JP3767127B2 - Liquid crystal display panel driving device, liquid crystal display device, and electronic apparatus - Google Patents

Liquid crystal display panel driving device, liquid crystal display device, and electronic apparatus Download PDF

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネルの駆動装置、液晶表示装置及び電子機器の技術分野に属し、特に、MIM(Metal Insulator Metal)駆動素子等の双方向ダイオード特性を有する2端子型非線形素子を用いたアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルの駆動装置、該駆動装置を備えた液晶表示装置(液晶表示モジュール)及び該液晶表示装置を備えた電子機器の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
従来、アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルとしては、TFT(薄膜トランジスタ)駆動素子を用いたものの他に、MIM駆動素子等の双方向ダイオード特性を有する2端子型非線形素子を用いたものがある。MIM駆動素子等は、急峻なしきい値を持つため、従来の単純マトリクス駆動方式と比較すると画素間におけるクロストークの問題が少ない点で有利であり、TFT駆動素子と比較すると、素子構成や製造工程が比較的簡易な点で有利である。
【0003】
この種のMIM駆動素子等を用いた液晶表示パネルにおける階調表示は、データ側ドライバ回路として2値ドライバ回路を使用し、例えばPWM(パルス幅変調)のように、各駆動素子を選択する期間である1選択期間(以下、1H期間と称する)中のデータ信号の2値(オン又はオフ)を取る時間的な割合を階調レベルに応じて制御することにより行うのが一般的である。この階調表示について、図26を参照して、説明する。
【0004】
図26に示したように、データ側ドライバ回路には、1H期間毎に、1H期間の開始タイミングを示すRES信号が入力される。ここで、上述した1H期間中の2値を取る時間的な割合と液晶表示パネルの透過率とは、一般にリニアな関係とはならない。例えば64階調の場合、1H期間中のオンを取る幅を変化させた場合に得られる各階調レベル0(例えば黒)、1、2、…、63(例えば白)と当該オン幅とは、液晶の特性及び液晶表示パネルの特性等により図27のグラフに示すような関係を持つ。
【0005】
このため、MIM駆動素子を用いた液晶表示パネルにおける階調表示は、このような関係に基づいて、入力データの示す階調レベルに応じてデータ信号のオン幅を変化させる必用性がある。より具体的には、図27から明らかなように、階調レベルが高くなる程、即ち、階調レベル0側から階調レベル63側へ近付く程に、オン幅の変化率は減少して行くので、より僅かなオン幅の差を制御することが必要になる。
【0006】
このため従来は例えば、図26の上から2段目に示すように、階調レベルの差に応じたデータ信号のオン幅の差に対応して間隔が異なる、“階調数−2”個(例えば、64階調の場合には62個)のパルスの列からなるGCP(グレイスケールコントロール)信号が生成される。より具体的には、図27のような関係の下では、このGCP信号は、図28に各パルス(各階調レベル)に対する各パルス間隔を示すように、階調レベルが上がるに従って間隔が徐々に狭くなる62個のパルスの列からなる。
【0007】
そして、このGCP信号に基づいて、階調レベルの制御は以下のように行われる。即ち、図26において、各1H期間に対応してGCP信号が生成されると、この1H期間に表示すべき階調レベルを示す例えば6ビットの表示データが、階調レベル2を示していたとすると、対応する1H期間のうちGCP信号中の2番目のパルスから当該1H期間の終了までの期間だけデータ信号はオン(例えば、高電圧レベル)とされる。次に、表示データが例えば階調レベル5を示していたとすると、対応する1H期間のうちGCP信号中の5番目のパルスから当該1H期間の終了までの期間だけデータ信号はオン(例えば、低電圧レベル)とされる。また、次に表示データが例えば階調レベル0を示していたとすると、対応する1H期間の最後までデータ信号はオフ(例えば、高電圧レベル)とされる。尚、1H期間毎にオンに対応する電圧レベルが反転するのは、液晶を交流駆動するからであり、図26に示すように走査信号のオン/オフ電圧も、1H期間毎(行毎)に反転されている。
【0008】
以上の結果、図26の最下段に示したように、一つの画素電極(即ち、図示の表示データが供給される一つのデータ線と、走査線(N行目)との間に接続された画素電極)に印加される印加信号(=走査信号−データ信号)が、対応するデータ信号のオン幅に対応した期間だけMIM駆動素子のしきい値を越えて当該MIM駆動素子をオン状態(低抵抗状態)とする。この結果、データ信号のオン幅に対応した実効電圧が当該画素電極とデータ線又は走査線に挟持された液晶層部分に加えられる。このように、データ信号のオン幅は、画素へのデータ書込み期間とほぼ一致し、更にデータ信号のオン幅が階調レベルを決定することになる。
【0009】
以上説明したように、従来のGCP信号を用いた階調表示技術によれば、 N−2個のパルスの列からなるGCP信号に基いて、N通りのオン幅のデータ信号を用いることにより、N通りの階調レベルを表示できる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルにおいては、高階調化、即ち階調数を増すことにより、より高品位の画像を表示するという一般的な要請がある。
【0011】
しかしながら、上述した従来の技術によれば、以下の問題点がある。即ち先ず、階調数を増そうとすると、階調レベルが高い側における前述のGCP信号を構成するパルス列の間隔が狭まるため、GCP信号を生成する回路やデータ側ドライバに高速動作させる必要性が生じてしまう。このためには、動作クロックの周期を少なくともGCP信号中の最小パルス間隔以下とする必要性が生じ、高性能のクロックが必用となると共に消費電力が増加してしまう。更にこのように高速動作を行うと、温度変化等の外的影響や動作環境等に起因したGCP信号やデータ信号中のパルスの遅延時間の少しの変化が、階調レベルを狂わせる原因となってしまう。特に簡易な構成及び製造方法を長所とするMIM駆動素子等を用いた液晶表示パネルを備えた液晶表示装置(液晶表示モジュール)においては、このような駆動装置部における複雑高度化及びそれに伴う製造コストの上昇は、その存在意義が問われる重大問題となる。
【0012】
本発明は上述した問題点に鑑みなされたものであり、比較的簡易な構成を用いて高階調化を可能ならしめる、MIM駆動素子等の双方向ダイオード特性を有する2端子型非線形素子を用いたアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルの駆動装置、該駆動装置を備えた液晶表示装置及び該液晶表示装置を備えた電子機器を提供することを課題とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示パネルの駆動装置は、一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶と、一方の前記基板に設けられた複数のデータ線と、他方の前記基板に設けられた複数の走査線と、前記データ線と前記走査線との間に直列に接続されたスイッチング素子及び前記液晶とからなる複数の画素を備えた液晶表示パネルの駆動装置であって、基準クロックをカウントする第1カウンタと、水平同期信号をカウントする第2カウンタと、前記第1カウンタと前記第2カウンタの各々のカウント値のLSBに基づく排他的論理和の演算結果の値と、M(但し、Mは自然数)通りの階調レベルを示す複数ビットの元画像データのうちのLSBの値との論理積の演算結果に応じて、当該LSBを除いた元画像データをそのままにして複数ビットの第1の画像データとして出力する、又は当該LSBを除いた元画像データに1を加算して複数ビットの第2の画像データとして出力する加算回路と、 水平走査期間に、階調レベルに対応したN(但し、NはM未満の自然数)通りのパルス幅が異なるパルスを生成する生成回路と、行方向及び列方向に互いに隣接する4つの画素において、前記加算回路から出力された前記第1の画像データが示す階調レベルnに対応する前記パルス幅を有するデータ信号を前記4つの画素の対角に位置する2つの画素にそれぞれ供給して表示させ、前記加算回路から出力された前記第2の画像データが示す階調レベルn+1に対応する前記パルス幅を有するデータ信号を前記4つの画素の残りの2つの画素にそれぞれ供給して表示させるドライバ回路と、を備え、前記階調レベルnのデータ信号と前記階調レベルn+1のデータ信号によって階調レベルn+0.5を表示することを特徴とする。
また、本発明の液晶表示パネルの駆動装置は、一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶と、一方の前記基板に設けられた複数のデータ線と、他方の前記基板に設けられた複数の走査線と、前記データ線と前記走査線との間に直列に接続されたスイッチング素子及び前記液晶とからなる複数の画素を備えた液晶表示パネルの駆動装置であって、基準クロックをカウントする第1カウンタと、水平同期信号をカウントする第2カウンタと、垂直同期信号をカウントする第3カウンタと、前記第1カウンタ、前記第2カウンタ及び前記第3カウンタの各々のカウント値のLSBに基づく排他的論理和の演算結果の値と、M(但し、Mは自然数)通りの階調レベルを示す複数ビットの元画像データのうちのLSBの値との論理積の演算結果に応じて、当該LSBを除いた元画像データをそのままにして複数ビットの第1の画像データとして出力する、又は当該LSBを除いた元画像データに1を加算して複数ビットの第2の画像データとして出力する加算回路と、水平走査期間に、階調レベルに対応してN(但し、NはM未満の自然数)通りのパルス幅が異なるパルスを生成する生成回路と、行方向及び列方向に互いに隣接する4つの画素において、一のフレーム又はフィールドでは前記加算回路から出力された前記第1の画像データが示す階調レベルnに対応する前記パルス幅を有するデータ信号を前記4つの画素の対角に位置する2つの画素に供給して表示させ、前記加算回路から出力された前記第2の画像データが示す階調レベルn+1に対応する前記パルス幅を有するデータ信号を前記4つの画素の残りの2つの画素に供給して表示させ、次のフレーム又はフィールドでは前記階調レベルnに対応するパルス幅を有するデータ信号と前記階調レベルn+1に対応するパルス幅を有するデータ信号を前記一のフレーム又はフィールドと交互になるように前記4つの画素にそれぞれ供給して表示させるドライバ回路と、を備え、前記階調レベルnのデータ信号と前記階調レベルn+1のデータ信号によって階調レベルn+0.5を表示することを特徴とする。
具体的には、第1に、上記課題を解決するために、一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶と、一方の基板に設けられた複数のデータ線と、他方の基板に設けられた複数の走査線と、前記データ線と前記走査線との間に直列に接続されたスイッチング素子及び前記液晶とからなる複数の画素を備えた液晶表示パネルの駆動装置であって、M(但し、Mは自然数)通りの階調レベルを示す画像データが各画素且つ各所定時間単位について入力され、N(但し、NはM未満の自然数)通りの幅が異なるパルスからなるデータ信号を、前記各画素に対し複数の前記所定時間単位に亘る複数のデータ信号をなす複数のパルスの幅の第1の平均値(即ち、複数Lの所定時間単位内の複数のパルス幅Wi(i=1,…,L)の時間に対する平均値ΣWi/L)及び前記各画素を含む所定領域単位内に夫々位置する複数の画素に対する複数のデータ信号をなす複数のパルスの幅の第2の平均値(即ち、所定領域単位をなす複数Lの画素内の複数のパルス幅Wi(i=1,…,L)の面積に対する平均値ΣWi/L)のうちの少なくとも一方が前記各画素の前記階調レベルに対応するように生成し、該生成したデータ信号を前記複数のデータ線に時分割で供給するデータ信号駆動手段と、走査信号を複数の走査線に時分割で供給する走査信号駆動手段とを備えたことを特徴とする。
【0014】
上記液晶表示パネルの駆動装置によれば、データ信号駆動手段には、例えば64階調の場合には階調レベル0、1、2、…、63のうちの一つのレベルを示す6ビットのデジタル信号等の、M通りの階調レベルを示す画像データが、各画素且つ、例えばフィールド単位などの各所定時間単位について入力される。すると、データ信号駆動手段により、例えば64階調に対し33通りの如き、Mより少ないN通りの幅が異なるパルスからなるデータ信号が、各画素に対し複数の所定時間単位に亘る複数のデータ信号をなす複数のパルスの幅の第1の平均値が、各画素の階調レベルに対応するように生成される。従って、例えば、階調レベル5を表示すべき画素に対し、階調レベル4及び階調レベル6のデータ信号が、フィールド毎に交互に生成される。この場合、“(4+6)/2 = 5”のように、生成される信号データについての階調レベルの第1の平均値は、当該画素に表示すべき階調レベル5となっている。尚、例えば階調レベル4を表示すべき画素に対しては、第1の平均値は階調レベル4に対応しているので階調レベル4のデータ信号がそのまま生成される。或いは、この第1の平均値を階調レベルに対応させるのに代えて又は加えて、データ信号駆動手段により、各画素を含む所定領域単位内に夫々位置する複数の画素に対する複数のデータ信号をなす複数のパルスの幅の第2の平均値が、各画素の階調レベルに対応するように生成される。従って、例えば、階調レベル5を表示すべき4つの相隣接する画素があった場合には、階調レベル4及び階調レベル6のデータ信号が、対角位置にある画素に対し夫々生成される。この場合、“(4×2+6×2)/4 = 5”のように、生成される信号データについての階調レベルの第2の平均値は、当該画素に表示すべき階調レベル5となっている。尚、例えば階調レベル4を表示すべき4つの相隣接する画素があった場合には、第2の平均値は階調レベル4に対応しているので階調レベル4のデータ信号がそのまま生成される。このように第1の平均値及び第2の平均値のうちの少なくとも一方が階調レベルに対応するように生成されたデータ信号は、データ信号駆動手段により、少なくとも一列毎に複数のデータ線に時分割で供給される。他方、走査信号駆動手段により、走査信号は、少なくとも一行毎に複数の走査線に時分割で供給される。従って、これらの信号が供給されたデータ線及び走査線に対応する画素電極に接続された2端子型非線形素子は、これらの信号線及び走査線間の電圧により液晶を介して印加される電圧が所定のしきい値を超えてオン状態とされる。これらの結果、対応する画素電極には、液晶駆動電圧が供給される。ここで、前述のように第1の平均値を階調レベルに対応させる場合には、視覚に対して十分に小さくフィールド単位等の所定時間単位を設定してやれば、例えば階調レベル5に対応する幅のパルスを用いることなく、階調レベル5に対応する幅のパルスで駆動したのと同じような表示が視覚上得られる。また、第2の平均値を階調レベルに対応させる場合には、視覚に対して十分に小さく所定領域単位を設定してやれば、例えば階調レベル5に対応する幅のパルスを用いることなく、階調レベル5に対応する幅のパルスで駆動したのと同じような表示が視覚上得られる。
【0015】
さらに、上記駆動装置において、前記データ信号駆動手段は、少なくとも一つの前記データ信号をなす階調レベルm(但し、mは0以上M未満の整数)に対応するパルスの幅と少なくとも一つの前記データ信号をなす階調レベルm+2に対応するパルスの幅との第1の平均値及び第2の平均値のうちの少なくとも一方が階調レベルm+1に対応するように前記データ信号を生成することを特徴とする。
【0016】
上記液晶表示パネルの駆動装置によれば、データ信号駆動手段により、少なくとも一つのデータ信号をなす階調レベルm(例えば、“4”)に対応するパルスの幅と少なくとも一つのデータ信号をなす階調レベルm+2(例えば、“6”)に対応するパルスの幅との第1の平均値を用いて、階調レベルm+1(例えば、“5”)に対応する前記データ信号が、生成される。或いは、この第1の平均値を階調レベルに対応させるのに代えて又は加えて、データ信号駆動手段により、階調レベルm(例えば、“4”)に対応するパルスの幅と階調レベルm+2(例えば、“6”)に対応するパルスの幅との第2の平均値を用いて、階調レベルm+1(例えば、“5”)に対応する前記データ信号が、生成される。
【0017】
尚、データ信号駆動手段により、例えば、三つのデータ信号をなす階調レベルmに対応するパルス(例えば、“4”)と、一つのデータ信号をなす階調レベルm+4に対応するパルス(例えば、“8”)との第1の平均値又は第2の平均値を用いれば、階調レベルm+1(例えば、“5”)に対応するデータ信号を生成するというように、2通りの階調レベルを様々な割合で平均化することにより、それらの間にある様々な階調レベルを視覚上得られる。
【0018】
さらに、上記駆動装置において、前記データ信号駆動手段は、前記所定領域単位に含まれる複数の画素についての前記第2の平均値が前記階調レベルに対応し且つ前記所定領域単位に含まれる複数の画素の夫々についての前記第1の平均値が前記階調レベルに対応するように前記データ信号を生成することを特徴とする。
【0019】
上記液晶表示パネルの駆動装置によれば、データ信号駆動手段により、以下のようにデータ信号は生成される。即ち、例えば相隣接した2つ、4つ、6つ、8つ等の画素など、所定領域単位に含まれる複数の画素についての第2の平均値が、或る所定時間単位において階調レベルに対応するように、データ信号は生成される。より具体的には、例えば所定領域単位が2つの隣接画素からなる場合には、左の画素が階調レベル“4”に対応し、右の画素が階調レベル“6”に対応する(第2の平均値は“5”となる)ように、データ信号は生成される。そして次に、これら所定領域単位に含まれる複数の画素の夫々についての、第1の平均値が、次の時間単位において階調レベルに対応するように、即ち、例えば、左の画素が階調レベル“6”に対応し、右の画素が階調レベル“4”に対応する(第2の平均値は“5”となる)ように、データ信号は生成される。
【0020】
さらに、上記駆動装置において、前記データ信号駆動手段及び前記走査信号駆動手段は、前記所定時間単位毎に前記データ信号及び前記走査信号の電圧極性を前記データ信号の中間値を基準として反転させるように前記データ信号及び前記走査信号を夫々生成し、且つ前記データ信号駆動手段は前記データ信号をなすパルスの幅を前記所定時間単位の2倍の時間は一定の値に固定することを特徴とする。
【0021】
上記液晶表示パネルの駆動装置によれば、データ信号駆動手段及び走査信号駆動手段により、データ信号及び前記走査信号は以下のように夫々生成される。即ち、例えば一フィールド単位などの所定時間単位毎にデータ信号及び走査信号の電圧極性がデータ信号の中間電位を基準として反転される。従って、液晶に対して、基本的に交流電圧駆動を行うことが出来る。ここで、特に、データ信号駆動手段により、データ信号をなすパルスの幅が、例えば二フィールド単位分など、所定時間単位の2倍の時間は一定の値に固定されるので、仮に複数の時間単位に亘る複数のデータ信号をなすパルスの幅が一定でなくとも、所定時間単位の2倍の時間毎にデータ信号による電圧が打ち消されるので、直流成分が液晶に印加される事態が効果的に阻止される。
【0022】
さらに、本発明の液晶表示装置は、上記液晶表示パネルの駆動装置と前記液晶表示パネルとを備えたことを特徴とする。
【0023】
上記液晶表示装置(液晶表示モジュール)によれば、液晶表示パネルは、特に2端子型非線形素子を備えているが、上述した本願発明の駆動装置により、N通りの幅のパルスからなるデータ信号を用いて、それより多いM通りの階調レベルを実現できる。
【0024】
さらに、上記液晶表示装置において、前記2端子型非線形素子は、MIM(Metal Insulator Metal)駆動素子からなることを特徴とする。
【0025】
上記液晶表示装置によれば、液晶表示パネルは、特にMIM駆動素子を備えているが、上述した本願発明の駆動装置により、N通りの幅のパルスからなるデータ信号を用いて、それより多いM通りの階調レベルを実現できる。
【0026】
さらに、本発明の電子機器は上記液晶表示装置を備えたことを特徴とする。
【0027】
上記電子機器によれば、電子機器は、上述した本願発明の液晶表示装置を備えており、比較的簡易な構成により高階調表示が可能である。
【0028】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされよう。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0030】
(MIM駆動素子)
図1は、本発明の実施の形態である液晶表示装置を構成する液晶表示パネルに備えられる2端子型非線形素子の一例としてのMIM駆動素子を画素電極と共に模式的に示す平面図であり、図2は、図1のA−A断面図である。尚、図2におては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【0031】
図1及び図2において、MIM駆動素子20は、第1基板の一例を構成するMIMアレイ基板30上に形成された絶縁膜31を下地として、その上に形成されており、絶縁膜31の側から順に第1金属膜22、絶縁層24及び第2金属膜26から構成され、MIM構造(Metal Insulator Metal構造)を持つ。そして、2端子型のMIM駆動素子20の第1金属膜22は、一方の端子としてMIMアレイ基板30上に形成された走査線12に接続されており、第2金属膜26は、他方の端子として画素電極34に接続されている。尚、走査線12に代えてデータ線(図6参照)をMIMアレイ基板30上に形成し、画素電極34に接続してもよい。
【0032】
MIMアレイ基板30は、例えばガラス、プラスチックなどの絶縁性及び透明性を有する基板からなる。
【0033】
下地をなす絶縁膜31は、例えば酸化タンタルからなる。但し、絶縁膜31は、第2金属膜26の堆積後等に行われる熱処理により第1金属膜22が下地から剥離しないこと及び下地から第1金属膜22に不純物が拡散しないことを主目的として形成されるものである。従って、MIMアレイ基板30を、例えば石英基板等のように耐熱性や純度に優れた基板から構成すること等により、これらの剥離や不純物の拡散が問題とならない場合には、絶縁膜31は省略することができる。
【0034】
第1金属膜22は、導電性の金属薄膜からなり、例えば、タンタル単体又はタンタル合金からなる。若しくは、タンタル単体又はタンタル合金を主成分として、これに例えば、タングステン、クロム、モリブデン、レニウム、イットリウム、ランタン、ディスプロリウムなどの周期率表で第6、第7又は第8族に属する元素を添加してもよい。この場合、添加する元素としては、タングステンが好ましく、その含有割合は、例えば0.1〜6原子%が好ましい。
【0035】
絶縁膜24は、例えば化成液中で第1金属膜22の表面に陽極酸化により形成された酸化膜からなる。
【0036】
第2金属膜26は、導電性の金属薄膜からなり、例えば、クロム単体又はクロム合金からなる。
【0037】
画素電極34は、例えばITO(Indium Tin Oxide)膜等の、透明導電膜からなる。
【0038】
また、図3の断面図に示すように、上述の第2金属膜及び画素電極は、同一のITO膜等からなる透明導電膜36から構成されてもよい。このような構成を持つMIM駆動素子20’は、製造の際に、第2金属膜及び画素電極を同一の製造工程により形成できる利点がある。尚、図3において図2と同様の構成要素には同一参照符号を付し、その説明は省略する。
【0039】
更にまた、図4の平面図及び図5のB−B断面図に示すように、MIM駆動素子40は、所謂バック・ツー・バック(Back To Back)構造、即ち第1のMIM駆動素子40aと第2のMIM駆動素子40bとを極性を反対にして直列に接続した構造を持つように構成されてもよい。尚、図4及び図5において図1及び図2と同様の構成要素には同一参照符号を付し、その説明は省略する。
【0040】
図4及び図5において、第1のMIM駆動素子40aは、MIMアレイ基板30上に形成された絶縁膜31を下地として、この上に順に形成されたタンタル等からなる第1金属膜42、陽極酸化膜等からなる絶縁膜44及びクロム等からなる第2金属膜46aから構成されている。他方、第2のMIM駆動素子40bは、MIMアレイ基板30上に形成された絶縁膜31を下地として、この上に順に形成された第1金属膜42、絶縁膜44及び第1金属膜46aから離間した第2金属膜46bから構成されている。
【0041】
第1のMIM駆動素子40aの第2金属膜46aは、走査線48に接続され、第2のMIM駆動素子40bの第2金属膜46bは、ITO膜等からなる画素電極45に接続されている。従って、走査信号は、走査線48から第1及び第2のMIM駆動素子40a及び40bを介して画素電極45に供給される。尚、走査線48に代えてデータ線(図6参照)をMIMアレイ基板30上に形成し、第1のMIM駆動素子40aの第2金属膜46aに接続するように構成してもよい。
【0042】
この図4及び図5に示した例では、絶縁膜44は、図1及び図2に示した例における絶縁膜24に比べて膜厚が小さく、例えば半分程度の膜厚に設定されている。
【0043】
以上、2端子型非線形素子としてMIM駆動素子の幾つかの例について説明したが、ZnO(酸化亜鉛)バリスタ、MSI(Metal Semi-Insulator)駆動素子、RD(Ring Diode)などの双方向ダイオード特性を有する2端子型非線形素子を本実施の形態のアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルに適用可能である。
【0044】
(液晶表示パネル)
次に、上述のMIM駆動素子20を用いたアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルの実施の形態について図6及び図7を参照して説明する。尚、図6は、本実施の形態における液晶表示パネルを駆動回路と共に示した等価回路図であり、図7は、本実施の形態における液晶表示パネルを模式的に示す部分破断斜視図である。
【0045】
図6において、液晶表示パネル10は、MIMアレイ基板30又はその対向基板上に配列された複数の走査線12が走査信号駆動回路100に接続されており、MIMアレイ基板30又はその対向基板上に配列された複数のデータ線14がデータ信号駆動回路110に接続されている。尚、走査信号駆動回路100及びデータ信号駆動回路110は、図1及び図2に示したMIMアレイ基板30又はその対向基板上に形成されていてもよく、この場合には、駆動回路を含んだ液晶表示装置(液晶表示モジュール)となる。或いは、走査信号駆動回路100及びデータ信号駆動回路110は、液晶表示パネルとは独立したICから構成され、所定の配線を経て走査線12やデータ線14に接続されてもよく、この場合には、駆動回路を含まない液晶表示装置(液晶表示パネル)となる。
【0046】
各画素領域16において、走査線12は、MIM駆動素子20の一方の端子に接続されており(図1参照)、データ線14は、液晶層18及び図1に示した画素電極34を介してMIM駆動素子20の他方の端子に接続されている。従って、各画素領域16に対応する走査線12に走査信号が供給され、データ線14にデータ信号が供給されると、当該画素領域におけるMIM駆動素子20がオン状態となり、MIM駆動素子20を介して、画素電極34及びデータ線14間にある液晶層18に駆動電圧が印加される。
【0047】
尚、走査信号駆動回路100及びデータ信号駆動回路110をMIMアレイ基板30上に設けると、MIM駆動素子20についての薄膜形成プロセスと走査信号駆動回路100及びデータ信号駆動回路110についての薄膜形成プロセスとを同時に行える利点がある。但し、例えばTAB(テープオートメイテッドボンディング)方式で実装された走査信号駆動回路100及びデータ信号駆動回路110を含むLSIに、MIMアレイ基板30の周辺部に設けられた異方性導電フィルムを介して走査線12及びデータ線14を接続する構成を採れば、液晶表示パネル10の製造がより容易となる。また、前述のLSIをMIMアレイ基板30及びその対向基板上に異方性導電フィルムを介して直接実装するCOG(チップオングラス)方式を用いて走査線12及びデータ線14を接続する構成を採ることもできる。
【0048】
図7において、液晶表示パネル10は、MIMアレイ基板30と、これに対向配置される透明な第2基板の一例を構成する対向基板32とを備えている。対向基板32は、例えばガラス基板からなる。MIMアレイ基板30には、マトリクス状に複数の透明な画素電極34が設けられている。複数の画素電極34は、所定のX方向に沿って夫々延びておりX方向に直交するY方向に配列された複数の走査線12に夫々接続されている。画素電極34、MIM駆動素子20、走査線12等の液晶に面する側には、例えばポリイミド薄膜などの有機薄膜からなりラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜が設けられている。
【0049】
他方、対向基板32には、Y方向に沿って夫々延びておりX方向に短冊状に配列された複数のデータ線14が設けられている。データ線14の下側には、例えばポリイミド薄膜などの有機薄膜からなりラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜が設けられている。この場合データ線14は、少なくとも画素電極34と対向する部分については、ITO膜等の透明導電膜から形成される。但し、データ線14に代えて走査線12を対向基板32の側に形成する場合には、走査線12がITO膜等の透明導電膜から形成される。
【0050】
対向基板32には、液晶表示パネル10の用途に応じて、例えばストライプ状、モザイク状、トライアングル状等に配列された色材膜からなるカラーフィルタが設けられてもよく、更に、例えばクロムやニッケルなどの金属材料やカーボンやチタンをフォトレジストに分散した樹脂ブラックなどのブラックマトリクスが設けられていてもよい。このようなカラーフィルタやブラックマトリクスにより、一つの液晶表示パネルによるカラー表示を可能としたり、コントラストの向上や色材の混色防止などにより、高品位の画像を表示できるようになる。
【0051】
このように構成され、画素電極34とデータ線14とが対面するように配置されたMIMアレイ基板30と対向基板32との間には、対向基板32の周辺に沿って配置されるシール剤により囲まれた空間に液晶が封入され、液晶層18(図6参照)が形成される。液晶層18は、画素電極34及びデータ線14からの電界が印加されていない状態で前述の配向膜により所定の配向状態を採る。液晶層18は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなる。シール剤は、両基板30及び32をそれらの周辺で貼り合わせるための接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのスペーサが混入されている。
【0052】
図6において、走査信号駆動回路100がパルス的にMIM駆動素子20に所定電圧の走査信号を順次送るのに合わせて、データ信号駆動回路110は後述のように表示信号の階調レベルに応じたパルス幅を有するデータ信号をデータ線14に順次送る。図7において、このように画素電極34及びデータ線14に電圧が印加されると、この画素電極34とデータ線14とに挟まれた部分における液晶層の配向状態が、MIM駆動素子20を介して印加される駆動電圧により変化し、ノーマリーホワイトモードであれば、駆動電圧が印加された状態で入射光がこの液晶部分を通過不可能とされ、ノーマリーブラックモードであれば、駆動電圧が印加された状態で入射光がこの液晶部分を通過可能とされ、全体として液晶表示パネル10からは表示信号に応じたコントラストを持つ光が出射する。
【0053】
また、図1から図7には示されていないが、対向基板32の投射光が入射する側及びMIMアレイ基板30の投射光が出射する側には夫々、例えば、TN(ツイステッドネマティック)モード、 STN(スーパーTN)モード、D−STN(ダブル−STN)モード等の動作モードや、ノーマリーホワイトモード/ノーマリーブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の方向で配置される。
【0054】
(駆動回路の第1の実施の形態)
次に、図6に示した走査信号駆動回路100及びデータ信号駆動回路110の第1の実施の形態における構成及び動作について図8から図10を参照して説明する。
【0055】
先ず、走査信号駆動手段の一例を構成する走査信号駆動回路100は、基準クロックに基づいて、所定の波高値(電圧値)及びパルス幅を持つと共に一定周期のパルスからなる走査信号を、各画素電極に印加される電圧がフレーム毎に、データ信号の中間値を基準として反転するように複数の走査線12に順次印加する。このように、走査信号を反転させる(更に、データ信号もこれに対応して反転させる)のは、液晶層18を交流駆動することにより、液晶層18の劣化を防ぐためである。尚、駆動方式に応じて、走査信号を走査線12に一行毎に時分割で供給してもよいし、例えば3行毎などの複数の行毎に時分割で供給するようにしてもよい。
【0056】
図8のブロック図に示すように、データ信号駆動手段の一例を構成するデータ信号駆動回路110aは、フレームカウンタ200、Xカウンタ202、ANDゲート210、1加算回路212、GCP生成回路214及びXドライバ回路216を備えて構成されている。
【0057】
データ信号駆動回路110aには、例えば64通りの階調レベル(階調レベル0〜63)のうちの一つのレベルを示す6ビットD0〜D5(但し、D0はLSB)のデジタル信号が各画素について夫々入力され、更に、水平同期信号HSYNC、垂直同期信号VSYNC及びXドライバ回路216駆動用の基準クロックXCKが入力される。
【0058】
GCP生成回路214は、32個の比較回路214a及びこれらの比較結果の論理和を演算する論理和回路214bから構成されている。これらの比較回路214aにより、HSYNC毎にリセットされ基準クロックXCK毎にカウントアップされるXカウンタ202のカウント値を、前述の図27に示したような特性に基づいて予め定められた32通りの値と比較する。そして、論理和回路214bにより、これらの比較回路214aの比較結果の論理和を演算することにより、その演算出力として、前述の図28に示したような特性を持つ、32通りの階調レベルの差に応じたMIM駆動素子20のオン幅の差に対応して予め間隔が異なる1H期間当たり32個のパルスの列からなるGCP信号を生成する。このように生成されたGCP信号(図26の上から2段目参照)は、Xドライバ回路216のGCP入力端子に供給される。
【0059】
フレームカウンタ200は、VSYNC毎にカウントアップされる。フレームカウンタ200でカウントされたカウント値のLSBと、入力された6ビットのデジタル信号のLSBであるD0との論理積がANDゲート210により演算され、コントロール信号として1加算回路212のコントロール信号端子に入力される。
【0060】
1加算回路212は、この入力されたコントロール信号のレベルが“H”のときには、入力された5ビットのデジタル信号に+1を加算して出力し、入力されたコントロール信号のレベルが“L”のときには、入力された5ビットのデジタル信号をそのまま出力する。
【0061】
Xドライバ回路216は、1加算回路212から6ビットのデジタル信号D0’〜D5’(但し、D0’はLSB)が入力されると、基準クロックXCKに基いて、このデジタル信号D0’〜D5’を複数のデータ線14と一対一対応となっている所定の内部レジスタに保持する。以上のようなデジタル信号D0〜D5に対応するデジタル信号D0’〜D5’の生成、及びXドライバ回路216の内部レジスタへの転送を順次行うことにより、1水平ライン分のデジタル信号が全てこの内部レジスタ内に保持されることになる。内部レジスタからは、LP信号をトリガとして、GCP生成回路214から入力された1H期間当たり32個のパルスの列からなるGCP信号に従って、内部レジスタ内の6ビットのデジタル値が示す階調レベルに対応したパルス幅を持つデータ信号が出力される。以上のように64階調のデジタル信号D0〜D5の入力に対して、33通りの幅を持つデータ信号が生成され、複数のデータ線14に供給される。
【0062】
以上の動作を図9のタイミングチャートを参照して更に説明する。
【0063】
図9において、各フレーム毎に垂直同期信号VSYNCが入力され、これによりフレームカウンタ200のLSBが1(Hレベル)又は0(Lレベル)となる。この同期信号VSYNCの間に、複数の水平同期信号HSYNCが入力される。
【0064】
そして、GCP生成回路214からは、1H期間において、33通りの階調レベルの差に対応して間隔が徐々に変化する32個のパルスの列からなるGCP信号が生成される。
【0065】
これらの結果、図9の下段に示したように、特定アドレスの画素電極に対する、例えば階調レベルが5であるデジタル信号D0〜D5を入力として、同期信号VSYNCに基づいて1(Hレベル)又は0(Lレベル)となるフレームカウンタ200のLSBが一定である期間により規定されるフレーム毎に、階調レベルが交互に4と6であるデジタル信号D0’〜D5’が、1加算回路212から出力される。
【0066】
以上のように、一つの画素について、例えば階調レベル“5”を示すデジタル信号が複数のフレームに亘って入力されたとすれば、1加算回路212からは、階調レベル“4”を示すデジタル信号と階調レベル“6”を示すデジタル信号とがフレーム毎に交互に出力され、Xドライバ回路216に入力される。即ち、複数のフレームに亘る複数のデータ信号の時間的な平均化(第1の平均化)が行われる。
【0067】
この結果、Xドライバ回路216からは、当該画素に対して階調レベル“4”に対応するパルス幅を持つデータ信号と階調レベル“6”に対応するパルス幅を持つデータ信号とがフレーム毎に交互にデータ線214を介して供給されることになる。
【0068】
図10に、以上のように生成されるデータ信号を用いた階調表示の原理を図式的に示す。尚、図9では、フレームカウンタ200を用いてフレーム毎に異なる階調レベルを交互に出力する構成としたが、フィールド毎に異なる階調レベルを交互に出力しても、ほぼ同様の効果が得られるので、図10に示す例では、フィールド毎に異なる階調レベルを交互に出力する場合について説明する。ここに、“フレーム”とは、例えばR、G及びBの夫々の単色光画面を合成してカラー画面を生成する際の合成後の一つの完全なカラー画面の単位や、NTSC方式のインターレースにおける偶数及び奇数フィールド走査により走査される一つの完全な画面の単位などを指す。また、“フィールド”とは、例えばR、G及びBの夫々の単色光画面を合成してカラー画面を生成する際の当該各単色光フィールドといった単位や、NTSC方式のインターレースにおける偶数又は奇数フィールドといった単位などを指す。
【0069】
図10において、ある画素において階調レベルnを表示する際には、フィールド1〜フィールド4において、階調レベルnに対応するパルス幅を持つデータ信号が生成され、データ線14に供給される(左列)。また、ある画素において階調レベルn+1を表示する際には、フィールド1〜フィールド4において、階調レベルn+1に対応するパルス幅を持つデータ信号が生成され、データ線14に供給される(右列)。これに対し、ある画素において階調レベルn+0.5を表示する際には、フィールド1とフィールド3とでは、階調レベルnに対応するパルス幅を持つデータ信号が生成され、データ線14に供給され、且つフィールド2とフィールド4とでは、階調レベルn+1に対応するパルス幅を持つデータ信号が生成され、データ線14に供給される(中央列)。
【0070】
以上説明したように、例えば64階調のデジタル信号が各画素について夫々、例えば、フィールド単位毎に入力されると、データ信号駆動回路110aにより、33通りの幅が異なるパルスからなるデータ信号が、各画素に対し複数のフィールド単位に亘る複数のデータ信号をなす複数のパルスの幅の平均値(第1の平均値)が、各画素の階調レベルに対応するように生成される。このように第1の平均値が階調レベルに対応するように生成されたデータ信号が、データ線14に供給され、走査信号駆動回路100により、走査信号が走査線12に供給されるので、視覚に対して十分に小さくフィールド単位、フレーム単位等の所定時間単位を設定してやれば、例えば奇数の階調レベルに対応する幅のパルスを用いることなく、即ち、偶数の階調レベルに対応する幅のパルスのみを用いて、当該奇数の階調レベルに対応する幅のパルスを供給したのと同じような表示が視覚上得られる。
【0071】
以上のように、本実施の形態によれば、33通りの幅のパルスからなるデータ信号を用いて、その約2倍の64通りの階調レベルを実現できるので、GCP信号を構成するパルス列の間隔を狭めることなく、階調数を増やすことが出来る。このため、階調数を増やすために特に階調レベルが高い側におけるGCP信号を構成するパルス列の間隔を狭めないで済み、GCP生成回路214やデータ信号駆動回路110aに高速動作させる必要も無くなる。従って、GCP信号を構成するパルス列の間隔を狭めるために、X側の基準クロックXCKの周期を短くする必要性も無く、消費電力の増加も防げる。更にこのように比較的低速な動作を行うことにより、温度変化等の外的影響や動作環境等に起因したGCP信号やデータ信号を構成するパルスの遅延時間の少しの変化により階調レベルが狂う事態を未然に防止し得、動作の安定性が格段に高まる。
【0072】
特に簡易な構成及び製造方法を長所とするMIM駆動素子20を用いた液晶表示パネル10においては、このような駆動装置における簡易化及びそれに伴う低コスト化は、非常に有意義である。
【0073】
尚、図8から図10に示した実施の形態では、階調レベルn及び階調レベルn+1を1:1の時間的割合で交互に表示することにより、その第1の平均値により階調レベルn+1/2を表示するようにしたが、この時間的割合は、1:1に限られるものではない。例えば、これらを1:2の時間的割合で交互に表示することにより、階調レベルn+2/3を表示できるし、これらを2:1の時間的割合で交互に表示することにより、階調レベルn+1/3を表示できるし、これらを1:3の時間的割合で交互に表示することにより、階調レベルn+3/4を表示できるし、これらを3:1の時間的割合で交互に表示することにより、階調レベルn+1/4を表示できる。より一般には、少なくとも一つのデータ信号をなす階調レベルmに対応するパルスの幅と少なくとも一つのデータ信号をなす階調レベルm+1に対応するパルスの幅との時間的平均値を用いて、階調レベルm+α(0<α<1)に対応するデータ信号を生成し得る。
【0074】
(駆動回路の第2の実施の形態)
次に、走査信号駆動回路100及びデータ信号駆動回路110の第2の実施の形態における構成及び動作について図11から図13を参照して説明する。
【0075】
上述した駆動回路の第1の実施の形態では、第1の平均値を用いて実際には表示されていない階調レベルを視覚上で実現したが、本実施の形態では、第2の平均値、即ち、複数の隣接画素からなる画像表示領域における階調レベルの平均値を用いて実際には表示されていない階調レベルを視覚上で実現する。
【0076】
第2の実施の形態における、走査信号駆動回路の構成及び動作は、第1の実施の形態の場合と同様である。
【0077】
図11に、第2の実施の形態においてデータ信号駆動手段の他の例を構成するデータ信号駆動回路110bのブロック図を示す。尚、図11において、図8と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0078】
図11に示すように、データ信号駆動回路110bは、Xカウンタ202、Yカウンタ204、EX.ORゲート208、ANDゲート210、1加算回路212、GCP生成回路214及びXドライバ回路216を備えて構成されている。
【0079】
Xカウンタ202は、HSYNC毎にリセットされ、基準クロックXCK毎によりカウントアップされる。Xカウンタ202でカウントされたカウント値のLSBと、VSYNC毎にリセットされHSYNC毎にカウントアップされるYカウンタ204のカウント値のLSBとの排他的論理和がEX.ORゲート208で演算される。そして、その出力たる排他的論理和と、入力された6ビットのデジタル信号のLSBであるD0との論理積がANDゲート210により演算され、コントロール信号として1加算回路212のコントロール信号端子に入力される。
【0080】
以上のように構成された第2の実施の形態の動作を図12のタイミングチャートを参照して更に説明する。
【0081】
図12において、GCP生成回路214からは、1H期間において、33通りの階調レベルの差に対応して間隔が徐々に変化する32個のパルスの列からなるGCP信号が生成される。
【0082】
そして、図12の下段に示したように、行及び列方向に隣接した複数の画素電極に対する、例えば階調レベル“5”を示すデジタル信号D0〜D5を入力として、1加算回路212からは、基準クロックXCKに基づいてXカウンタ202のLSBが一定である期間毎に、階調レベルが“4”と“6”とを示すデジタル信号D0’〜D5’が交互に出力され、更にYカウンタ204のLSBが一定である1H期間毎に、階調レベルが“4”と“6”とを示すデジタル信号D0’〜D5’が交互に出力され、Xドライバ回路216に入力される。
【0083】
以上のように、行及び列方向に隣接した複数の画素電極について、例えば階調レベル“5”を示すデジタル信号が入力されると、1加算回路212からは、階調レベル“4”を示すデジタル信号と階調レベル“6”を示すデジタル信号とがこれらの隣接する画素電極に対して交互に出力され、Xドライバ回路216に入力される。即ち、隣接する複数の画素における面積的・空間的な平均化(第2の平均化)が行われる。
【0084】
この結果、Xドライバ回路216からは、これらの隣接する画素電極に対して階調レベル“4”に対応するパルス幅を持つデータ信号と階調レベル“6”に対応するパルス幅を持つデータ信号とが行及び列毎に交互にデータ線214を介して供給されることになる。
【0085】
図13に、以上のように生成されるデータ信号を用いた階調表示の原理を図式的に示す。
【0086】
図13において、例えば、4つの隣接画素において階調レベルnを表示する際には、これら4つの画素夫々に対して、階調レベルnに対応するパルス幅を持つデータ信号が生成され、データ線14に供給される(図13の左側)。また、4つの隣接画素において階調レベルn+1を表示する際には、これら4つの画素夫々に対して、階調レベルn+1に対応するパルス幅を持つデータ信号が生成され、データ線14に供給される(図13の右側)。これに対し、4つの隣接画素において階調レベルn+0.5を表示する際には、これら4つの画素のうち例えば対角に位置する二つの画素夫々に対して、階調レベルnに対応するパルス幅を持つデータ信号が生成され、データ線14に供給され、且つ残りの二つの画素夫々に対して、階調レベルn+1に対応するパルス幅を持つデータ信号が生成され、データ線14に供給される(図13の中央)。
【0087】
以上説明したように、例えば64階調のデジタル信号が各画素について夫々入力されると、データ信号駆動回路により、33通りの幅が異なるパルスからなるデータ信号が、所定領域単位内にある複数の画素に対する複数のデータ信号をなす複数のパルスの幅の第2の平均値がこの階調レベルに対応するように、生成される。このように第2の平均値が階調レベルに対応するように生成されたデータ信号が、データ線14に供給され、走査信号駆動回路100により、走査信号が走査線12に供給されるので、視覚に対して十分に小さく所定領域単位を設定してやれば、例えば奇数の階調レベルに対応する幅のパルスを用いることなく、即ち偶数の階調レベルに対応する幅のパルスのみを用いて、当該奇数の階調レベルに対応する幅のパルスを供給したのと同じような表示が視覚上得られる。
【0088】
以上のように、第2の実施の形態によれば、33通りの幅のパルスからなるデータ信号を用いて、その約2倍の64通りの階調レベルを実現できるので、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。
【0089】
尚、本実施の形態の場合にも、階調レベルn及び階調レベルn+1を1:1の面積的割合で表示することにより、その第2の平均値により階調レベルn+0.5を表示するようにしたが、この面積的割合は、1:1に限られるものではない。例えば、これらを1:2の面積的割合で表示することにより、階調レベルn+2/3を表示できるし、これらを2:1の面積的割合で表示することにより、階調レベルn+1/3を表示でき、より一般には、各種の所定領域単位と面積的割合とを採用することで、各種の階調レベルに対応するデータ信号を生成し得る。
【0090】
(駆動回路の第3の実施の形態)
次に、走査信号駆動回路100及びデータ信号駆動回路110の第3の実施の形態における構成及び動作について図14から図18を参照して説明する。
【0091】
上述した駆動回路の第1の実施の形態では、第1の平均値を用いて実際には表示されていない階調レベルを視覚上で実現し、第2の実施の形態では、第2の平均値を用いて実際には表示されていない階調レベルを視覚上で実現したが、本実施の形態では、第1の平均値及び第2の平均値の両方を用いて実際には表示されていない階調レベルを視覚上で実現する。
【0092】
第3の実施の形態における、走査信号駆動回路の構成及び動作は、第1の実施の形態の場合と同様である。
【0093】
図14に、第3の実施の形態においてデータ信号駆動手段の他の例を構成するデータ信号駆動回路110cのブロック図を示す。尚、図14において、図8又は図11と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0094】
図14に示すように、データ信号駆動回路110bは、フレームカウンタ200、Xカウンタ202、Yカウンタ204、EX.ORゲート206及び208、ANDゲート210、1加算回路212、GCP生成回路214並びにXドライバ回路216を備えて構成されている。
【0095】
フレームカウンタ200は、VSYNC毎にカウントアップされる。フレームカウンタ200でカウントされたカウント値のLSBと、Xカウンタ202でカウントされたカウント値のLSBとの排他的論理和が、EX.ORゲート206で演算される。更に、その出力たる排他的論理和と、Yカウンタ204のカウント値のLSBとの排他的論理和がEX.ORゲート208で演算される。そして、その出力たる排他的論理和と、入力された6ビットのデジタル信号のLSBであるD0との論理積がANDゲート210により演算され、コントロール信号として1加算回路212のコントロール信号端子に入力される。
【0096】
以上のように構成された第3の実施の形態の動作を図15のタイミングチャートを参照して更に説明する。
【0097】
図15において、GCP生成回路214からは、1H期間において、33通りの階調レベルの差に対応して間隔が徐々に変化する32個のパルスの列からなるGCP信号が生成される。
【0098】
そして、図15の下段に示したように、行及び列方向に隣接した複数の画素電極に対する、例えば階調レベル“5”を示すデジタル信号D0〜D5を入力として、1加算回路212からは、基準クロックXCKに基づいてXカウンタ202のLSBが一定である期間毎に、階調レベルが“4”と“6”とを示すデジタル信号D0’〜D5’が交互に出力され、更にYカウンタ204のLSBが一定である1H期間毎に、階調レベルが“4”と“6”とを示すデジタル信号D0’〜D5’が交互に出力され、Xドライバ回路216に入力される。以上の動作が一のフレームに対して行われると、更に、次のフレームでは、特定アドレスの画素電極に対する、例えば階調レベルが5であるデジタル信号D0〜D5を入力として、同期信号VSYNCに基づいて1(Hレベル)又は0(Lレベル)となるフレームカウンタ200のLSBが一定である期間により規定されるフレーム毎に、階調レベルが交互に4と6であるデジタル信号D0’〜D5’が、1加算回路212から出力される。
【0099】
以上のように、前述した第1の実施の形態と同様に、隣接する複数の画素における第1の平均化が行われ、更に前述した第2の実施の形態と同様に、隣接する複数の画素における第2の平均化も行われる。
【0100】
図16に、以上のように構成されたデータ信号駆動回路により生成されるデータ信号を用いた階調表示の原理を図式的に示す。尚、図14では、フレームカウンタ200を用いてフレーム毎に異なる階調レベルを交互に出力する構成としたが、フィールド毎に異なる階調レベルを交互に出力しても、ほぼ同様の効果が得られるので、図16に示す例では、フィールド毎に異なる階調レベルを交互に出力する場合について説明する。
【0101】
図16において、図13の中央に示したように4つの隣接画素において階調レベルn+0.5を表示する際には、第1フィールドにおいて、これら4つの画素のうち対角に位置する二つの画素夫々に対して、階調レベルnに対応するパルス幅を持つデータ信号が生成され、データ線14に供給され、且つ残りの二つの画素夫々に対して、階調レベルn+1に対応するパルス幅を持つデータ信号が生成され、データ線14に供給される(図16の左側)。更に、これら4つの隣接画素の夫々について、階調レベルn+0.5が第1の平均値に対応するように、第2フィールドでは、第1フィールドとは異なる階調レベルn(又はn+1)に対応するパルス幅を持つデータ信号が生成され、データ線14に供給される(図16の中央)。同様に、これら4つの画素の夫々について、階調レベルn+0.5が第1の平均値に対応するように、第3フィールドでは、第2フィールドとは異なり第1フィールドと同じである、階調レベルn(又はn+1)に対応するパルス幅を持つデータ信号が生成され、データ線14に供給される(図16の右側)。
【0102】
更に、図17及び図18に示すように、時間的及び面積的な平均化を用いた、より複雑な駆動方法も可能である。
【0103】
即ち、図17において、上段に示したように、各画素に対し階調レベル4と階調レベル6とを3:1の割合で表示させつつ、且つ下段に示したように、隣接する4つの画素同士は、1フィールド分ずつタイミングがずれるように駆動する。すると、これら4つの隣接画素については4フィールドで時間的にも面積的にも平均値が階調レベル4.5となる階調表示が可能となる。
【0104】
また、図18において、上段に示したように、各画素に対し階調レベル4と階調レベル6とを6:2の割合で表示させしつつ、且つ下段に示したように、隣接する4つの画素同士は、1フィールド分ずつタイミングがずれるように駆動する。すると、これら4つの隣接画素については8フィールドで時間的にも面積的にも平均値が階調レベル4.5となる階調表示が可能となる。
【0105】
以上説明したように第3の実施の形態によれば、所定領域単位における第2の平均値が階調レベルに対応するように、データ信号は生成され、更に、これら複数の画素の夫々についての第1の平均値が階調レベルに対応するように、データ信号は生成されるので、例えば2通りの幅のパルスからなるデータ信号を用いて、それらの幅の間の幅を持つパルスに対応する階調レベルが、視覚上で時間的にも面積的にも均一化された階調レベルとして得られる。これらの結果、フリッカーを目立たなくしながら、GCP信号を構成するパルス列の間隔を相対的に大きく出来るので有利である。
【0106】
(駆動回路の第4の実施の形態)
以上説明した各実施の形態においても、通常の液晶駆動の場合と同様に、液晶層18の劣化を防止するため等の理由から、画素電極34及びデータ線14との間において液晶層18に印加される電圧は1フィールド毎或いはフレーム毎にデータ信号の中間値を基準として極性が反転されるように駆動(交流駆動)される。このため、例えば、図10に示した第1の実施の形態における駆動方法によれば、図19において駆動方法Aとして示すように、一つの画素について1フィールド毎にデータ信号(液晶駆動電圧)の極性が反転されている。ここで、1フィールド毎に例えば、階調レベル4と階調レベル6とを交互に表示した場合、階調レベル4の場合と階調レベル6の場合の駆動電圧の差に起因する直流成分が液晶層18に印加されることになる。この印加される直流成分は、これらの階調レベルにおける液晶の配向状態の変化の実効値(液晶に印加される実効電圧値)が僅かであれば、殆ど問題とならない。しかしながら、液晶表示パネル10のパネル特性等によっては、この実効値が無視し得ない場合(即ち、液晶に直流電圧が悪影響を及ぼす場合)も生じ得る。
【0107】
そこで、駆動回路の第4の実施の形態では、図19において駆動方法Bとして示すように、駆動電圧印加の極性反転が2度行われて元に戻る周期と一致する2フィールド毎或いは2フレーム毎に階調レベルを切り換えるようにする。例えば、2フィールド毎に、階調レベル4と階調レベル6とを交互に表示する。このようにすると、2フィールドの間に駆動電圧の極性反転が2度行われて元に戻るため、階調レベルが4と6とであろうが、更に階調レベルが3と7であろうが、2フィールドの間毎に液晶に印加される直流成分を実質的に零にできる。以上のように、本実施の形態によれば、駆動方法Aと比べて、液晶層に対する直流電圧の印加を低減することができる。
【0108】
但し、表示画面上のフリッカーの観点からは、図19に示した駆動方法Bの方が駆動方法Aよりも不利となる。このように、直流電圧の印加とフリッカーとは、トレードオフの関係にあるため、駆動方法Aを選択するか駆動方法Bを選択するかは、各液晶表示パネル10のパネル特性、直流耐圧性、応答スピード等を加味して決定するのが好ましい。
【0109】
尚、本実施の形態における駆動方法Bを採用する場合には、前述の駆動回路の第3の実施の形態の場合(図16参照)と同様に、図20に示すように、好ましくは、第1の平均化に加えて第2の平均化も行うように隣接画素間における階調レベルを切り換える。これにより、フリッカーを目立たなくすることができる。
【0110】
以上説明した液晶表示パネル10は、例えばカラー液晶プロジェクタに適用される場合には、3つの液晶表示パネル10がRGB用のライトバルブとして夫々用いられ、各パネルには夫々RGB色分解用のダイクロイックミラーを介して分解された各色の光が入射光として夫々入射されることになるので、対向基板32上にカラーフィルタを設ける必要はない。他方、液晶表示パネル10は、例えば直視型や反射型のカラー液晶テレビに適用される場合には、画素電極34に対向する所定領域にRGBのカラーフィルタをその保護膜と共に、対向基板32上に形成してもよい。
【0111】
液晶表示パネル10において、MIMアレイ基板30側における液晶分子の配向不良を抑制するために、画素電極34、MIM駆動素子20、走査線12等の全面に平坦化膜をスピンコート等で塗布してもよく、又はCMP処理を施してもよい。
【0112】
また、以上の実施の形態では、所謂“4値駆動法”に基づいて、第1又は第2の平均化を行うようにしたが、本発明によれば、例えば特開平2−125225号公報等に開示された充放電駆動法に基づいて同様に時間的又は面積的な平均化を行うことも可能である。
【0113】
更に、液晶表示パネル10においては、一例として液晶層18をネマティック液晶から構成したが、液晶を高分子中に微小粒として分散させた高分子分散型液晶を用いれば、前述の配向膜、偏光フィルム、偏光板等が不要となり、光利用効率が高まることによる液晶表示パネルの高輝度化や低消費電力化の利点が得られる。更に、画素電極34をAl等の反射率の高い金属膜から構成することにより、液晶表示パネル10を反射型液晶表示装置に適用する場合には、電圧無印加状態で液晶分子がほぼ垂直配向されたSH(スーパーホメオトロピック)型液晶などを用いても良い。更にまた、液晶表示パネル10においては、液晶層に対し垂直な電界(縦電界)を印加するように対向基板32の側にデータ線14を設けているが、液晶層に平行な電界(横電界)を印加するように一対の横電界発生用の電極から画素電極34を夫々構成する(即ち、対向基板32の側には縦電界発生用の電極を設けることなく、MIMアレイ基板30の側に横電界発生用の電極を設ける)ことも可能である。このように横電界を用いると、縦電界を用いた場合よりも視野角を広げる上で有利である。その他、各種の液晶材料(液晶相)、動作モード、液晶配列、駆動方法等に本実施の形態を適用することが可能である。
【0114】
(電子機器)
次に、以上詳細に説明した液晶表示パネル10、走査信号駆動回路100及びデータ信号駆動回路110を備えた電子機器の実施の形態について図21から図25を参照して説明する。
【0115】
先ず図21に、このように液晶表示パネル10等を備えた電子機器の概略構成を示す。
【0116】
図21において、電子機器は、表示情報出力源1000、表示情報処理回路1002、前述の走査信号駆動回路100及びデータ信号駆動回路110を含む駆動回路1004、前述の液晶表示パネル10、クロック発生回路1008並びに電源回路1010を備えて構成されている。表示情報出力源1000は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、光ディスク装置などのメモリ、同調回路等を含み、クロック発生回路1008からのクロックに基いて、所定フォーマットのビデオ信号などの表示情報を表示情報処理回路1002に出力する。表示情報処理回路1002は、増幅・極性反転回路、相展開回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路等の周知の各種処理回路を含んで構成されており、クロックに基いて入力された表示情報から前述の6ビットの64階調のデジタル信号DATA(D0〜D5)を順次生成し、クロックCLKと共に駆動回路1004に出力する。駆動回路1004は、走査信号駆動回路100及びデータ信号駆動回路110によって前述の駆動方法により液晶表示パネル10を駆動する。電源回路1010は、上述の各回路に所定電源を供給する。尚、液晶表示パネル10を構成するMIMアレイ基板の上に、駆動回路1004を搭載してもよく、これに加えて表示情報処理回路1002を搭載してもよい。
【0117】
次に図22〜図25に、このように構成された電子機器の具体例を夫々示す。
【0118】
図22において、電子機器の一例たる液晶プロジェクタ1100は、上述した駆動回路1004がMIMアレイ基板上に搭載された液晶表示パネル10を含む液晶表示モジュールを3個用意し、夫々RGB用のライトバルブ10R、10G及び10Bとして用いた投射型プロジェクタとして構成されている。液晶プロジェクタ1100では、白色光源のランプユニット1102から投射光が発せられると、ライトガイド1104の内部で、複数のミラー1106を介して、2枚のダイクロイックミラー1108によって、RGBの3原色に対応する光成分R、G、Bに分けられ、各色に対応するライトバルブ10R、10G及び10Bに夫々導かれる。そして、ライトバルブ10R、10G及び10Bにより夫々変調された3原色に対応する光成分は、ダイクロイックプリズム1112により再度合成された後、投写レンズ1114を介してスクリーンなどにカラー画像として投写される。
【0119】
図23において、電子機器の他の例たるラップトップ型のパーソナルコンピュータ1200は、上述した液晶表示パネル10がトップカバーケース内に備えられており、更にCPU、メモリ、モデム等を収容すると共にキーボード1202が組み込まれた本体1204を備えている。
【0120】
図24において、電子機器の他の例たるページャ1300は、金属フレーム1302内に前述の駆動回路1004がMIMアレイ基板上に搭載されて液晶表示モジュールをなす液晶表示パネル10が、バックライト1306aを含むライトガイド1306、回路基板1308、第1及び第2のシールド板1310及び1312、二つの弾性導電体1314及び1316、並びにフィルムキャリアテープ1318と共に収容されている。この例の場合、前述の表示情報処理回路1002(図21参照)は、回路基板1308に搭載してもよく、液晶表示パネル10のMIMアレイ基板上に搭載してもよい。更に、前述の駆動回路1004を回路基板1308上に搭載することも可能である。
【0121】
尚、図24に示す例はページャであるので、回路基板1308等が設けられている。しかしながら、駆動回路1004や更に表示情報処理回路1002を搭載して液晶表示モジュールをなす液晶表示パネル10の場合には、金属フレーム1302内に液晶表示パネル10を固定したものを液晶表示装置として、或いはこれに加えてライトガイド1306を組み込んだバックライト式の液晶表示装置として、生産、販売、使用等することも可能である。
【0122】
また図25に示すように、駆動回路1004や表示情報処理回路1002を搭載しない液晶表示パネル10の場合には、駆動回路1004や表示情報処理回路1002を含むIC1324がポリイミドテープ1322上に実装されたTCP(Tape Carrier Package)1320に、MIMアレイ基板30の周辺部に設けられた異方性導電フィルムを介して物理的且つ電気的に接続して、液晶表示装置として、生産、販売、使用等することも可能である。
【0123】
以上図22から図25を参照して説明した電子機器の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、携帯電話、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた装置等などが図21に示した電子機器の例として挙げられる。
【0124】
以上説明したように、本実施の形態によれば、比較的簡易な構成を持ち、高階調表示が可能であり且つ階調表示における信頼性が高い液晶表示装置を備えた各種の電子機器を実現できる。
【0125】
【発明の効果】
本発明によれば、N通りの幅のパルスからなるデータ信号を用いて、例えば数倍等のM通り(但し、M>N)の階調レベルを実現できる。この結果例えば、前述のGCP信号に基づいてデータ信号駆動手段によりデータ信号を生成する場合に、GCP信号を構成するパルス列の間隔を狭めることなく、階調数を増やすことが出来る。このため、階調数を増やすために特に階調レベルが高い側におけるGCP信号を構成するパルス列の間隔を狭めないで済み、GCP信号を生成する回路やデータ信号駆動手段に高速動作させる必要も無くなる。従って、GCP信号を構成するパルス列の間隔を狭めるために、動作クロックの周期を短くする必要性も無くなり、高性能のクロックは不要となり、消費電力の増加も防げる。更にこのように比較的低速な動作を行うことにより、温度変化等の外的影響や動作環境等に起因したGCP信号やデータ信号のパルスの遅延時間の少しの変化により階調レベルが狂う事態を未然に防止し得、動作の安定性が格段に高まる。
【0126】
特に簡易な構成及び製造方法を長所とするMIM等の2端子型非線形素子を用いた液晶表示パネルを備えた液晶表示装置においては、このような駆動装置における簡易化及びそれに伴う低コスト化は、非常に有意義である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による液晶表示パネルの実施の形態に備えられるMIM駆動素子の一例を画素電極と共に示す平面図である。
【図2】 図1のA−A断面図である。
【図3】 液晶表示パネルの実施の形態に備えられるMIM駆動素子の他の例を示す断面図である。
【図4】 液晶表示パネルの実施の形態に備えられるMIM駆動素子の更に他の例を画素電極と共に示す平面図である。
【図5】 図4のB−B断面図である。
【図6】 液晶表示パネルの実施の形態を構成する回路を示す等価回路図である。
【図7】 液晶表示パネルの実施の形態を模式的に示す部分破断斜視図である。
【図8】 本発明によるデータ信号駆動回路の第1の実施の形態を示すブロック図である。
【図9】 データ信号駆動回路の第1の実施の形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図10】 データ信号駆動回路の第1の実施の形態の動作原理を示す概念図である。
【図11】 本発明によるデータ信号駆動回路の第2の実施の形態を示すブロック図である。
【図12】 データ信号駆動回路の第2の実施の形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図13】 データ信号駆動回路の第2の実施の形態の動作原理を示す概念図である。
【図14】 本発明によるデータ信号駆動回路の第3の実施の形態を示すブロック図である。
【図15】 データ信号駆動回路の第3の実施の形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図16】 データ信号駆動回路の第3の実施の形態の動作原理を示す概念図(その1)である。
【図17】 データ信号駆動回路の第3の実施の形態の動作原理を示す概念図(その2)である。
【図18】 データ信号駆動回路の第3の実施の形態の動作原理を示す概念図(その3)である。
【図19】 データ信号駆動回路の第4の実施の形態の動作原理を示す概念図(その1)である。
【図20】 データ信号駆動回路の第4の実施の形態の動作原理を示す概念図(その2)である。
【図21】 本発明による電子機器の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図22】 電子機器の一例としての液晶プロジェクタを示す断面図である。
【図23】 電子機器の他の例としてのパーソナルコンピュータを示す正面図である。
【図24】 電子機器の一例としてのページャを示す分解斜視図である。
【図25】 電子機器の一例としてのTCPを用いた液晶表示装置を示す斜視図である。
【図26】 従来のGCP信号を用いて階調表示を行う際のタイミングチャートである。
【図27】 階調レベルに対する1H期間中のデータ信号駆動用のパルスのオン幅の変化を示す特性図である。
【図28】 GCP信号を構成する各パルスのパルス間隔の変化を示す特性図である。
【符号の説明】
10…液晶表示パネル
12、48…走査線
14…データ線
18…液晶層
20、20’、40a、40b…MIM駆動素子
30…MIMアレイ基板
32…対向基板
34、45…画素電極
100…走査線駆動回路
110、110a、110b、110c…データ線駆動回路
200…フレームカウンタ
202…Xカウンタ
204…Yカウンタ
212…1加算回路
214…GCP生成回路
216…Xドライバ回路
1100…液晶プロジェクタ
1200…パーソナルコンピュータ
1300…ページャ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of liquid crystal display panel driving devices, liquid crystal display devices, and electronic equipment, and in particular, active using two-terminal nonlinear elements having bidirectional diode characteristics such as MIM (Metal Insulator Metal) driving elements. The present invention belongs to a technical field of a matrix driving type liquid crystal display panel driving device, a liquid crystal display device (liquid crystal display module) including the driving device, and an electronic device including the liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an active matrix liquid crystal display panel, there is a liquid crystal display panel using a two-terminal type non-linear element having bidirectional diode characteristics such as an MIM driving element in addition to a TFT (thin film transistor) driving element. MIM driving elements and the like have steep thresholds, and are therefore advantageous in that there are fewer problems of crosstalk between pixels compared to the conventional simple matrix driving system. Compared to TFT driving elements, the element configuration and manufacturing process are advantageous. Is advantageous in that it is relatively simple.
[0003]
For gradation display in a liquid crystal display panel using this type of MIM drive element or the like, a binary driver circuit is used as a data side driver circuit, and for example, a period in which each drive element is selected, such as PWM (pulse width modulation). In general, it is performed by controlling a time ratio of taking a binary value (ON or OFF) of a data signal in one selection period (hereinafter referred to as 1H period) according to the gradation level. This gradation display will be described with reference to FIG.
[0004]
As shown in FIG. 26, the RES signal indicating the start timing of the 1H period is input to the data side driver circuit every 1H period. Here, the temporal ratio of the binary value during the 1H period described above and the transmittance of the liquid crystal display panel generally do not have a linear relationship. For example, in the case of 64 gradations, each gradation level 0 (for example, black), 1, 2,..., 63 (for example, white) obtained when the width for turning on during the 1H period is changed and the on width are as follows: The relationship shown in the graph of FIG. 27 is obtained depending on the characteristics of the liquid crystal and the characteristics of the liquid crystal display panel.
[0005]
For this reason, in the gradation display on the liquid crystal display panel using the MIM driving element, it is necessary to change the ON width of the data signal in accordance with the gradation level indicated by the input data based on such a relationship. More specifically, as apparent from FIG. 27, as the gradation level increases, that is, as the gradation level approaches from the gradation level 0 side to the gradation level 63 side, the on-width change rate decreases. Therefore, it is necessary to control a slight difference in the ON width.
[0006]
For this reason, conventionally, as shown in the second row from the top in FIG. 26, for example, “the number of gradations−2”, in which the interval differs according to the difference in the ON width of the data signal in accordance with the difference in gradation level. A GCP (gray scale control) signal including a train of pulses (for example, 62 in the case of 64 gradations) is generated. More specifically, under the relationship as shown in FIG. 27, the GCP signal gradually decreases in intervals as the gradation level increases, as shown in FIG. 28 for each pulse (each gradation level). It consists of a series of 62 pulses that narrow.
[0007]
Based on this GCP signal, the gradation level is controlled as follows. That is, in FIG. 26, when a GCP signal is generated corresponding to each 1H period, for example, 6-bit display data indicating the gradation level to be displayed in this 1H period indicates gradation level 2. In the corresponding 1H period, the data signal is turned on (for example, at a high voltage level) only during the period from the second pulse in the GCP signal to the end of the 1H period. Next, assuming that the display data indicates, for example, the gradation level 5, the data signal is turned on (for example, a low voltage) for a period from the fifth pulse in the GCP signal to the end of the 1H period in the corresponding 1H period. Level). If the next display data indicates, for example, gradation level 0, the data signal is turned off (for example, at a high voltage level) until the end of the corresponding 1H period. Note that the voltage level corresponding to ON is inverted every 1H period because the liquid crystal is driven by alternating current, and the on / off voltage of the scanning signal is also changed every 1H period (each row) as shown in FIG. Inverted.
[0008]
As a result, as shown at the bottom of FIG. 26, one pixel electrode (that is, one data line to which the display data shown in the figure is supplied) is connected between the scanning line (Nth row). The applied signal (= scanning signal−data signal) applied to the pixel electrode) exceeds the threshold value of the MIM driving element for a period corresponding to the ON width of the corresponding data signal, and the MIM driving element is turned on (low). Resistance state). As a result, an effective voltage corresponding to the ON width of the data signal is applied to the liquid crystal layer portion sandwiched between the pixel electrode and the data line or the scanning line. Thus, the ON width of the data signal substantially coincides with the data writing period to the pixel, and the ON width of the data signal determines the gradation level.
[0009]
As described above, according to the conventional gray scale display technology using the GCP signal, by using the N number of on-width data signals based on the GCP signal composed of a sequence of N−2 pulses, N kinds of gradation levels can be displayed.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In an active matrix liquid crystal display panel, there is a general request to display a higher quality image by increasing the number of gradations, that is, by increasing the number of gradations.
[0011]
However, the conventional techniques described above have the following problems. That is, first, when the number of gradations is increased, the interval between the pulse trains constituting the GCP signal on the higher gradation level side is narrowed, so that the circuit for generating the GCP signal and the data side driver need to operate at high speed. It will occur. For this purpose, the period of the operation clock needs to be at least equal to or less than the minimum pulse interval in the GCP signal, which requires a high-performance clock and increases power consumption. Furthermore, when such high-speed operation is performed, slight changes in the delay time of the GCP signal and the pulse in the data signal due to external influences such as temperature changes and the operating environment cause the gradation level to be distorted. End up. In particular, in a liquid crystal display device (liquid crystal display module) having a liquid crystal display panel using an MIM driving element or the like that has an advantage of a simple configuration and a manufacturing method, the complexity of the driving device and the manufacturing cost associated therewith are increased. The rise of is a serious problem that asks the significance of its existence.
[0012]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and uses a two-terminal nonlinear element having bidirectional diode characteristics, such as an MIM driving element, which enables high gradation using a relatively simple configuration. It is an object to provide a drive device for an active matrix liquid crystal display panel, a liquid crystal display device including the drive device, and an electronic device including the liquid crystal display device.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
A driving device for a liquid crystal display panel according to the present invention is provided on a pair of substrates, a liquid crystal sandwiched between the pair of substrates, a plurality of data lines provided on one of the substrates, and the other substrate. A driving device for a liquid crystal display panel, comprising a plurality of scanning lines, and a plurality of pixels composed of switching elements connected in series between the data lines and the scanning lines and the liquid crystal, and counts a reference clock A first counter that counts, a second counter that counts a horizontal synchronization signal, a value of an operation result of an exclusive OR based on the LSB of each count value of the first counter and the second counter, and M (where M is a natural number) According to the result of the logical product with the LSB value of the plurality of bits of the original image data indicating the gradation level, the original image data excluding the LSB is left as it is and the plurality of bits An addition circuit that outputs 1 as the second image data by adding 1 to the original image data excluding the LSB and outputs the second image data of N bits corresponding to the gradation level in the horizontal scanning period. Where N is a natural number less than M), and the first image data output from the adder circuit in four pixels adjacent to each other in the row direction and the column direction are generated. The second image output from the adder circuit is supplied by supplying a data signal having the pulse width corresponding to the gradation level n indicated by, to each of the two pixels located diagonally of the four pixels and displaying the data signal. A driver circuit for supplying and displaying the data signal having the pulse width corresponding to the gradation level n + 1 indicated by the data to the remaining two pixels of the four pixels, respectively. And displaying the gradation level n + 0.5 by the data signal and the gradation level n + 1 of the data signal of the gradation level n.
In addition, the liquid crystal display panel driving device of the present invention includes a pair of substrates, a liquid crystal sandwiched between the pair of substrates, a plurality of data lines provided on one of the substrates, and the other substrate. A driving device for a liquid crystal display panel comprising a plurality of scanning lines, a switching element connected in series between the data lines and the scanning lines, and a plurality of pixels comprising the liquid crystal, Of the first counter, the second counter for counting the horizontal synchronization signal, the third counter for counting the vertical synchronization signal, the count value of each of the first counter, the second counter, and the third counter. The result of the logical product of the value of the result of the exclusive OR based on the LSB and the value of the LSB of the multi-bit original image data indicating M (where M is a natural number) gradation levels. Then, the original image data excluding the LSB is output as it is as the first image data of a plurality of bits, or the original image data excluding the LSB is added with 1 to add a plurality of bits of the second image data. An output circuit for generating a pulse having different pulse widths N (where N is a natural number less than M) corresponding to the gradation level in the horizontal scanning period, and a row direction and a column direction In four pixels adjacent to each other, in one frame or field, a data signal having the pulse width corresponding to the gradation level n indicated by the first image data output from the adder circuit is transferred to the pair of the four pixels. The data having the pulse width corresponding to the gradation level n + 1 indicated by the second image data output from the adder circuit is displayed by being supplied to two pixels located at the corners. A signal is supplied to the remaining two pixels of the four pixels for display, and in the next frame or field, a data signal having a pulse width corresponding to the gradation level n and a pulse width corresponding to the gradation level n + 1 A driver circuit that supplies the four pixels so as to alternate with the one frame or field to display the data signal, and has the gradation level n data signal and the gradation level n + 1. A gradation level n + 0.5 is displayed by a data signal.
Specifically, first, in order to solve the above problem, a pair of substrates, a liquid crystal sandwiched between the pair of substrates, a plurality of data lines provided on one substrate, and the other substrate A driving device for a liquid crystal display panel including a plurality of scanning lines provided in a plurality of pixels, the switching lines connected in series between the data lines and the scanning lines, and the liquid crystal, Image data indicating gradation levels of M (where M is a natural number) is input for each pixel and for each predetermined time unit, and a data signal consisting of N (where N is a natural number less than M) pulses having different widths. The first average value of the widths of the plurality of pulses forming the plurality of data signals over the plurality of predetermined time units for each pixel (that is, the plurality of pulse widths Wi (i within the plurality of L predetermined time units). = 1, ..., L) Average value for time Wi / L) and a second average value of widths of a plurality of pulses forming a plurality of data signals for a plurality of pixels respectively located in a predetermined region unit including each pixel (that is, a plurality of L forming a predetermined region unit) Generate at least one of the average values ΣWi / L) for the areas of a plurality of pulse widths Wi (i = 1,..., L) in the pixel corresponding to the gradation level of each pixel. The data signal driving means for supplying the data signal to the plurality of data lines in a time division manner and the scanning signal driving means for supplying the scanning signal to the plurality of scanning lines in a time division manner are provided.
[0014]
According to the driving device of the liquid crystal display panel, the data signal driving means includes, for example, 6-bit digital indicating one of gradation levels 0, 1, 2,. Image data indicating M gradation levels such as a signal is input for each pixel and for each predetermined time unit such as a field unit. Then, the data signal driving means generates a plurality of data signals over a plurality of predetermined time units for each pixel. The first average value of the widths of the plurality of pulses forming the above is generated so as to correspond to the gradation level of each pixel. Therefore, for example, with respect to a pixel for displaying gradation level 5, data signals of gradation level 4 and gradation level 6 are alternately generated for each field. In this case, as in “(4 + 6) / 2 = 5”, the first average value of the gradation levels for the generated signal data is the gradation level 5 to be displayed on the pixel. For example, for a pixel that should display gradation level 4, since the first average value corresponds to gradation level 4, a data signal of gradation level 4 is generated as it is. Alternatively, instead of or in addition to making the first average value correspond to the gradation level, the data signal driving means outputs a plurality of data signals for a plurality of pixels respectively located in a predetermined area unit including each pixel. The second average value of the widths of the plurality of pulses formed is generated so as to correspond to the gradation level of each pixel. Therefore, for example, if there are four adjacent pixels that should display gradation level 5, data signals of gradation level 4 and gradation level 6 are generated for the pixels at the diagonal positions, respectively. The In this case, as in “(4 × 2 + 6 × 2) / 4 = 5”, the second average value of the gradation levels for the generated signal data is the gradation level 5 to be displayed on the pixel. ing. For example, if there are four adjacent pixels that should display the gradation level 4, the second average value corresponds to the gradation level 4, so the data signal of the gradation level 4 is generated as it is. Is done. In this way, the data signal generated so that at least one of the first average value and the second average value corresponds to the gradation level is applied to the plurality of data lines at least for each column by the data signal driving means. Supplied in time division. On the other hand, the scanning signal driving means supplies the scanning signal to a plurality of scanning lines at least for each row in a time division manner. Accordingly, the two-terminal nonlinear element connected to the pixel electrode corresponding to the data line and the scanning line to which these signals are supplied has a voltage applied via the liquid crystal due to the voltage between the signal line and the scanning line. A predetermined threshold value is exceeded and turned on. As a result, a liquid crystal driving voltage is supplied to the corresponding pixel electrode. Here, when the first average value is made to correspond to the gradation level as described above, it corresponds to, for example, the gradation level 5 if a predetermined time unit such as a field unit is set sufficiently small for vision. A display similar to that driven by a pulse having a width corresponding to the gradation level 5 can be visually obtained without using a pulse having a width. In addition, when the second average value is made to correspond to the gradation level, if a predetermined area unit is set sufficiently small for vision, for example, a step having a width corresponding to the gradation level 5 is not used, and a step is used. A display similar to that driven by a pulse having a width corresponding to the tone level 5 is visually obtained.
[0015]
Further, in the above driving device, the data signal driving means includes a pulse width corresponding to a gradation level m (where m is an integer of 0 or more and less than M) forming at least one of the data signals, and at least one of the data. The data signal is generated so that at least one of a first average value and a second average value with a pulse width corresponding to the gradation level m + 2 forming the signal corresponds to the gradation level m + 1. And
[0016]
According to the liquid crystal display panel driving apparatus, the data signal driving means causes the pulse width corresponding to the gradation level m (for example, “4”) forming at least one data signal and the level forming at least one data signal. The data signal corresponding to the gradation level m + 1 (for example, “5”) is generated using the first average value with the pulse width corresponding to the gray level m + 2 (for example, “6”). Alternatively, instead of or in addition to the first average value corresponding to the gradation level, the data signal driving means causes the pulse width and gradation level corresponding to the gradation level m (for example, “4”). Using the second average value with the pulse width corresponding to m + 2 (for example, “6”), the data signal corresponding to the gradation level m + 1 (for example, “5”) is generated.
[0017]
The data signal driving means, for example, a pulse corresponding to the gradation level m forming three data signals (for example, “4”) and a pulse corresponding to the gradation level m + 4 forming one data signal (for example, If the first average value or the second average value with “8”) is used, two gradation levels are generated such that a data signal corresponding to the gradation level m + 1 (for example, “5”) is generated. Are averaged at various ratios to visually obtain various gradation levels between them.
[0018]
Further, in the above driving device, the data signal driving means may include a plurality of second average values for a plurality of pixels included in the predetermined area unit corresponding to the gradation level and included in the predetermined area unit. The data signal is generated so that the first average value for each of the pixels corresponds to the gradation level.
[0019]
According to the liquid crystal display panel driving apparatus, the data signal is generated as follows by the data signal driving means. That is, for example, the second average value for a plurality of pixels included in a predetermined region unit, such as two, four, six, eight, etc. adjacent pixels, becomes a gradation level in a certain predetermined time unit. Correspondingly, a data signal is generated. More specifically, for example, when the predetermined area unit is composed of two adjacent pixels, the left pixel corresponds to the gradation level “4”, and the right pixel corresponds to the gradation level “6” (the first level). The data signal is generated so that the average value of 2 is “5”. Then, next, the first average value of each of the plurality of pixels included in the predetermined area unit corresponds to the gradation level in the next time unit, that is, for example, the left pixel has gradation. The data signal is generated so as to correspond to the level “6” and the right pixel corresponds to the gradation level “4” (the second average value is “5”).
[0020]
Further, in the driving device, the data signal driving means and the scanning signal driving means invert the voltage polarities of the data signal and the scanning signal for each predetermined time unit with reference to an intermediate value of the data signal. The data signal and the scanning signal are generated, respectively, and the data signal driving means fixes a width of a pulse forming the data signal to a constant value for a time twice as long as the predetermined time unit.
[0021]
According to the driving device for the liquid crystal display panel, the data signal and the scanning signal are generated as follows by the data signal driving means and the scanning signal driving means. That is, for example, the voltage polarity of the data signal and the scanning signal is inverted with respect to the intermediate potential of the data signal every predetermined time unit such as one field unit. Therefore, it is possible to basically perform AC voltage driving on the liquid crystal. Here, in particular, since the width of the pulse forming the data signal is fixed to a constant value by a data signal driving means, for example, for two field units, a predetermined time unit is fixed to a constant value. Even if the widths of the pulses that make up the multiple data signals are not constant, the voltage due to the data signals is canceled every two times the predetermined time unit, effectively preventing the DC component from being applied to the liquid crystal Is done.
[0022]
Furthermore, a liquid crystal display device according to the present invention includes the above-described liquid crystal display panel driving device and the liquid crystal display panel.
[0023]
According to the liquid crystal display device (liquid crystal display module), the liquid crystal display panel includes a two-terminal type non-linear element in particular, but a data signal composed of pulses of N widths can be obtained by the driving device of the present invention described above. By using this, it is possible to realize more M gradation levels.
[0024]
Furthermore, in the liquid crystal display device, the two-terminal nonlinear element includes a MIM (Metal Insulator Metal) driving element.
[0025]
According to the above liquid crystal display device, the liquid crystal display panel is provided with the MIM drive element in particular, but the drive device of the present invention described above uses the data signal composed of pulses of N widths to increase the number of M. It is possible to achieve the same gradation level.
[0026]
Furthermore, an electronic apparatus according to the present invention includes the liquid crystal display device.
[0027]
According to the above electronic device, the electronic device includes the above-described liquid crystal display device of the present invention, and high gradation display is possible with a relatively simple configuration.
[0028]
Such an operation and other advantages of the present invention will become apparent from the embodiments described below.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0030]
(MIM drive element)
FIG. 1 is a plan view schematically showing an MIM driving element as an example of a two-terminal nonlinear element provided in a liquid crystal display panel constituting a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, together with a pixel electrode. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. In FIG. 2, the scales of the layers and members are different for each layer and each member so that each layer and each member can be recognized on the drawing.
[0031]
1 and 2, the MIM driving element 20 is formed on an insulating film 31 formed on an MIM array substrate 30 constituting an example of the first substrate, and is formed on the insulating film 31 side. The first metal film 22, the insulating layer 24, and the second metal film 26 are sequentially formed to have an MIM structure (Metal Insulator Metal structure). The first metal film 22 of the two-terminal type MIM driving element 20 is connected to the scanning line 12 formed on the MIM array substrate 30 as one terminal, and the second metal film 26 is connected to the other terminal. Connected to the pixel electrode 34. Instead of the scanning lines 12, data lines (see FIG. 6) may be formed on the MIM array substrate 30 and connected to the pixel electrodes.
[0032]
The MIM array substrate 30 is made of an insulating and transparent substrate such as glass or plastic.
[0033]
The insulating film 31 that forms the base is made of, for example, tantalum oxide. However, the main purpose of the insulating film 31 is to prevent the first metal film 22 from being peeled off from the base and to prevent impurities from diffusing from the base into the first metal film 22 by heat treatment performed after the second metal film 26 is deposited. Is formed. Therefore, when the MIM array substrate 30 is made of a substrate having excellent heat resistance and purity, such as a quartz substrate, for example, if the separation or diffusion of impurities is not a problem, the insulating film 31 is omitted. can do.
[0034]
The first metal film 22 is made of a conductive metal thin film, for example, tantalum alone or a tantalum alloy. Alternatively, tantalum alone or a tantalum alloy as a main component, for example, an element belonging to Group 6, 7 or 8 in a periodic rate table such as tungsten, chromium, molybdenum, rhenium, yttrium, lanthanum, dysprolium, etc. It may be added. In this case, the element to be added is preferably tungsten, and the content ratio is preferably, for example, 0.1 to 6 atomic%.
[0035]
The insulating film 24 is made of, for example, an oxide film formed by anodic oxidation on the surface of the first metal film 22 in the chemical liquid.
[0036]
The second metal film 26 is made of a conductive metal thin film, for example, chromium alone or a chromium alloy.
[0037]
The pixel electrode 34 is made of a transparent conductive film such as an ITO (Indium Tin Oxide) film.
[0038]
As shown in the cross-sectional view of FIG. 3, the second metal film and the pixel electrode described above may be composed of a transparent conductive film 36 made of the same ITO film or the like. The MIM driving element 20 ′ having such a configuration has an advantage that the second metal film and the pixel electrode can be formed by the same manufacturing process at the time of manufacturing. In FIG. 3, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0039]
Furthermore, as shown in the plan view of FIG. 4 and the BB cross-sectional view of FIG. 5, the MIM driving element 40 has a so-called back-to-back structure, that is, a first MIM driving element 40a. The second MIM driving element 40b may be configured to have a structure in which the polarity is reversed and connected in series. In FIG. 4 and FIG. 5, the same components as those in FIG. 1 and FIG.
[0040]
4 and 5, the first MIM driving element 40a includes a first metal film 42 made of tantalum or the like formed in order on an insulating film 31 formed on the MIM array substrate 30, and an anode. The insulating film 44 is made of an oxide film or the like, and the second metal film 46a is made of chromium or the like. On the other hand, the second MIM drive element 40b is based on the insulating film 31 formed on the MIM array substrate 30, and the first metal film 42, the insulating film 44, and the first metal film 46a are sequentially formed thereon. The second metal film 46b is spaced apart.
[0041]
The second metal film 46a of the first MIM driving element 40a is connected to the scanning line 48, and the second metal film 46b of the second MIM driving element 40b is connected to the pixel electrode 45 made of an ITO film or the like. . Accordingly, the scanning signal is supplied from the scanning line 48 to the pixel electrode 45 via the first and second MIM driving elements 40a and 40b. Instead of the scanning lines 48, data lines (see FIG. 6) may be formed on the MIM array substrate 30 and connected to the second metal film 46a of the first MIM driving element 40a.
[0042]
In the example shown in FIGS. 4 and 5, the insulating film 44 is smaller than the insulating film 24 in the example shown in FIGS. 1 and 2, and is set to, for example, about half the film thickness.
[0043]
As described above, several examples of the MIM driving element as the two-terminal type nonlinear element have been described. However, bidirectional diode characteristics such as a ZnO (zinc oxide) varistor, an MSI (Metal Semi-Insulator) driving element, and an RD (Ring Diode) are provided. The two-terminal nonlinear element having the above can be applied to the active matrix driving liquid crystal display panel of this embodiment.
[0044]
(LCD panel)
Next, an embodiment of an active matrix driving type liquid crystal display panel using the above-described MIM driving element 20 will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is an equivalent circuit diagram showing the liquid crystal display panel according to the present embodiment together with the drive circuit, and FIG. 7 is a partially broken perspective view schematically showing the liquid crystal display panel according to the present embodiment.
[0045]
In FIG. 6, the liquid crystal display panel 10 has a plurality of scanning lines 12 arranged on the MIM array substrate 30 or its counter substrate connected to the scanning signal drive circuit 100, and is on the MIM array substrate 30 or its counter substrate. A plurality of arranged data lines 14 are connected to the data signal driving circuit 110. The scanning signal driving circuit 100 and the data signal driving circuit 110 may be formed on the MIM array substrate 30 shown in FIGS. 1 and 2 or the counter substrate thereof. In this case, the scanning signal driving circuit 100 and the data signal driving circuit 110 include the driving circuit. A liquid crystal display device (liquid crystal display module) is obtained. Alternatively, the scanning signal driving circuit 100 and the data signal driving circuit 110 may be configured by an IC independent of the liquid crystal display panel, and may be connected to the scanning lines 12 and the data lines 14 via predetermined wirings. The liquid crystal display device (liquid crystal display panel) does not include a driving circuit.
[0046]
In each pixel region 16, the scanning line 12 is connected to one terminal of the MIM driving element 20 (see FIG. 1), and the data line 14 is connected to the liquid crystal layer 18 and the pixel electrode 34 shown in FIG. The other terminal of the MIM driving element 20 is connected. Therefore, when a scanning signal is supplied to the scanning line 12 corresponding to each pixel region 16 and a data signal is supplied to the data line 14, the MIM driving element 20 in the pixel region is turned on, and the MIM driving element 20 is turned on. Thus, a driving voltage is applied to the liquid crystal layer 18 between the pixel electrode 34 and the data line 14.
[0047]
When the scanning signal driving circuit 100 and the data signal driving circuit 110 are provided on the MIM array substrate 30, a thin film forming process for the MIM driving element 20 and a thin film forming process for the scanning signal driving circuit 100 and the data signal driving circuit 110 are provided. There is an advantage that can be performed at the same time. However, for example, an LSI including the scanning signal driving circuit 100 and the data signal driving circuit 110 mounted by a TAB (tape automated bonding) method is connected to an LSI through an anisotropic conductive film provided in the peripheral portion of the MIM array substrate 30. If the configuration for connecting the scanning lines 12 and the data lines 14 is adopted, the liquid crystal display panel 10 can be manufactured more easily. Further, the scanning line 12 and the data line 14 are connected using a COG (chip on glass) system in which the above-described LSI is directly mounted on the MIM array substrate 30 and its opposite substrate via an anisotropic conductive film. You can also.
[0048]
In FIG. 7, the liquid crystal display panel 10 includes an MIM array substrate 30 and a counter substrate 32 that constitutes an example of a transparent second substrate disposed to face the MIM array substrate 30. The counter substrate 32 is made of, for example, a glass substrate. The MIM array substrate 30 is provided with a plurality of transparent pixel electrodes 34 in a matrix. The plurality of pixel electrodes 34 extend along a predetermined X direction, and are connected to the plurality of scanning lines 12 arranged in the Y direction orthogonal to the X direction. An alignment film made of an organic thin film such as a polyimide thin film and subjected to a predetermined alignment process such as a rubbing process is provided on the side facing the liquid crystal such as the pixel electrode 34, the MIM driving element 20, and the scanning line 12. .
[0049]
On the other hand, the counter substrate 32 is provided with a plurality of data lines 14 extending in the Y direction and arranged in a strip shape in the X direction. An alignment film made of an organic thin film such as a polyimide thin film and subjected to a predetermined alignment process such as a rubbing process is provided below the data line 14. In this case, the data line 14 is formed of a transparent conductive film such as an ITO film at least at a portion facing the pixel electrode 34. However, when the scanning line 12 is formed on the counter substrate 32 side instead of the data line 14, the scanning line 12 is formed of a transparent conductive film such as an ITO film.
[0050]
Depending on the application of the liquid crystal display panel 10, the counter substrate 32 may be provided with a color filter made of a color material film arranged in, for example, a stripe shape, a mosaic shape, or a triangle shape. A black matrix such as resin black in which carbon or titanium is dispersed in a photoresist may be provided. With such a color filter or black matrix, it is possible to display a color image on a single liquid crystal display panel, or to display a high-quality image by improving contrast or preventing color mixture of color materials.
[0051]
Between the MIM array substrate 30 and the counter substrate 32 configured as described above and arranged so that the pixel electrode 34 and the data line 14 face each other, a sealant disposed along the periphery of the counter substrate 32 is used. Liquid crystal is sealed in the enclosed space, and a liquid crystal layer 18 (see FIG. 6) is formed. The liquid crystal layer 18 adopts a predetermined alignment state by the alignment film described above in a state where the electric field from the pixel electrode 34 and the data line 14 is not applied. The liquid crystal layer 18 is made of, for example, a liquid crystal in which one kind or several kinds of nematic liquid crystals are mixed. The sealing agent is an adhesive for bonding the substrates 30 and 32 around them, and a spacer for setting the distance between the substrates to a predetermined value is mixed therein.
[0052]
In FIG. 6, as the scanning signal driving circuit 100 sequentially sends scanning signals of a predetermined voltage to the MIM driving element 20 in a pulse manner, the data signal driving circuit 110 responds to the gradation level of the display signal as will be described later. A data signal having a pulse width is sequentially sent to the data line 14. In FIG. 7, when a voltage is applied to the pixel electrode 34 and the data line 14 in this way, the alignment state of the liquid crystal layer in the portion sandwiched between the pixel electrode 34 and the data line 14 is passed through the MIM driving element 20. In the normally white mode, the incident light cannot pass through the liquid crystal portion when the drive voltage is applied. In the normally black mode, the drive voltage is In the applied state, incident light can pass through the liquid crystal portion, and light having a contrast corresponding to a display signal is emitted from the liquid crystal display panel 10 as a whole.
[0053]
Although not shown in FIGS. 1 to 7, for example, a TN (twisted nematic) mode, respectively, is provided on the side on which the projection light of the counter substrate 32 is incident and on the side of the MIM array substrate 30 on which the projection light is emitted. Depending on the operation mode such as STN (super TN) mode, D-STN (double-STN) mode, and normally white mode / normally black mode, the polarizing film, retardation film, polarizing plate, etc. are in a predetermined direction. It is arranged with.
[0054]
(First Embodiment of Driving Circuit)
Next, the configuration and operation of the scanning signal driving circuit 100 and the data signal driving circuit 110 shown in FIG. 6 in the first embodiment will be described with reference to FIGS.
[0055]
First, the scanning signal driving circuit 100 that constitutes an example of the scanning signal driving unit generates a scanning signal having a predetermined peak value (voltage value) and a pulse width and having a constant period based on a reference clock for each pixel. The voltage applied to the electrodes is sequentially applied to the plurality of scanning lines 12 so that the voltage is inverted every frame with reference to the intermediate value of the data signal. Thus, the reason why the scanning signal is inverted (and the data signal is also inverted correspondingly) is to prevent the liquid crystal layer 18 from being deteriorated by AC driving the liquid crystal layer 18. Depending on the driving method, the scanning signal may be supplied to the scanning line 12 in a time-sharing manner for each row, or may be supplied in a time-sharing manner for each of a plurality of rows such as every three rows.
[0056]
As shown in the block diagram of FIG. 8, the data signal driving circuit 110a constituting an example of the data signal driving means includes a frame counter 200, an X counter 202, an AND gate 210, a 1 addition circuit 212, a GCP generation circuit 214, and an X driver. A circuit 216 is provided.
[0057]
In the data signal driving circuit 110a, for example, a 6-bit D0 to D5 (D0 is LSB) digital signal indicating one of 64 gradation levels (gradation levels 0 to 63) is received for each pixel. Further, a horizontal synchronization signal HSYNC, a vertical synchronization signal VSYNC, and a reference clock XCK for driving the X driver circuit 216 are input.
[0058]
The GCP generation circuit 214 includes 32 comparison circuits 214a and a logical sum circuit 214b that calculates a logical sum of the comparison results. The comparison circuit 214a resets the count value of the X counter 202 that is reset for each HSYNC and counted up for each reference clock XCK to 32 predetermined values based on the characteristics shown in FIG. Compare with Then, the logical sum circuit 214b computes the logical sum of the comparison results of these comparison circuits 214a, and the computation output has 32 gradation levels having the characteristics shown in FIG. A GCP signal composed of a sequence of 32 pulses per 1H period having a different interval in advance corresponding to the difference in the ON width of the MIM driving element 20 corresponding to the difference is generated. The GCP signal generated in this way (see the second stage from the top in FIG. 26) is supplied to the GCP input terminal of the X driver circuit 216.
[0059]
The frame counter 200 is counted up every VSYNC. A logical product of the LSB of the count value counted by the frame counter 200 and D0, which is the LSB of the input 6-bit digital signal, is calculated by the AND gate 210 and is supplied to the control signal terminal of the 1 adder circuit 212 as a control signal. Entered.
[0060]
When the level of the input control signal is “H”, the 1 adder circuit 212 adds +1 to the input 5-bit digital signal and outputs it, and the level of the input control signal is “L”. Sometimes, the input 5-bit digital signal is output as it is.
[0061]
When the 6-bit digital signals D0 ′ to D5 ′ (where D0 ′ is LSB) are input from the 1-adder circuit 212, the X driver circuit 216 receives the digital signals D0 ′ to D5 ′ based on the reference clock XCK. Are held in a predetermined internal register that has a one-to-one correspondence with the plurality of data lines 14. By sequentially generating the digital signals D0 ′ to D5 ′ corresponding to the digital signals D0 to D5 as described above and transferring them to the internal register of the X driver circuit 216, all the digital signals for one horizontal line are stored in this internal signal. It will be held in the register. From the internal register, using the LP signal as a trigger, according to the GCP signal consisting of a sequence of 32 pulses per 1H period input from the GCP generation circuit 214, it corresponds to the gradation level indicated by the 6-bit digital value in the internal register A data signal having the specified pulse width is output. As described above, data signals having 33 different widths are generated and supplied to the plurality of data lines 14 in response to the input of the 64-gradation digital signals D0 to D5.
[0062]
The above operation will be further described with reference to the timing chart of FIG.
[0063]
In FIG. 9, the vertical synchronization signal VSYNC is input for each frame, whereby the LSB of the frame counter 200 becomes 1 (H level) or 0 (L level). A plurality of horizontal synchronization signals HSYNC are input between the synchronization signals VSYNC.
[0064]
The GCP generation circuit 214 generates a GCP signal composed of a sequence of 32 pulses whose intervals gradually change corresponding to 33 different gradation levels in the 1H period.
[0065]
As a result, as shown in the lower part of FIG. 9, for example, a digital signal D0 to D5 having a gradation level of 5 is input to the pixel electrode of the specific address, and 1 (H level) or For each frame defined by a period in which the LSB of the frame counter 200 that is 0 (L level) is constant, digital signals D0 ′ to D5 ′ having gradation levels alternately 4 and 6 are output from the 1 addition circuit 212. Is output.
[0066]
As described above, for example, if a digital signal indicating the gradation level “5” is input over a plurality of frames for one pixel, the 1 addition circuit 212 outputs a digital signal indicating the gradation level “4”. The signal and the digital signal indicating the gradation level “6” are alternately output for each frame and input to the X driver circuit 216. That is, temporal averaging (first averaging) of a plurality of data signals over a plurality of frames is performed.
[0067]
As a result, the X driver circuit 216 outputs, for each frame, a data signal having a pulse width corresponding to the gradation level “4” and a data signal having a pulse width corresponding to the gradation level “6” for the pixel. Are alternately supplied via the data line 214.
[0068]
FIG. 10 schematically shows the principle of gradation display using the data signal generated as described above. In FIG. 9, the frame counter 200 is used to alternately output different gradation levels for each frame, but substantially the same effect can be obtained by alternately outputting different gradation levels for each field. Therefore, in the example shown in FIG. 10, a case where different gradation levels are output alternately for each field will be described. Here, the “frame” means, for example, a unit of one complete color screen after combining R, G and B monochromatic light screens to generate a color screen, or an NTSC interlace. One complete screen unit scanned by even and odd field scans. The “field” is, for example, a unit such as each monochromatic light field when a single color light screen of R, G, and B is synthesized to generate a color screen, or an even or odd field in an NTSC interlace. Refers to units.
[0069]
In FIG. 10, when a gradation level n is displayed in a certain pixel, a data signal having a pulse width corresponding to the gradation level n is generated and supplied to the data line 14 in the field 1 to field 4 ( Left column). Further, when displaying a gradation level n + 1 in a certain pixel, a data signal having a pulse width corresponding to the gradation level n + 1 is generated and supplied to the data line 14 in the field 1 to field 4 (right column). ). On the other hand, when a gradation level n + 0.5 is displayed in a certain pixel, a data signal having a pulse width corresponding to the gradation level n is generated in the field 1 and the field 3 and supplied to the data line 14. In the fields 2 and 4, a data signal having a pulse width corresponding to the gradation level n + 1 is generated and supplied to the data line 14 (center column).
[0070]
As described above, for example, when a 64-gradation digital signal is input for each pixel, for example, for each field unit, the data signal consisting of 33 different width pulses is generated by the data signal driving circuit 110a. An average value (first average value) of the widths of a plurality of pulses forming a plurality of data signals over a plurality of field units for each pixel is generated so as to correspond to the gradation level of each pixel. Thus, the data signal generated so that the first average value corresponds to the gradation level is supplied to the data line 14, and the scanning signal driving circuit 100 supplies the scanning signal to the scanning line 12. If a predetermined time unit such as a field unit or a frame unit is set sufficiently small for vision, for example, a pulse corresponding to an odd gradation level is not used, that is, a width corresponding to an even gradation level. Using only this pulse, a display similar to that obtained by supplying a pulse having a width corresponding to the odd gradation level can be visually obtained.
[0071]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to realize 64 gradation levels, which is approximately twice as large, using a data signal composed of pulses having 33 widths, so that the pulse trains constituting the GCP signal can be realized. The number of gradations can be increased without reducing the interval. Therefore, in order to increase the number of gradations, it is not necessary to narrow the interval between the pulse trains constituting the GCP signal on the side where the gradation level is particularly high, and the GCP generation circuit 214 and the data signal driving circuit 110a need not be operated at high speed. Therefore, it is not necessary to shorten the cycle of the reference clock XCK on the X side in order to narrow the interval between the pulse trains constituting the GCP signal, and the increase in power consumption can be prevented. Furthermore, by performing a relatively low-speed operation in this way, the gradation level is distorted by a slight change in the delay time of the pulses constituting the GCP signal and data signal due to external influences such as temperature changes and the operating environment. The situation can be prevented in advance, and the stability of the operation is greatly increased.
[0072]
In particular, in the liquid crystal display panel 10 using the MIM driving element 20 which has an advantage of a simple configuration and manufacturing method, simplification and cost reduction associated with such driving device are very significant.
[0073]
In the embodiment shown in FIG. 8 to FIG. 10, the gradation level n and gradation level n + 1 are alternately displayed at a time ratio of 1: 1, so that the gradation level is expressed by the first average value. Although n + 1/2 is displayed, this time ratio is not limited to 1: 1. For example, the gradation level n + 2/3 can be displayed by alternately displaying these at a time ratio of 1: 2, and the gradation level can be displayed by alternately displaying them at a time ratio of 2: 1. n + 1/3 can be displayed, and by alternately displaying them at a time ratio of 1: 3, gradation levels n + 3/4 can be displayed, and these can be displayed alternately at a time ratio of 3: 1. Thus, the gradation level n + 1/4 can be displayed. More generally, using a temporal average value of a pulse width corresponding to the gradation level m forming at least one data signal and a pulse width corresponding to the gradation level m + 1 forming at least one data signal, A data signal corresponding to the key level m + α (0 <α <1) may be generated.
[0074]
(Second Embodiment of Driving Circuit)
Next, the configuration and operation of the scanning signal driving circuit 100 and the data signal driving circuit 110 in the second embodiment will be described with reference to FIGS.
[0075]
In the first embodiment of the drive circuit described above, the first average value is used to visually realize a gradation level that is not actually displayed. In the present embodiment, the second average value is used. That is, a gradation level that is not actually displayed is visually realized using an average value of gradation levels in an image display area composed of a plurality of adjacent pixels.
[0076]
The configuration and operation of the scanning signal driving circuit in the second embodiment are the same as in the case of the first embodiment.
[0077]
FIG. 11 shows a block diagram of a data signal driving circuit 110b constituting another example of the data signal driving means in the second embodiment. In FIG. 11, the same components as those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0078]
As shown in FIG. 11, the data signal driving circuit 110b includes an X counter 202, a Y counter 204, an EX. An OR gate 208, an AND gate 210, a 1 adder circuit 212, a GCP generation circuit 214, and an X driver circuit 216 are provided.
[0079]
The X counter 202 is reset every HSYNC and is counted up every reference clock XCK. The exclusive OR of the LSB of the count value counted by the X counter 202 and the LSB of the count value of the Y counter 204 reset every VSYNC and counted up every HSYNC is EX. The operation is performed by the OR gate 208. The logical product of the output exclusive OR and D0, which is the LSB of the input 6-bit digital signal, is calculated by the AND gate 210 and input to the control signal terminal of the 1 adder circuit 212 as a control signal. The
[0080]
The operation of the second embodiment configured as described above will be further described with reference to the timing chart of FIG.
[0081]
In FIG. 12, the GCP generation circuit 214 generates a GCP signal composed of a sequence of 32 pulses whose intervals gradually change corresponding to 33 different gradation levels in the 1H period.
[0082]
Then, as shown in the lower part of FIG. 12, for example, digital signals D0 to D5 indicating the gradation level “5” are input to a plurality of pixel electrodes adjacent in the row and column directions. Digital signals D0 ′ to D5 ′ indicating gradation levels “4” and “6” are alternately output for each period in which the LSB of the X counter 202 is constant based on the reference clock XCK. The digital signals D0 ′ to D5 ′ indicating the gradation levels “4” and “6” are alternately output and input to the X driver circuit 216 every 1H period in which the LSB is constant.
[0083]
As described above, for example, when a digital signal indicating the gradation level “5” is input to the plurality of pixel electrodes adjacent in the row and column directions, the gradation level “4” is displayed from the 1 addition circuit 212. A digital signal and a digital signal indicating a gradation level “6” are alternately output to these adjacent pixel electrodes and input to the X driver circuit 216. That is, area and space averaging (second averaging) is performed on a plurality of adjacent pixels.
[0084]
As a result, the X driver circuit 216 outputs a data signal having a pulse width corresponding to the gradation level “4” and a data signal having a pulse width corresponding to the gradation level “6” to these adjacent pixel electrodes. Are alternately supplied via the data line 214 for each row and column.
[0085]
FIG. 13 schematically shows the principle of gradation display using the data signal generated as described above.
[0086]
In FIG. 13, for example, when the gradation level n is displayed in four adjacent pixels, a data signal having a pulse width corresponding to the gradation level n is generated for each of the four pixels, and the data line 14 (left side of FIG. 13). When the gradation level n + 1 is displayed in the four adjacent pixels, a data signal having a pulse width corresponding to the gradation level n + 1 is generated and supplied to the data line 14 for each of the four pixels. (Right side of FIG. 13). On the other hand, when the gradation level n + 0.5 is displayed in the four adjacent pixels, for example, a pulse corresponding to the gradation level n is applied to each of the two pixels located diagonally out of the four pixels. A data signal having a width is generated and supplied to the data line 14, and a data signal having a pulse width corresponding to the gradation level n + 1 is generated and supplied to the data line 14 for each of the remaining two pixels. (Center of FIG. 13).
[0087]
As described above, for example, when a 64-gradation digital signal is input for each pixel, the data signal driving circuit generates a plurality of data signals composed of 33 different widths within a predetermined area unit. The second average value of the widths of the plurality of pulses forming the plurality of data signals for the pixel is generated so as to correspond to the gradation level. Thus, the data signal generated so that the second average value corresponds to the gradation level is supplied to the data line 14, and the scanning signal driving circuit 100 supplies the scanning signal to the scanning line 12. If a predetermined area unit is set sufficiently small for vision, for example, without using a pulse having a width corresponding to an odd gradation level, that is, using only a pulse having a width corresponding to an even gradation level. A display similar to that obtained by supplying a pulse having a width corresponding to an odd number of gradation levels is visually obtained.
[0088]
As described above, according to the second embodiment, it is possible to realize 64 gradation levels, which is approximately twice as large, by using a data signal composed of pulses having 33 widths. The same effect as the form can be obtained.
[0089]
Also in the case of the present embodiment, the gradation level n and the gradation level n + 1 are displayed at an area ratio of 1: 1, so that the gradation level n + 0.5 is displayed by the second average value. However, the area ratio is not limited to 1: 1. For example, the gradation level n + 2/3 can be displayed by displaying these at an area ratio of 1: 2, and the gradation level n + 1/3 can be displayed by displaying them at an area ratio of 2: 1. More generally, data signals corresponding to various gradation levels can be generated by employing various predetermined region units and area ratios.
[0090]
(Third embodiment of drive circuit)
Next, the configuration and operation of the scanning signal driving circuit 100 and the data signal driving circuit 110 in the third embodiment will be described with reference to FIGS.
[0091]
In the first embodiment of the drive circuit described above, a gradation level that is not actually displayed is visually realized by using the first average value. In the second embodiment, the second average is used. Although the gradation level that is not actually displayed using the value is visually realized, in the present embodiment, the gradation level is actually displayed using both the first average value and the second average value. Visually realize no gradation level.
[0092]
The configuration and operation of the scanning signal driving circuit in the third embodiment are the same as in the case of the first embodiment.
[0093]
FIG. 14 shows a block diagram of a data signal driving circuit 110c constituting another example of the data signal driving means in the third embodiment. In FIG. 14, the same components as those in FIG. 8 or FIG. 11 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0094]
As shown in FIG. 14, the data signal driving circuit 110b includes a frame counter 200, an X counter 202, a Y counter 204, an EX. An OR gate 206 and 208, an AND gate 210, a 1 addition circuit 212, a GCP generation circuit 214, and an X driver circuit 216 are configured.
[0095]
The frame counter 200 is counted up every VSYNC. The exclusive OR of the LSB of the count value counted by the frame counter 200 and the LSB of the count value counted by the X counter 202 is EX. The operation is performed by the OR gate 206. Further, the exclusive OR of the output exclusive OR and the LSB of the count value of the Y counter 204 is EX. The operation is performed by the OR gate 208. The logical product of the output exclusive OR and D0, which is the LSB of the input 6-bit digital signal, is calculated by the AND gate 210 and input to the control signal terminal of the 1 adder circuit 212 as a control signal. The
[0096]
The operation of the third embodiment configured as described above will be further described with reference to the timing chart of FIG.
[0097]
In FIG. 15, the GCP generation circuit 214 generates a GCP signal composed of a sequence of 32 pulses whose intervals gradually change corresponding to 33 different gradation levels in the 1H period.
[0098]
Then, as shown in the lower part of FIG. 15, for example, digital signals D0 to D5 indicating a gradation level “5” are input to a plurality of pixel electrodes adjacent in the row and column directions. Digital signals D0 ′ to D5 ′ indicating gradation levels “4” and “6” are alternately output for each period in which the LSB of the X counter 202 is constant based on the reference clock XCK. The digital signals D0 ′ to D5 ′ indicating the gradation levels “4” and “6” are alternately output and input to the X driver circuit 216 every 1H period in which the LSB is constant. When the above operation is performed for one frame, in the next frame, for example, digital signals D0 to D5 having a gradation level of 5 are input to the pixel electrode of a specific address, and based on the synchronization signal VSYNC. Digital signals D0 ′ to D5 ′ whose gradation levels are alternately 4 and 6 for each frame defined by a period in which the LSB of the frame counter 200 is 1 (H level) or 0 (L level). Is output from the 1-adder circuit 212.
[0099]
As described above, the first averaging is performed on a plurality of adjacent pixels as in the first embodiment described above, and the plurality of adjacent pixels is further processed as in the second embodiment described above. A second averaging at is also performed.
[0100]
FIG. 16 schematically shows the principle of gradation display using a data signal generated by the data signal driving circuit configured as described above. In FIG. 14, the frame counter 200 is used to alternately output different gradation levels for each frame. However, even if gradation values different for each field are output alternately, substantially the same effect can be obtained. Therefore, in the example shown in FIG. 16, a case where different gradation levels are output alternately for each field will be described.
[0101]
In FIG. 16, when displaying the gradation level n + 0.5 in the four adjacent pixels as shown in the center of FIG. 13, in the first field, two pixels located diagonally among these four pixels. For each, a data signal having a pulse width corresponding to the gradation level n is generated and supplied to the data line 14, and for each of the remaining two pixels, a pulse width corresponding to the gradation level n + 1 is set. A data signal is generated and supplied to the data line 14 (left side in FIG. 16). Further, for each of these four adjacent pixels, the second field corresponds to a different gradation level n (or n + 1) from the first field so that the gradation level n + 0.5 corresponds to the first average value. A data signal having a pulse width is generated and supplied to the data line 14 (center of FIG. 16). Similarly, for each of these four pixels, the gray level in the third field is the same as the first field, unlike the second field, so that the gray level n + 0.5 corresponds to the first average value. A data signal having a pulse width corresponding to the level n (or n + 1) is generated and supplied to the data line 14 (right side in FIG. 16).
[0102]
Furthermore, as shown in FIGS. 17 and 18, more complicated driving methods using temporal and area averaging are possible.
[0103]
That is, in FIG. 17, as shown in the upper part, gradation level 4 and gradation level 6 are displayed at a ratio of 3: 1 for each pixel, and as shown in the lower part, four adjacent levels are displayed. The pixels are driven so that the timing is shifted by one field. Then, with respect to these four adjacent pixels, gradation display in which the average value is the gradation level 4.5 in both time and area in four fields becomes possible.
[0104]
In FIG. 18, as shown in the upper part, gradation level 4 and gradation level 6 are displayed at a ratio of 6: 2 for each pixel, and as shown in the lower part, four adjacent pixels are displayed. The two pixels are driven so that the timing is shifted by one field. Then, with respect to these four adjacent pixels, gradation display in which the average value is the gradation level 4.5 in 8 fields in both time and area becomes possible.
[0105]
As described above, according to the third embodiment, the data signal is generated so that the second average value in the predetermined area unit corresponds to the gradation level, and further, for each of the plurality of pixels. Since the data signal is generated so that the first average value corresponds to the gradation level, for example, a data signal composed of pulses having two widths is used to correspond to a pulse having a width between those widths. The gradation level to be obtained is obtained as a gradation level that is uniform in terms of time and area visually. As a result, the interval between the pulse trains constituting the GCP signal can be made relatively large while making the flicker inconspicuous.
[0106]
(Fourth Embodiment of Drive Circuit)
In each of the embodiments described above, as in the case of normal liquid crystal driving, the liquid crystal layer 18 is applied between the pixel electrode 34 and the data line 14 for the purpose of preventing deterioration of the liquid crystal layer 18 and the like. The voltage to be driven is driven (AC drive) so that the polarity is inverted with reference to the intermediate value of the data signal for each field or frame. For this reason, for example, according to the driving method in the first embodiment shown in FIG. 10, as shown as driving method A in FIG. 19, the data signal (liquid crystal driving voltage) for each field is obtained for one pixel. The polarity is reversed. Here, for example, when gradation level 4 and gradation level 6 are alternately displayed for each field, a direct current component resulting from a difference in drive voltage between gradation level 4 and gradation level 6 is obtained. It is applied to the liquid crystal layer 18. This applied direct current component hardly poses a problem if the effective value of the change in the alignment state of the liquid crystal at these gradation levels (effective voltage value applied to the liquid crystal) is small. However, depending on the panel characteristics of the liquid crystal display panel 10 and the like, there may be a case where this effective value cannot be ignored (that is, when a DC voltage adversely affects the liquid crystal).
[0107]
Therefore, in the fourth embodiment of the drive circuit, as shown as drive method B in FIG. 19, every two fields or every two frames that coincide with the cycle in which the polarity inversion of the drive voltage is performed twice and returned to the original state. The gradation level is switched to. For example, gradation level 4 and gradation level 6 are alternately displayed every two fields. In this way, the polarity of the drive voltage is reversed twice during the two fields and returns to the original state, so that the gradation levels will be 4 and 6, but the gradation levels will be 3 and 7. However, the DC component applied to the liquid crystal every two fields can be made substantially zero. As described above, according to the present embodiment, it is possible to reduce the application of a DC voltage to the liquid crystal layer as compared with the driving method A.
[0108]
However, the driving method B shown in FIG. 19 is more disadvantageous than the driving method A from the viewpoint of flicker on the display screen. Thus, since the application of the DC voltage and the flicker are in a trade-off relationship, whether to select the driving method A or the driving method B depends on the panel characteristics, DC withstand voltage, It is preferable to determine the response speed and the like.
[0109]
When the driving method B in the present embodiment is adopted, as in the case of the third embodiment of the drive circuit described above (see FIG. 16), as shown in FIG. The gradation level between adjacent pixels is switched so that the second averaging is performed in addition to the averaging of 1. Thereby, flicker can be made inconspicuous.
[0110]
When the liquid crystal display panel 10 described above is applied to, for example, a color liquid crystal projector, the three liquid crystal display panels 10 are used as RGB light valves, and each panel has a dichroic mirror for RGB color separation. Therefore, it is not necessary to provide a color filter on the counter substrate 32 because the light of each color separated through the light is incident as incident light. On the other hand, when the liquid crystal display panel 10 is applied to, for example, a direct-view or reflective color liquid crystal television, an RGB color filter is formed on a counter substrate 32 together with its protective film in a predetermined region facing the pixel electrode 34. It may be formed.
[0111]
In the liquid crystal display panel 10, a planarizing film is applied to the entire surface of the pixel electrode 34, the MIM driving element 20, the scanning line 12, etc. by spin coating or the like in order to suppress alignment defects of liquid crystal molecules on the MIM array substrate 30 side. Alternatively, a CMP process may be performed.
[0112]
In the above embodiment, the first or second averaging is performed based on the so-called “four-value driving method”. However, according to the present invention, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-125225, etc. Similarly, it is possible to perform averaging in terms of time or area based on the charge / discharge driving method disclosed in the above.
[0113]
Further, in the liquid crystal display panel 10, the liquid crystal layer 18 is made of nematic liquid crystal as an example. However, if polymer dispersed liquid crystal in which liquid crystal is dispersed as fine particles in a polymer is used, the alignment film and polarizing film described above are used. Further, there is no need for a polarizing plate or the like, and the advantages of high brightness and low power consumption of the liquid crystal display panel can be obtained by increasing the light utilization efficiency. Further, by forming the pixel electrode 34 from a metal film having a high reflectance such as Al, when the liquid crystal display panel 10 is applied to a reflection type liquid crystal display device, the liquid crystal molecules are substantially vertically aligned in the state where no voltage is applied. Also, SH (super homeotropic) type liquid crystal may be used. Furthermore, in the liquid crystal display panel 10, the data line 14 is provided on the counter substrate 32 side so as to apply an electric field (vertical electric field) perpendicular to the liquid crystal layer, but an electric field (lateral electric field) parallel to the liquid crystal layer is provided. ) Is applied to each pixel electrode 34 from a pair of electrodes for generating a horizontal electric field (that is, no electrode for generating a vertical electric field is provided on the counter substrate 32 side, and the MIM array substrate 30 side is not provided). It is also possible to provide an electrode for generating a transverse electric field. Using a horizontal electric field in this way is more advantageous in widening the viewing angle than using a vertical electric field. In addition, the present embodiment can be applied to various liquid crystal materials (liquid crystal phases), operation modes, liquid crystal alignments, driving methods, and the like.
[0114]
(Electronics)
Next, an embodiment of an electronic apparatus including the liquid crystal display panel 10, the scanning signal driving circuit 100, and the data signal driving circuit 110 described in detail above will be described with reference to FIGS.
[0115]
First, FIG. 21 shows a schematic configuration of an electronic apparatus including the liquid crystal display panel 10 and the like in this way.
[0116]
In FIG. 21, an electronic device includes a display information output source 1000, a display information processing circuit 1002, a driving circuit 1004 including the scanning signal driving circuit 100 and the data signal driving circuit 110, a liquid crystal display panel 10 and a clock generation circuit 1008. In addition, a power supply circuit 1010 is provided. The display information output source 1000 includes a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a memory such as an optical disk device, a tuning circuit, and the like. Based on a clock from the clock generation circuit 1008, a video signal of a predetermined format, etc. The display information is output to the display information processing circuit 1002. The display information processing circuit 1002 includes various known processing circuits such as an amplification / polarity inversion circuit, a phase expansion circuit, a rotation circuit, a gamma correction circuit, and a clamp circuit, and display information input based on a clock. From the above, the 6-bit 64-gradation digital signal DATA (D0 to D5) is sequentially generated and output to the drive circuit 1004 together with the clock CLK. The driving circuit 1004 drives the liquid crystal display panel 10 by the scanning signal driving circuit 100 and the data signal driving circuit 110 by the driving method described above. The power supply circuit 1010 supplies predetermined power to the above-described circuits. Note that the drive circuit 1004 may be mounted on the MIM array substrate constituting the liquid crystal display panel 10, and in addition to this, the display information processing circuit 1002 may be mounted.
[0117]
Next, specific examples of the electronic apparatus configured as described above are shown in FIGS.
[0118]
In FIG. 22, a liquid crystal projector 1100 as an example of an electronic device prepares three liquid crystal display modules including the liquid crystal display panel 10 in which the above-described drive circuit 1004 is mounted on an MIM array substrate, and each of the RGB light valves 10R. It is configured as a projection type projector used as 10G and 10B. In the liquid crystal projector 1100, when projection light is emitted from the lamp unit 1102 of the white light source, light corresponding to the three primary colors of RGB is provided by the two dichroic mirrors 1108 through the plurality of mirrors 1106 inside the light guide 1104. Divided into components R, G, and B, they are led to light valves 10R, 10G, and 10B corresponding to the respective colors. The light components corresponding to the three primary colors modulated by the light valves 10R, 10G, and 10B are synthesized again by the dichroic prism 1112, and then projected as a color image on the screen or the like via the projection lens 1114.
[0119]
In FIG. 23, a laptop personal computer 1200, which is another example of an electronic device, includes the above-described liquid crystal display panel 10 in a top cover case, and further accommodates a CPU, a memory, a modem, and the like, and a keyboard 1202. Is incorporated in the main body 1204.
[0120]
In FIG. 24, a pager 1300 as another example of an electronic device includes a backlight 1306a in a liquid crystal display panel 10 in which the drive circuit 1004 described above is mounted on a MIM array substrate in a metal frame 1302 to form a liquid crystal display module. A light guide 1306, a circuit board 1308, first and second shield plates 1310 and 1312, two elastic conductors 1314 and 1316, and a film carrier tape 1318 are accommodated. In this example, the aforementioned display information processing circuit 1002 (see FIG. 21) may be mounted on the circuit board 1308 or on the MIM array substrate of the liquid crystal display panel 10. Further, the above-described drive circuit 1004 can be mounted on the circuit board 1308.
[0121]
Since the example shown in FIG. 24 is a pager, a circuit board 1308 and the like are provided. However, in the case of the liquid crystal display panel 10 in which the driving circuit 1004 and the display information processing circuit 1002 are mounted to form a liquid crystal display module, a liquid crystal display device in which the liquid crystal display panel 10 is fixed in a metal frame 1302 is used. In addition, a backlight type liquid crystal display device incorporating a light guide 1306 can be produced, sold, used, or the like.
[0122]
As shown in FIG. 25, in the case of the liquid crystal display panel 10 in which the driving circuit 1004 and the display information processing circuit 1002 are not mounted, an IC 1324 including the driving circuit 1004 and the display information processing circuit 1002 is mounted on the polyimide tape 1322. It is physically and electrically connected to a TCP (Tape Carrier Package) 1320 via an anisotropic conductive film provided on the periphery of the MIM array substrate 30 to produce, sell, use, etc. as a liquid crystal display device It is also possible.
[0123]
In addition to the electronic devices described above with reference to FIGS. 22 to 25, a liquid crystal television, a viewfinder type or a monitor direct-view type video tape recorder, a car navigation device, an electronic notebook, a calculator, a word processor, a workstation, a mobile phone A video phone, a POS terminal, a device provided with a touch panel, and the like are examples of the electronic device illustrated in FIG.
[0124]
As described above, according to the present embodiment, various electronic devices having a relatively simple configuration, capable of high gradation display, and equipped with a liquid crystal display device with high reliability in gradation display are realized. it can.
[0125]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to realize M (for example, M> N) gradation levels such as several times using a data signal including pulses having N widths. As a result, for example, when the data signal is generated by the data signal driving means based on the GCP signal, the number of gradations can be increased without reducing the interval between the pulse trains constituting the GCP signal. Therefore, in order to increase the number of gradations, it is not necessary to narrow the interval between the pulse trains constituting the GCP signal particularly on the higher gradation level side, and it is not necessary to operate the circuit for generating the GCP signal and the data signal driving means at high speed. . Therefore, it is not necessary to shorten the cycle of the operation clock in order to narrow the interval between the pulse trains constituting the GCP signal, a high-performance clock is unnecessary, and an increase in power consumption can be prevented. Further, by performing a relatively low-speed operation in this way, a situation in which the gradation level is distorted due to a slight change in the delay time of the GCP signal or data signal pulse due to an external influence such as a temperature change or an operating environment, etc. This can be prevented in advance, and the stability of the operation is greatly increased.
[0126]
In particular, in a liquid crystal display device including a liquid crystal display panel using a two-terminal nonlinear element such as MIM, which has an advantage of a simple configuration and a manufacturing method, simplification in such a driving device and associated cost reduction are as follows: Very meaningful.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an example of an MIM driving element provided in an embodiment of a liquid crystal display panel according to the present invention together with a pixel electrode.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the MIM driving element provided in the embodiment of the liquid crystal display panel.
FIG. 4 is a plan view showing still another example of the MIM driving element provided in the embodiment of the liquid crystal display panel together with the pixel electrode.
5 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram showing a circuit constituting the embodiment of the liquid crystal display panel.
FIG. 7 is a partially broken perspective view schematically showing an embodiment of a liquid crystal display panel.
FIG. 8 is a block diagram showing a first embodiment of a data signal driving circuit according to the present invention.
FIG. 9 is a timing chart showing an operation of the data signal driving circuit according to the first embodiment;
FIG. 10 is a conceptual diagram showing the operation principle of the first embodiment of the data signal driving circuit.
FIG. 11 is a block diagram showing a second embodiment of a data signal driving circuit according to the present invention.
FIG. 12 is a timing chart showing the operation of the second embodiment of the data signal driving circuit;
FIG. 13 is a conceptual diagram showing the operation principle of the second embodiment of the data signal driving circuit.
FIG. 14 is a block diagram showing a third embodiment of a data signal driving circuit according to the present invention.
FIG. 15 is a timing chart showing the operation of the third embodiment of the data signal driving circuit;
FIG. 16 is a conceptual diagram (part 1) illustrating an operation principle of a data signal driving circuit according to a third embodiment;
FIG. 17 is a conceptual diagram (part 2) illustrating the operation principle of the third embodiment of the data signal driving circuit;
FIG. 18 is a conceptual diagram (part 3) illustrating the operation principle of the third embodiment of the data signal driving circuit;
FIG. 19 is a conceptual diagram (part 1) illustrating an operation principle of a data signal driving circuit according to a fourth embodiment;
FIG. 20 is a conceptual diagram (part 2) illustrating the operation principle of the data signal driving circuit according to the fourth embodiment;
FIG. 21 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of an electronic apparatus according to the present invention.
FIG. 22 is a cross-sectional view showing a liquid crystal projector as an example of an electronic apparatus.
FIG. 23 is a front view showing a personal computer as another example of an electronic apparatus.
FIG. 24 is an exploded perspective view showing a pager as an example of an electronic apparatus.
FIG. 25 is a perspective view showing a liquid crystal display device using TCP as an example of an electronic apparatus.
FIG. 26 is a timing chart when gradation display is performed using a conventional GCP signal.
FIG. 27 is a characteristic diagram showing a change in ON width of a pulse for driving a data signal during a 1H period with respect to a gradation level.
FIG. 28 is a characteristic diagram showing a change in pulse interval of each pulse constituting the GCP signal.
[Explanation of symbols]
10 ... Liquid crystal display panel
12, 48 ... scan lines
14 ... Data line
18 ... Liquid crystal layer
20, 20 ', 40a, 40b ... MIM drive element
30 ... MIM array substrate
32 ... Counter substrate
34, 45 ... Pixel electrodes
100: Scanning line driving circuit
110, 110a, 110b, 110c: Data line driving circuit
200: Frame counter
202 ... X counter
204 ... Y counter
212 ... 1 addition circuit
214 ... GCP generation circuit
216 ... X driver circuit
1100 ... Liquid crystal projector
1200 ... personal computer
1300 ... Pager

Claims (5)

一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶と、一方の前記基板に設けられた複数のデータ線と、他方の前記基板に設けられた複数の走査線と、前記データ線と前記走査線との間に直列に接続されたスイッチング素子及び前記液晶とからなる複数の画素を備えた液晶表示パネルの駆動装置であって、
基準クロックをカウントする第1カウンタと、
水平同期信号をカウントする第2カウンタと、
前記第1カウンタと前記第2カウンタの各々のカウント値のLSBに基づく排他的論理和の演算結果の値と、M(但し、Mは自然数)通りの階調レベルを示す複数ビットの元画像データのうちのLSBの値との論理積の演算結果に応じて、当該LSBを除いた元画像データをそのままにして複数ビットの第1の画像データとして出力する、又は当該LSBを除いた元画像データに1を加算して複数ビットの第2の画像データとして出力する加算回路と、
水平走査期間に、階調レベルに対応したN(但し、NはM未満の自然数)通りのパルス幅が異なるパルスを生成する生成回路と、
行方向及び列方向に互いに隣接する4つの画素において、前記加算回路から出力された前記第1の画像データが示す階調レベルnに対応する前記パルス幅を有するデータ信号を前記4つの画素の対角に位置する2つの画素にそれぞれ供給して表示させ、前記加算回路から出力された前記第2の画像データが示す階調レベルn+1に対応する前記パルス幅を有するデータ信号を前記4つの画素の残りの2つの画素にそれぞれ供給して表示させるドライバ回路と、を備え、
前記階調レベルnのデータ信号と前記階調レベルn+1のデータ信号によって階調レベルn+0.5を表示する
ことを特徴とする液晶表示パネルの駆動装置。
A pair of substrates; a liquid crystal sandwiched between the pair of substrates; a plurality of data lines provided on one of the substrates; a plurality of scanning lines provided on the other substrate; A driving device for a liquid crystal display panel comprising a plurality of pixels comprising a switching element and a liquid crystal connected in series with a scanning line,
A first counter for counting a reference clock;
A second counter for counting the horizontal synchronization signal;
A value of an exclusive OR operation result based on the LSB of each count value of the first counter and the second counter, and a plurality of bits of original image data indicating M (where M is a natural number) gradation levels The original image data excluding the LSB is output as it is as the first image data having a plurality of bits, or the original image data excluding the LSB is output in accordance with the operation result of the logical product with the LSB value. An adding circuit that adds 1 to the output and outputs a plurality of bits of second image data;
A generation circuit that generates pulses having different pulse widths corresponding to gradation levels (where N is a natural number less than M) in a horizontal scanning period;
In four pixels adjacent to each other in the row direction and the column direction, a data signal having the pulse width corresponding to the gradation level n indicated by the first image data output from the adder circuit is paired with the four pixels. A data signal having the pulse width corresponding to the gradation level n + 1 indicated by the second image data output from the addition circuit is supplied to each of the two pixels located at the corners and displayed. A driver circuit that supplies and displays the remaining two pixels, respectively,
A driving device for a liquid crystal display panel, wherein the gray level n + 0.5 is displayed by the gray level n data signal and the gray level n + 1 data signal.
一対の基板と、該一対の基板間に挟持された液晶と、一方の前記基板に設けられた複数のデータ線と、他方の前記基板に設けられた複数の走査線と、前記データ線と前記走査線との間に直列に接続されたスイッチング素子及び前記液晶とからなる複数の画素を備えた液晶表示パネルの駆動装置であって、
基準クロックをカウントする第1カウンタと、
水平同期信号をカウントする第2カウンタと、
垂直同期信号をカウントする第3カウンタと、
前記第1カウンタ、前記第2カウンタ及び前記第3カウンタの各々のカウント値のLSBに基づく排他的論理和の演算結果の値と、M(但し、Mは自然数)通りの階調レベルを示す複数ビットの元画像データのうちのLSBの値との論理積の演算結果に応じて、当該LSBを除いた元画像データをそのままにして複数ビットの第1の画像データとして出力する、又は当該LSBを除いた元画像データに1を加算して複数ビットの第2の画像データとして出力する加算回路と、
水平走査期間に、階調レベルに対応してN(但し、NはM未満の自然数)通りのパルス幅が異なるパルスを生成する生成回路と、
行方向及び列方向に互いに隣接する4つの画素において、一のフレーム又はフィールドでは前記加算回路から出力された前記第1の画像データが示す階調レベルnに対応する前記パルス幅を有するデータ信号を前記4つの画素の対角に位置する2つの画素に供給して表示させ、前記加算回路から出力された前記第2の画像データが示す階調レベルn+1に対応する前記パルス幅を有するデータ信号を前記4つの画素の残りの2つの画素に供給して表示させ、次のフレーム又はフィールドでは前記階調レベルnに対応するパルス幅を有するデータ信号と前記階調レベルn+1に対応するパルス幅を有するデータ信号を前記一のフレーム又はフィールドと交互になるように前記4つの画素にそれぞれ供給して表示させるドライバ回路と、を備え、
前記階調レベルnのデータ信号と前記階調レベルn+1のデータ信号によって階調レベルn+0.5を表示する
ことを特徴とする液晶表示パネルの駆動装置。
A pair of substrates; a liquid crystal sandwiched between the pair of substrates; a plurality of data lines provided on one of the substrates; a plurality of scanning lines provided on the other substrate; A driving device for a liquid crystal display panel comprising a plurality of pixels comprising a switching element and a liquid crystal connected in series with a scanning line,
A first counter for counting a reference clock;
A second counter for counting the horizontal synchronization signal;
A third counter for counting the vertical synchronization signal;
A value of an exclusive OR operation result based on the LSB of each count value of the first counter, the second counter, and the third counter, and a plurality of M (where M is a natural number) gradation levels Depending on the operation result of the logical product with the LSB value in the original image data of bits, the original image data excluding the LSB is left as it is and output as the first image data of a plurality of bits, or the LSB is An adder circuit that adds 1 to the removed original image data and outputs it as second image data of a plurality of bits;
A generating circuit for generating pulses having different pulse widths in N (where N is a natural number less than M) corresponding to the gradation level in the horizontal scanning period;
In four pixels adjacent to each other in the row direction and the column direction, a data signal having the pulse width corresponding to the gradation level n indicated by the first image data output from the adder circuit in one frame or field. A data signal having the pulse width corresponding to the gradation level n + 1 indicated by the second image data output from the adder circuit is supplied to and displayed on two pixels located diagonally of the four pixels. The remaining two of the four pixels are supplied for display, and the next frame or field has a data signal having a pulse width corresponding to the gradation level n and a pulse width corresponding to the gradation level n + 1. A driver circuit for supplying a data signal to each of the four pixels so as to alternate with the one frame or field for display.
A driving device for a liquid crystal display panel, wherein the gray level n + 0.5 is displayed by the gray level n data signal and the gray level n + 1 data signal.
請求項1又は2に記載の液晶表示パネルの駆動装置と前記液晶表示パネルとを備えたことを特徴とする液晶表示装置。  3. A liquid crystal display device comprising the liquid crystal display panel driving device according to claim 1 and the liquid crystal display panel. 前記スイッチング素子は、MIM(Metal Insulator Metal)駆動素子からなることを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置。  The liquid crystal display device according to claim 3, wherein the switching element comprises a MIM (Metal Insulator Metal) driving element. 請求項3又は4に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。  An electronic apparatus comprising the liquid crystal display device according to claim 3.
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