JP2007094262A - 電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】交流信号のための配線を減少させた電気光学装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置1は、複数のデータ線と複数の走査線との交点に対応して複数の画素電極29を有する。液晶表示装置1は、データ線に供給された画像信号を保持するメモリ回路12と、メモリ回路12に保持された画像信号に基づいて画素電極29に印加する、互いに論理レベルが反対の、2つの交流信号Fと/Fのいずれかを選択する選択回路13とを、複数の画素電極29のそれぞれに対応して設けられた複数の画素回路11を有する。複数の走査線のそれぞれに対応する複数の画素電極29の各画素回路11の選択回路13に、2つの交流信号の一方を供給する複数の信号線6と、複数の走査線において隣り合う2つの走査線毎に対応する複数の画素電極29の各画素回路11の選択回路13に、2つの交流信号の他方を供給する複数の信号線7とを有する。
【選択図】図4

Description

本発明は、電気光学装置及び電子機器に関し、特に、各画素回路にメモリ素子を有する電気光学装置及び電子機器に関する。
従来より、液晶表示装置等の電気光学装置が、携帯電話等の電子機器に広く利用されている。液晶表示装置は、複数のマトリクス状に配置された複数の画素を有し、各画素の状態を変更することによって、所望の画像を表示することができる。このような電気光学装置において、表示される画像に関係なく、1フレーム毎に各画素の状態をリフレッシュする方法を採用すると、液晶表示装置における、各画素を駆動する駆動回路及び制御回路による消費電力が多くなるため、低消費電力化が阻害されていた。
そこで、画素毎に1ビットを記憶するスタティック型のメモリ回路を内蔵させ、メモリ回路に記憶されたビットに従って、画素をオン又はオフさせる技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。その提案に係る液晶表示装置では、メモリ回路のリフレッシュが不要となるので、静止画を表示するのであれば、駆動回路等を動作させないで済み、その分だけ低消費電力化を図ることができる。
特開平8−286170号公報
一方、液晶表示装置等の電気光学装置においては、基板上に形成される配線数は少ない方が望ましい。配線数が多い場合、回路要素のレイアウトの困難性が増加すること、表示領域における画素の開口率が低下すること、配線材料の使用量の増加などの不利益に繋がるからである。
しかし、上述した提案に係る液晶表示装置においては、各画素に入力される交流駆動信号のための配線が、各行毎に2本必要であった。よって、交流駆動信号を供給するための配線は、行数の2倍の本数分だけ必要となっていた。
そこで、本発明は、その交流信号のための配線を減少させた電気光学装置を提供することを目的とする。
本発明の電気光学装置は、複数のデータ線と複数の走査線との交点に対応して複数の画素電極が設けられた電気光学装置であって、前記データ線に供給された画像信号を保持するメモリ回路と、該メモリ回路に保持された画像信号に基づいて前記画素電極に印加する、互いに論理レベルが反対の、2つの交流信号のいずれかを選択する選択回路とを、前記複数の画素電極のそれぞれに対応して設けられた複数の画素回路と、前記複数の走査線のそれぞれに対応する複数の画素電極の各画素回路の前記選択回路に、前記2つの交流信号の一方を供給する複数の第1の交流信号供給線と、前記複数の走査線において隣り合う2つの走査線毎に対応する複数の画素電極の各画素回路の前記選択回路に、前記2つの交流信号の他方を供給する複数の第2の交流信号供給線とを有する。
このような構成によれば、交流信号のための配線を減少させた電気光学装置を提供することができる。
また、本発明の電気光学装置において、前記複数の画素回路は、前記電気光学装置を構成する基板上に、前記複数の第2の交流信号供給線のそれぞれを対称軸として線対称に形成されていることが望ましい。
このような構成によれば、回路要素のレイアウトをシンプルにすることができる。
また、本発明の電気光学装置において、前記2つの交流信号の他方は、前記一方の交流信号に対して所定時間だけ遅延していることが望ましい。
このような構成によれば、低消費電力化のための遅延時間を確実に確保しながら、電気光学素子へ所定の電圧を印加する時間も、確実に確保できるので、適切な画像を得ることができる。
本発明の電子機器は、本発明の電気光学装置を備える。
このような構成によれば、交流信号のための配線を減少させた電気光学装置を用いた電子機器を提供することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
まず図1に基づき、本実施の形態に係わる電気光学装置の構成を説明する。図1は、本実施の形態に係わる電気光学装置の全体構成を説明するためのブロック図である。図1に示すように、電気光学装置としての液晶表示装置1は、表示領域となるm(行)×n(列)の画素マトリクス部2と、行方向に並んだデータ線を選択して駆動する水平走査駆動回路3と、列方向に並んだ走査線を選択して駆動する垂直走査駆動回路4を含んで構成されている。
本実施の形態に係る液晶表示装置1は、後述する各種トランジスタ及び画素電極が画素毎に形成された素子基板と、全画素に対して共通に設けられたコモン電極が形成された対向基板とを有して構成されている。その2枚基板は、互いに電極形成面が対向するように、一定の間隔を保って貼り付けられ、その2枚の基板間にTN(twisted nematic)型の液晶が挟持されている。
また、液晶表示装置1には、複数の電極パッドからなる入力端子部5が設けられている。入力端子部5には、電源電圧信号、各種制御信号、及び表示領域に表示する画像の画像信号が、外部から入力される。各種制御信号の中には、画素電極へ印加する交流信号である信号Fがあり、入力端子部5には、その信号Fを入力するための電極パッド5aが含まれている。電極パッド5aに入力された信号Fは、その信号Fの反転信号である交流信号である信号/Fを生成するために、水平走査駆動回路3内のインバータ回路3aに入力される。また、他の電極パッド5aには、信号LCcomが入力され、信号LCcomは、コモン電極に供給され印加される交流信号である。
信号F及び信号/Fは、それぞれ各画素の画素電極に供給されて印加される交流信号であり、ここでは、信号Fは、信号LCcomとは論理レベルを反転した信号であり、信号/Fは、信号LCcomとは論理レベルが同一の信号である。なお、信号F、信号/F及び信号LCcomは、HIGHレベル(以下、Hレベルという)のときには、電源電圧Vddとなり、LOWレベル(以下、Lレベルという)のときには接地電位GNDとなる。
水平走査駆動回路3は、信号F、信号/F及び信号LCcomをそれぞれ信号線6、7及び8を介して、垂直走査駆動回路4へ供給する。なお、水平走査駆動回路3は、信号F、信号/F及び信号LCcomの他にも、電源電圧Vddと後述する行選択信号とを、信号線群9を介して垂直走査駆動回路4へ供給する。また、水平走査駆動回路3は、表示領域2の各画素へ画像信号と、後述するブロック選択信号を供給する。垂直走査駆動回路4は、表示領域2の各画素へ、行選択信号、信号F、信号/F及び信号LCcomの各種制御信号を供給する。
電気光学物質である液晶が、図示しない2枚の基板の間であって、表示領域2の部分に設けられる。画素毎に液晶の状態を変更することによって、表示領域2に所望の画像が表示される。
次に、表示領域2における回路をより詳細に説明する。図2は、1画素の回路構成を示す回路図である。なお、例えば、RGBの3つの画素で1つの色を形成する場合には、図2は、1つの色を構成する3つの画素のうちの1つのサブ画素の回路構成を示す回路図である。
図2は、表示領域のある行jのi列目の画素回路を示す。jは、1からmの整数であり、iは、1からnの整数である。よって、iは行方向における列番号を意味し、データ線Diは、i列目のデータ線を示す。jは列方向における行番号を意味し、走査線Yjは、j行目の走査線を示す。画素回路11は、SRAM等のスタティック型のメモリ回路12、選択回路13及び液晶素子14を含んで構成されている。
メモリ回路12は、それぞれがスイッチング素子として機能する4つのnチャネル型の薄膜トランジスタ(thin film transistor。以下、TFTと略す)21,22,23,24と、2つのNOT回路25,26とを備える。
TFT21については、そのソースは、水平走査駆動回路3からのデータ線Diに接続され、そのドレインは、TFT22のソースに接続され、そのゲートは、垂直走査駆動回路4からの走査線Yjに接続されている。
TFT22については、そのドレインは、NOT回路25の入力端に接続され、そのゲートは、垂直走査駆動回路4からのブロック選択線Xkに接続されている。ブロック選択線Xkは、水平方向すなわち列方向における画素を所定の数だけ纏めてブロックとした場合、そのブロックを選択するためのブロック選択信号が供給される信号線である。ここで、kは行方向におけるブロック番号を意味し、ブロック選択線Xkは、k番目のブロックの選択線を示す。
NOT回路25の出力端は、NOT回路26の入力端に接続され、NOT回路26の出力端は、NOT回路25の入力端に帰還されている。
ここで、NOT回路25の入力端(NOT回路26の出力端)を、メモリ回路12の正転端子の端子Qとし、NOT回路26の入力端(NOT回路25の出力端)をメモリ回路12の反転端子の端子/Qとする。
メモリ回路12は、相補型であるので、TFT24については、そのソースが相補データ線/Diに接続され、そのドレインがTFT23のソースに接続され、そのゲートは、走査線Yjに接続されている。また、TFT23については、そのドレインがNOT回路26の入力端に接続され、そのゲートがブロック選択線Xkに接続されている。
このメモリ回路12は、走査線Yjに供給された行選択信号がHレベルになり、かつブロック選択線Xkに供給されたブロック選択信号もHレベルになったときに、TFT21から24の全てが同時にオンして、データ線Diに供給された画像信号を端子Qにおいて保持する一方、端子/Qには、データ線Diに供給された画像信号を反転した信号を保持するように構成されている。
選択回路13は、トランスファーゲート27,28を有する。トランスファーゲート27の入力端には信号Fが供給される。トランスファーゲート28の入力端には信号/Fが供給される。トランスファーゲート27及び28の出力端は、画素毎に個別に形成された画素電極29に共通に接続されている。また、トランスファーゲート27の正転制御ゲート及びトランスファーゲート28の反転制御ゲートは、メモリ回路12の端子Qに接続されている。トランスファーゲート27の反転制御ゲート及びトランスファーゲート28の正転制御ゲートは、メモリ回路12の端子/Qに接続されている。
信号F及び/Fは、それぞれ液晶素子14をオン又はオフさせる信号であり、各画素回路11に対して共通に供給される。すなわち、信号F及び/Fは、走査線Yjとデータ線Diの交点に設けられた画素電極29に供給される。
トランスファーゲート27,28は、正転制御ゲートがHレベル(反転制御ゲートはLレベル)であるときに、入力端と出力端の間がオン(導通状態)となる。従って、メモリ回路12の端子QがHレベルである場合、トランスファーゲート27と28は、それぞれオンとオフになって、信号Fが画素電極29に印加される。メモリ回路12の端子QがLOWレベルである場合、トランスファーゲート27と28は、それぞれオフとオンになって、信号/Fが画素電極29に印加される。
上述したように、電気光学素子の一つである液晶素子14は、画素毎に個別の画素電極29と、全画素に渡って共通のコモン電極30との間にTN型の液晶が挟持されている。図3は、画素回路11のメモリ回路12への書き込み動作を示す波形図である。
端子QがHレベルの場合、トランスファーゲート27と28は、それぞれオンとオフになるので、画素電極29には、図3に示すように、コモン電極30と論理反転の関係にある信号Fが印加される。そのため、液晶素子14に印加される電圧VLCは、Vddの2倍となるので、ノーマリーホワイトモードであれば、その画素は暗いオン状態となる。
一方、端子QがLレベルの場合、トランスファーゲート27と28は、それぞれオフとオンになるので、画素電極29には、図3に示すように、コモン電極30と論理反転の関係にある信号/Fが印加される。そのため、液晶素子14に印加される電圧VLC、ここでは、画素電極29の電位からコモン電極30の電位を差し引いた電圧が0(ゼロ)となるので、ノーマリーホワイトモードであれば、その画素は明るいオフ状態となる。
図4は、表示領域2の一部における画素の回路構成を示す回路図である。図2の画素回路11は、表示領域2において、m行n列のマトリクス状に複数配置される。図4は、表示領域2の第1行と第2行の第1列と第2列の部分の回路を示す。図4に示すように、行方向において隣り合う画素回路11は、信号/Fの信号線7を共有し、かつその信号線7に対して線対称になるように各回路が素子基板上に形成されている。具体的には、図3に示すように、画素P(1,1)と画素P(2,1)、並びに画素P(1,2)と画素P(2,2)の各種回路は、それぞれ信号線7を対称軸として、信号線7に対して線対称に形成される。信号線7を対称軸として、各画素回路11が対称に形成されるので、画素回路11の回路要素のレイアウトがシンプルになる。
すなわち、マトリクス配置された複数の画素回路11において、隣り合う2つの行(j行と(j+1)行)が、1本の信号線7を共有する。そして、そのような1本の信号線7を共有する隣り合う2行の画素回路群が、表示領域2内に列方向に配置されている。
図5は、画素マトリクスに設けられた、交流信号供給線である配線6,7を説明するための模式的平面図である。2行毎に1本の配線7を設ければいいので、基板を平面視したときに、図5に示すように、行方向に並んだ画素の画素領域間に配線7が配置され、行毎に必要な配線6は、画素領域上に配置される。
特に、液晶表示装置が画素領域間に遮光膜としてのブラックマトリクス等を有する場合もあるので、基板を平面視したときに、画素領域間のブラックマトリクス等の領域と重なるように、配線7を設けるようにすれば、全透過型の液晶表示装置の場合に開口率の向上を図ることができる。
よって、従来であれば、行毎に信号線7を配置していたが、本実施の形態によれば、信号線7は2行につき1本設けられるので、液晶表示装置1における配線数を大幅に低減することができる。
以上のような構成に係る液晶表示装置1の動作を説明する。
入力端子部5には、表示すべき画像信号と、その画像信号を表示すべき行と列の選択信号が入力され、垂直走査駆動回路4は、選択信号に基づいて行を選択し、水平走査駆動回路3は、選択信号に基づいて列を選択する。選択された行と列に対応する画素の画素回路11に画像信号が書き込まれ、画像信号は、画素回路11のメモリ回路12に保持される。
上述したように、各画素回路11のメモリ回路12に画像信号を書き込む動作は、ブロック単位で行われる。具体的には、j行目のk番目のブロックの複数の画素回路11に画像信号を書き込むときは、外部の制御回路(図示せず)から、j行目を指定するYアドレス信号Adyが、垂直走査駆動回路4へ供給され、k番目のブロックを指定するブロック指定信号Adxと、指定されたブロックに属する各画素回路11に書き込むべき(記憶させるべき)複数の画像信号とが、水平走査駆動回路3へ供給される。水平走査駆動回路3と垂直走査駆動回路4は、所定のタイミングで指定されたブロックに画像信号を書き込む。このような行とブロックの指定と、データ線を介するそのブロックへの画像信号の供給の動作を、表示領域2の全面に渡って行うことによって、表示領域2に所定の画像が表示される。
図2と図3を用いて、より詳細に動作を説明する。まず、垂直走査駆動回路4は、Yアドレス信号Adyに基づいて、指定された行の走査線YjをHレベルにし、かつ、水平走査駆動回路3は、ブロック指定信号Adxによって選択されたブロックのブロック選択線XkをHレベルにする。同時に、水平走査駆動回路3は、内蔵するサンプルホールド回路(図示せず)から選択されたブロック内の各画素回路11に記憶させる画像信号を、対応するデータ線Diに供給し、かつその画像信号の反転信号を、相補データ線/Diに供給する。その結果、選択されたブロック内のTFT21から24が同時にオンして、データ線Diに供給された画素の信号が端子Qにおいて保持され、その反転信号が端子/Qにおいて保持される。
この状態において、走査線Yj及びブロック選択線Xkの一方あるいは双方がLレベルになると、そのブロック内の画素回路11のTFT21と24若しくはTFT22と23がオフ、あるいは全てのTFTがオフとなる。その結果、メモリ回路12において、端子Qはデータ線Diから、端子/Qは相補データ線/Diから、それぞれ電気的に切り離されるが、メモリ回路12は、書き込まれた画像信号を保持し続ける。
なお、ブロック選択線XkがHレベルで、かつ走査線YjがHレベルである場合、その走査線Yjのブロック指定信号Adxで指定されたブロック以外の画素回路11では、ブロック選択線XkがLレベル、あるいは走査線YjがLレベルであるので、その指定されらブロック以外の画素回路11では、TFT21と22、並びにTFT23と24の、それぞれの一方若しくは双方がオフである。よって、ブロック指定信号Adxで指定されたブロック以外の画素回路11のメモリ回路12の端子Qと/Qは、それぞれデータ線Diと/Diから電気的に切り離されている。このため、ブロック指定信号Adxで指定されたブロック以外の画素回路11のメモリ回路12は、データ線Diと相補データ線/Diの電圧変化の影響をなんら受けることがない。
すなわち、画素回路11のメモリ回路は、既に画像信号が書き込まれていれば、データ線Diと相補データ線/Diの電圧状態とは無関係に、画像信号を保持し続けることになる。
ところで、上述したように、それぞれが交流信号である信号Fと信号/Fとが、互いに反転した信号であるときに、一方の信号、ここでは信号/Fを遅延させ、両信号が共にHレベルの期間を設けることにより、低消費電力化を図ることができる。図6は、信号Fと信号/Fの概略波形を示す波形図である。図7は、パルス波形の信号Fと信号/Fのそれぞれの立ち上がり時の波形の拡大した部分波形図である。
図6に示すように、信号/Fは、信号Fに対して、所定の時間T1だけ遅れた、信号Fの反転信号である。所定の時間T1は、液晶素子への印加電圧の印加の前において、液晶容量中の電荷を放電するための期間である。従って、図6に示すように、1フレーム期間(1F)の初めにおいて、信号Fと信号/Fが共にHレベルとなる期間として、所定の時間T1が設けられている。信号/Fを遅らせるための遅延回路4aが、垂直走査駆動回路4内に設けられている(図1参照)。
遅延時間となる所定の時間T1が、確実に確保される必要があるが、同時に、1フレーム期間(1F)内の残りの時間(T2)も確実に確保しなければ、画素電極29と対向電極30に所定の電圧が十分に印加されなくなり、適切な画像が得られないことになる。
上述したように、本実施の形態によれば、信号/Fの信号線7の本数を減らすことができるので、信号線7の寄生容量は、信号Fの信号線6の寄生容量よりも小さくすることができる。具体的には、信号/Fの信号線7の配線数が2本に1本になるので、信号線7の寄生容量が、信号Fの信号線6の寄生容量よりも小さい。
図7を用いてより詳細に説明すると、信号線6の寄生容量により、信号Fの信号波形の立ち上がりは、所定の時定数を持って変化する。寄生容量が大きくなると時定数も大きくなるので、例えば、接地電位GNDから電源電圧Vddまで信号Fが変化する間で、信号Fが所定の電圧になるまでの時間(t1)は長くなる。
同様に、信号/Fの信号波形の立ち上がりも、信号線7の寄生容量に応じて所定の時定数を持って変化するが、信号線7の本数は、信号線6の本数の半分であるので、電源電圧Vddから接地電位GNDまで信号/Fが変化する間で、信号/Fが所定の電圧になるまでの時間(t2)は、信号Fが変化する時間(t1)よりも短くなる。
従って、本実施の形態に係る液晶表示装置1の回路によれば、信号線7に表れる信号/Fの波形は、遅延回路4aによる遅延時間とインバータ回路3aによる遅延時間とが組み合わされた遅延時間T1だけ信号Fよりも確実に遅らせることができ、かつ、信号/Fの信号波形を短い時間で所定の電位まで変化させることができる。
その結果、低消費電力化のための遅延時間T1を確実に確保しながら、液晶素子14へ所定の電圧を印加する時間T2も、信号線7が信号線6と同じ本数だけある場合よりも、確実に確保できるので、適切な画像を得ることができる。
なお、信号/Fを遅らせるための遅延回路4aが、液晶表示装置1内に設けられているが、信号/Fは、液晶表示装置1内において遅らせるのではなく、入力端子部5の電極パッド5aを介して外部から供給されるものであってもよい。
また、上述した液晶表示装置1は、いわゆる透過型でも全反射型でも、適用できるものであり、配線数を減らせるという効果を有する。さらに、その結果として、液晶表示装置1において上述したような遅延される交流信号である信号/Fの配線が共有される場合は、信号/Fの配線の寄生容量を小さくできるので、液晶素子14へ所定の電圧を印加する時間T2も、確実に確保できるという効果も有する。
また、上述した液晶表示装置1が全透過型の場合は、開口率が高くなるという効果が生じる。
また、本発明の電気光学装置は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置だけでなく、パッシブマトリクス型の液晶表示装置やTFD(薄膜ダイオード)をスイッチング素子として備えた液晶表示パネル)にも同様に適用することが可能である。また、液晶表示パネルだけでなく、エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、電気放出素子を用いた装置(Field Emission Display 及びSurface-Conduction Electron-Emission Display等)等の各種の電気光学装置においても本発明を同様に適用することが可能である。
次に、上述した実施の形態に係る液晶表示装置1を表示装置として有する電子機器について説明する。図8は、電子機器として携帯電話の外観を示す斜視図である。図8に示すように、携帯電話1200は、複数の操作ボタン1202の他に、受話口1204、送話口1206と共に、上述した電気光学装置としての液晶表示装置1が設けられる表示部100を有する。
本発明に係る電気光学装置が適用できる電子機器としては、携帯電話の他に、PDA(Personal Digital Assistants:携帯情報端末)、携帯型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、車載用モニタ、デジタルビデオカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型もしくは直視型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、テレビ電話機、POS端末機等がある。
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
本発明の実施の形態の電気光学装置の全体構成を説明するためのブロック図。 本発明の実施の形態に係わる1画素の回路構成を示す回路図。 画素回路のメモリ回路への書き込み動作を示す波形図。 表示領域の一部における画素の回路構成を示す回路図。 画素マトリクスに設けられた配線を説明するための模式的平面図。 信号Fと信号/Fの概略波形を示す波形図。 パルス波形の信号Fと信号/Fのそれぞれの波形の拡大した部分波形図。 電子機器として携帯電話の外観を示す斜視図。
符号の説明
1 液晶表示装置、2 画素マトリクス部、3 水平走査駆動回路、3a インバータ回路、4 垂直走査駆動回路、4a 遅延回路、5 入力端子部、5a 電極パッド、100 表示部、1200 携帯電話、1202 操作ボタン、1204 受話口、1206 送話口

Claims (4)

  1. 複数のデータ線と複数の走査線との交点に対応して複数の画素電極が設けられた電気光学装置であって、
    前記データ線に供給された画像信号を保持するメモリ回路と、該メモリ回路に保持された画像信号に基づいて前記画素電極に印加する、互いに論理レベルが反対の、2つの交流信号のいずれかを選択する選択回路とを、前記複数の画素電極のそれぞれに対応して設けられた複数の画素回路と、
    前記複数の走査線のそれぞれに対応する複数の画素電極の各画素回路の前記選択回路に、前記2つの交流信号の一方を供給する複数の第1の交流信号供給線と、
    前記複数の走査線において隣り合う2つの走査線毎に対応する複数の画素電極の各画素回路の前記選択回路に、前記2つの交流信号の他方を供給する複数の第2の交流信号供給線と、
    を有することを特徴とする電気光学装置。
  2. 前記複数の画素回路は、前記電気光学装置を構成する基板上に、前記複数の第2の交流信号供給線のそれぞれを対称軸として線対称に形成されていることを特徴とする請求項1記載の電気光学装置。
  3. 前記2つの交流信号の他方は、前記一方の交流信号に対して所定時間だけ遅延していることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の電気光学装置。
  4. 請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の電気光学装置を備えた電子機器。

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