JP2019168519A - 表示装置及び電子棚札 - Google Patents

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Abstract

【課題】低消費電力化を実現できる。【解決手段】表示装置は、行方向及び列方向に配列されると共に、副画素データを記憶する少なくとも1つのメモリを有するメモリブロックを各々が含む、複数の副画素を備える。メモリは、浮遊ゲートを有し、浮遊ゲート内の電荷に基づいて副画素データを記憶する、第1トランジスタと、第1トランジスタの浮遊ゲートに電気的に接続された浮遊ゲートを有し、ドレイン及びソースの内の一方が電源電位に接続され、ドレイン及びソースの内の他方がノードに接続された、第2トランジスタと、を含む。複数の副画素は、ノードの電位に基づいて画像を表示する。【選択図】図6

Description

本発明は、表示装置及び電子棚札に関する。
画像を表示する表示装置は、複数の画素を備える。下記の特許文献1には、複数の画素の各々がメモリを含む、いわゆるMIP(Memory In Pixel)型の表示装置が記載されている。特許文献1記載の表示装置では、複数の画素の各々が、複数のメモリとこれらのメモリの切替え回路とを含んでいる。特許文献2記載の表示素子では、1ビットのメモリを含む表示素子が記載されている。
特開平9−212140号公報 特開昭58−196582号公報
特許文献1記載の表示装置では、各画素のメモリには、DRAM(Dynamic Random Access Memory)又はSRAM(Static Random Access Memory)が用いられている。DRAMは、リフレッシュ動作が必要であり、低消費電力化には向かない。SRAMは、回路規模が大きく、高精細化には向かない。また、SRAMは、配線密度が高くなり、異物等による配線短絡のリスクが高く、歩留まりが低下する可能性がある。
本発明は、低消費電力化を実現できる表示装置及び電子棚札を提供することを目的とする。
本発明の一態様の表示装置は、行方向及び列方向に配列されると共に、副画素データを記憶する少なくとも1つのメモリを有するメモリブロックを各々が含む、複数の副画素を備える。メモリは、浮遊ゲートを有し、浮遊ゲート内の電荷に基づいて副画素データを記憶する、第1トランジスタと、第1トランジスタの浮遊ゲートに電気的に接続された浮遊ゲートを有し、ドレイン及びソースの内の一方が電源電位に接続され、ドレイン及びソースの内の他方がノードに接続された、第2トランジスタと、を含む。複数の副画素は、ノードの電位に基づいて画像を表示する。
本発明の一態様の電子棚札は、行方向及び列方向に配列されると共に、副画素データを記憶する少なくとも1つのメモリを有するメモリブロックを各々が含む、複数の副画素を備える。メモリは、浮遊ゲートを有し、浮遊ゲート内の電荷に基づいて副画素データを記憶する、第1トランジスタと、第1トランジスタの浮遊ゲートに電気的に接続された浮遊ゲートを有し、ドレイン及びソースの内の一方が電源電位に接続され、ドレイン及びソースの内の他方がノードに接続された、第2トランジスタと、を含む。複数の副画素は、ノードの電位に基づいて画像を表示する。
図1は、第1の実施の形態の表示装置の全体構成の概要を示す図である。 図2は、第1の実施の形態の表示装置の断面図である。 図3は、第1の実施の形態の表示装置の画素内での副画素の配置を示す図である。 図4は、第1の実施の形態の表示装置の回路構成を示す図である。 図5は、第1の実施の形態の表示装置の副画素の回路構成を示す図である。 図6は、第1の実施の形態の表示装置の副画素の構成を示す図である。 図7は、第1の実施の形態の表示装置の副画素に書込まれる副画素データを示す図である。 図8は、第1の実施の形態の表示装置の副画素に書込みをする際の動作タイミングを示すタイミング図である。 図9は、第1の実施の形態の表示装置の副画素に書込みをする際の各部の電位を示す図である。 図10は、第1の実施の形態の表示装置の副画素のトランジスタ数及び配線数と、特許文献2の表示素子のトランジスタ数及び配線数と、を示す図である。 図11は、第2の実施の形態の表示装置の副画素の構成を示す図である。 図12は、第2の実施の形態の表示装置の副画素に書込まれる副画素データを示す図である。 図13は、第2の実施の形態の表示装置の副画素に書込みをする際の動作タイミングを示すタイミング図である。 図14は、第2の実施の形態の表示装置の副画素に書込みをする際の各部の電位を示す図である。 図15は、第3の実施の形態の表示装置の全体構成の概要を示す図である。 図16は、第3の実施の形態の表示装置の画素内での副画素の配置を示す図である。 図17は、第3の実施の形態の表示装置の回路構成を示す図である。 図18は、第3の実施の形態の表示装置の副画素の構成を示す図である。 図19は、第3の実施の形態の表示装置の副画素に書込まれる副画素データを示す図である。 図20は、第3の実施の形態の表示装置の副画素に副画素データを書込み及び読出しをする際の動作タイミングを示すタイミング図である。 図21は、第3の実施の形態の表示装置の副画素に書込みをする際の各部の電位を示す図である。 図22は、第3の実施の形態の表示装置の副画素から読出しをする際の各部の電位を示す図である。 図23は、第4の実施の形態の表示装置の副画素の構成を示す図である。 図24は、第4の実施の形態の表示装置の副画素に書込まれる副画素データを示す図である。 図25は、第4の実施の形態の表示装置の副画素に副画素データを書込み及び読出しをする際の動作タイミングを示すタイミング図である。 図26は、第4の実施の形態の表示装置の副画素に書込みをする際の各部の電位を示す図である。 図27は、第4の実施の形態の表示装置の副画素から読出しをする際の各部の電位を示す図である。 図28は、第5の実施の形態の表示装置の回路構成を示す図である。 図29は、第5の実施の形態の表示装置の副画素の構成を示す図である。 図30は、第5の実施の形態の表示装置の副画素に書込まれる副画素データを示す図である。 図31は、第5の実施の形態の表示装置の副画素に副画素データを書込み及び読出しをする際の動作タイミングを示すタイミング図である。 図32は、第5の実施の形態の表示装置の副画素に書込みをする際の各部の電位を示す図である。 図33は、第5の実施の形態の表示装置の副画素から読出しをする際の各部の電位を示す図である。 図34は、第5の実施の形態の表示装置の副画素のレイアウトを示す図である。 図35は、第5の実施の形態の表示装置の副画素の断面図である。 図36は、第6の実施の形態の表示装置の副画素の構成を示す図である。 図37は、第6の実施の形態の表示装置の副画素に書込まれる副画素データを示す図である。 図38は、第6の実施の形態の表示装置の副画素に副画素データを書込み及び読出しをする際の動作タイミングを示すタイミング図である。 図39は、第6の実施の形態の表示装置の副画素に書込みをする際の各部の電位を示す図である。 図40は、第6の実施の形態の表示装置の副画素から読出しをする際の各部の電位を示す図である。 図41は、第7の実施の形態の表示装置の副画素の構成を示す図である。 図42は、第1から第7の実施の形態の表示装置の適用例を示す図である。
本発明を実施するための形態(実施の形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施の形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
(第1の実施の形態)
[全体構成]
図1は、第1の実施の形態の表示装置の全体構成の概要を示す図である。表示装置1は、第1パネル2と、第1パネル2に対向配置された第2パネル3と、を含む。表示装置1は、画像を表示する表示領域DAと、表示領域DAの外側の額縁領域GDと、を有する。表示領域DAにおいて、第1パネル2と第2パネル3との間には、液晶層が封入されている。
なお、第1の実施の形態では、表示装置1は、液晶層を使用した液晶表示装置としたが、本開示はこれに限定されない。表示装置1は、液晶層に代えて有機EL(Electro-Luminescence)素子を使用した有機EL表示装置であっても良い。
表示領域DA内には、複数の画素Pixが、第1パネル2及び第2パネル3の主面と平行なX方向にN列(Nは、自然数)、第1パネル2及び第2パネル3の主面と平行且つX方向と交差するY方向にM行(Mは、自然数)のマトリクス状に配置されている。額縁領域GD内には、インタフェース回路4と、ソース線駆動回路5と、共通電極駆動回路6と、反転駆動回路7と、ゲート線駆動回路9と、が、配置されている。なお、これら複数の回路のうち、インタフェース回路4と、ソース線駆動回路5と、共通電極駆動回路6と、反転駆動回路7と、をICチップに組み込み、ゲート線駆動回路9を第1パネル2上に形成した構成を採用することも可能である。或いは、ICチップに組み込まれる回路群を表示装置1外のプロセッサに形成し、それらと表示装置とを接続する構成も採用可能である。
M×N個の画素Pixの各々は、複数の副画素SPixを含む。第1の実施の形態では、複数の副画素SPixは、R(赤)、G(緑)及びB(青)の3個とするが、本開示はこれに限定されない。複数の副画素SPixは、R(赤)、G(緑)及びB(青)にW(白)を加えた4個であっても良い。或いは、複数の副画素SPixは、色が異なる5個以上であっても良い。
各画素Pixが3個の副画素SPixを含むので、表示領域DA内には、M×N×3個の副画素SPixが配置されていることになる。また、M×N個の画素Pixの各々の3個の副画素SPixがX方向に配置されているので、M×N個の画素Pixの1つの行には、N×3個の副画素SPixが配置されていることになる。
各副画素SPixが1個のメモリを含むので、表示領域DA内には、M×N×3個のメモリが配置されていることになる。また、M×N個の画素Pixの1つの行には、N×3個のメモリが配置されていることになる。
各副画素SPixは、各々が含むメモリに格納されている副画素データに基づいて、当該副画素SPixの表示を実施する。つまり、M×N×3個の副画素SPixに含まれるM×N×3個のメモリの集合は、1個のフレームメモリと同等である。
インタフェース回路4は、シリアル−パラレル変換回路4aと、タイミングコントローラ4bと、を含む。タイミングコントローラ4bは、設定レジスタ4cを含む。シリアル−パラレル変換回路4aには、コマンドデータCMD及び画像データIDが、外部回路からシリアルに供給される。外部回路は、ホストCPU(Central Processing Unit)又はアプリケーションプロセッサが例示されるが、本開示はこれらに限定されない。
シリアル−パラレル変換回路4aは、供給されたコマンドデータCMDをパラレルデータに変換して、設定レジスタ4cに出力する。設定レジスタ4cには、ソース線駆動回路5、反転駆動回路7及びゲート線駆動回路9を制御するための値がコマンドデータCMDに基づいて設定される。
シリアル−パラレル変換回路4aは、供給された画像データIDをパラレルデータに変換して、タイミングコントローラ4bに出力する。タイミングコントローラ4bは、設定レジスタ4cに設定された値に基づいて、画像データIDをソース線駆動回路5に出力する。また、タイミングコントローラ4bは、設定レジスタ4cに設定された値に基づいて、反転駆動回路7及びゲート線駆動回路9を制御する。
共通電極駆動回路6及び反転駆動回路7には、基準クロック信号CLKが、外部回路から供給される。外部回路は、クロックジェネレータが例示されるが、本開示はこれに限定されない。
液晶表示装置の画面の焼き付きを抑制するための駆動方式として、コモン反転、カラム反転、ライン反転、ドット反転、フレーム反転などの駆動方式が知られている。
表示装置1は、上記の各駆動方式のいずれを採用することも可能である。第1の実施の形態では、表示装置1は、コモン反転駆動方式を採用する。表示装置1がコモン反転駆動方式を採用するので、共通電極駆動回路6は、基準クロック信号CLKに同期して、共通電極の電位(コモン電位)を反転する。反転駆動回路7は、タイミングコントローラ4bの制御下で、基準クロック信号CLKに同期して、副画素電極の電位を反転させる。これにより、表示装置1は、コモン反転駆動方式を実現することができる。第1の実施の形態では、表示装置1は、液晶に電圧が印加されていない場合に黒色を表示し、液晶に電圧が印加されている場合に白色を表示する、いわゆるノーマリーブラック液晶表示装置とする。ノーマリーブラック液晶表示装置では、副画素電極の電位とコモン電位とが同相の場合には、黒色が表示され、副画素電極の電位とコモン電位とが異相の場合には、白色が表示される。
表示装置1にて画像を表示させるべく、各副画素SPixのメモリに副画素データを格納する必要がある。各メモリに副画素データを格納するために、ゲート線駆動回路9は、タイミングコントローラ4bの制御下で、M×N個の画素Pixの内の1つの行を選択するためのゲート信号を出力する。
各副画素SPixが1個のメモリを含むので、1つの行(画素行(副画素行))当たり1本のゲート線が配置される。なお、副画素SPixが、ゲート信号に加えて、ゲート信号を反転した反転ゲート信号とで動作する場合には、1つの行当たり、2本のゲート線が配置される。
1つの行当たりに配置されている1本又は2本のゲート線が、本開示のゲート線群に対応する。表示装置1は、M行の画素Pixを有するので、M群のゲート線群が配置されている。
ゲート線駆動回路9は、M行の画素Pixに対応して、M個の出力端子を有している。ゲート線駆動回路9は、タイミングコントローラ4bの制御下で、M行の内の1つの行を選択するためのゲート信号を、M個の出力端子から順次出力する。
ソース線駆動回路5は、タイミングコントローラ4bの制御下で、ゲート信号によって選択されているメモリにソース信号(副画素データ)を夫々出力する。これにより、各副画素のメモリに順次副画素データが夫々格納される。
表示装置1は、M行の画素Pixを線順次走査することによって、1個のフレームデータの副画素データが各副画素SPixのメモリに格納される。
[断面構造]
図2は、第1の実施の形態の表示装置の断面図である。図2に示すように、表示装置1は、第1パネル2と、第2パネル3と、液晶層30とを含む。第2パネル3は、第1パネル2と対向して配置される。液晶層30は、第1パネル2と第2パネル3との間に設けられる。第2パネル3の一主面たる表面が、画像を表示させるための表示面1aである。
表示面1a側の外部から入射した光は、第1パネル2の副画素電極(反射電極)15によって反射されて表示面1aから出射する。第1の実施の形態の表示装置1は、この反射光を利用して、表示面1aに画像を表示する反射型液晶表示装置である。なお、本明細書において、表示面1aと平行な方向をX方向とし、表示面1aと平行な面においてX方向と交差する方向をY方向とする。また、表示面1aに垂直な方向をZ方向とする。
第1パネル2は、第1基板11と、絶縁層12と、副画素電極(反射電極)15と、配向膜18とを有する。第1基板11は、ガラス基板又は樹脂基板が例示される。第1基板11の表面には、図示しない回路素子や、ゲート線、データ線等の各種配線が設けられる。回路素子は、TFT(Thin Film Transistor)等のスイッチング素子や、容量素子を含む。
絶縁層12は、第1基板11の上に設けられ、回路素子や各種配線等の表面を全体として平坦化している。副画素電極(反射電極)15は、絶縁層12の上に複数設けられる。配向膜18は、副画素電極(反射電極)15と液晶層30との間に設けられる。副画素電極(反射電極)15は、各副画素SPix毎に矩形状に設けられている。副画素電極(反射電極)15は、アルミニウム(Al)又は銀(Ag)で例示される金属で形成されている。また、副画素電極(反射電極)15は、これらの金属材料と、ITO(Indium Tin Oxide)で例示される透光性導電材料と、を積層した構成としても良い。副画素電極(反射電極)15は、良好な反射率を有する材料が用いられ、外部から入射する光を拡散反射させる反射板として機能する。
副画素電極(反射電極)15によって反射された光は、拡散反射によって散乱されるものの、表示面1a側に向かって一様な方向に進む。また、副画素電極(反射電極)15に印加される電圧レベルが変化することにより、当該反射電極上の液晶層30における光の透過状態、すなわち副画素SPix毎の光の透過状態が変化する。すなわち、副画素電極(反射電極)15は、副画素電極としての機能も有する。
第2パネル3は、第2基板21と、カラーフィルタ22と、共通電極23と、配向膜28と、1/4波長板24と、1/2波長板25と、偏光板26とを含む。第2基板21の両面のうち、第1パネル2と対向する面に、カラーフィルタ22及び共通電極23が、この順で設けられる。共通電極23と液晶層30との間に配向膜28が設けられる。第2基板21の、表示面1a側の面に、1/4波長板24、1/2波長板25及び偏光板26が、この順で積層されている。
第2基板21は、ガラス基板又は樹脂基板が例示される。共通電極23は、ITOで例示される透光性導電材料で形成されている。共通電極23は、複数の副画素電極(反射電極)15と対向して配置され、各副画素SPixに対する共通の電位を供給する。カラーフィルタ22は、R(赤)、G(緑)、及び、B(青)の3色のフィルタを有することが例示されるが、本開示はこれに限定されない。
液晶層30は、ネマティック(Nematic)液晶を含んでいることが例示される。液晶層30は、共通電極23と副画素電極(反射電極)15との間の電圧レベルが変更されることにより、液晶分子の配向状態が変化する。これによって、液晶層30を透過する光を副画素SPix毎に変調する。
外光等が表示装置1の表示面1a側から入射する入射光となり、第2パネル3及び液晶層30を透過して副画素電極(反射電極)15に到達する。そして、入射光は各副画素SPixの副画素電極(反射電極)15で反射される。かかる反射光は、副画素SPix毎に変調されて表示面1aから出射される。これにより、画像の表示が行われる。
[回路構成]
図3は、第1の実施の形態の表示装置の画素内での副画素の配置を示す図である。画素Pixは、R(赤)の副画素SPixと、G(緑)の副画素SPixと、B(青)の副画素SPixと、を含む。
副画素SPix、SPix及びSPixの各々は、メモリブロック50と、反転スイッチ61と、を含む。メモリブロック50は、第1メモリ51を含む。
第1メモリ51は、1ビットのデータを格納するメモリセルとするが、本開示はこれに限定されない。第1メモリ51は、2ビット以上のデータを格納するメモリセルであっても良い。
反転スイッチ61は、第1メモリ51と副画素電極(反射電極)15(図2参照)との間に電気的に接続されている。反転スイッチ61は、反転駆動回路7から供給される、基準クロック信号CLKに同期して反転する表示信号に基づいて、第1メモリ51から出力される副画素データを一定周期毎に反転して、副画素電極15に出力する。
表示信号が反転する周期は、共通電極23の電位(コモン電位)が反転する周期と同じである。
反転スイッチ61が、本開示のスイッチ回路に対応する。
図4は、第1の実施の形態の表示装置の回路構成を示す図である。図4では、M行×N列の副画素SPixの内の2×2個の副画素SPixを示している。
副画素SPixは、メモリブロック50及び反転スイッチ61に加えて、液晶LQと、保持容量Cと、副画素電極(反射電極)15(図2参照)と、を含む。
共通電極駆動回路6は、各副画素SPixに共通するコモン電位VCOMを、基準クロック信号CLKに同期して反転させて、共通電極23(図2参照)に出力する。共通電極駆動回路6は、基準クロック信号CLKを共通電極23にそのままコモン電位VCOMとして出力しても良いし、電流駆動能力を増幅するバッファ回路を介して共通電極23にコモン電位VCOMとして出力しても良い。
ゲート線駆動回路9は、M行の画素Pixに対応して、M個の出力端子を有している。ゲート線駆動回路9は、タイミングコントローラ4bから供給される制御信号Sigに基づいて、M行の内の1つの行を選択するためのゲート信号を、M個の出力端子から出力する。
ゲート線駆動回路9は、制御信号Sig(スキャン開始信号及びクロックパルス信号)に基づいて、ゲート信号をM個の出力端子から順次出力するスキャナ回路であっても良い。或いは、ゲート線駆動回路9は、符号化された制御信号Sigを復号化し、該制御信号Sigで指定された出力端子にゲート信号を出力するデコーダ回路であっても良い。
第1パネル2上には、M行の画素Pixに対応して、M群のゲート線群GL、GL、・・・が配置されている。
M群のゲート線群GL、GL、・・・の各々は、当該行の第1メモリ51(図3参照)に電気的に接続された第1ゲート線GCLを含む。M群のゲート線群GL、GL、・・・の各々は、表示領域DA(図1参照)内において、X方向に沿う。
第1パネル2上には、N×3列の副画素SPixに対応して、N×3本のソース線SGL、SGL、・・・が配置されている。各ソース線SGL、SGL、・・・の各々は、表示領域DA(図1参照)内において、Y方向に沿う。ソース線駆動回路5は、ゲート信号によって選択されている各副画素SPixのメモリに対して、ソース線SGL、SGL、・・・を介して、ソース信号(副画素データ)を夫々出力する。
ゲート信号が供給された行の副画素SPixは、ゲート信号が供給されたゲート線GCLに応じて、ソース線SGLに供給されている副画素データを、第1メモリ51に格納する。
第1パネル2上には、M行の画素Pixに対応して、M本の表示信号線FRP、FRP、・・・が配置されている。M本の表示信号線FRP、FRP、・・・の各々は、表示領域DA(図1参照)内において、X方向に延在している。なお、反転スイッチ61が、表示信号に加えて、表示信号を反転した反転表示信号とで動作する場合には、1つの行当たり、表示信号線FRP及び反転表示信号線xFRPが設けられる。
1つの行当たりに配置されている1本又は2本の表示信号線が、本開示の表示信号線に対応する。
反転駆動回路7は、スイッチSWを含む。スイッチSWは、タイミングコントローラ4bから供給される制御信号Sigによって制御される。スイッチSWは、制御信号Sigが第1の値の場合には、基準クロック信号CLKを各表示信号線FRP、FRP、・・・に供給する。これにより、基準クロック信号CLKに同期して、副画素電極15の電位が反転する。スイッチSWは、制御信号Sigが第2の値の場合には、基準電位(接地電位)GNDを各表示信号線FRP、FRP、・・・に供給する。
図5は、第1の実施の形態の表示装置の副画素の回路構成を示す図である。図5では、1個の副画素SPixを示している。
副画素SPixは、第1メモリ51と、反転スイッチ61と、プルダウン抵抗62と、液晶LQと、保持容量Cと、を含む。
第1メモリ51は、書込み用トランジスタWTと、読出し用トランジスタRTと、を含む。書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTの各々は、フラッシュメモリである。第1の実施の形態では、書込み用トランジスタWTの浮遊ゲートWTgと、読出し用トランジスタRTの浮遊ゲートRTgとは、電気的に接続されている。
書込み用トランジスタWTが、本開示の第1トランジスタに対応する。読出し用トランジスタRTが、本開示の第2トランジスタに対応する。
書込み用トランジスタWTの浮遊ゲートWTgと、読出し用トランジスタRTの浮遊ゲートRTgとは、一体として形成されていても良い。また、書込み用トランジスタWTの浮遊ゲートWTgと、読出し用トランジスタRTの浮遊ゲートRTgとは、別体として形成され、配線等で接続されていても良い。
書込み用トランジスタWTのゲートは、第1ゲート線GCLに接続されている。書込み用トランジスタWTのソース−ドレイン経路は、ソース線SGLに挿入されている。
読出し用トランジスタRTのゲートは、第1ゲート線GCLに接続されている。読出し用トランジスタRTのドレイン及びソースの内の一方は、電源電位VDDに接続されている。読出し用トランジスタRTのドレイン及びソースの内の他方は、ノードN1に接続されている。
書込み用トランジスタWTは、浮遊ゲートWTgに電子が注入された状態で、副画素データ「0」を記憶する。一方、書込み用トランジスタWTは、浮遊ゲートWTgから電子が放出された状態で、副画素データ「1」を記憶する。
浮遊ゲートWTgと浮遊ゲートRTgとは、電気的に接続されている。従って、浮遊ゲートWTgに電子が注入されると、浮遊ゲートRTgにも電子が注入される。一方、浮遊ゲートWTgから電子が放出されると、浮遊ゲートRTgからも電子が放出される。従って、読出し用トランジスタWTは、浮遊ゲートRTg内の電子の有無によって、1ビットの副画素データを読出しできる。
プルダウン抵抗62は、ノードN1と基準電位との間に接続されており、ノードN1をプルダウンする。第1の実施の形態では、プルダウン抵抗62は、ソース及びゲートが基準電位に接続され、ドレインがノードN1に接続されたn型の電界効果トランジスタとするが、これに限定されない。プルダウン抵抗62のオフ時のドレイン電流Ioff62は、読出し用トランジスタRTのオフ時のドレイン電流IoffRTよりも大きいことが好ましい。つまり、Ioff62>>IoffRTであることが好ましい。これにより、プルダウン抵抗62は、ノードN1を十分にプルダウンすることができる。
反転スイッチ61は、インバータ61aと、トランスファーゲート61b及び61cと、を含む。
インバータ61aの入力端子は、ノードN1に接続されている。インバータ61aの出力端子は、トランスファーゲート61bの反転入力端子及びトランスファーゲート61cの非反転入力端子に接続されている。トランスファーゲート61bの非反転入力端子及びトランスファーゲート61cの反転入力端子は、ノードN1に接続されている。
トランスファーゲート61bは、ノードN1の電圧がハイレベル、即ち第1メモリ51が副画素データ「1」を記憶している場合、反転表示信号線xFRP上の反転表示信号を副画素電極15に出力する。
トランスファーゲート61cは、ノードN1の電圧がローレベル、即ち第1メモリ51が副画素データ「0」を記憶している場合、表示信号線FRP上の表示信号を副画素電極15に出力する。
表示信号線FRPに供給される表示信号は、基準クロック信号CLKに同期して、反転する。共通電極23に供給されるコモン電位も、基準クロック信号CLKに同期して、表示信号と同相で、反転する。表示信号とコモン電位とが同相である場合、液晶LQは、電圧が印加されないので、液晶分子の方向が変化しない。これにより、副画素SPixは、黒表示(反射光を透過させない状態。反射光がカラーフィルタを透過せず、色が表示されない状態)となる。これにより、表示装置1は、コモン反転駆動方式を実現することができる。
反転表示信号線xFRPに供給される反転表示信号は、基準クロック信号CLKに同期して、反転する。共通電極23に供給されるコモン電位は、基準クロック信号CLKに同期して、表示信号と異相で、反転する。表示信号とコモン電位とが異相である場合、液晶LQは、電圧が印加されるので、液晶分子の方向が変化する。これにより、副画素SPixは、白表示(反射光を透過させる状態。反射光がカラーフィルタを透過して色が表示される状態)となる。これにより、表示装置1は、コモン反転駆動方式を実現することができる。
[動作]
図6は、第1の実施の形態の表示装置の副画素の構成を示す図である。図6では、M行×N列の副画素SPixの内の、6行×3列の18個の副画素SPixを示している。図6では、表示信号線FRP、反転表示信号線xFRP、液晶LQ及び保持容量Cの記載を省略している。
各列の副画素SPixの書込み用トランジスタWTのソース−ドレイン経路は、直列に接続されている。つまり、表示装置1の各列の副画素SPixの書込み用トランジスタWTは、いわゆるNAND型に接続されている。
図7は、第1の実施の形態の表示装置の副画素に書込まれる副画素データを示す図である。図8は、第1の実施の形態の表示装置の副画素に書込みをする際の動作タイミングを示すタイミング図である。図9は、第1の実施の形態の表示装置の副画素に書込みをする際の各部の電位を示す図である。
図6から図9を参照して、表示装置1の副画素SPixに書込みをする際の動作について説明する。
フラッシュメモリである書込み用トランジスタWTは、副画素データの書込みの前に、消去が必要である。図8及び図9において、タイミングtからタイミングtまでが、消去期間である。
消去期間後のタイミングtからタイミングtまでが、書込み期間である。書込み期間は、タイミングtからタイミングtまでのステップ1、タイミングtからタイミングtまでのステップ2、タイミングtからタイミングtまでのステップ3、タイミングtからタイミングtまでのステップ4、タイミングtからタイミングtまでのステップ5、及び、タイミングtからタイミングtまでのステップ6を含む。
ステップ1は、第1行目の副画素SPix1−1、SPix1−2及びSPix1−3への書込み期間である。ステップ2は、第2行目の副画素SPix2−1、SPix2−2及びSPix2−3への書込み期間である。ステップ3は、第3行目の副画素SPix3−1、SPix3−2及びSPix3−3への書込み期間である。
ステップ4は、第4行目の副画素SPix4−1、SPix4−2及びSPix4−3への書込み期間である。ステップ5は、第5行目の副画素SPix5−1、SPix5−2及びSPix5−3への書込み期間である。ステップ6は、第6行目の副画素SPix6−1、SPix6−2及びSPix6−3への書込み期間である。
図8及び図9を参照すると、消去期間開始のタイミングtにおいて、ゲート線駆動回路9は、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLからゲート線群GLの第1ゲート線GCLまでに、20Vのゲート信号を出力する。ソース線駆動回路5は、ソース線SGL、SGL及びSGLに、0Vのソース信号を出力する。従って、全部の副画素SPixの第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのゲートと半導体基板との間に、高電界が印加される。これにより、トンネル効果によって、全部の副画素SPixの第1メモリ51の書込み用トランジスタWTの浮遊ゲートWTgに電子が半導体基板から注入される。
タイミングtから消去遅延時間150の経過の後、全部の副画素SPixの第1メモリ51の書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、正電圧方向(例えば、+2V)にシフトする。つまり、全部の副画素SPixの第1メモリ51の副画素データは、「0」に一括消去される。なお、このとき、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLからゲート線群GLの第1ゲート線GCLまでに、20Vのゲート信号が供給されている。従って、全部の副画素SPixの第1メモリ51の読出し用トランジスタRTは、オン状態になる。これにより、全部の副画素SPixのノードN1の電位は、3V(電源電位VDD)になる。タイミングtから消去遅延時間150の間は、消去前の例えば閾値電圧0Vの期間であるが、この期間も読出し用トランジスタRTは、オン状態にあるため、ノードN1電位に特に変化はない。
なお、消去期間において、電源電位VDDは、3Vとしたが、これに限定されず、0Vでも良い。電源電位VDDを0Vとした場合、読出し用トランジスタRTも消去動作となり、浮遊ゲートRTgに充分な電子が注入される。読出し用トランジスタRTが過剰消去(過剰な電子の注入)となる場合は、電源電位VDDを3Vとして、電界を緩和させると好適である。
各副画素SPixの第1メモリ51への副画素データの書込みは、ソース信号の供給側(図6中の下側)から遠い側の第1行目の副画素SPixから、ソース信号の供給側に近い側の第6行目の副画素SPixへと、順次行う。つまり、各副画素SPixの第1メモリ51への副画素データの書込みは、第1行目の副画素SPixの第1メモリ51への副画素データの書込み(ステップ1)→第2行目の副画素SPixの第1メモリ51への副画素データの書込み(ステップ2)→第3行目の副画素SPixの第1メモリ51への副画素データの書込み(ステップ3)→第4行目の副画素SPixの第1メモリ51への副画素データの書込み(ステップ4)→第5行目の副画素SPixの第1メモリ51への副画素データの書込み(ステップ5)→第6行目の副画素SPixの第1メモリ51への副画素データの書込み(ステップ6)という順序で行う。その理由は、書込み対象の行よりもソース信号の供給の手前側の行の副画素SPixが、消去状態になる場合があるからである。
書込み期間のステップ1開始のタイミングtにおいて、ゲート線駆動回路9は、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLに0Vのゲート信号を印加し、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLからゲート線群GLの第1ゲート線GCLまでに、23Vのゲート信号を印加する。
第1行目の副画素SPix1−1、SPix1−2及びSPix1−3の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTは、閾値が+2Vであるので、オフ状態になる。従って、第1行目の副画素SPix1−1、SPix1−2及びSPix1−3のノードN1の電位は、プルダウン抵抗62によってプルダウンされ、0Vになる。
タイミングtから遅延時間151の経過後に、ソース線駆動回路5は、正論理の20Vのソース信号をソース線SGLに出力し、ソース線SGL及びSGLの0Vのソース信号を維持する。
第1列目の副画素SPix2−1からSPix6−1までの第1メモリ51の書込み用トランジスタWTの閾値電圧は、+2Vである。そして、副画素SPix2−1からSPix6−1までの第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのゲート−ドレイン(又はソース)間には3V(=23V−20V)が印加されている。従って、副画素SPix2−1からSPix6−1までの第1メモリ51の書込み用トランジスタWTは、オン状態になる。このため、ソース線SGLに供給された20Vのソース信号の電圧は、副画素SPix2−1からSPix6−1までを通過し、副画素SPix1−1の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのドレイン(又はソース)に至る。
従って、副画素SPix1−1の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのゲート−ドレイン(又はソース)間には、−20V(=0V−20V)が印加される。これにより、副画素SPix1−1の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTの浮遊ゲートWTg内の電子は、トンネル効果によって、半導体基板に放出される。従って、副画素SPix1−1の第1メモリ51の書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、負電圧方向(例えば、−2V)にシフトする。タイミングtから遅延時間151及び書込み遅延時間152の経過後に、副画素SPix1−1の第1メモリ51の副画素データは、「1」になる。従って、副画素SPix1−1のノードN1の電位は、3V(電源電位VDD)になる。
なお、タイミングtにおいて、ゲート線駆動回路9が、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLからゲート線群GLの第1ゲート線GCLまでに、23Vのゲート信号を印加することとしたが、これに限定されない。副画素SPix2−1からSPix6−1までの書込み用トランジスタWTのゲート−ドレイン(又はソース)間の電圧が、副画素SPix2−1からSPix6−1までの書込み用トランジスタWTの閾値電圧である+2Vよりも大きくなればよい。従って、例えば、タイミングtにおいて、ゲート線駆動回路9が、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLからゲート線群GLの第1ゲート線GCLまでに、22.5Vのゲート信号を印加することとしても良い。
第2列目の副画素SPix2−2からSPix6−2までの第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのゲート−ドレイン(又はソース)間には23V(=23V−0V)が印加されている。従って、副画素SPix2−2からSPix6−2までの第1メモリ51の書込み用トランジスタWTは、消去期間と同様に、副画素データ「0」がもう一度書込まれる。但し、副画素SPix2−2からSPix6−2までの第1メモリ51の書込み用トランジスタWTには、未だ副画素データが書込まれていないので、問題はない。
ソース線SGLのソース信号が0Vに維持されているので、副画素SPix1−2の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTには、トンネル効果が発生しない。従って、消去期間に書込まれた、副画素SPix1−2の第1メモリ51の副画素データ「0」は、維持される。従って、副画素SPix1−2のノードN1の電位は、0Vに維持される。
第3列目の副画素SPix2−3からSPix6−3までの第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのゲート−ドレイン(又はソース)間には23V(=23V−0V)が印加されている。従って、副画素SPix2−3からSPix6−3までの第1メモリ51の書込み用トランジスタWTは、消去期間と同様に、副画素データ「0」がもう一度書込まれる。但し、副画素SPix2−3からSPix6−3までの第1メモリ51の書込み用トランジスタWTには、未だ副画素データが書込まれていないので、問題はない。
ソース線SGLのソース信号が0Vに維持されているので、副画素SPix1−3の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTには、トンネル効果が発生しない。従って、消去期間に書込まれた、副画素SPix1−3の第1メモリ51の副画素データ「0」は、維持される。従って、副画素SPix1−3のノードN1の電位は、0Vに維持される。
ステップ2開始のタイミングtにおいて、ゲート線駆動回路9は、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLの0Vのゲート信号を維持し、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLに0Vのゲート信号を出力し、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLからゲート線群GLの第1ゲート線GCLまでの23Vのゲート信号を維持する。
タイミングt以降において、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLのゲート信号が0Vであるので、第1行目の副画素SPix1−1、SPix1−2及びSPix1−3の第1メモリ51に記憶されている副画素データが、読出される。第1行目の各副画素SPixの第1メモリ51に記憶されている副画素データが「0」である場合は、読出し用トランジスタRTの閾値電圧は+2Vであるので、読出し用トランジスタRTがオフ状態であり、ノードN1の電位は、0Vになる。第1行目の各副画素SPixの第1メモリ51に記憶されている副画素データが「1」である場合は、読出し用トランジスタRTの閾値電圧は−2Vであるので、読出し用トランジスタRTがオン状態であり、ノードN1の電位は、3V(電源電位VDD)になる。
なお、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLに0Vのゲート信号が印加されているので、第2行目の副画素SPix2−1、SPix2−2及びSPix2−3の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのソース−ドレイン(又はソース)間が導通しない。従って、第2行目の副画素SPix2−1、SPix2−2及びSPix2−3の第1メモリ51への副画素データの書込みは、第1行目の副画素SPix1−1、SPix1−2及びSPix1−3の第1メモリ51への副画素データには、影響しない。
第2行目の副画素SPix2−1、SPix2−2及びSPix2−3の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTは、閾値が+2Vであるので、オフ状態になる。従って、第2行目の副画素SPix2−1、SPix2−2及びSPix2−3のノードN1の電位は、プルダウン抵抗62によってプルダウンされ、0Vになる。
タイミングtから遅延時間151の経過後に、ソース線駆動回路5は、0Vのソース信号をソース線SGLに出力し、正論理の20Vのソース信号をソース線SGLに出力し、ソース線SGLの0Vのソース信号を維持する。
第1列目の副画素SPix3−1からSPix6−1までの第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのゲート−ドレイン(又はソース)間には23V(=23V−0V)が印加されている。従って、副画素SPix3−1からSPix6−1までの第1メモリ51の書込み用トランジスタWTは、消去期間と同様に、副画素データ「0」がもう一度書込まれる。但し、副画素SPix3−1からSPix6−1までの第1メモリ51の書込み用トランジスタWTには、未だ副画素データが書込まれていないので、問題はない。
ソース線SGLのソース信号が0Vに維持されているので、副画素SPix2−1の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTには、トンネル効果が発生しない。従って、消去期間に書込まれた、副画素SPix2−1の第1メモリ51の副画素データ「0」は、維持される。従って、副画素SPix2−1のノードN1の電位は、0Vに維持される。
第2列目の副画素SPix3−2からSPix6−2までの第1メモリ51の書込み用トランジスタWTの閾値電圧は、+2Vである。そして、副画素SPix3−2からSPix6−2までの第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのゲート−ドレイン(又はソース)間には3V(=23V−20V)が印加されている。従って、副画素SPix3−2からSPix6−2までの第1メモリ51の書込み用トランジスタWTは、オン状態になる。このため、ソース線SGLに供給された20Vのソース信号の電圧は、副画素SPix3−2からSPix6−2までを通過し、副画素SPix2−2の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのドレイン(又はソース)に至る。
従って、副画素SPix2−2の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのゲート−ドレイン(又はソース)間には、−20V(=0V−20V)が印加される。これにより、副画素SPix2−2の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTの浮遊ゲートWTg内の電子は、トンネル効果によって、半導体基板(書込み用トランジスタWTのドレイン(又はソース))に放出される。従って、副画素SPix2−2の第1メモリ51の書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、負電圧方向(例えば、−2V)にシフトする。タイミングtから遅延時間151及び書込み遅延時間152経過後に、副画素SPix2−2の第1メモリ51の副画素データは、「1」になる。従って、副画素SPix2−2のノードN1の電位は、3V(電源電位VDD)になる。
第3列目の副画素SPix3−3からSPix6−3までの第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのゲート−ドレイン(又はソース)間には23V(=23V−0V)が印加されている。従って、副画素SPix3−3からSPix6−3までの第1メモリ51の書込み用トランジスタWTは、消去期間と同様に、副画素データ「0」がもう一度書込まれる。但し、副画素SPix3−3からSPix6−3までの第1メモリ51の書込み用トランジスタWTには、未だ副画素データが書込まれていないので、問題はない。
ソース線SGLのソース信号が0Vに維持されているので、副画素SPix2−3の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTには、トンネル効果が発生しない。従って、消去期間に書込まれた、副画素SPix2−3の第1メモリ51の副画素データ「0」は、維持される。従って、副画素SPix2−3のノードN1の電位は、0Vに維持される。
上記したステップ1及びステップ2と同様の動作が、ステップ3からステップ6まで行われる。これにより、図7に示す副画素データが、副画素SPix1−1からSPix6−3までに、書込まれる。
図10は、第1の実施の形態の表示装置の副画素のトランジスタ数及び配線数と、特許文献2の表示素子のトランジスタ数及び配線数と、を示す図である。
反転スイッチ61に関して、第1の実施の形態の表示装置1と、特許文献2の表示素子とで、基本構成は同一である。しかしながら、特許文献2の表示素子(第7図参照)では、メモリセルの電位信号の反転信号もメモリ回路で生成されるので、インバータを必要としない。従って、特許文献2の表示素子では、反転スイッチのトランジスタ数は、4個(トランスファーゲート20及び21)である。一方、第1の実施の形態の表示装置1では、反転スイッチ61は、インバータ61a(図5参照)を含む。従って、第1の実施の形態の表示装置1では、反転スイッチ61のトランジスタ数は、6個(インバータ61a、並びに、トランスファーゲート61b及び61c)である。
メモリに関して、第1の実施の形態の表示装置1では、第1メモリ51のトランジスタ数は、書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTの2個である。一方、特許文献2の表示素子では、メモリのトランジスタ数は、6個(トランジスタ5及び6、並びに、インバータ14及び15)である。
第1の実施の形態の表示装置1では、ノードN1のプルダウン抵抗62として、1個のトランジスタを含む。
信号配線数に関して、第1の実施の形態の表示装置1では、縦(Y方向)に1本(ソース線SGL)、横(X方向)に3本(ゲート信号線GCL、表示信号線FRP及び反転表示信号線xFRP)の計4本を含む。一方、特許文献2の表示素子では、縦方向に2本(yi及びyiバー)、横方向に3本(xi、表示信号線、反転表示信号線)の計5本を含む。
電源配線数に関して、第1の実施の形態の表示装置1及び特許文献2の表示素子のいずれも、2本である。
以上を累計すると、第1の実施の形態の表示装置1は、トランジスタ数が9個であり、配線数が6本である。一方、特許文献2の表示素子は、トランジスタ数が10個であり、配線数が7本である。
このように、第1の実施の形態の表示装置1は、トランジスタ数及び配線数を削減することができる。これにより、表示装置1は、回路規模を縮小でき、高精細化が可能である。
また、表示装置1は、トランジスタ密度、配線密度の低下により、異物等による短絡のリスクが低減され、歩留りを向上することができる。
また、SRAMを利用した従来のMIP型の表示装置では、副画素データを維持するためには、電源供給を維持する必要があった。一方、表示装置1は、電源供給が絶たれても、副画素データを維持することができる。これにより、表示装置1は、低消費電力化が可能である。
(第2の実施の形態)
第2の実施の形態の表示装置の全体構成は、第1の実施の形態の表示装置1(図1参照)と同様であるので、図示及び説明を省略する。
図11は、第2の実施の形態の表示装置の副画素の構成を示す図である。図11では、M行×N列の副画素SPixの内の、6行×3列の18個の副画素SPixを示している。図11では、表示信号線FRP、反転表示信号線xFRP、液晶LQ及び保持容量Cの記載を省略している。
第2の実施の形態の副画素SPixの構成は、第1の実施の形態の副画素SPixの構成(図6参照)と比較して、書込み用トランジスタWTの接続が異なっている。各副画素SPixの書込み用トランジスタWTのドレイン及びソースの内の一方は、基準電位に接続されている。各副画素SPixの書込み用トランジスタWTのドレイン及びソースの内の他方は、ソース線SGLに接続されている。つまり、各列の副画素SPixの書込み用トランジスタWTは、ソース−ドレイン経路が並列に接続されている。従って、各列の副画素SPixの書込み用トランジスタWTは、いわゆるNOR型に接続されている。
図12は、第2の実施の形態の表示装置の副画素に書込まれる副画素データを示す図である。図13は、第2の実施の形態の表示装置の副画素に書込みをする際の動作タイミングを示すタイミング図である。図14は、第2の実施の形態の表示装置の副画素に書込みをする際の各部の電位を示す図である。
図11から図14を参照して、第2の実施の形態の表示装置の副画素SPixに書込みをする際の動作について説明する。
フラッシュメモリである書込み用トランジスタWTは、副画素データの書込みの前に、消去が必要である。図13及び図14において、タイミングt10からタイミングt11までが、消去期間である。
消去期間後のタイミングt11からタイミングt17までが、書込み期間である。書込み期間は、タイミングt11からタイミングt12までのステップ1、タイミングt12からタイミングt13までのステップ2、タイミングt13からタイミングt14までのステップ3、タイミングt14からタイミングt15までのステップ4、タイミングt15からタイミングt16までのステップ5、及び、タイミングt16からタイミングt17までのステップ6を含む。
ステップ1は、第1行目の副画素SPix1−1、SPix1−2及びSPix1−3への書込み期間である。ステップ2は、第2行目の副画素SPix2−1、SPix2−2及びSPix2−3への書込み期間である。ステップ3は、第3行目の副画素SPix3−1、SPix3−2及びSPix3−3への書込み期間である。
ステップ4は、第4行目の副画素SPix4−1、SPix4−2及びSPix4−3への書込み期間である。ステップ5は、第5行目の副画素SPix5−1、SPix5−2及びSPix5−3への書込み期間である。ステップ6は、第6行目の副画素SPix6−1、SPix6−2及びSPix6−3への書込み期間である。
図13及び図14を参照すると、消去期間開始のタイミングt10において、ゲート線駆動回路9は、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLからゲート線群GLの第1ゲート線GCLまでに、0Vのゲート信号を出力する。ソース線駆動回路5は、ソース線SGL、SGL及びSGLに、20Vのソース信号を出力する。従って、全部の副画素SPixの第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのゲートと半導体基板との間に、高電界が印加される。これにより、全部の副画素SPixの第1メモリ51の書込み用トランジスタWTの浮遊ゲートWTgの電子が、トンネル効果によって、半導体基板に放出される。
タイミングt10から消去遅延時間150の経過の後、全部の副画素SPixの第1メモリ51の書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、負電圧方向(例えば、−2V)にシフトする。つまり、全部の副画素SPixの第1メモリ51の副画素データは、「1」に一括消去される。タイミングtから消去遅延時間150の間は、消去前の例えば閾値電圧0Vの期間であるが、この期間も読出し用トランジスタRTは、オン状態にあるため、ノードN1電位に特に変化はない。
なお、消去期間において、電源電位VDDは、3Vとしたが、これに限定されず、0Vでも良い。電源電位VDDを0Vとした場合、読出し用トランジスタRTも消去動作となり、電子が浮遊ゲートRTgから十分に放出される。読出し用トランジスタRTが過剰消去(過剰な電子の放出)となる場合は、電源電位VDDを3Vとして、電界を緩和させると好適である。
各副画素SPixの第1メモリ51への副画素データの書込みは、第1の実施の形態と同様に、ソース信号の供給側(図11中の下側)から遠い側の第1行目の副画素SPixから、ソース信号の供給側に近い側の第6行目の副画素SPixへと、順次行う。
なお、第2の実施の形態では、副画素データ書込みの順序は、第1の実施の形態のように固定されず、ランダムに書込むことが可能である。但し、書込み動作前に一括消去(或いはブロック単位での消去)が必要であるので、部分的な書換え(任意の副画素SPixの書換え)は、実質的には難しい。
書込み期間のステップ1開始のタイミングt11において、ゲート線駆動回路9は、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLに10Vのゲート信号を出力し、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLからゲート線群GLの第1ゲート線GCLまでの0Vのゲート信号を維持する。
タイミングt11から遅延時間151の経過後に、ソース線駆動回路5は、ソース線SGLの0Vのソース信号を維持し、負論理の5Vのソース信号をソース線SGL及びSGLに出力する。
従って、副画素SPix1−1の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間電圧は、0Vである。このため、副画素SPix1−1の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間には、電流が流れない。従って、副画素SPix1−1の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのゲートと半導体基板との間には、ホットエレクトロン効果が発生しない。これにより、副画素SPix1−1の第1メモリ51の書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、負電圧方向(例えば、−2V)に維持される。従って、副画素SPix1−1の第1メモリ51の副画素データは、「1」に維持される。
また、副画素SPix1−2の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間には、5Vが印加される。そして、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLには、10Vが供給されている。従って、副画素SPix1−2の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間には、電流が流れる。これにより、副画素SPix1−2の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのゲートと半導体基板との間に、ホットエレクトロン効果が発生する。
従って、半導体基板のドレイン(又はソース)端から副画素SPix1−2の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTの浮遊ゲートWTgに電子が注入される。これにより、副画素SPix1−2の第1メモリ51の書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、正電圧方向(例えば、+2V)にシフトする。タイミングt11から遅延時間151及び書込み遅延時間152の経過後に、副画素SPix1−2の第1メモリ51の副画素データは、「0」になる。
なお、ゲート線駆動回路9が、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLに10Vのゲート信号を出力し、ソース線駆動回路5が、5Vのソース信号をソース線SGL及びSGLに出力することとしたが、これに限定されない。ゲート線駆動回路9がゲート線群GLの第1ゲート線GCLに出力するゲート信号及びソース線駆動回路5がソース線SGL及びSGLに出力するソース信号は、副画素SPix1−2の書込み用トランジスタWTのゲートと半導体基板との間にホットエレクトロン効果が発生する電圧であれば良い。
また、副画素SPix1−3の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間には、5Vが印加される。そして、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLには、10Vが供給されている。従って、副画素SPix1−3の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間には、電流が流れる。これにより、副画素SPix1−3の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのゲートと半導体基板との間に、ホットエレクトロン効果が発生する。
従って、半導体基板のドレイン(又はソース)端から副画素SPix1−3の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTの浮遊ゲートWTgに電子が注入される。従って、副画素SPix1−3の第1メモリ51の書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、正電圧方向(例えば、+2V)にシフトする。タイミングt11から遅延時間151及び書込み遅延時間152の経過後に、副画素SPix1−3の第1メモリ51の副画素データは、「0」になる。
ゲート線群GLの第1ゲート線GCLからゲート線群GLの第1ゲート線GCLまでのゲート信号は、0Vに維持されている。このため、第2行目から第6行目までの副画素SPixの第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間には、電流が流れない。従って、第2行目から第6行目までの副画素SPixの第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのゲートと半導体基板との間には、ホットエレクトロン効果が発生しない。従って、消去期間に書込まれた、第2行目から第6行目までの副画素SPixの第1メモリ51の副画素データ「1」は、維持される。
ステップ2開始のタイミングt12において、ゲート線駆動回路9は、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLに0Vのゲート信号を出力し、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLに10Vのゲート信号を出力し、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLからゲート線群GLの第1ゲート線GCLまでの0Vのゲート信号を維持する。
タイミングt12以降において、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLのゲート信号が0Vであるので、第1行目の副画素SPix1−1、SPix1−2及びSPix1−3の第1メモリ51に記憶されている副画素データが、読出される。第1行目の各副画素SPixの第1メモリ51に記憶されている副画素データが「0」である場合は、読出し用トランジスタRTの閾値電圧は+2Vであるので、読出し用トランジスタRTがオフ状態である。従って、ノードN1の電位は、プルダウン抵抗62によってプルダウンされ、0Vになる。第1行目の各副画素SPixの第1メモリ51に記憶されている副画素データが「1」である場合は、読出し用トランジスタRTの閾値電圧は−2Vであるので、読出し用トランジスタRTがオン状態である。従って、ノードN1の電位は、3V(電源電位VDD)になる。
タイミングt12から遅延時間151経過後に、ソース線駆動回路5は、負論理の5Vのソース信号をソース線SGL及びSGLに供給し、ソース線SGLの0Vのソース信号を維持する。
従って、副画素SPix2−1の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間には、5Vが印加される。そして、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLには、10Vが供給されている。従って、副画素SPix2−1の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間には、電流が流れる。これにより、副画素SPix2−1の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのゲートと半導体基板との間に、ホットエレクトロン効果が発生する。
従って、半導体基板のドレイン(又はソース)端から副画素SPix2−1の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTの浮遊ゲートWTgに電子が注入される。これにより、副画素SPix2−1の第1メモリ51の書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、正電圧方向(例えば、+2V)にシフトする。タイミングt12から遅延時間151及び書込み遅延時間152経過後に、副画素SPix2−1の第1メモリ51の副画素データは、「0」になる。
また、副画素SPix2−2の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間電圧は、0Vである。このため、副画素SPix2−2の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間には、電流が流れない。従って、副画素SPix2−2の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのゲートと半導体基板との間には、ホットエレクトロン効果が発生しない。これにより、副画素SPix2−2の第1メモリ51の書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、負電圧方向(例えば、−2V)に維持される。従って、副画素SPix2−2の第1メモリ51の副画素データは、「1」に維持される。
また、副画素SPix2−3の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間には、5Vが印加される。そして、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLには、10Vが供給されている。従って、副画素SPix2−3の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間には、電流が流れる。これにより、副画素SPix2−3の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのゲートと半導体基板との間に、ホットエレクトロン効果が発生する。
従って、半導体基板のドレイン(又はソース)端から副画素SPix2−3の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTの浮遊ゲートWTgに電子が注入される。これにより、副画素SPix2−3の第1メモリ51の書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、正電圧方向(例えば、+2V)にシフトする。タイミングt12から遅延時間151及び書込み遅延時間152経過後に、副画素SPix2−3の第1メモリ51の副画素データは、「0」になる。
上記したステップ1及びステップ2と同様の動作が、ステップ3からステップ6まで行われる。これにより、図12に示す副画素データが、副画素SPix1−1からSPix6−3までに、書込まれる。
第2の実施の形態の表示装置は、第1の実施の形態の表示装置1と同様の効果を奏する。
(第3の実施の形態)
[全体構成]
図15は、第3の実施の形態の表示装置の全体構成の概要を示す図である。第3の実施の形態の表示装置1Aは、第1の実施の形態の表示装置1と比較して、メモリ選択回路8を更に含む。
額縁領域GD内には、インタフェース回路4と、ソース線駆動回路5と、共通電極駆動回路6と、反転駆動回路7と、メモリ選択回路8と、ゲート線駆動回路9とが、配置されている。なお、これら複数の回路のうち、インタフェース回路4と、ソース線駆動回路5と、共通電極駆動回路6と、反転駆動回路7と、メモリ選択回路8とをICチップに組み込み、ゲート線駆動回路9を第1パネル上に形成した構成を採用することも可能である。或いは、ICチップに組み込まれる回路群を表示装置1A外のプロセッサに形成し、それらと表示装置1Aとを接続する構成も採用可能である。
各副画素SPixは、複数のメモリを含む。第3の実施の形態では、複数のメモリは、第1メモリから第3メモリまでの3個とするが、本開示はこれに限定されない。複数のメモリは、2個であっても良いし、4個以上であっても良い。
第3の実施の形態では、複数のメモリが3個であるので、表示領域DA内には、M×N×3×3個のメモリが配置されていることになる。また、第3の実施の形態では、各副画素SPixが3個のメモリを含んでいるので、M×N個の画素Pixの1つの行には、N×3×3個のメモリが配置されていることになる。
各副画素SPixは、各々が含む第1メモリから第3メモリまでの内の選択された1個のメモリに格納されている副画素データに基づいて、当該副画素SPixの表示が実施される。つまり、M×N×3個の副画素SPixに含まれるM×N×3×3個のメモリの集合は、3個のフレームメモリと同等である。
設定レジスタ4cには、メモリ選択回路8を制御するための値がコマンドデータCMDに基づいて設定される。タイミングコントローラ4bは、設定レジスタ4cに設定された値に基づいて、メモリ選択回路8を制御する。
メモリ選択回路8には、基準クロック信号CLKが、外部回路から供給される。
各副画素が1個のメモリを有するMIP型液晶表示装置では、1つの行(画素行(副画素行))当たり1本のゲート線が配置される。しかしながら、第3の実施の形態では、各副画素SPixが、第1メモリから第3メモリまでの3個のメモリを含んでいる。そこで、第3の実施の形態では、1つの行当たり、3本のゲート線が配置されている。3本のゲート線は、1つの行に含まれる副画素SPixの各々の第1メモリから第3メモリまでに夫々電気的に接続されている。なお、副画素SPixが、ゲート信号に加えて、ゲート信号を反転した反転ゲート信号とで動作する場合には、1つの行当たり、6本のゲート線が配置される。
1つの行当たりに配置されている3本又は6本のゲート線が、本開示のゲート線群に対応する。第3の実施の形態では、表示装置1Aは、M行の画素Pixを有するので、M群のゲート線群が配置されている。
表示装置1Aは、M行の画素Pixを線順次走査することによって、1個のフレームデータの副画素データが各副画素SPixの第1メモリに記憶される。そして、表示装置1Aは、線順次走査を3回実行することによって、各副画素SPixの第1メモリから第3メモリに3個のフレームデータが格納される。
これに際し、表示装置1Aは、1つの行の走査毎に第1メモリへの書き込み、第2メモリへの書き込み、第3メモリへの書き込みを行う手順を採用することも可能である。かかる走査を第1列から第M列まで実施することにより、一度の線順次走査で各副画素SPixの第1メモリから第3メモリまでに副画素データを格納することができる。
第3の実施の形態では、1つの行当たり、3本のメモリ選択線が配置されている。3本のメモリ選択線は、1つの行に含まれるN×3個の副画素SPixの各々の第1メモリから第3メモリまでに夫々電気的に接続されている。なお、副画素SPixが、メモリ選択信号に加えて、メモリ選択信号を反転した反転メモリ選択信号とで動作する場合には、1つの行当たり、6本のメモリ選択線が配置される。
1つの行当たりに配置されている3本又は6本のメモリ選択線が、本開示のメモリ選択線群に対応する。第3の実施の形態では、表示装置1Aは、M行の画素Pixを有するので、M群のメモリ選択線群が配置されている。
メモリ選択回路8は、タイミングコントローラ4bの制御下で、基準クロック信号CLKに同期して、各副画素SPixの第1メモリから第3メモリまでの内の1個を、同時に選択する。より詳細には、全ての副画素SPixの第1メモリが同時に選択される。或いは、全ての副画素SPixの第2メモリが同時に選択される。全ての副画素SPixの第3メモリが同時に選択される。従って、表示装置1Aは、各副画素SPixの第1メモリから第3メモリまでの選択を切り替えることによって、3つの画像の内の1つの画像を表示させることができる。これにより、表示装置1Aは、画像を一斉に変化させることができ、画像を短時間で変化させることができる。また、表示装置1Aは、各副画素SPixの第1メモリから第3メモリまでの選択を順次切り替えることによって、アニメーション表示(動画像表示)を行うことができる。
[回路構成]
図16は、第3の実施の形態の表示装置の画素内での副画素の配置を示す図である。画素Pixは、R(赤)の副画素SPixと、G(緑)の副画素SPixと、B(青)の副画素SPixと、を含む。
副画素SPix、SPix及びSPixの各々は、メモリブロック50と、反転スイッチ61と、を含む。メモリブロック50は、第1メモリ51と、第2メモリ52と、第3メモリ53と、を含む。
第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の各々は、1ビットのデータを格納するメモリセルとするが、本開示はこれに限定されない。第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の各々は、2ビット以上のデータを格納するメモリセルであっても良い。
反転スイッチ61は、第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53と、副画素電極(反射電極)15(図2参照)との間に電気的に接続されている。反転スイッチ61は、反転駆動回路7から供給される、基準クロック信号CLKに同期して反転する表示信号に基づいて、第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の内の選択された1個のメモリから出力される副画素データを一定周期毎に反転して、副画素電極15に出力する。
表示信号が反転する周期は、共通電極23の電位(コモン電位)が反転する周期と同じである。
図17は、第3の実施の形態の表示装置の回路構成を示す図である。図17では、M行×N列の副画素SPixの内の、2×2個の副画素SPixを示している。
ゲート線駆動回路9は、M行の副画素SPixの各々が3個のメモリを含むことに対応して、M×3個の出力端子を有している。ゲート線駆動回路9は、タイミングコントローラ4bから供給される制御信号Sigに基づいて、ゲート信号を、M×3個の出力端子から出力する。
第1パネル2上には、M行の副画素SPixに対応して、M群のゲート線群GL、GL、・・・が配置されている。M群のゲート線群GL、GL、・・・の各々は、当該行の第1メモリ51(図16参照)に電気的に接続された第1ゲート線GCLと、第2メモリ52(図16参照)に電気的に接続された第2ゲート線GCLと、第3メモリ53(図16参照)に電気的に接続された第3ゲート線GCLと、を含む。M群のゲート線群GL、GL、・・・の各々は、表示領域DA(図1参照)内において、X方向に沿う。
第1パネル2上には、N×3列の副画素SPixに対応して、N×3本のソース線SGL、SGL、・・・が配置されている。各ソース線SGL、SGL、・・・の各々は、表示領域DA(図1参照)内において、Y方向に沿う。ソース線駆動回路5は、ゲート信号によって選択されている各副画素SPixの3個のメモリに対して、ソース線SGL、SGL、・・・を介して、副画素データを夫々出力する。
ゲート信号が供給された行の副画素SPixは、ゲート信号が供給されたゲート線GCLに応じて、ソース線SGLに供給されている副画素データを、第1メモリ51から第3メモリ53までの内の1つのメモリに格納する。
メモリ選択回路8は、スイッチSWと、ラッチ71と、スイッチSWと、を含む。スイッチSWは、タイミングコントローラ4bから供給される制御信号Sigによって制御される。
画像を表示する場合、つまり、M×N×3個の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の内のいずれかから画像データを読み出す場合について説明する。この場合には、タイミングコントローラ4bは、第1の値の制御信号SigをスイッチSWに出力する。スイッチSWは、タイミングコントローラ4bから供給される第1の値の制御信号Sigに基づいて、オン状態になる。これにより、基準クロック信号CLKがラッチ71に供給される。
画像を表示しない場合、つまり、M×N×3個の第1メモリ51、M×N×3個の第2メモリ52及びM×N×3個の第3メモリ53の内のいずれからも画像データを読み出さない場合について説明する。この場合には、タイミングコントローラ4bは、第2の値の制御信号SigをスイッチSWに出力する。スイッチSWは、タイミングコントローラ4bから供給される第2の値の制御信号Sigに基づいて、オフ状態になる。これにより、基準クロック信号CLKがラッチ71に供給されない。
ラッチ71は、スイッチSWがオン状態で基準クロック信号CLKが供給される場合には、基準クロック信号CLKのハイレベルを基準クロック信号CLKの1周期保持する。ラッチ71は、スイッチSWがオフ状態で基準クロック信号CLKが供給されない場合には、ハイレベルを保持する。
第1パネル2上には、M行の副画素SPixに対応して、M群のメモリ選択線群SL、SL、・・・が配置されている。M群のメモリ選択線群SL、SL、・・・の各々は、当該行の第1メモリ51に電気的に接続された第1メモリ選択線SELと、第2メモリ52に電気的に接続された第2メモリ選択線SELと、第3メモリ53に電気的に接続された第3メモリ選択線SELと、を含む。M群のメモリ選択線群SL、SL、・・・の各々は、表示領域DA(図1参照)内において、X方向に沿う。
スイッチSWは、タイミングコントローラ4bから供給される制御信号Sigによって制御される。スイッチSWは、制御信号Sigが第1の値の場合には、ラッチ71の出力端子と、M群のメモリ選択線群SL、SL、・・・の各々の第1メモリ選択線SELと、を電気的に接続する。スイッチSWは、制御信号Sigが第2の値の場合には、ラッチ71の出力端子と、M群のメモリ選択線群SL、SL、・・・の各々の第2メモリ選択線SELと、を電気的に接続する。スイッチSWは、制御信号Sigが第3の値の場合には、ラッチ71の出力端子と、M群のメモリ選択線群SL、SL、・・・の各々の第3メモリ選択線SELとを電気的に接続する。
各副画素SPixは、メモリ選択信号が供給されたメモリ選択線SELに応じて、第1メモリ51から第3メモリ53までの内の1つのメモリに格納されている副画素データに基づいて、液晶層を変調する。その結果、表示面に画像(フレーム)が表示される。
[動作]
図18は、第3の実施の形態の表示装置の副画素の構成を示す図である。図18では、M行×N列の副画素SPixの内の、2行×3列の6個の副画素SPixを示している。図18では、表示信号線FRP、反転表示信号線xFRP、液晶LQ及び保持容量Cの記載を省略している。
各列の副画素SPixの書込み用トランジスタWTのソース−ドレイン経路は、直列に接続されている。つまり、各列の副画素SPixの書込み用トランジスタWTは、いわゆるNAND型に接続されている。
第3の実施の形態の副画素の構成は、第1の実施の形態の副画素の構成(図6参照)と比較して、各副画素SPixが、3個のメモリを含んでいる。そして、各副画素SPixの読出し用トランジスタRTのゲートは、メモリ選択線SELに接続されている。
図19は、第3の実施の形態の表示装置の副画素に書込まれる副画素データを示す図である。図20は、第3の実施の形態の表示装置の副画素に副画素データを書込み及び読出しをする際の動作タイミングを示すタイミング図である。図21は、第3の実施の形態の表示装置の副画素に書込みをする際の各部の電位を示す図である。図22は、第3の実施の形態の表示装置の副画素から読出しをする際の各部の電位を示す図である。
図18から図22を参照して、表示装置1Aの副画素SPixに副画素データを書込み及び読出しをする際の動作について説明する。
フラッシュメモリである書込み用トランジスタWTは、副画素データの書込みの前に、消去が必要である。図20から図22において、タイミングt20からタイミングt21までが、消去期間である。
消去期間後のタイミングt21からタイミングt27までが、書込み期間である。書込み期間は、タイミングt21からタイミングt22までのステップ1、タイミングt22からタイミングt23までのステップ2、タイミングt23からタイミングt24までのステップ3、タイミングt24からタイミングt25までのステップ4、タイミングt25からタイミングt26までのステップ5、及び、タイミングt26からタイミングt27までのステップ6を含む。
書込み期間後のタイミングt27からタイミングt30までが、読出し期間である。読出し期間は、タイミングt27からタイミングt28までのステップ7、タイミングt28からタイミングt29までのステップ8、及び、タイミングt29からタイミングt30までのステップ9を含む。
ステップ1は、第1行目の副画素SPix1−1、SPix1−2及びSPix1−3の各々の第1メモリ51への書込み期間である。ステップ2は、第1行目の副画素SPix1−1、SPix1−2及びSPix1−3の各々の第2メモリ52への書込み期間である。ステップ3は、第1行目の副画素SPix1−1、SPix1−2及びSPix1−3の各々の第3メモリ53への書込み期間である。
ステップ4は、第2行目の副画素SPix2−1、SPix2−2及びSPix2−3の各々の第1メモリ51への書込み期間である。ステップ5は、第2行目の副画素SPix2−1、SPix2−2及びSPix2−3の各々の第2メモリ52への書込み期間である。ステップ6は、第2行目の副画素SPix2−1、SPix2−2及びSPix2−3の各々の第3メモリ53への書込み期間である。
ステップ7は、各副画素SPixの第1メモリ51からの読出し期間である。ステップ8は、各副画素SPixの第2メモリ52からの読出し期間である。ステップ9は、各副画素SPixの第3メモリ53からの読出し期間である。
図20及び図21を参照すると、消去期間開始のタイミングt20において、ゲート線駆動回路9は、ゲート線群GLの第1ゲート線GCL、第2ゲート線GCL及び第3ゲート線GCL、並びに、ゲート線群GLの第1ゲート線GCL、第2ゲート線GCL及び第3ゲート線GCLに、20Vのゲート信号を出力する。ソース線駆動回路5は、ソース線SGL、SGL及びSGLに、0Vのソース信号を出力する。従って、全部の副画素SPixの書込み用トランジスタWTのゲートと半導体基板との間に、高電界が印加される。これにより、トンネル効果によって、全部の副画素SPixの全部のメモリの書込み用トランジスタWTの浮遊ゲートWTgに電子が半導体基板から注入される。全部の副画素SPixの書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、正電圧方向(例えば、+2V)にシフトする。つまり、全部の副画素SPixの全部のメモリの副画素データは、「0」に一括消去される。
なお、消去期間において、電源電位VDDは、3Vとしたが、これに限定されず、0Vでも良い。電源電位VDDを0Vとした場合、読出し用トランジスタRTも消去動作となり、浮遊ゲートRTgに充分な電子が注入される。読出し用トランジスタRTが過剰消去(過剰な電子の注入)となる場合は、電源電位VDDを3Vとして、電界を緩和させると好適である。
各副画素SPixの各メモリへの副画素データの書込みは、ソース信号の供給側(図18中の下側)から遠い側の第1行目の副画素SPixの第1メモリ51から、ソース信号の供給側に近い側の第2行目の副画素SPixの第3メモリ53へと、順次行う。つまり、各副画素SPixの各メモリへの副画素データの書込みは、第1行目の副画素SPixの第1メモリ51への副画素データの書込み(ステップ1)→第1行目の副画素SPixの第2メモリ52への副画素データの書込み(ステップ2)→第1行目の副画素SPixの第3メモリ53への副画素データの書込み(ステップ3)→第2行目の副画素SPixの第1メモリ51への副画素データの書込み(ステップ4)→第2行目の副画素SPixの第2メモリ52への副画素データの書込み(ステップ5)→第2行目の副画素SPixの第3メモリ53への副画素データの書込み(ステップ6)という順序で行う。その理由は、書込み対象の行よりもソース信号の供給の手前側の行のメモリが消去状態になる場合があるからである。
書込み期間のステップ1開始のタイミングt21において、ゲート線駆動回路9は、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLに0Vのゲート信号を出力し、ゲート線群GLの第2ゲート線GCL及び第3ゲート線GCL、並びに、ゲート線群GLの第1ゲート線GCL、第2ゲート線GCL及び第3ゲート線GCLに、23Vのゲート信号を印加する。
タイミングt21から遅延時間151の経過後に、ソース線駆動回路5は、正論理の20Vのソース信号をソース線SGLに出力し、ソース線SGL及びSGLの0Vのソース信号を維持する。
副画素SPix1−1の第2メモリ52及び第3メモリ53、並びに、副画素SPix2−1の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の各々の書込み用トランジスタWTの閾値電圧は、+2Vである。そして、副画素SPix1−1の第2メモリ52及び第3メモリ53、並びに、副画素SPix2−1の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の各々の書込み用トランジスタWTのゲート−ドレイン(又はソース)間には3V(=23V−20V)が印加されている。従って、副画素SPix1−1の第2メモリ52及び第3メモリ53、並びに、副画素SPix2−1の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の各々の書込み用トランジスタWTは、オン状態になる。このため、ソース線SGLに供給された20Vのソース信号の電圧は、副画素SPix1−1の第2メモリ52及び第3メモリ53、並びに、副画素SPix2−1の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の各々の書込み用トランジスタWTを通過し、副画素SPix1−1の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのドレイン(又はソース)に至る。
従って、副画素SPix1−1の書込み用トランジスタWTのゲート−ドレイン(又はソース)間には、−20V(=0V−20V)が印加される。これにより、副画素SPix1−1の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTの浮遊ゲートWTg内の電子は、トンネル効果によって、半導体基板に放出される。従って、副画素SPix1−1の第1メモリ51の書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、負電圧方向(例えば、−2V)にシフトする。これにより、副画素SPix1−1の第1メモリ51の副画素データは、「1」になる。
副画素SPix1−2の第2メモリ52及び第3メモリ53、並びに、副画素SPix2−2の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の各々の書込み用トランジスタWTのゲート−ドレイン(又はソース)間には23V(=23V−0V)が印加されている。従って、副画素SPix1−2の第2メモリ52及び第3メモリ53、並びに、副画素SPix2−2の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の各々の書込み用トランジスタWTは、消去期間と同様に、副画素データ「0」がもう一度書込まれる。但し、副画素SPix1−2の第2メモリ52及び第3メモリ53、並びに、副画素SPix2−2の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の各々の書込み用トランジスタWTには、未だ副画素データが書込まれていないので、問題はない。
ソース線SGLのソース信号が0Vに維持されているので、副画素SPix1−2の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTには、トンネル効果が発生しない。従って、消去期間に書込まれた、副画素SPix1−2の第1メモリ51の副画素データ「0」は、維持される。
副画素SPix1−3の第2メモリ52及び第3メモリ53、並びに、副画素SPix2−3の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の各々の書込み用トランジスタWTのゲート−ドレイン(又はソース)間には23V(=23V−0V)が印加されている。従って、副画素SPix1−3の第2メモリ52及び第3メモリ53、並びに、副画素SPix2−3の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の各々の書込み用トランジスタWTは、消去期間と同様に、副画素データ「0」がもう一度書込まれる。但し、副画素SPix1−3の第2メモリ52及び第3メモリ53、並びに、副画素SPix2−3の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の各々の書込み用トランジスタWTには、未だ副画素データが書込まれていないので、問題はない。
ソース線SGLのソース信号が0Vに維持されているので、副画素SPix1−3の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTには、トンネル効果が発生しない。従って、消去期間に書込まれた、副画素SPix1−3の第1メモリ51の副画素データ「0」は、維持される。
ステップ2開始のタイミングt22において、ゲート線駆動回路9は、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLの0Vのゲート信号を維持し、ゲート線群GLの第2ゲート線GCLに0Vのゲート信号を出力し、ゲート線群GLの第3ゲート線GCL、並びに、ゲート線群GLの第1ゲート線GCL、第2ゲート線GCL及び第3ゲート線GCLの23Vのゲート信号を維持する。
なお、ゲート線群GLの第2ゲート線GCLに0Vのゲート信号が印加されているので、副画素SPix1−1、SPix1−2及びSPix1−3の各々の第2メモリ52の書込み用トランジスタWTのソース−ドレイン間が導通しない。従って、副画素SPix1−1、SPix1−2及びSPix1−3の各々の第2メモリ52への副画素データの書込みは、副画素SPix1−1、SPix1−2及びSPix1−3の各々の第1メモリ51の副画素データには、影響しない。
タイミングt22から遅延時間151の経過後に、ソース線駆動回路5は、0Vのソース信号をソース線SGLに出力し、正論理の20Vのソース信号をソース線SGLに出力し、ソース線SGLの0Vのソース信号を維持する。
副画素SPix1−1の第3メモリ53、並びに、副画素SPix2−1の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の各々の書込み用トランジスタWTのゲート−ドレイン(又はソース)間には23V(=23V−0V)が印加されている。従って、副画素SPix1−1の第3メモリ53、並びに、副画素SPix2−1の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の各々の書込み用トランジスタWTは、消去期間と同様に、副画素データ「0」がもう一度書込まれる。但し、副画素SPix1−1の第3メモリ53、並びに、副画素SPix2−1の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の各々の書込み用トランジスタWTには、未だ副画素データが書込まれていないので、問題はない。
ソース線SGLのソース信号が0Vに維持されているので、副画素SPix1−1の第2メモリ52の書込み用トランジスタWTには、トンネル効果が発生しない。従って、消去期間に書込まれた、副画素SPix1−1の第2メモリ52の副画素データ「0」は、維持される。
副画素SPix1−2の第3メモリ53、並びに、副画素SPix2−2の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の各々の書込み用トランジスタWTの閾値電圧は、+2Vである。そして、副画素SPix1−2の第3メモリ53、並びに、副画素SPix2−2の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の各々の書込み用トランジスタWTのゲート−ドレイン(又はソース)間には3V(=23V−20V)が印加されている。従って、副画素SPix1−2の第3メモリ53、並びに、副画素SPix2−2の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の各々の書込み用トランジスタWTは、オン状態になる。このため、ソース線SGLに供給された20Vのソース信号の電圧は、副画素SPix1−2の第3メモリ53、並びに、副画素SPix2−2の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の各々の書込み用トランジスタWTを通過し、副画素SPix1−2の第2メモリ52の書込み用トランジスタWTのドレイン(又はソース)に至る。
従って、副画素SPix1−2の書込み用トランジスタWTのゲート−ドレイン(又はソース)間には、−20V(=0V−20V)が印加される。これにより、副画素SPix1−2の第2メモリ52の書込み用トランジスタWTの浮遊ゲートWTg内の電子は、トンネル効果によって、半導体基板に放出される。従って、副画素SPix1−2の第2メモリ52の書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、負電圧方向(例えば、−2V)にシフトする。従って、副画素SPix1−2の第2メモリ52の副画素データは、「1」になる。
副画素SPix1−3の第3メモリ53、並びに、副画素SPix2−3の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の各々の書込み用トランジスタWTのゲート−ドレイン(又はソース)間には23V(=23V−0V)が印加されている。従って、副画素SPix1−3の第3メモリ53、並びに、副画素SPix2−3の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の各々の書込み用トランジスタWTは、消去期間と同様に、副画素データ「0」がもう一度書込まれる。但し、副画素SPix1−3の第3メモリ53、並びに、副画素SPix2−3の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の各々の書込み用トランジスタWTには、未だ副画素データが書込まれていないので、問題はない。
ソース線SGLのソース信号が0Vに維持されているので、副画素SPix1−3の第2メモリ52の書込み用トランジスタWTには、トンネル効果が発生しない。従って、消去期間に書込まれた、副画素SPix1−3の第2メモリ52の副画素データ「0」は、維持される。
上記したステップ1及びステップ2と同様の動作が、ステップ3からステップ6まで行われる。これにより、図19に示す副画素データが、副画素SPix1−1からSPix2−3までに、書込まれる。
読出し期間のステップ7開始のタイミングt27において、メモリ選択回路8は、メモリ選択線群SL及びSLの各々の第1メモリ選択線SELに0Vのメモリ選択信号を出力し、メモリ選択線群SL及びSLの各々の第2メモリ選択線SEL及び第3メモリ選択線SELに、−5Vのメモリ選択信号を出力する。
なお、メモリ選択回路8が、メモリ選択線群SL及びSLの各々の第2メモリ選択線SEL及び第3メモリ選択線SELに−5Vのメモリ選択信号を出力することとしたが、これに限定されない。メモリ選択回路8がメモリ選択線群SL及びSLの各々の第2メモリ選択線SEL及び第3メモリ選択線SELに出力するメモリ選択信号は、負電圧方向の閾値電圧(例えば、−2V)よりも低ければよい。従って、例えば、メモリ選択回路8は、メモリ選択線群SL及びSLの各々の第2メモリ選択線SEL及び第3メモリ選択線SELに−4.5Vのメモリ選択信号を出力することとしても良い。
メモリ選択線群SL及びSLの各々の第1メモリ選択線SELに出力された0Vのメモリ選択信号は、各副画素SPixの第1メモリ51の読出し用トランジスタRTのゲートに供給される。メモリ選択線群SL及びSLの各々の第2メモリ選択線SEL及び第3メモリ選択線SELに出力された−5Vのメモリ選択信号は、各副画素SPixの第2メモリ52及び第3メモリ53の各々の読出し用トランジスタRTのゲートに供給される。
副画素SPix1−1の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、−2Vである。従って、副画素SPix1−1の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTは、オン状態になる。これにより、副画素SPix1−1のノードN1の電位は、3V(電源電位VDD)になる。
副画素SPix2−1の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、−2Vである。従って、副画素SPix2−1の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTは、オン状態になる。これにより、副画素SPix2−1のノードN1の電位は、3V(電源電位VDD)になる。
副画素SPix1−2の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、+2Vである。従って、副画素SPix1−2の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTは、オフ状態になる。従って、副画素SPix1−2のノードN1の電位は、プルダウン抵抗62によってプルダウンされ、0Vになる。
副画素SPix2−2の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、−2Vである。従って、副画素SPix2−2の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTは、オン状態になる。これにより、副画素SPix2−2のノードN1の電位は、3V(電源電位VDD)になる。
副画素SPix1−3の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、+2Vである。従って、副画素SPix1−3の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTは、オフ状態になる。従って、副画素SPix1−3のノードN1の電位は、プルダウン抵抗62によってプルダウンされ、0Vになる。
副画素SPix2−3の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、−2Vである。従って、副画素SPix2−3の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTは、オン状態になる。これにより、副画素SPix2−3のノードN1の電位は、3V(電源電位VDD)になる。
上記したステップ7と同様の動作が、ステップ8及びステップ9で行われる。これにより、図19に示す副画素データが、副画素SPix1−1からSPix2−3までの各々の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53から、読出される。
第3の実施の形態の表示装置1Aは、第1の実施の形態の表示装置1と同様の効果を奏する。
更に、第3の実施の形態の表示装置1Aは、1個の副画素SPixが、3個の副画素データを記憶できる。そして、表示装置1Aは、各副画素SPixに関して、3個の副画素データを1個ずつ読出すことができる。これにより、表示装置1Aは、アニメーション表示(動画像表示)を行うことができる。
(第4の実施の形態)
第4の実施の形態の表示装置の全体構成は、第3の実施の形態の表示装置1Aと同様であるので、図示及び説明を省略する。
図23は、第4の実施の形態の表示装置の副画素の構成を示す図である。図23では、M行×N列の副画素SPixの内の、2行×3列の6個の副画素SPixを示している。図23では、表示信号線FRP、反転表示信号線xFRP、液晶LQ及び保持容量Cの記載を省略している。
第4の実施の形態の副画素の構成は、第3の実施の形態の副画素の構成(図18参照)と比較して、書込み用トランジスタWTの接続が異なっている。各副画素SPixの書込み用トランジスタWTのドレイン及びソースの内の一方は、基準電位に接続されている。各副画素SPixの書込み用トランジスタWTのドレイン及びソースの内の他方は、ソース線SGLに接続されている。つまり、各列の副画素SPixの書込み用トランジスタWTは、ソース−ドレイン経路が並列に接続されている。従って、各列の副画素SPixの書込み用トランジスタWTは、いわゆるNOR型に接続されている。
図24は、第4の実施の形態の表示装置の副画素に書込まれる副画素データを示す図である。図25は、第4の実施の形態の表示装置の副画素に副画素データを書込み及び読出しをする際の動作タイミングを示すタイミング図である。図26は、第4の実施の形態の表示装置の副画素に書込みをする際の各部の電位を示す図である。図27は、第4の実施の形態の表示装置の副画素から読出しをする際の各部の電位を示す図である。
図24から図27を参照して、第4の実施の形態の表示装置の副画素SPixに副画素データを書込み及び読出しをする際の動作について説明する。
フラッシュメモリである書込み用トランジスタWTは、副画素データの書込みの前に、消去が必要である。図25から図27において、タイミングt40からタイミングt41までが、消去期間である。
消去期間後のタイミングt41からタイミングt47までが、書込み期間である。書込み期間は、タイミングt41からタイミングt42までのステップ1、タイミングt42からタイミングt43までのステップ2、タイミングt43からタイミングt44までのステップ3、タイミングt44からタイミングt45までのステップ4、タイミングt45からタイミングt46までのステップ5、及び、タイミングt46からタイミングt47までのステップ6を含む。
書込み期間後のタイミングt47からタイミングt50までが、読出し期間である。読出し期間は、タイミングt47からタイミングt48までのステップ7、タイミングt48からタイミングt49までのステップ8、及び、タイミングt49からタイミングt50までのステップ9を含む。
ステップ1は、第1行目の副画素SPix1−1、SPix1−2及びSPix1−3の各々の第1メモリ51への書込み期間である。ステップ2は、第1行目の副画素SPix1−1、SPix1−2及びSPix1−3の各々の第2メモリ52への書込み期間である。ステップ3は、第1行目の副画素SPix1−1、SPix1−2及びSPix1−3の各々の第3メモリ53への書込み期間である。
ステップ4は、第2行目の副画素SPix2−1、SPix2−2及びSPix2−3の各々の第1メモリ51への書込み期間である。ステップ5は、第2行目の副画素SPix2−1、SPix2−2及びSPix2−3の各々の第2メモリ52への書込み期間である。ステップ6は、第2行目の副画素SPix2−1、SPix2−2及びSPix2−3の各々の第3メモリ53への書込み期間である。
ステップ7は、各副画素SPixの第1メモリ51からの読出し期間である。ステップ8は、各副画素SPixの第2メモリ52からの読出し期間である。ステップ9は、各副画素SPixの第3メモリ53からの読出し期間である。
図25及び図26を参照すると、消去期間開始のタイミングt40において、ゲート線駆動回路9は、ゲート線群GLの第1ゲート線GCL、第2ゲート線GCL及び第3ゲート線GCL、並びに、ゲート線群GLの第1ゲート線GCL、第2ゲート線GCL及び第3ゲート線GCLに、0Vのゲート信号を出力する。ソース線駆動回路5は、ソース線SGL、SGL及びSGLに、20Vのソース信号を出力する。従って、全部の副画素SPixの書込み用トランジスタWTのゲートと半導体基板との間に、高電界が印加される。これにより、全部の副画素SPixの浮遊ゲートWTgの電子が、トンネル効果によって、半導体基板に放出される。従って、全部の副画素SPixの書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、負電圧方向(例えば、−2V)にシフトする。つまり、全部の副画素SPixの第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の副画素データは、「1」に一括消去される。
なお、消去期間において、電源電位VDDは、3Vとしたが、これに限定されず、0Vでも良い。電源電位VDDを0Vとした場合、読出し用トランジスタRTも消去動作となり、電子が浮遊ゲートRTgから十分に放出される。読出し用トランジスタRTが過剰消去(過剰な電子の放出)となる場合は、電源電位VDDを3Vとして、電界を緩和させると好適である。
各副画素SPixの各メモリへの副画素データの書込みは、ソース信号の供給側(図23中の下側)から遠い側の第1行目の副画素SPixの第1メモリ51から、ソース信号の供給側に近い側の第2行目の副画素SPixの第3メモリ53へと、順次行う。つまり、各副画素SPixの各メモリへの副画素データの書込みは、第1行目の副画素SPixの第1メモリ51への副画素データの書込み(ステップ1)→第1行目の副画素SPixの第2メモリ52への副画素データの書込み(ステップ2)→第1行目の副画素SPixの第3メモリ53への副画素データの書込み(ステップ3)→第2行目の副画素SPixの第1メモリ51への副画素データの書込み(ステップ4)→第2行目の副画素SPixの第2メモリ52への副画素データの書込み(ステップ5)→第2行目の副画素SPixの第3メモリ53への副画素データの書込み(ステップ6)という順序で行う。その理由は、書込み対象の行よりもソース信号の供給の手前側の行のメモリが消去状態になる場合があるからである。
なお、第4の実施の形態では、副画素データ書込みの順序は、第3の実施の形態のように固定されず、ランダムに書込むことが可能である。但し、書込み動作前に一括消去(或いはブロック単位での消去)が必要であるので、部分的な書換え(任意の副画素SPixの書換え)は、実質的には難しい。
書込み期間のステップ1開始のタイミングt41において、ゲート線駆動回路9は、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLに10Vのゲート信号を出力し、ゲート線群GLの第2ゲート線GCL及び第3ゲート線GCL、並びに、ゲート線群GLの第1ゲート線GCL、第2ゲート線GCL及び第3ゲート線GCLの0Vのゲート信号を維持する。
タイミングt41から遅延時間151の経過後に、ソース線駆動回路5は、ソース線SGLの0Vのソース信号を維持し、負論理の5Vのソース信号をソース線SGL及びSGLに出力する。
従って、副画素SPix1−1の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間電圧は、0Vである。このため、副画素SPix1−1の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間には、電流が流れない。従って、副画素SPix1−1の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのゲートと半導体基板との間には、ホットエレクトロン効果が発生しない。これにより、副画素SPix1−1の第1メモリ51の書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、負電圧方向(例えば、−2V)に維持される。このため、副画素SPix1−1の第1メモリ51の副画素データは、「1」に維持される。
また、副画素SPix1−2の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間には、5Vが印加される。そして、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLには、10Vが供給されている。従って、副画素SPix1−2の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間には、電流が流れる。これにより、副画素SPix1−2の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのゲートと半導体基板との間に、ホットエレクトロン効果が発生する。
従って、半導体基板のドレイン(又はソース)端から副画素SPix1−2の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTの浮遊ゲートWTgに電子が注入される。これにより、副画素SPix1−2の第1メモリ51の書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、正電圧方向(例えば、+2V)にシフトする。従って、副画素SPix1−2の第1メモリ51の副画素データは、「0」になる。
また、副画素SPix1−3の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間には、5Vが印加される。そして、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLには、10Vが供給されている。従って、副画素SPix1−3の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間には、電流が流れる。これにより、副画素SPix1−3の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTのゲートと半導体基板との間に、ホットエレクトロン効果が発生する。
従って、半導体基板のドレイン(又はソース)端から副画素SPix1−3の第1メモリ51の書込み用トランジスタWTの浮遊ゲートWTgに電子が注入される。これにより、副画素SPix1−3の第1メモリ51の書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、正電圧方向(例えば、+2V)にシフトする。従って、副画素SPix1−3の第1メモリ51の副画素データは、「0」になる。
ゲート線群GLの第2ゲート線GCL及び第3ゲート線GCL、並びに、ゲート線群GLの第1ゲート線GCL、第2ゲート線GCL及び第3ゲート線GCLのゲート信号は、0Vに維持されている。従って、副画素SPix1−1の第2メモリ52及び第3メモリ53、副画素SPix1−2の第2メモリ52及び第3メモリ53、副画素SPix1−3の第2メモリ52及び第3メモリ53、副画素SPix2−1の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53、副画素SPix2−2の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53、並びに、副画素SPix2−3の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の各々の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間には、電流が流れない。
従って、副画素SPix1−1の第2メモリ52及び第3メモリ53、副画素SPix1−2の第2メモリ52及び第3メモリ53、副画素SPix1−3の第2メモリ52及び第3メモリ53、副画素SPix2−1の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53、副画素SPix2−2の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53、並びに、副画素SPix2−3の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の各々の書込み用トランジスタWTのゲートと半導体基板との間には、ホットエレクトロン効果が発生しない。
従って、消去期間に書込まれた、副画素SPix1−1の第2メモリ52及び第3メモリ53、副画素SPix1−2の第2メモリ52及び第3メモリ53、副画素SPix1−3の第2メモリ52及び第3メモリ53、副画素SPix2−1の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53、副画素SPix2−2の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53、並びに、副画素SPix2−3の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の各々の副画素データ「1」は、維持される。
ステップ2開始のタイミングt42において、ゲート線駆動回路9は、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLに0Vのゲート信号を出力し、ゲート線群GLの第2ゲート線GCLに10Vのゲート信号を出力し、ゲート線群GLの第3ゲート線GCL、並びに、ゲート線群GLの第1ゲート線GCL、第2ゲート線GCL及び第3ゲート線GCLの0Vのゲート信号を維持する。
タイミングt42から遅延時間151経過後に、ソース線駆動回路5は、負論理の5Vのソース信号をソース線SGL及びSGLに供給し、ソース線SGLの0Vのソース信号を維持する。
従って、副画素SPix1−1の第2メモリ52の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間には、5Vが印加される。そして、ゲート線群GLの第2ゲート線GCLには、10Vが供給されている。従って、副画素SPix1−1の第2メモリ52の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間には、電流が流れる。これにより、副画素SPix1−1の第2メモリ52の書込み用トランジスタWTのゲートと半導体基板との間に、ホットエレクトロン効果が発生する。
従って、半導体基板のドレイン(又はソース)端から副画素SPix1−1の第2メモリ52の書込み用トランジスタWTの浮遊ゲートWTgに電子が注入される。これにより、副画素SPix1−1の第2メモリ52の書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、正電圧方向(例えば、+2V)にシフトする。従って、副画素SPix1−1の第2メモリ52の副画素データは、「0」になる。
また、副画素SPix1−2の第2メモリ52の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間電圧は、0Vである。このため、副画素SPix1−2の第2メモリ52の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間には、電流が流れない。従って、副画素SPix1−2の第2メモリ52の書込み用トランジスタWTのゲートと半導体基板との間には、ホットエレクトロン効果が発生しない。これにより、副画素SPix1−2の第2メモリ52の書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、負電圧方向(例えば、−2V)に維持される。これにより、副画素SPix1−2の第2メモリ52の副画素データは、「1」に維持される。
また、副画素SPix1−3の第2メモリ52の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間には、5Vが印加される。そして、ゲート線群GLの第2ゲート線GCLには、10Vが供給されている。従って、副画素SPix1−3の第2メモリ52の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間には、電流が流れる。これにより、副画素SPix1−3の第2メモリ52の書込み用トランジスタWTのゲートと半導体基板との間に、ホットエレクトロン効果が発生する。
従って、半導体基板のドレイン(又はソース)端から副画素SPix1−3の第2メモリ52の書込み用トランジスタWTの浮遊ゲートWTgに電子が注入される。これにより、副画素SPix1−3の第2メモリ52の書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、正電圧方向(例えば、+2V)にシフトする。従って、副画素SPix1−3の第2メモリ52の副画素データは、「0」になる。
上記したステップ1及びステップ2と同様の動作が、ステップ3からステップ6まで行われる。これにより、図24に示す副画素データが、副画素SPix1−1からSPix2−3までに、書込まれる。
読出し期間のステップ7開始のタイミングt47において、メモリ選択回路8は、メモリ選択線群SL及びSLの各々の第1メモリ選択線SELに0Vのメモリ選択信号を出力し、メモリ選択線群SL及びSLの第2メモリ選択線SEL及び第3メモリ選択線SELに、−5Vのメモリ選択信号を出力する。
メモリ選択線群SL及びSLの各々の第1メモリ選択線SELに出力された0Vのメモリ選択信号は、各副画素SPixの第1メモリ51の読出し用トランジスタRTのゲートに供給される。メモリ選択線群SL及びSLの各々の第2メモリ選択線SEL及び第3メモリ選択線SELに出力された−5Vのメモリ選択信号は、各副画素SPixの第2メモリ52及び第3メモリ53の各々の読出し用トランジスタRTのゲートに供給される。
副画素SPix1−1の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、負電圧方向(例えば、−2V)である。従って、副画素SPix1−1の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTは、オン状態になる。これにより、副画素SPix1−1のノードN1の電位は、3V(電源電位VDD)になる。
副画素SPix2−1の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、負電圧方向(例えば、−2V)である。従って、副画素SPix2−1の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTは、オン状態になる。これにより、副画素SPix2−1のノードN1の電位は、3V(電源電位VDD)になる。
副画素SPix1−2の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、正電圧方向(例えば、+2V)である。従って、副画素SPix1−2の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTは、オフ状態になる。従って、副画素SPix1−2のノードN1の電位は、プルダウン抵抗62によってプルダウンされ、0Vになる。
副画素SPix2−2の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、負電圧方向(例えば、−2V)である。従って、副画素SPix2−2の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTは、オン状態になる。これにより、副画素SPix2−2のノードN1の電位は、3V(電源電位VDD)になる。
副画素SPix1−3の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、正電圧方向(例えば、+2V)である。従って、副画素SPix1−3の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTは、オフ状態になる。従って、副画素SPix1−3のノードN1の電位は、プルダウン抵抗62によってプルダウンされ、0Vになる。
副画素SPix2−3の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、負電圧方向(例えば、−2V)である。従って、副画素SPix2−3の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTは、オン状態になる。これにより、副画素SPix2−3のノードN1の電位は、3V(電源電位VDD)になる。
上記したステップ7と同様の動作が、ステップ8及びステップ9で行われる。これにより、図24に示す副画素データが、副画素SPix1−1からSPix2−3までの各々の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53から、読出される。
第4の実施の形態の表示装置は、第3の実施の形態の表示装置1Aと同様の効果を奏する。
(第5の実施の形態)
第5の実施の形態の表示装置の全体構成は、第1の実施の形態の表示装置1(図1参照)と同様であるので、図示及び説明を省略する。
図28は、第5の実施の形態の表示装置の回路構成を示す図である。図28では、M行×N列の副画素SPixの内の、2×2個の副画素SPixを示している。
第5の実施の形態の表示装置は、第3の実施の形態の表示装置1A(図17参照)と比較して、メモリ選択回路8と、メモリ選択線群SL、SL、・・・と、を含んでいない。
第3の実施の形態の表示装置1Aでは、メモリ選択回路8と、メモリ選択線群SL、SL、・・・とが、各副画素SPixからの副画素データの読出しの役割を担う。一方、第5の実施の形態の表示装置では、ゲート線駆動回路9と、ゲート線群GL、GL、・・・とが、各副画素SPixへの副画素データの書込みの役割に加えて、各副画素SPixからの副画素データの読出しの役割をも担う。
図29は、第5の実施の形態の表示装置の副画素の構成を示す図である。図29では、M行×N列の副画素SPixの内の、2行×3列の6個の副画素SPixを示している。図29では、表示信号線FRP、反転表示信号線xFRP、液晶LQ及び保持容量Cの記載を省略している。
各列の副画素SPixの書込み用トランジスタWTのソース−ドレイン経路は、直列に接続されている。つまり、各列の副画素SPixの書込み用トランジスタWTは、いわゆるNAND型に接続されている。
第5の実施の形態の副画素の構成は、第3の実施の形態の副画素の構成(図18参照)と比較して、読出し用トランジスタRTの接続が異なっている。各副画素SPixの読出し用トランジスタRTのゲートは、ゲート線GCLに接続されている。このため、第5の実施の形態の表示装置は、第3の実施の形態のメモリ選択線SELを含んでいない。
図30は、第5の実施の形態の表示装置の副画素に書込まれる副画素データを示す図である。図31は、第5の実施の形態の表示装置の副画素に副画素データを書込み及び読出しをする際の動作タイミングを示すタイミング図である。図32は、第5の実施の形態の表示装置の副画素に書込みをする際の各部の電位を示す図である。図33は、第5の実施の形態の表示装置の副画素から読出しをする際の各部の電位を示す図である。
図29から図33を参照して、第5の実施の形態の表示装置の副画素SPixに副画素データを書込み及び読出しをする際の動作について説明する。
フラッシュメモリである書込み用トランジスタWTは、副画素データの書込みの前に、消去が必要である。図31から図33において、タイミングt60からタイミングt61までが、消去期間である。
消去期間後のタイミングt61からタイミングt67までが、書込み期間である。書込み期間は、タイミングt61からタイミングt62までのステップ1、タイミングt62からタイミングt63までのステップ2、タイミングt63からタイミングt64までのステップ3、タイミングt64からタイミングt65までのステップ4、タイミングt65からタイミングt66までのステップ5、及び、タイミングt66からタイミングt67までのステップ6を含む。
書込み期間後のタイミングt67からタイミングt70までが、読出し期間である。読出し期間は、タイミングt67からタイミングt68までのステップ7、タイミングt68からタイミングt69までのステップ8、及び、タイミングt69からタイミングt70までのステップ9を含む。
ステップ1は、第1行目の副画素SPix1−1、SPix1−2及びSPix1−3の各々の第1メモリ51への書込み期間である。ステップ2は、第1行目の副画素SPix1−1、SPix1−2及びSPix1−3の各々の第2メモリ52への書込み期間である。ステップ3は、第1行目の副画素SPix1−1、SPix1−2及びSPix1−3の各々の第3メモリ53への書込み期間である。
ステップ4は、第2行目の副画素SPix2−1、SPix2−2及びSPix2−3の各々の第1メモリ51への書込み期間である。ステップ5は、第2行目の副画素SPix2−1、SPix2−2及びSPix2−3の各々の第2メモリ52への書込み期間である。ステップ6は、第2行目の副画素SPix2−1、SPix2−2及びSPix2−3の各々の第3メモリ53への書込み期間である。
ステップ7は、各副画素SPixの第1メモリ51からの読出し期間である。ステップ8は、各副画素SPixの第2メモリ52からの読出し期間である。ステップ9は、各副画素SPixの第3メモリ53からの読出し期間である。
図31及び図32を参照すると、消去期間開始のタイミングt60において、ゲート線駆動回路9は、ゲート線群GLの第1ゲート線GCL、第2ゲート線GCL及び第3ゲート線GCL、並びに、ゲート線群GLの第1ゲート線GCL、第2ゲート線GCL及び第3ゲート線GCLに、20Vのゲート信号を出力する。ソース線駆動回路5は、ソース線SGL、SGL及びSGLに、0Vのソース信号を出力する。従って、全部の副画素SPixの書込み用トランジスタWTのゲートと半導体基板との間に、高電界が印加される。これにより、トンネル効果によって、全部の副画素SPixの全部のメモリの書込み用トランジスタWTの浮遊ゲートWTgに電子が半導体基板から注入される。
タイミングt60から消去遅延時間150の経過の後、全部の副画素SPixの全部のメモリの書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、正電圧方向(例えば、+2V)にシフトする。つまり、全部の副画素SPixの全部のメモリの副画素データは、「0」に一括消去される。なお、このとき、ゲート線群GLの第1ゲート線GCL、第2ゲート線GCL及び第3ゲート線GCL、並びに、ゲート線群GLの第1ゲート線GCL、第2ゲート線GCL及び第3ゲート線GCLに、20Vのゲート信号が供給されている。従って、全部の副画素SPixの全部のメモリの読出し用トランジスタRTは、オン状態になる。これにより、全部の副画素SPixのノードN1の電位は、3V(電源電位VDD)になる。タイミングtから消去遅延時間150の間は、消去前の例えば閾値電圧0Vの期間であるが、この期間も読出し用トランジスタRTは、オン状態にあるため、ノードN1電位に特に変化はない。
書込み期間のステップ1及びステップ2は、第3の実施の形態のステップ1及びステップ2と同様であるので、説明を省略する。
タイミングt63において、ゲート線駆動回路9は、ゲート線群GLの第1ゲート線GCL及び第2ゲート線GCLのゲート信号を0Vに維持し、ゲート線群GLの第3ゲート線GCLに0Vのゲート信号を出力し、ゲート線群GLの第1ゲート線GCL、第2ゲート線GCL及び第3ゲート線GCLの23Vのゲート信号を維持する。このとき、副画素SPix1−3の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の副画素データは、全部「0」である。つまり、副画素SPix1−3の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、+2Vである。そして、ゲート線群GLの第1ゲート線GCL、第2ゲート線GCL及び第3ゲート線GCLには、0Vが供給されている。このため、副画素SPix1−3の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の読出し用トランジスタRTは、オフ状態になる。従って、副画素SPix1−3のノードN1の電位は、プルダウン抵抗62によってプルダウンされ、0Vになる。
ステップ1及びステップ2と同様の動作が、ステップ3からステップ6まで行われる。これにより、図30に示す副画素データが、副画素SPix1−1からSPix2−3までに、書込まれる。
読出し期間のステップ7開始のタイミングt67において、ゲート線駆動回路9は、ゲート線群GL及びGLの各々の第1ゲート線GCLの0Vのゲート信号を維持し、ゲート線群GL及びGLの各々の第2ゲート線GCL及び第3ゲート線GCLに、−5Vのゲート信号を出力する。
なお、ゲート線駆動回路9が、ゲート線群GL及びGLの各々の第2ゲート線GCL及び第3ゲート線GCLに−5Vのメモリ選択信号を出力することとしたが、これに限定されない。ゲート線駆動回路9がゲート線群GL及びGLの各々の第2ゲート線GCL及び第3ゲート線GCLに出力するゲート信号は、負電圧方向の閾値電圧(例えば、−2V)よりも低ければよい。従って、例えば、ゲート線駆動回路9は、ゲート線群GL及びGLの各々の第2ゲート線GCL及び第3ゲート線GCLに−4.5Vのゲート信号を出力することとしても良い。
ゲート線群GL及びGLの各々の第1ゲート線GCLに出力された0Vのゲート信号は、各副画素SPixの第1メモリ51の読出し用トランジスタRTのゲートに供給される。ゲート線群GL及びGLの各々の第2ゲート線GCL及び第3ゲート線GCLに出力された−5Vのゲート信号は、各副画素SPixの第2メモリ52及び第3メモリ53の各々の読出し用トランジスタRTのゲートに供給される。
副画素SPix1−1の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、−2Vである。従って、副画素SPix1−1の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTは、オン状態になる。これにより、副画素SPix1−1のノードN1の電位は、3V(電源電位VDD)になる。
副画素SPix2−1の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、−2Vである。従って、副画素SPix2−1の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTは、オン状態になる。これにより、副画素SPix2−1のノードN1の電位は、3V(電源電位VDD)になる。
副画素SPix1−2の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、+2Vである。従って、副画素SPix1−2の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTは、オフ状態になる。従って、副画素SPix1−2のノードN1の電位は、プルダウン抵抗62によってプルダウンされ、0Vになる。
副画素SPix2−2の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、−2Vである。従って、副画素SPix2−2の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTは、オン状態になる。これにより、副画素SPix2−2のノードN1の電位は、3V(電源電位VDD)になる。
副画素SPix1−3の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、+2Vである。従って、副画素SPix1−3の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTは、オフ状態になる。従って、副画素SPix1−3のノードN1の電位は、プルダウン抵抗62によってプルダウンされ、0Vになる。
副画素SPix2−3の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、−2Vである。従って、副画素SPix2−3の第1メモリ51の読出し用トランジスタRTは、オン状態になる。これにより、副画素SPix2−3のノードN1の電位は、3V(電源電位VDD)になる。
上記したステップ7と同様の動作が、ステップ8及びステップ9で行われる。これにより、図30に示す副画素データが、副画素SPix1−1からSPix2−3までの各々の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53から、読出される。
[副画素のレイアウト]
図34は、第5の実施の形態の表示装置の副画素のレイアウトを示す図である。図34では、1個の副画素SPixを示している。
副画素SPixは、第1メモリ51と、第2メモリ52と、第3メモリ53と、反転スイッチ61と、プルダウン抵抗62と、を含む。反転スイッチ61は、インバータ61aと、トランスファーゲート61b及び61cと、を含む。トランスファーゲート61bとトランスファーゲート61cとの接続部は、コンタクト61dを介して、副画素電極(反射電極)15(図2参照)に接続されている。
第1メモリ51、第2メモリ52、第3メモリ53、インバータ61a、トランスファーゲート61b及び61c、プルダウン抵抗62の各々は、半導体層と、第1配線層の配線と、第2配線層の配線と、で構成されている。
第1メモリ51は、書込み用トランジスタWTと、読出し用トランジスタRTと、を含む。書込み用トランジスタWTは、n型の半導体層51aと、浮遊ゲート51cと、を含む。読出し用トランジスタRTは、n型の半導体層51bと、浮遊ゲート51cと、を含む。
図35は、第5の実施の形態の表示装置の副画素の断面図である。詳しくは、図35は、図34中のA−B線での断面図である。この例では、1個の浮遊ゲート51cが、書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTに亘っている。つまり、書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTは、1個の浮遊ゲート51cを共用している。浮遊ゲート51cのA側の端部が、書込み用トランジスタWTの浮遊ゲートWTgになっている。浮遊ゲート51cのB側の端部が、読出し用トランジスタRTの浮遊ゲートRTgになっている。
なお、書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTが1個の浮遊ゲート51cを共用することに限定されない。書込み用トランジスタWTの浮遊ゲートWTgと、読出し用トランジスタRTの浮遊ゲートRTgとが、別体として形成され、配線層の配線によって接続されても良い。
第5の実施の形態の表示装置は、第3の実施の形態の表示装置1Aと同様の効果を奏する。
(第6の実施の形態)
第6の実施の形態の表示装置の全体構成は、第1の実施の形態の表示装置1(図1参照)と同様であるので、図示及び説明を省略する。
図36は、第6の実施の形態の表示装置の副画素の構成を示す図である。図36では、M行×N列の副画素SPixの内の、2行×3列の6個の副画素SPixを示している。図36では、表示信号線FRP、反転表示信号線xFRP、液晶LQ及び保持容量Cの記載を省略している。
各副画素SPixの書込み用トランジスタWTのドレイン及びソースの内の一方は、基準電位に接続されている。各副画素SPixの書込み用トランジスタWTのドレイン及びソースの内の他方は、ソース線SGLに接続されている。つまり、各列の副画素SPixの書込み用トランジスタWTは、ソース−ドレイン経路が並列に接続されている。従って、各列の副画素SPixの書込み用トランジスタWTは、いわゆるNOR型に接続されている。
第6の実施の形態の副画素の構成は、第4の実施の形態の副画素の構成(図23参照)と比較して、読出し用トランジスタRTの接続が異なっている。各副画素SPixの読出し用トランジスタRTのゲートは、ゲート線GCLに接続されている。このため、第6の実施の形態の表示装置は、第4の実施の形態のメモリ選択線SELを含んでいない。
図37は、第6の実施の形態の表示装置の副画素に書込まれる副画素データを示す図である。図38は、第6の実施の形態の表示装置の副画素に副画素データを書込み及び読出しをする際の動作タイミングを示すタイミング図である。図39は、第6の実施の形態の表示装置の副画素に書込みをする際の各部の電位を示す図である。図40は、第6の実施の形態の表示装置の副画素から読出しをする際の各部の電位を示す図である。
図36から図40を参照して、第6の実施の形態の表示装置の副画素SPixに副画素データを書込み及び読出しをする際の動作について説明する。
フラッシュメモリである書込み用トランジスタWTは、副画素データの書込みの前に、消去が必要である。図38から図40において、タイミングt80からタイミングt81までが、消去期間である。
消去期間後のタイミングt81からタイミングt87までが、書込み期間である。書込み期間は、タイミングt81からタイミングt82までのステップ1、タイミングt82からタイミングt83までのステップ2、タイミングt83からタイミングt84までのステップ3、タイミングt84からタイミングt85までのステップ4、タイミングt85からタイミングt86までのステップ5、及び、タイミングt86からタイミングt87までのステップ6を含む。
書込み期間後のタイミングt87からタイミングt90までが、読出し期間である。読出し期間は、タイミングt87からタイミングt88までのステップ7、タイミングt88からタイミングt89までのステップ8、及び、タイミングt89からタイミングt90までのステップ9を含む。
ステップ1は、第1行目の副画素SPix1−1、SPix1−2及びSPix1−3の各々の第1メモリ51への書込み期間である。ステップ2は、第1行目の副画素SPix1−1、SPix1−2及びSPix1−3の各々の第2メモリ52への書込み期間である。ステップ3は、第1行目の副画素SPix1−1、SPix1−2及びSPix1−3の各々の第3メモリ53への書込み期間である。
ステップ4は、第2行目の副画素SPix2−1、SPix2−2及びSPix2−3の各々の第1メモリ51への書込み期間である。ステップ5は、第2行目の副画素SPix2−1、SPix2−2及びSPix2−3の各々の第2メモリ52への書込み期間である。ステップ6は、第2行目の副画素SPix2−1、SPix2−2及びSPix2−3の各々の第3メモリ53への書込み期間である。
ステップ7は、各副画素SPixの第1メモリ51からの読出し期間である。ステップ8は、各副画素SPixの第2メモリ52からの読出し期間である。ステップ9は、各副画素SPixの第3メモリ53からの読出し期間である。
図38及び図39を参照すると、消去期間開始のタイミングt80において、ゲート線駆動回路9は、ゲート線群GLの第1ゲート線GCL、第2ゲート線GCL及び第3ゲート線GCL、並びに、ゲート線群GLの第1ゲート線GCL、第2ゲート線GCL及び第3ゲート線GCLに、0Vのゲート信号を出力する。ソース線駆動回路5は、ソース線SGL、SGL及びSGLに、20Vのソース信号を出力する。従って、全部の副画素SPixの書込み用トランジスタWTのゲートと半導体基板との間に、高電界が印加される。これにより、全部の副画素SPixの浮遊ゲートWTgの電子が、トンネル効果によって、半導体基板に放出される。
タイミングt80から消去遅延時間150の経過の後、全部の副画素SPixの第1メモリ51の書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、負電圧方向(例えば、−2V)にシフトする。つまり、全部の副画素SPixの第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の副画素データは、「1」に一括消去される。なお、このとき、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLからゲート線群GLの第1ゲート線GCLまでに、0Vのゲート信号が供給されている。従って、全部の副画素SPixの全部のメモリの読出し用トランジスタRTは、オン状態になる。これにより、全部の副画素SPixのノードN1の電位は、3V(電源電位VDD)になる。
書込み期間のステップ1及びステップ2は、第4の実施の形態のステップ1及びステップ2と同様であるので、説明を省略する。
ステップ3開始のタイミングt83において、ゲート線駆動回路9は、ゲート線群GLの第1ゲート線GCLの0Vを維持し、ゲート線群GLの第2ゲート線GCLに0Vのゲート信号を出力し、ゲート線群GLの第3ゲート線GCLに10Vのゲート信号を出力し、ゲート線群GLの第1ゲート線GCL、第2ゲート線GCL及び第3ゲート線GCLの0Vのゲート信号を維持する。
タイミングt83から遅延時間151経過後において、ソース線駆動回路5は、負論理の5Vのソース信号をソース線SGL及びSGLに供給し、ソース線SGLの0Vのソース信号を維持する。
従って、副画素SPix1−1の第3メモリ53の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間には、5Vが印加される。そして、ゲート線群GLの第3ゲート線GCLには、10Vが供給されている。従って、副画素SPix1−1の第3メモリ53の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間には、電流が流れる。これにより、副画素SPix1−1の第3メモリ53の書込み用トランジスタWTのゲートと半導体基板との間に、ホットエレクトロン効果が発生する。
従って、半導体基板のドレイン(又はソース)端から副画素SPix1−1の第3メモリ53の書込み用トランジスタWTの浮遊ゲートWTgに電子が注入される。これにより、副画素SPix1−1の第3メモリ53の書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、正電圧方向(例えば、+2V)にシフトする。従って、副画素SPix1−1の第3メモリ53の副画素データは、「0」になる。
また、副画素SPix1−2の第3メモリ53の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間電圧は、0Vである。このため、副画素SPix1−3の第3メモリ53の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間には、電流が流れない。従って、副画素SPix1−2の第3メモリ53の書込み用トランジスタWTのゲートと半導体基板との間には、ホットエレクトロン効果が発生しない。これにより、副画素SPix1−2の第3メモリ53の書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、負電圧方向(例えば、−2V)に維持される。これにより、副画素SPix1−2の第3メモリ53の副画素データは、「1」に維持される。
また、副画素SPix1−3の第3メモリ53の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間には、5Vが印加される。そして、ゲート線群GLの第3ゲート線GCLには、10Vが供給されている。従って、副画素SPix1−3の第3メモリ53の書込み用トランジスタWTのドレイン−ソース間には、電流が流れる。これにより、副画素SPix1−3の第3メモリ53の書込み用トランジスタWTのゲートと半導体基板との間に、ホットエレクトロン効果が発生する。
従って、半導体基板のドレイン(又はソース)端から副画素SPix1−3の第3メモリ53の書込み用トランジスタWTの浮遊ゲートWTgに電子が注入される。これにより、副画素SPix1−3の第3メモリ53の書込み用トランジスタWT及び読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、正電圧方向(例えば、+2V)にシフトする。従って、副画素SPix1−3の第3メモリ53の副画素データは、「0」になる。
タイミングt83から遅延時間151及び書込み遅延時間152経過後において、副画素SPix1−3の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の副画素データは、全部「0」である。つまり、副画素SPix1−3の第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の読出し用トランジスタRTの閾値電圧は、+2Vである。また、ゲート線駆動回路9は、ゲート線群GLの第1ゲート線GCL及び第2ゲート線GCLのゲート信号を0Vに維持し、ゲート線群GLの第3ゲート線GCLに10Vのゲート信号を出力し、ゲート線群GLの第1ゲート線GCL、第2ゲート線GCL及び第3ゲート線GCLの0Vのゲート信号を維持している。つまり、ゲート線群GLの第1ゲート線GCL及び第2ゲート線GCLには、0Vが供給されており、ゲート線群GLの第3ゲート線GCLには、10Vが供給されている。このため、副画素SPix1−3の第1メモリ51及び第2メモリ52の読出し用トランジスタRTはオフ状態になるが、副画素SPix1−3の第3メモリ53の読出し用トランジスタRTはオン状態になる。従って、タイミングt83から遅延時間151及び書込み遅延時間152経過後においても、副画素SPix1−3のノードN1の電位は、3V(電源電位VDD)に維持される。第3ゲート線GCLcが0Vになったタイミングで、第1〜3メモリすべての読出し用トランジスタがオフし、ノードN1の電位が0Vに変化する。
ステップ1からステップ3までと同様の動作が、ステップ4からステップ6まで行われる。これにより、図37に示す副画素データが、副画素SPix1−1からSPix2−3までに、書込まれる。
読出し期間のステップ7からステップ9までは、第5の実施の形態のステップ7からステップ9までと同様であるので、説明を省略する。
第6の実施の形態の表示装置は、第4の実施の形態の表示装置と同様の効果を奏する。
更に、第6の実施の形態の表示装置は、第4の実施の形態の表示装置と比較して、メモリ選択線群SL、SL、・・・を不要にできる。これにより、第6の実施の形態の表示装置は、異物等による短絡のリスクが更に低減され、歩留りを更に向上することができる。
(第7の実施の形態)
図41は、第7の実施の形態の表示装置の副画素の構成を示す図である。図41では、M行×N列の副画素SPixの内の、2行×3列の6個の副画素SPixを示している。図41では、表示信号線FRP、反転表示信号線xFRP、液晶LQ及び保持容量Cの記載を省略している。
第7の実施の形態の副画素の構成は、第5の実施の形態の副画素の構成(図29参照)と比較して、第1メモリ51から第3メモリ53までの接続が異なっている。副画素SPix1−1の第1メモリ51から第3メモリ53まで、並びに、副画素SPix2−1の第1メモリ51から第3メモリ53までは、スイッチSGSW1−1を介して、ソース線SGLに接続されている。つまり、副画素SPix1−1の第1メモリ51から第3メモリ53まで、並びに、副画素SPix2−1の第1メモリ51から第3メモリ53までは、スイッチSGSW1−1を介して分岐した分岐ソース線SGL1−1に接続されている。
同様に、副画素SPix1−2の第1メモリ51から第3メモリ53まで、並びに、副画素SPix2−2の第1メモリ51から第3メモリ53までは、スイッチSGSW1−2を介して、ソース線SGLに接続されている。つまり、副画素SPix1−2の第1メモリ51から第3メモリ53まで、並びに、副画素SPix2−2の第1メモリ51から第3メモリ53までは、スイッチSGSW1−2を介して分岐した分岐ソース線SGL2−1に接続されている。
同様に、副画素SPix1−3の第1メモリ51から第3メモリ53まで、並びに、副画素SPix2−3の第1メモリ51から第3メモリ53までは、スイッチSGSW1−3を介して、ソース線SGLに接続されている。つまり、副画素SPix1−3の第1メモリ51から第3メモリ53まで、並びに、副画素SPix2−3の第1メモリ51から第3メモリ53までは、スイッチSGSW1−3を介して分岐した分岐ソース線SGL3−1に接続されている。
スイッチSGSW1−1、SGSW1−2及びSGSW1−3は、トランジスタとするが、本開示はこれに限定されない。スイッチSGSW1−1、SGSW1−2及びSGSW1−3のゲートは、スイッチ制御線SGに接続されている。
第7の実施の形態では、副画素SPixの2行毎にスイッチSGSWが設けられることとするが、本開示はこれに限定されない。副画素SPixの1行毎又は3行以上毎にスイッチSGSWが設けられても良い。
第7の実施の形態のメモリの内部構成は、第5の実施の形態のメモリの内部構成(図29参照)又は第6の実施の形態のメモリの内部構成(図36参照)と同様である。なお、第7の実施の形態の表示装置にメモリ選択線群SL、SL、・・・を設け、第7の実施の形態のメモリの内部構成を、第3の実施の形態のメモリの内部構成(図18参照)又は第4の実施の形態のメモリの内部構成(図23参照)と同様にしても良い。
ゲート線駆動回路9は、第1行目及び第2行目の副画素SPixの副画素データの消去又は書込みを行う際には、スイッチ制御線SGにハイレベルのスイッチ制御信号を出力する。これにより、第1行目及び第2行目の副画素SPixの第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53は、ソース線SGLに接続される。これにより、第1行目及び第2行目の副画素SPixの第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53の副画素データの消去又は書込みが、可能になる。
一方、ゲート線駆動回路9は、第1行目及び第2行目の副画素SPixの副画素データの消去又は書込みを行わない際には、スイッチ制御線SGにローレベルのスイッチ制御信号を出力する。これにより、第1行目及び第2行目の副画素SPixの第1メモリ51、第2メモリ52及び第3メモリ53は、ソース線SGLと遮断される。
第7の実施の形態の表示装置は、第1から第6の実施の形態の表示装置と同様の効果を奏する。
更に、第7の実施の形態の表示装置は、スイッチ制御信号に基づいてソース線SGLに接続された行の、副画素SPixの副画素データの消去又は書込みが可能である。つまり、第7の実施の形態の表示装置は、部分消去又は部分書込みが可能である。これにより、第7の実施の形態の表示装置は、1つの書込みタイミングにおいて、ソース線SGLに接続される副画素SPixの数を少なくすることができる。これにより、第7の実施の形態の表示装置は、ソース線SGLの負荷抵抗及び負荷容量を低減することができる。従って、第7の実施の形態の表示装置は、副画素SPixへの副画素データの高速な書込みが可能になる。
(適用例)
図42は、第1から第7の実施の形態の表示装置の適用例を示す図である。図42は、表示装置を電子棚札に適用した例を示す図である。
図42に示すように、表示装置1B、1C及び1Dは、それぞれ棚102に取り付けられている。表示装置1B、1C及び1Dの各々は、上述した第1から第7の実施の形態の表示装置と同様の構成を有する。
表示装置1B、1C及び1Dは、床面103からの高さが互いに異なって設置され、且つ、パネル傾斜角度が互いに異なるように設置されている。ここで、パネル傾斜角度は、表示面1aの法線と水平方向とがなす角度である。表示装置1B、1C及び1Dは、光源としての照明器具100からの入射光110を反射することにより、画像120を観察者105側に出射する。
第1から第7の実施の形態の表示装置は、電子棚札に適用すると好適である。その理由は、次の2点である。
第1に、フラッシュメモリでは、半導体基板と浮遊ゲートとの間に形成されたトンネル酸化膜は、電子が通過する都度、劣化する。つまり、トンネル酸化膜は、副画素データが書込まれる都度、劣化する。従って、フラッシュメモリは、書換え回数に上限がある。
第1から第7の実施の形態の表示装置をスマートフォンやパーソナルコンピュータに適用すると、副画素データが副画素SPixに書込まれる頻度が高く、装置寿命が短くなってしまう可能性が高い。従って、第1から第7の実施の形態の表示装置をスマートフォンやパーソナルコンピュータに適用すると、装置寿命を考慮する必要がある。
一方、電子棚札では、副画素データが副画素SPixに書込まれるのは、商品価格の変更や、商品入替などの場合である。従って、第1から第7の実施の形態の表示装置を電子棚札に適用すると、副画素データが副画素SPixに書込まれる頻度が低く、装置寿命が短くなってしまう可能性が低い。従って、第1から第7の実施の形態の表示装置を電子棚札に適用すると、装置寿命を考慮する必要を、実質的に抑制できる。
第2に、電子棚札では、商品価格の変更や、商品入替などが無ければ、同じ画像が何日間か繰り返して表示される可能性がある。もし、電子棚札にDRAMやSRAMなどの揮発性メモリを用いるとすると、たとえ前日までと同じ画像を表示する場合であっても、商品販売店の毎日の開店時刻前に、副画素データをDRAMやSRAMなどに書込む必要がある。或いは、電子棚札に記憶保持用のバッテリを備えて、DRAMやSRAMなどに記憶されている、前日までの副画素データを保持する必要がある。
一方、第1から第7の実施の形態の表示装置を電子棚札に適用すると、副画素SPixが不揮発性のフラッシュメモリを用いているので、前日までと同じ画像を表示する場合は、商品販売店の毎日の開店時刻前に、副画素データを副画素SPixに書込む必要がない。また、電子棚札に記憶保持用のバッテリを備える必要がない。従って、第1から第7の実施の形態の表示装置を電子棚札に適用すると、商品販売店の利便性を向上させることができる。
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではない。実施の形態で開示された内容はあくまで一例にすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で行われた適宜の変更についても、当然に本発明の技術的範囲に属する。上述した各実施形態及び各変形例の要旨を逸脱しない範囲で、構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも1つを行うことができる。
1、1A、1B、1C、1D 表示装置
1a 表示面
2 第1パネル
3 第2パネル
4 インタフェース回路
4a シリアル−パラレル変換回路
4b タイミングコントローラ
4c 設定レジスタ
5 ソース線駆動回路
6 共通電極駆動回路
7 反転駆動回路
8 メモリ選択回路
9 ゲート線駆動回路
11 第1基板
15 副画素電極(反射電極)
21 第2基板
23 共通電極
30 液晶層
50 メモリブロック
51 第1メモリ
52 第2メモリ
53 第3メモリ
61 反転スイッチ
62 プルダウン抵抗
FRP 表示信号線
GL ゲート線群
GCL ゲート線
Pix 画素
SGL ソース線
SPix 副画素
SL メモリ選択線群
SEL メモリ選択線

Claims (17)

  1. 行方向及び列方向に配列されると共に、副画素データを記憶する少なくとも1つのメモリを有するメモリブロックを各々が含む、複数の副画素を備え、
    前記メモリは、
    浮遊ゲートを有し、前記浮遊ゲート内の電荷に基づいて副画素データを記憶する、第1トランジスタと、
    前記第1トランジスタの前記浮遊ゲートに電気的に接続された浮遊ゲートを有し、ドレイン及びソースの内の一方が電源電位に接続され、ドレイン及びソースの内の他方がノードに接続された、第2トランジスタと、
    を含み、
    前記複数の副画素は、
    前記ノードの電位に基づいて画像を表示する、
    表示装置。
  2. 各列の前記メモリの前記第1トランジスタのソース−ドレイン経路は、直列に電気的に接続されている、
    請求項1に記載の表示装置。
  3. 各列に夫々設けられ、各列の前記メモリの前記第1トランジスタにソース信号を夫々供給する複数のソース線を更に備える、
    請求項2に記載の表示装置。
  4. 各行に夫々設けられ、各行の前記メモリの前記第1トランジスタのゲートにゲート信号を夫々供給する複数のゲート線を更に備える、
    請求項2又は3に記載の表示装置。
  5. 前記メモリブロックは、行方向に沿って配列された複数の前記メモリを含む、
    請求項2から4のいずれか1項に記載の表示装置。
  6. 前記第2トランジスタのゲートは、前記ゲート線に電気的に接続されている、
    請求項5に記載の表示装置。
  7. 各行に夫々設けられ、各行の前記メモリの前記第2トランジスタのゲートにメモリ選択信号を夫々供給する複数のメモリ選択線を更に備える、
    請求項5に記載の表示装置。
  8. 各列の前記メモリの前記第1トランジスタのソース−ドレイン経路は、並列に接続されている、
    請求項1に記載の表示装置。
  9. 各列に夫々設けられ、各列の前記メモリの前記第1トランジスタにソース信号を夫々供給する複数のソース線を更に備える、
    請求項8に記載の表示装置。
  10. 各行に夫々設けられ、各行の前記メモリの前記第1トランジスタのゲートにゲート信号を夫々供給する複数のゲート線を更に備える、
    請求項8又は9に記載の表示装置。
  11. 前記メモリブロックは、行方向に沿って配列された複数の前記メモリを含む、
    請求項8から10のいずれか1項に記載の表示装置。
  12. 前記第2トランジスタのゲートは、前記ゲート線に電気的に接続されている、
    請求項11に記載の表示装置。
  13. 各行に夫々設けられ、各行の前記メモリの前記第2トランジスタのゲートにメモリ選択信号を夫々供給する複数のメモリ選択線を更に備える、
    請求項11に記載の表示装置。
  14. 前記複数の副画素の複数の行は、スイッチを介して、前記ソース線に電気的に接続されている、
    請求項1から13のいずれか1項に記載の表示装置。
  15. 前記複数の副画素の各々は、
    副画素電極と、
    前記ノードの電位をそのまま又は反転させて副画素電極に出力するスイッチ回路と、
    を更に含み、
    前記複数の副画素に共通なコモン電位が供給される共通電極と、
    前記コモン電位を基準信号に同期して反転させて、前記共通電極に出力する、共通電極駆動回路と、
    各行に夫々設けられ、前記スイッチ回路に電気的に夫々接続されている、複数の表示信号線と、
    前記副画素電極に供給される電位をそのまま又は反転させるための表示信号を、前記基準信号に同期して反転させて前記複数の表示信号線に出力する、反転駆動回路と、
    を更に備え、
    前記スイッチ回路は、
    前記表示信号に基づいて、前記ノードの電位をそのまま又は反転させて前記副画素電極に出力する、
    請求項1から14のいずれか1項に記載の表示装置。
  16. 前記複数の副画素の各々は、
    前記ノードをプルダウンするプルダウン抵抗を更に含む、
    請求項1から15のいずれか1項に記載の表示装置。
  17. 行方向及び列方向に配列されると共に、副画素データを記憶する少なくとも1つのメモリを有するメモリブロックを各々が含む、複数の副画素を備え、
    前記メモリは、
    浮遊ゲートを有し、前記浮遊ゲート内の電荷に基づいて副画素データを記憶する、第1トランジスタと、
    前記第1トランジスタの前記浮遊ゲートに電気的に接続された浮遊ゲートを有し、ドレイン及びソースの内の一方が電源電位に接続され、ドレイン及びソースの内の他方がノードに接続された、第2トランジスタと、
    を含み、
    前記複数の副画素は、
    前記ノードの電位に基づいて画像を表示する、
    電子棚札。
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