに従い画素部101の画素電極に書き込まれる。
画素電位制御回路135は、表示制御装置111からの制御信号にもとづき、画素電極に書き込まれた映像信号の電圧を制御する。
映像信号線103から画素電極に書き込まれた階調電圧は、対向電極の基準電圧(Vcom)に対してある電位差を有している。
画素電位制御回路135は画素部101に制御信号を供給して画素電極と対向電極との間の電位差を変化させる。なお、画素電位制御回路135と、接地電位印加手段150については後述する。
【0015】
次に、図2を用いて、本実施の形態の液晶表示パネル100の画素部101について説明する。
図2は、本実施の形態の液晶表示パネル100の画素部101の等価回路を示す回路図である。この図2において、204は、表示信号線132に接続され、表示信号線132から表示信号(アナログの映像信号)が供給される内部表示信号線であり、この内部表示信号線204も、実際は複数本設けられるが、図2では1本の内部表示信号線204で表している。
なお、図2に示すトランスファゲート回路と、映像信号線103の分布容量で前述したサンプルホールド回路を構成する。
また、VBBは電源電圧、VSSおよびGNDは接地電位(グランド電位)、VDDは走査クロック駆動用の電源電圧(即ち、走査クロックで駆動される回路の電源電圧)、Vcomは、対向電極107の電位である。
図2に示すように、画素部101は、表示部110の隣接する2本の走査信号線102と、隣接する2本の映像信号線103との交差領域(4本の信号線で囲まれた領域)にマトリクス状に配置される。ただし、図2では図を簡略化するため1つの画素部だけを示している。
【0016】
各画素部101は、アクティブ素子30と画素電極109を有し、また、画素電極109には画素容量115が接続されている。
画素容量115の一方の電極は画素電極109に接続され、他方の電極は画素電位制御線136に接続されている。さらに、画素電位制御線136は画素電位制御回路135に接続されている。なお、図2では、アクティブ素子30はp−MOSトランジスタで示している。
前述したように、走査信号線102には垂直駆動回路130から走査信号電圧が出力される。この走査信号電圧によりアクティブ素子30のオン・オフが制御される。映像信号線103には映像信号として階調電圧が供給されており、アクティブ素子30がオンになると、映像信号線103から画素電極109に階調電圧が供給される。
画素電極109に対向するように対向電極107(コモン電極)が配置されており、画素電極109と対向電極107との間には液晶層(図示せず)が設けられている。なお、図2に示す回路図上では画素電極109と対向電極107との間は等価的に液晶容量108が接続されているように表示した。
画素電極109と対向電極107との間に電圧を印加することにより、液晶分子の配向方向等が変化し、それに伴い液晶層の光に対する性質が変化することを利用して表示が行われる。
【0017】
液晶表示装置の駆動方法としては、前述したように液晶層に直流電流が印加されないように交流化駆動が行われる。
交流化駆動を行うためには、対向電極107の電位(Vcom)を基準電位とした場合に、電圧選択回路123からは基準電位に対して正極性と負極性の電圧が階調電圧として出力する。
しかしながら、電圧選択回路123を正極性と負極性の電位差に耐えるような高耐圧な回路とすると、アクティブ素子30をはじめとし回路規模が大きくなるという問題や、動作速度が遅くなるといった問題が生じる。
そこで、電圧選択回路123から画素電極109に供給する映像信号は、基準電位に対して同極性の信号を用いながらも交流化駆動を行うことを検討した。
【0018】
例えば、電圧選択回路123から出力する階調電圧は、基準電位に対し正極性の電圧を用い、基準電位に対し正極性の電圧を画素電極に書き込んだ後に、画素電位制御回路135から画素容量115の電極に印加している画素電位制御信号の電圧を引き下げることにより、画素電極109の電圧も降下させて、基準電位に対して負極性の電圧を生じることができる。
このような駆動方法を用いると、電圧選択回路123が出力する最大値と最小値との差が小さいため、電圧選択回路123は低耐圧の回路とすることが可能となる。
なお、1例として、画素電極109に正極性の電圧を書き込んで画素電位制御回路135により負極性の電圧を生じさせる場合について説明したが、負極性の電圧を書き込んで正極性の電圧を生じさせるには、画素電位制御信号の電圧を引き上げることにより可能である。
【0019】
次に、図3を用いて、画素電極109の電圧を変動させる方法について説明する。
図3では、説明のため、液晶容量108を第1のコンデンサ53で、画素容量115を第2のコンデンサ54で表わし、アクティブ素子30をスイッチ104で示している。
また、画素容量115の画素電極109に接続される電極を電極56とし、画素容量115の画素電位制御線136に接続される電極を電極57とする。
さらに、画素電極109と電極56とが接続された点を節点58で示す。
ここでは説明のため、他の寄生容量は無視できるものとして、第1のコンデンサ53の容量はCLで、第2のコンデンサ54の容量はCCとする。
まず、図3(a)に示すように、第2のコンデンサ54の電極57には外部から電圧V1を印加する。
次に、走査信号電圧によりスイッチ104がオンになると、映像信号線103から電圧が画素電極109及び電極56に供給される。ここで、節点58に供給された電圧をV2とする。
【0020】
次に、図3(b)に示すように、スイッチ104がオフになった時点で、電極57に供給している電圧(画素電位制御信号)をV1からV3に降下させる。
このとき、第1のコンデンサ53と第2のコンデンサ54とに充電された電荷の総量は変化しないことから、節点58の電圧が変化して、節点58の電圧は、V2−{CC/(CL+CC)}×(V1−V3)となる。
ここで、第1のコンデンサ53の容量CLが第2のコンデンサ54の容量CCに比べて充分小さい場合(CL<<CC)は、CC/(CL+CC)≒1となり節点58の電圧はV2−V1+V3となる。ここでV2=0、V3=0とすると、節点58の電圧は−V1となる。
前述した方法によれば、画素電極109に映像信号線103から供給する電圧は対向電極107の基準電位に対し正極性にして、負極性の信号は電極57に印加する電圧(画素電位制御信号)を制御することにより作り出すことができる。このような方法で負極性の信号を作り出すと、電圧選択回路123からは負極性の信号を供給する必要が無くなり、周辺回路を低耐圧の素子で形成することが可能となる。
【0021】
次に、図4を用いて、図2に示す回路の動作タイミングについて説明する。
図4において、Φ1は映像信号線103に供給される階調電圧を示す。同様に、Φ2は走査信号線102に供給される走査信号電圧、Φ3は画素電位制御線136に供給される画素電位制御信号(降圧信号)、Φ4は画素電極109の電位を示している。なお、画素電位制御信号Φ3は図3で示した電圧V3とV1で振幅する信号である。
図4を説明するあたり、Φ1は正極性用入力信号Φ1Aと、負極性用入力信号Φ1Bを示している。
ここで、負極性用とは画素電極に印加された電圧が画素電位制御信号により変動して、基準電位(Vcom)に対して負極性となる場合の信号のことである。本実施の形態では、映像信号Φ1として正極性用入力信号Φ1Aと負極性用入力信号Φ1B共に、対向電極107に印加された基準電位(Vcom)に対して電位が正極性となるような電圧が供給される場合を説明する。
【0022】
図4において、期間t0からt2の間では、階調電圧Φ1が正極性用入力信号Φ1Aの場合を示している。
まず、t0において画素制御信号Φ3として電圧V1を出力する。次に、時刻t1において走査信号電圧Φ2が選択されLowレベル(以下、Lレベルという)になると、図2に示すアクティブ素子(p−MOSトランジスタ)30がオン状態となり、映像信号線103に供給されている正極性用入力信号Φ1Aが、画素電極109に書き込まれる。
画素電極109に書き込まれる信号は図4ではΦ4で示している。また、図4においてt2で、画素電極109に書き込まれた電圧はV2Aで示している。
次に、走査信号電圧Φ2が非選択状態となり、Highレベル(以下、Hレベルという)になると、アクティブ素子30はオフ状態となり、画素電極109は電圧を供給する映像信号線103から切り離された状態になる。液晶表示装置は画素電極109に書き込まれた電圧V2Aに従った階調を表示する。
次に、期間t2からt4の間で階調電圧Φ1が負極性用入力信号Φ1Bの場合を説明する。
【0023】
負極性用入力信号Φ1Bの場合、時刻t2において走査信号電圧Φ2が選択され、画素電極109には、Φ4に示すような電圧V2Bが書き込まれる。
その後、アクティブ素子30をオフ状態とし、時刻t2から2h(2水平走査時間)後の時刻t3において、画素容量115に供給している電圧を、画素電位制御信号Φ3に示すようにV1からV3に降圧する。
画素電位制御信号Φ3をV1からV3に変動させると画素容量115が結合容量の役割を果たし、画素電位制御信号Φ3の振幅に従い、画素電極の電位を下げることができる。これにより基準電位(Vcom)に対して負極性の電圧V2Cを画素内に作り出すことができる。
前述した方法で、負極性の信号を作り出すと、周辺回路を低耐圧の素子で形成することが可能となる。
すなわち、電圧選択回路123から出力する信号は正極性側の狭い振幅の信号であるため、電圧選択回路123は低耐圧の回路とすることが可能となる。さらに電圧選択回路123が低電圧で駆動可能であれば、他の周辺回路である、水平シフトレジスタ120、表示制御装置111等は低耐圧の回路であるため、液晶表示装置全体として低耐圧の回路による構成が可能となる。
【0024】
次に、図5を用いて、画素電位制御回路135の回路構成を示す。
SRは双方向シフトレジスタであり、上下双方向に信号をシフトすることが可能である。
双方向シフトレジスタSRは、クロックドインバータ61、62、65、66で構成されている。67はレベルシフタで、69は出力回路である。双方向シフトレジスタSR等は電源電圧VDDで動作している。
レベルシフタ67は双方向シフトレジスタSRから出力する信号の電圧レベルを変換する。レベルシフタ67からは電源電圧VDDより高電位であるVBBとVSSとの間の振幅を有する信号が出力される。
出力回路69には、電源電圧VPPと電源電圧VSSが供給されており、レベルシフタ67からの信号に従い、電圧VPPと電圧VSSとを画素電位制御線136に出力する。
図4にて説明した画素電位制御信号Φ3の電圧V1が電源電圧VPPで、電圧V3が電源電圧VSSとなる。
【0025】
なお、図5では出力回路69をp型トランジスタとn型トランジスタからなるインバータで示している。p型トランジスタに供給する電源電圧VPPとn型トランジスタに供給する電源電圧VSSの値を選ぶことで、電圧VPPとVSSとを画素電位制御信号Φ3として出力することが可能である。
26はスタート信号入力端子で、制御信号の一つであるスタート信号を画素電位制御回路135に供給する。
図5に示す双方向シフトレジスタSR1からSRnは、スタート信号が入力すると外部から供給されるクロック信号のタイミングに従い、順番にタイミング信号を出力する。
レベルシフタ67はタイミング信号に従い電圧VSSと電圧VBBを出力する。出力回路69はレベルシフタ67の出力に従い電圧VPPと電圧VSSを画素電位制御線136に出力する。
【0026】
図4の画素電位制御信号Φ3に示すタイミングとなるように、スタート信号およびクロック信号を双方向シフタレジスタSRに供給することで、画素電位制御回路135から希望するタイミングで画素電位制御信号Φ3を出力することが可能である。なお25はリセット信号入力端子である。
画素電位制御回路135を双方向シフトレジスタSRで構成することで、画素電位制御信号Φ3を双方向に走査することが可能である。
すなわち、垂直駆動回路130も同様の双方向シフトレジスタにより構成されており、本実施の形態の液晶表示装置は上下双方向の走査が可能である。
そのため、表示する像を上下逆転する場合などに、走査方向を反転して図中下から上に走査する。そこで、垂直駆動回路130が下から上に走査する場合には、画素電位制御回路135も設定を変更することにより、下から上に走査するよう対応する。なお、水平シフトレジスタ121も同様の双方向シフトレジスタにより構成されている。
【0027】
次に、図2を用いて、図1に示す接地電位印加手段150について説明する。図1に示す接地電位印加手段150は、映像信号線103と接地電位GNDとの間に接続されるP−MOSトランジスタ(本発明のスイッチング素子)201と、電源電圧VBBが所定の電圧以下の電圧になったときに、P−MOSトランジスタ201をオンとするレベルセンス回路(本発明の制御手段)203とを有する。
なお、P−MOSトランジスタ201は、各映像信号線103毎に設けられるが、図2では簡略化のために、1つのP−MOSトランジスタ201のみを図示している。また、レベルセンス回路203は、複数のP−MOSトランジスタ201に対して1個設けられる。
前述の図3(a)、図3(b)の状態で、液晶表示装置がオフとなり電源電圧VBBがオフすると、交流化駆動が停止し、映像信号線103に映像信号の電位が残り、逆に、画素電位制御信号136は電位が下がってしまう。
そのため、スイッチ104を構成するアクティブ素子(P−MOSトランジスタ)30のゲート側である走査信号線102の電位は、節点58の電位V2または−V1と、アクティブ素子30のしきい値電圧の和よりも高くなり、アクティブ素子30はオフ状態になる。
これにより、液晶容量108を表す第1のコンデンサ53と、画素容量115を表す第2のコンデンサ54に電荷が保持されたままになり、その直流電圧が液晶に印加されることにより、液晶が著しく劣化してしまう。
【0028】
図6は、本実施の形態の液晶表示装置のオフシーケンス処理を説明するため図である。
図6に示すように、本実施の形態では、液晶表示装置がオフとなる場合、VBBの電源電圧、VPPの電源電圧、映像信号電圧、Vcomの電源電圧は、速やかにオフとなるのに対して、VDDの電源電圧と、クロックは、1フレーム期間の後にオフとなる。
本実施の形態では、図6に示すように、電源電圧VBBが降下し、所定の電圧以下の電圧となると、レベルセンス回路203の出力がLレベルとなり、P−MOSトランジスタ201をオンにする。これにより、映像信号線103の電位がGNDレベルまで引き下げられる。
この状態で、ダイオード206によって、クロック駆動用の電源電圧(VDD)を、垂直駆動回路130に供給し、図6に示すように、走査信号線102に走査信号電圧を供給することにより、1h時間の間、アクティブ素子30がオンとなるので、画素容量115の電荷が、アクティブ素子30を介して放電させることができる。
なお、図2では、ダイオード206は、ダイオード接続されたMOSトランジスタで構成されている。
P−MOSトランジスタ201が高利得であれば、映像信号線103の放電時間は短くなり、図6に示すように、少なくとも1フレーム(1/120=約8.3ms)期間分だけクロック駆動させれば全ての画素の電位を接地電位(GND)まで下げることが可能となる。
【0029】
次に、図7を用いて、レベルセンス回路203の一例の回路構成を説明する。
図7において、n−MOSトランジスタ207は高抵抗である。
ダイオード接続のn−MOSトランジスタ208の一個の電圧降下分を0.5V、P−MOSトランジスタ210のしきい値電圧を0.5Vとすると、節点209の電位が、(VDD+0.5)>(VBB−0.5n)であれば、p−MOSトランジスタ210はオフ状態になる。そのため、バッファ212を挿んだ節点211はLレベルとなる。
つまり、VBBの電源電圧が、VBB<(VDD+0.5−0.5n)になるとレベルセンス回路203はLレベルを出力し、図2に示すP−MOSトランジスタスイッチ201はオンとなり、映像信号線103をGNDレベルまで引き下げる。
逆に、通常動作である時、節点209の電位は、(VDD+0.5)≦(VBB−0.5n)となり、レベルセンス回路203はHレベルを出力する。
【0030】
次に、本実施の形態の効果をより一層明確にするために、前述の特許文献に開示されているオフシーケンス処理を、図8を用いて説明する。
前述の特許文献に記載の液晶表示装置では、液晶表示装置のオフとするオフシーケンスにおいて、VBBの電源電圧、VPPの電源電圧、VCOMの基準電圧、クロック、および、VDDの電源電圧を、表示制御装置111において、図8に示す曲線となるようにコントロールし、これらの電源電圧およびクロックを映像信号選択回路123、垂直駆動回路130に供給して、液晶表示装置をオフとしている。
そして、これらのオフシーケンス処理は、図8に示すように、約数百msの時間が必要であった。
これに対して、本実施の形態では、前述したように、オフシーケンス処理が、少なくとも1フレーム期間で済み、オフシーケンス処理を短くすることができる。
また、接地電位印加手段150を液晶表示パネル内に設けることで、表示制御装置111は、クロックと、クロック駆動用電源電圧(VDD)のみを、少なくとも1フレーム期間、垂直駆動回路130に供給すればよく、前述の特許文献に記載されているように、オフシーケンス処理時に、VBBの電源電圧、VPPの電源電圧、および、VCOMの基準電圧を所定の曲線となるようにコントロールする必要がないので、表示制御装置111の回路構成を簡略化することが可能となる。
【0031】
次に、図9を用いて、本実施の形態の液晶表示装置の画素部を説明する。
図9において、100は液晶表示パネル、1は第1の基板である駆動回路基板、2は第2の基板である透明基板、3は液晶組成物、4はスペーサである。
スペーサ4は、駆動回路基板1と透明基板2との間に一定の間隔であるセルギャップ(cell gap)dを形成している。このセルギャップdに液晶組成物3が挟持されている。
5は反射電極(画素電極)で駆動回路基板1に形成されている。6は対向電極で反射電極5との間で液晶組成物3に電圧を印加する。7、8は配向膜で液晶分子を一定方向に配向させる。
30はアクティブ素子で反射電極5に階調電圧を供給する。34はアクティブ素子30のソース領域、35はドレイン領域、36はゲート電極である。
38は絶縁膜、31は画素容量を形成する第1の電極で、40は画素容量を形成する第2の電極である。絶縁膜38を介し第1の電極31と第2の電極40とは容量を形成する。
【0032】
図9では、第1の電極31と第2の電極40とを画素容量を形成する代表的な電極として示しており、他にも画素電極と電気的に接続した導体層と画素電位制御線と電気的に接続した導体層とが、誘電体層を挟んで対向していれば画素容量を形成することが可能である。
41は第1の層間膜、42は第1の導電膜である。第1の導電膜42はドレイン領域35から第2の電極40とを電気的に接続している。43は第2の層間膜、44は第1の遮光膜、45は第3の層間膜、46は第2の遮光膜である。第2の層間膜43と第3の層間膜45にはスルーホール42CHが形成され、第1の導電膜42と第2の遮光膜46が電気的に接続されている。47は第4の層間膜、48は反射電極5を形成する第2の導電膜である。アクティブ素子30のドレイン領域35から第1の導電膜42、スルーホール42CH、第2の遮光膜46を介して階調電圧は反射電極5に伝えられる。
【0033】
本実施の形態の液晶表示装置は反射型であり、大量の光が液晶表示パネル100に照射される。遮光膜は駆動回路基板の半導体層に光が入射しないよう遮光している。反射型液晶表示装置において、液晶表示パネル100に照射された光は、透明基板2側(図9中上側)から入射し、液晶組成物3を透過し反射電極5で反射し再度液晶組成物3、透明基板2を透過して液晶表示パネル100から出射する。
しかしながら、液晶表示パネル100に照射される光の一部は、反射電極5の隙間から駆動回路基板側に漏れ込む。第1の遮光膜44と第2の遮光膜46はアクティブ素子30に光が入射しないように設けられている。
本実施の形態では、この遮光膜を導電層で形成し、第2の遮光膜46を反射電極5に電気的に接続し、第1の遮光膜44に画素電位制御信号を供給することで、遮光膜を画素容量の一部としても機能するようにしている。
なお、第1の遮光層44に画素電位制御信号を供給すると、階調電圧が供給される第2の遮光膜46と映像信号線103を形成する第1の導電層42や走査信号線102を形成する導電層(ゲート電極36と同層の導電層)との間に電気的シールド層として第1の遮光膜44を設けることができる。
【0034】
このため、第1の導電層42やゲート電極36等と第2の遮光膜46や反射電極5との間の寄生容量成分が減少する。前述したように液晶容量CLに対して画素容量CCは充分大きくする必要があるが、第1の遮光膜44を電気的シールド層として設けると、液晶容量LCと並列に接続される寄生容量も小さくなりより効率的である。さらに信号線からの雑音の飛び込みを減少することも可能となる。
また、液晶表示素子を反射型とし、駆動回路基板1の液晶組成物3側の面に反射電極5を形成した場合、駆動回路基板1として不透明なシリコン基板等を用いることが可能である。また、アクティブ素子30や配線を反射電極5の下に設けることができ、画素となる反射電極5を広くし、所謂高開口率を実現することができる利点がある。また、液晶表示パネル100に照射される光による熱を駆動回路基板1の裏面から放熱できるといった利点もある。
【0035】
次に、遮光膜を画素容量の一部として利用することについて説明する。
第1の遮光膜44と第2の遮光膜46とは第3の層間膜45を介して対向しており、画素容量の一部を形成している。
49は画素電位制御線136の一部を形成する導電層である。導電層49により第1の電極31と第1の遮光膜44とは電気的に接続されている。また、導電層49を用いて画素電位制御回路135から画素容量までの配線を形成することが可能である。ただし、本実施の形態では第1の遮光膜44を配線として利用した。
図10に第1の遮光膜44を画素電位制御線136として利用する構成について示す。図10は、第1の遮光膜44の配置を示す平面図である。
同図において、46は第2の遮光膜であるが、位置を示すために点線で示している。42CHはスルーホールで、第1の導電膜42と第2の遮光膜46とを接続している。なお、図10は第1の遮光膜44を解り易く示すために、他の構成は省略している。
【0036】
第1の遮光膜44は、画素電位制御線136の機能を有しており図中X方向に連続して形成されている。第1の遮光膜44は遮光膜として機能するために表示領域全面を覆うように形成されているが、画素電位制御線136の機能も持たせるために、X方向に延在し(走査信号線102と並列の方向)、Y方向に並んでライン状に形成され、画素電位制御回路135に接続される。
また、画素容量の電極としても働くために、第2の遮光膜46となるべく広い面積で重なるように形成されている。さらに、遮光膜として漏れる光が少なくなるように、隣接する第1の遮光膜44の間隔はなるべく狭くなるよう形成されている。
【0037】
次に、反射型液晶表示装置について説明する。反射型液晶表示素子の一つとして電界制御複屈折モード(ELECTRICALLY CONTROLLED BIRIEFRINGENCE MODE)が知られている。
電界制御複屈折モードでは、反射電極と対向電極との間に電圧を印加し液晶組成物の分子配列を変化させ、その結果として液晶表示パネル中の複屈折率を変化させる。電界制御複屈折モードは、この複屈折率の変化を光透過率の変化として利用し像を形成するものである。
さらに、図11を用いて、電界制御複屈折モードの1つである単偏光板ツイストネマティクモード(SPTN)について説明する。
同図において、9は偏光ビームスプリッタで光源(図示せず)からの入射光L1を2つの偏光に分割し、直線偏光となった光L2を出射する。
図11では、液晶表示パネル100に入射させる光に、偏光ビームスプリッタ9を透過した光(P波)を用いる場合を示しているが、偏光ビームスプリッタ9で反射した光(S波)を用いることも可能である。液晶組成物3は液晶分子長軸が駆動回路基板1と透明基板2に対して平行に配列し、誘電異方性が正のネマティク液晶を用いる。また、液晶分子は配向膜7、8により約90度ねじれた状態で配向している。
【0038】
まず、図11(a)に電圧が印加されていない場合を示す。
液晶表示パネル100に入射した光は液晶組成物3の複屈折性により楕円偏光となり反射電極5面では円偏光となる。反射電極5で反射した光は再度液晶組成物3中を通過し再び楕円偏光となり出射時には直線偏光に戻り、入射光L2に対して90度位相が回転した光L3(S波)として出射する。
出射光L3は再び偏光ビームスプリッタ9に入射するが、偏光面で反射され出射光L4となる。この出射光L4をスクリーン等に照射して表示を行う。この場合、電圧を印加していない場合に光が出射する所謂ノーマリーホワイト(ノーマリオープン)と呼ばれる表示方式となる。
対して、図11(b)に液晶組成物3に電圧が印加されている場合を示す。
液晶組成物3に電圧が印加されると、液晶分子が電界方向に配列するため、液晶内で複屈折が起こらない。
そのため、直線偏光で液晶表示パネル100に入射した光L2はそのまま反射電極5で反射され入射光L2と同じ偏光方向の光L5として出射する。
出射光L5は偏光ビームスプリッタ9を透過し光源に戻る。そのため、スクリーン等に光が照射されないため、黒表示となる。
【0039】
単偏光板ツイストネマティクモードでは、液晶の配向方向が基板と平行であるため、一般的な配向方法を用いることができ、プロセス安定性が良い。
またノーマリーホワイトで使用するため、低電圧側でおこる表示不良に対して裕度を持たせることができる。
すなわち、ノーマリーホワイト方式では、暗レベル(黒表示)が高電圧を印加した状態で得られる。この高電圧の場合には液晶分子のほとんどが基板面に垂直な電界方向に揃っているので、暗レベルの表示は、低電圧時の初期配向状態にあまり依存しない。
さらに、人間の目は、輝度ムラを輝度の相対的な比率として認識し、かつ、輝度に対し対数スケールに近い反応を有する。
そのため、人間の目は暗レベルの変動には敏感である。こうした理由から、ノーマリーホワイト方式は、初期配向状態による輝度ムラに対して有利な表示方式である。
【0040】
次に、図12に駆動回路基板1に透明基板2を重ね合わせた図を示す。
駆動回路基板1の周辺部には、周辺枠11が形成されており、液晶組成物3は周辺枠11と駆動回路基板1と透明基板2とに囲まれた中に保持される。
重ね合わされた駆動回路基板1と透明基板2との間で周辺枠11の外側には、シール材12が塗布される。シール材12により駆動回路基板1と透明基板2とが接着固定され液晶表示パネル100が形成される。13,14は外部接続端子である。
次に、図13に示すように、液晶表示パネル100に外部からの信号を供給するフレキシブルプリント配線板80が外部接続端子(13,14)に接続される。フレキシブルプリント配線板80の両外側の端子は他の端子に比較して長く形成され、透明基板2に形成された対向電極5に接続され、対向電極用端子81を形成している。
すなわち、フレキシブルプリント配線板80は、駆動回路基板1と透明基板2の両方に接続されている。
従来の対向電極5への配線は駆動回路基板1に設けられた外部接続端子にフレキシブルプリント配線板が接続され、駆動回路基板1を経由して対向電極5に接続されるものであった。
【0041】
本実施の形態の透明基板2にはフレキシブルプリント配線板80との接続部82が設けられ、フレキシブルプリント配線板80と対向電極5とが直接接続される。すなわち、液晶表示パネル100は透明基板2と駆動回路基板1とが重ね合わされて形成されるが、透明基板2の一部は駆動回路基板1より外側に出て接続部82を形成しており、この透明基板2の外側に出た部分でフレキシブルプリント配線板80と接続されている。
図14、図15に液晶表示装置200の構成を示す。図14は液晶表示装置200を構成する各構成物の分解組立て図である。また、図15は液晶表示装置200の平面図である。
図14に示すように、フレキシブルプリント配線板80が接続された液晶表示パネル100は、クッション材71を間に挟んで、放熱板72に配置される。
クッション材71は高熱伝導性であり、放熱板72と液晶表示パネル100との隙間を埋めて、液晶表示パネル100の熱が放熱板72に伝わり易すくする役目を持つ。73はモールドで、放熱板72に接着固定されている。
【0042】
また、図15に示すように、フレキシブルプリント配線板80はモールド73と放熱板72との間を通りをモールド73の外側に取り出されている。
75は遮光板で、光源からの光が液晶表示装置200を構成する他の部材にあたることを防いでいる。76は遮光枠で液晶表示装置200の表示領域の外枠を表示する。
なお、前述の説明では、本発明を反射型液晶表示装置に適用した実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明はアクティブ素子(例えば、TFT)を備えるアクティブマトリクス型液晶表示装置に適用可能である。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【0043】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
本発明によれば、オフシーケンス処理を簡単化でき、外部駆動回路の簡略化が可能となり、更に、液晶表示装置の信頼性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態の液晶表示パネルの画素部の等価回路を示す回路図である。
【図3】本発明の実施の形態の液晶表示パネルの画素電位を制御する方法を説明する概略回路図である。
【図4】本発明の実施の形態の液晶表示装置の駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。
【図5】図1に示す画素電位制御回路の回路構成を示す回路図である。
【図6】本発明の実施の形態の液晶表示装置のオフシーケンス処理を説明するための電圧波形図である。
【図7】図2に示すレベルセンス回路の一例の回路構成を示す回路図である。
【図8】従来の液晶表示装置のオフシーケンス処理を説明する電圧波形図である。
【図9】本発明の実施の形態の液晶表示装置の画素部を示す要部断面図である。
【図10】遮光膜を用いて画素電位制御線を形成する場合の構成を示す平面図である。
【図11】単偏光板ツイストネマティクモード(SPTN)を説明するための図である。
【図12】本発明の実施の形態の液晶表示装置の液晶表示パネルを示す斜視図である。
【図13】図12に示す液晶表示パネルにフレキシブルプリント配線基板を接続した状態を示す図である。
【図14】本発明の液晶表示装置を示す分解組み立て図である。
【図15】本発明の液晶表示装置の平面図である。
【符号の説明】
1…駆動回路基板、2…透明基板、3…液晶組成物、4…スペーサ、5…反射電極、6…対向電極、7,8…配向膜、11…周辺枠、12…シール材、13,14…外部接続端子、25…リセット信号入力端子、26…スタート信号入力端子、30…アクティブ素子、31…第1の電極、34…ソース領域、35…ドレイン領域、36…ゲート領域、38…絶縁膜、40…第2の電極電極、41…第1の層間膜、42…第1の導電膜、43…第2の層間膜、44…第1の遮光膜、45…第3の層間膜、46…第2の遮光膜、42CH…スルーホール、47…第4の層間膜、48…第2の導電膜、53,54…コンデンサ、56,57…電極、58,211…節点、61,62,65,66…クロックドインバータ、67…レベルシフタ、69…出力回路、71…クッション材、72…放熱板、73…モールド、75…遮光板、76…遮光枠、80…フレキシブルプリント配線基板、81…対向電極用端子、82…接続部、100…液晶表示パネル、101…画素部、102…走査信号線、103…映像信号線、104…スイッチング素子、107…対向電極、108…液晶容量、109…画素電極、110…表示部、111…表示制御装置、120…水平駆動回路、121…水平シフトレジスタ、123…電圧選択回路、130…垂直駆動回路、131…制御信号線、132…表示信号線、135…画素電位制御回路、136…画素電位制御線、150…接地電位印加手段、200…液晶表示装置、201…P−MOSトランジスタ、203…レベルセンス回路、204…内部映像信号線、206…ダイオード、207…n−MOSトランジスタ、208…ダイオード接続のn−MOSトランジスタ、209…節点2、210…p−MOSトランジスタ、212…バッファ、400…液晶表示パネル駆動制御回路、401…外部制御信号線、402…外部映像信号線、SR…双方向シフトレジスタ。
Claims (4)
- それぞれアクティブ素子を有する複数の画素と、複数の映像信号線と、複数の走査信号線とを有する液晶表示パネルと、
前記複数の映像信号線に対して映像信号電圧を供給する映像信号線駆動手段と、
前記複数の走査信号線に対して走査信号電圧を供給する走査信号線駆動手段とを備える液晶表示装置であって、
液晶表示装置の電源がオフとなるときに、前記複数の映像信号線を接地電位となす接地電位印加手段を有し、
前記走査信号線駆動手段は、液晶表示装置の電源がオフとなるときに、少なくとも1フレーム期間、前記複数の走査信号線に対して、水平走査ライン毎に、順次前記各アクティブ素子をオンとする走査信号電圧を供給することを特徴とする液晶表示装置。 - 前記接地電位印加手段は、前記複数の映像号線と接地電位との間に設けられる複数のスイッチング素子と、
液晶表示装置の電源電圧が所定の電圧以下の電圧となった時に、前記複数のスイッチング素子をオンとする制御手段とを有することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 液晶表示装置の電源がオフとなるときに、前記走査信号線駆動手段には、外部から少なくとも1フレーム期間、クロック信号と、クロック信号駆動用のクロック駆動用電源電圧が供給され、
前記走査信号線駆動手段は、前記クロック信号と、前記クロック駆動用電源電圧とに基づき、液晶表示装置の電源がオフとなるときに、少なくとも1フレーム期間、前記複数の走査信号線に対して、水平走査ライン毎に、順次前記各アクティブ素子をオンとする走査信号電圧を供給することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の液晶表示装置。 - 前記液晶表示パネルは、第1の基板と、
第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板とに挟まれた液晶組成物とを有し、
前記第1の基板はシリコン基板であり、
前記各アクティブ素子、前記映像信号線駆動手段、前記走査信号線駆動手段、および前記接地電位印加手段は、前記シリコン基板上に設けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003006605A JP2004219682A (ja) | 2003-01-15 | 2003-01-15 | 液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003006605A JP2004219682A (ja) | 2003-01-15 | 2003-01-15 | 液晶表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004219682A true JP2004219682A (ja) | 2004-08-05 |
Family
ID=32896927
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003006605A Pending JP2004219682A (ja) | 2003-01-15 | 2003-01-15 | 液晶表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004219682A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007007768A1 (ja) * | 2005-07-14 | 2007-01-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | アクティブマトリクス型液晶表示装置およびその駆動方法 |
JP2008040498A (ja) * | 2006-08-01 | 2008-02-21 | Samsung Electronics Co Ltd | 表示装置 |
US8717275B2 (en) | 2010-11-24 | 2014-05-06 | Seiko Epson Corporation | Electro-optical device driver circuit, electro-optical device, and electronic apparatus with a shortened off sequence |
KR101415565B1 (ko) | 2006-08-01 | 2014-08-06 | 삼성디스플레이 주식회사 | 표시 장치 |
CN104392705A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-03-04 | 京东方科技集团股份有限公司 | 移位寄存器、栅极驱动电路、阵列基板、显示装置 |
CN108492792A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-09-04 | 京东方科技集团股份有限公司 | 液晶显示器、液晶显示器的关机放电电路及其驱动方法 |
-
2003
- 2003-01-15 JP JP2003006605A patent/JP2004219682A/ja active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007007768A1 (ja) * | 2005-07-14 | 2007-01-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | アクティブマトリクス型液晶表示装置およびその駆動方法 |
JPWO2007007768A1 (ja) * | 2005-07-14 | 2009-01-29 | シャープ株式会社 | アクティブマトリクス型液晶表示装置およびその駆動方法 |
JP4536776B2 (ja) * | 2005-07-14 | 2010-09-01 | シャープ株式会社 | アクティブマトリクス型液晶表示装置 |
CN101218623B (zh) * | 2005-07-14 | 2010-12-08 | 夏普株式会社 | 有源矩阵型液晶显示装置及其驱动方法 |
US8736534B2 (en) | 2005-07-14 | 2014-05-27 | Sharp Kabushiki Kaisha | Active matrix liquid crystal display device and method of driving the same |
JP2008040498A (ja) * | 2006-08-01 | 2008-02-21 | Samsung Electronics Co Ltd | 表示装置 |
KR101415565B1 (ko) | 2006-08-01 | 2014-08-06 | 삼성디스플레이 주식회사 | 표시 장치 |
US8717275B2 (en) | 2010-11-24 | 2014-05-06 | Seiko Epson Corporation | Electro-optical device driver circuit, electro-optical device, and electronic apparatus with a shortened off sequence |
CN104392705A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-03-04 | 京东方科技集团股份有限公司 | 移位寄存器、栅极驱动电路、阵列基板、显示装置 |
CN108492792A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-09-04 | 京东方科技集团股份有限公司 | 液晶显示器、液晶显示器的关机放电电路及其驱动方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100496844B1 (ko) | 저내압 구동 회로를 구비한 액정 표시 장치 | |
JP4185678B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
US7492340B2 (en) | Liquid crystal display device having stabilized drive circuit | |
US7321353B2 (en) | Display device method of driving same and electronic device mounting same | |
JP4633121B2 (ja) | 表示装置ならびにその駆動回路および駆動方法 | |
JP5019859B2 (ja) | 液晶装置および電子機器 | |
JP2003344824A (ja) | 液晶表示装置 | |
JP2003241220A (ja) | 液晶表示装置 | |
JP2002258810A (ja) | 液晶表示装置 | |
US7710412B2 (en) | Liquid crystal display device | |
JP2003177388A (ja) | 液晶表示装置 | |
US7027028B2 (en) | Electrooptic device, driver circuit for electrooptic device, and electronic equipment | |
US6972432B1 (en) | Liquid crystal display | |
JP2001242819A6 (ja) | 電気光学装置及び電子機器 | |
JP2001242819A (ja) | 電気光学装置及び電子機器 | |
KR100574130B1 (ko) | 전기 광학 장치, 전기 광학 장치의 구동 장치, 전기 광학장치의 구동 방법 및 전자 기기 | |
JP4012922B2 (ja) | 液晶表示装置の駆動方法 | |
JP2004219682A (ja) | 液晶表示装置 | |
US20120154729A1 (en) | Display device | |
US8749468B2 (en) | Scanner, electro-optical panel, electro-optical display device and electronic apparatus | |
JP4419394B2 (ja) | 電気光学パネルの駆動方法及び駆動回路、これを用いた電気光学パネル、並びに電子機器 | |
JP2002162947A (ja) | 表示装置 | |
JP4254427B2 (ja) | 電気光学装置及び電子機器 | |
JP3856027B2 (ja) | 電気光学装置及び電子機器 | |
JP2002162949A (ja) | 表示装置 |