JP3785905B2 - Electro-optical device and electronic apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶装置等の電気光学装置の技術分野に属し、特に反射電極を構成した電気光学装置の技術分野に属するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、ノート型パーソナルコンピュータ、PDA(パーソナル・データ・アシスタント)あるいは液晶プロジェクタ等の電子機器に用いられる電気光学装置として、反射型液晶パネルを備えた液晶表示装置が注目されている。
【0003】
この反射型液晶パネルは、例えば、データ線、走査線、トランジスタ等のスイッチング素子、電荷蓄積容量、及びアルミニウム等の反射型画素電極等を備えたガラスまたはシリコン(Si)等の基板と、透明導電膜からなる対向電極等を備えたガラス等の基板との間に液晶層を挟持した構成となっている。画素電極が反射型であるため、画素電極の下側にトランジスタ等のスイッチング素子を設けることができ、解像度を高めた場合でもパネルの開口率が低下せず、高解像度と高輝度を両立させることができる。
【0004】
しかしながら、このような構成の反射型液晶パネルを駆動する場合には、データ線の電位を画素に設けた電荷蓄積容量に一旦蓄えて、当該電位を反射型画素電極にも印加することで、各画素毎の液晶層へ画像信号電圧を印加する駆動方式を採用していたため、液晶容量及び電荷蓄積容量からの電流のリークが生じる場合がある。従って、液晶容量により保持される電位が低下し、明度やコントラストの低下等の表示状態の劣化を引き起こすことがあった。
【0005】
このため、表示画像を高品位に保つには、データ線及び走査線に対する信号の供給を行い、周期的に各画素に電圧の書き込みを行ってその電位を保持しなければならず、低消費電力化を図ることが困難であるという問題があった。
【0006】
そこで、このような問題の解決するために、例えば特開平8−286170号公報等に開示されているように、各画素の反射型画素電極の下側に1ビットのメモリセルを配設した液晶パネルが提案された。
【0007】
このようなメモリセルを各画素毎に備えた液晶パネルにおいては、メモリセルによりデータ線からの画像信号がラッチされ、その信号が各画素の液晶層に印加される。そして、メモリセルは、新たな信号が書き込まれるまで前の信号を保持しているので、一旦信号の書き込みを行ってしまえば、データ線及び走査線への信号の供給を停止しても、それまでに書き込まれた画像は静止画像として継続表示することができる。その結果、静止画像表示時に外部からの画像信号の入力を止めることができ、低消費電力化を図ることができる。
【0008】
また、画素電圧をデジタル化することにより、クロストーク等による表示品質の劣化が起きにくいといった利点を備えている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明してきたように、従来の反射型の液晶表示装置は、各画素毎の液晶層へ画像信号電圧を印加する駆動方式を採用した液晶表示装置の場合には、液晶容量及び電荷蓄積容量からの電流のリークが生じる場合があり、液晶容量により保持される電位が低下し、明度やコントラストの低下、クロストークの発生等の表示状態の劣化を引き起こすことがあった。
【0010】
また、特開平8−286170号公報等に開示されているように、各画素の反射型画素電極の下側に1ビットのメモリセルを配設した場合の液晶表示装置の場合には、メモリセルを内蔵するためにシリコン等の半導体を形成した基板を使用している。このため、図8に示すように画素電極803が直接シリコン(以降Siとする)の基板801上に作り込まれている。画面を大きくしたい場合には、Si基板を大きくしなければならない。Siは高価な材料であるため、携帯電話などに用いられている大きさである対角1インチから2インチ程度の表示装置を実現しようとした場合でさえ、装置全体が高価なものになってしまう課題がある。
【0011】
そこで、本発明は、前記問題点を解決し、明度やコントラストの低下、クロストークの発生等の表示状態の劣化がない反射型の電気光学装置を提供することを課題としている。また、高価なSi基板の使用量を少なくし装置全体のコストを抑えることを課題としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気光学装置は、第1の基板と、
光透過性を有し該第1の基板に対向して設けられた第2の基板と、
前記第1の基板にマトリクス状に設けられ、夫々の画素を規定する複数の画素電極と、
前記第1の基板と前記第2の基板の間に挟持された電気光学素子と、前記第1の基板上の前記複数の画素電極が形成された面と反対の面に実装された、前記電気光学素子を駆動する駆動用ICと、前記複数の画素電極に各々接続され、前記第1の基板を各々貫通して前記駆動用ICと前記複数の画素電極とを接続する複数の接続手段と、前記駆動用ICと前記接続手段を接続する配線とを備えることを特徴とする。
また、本発明の電気光学装置の前記駆動用ICは、前記画素電極に印加する駆動電圧を選択するスイッチ、表示データを蓄積するデータ蓄積手段、前記データ蓄積手段の表示データとカウント値を比較して前記スイッチを制御するコンパレータ、を備えていることを特徴とする。
【0013】
本発明の電気光学装置によれば、液晶駆動回路がスイッチ、コンパレータ、データ保持手段によって構成できるので、駆動する回路を縮小化でき、装置全体を安価にすることを可能にしている。
【0014】
さらに、前記データ蓄積手段は、スイッチング素子を用いて形成されたスタティックRAMあるいはダイナミックRAMであることを特徴とする。
【0015】
本発明によれば、電気光学装置の高解像度化等に伴い、画素電極の小型化が図られた場合でも容易に多ビット化することができる。
【0016】
さらに、前記第2の基板の電極の駆動波形が直流波形であることを特徴とする。
【0017】
本発明によれば、第2の基板の電極の駆動波形が直流波形であるために、クロストーク等画質劣化のない表示をさせることができる。
【0018】
さらに、前記第2の基板の電極を駆動する駆動波形が、第1の基板の画素電極を駆動するON時の駆動波形との位相が逆相となっていることを特徴とする。
【0019】
本発明によれば、第2の基板の電極を駆動する駆動波形が、第1の基板の画素電極を駆動するON時の駆動波形との位相が逆相となっているために、電気光学装置の耐圧電圧を半分にすることができる。
【0020】
さらに、前記第1の基板の内層に電界をシールドするためのシールド電極を有することを特徴とする。
【0021】
本発明よれば、前記第1の基板の内層に電界をシールドするためのシールド電極を有することで駆動波形による電界を駆動回路や他の回路からシールドすることができる。
【0022】
さらに、前記画素電極を駆動する階調表示のための駆動波形の切り替わりタイミングを示すカウント値の間隔が、不均等であることを特徴とする。
【0023】
本発明によれば、前記コントローラから出力される前記画素電極を駆動する階調表示のための駆動波形の切り替わりタイミングを示すカウントバスの間隔が不均等であることから、電気光学素子の特性を補正し、表示する階調をリニアにすることができる。
【0024】
さらに、前記駆動用ICが、複数のチップに分割していることを特徴とする。
【0025】
本発明によれば、駆動用ICが、複数のチップに分割していることから、表示画素数が変わった場合でもチップの個数を増減することで容易に対応することができることを可能としている。
【0026】
さらに、前記第1の基板の画素電極の表面が、ダミーのマイクロビアや、サンドブラスト製法によるものや、レジストのマスクによるエッチング処理などによって、凸凹となったことを特徴とする。
【0027】
本発明によれば、第1の基板の画素電極の表面が、凸凹となったことから、入射された光が画素電極で散乱され明るい表示を可能とする。
【0028】
さらに、前記第1の基板はガラスエポキシで作られることを特徴とする。
【0029】
さらに、前記第1の基板はセラミックで作られることを特徴とする。
【0030】
さらに、前記第1の基板は樹脂で作られることを特徴とする。
【0031】
上記これらの発明によれば、通常の回路基板を作成する材料で第1の基板を作ることにより、容易に多層基板を作ることが出来る。
【0032】
さらに、本願発明の電子機器は、上記電気光学装置を有し、前記第1の基板に電子機器を制御する回路を実装したことを特徴とする。
【0033】
本発明によれば、電子機器の実装密度を高くし、機器全体を小型化することができる。
【0034】
【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。
【0035】
図1は本実施形態における電気光学装置である反射型の液晶表示装置の構成を説明するための図である。(a)は、上面図、(b)は、断面図、(c)は、下面図を示している。
【0036】
本発明の液晶表示装置は、マトリックス状に画素電極を形成する第1の基板である下基板を多層基板とし、液晶を駆動するための液晶駆動手段である回路を備えたICすなわちドライバを基板裏側へ実装することで、表示面積に対してSiの使用量を削減し装置全体を低コスト化することを特徴としている。第1の基板には、通常の回路基板と同じガラスエポキシ素材、セラミック、樹脂などを使用するのが望ましい。
【0037】
図1(a)(b)(c)を用いて本発明の第一の実施形態を説明する。図1においてガラス、プラスチックなど光透過性の材料で作られている第2の基板である上基板105には、上面に偏光板104、下面に画面全体をおおっているY電極がある。この第2の基板は、第1の基板に対向しているいるため対向基板とも呼ばれる。また、Y電極は、画素電極102に対して対向しているため対向電極とも呼ばれる場合もある。Y電極は、シール107の一部を導電異方性ゴムとし、下基板110のマイクロビア103を介して配線108に接続されている。さらに、Y電極接続111によってIC109bに接続されている。
【0038】
第1の基板である下基板110には画素電極102がマトリックス状に形成されている。各画素電極102は、電気的接続手段であるマイクロビア103につながっている。マイクロビア103と画素電極102の接合部分は、穴が閉じられ、反射する光がもれないようになっている。画素電極102は、接続手段であるマイクロビア103と配線108によって、液晶を駆動するための液晶駆動手段であるIC109a、IC109bに接続されている。IC109a、bは下基板110の裏面に設けられている。なお、基板をさらにもう1枚設けて、下基板とでICを挟み込むように配置してもかまわない。また、感光性樹脂をIC実装後にICの搭載されている面に塗り、もう一層配線層を作ることもできる。
【0039】
下基板110には、図示されていないが基板の内層にシールド電極が内蔵されており、画素電極102に印加する電圧波形が発生する電界が、IC109a、IC109bあるいは図示されていないほかのICへと影響するのを防止している。
【0040】
この上基板105と下基板110に挟持され、シール107によってシールされて液晶層106がある。
【0041】
この液晶層106に入る液晶としては、ツイステッドネマチック(TN)型液晶、スーパーツイステッドネマチック(STN)型液晶、双安定のメモリー性を有するTN型液晶、スーパーホメオトロピック(SH)型の液晶、ゲスト・ホスト(GH)型液晶など種々の液晶を用いることができる。但し、GH型を除いて、上基板の外側に偏光板や偏光ビームスプリッタ等の偏光子が必要となる。
【0042】
下基板110には、入射光を反射する画素電極102が画素ごと分割して作られている。各々の画素電極102は、ライトバルブに用いる場合は、鏡面であるが、直接見るタイプいわいる直視タイプの場合には、表面に凸凹を付ける。この凸凹は、電極材料であるAu(銅)やAl(アルミ)の表面にサンドブラスト製法などで作る場合や、レジストによるマスク処理によりエッチングを行い作る場合がある。また、下基板110を貫通して導通を取るマイクロビア103をダミーで複数画素内に設け、凹面形状を多数作り光の散乱面を作ることも可能である。この凸凹を作った後、メッキや蒸着などによってAlなど高反射材料によって表面の反射膜をつくる。この凸凹によって入射された光が散乱され、表示装置を見ている観察者に届く光は、鏡面の正反射のみよりも多くなり明るい表示が可能になる。
【0043】
この反射膜の上に低屈折率材料のSiO2と高屈折率材料のTiO2を多層に重ねることで選択反射膜を構成できる。これによりある特定の波長域の光を反射することでカラー表示も可能である。
【0044】
IC109aとIC109bは、内部バス接続されており、どちらかにコントローラを内蔵する。ただし、このコントローラは、1表示パネルに1つ必要なだけであり、別のICによって構成されてもよい。ICが複数チップに分割されているのは、表示画素数が変化した場合でも、チップの個数を変更することで容易に対応できるためである。複数個に分割されていない場合には、ICの内部回路を設計変更しなければならず多大なコストがかかることになる。
【0045】
次に、この液晶を駆動するための駆動波形について説明する。本実施例ではTN型液晶を用いた場合について説明する。
【0046】
図2、図3は各々駆動波形の一実施例を示し、図4は、液晶駆動手段であるIC109a,bの内部を説明するための回路ブロック図である。図5は、TN型液晶のノーマリホワイトモードの場合の印加電圧と反射率の関係を示したものである。
【0047】
まず、図2と図4により駆動の第1の実施形態について説明する。この駆動の特徴は、上基板のY電極に波形の切り替わりのない一定電圧である直流波形を印加することにある。このため、Y電極基板には波形のひずみが発生せずクロストーク等の無いクリアな画面を低消費電力で実現できる。図2(a)は、Y電極駆動波形を示している。V2電位を選択している直流波形である。図2(b)は、ノーマリホワイトモードの場合の画素電極の黒表示波形を示している。液晶には、V1−V2、V2−V3の電圧が常に印加されている。この電圧は、各々4.0V程度であり、V1からV3までの電圧が駆動回路全体の耐圧電圧となり、この電圧は8.0Vとなる。ここで波形は、1/60秒ごと、つまり16.6m秒に正極性から負極性の電圧となり液晶に印加される。これは、同じ画像を液晶表示パネルに長時間表示した場合に、画像が変わっても表示パネルに薄く残ってしまう焼き付きと呼ばれる現象を防止するためである。図2(c)は、グレーレベルを表示するための画素電極の波形を示したものであり、256階調中の85階調の場合を示している。1フレーム期間としている16.6m秒を256分割し、このうち85階調分の時間、すなわち5.5m秒だけ、液晶層に電圧を印加し、残りの11.1m秒は電圧を印加しないことでグレーレベルを表現している。
【0048】
この液晶駆動回路を実現するための回路ブロックを図4に示している。回路ブロックは、装置全体の制御手段であるコントローラ401と、波形選択手段であるスイッチ404とスイッチ404を制御するための波形制御手段であるコンパレータ407と、データ蓄積手段であるRAM408から構成されている。さらに、コントローラ401内部には、カウンタ402、メモリコントローラ403、図示していない波形発生手段によって構成されている。このように、液晶駆動回路が簡単なスイッチ、コンパレータ、RAM、コントローラによって構成できるため液晶を駆動するためのICを小さな回路によって構成できるため、装置全体を安価にすることを可能にしている。
【0049】
RAM408は、スイッチング素子を用いて形成されたスタティックRAM(SRAM)あるいはダイナミックRAM(DRAM)である。液晶表示装置の表示する画素の高解像度化等に伴い、画素電極の小型化が図られた場合でも容易に多ビット化することができる。
【0050】
ここでコントローラ401は、1つの液晶表示装置全体で1つあればよく、ほかに示したコンパレータ407、RAM408、スイッチ404は、画素毎に独立にある。
【0051】
コントローラ401内部で発生しているON波形は、図2(b)に示した波形であり、OFF波形は、図2(a)に示した波形である。コントローラ401内部にあるカウンタ402は、例えば256(8bit)カウントする。カウントバスは、8本となる。メモリコントローラ403は、外部から表示する画像を変更する場合にのみアクセスされ、各画素のRAM408の内容を書きかえる。ここで、例えばRAM408に階調データ85が書き込まれていたとする。カウンタ402は、0から255まで順に1フレーム期間16.6m秒でカウントしていく。コンパレータ407は、カウンタ402からのカウントバスのカウント値とRAM408のメモリ値のデータを比較し、カウント値が84まではON波形を選択するようにスイッチ404を制御し、85以降になるとOFF波形を選択するようにスイッチ404を制御している。これによって液晶405にグレーレベル85が表示される。
【0052】
このように、1フレーム期間(16.6m秒)中に1回の波形の切り替わりによって256階調を表示することが出来る。従来では、Y軸方向の走査線の本数によって時分割されていたため、この本数分、例えば480本走査線があれば480以上の時分割され、さらに階調表示分の時分割、もしくは電圧変調が必要であったが、本発明では、どんなに画素数が増加しようと256階調を表示するためには1フレームを256分割し、しかも波形の切り替わりは1回でよい。このため、液晶の充放電電流が抑制され低消費電力であり、さらに波形の切り替わりが少ないことで、Y電極と画素電極の容量結合にる液晶電圧波形の歪みが防止され、表示画像を乱すクロストークやフリッカ等の現象が出ない高品質な表示が可能である。
【0053】
次に、駆動の第2の実施形態について説明する。図3の場合は、対向電極であるY電極に印加する電圧波形と画素に印加する電圧波形(ON表示時)の波形の位相を逆相とすることで、画素電極に印加する電圧波形の振幅を半分にするものである。電圧振幅が半分になることで第一の実施形態に比べさらに低消費電力になる効果を有する。図3(a)は、Y電極に印加する電圧波形、図3(b)は、Y電極に印加する電圧波形とは逆位相のON波形であり、ノーマリホワイトモードの場合の黒表示の波形を示している。液晶には、16.6m秒ごとにV1−V3、−(V1−V3)の電圧が順に印加される。このV1−V3の電圧値は、図2(b)のV1−V2の電圧値と同じとなっており4.0Vである。波形の振幅幅は半分になっている。電気光学装置全体の耐圧は、4.0Vで済むことになる。図3(c)は、256階調中の85グレーレベルを表示した場合の実効電圧波形を示している。V1−V3の値が、図2(c)のV1―V2の電圧値と等しく設定され、同じ実効電圧が液晶にかかることになる。
【0054】
回路ブロックは図4に示したものであり、第一の実施形態と同じである。相違点はON波形を図3(b)にし、OFF波形を図3(a)にすることである。
【0055】
ここまで、グレーレベル表示(階調表示)を均等時間割付で説明してきた。しかし、液晶の印加電圧と反射率の関係は、図5に示しているように、印加電圧と反射率は線形(リニア)な関係ではない。これを補正するため、図6に示すようにコントローラ401のカウンタ402に供給するクロックの間隔を等分ではなく非等分の時間に設定し、各カウントバスの変化を非均等にすることで、液晶の非線形性を補正し、階調を均等にすることが可能である。このように、非等分にしても256分割する分割数は変わらないため消費電力は増加しない。
【0056】
ここで、1個のICが表示する画素数が256個の場合、IC109aとIC109bの接続は、ON波形1本、OFF波形1本、カウントバス8本、アドレスバス8本、データバス8本が共通に接続され、ICチップ毎の選択信号1本が各々のICに接続しいる。このバス接続のため、表示画素数を増加する場合は、実装するICの数を増やせば良く、従来のようにSi基板の設計を変更する必要がなく、表示画素数の増減に対応できるため装置全体を安価に構成できる。
【0057】
また、従来のSi基板上に作った直視タイプの液晶表示装置では、Si基板面積を表示面積にあわせ大きくしなくてはならないが、本発明の液晶表示装置では、ICチップ(ドライバ)の大きさは一定に設計しておき、ガラスエポキシなどシリコン基板に比べて安価な材料の基板に作り込まれた画素電極の大きさ、数によって表示画素数の変更、画面の大きさの変更を行うことができる。このため、表示の大きさを大きくしても装置全体を安価に構成できる。
【0058】
さらに、従来のSi基板上に作った直視タイプの液晶表示装置では、表示面積を光学的に拡大する場合には、レンズを前面に設置しなくてはならない。このレンズの厚みと焦点距離だけ第2の基板から離した位置にレンズを設置しなくてはならず表示装置全体が厚くなる課題を有している。しかし、本発明の液晶表示装置では、第1の基板にある画素電極の大きさ、ピッチによって解像度が決定されるため、この設計によって大きくも小さくも表示解像度を設定できる。このためレンズを用いる必要はなく装置全体を薄く、軽く、小型にすることが出来る。
【0059】
本実施形態では、第1の基板である下基板をガラスエポキシ、セラミックなど通常の回路基板と同じ材質で構成したため、携帯電話など装置全体の回路基板と同一回路基板上に電気光学装置である液晶表示装置を搭載した電子機器を構成できる。この構成例を図7に示している。液晶表示部分701は、第一の基板である下基板を基板702として装置全体の基板としている。ここに、液晶を駆動するためのICであるドライバ703や、携帯電話のスイッチ704や、音声や電波を制御するためのIC705が実装されている。このため、従来のように表示装置を独立に持つ場合に比べ、コネクタが無くて良い、回路基板の面積が小さくなるなどのために装置全体を薄型化、軽量化できるメリットを持つ。
【0060】
以上、主に白黒表示について説明してきたが、顔料などによって作られるカラーフィルタ層を画素電極上、あるいは透明な第2の基板に作り込むことでカラー表示ができることは言うまでもない。また、本実施形態の反射型液晶表示装置を用いて反射型プロジェクタにも応用できることも言うまでもない。
【0061】
以上のように、本発明の電気光学装置および電子機器は、ノート型のパーソナルコンピュータ、小型VTRカメラ、頭部装着型のモニタ、反射型プロジェクタあるいはテレビ等の画像表示部だけでなく、携帯電話に用いた場合でも、低消費電力に、高解像度で良好な階調表示を行い、装置全体を薄型化、小型化し、しかも安価に提供することができる。
【0062】
【発明の効果】
本発明では、どんなに画素数が増加しようと、たとえば256階調を表示するためには1フレームを256分割し、しかも波形の切り替わりは1回でよい。このため、液晶の充放電電流が抑制され低消費電力であり、さらに波形の切り替わりが少ないことで、Y電極と画素電極の容量結合にる液晶電圧波形の歪みが防止され、表示画像を乱すクロストークやフリッカ等の現象が出ない高品質な表示が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態に係る電気光学装置である液晶表示装置の概略図であり、(a)は上面図、(b)は断面図、(c)は、下面図である。
【図2】 本発明の第1の実施形態に係る電気光学装置である液晶表示装置の駆動波形図である。
【図3】 本発明の第2の実施形態に係る電気光学装置である液晶表示装置の駆動波形図である。
【図4】 本発明の一実施形態に係る電気光学装置である液晶表示装置の回路の概略を示す回路ブロック図である。
【図5】 本発明の一実施形態に係る電気光学装置である液晶表示装置におけるTN型液晶のノーマリホワイトモードの場合の印加電圧と反射率の関係を示した図である。
【図6】 本発明の一実施形態に係る電気光学装置である液晶表示装置のコントローラ401のカウンタ402に供給するクロックの間隔を等分ではなく非等分の時間に設定し、各カウントバスの変化を非均等にすることで、液晶の非線形性を補正し、階調を均等にすることを説明する図である。
【図7】 本発明の一実施形態に係る電子機器における携帯電話など装置全体の回路基板と同一回路基板上に構成した例を示した図である。
【図8】 従来の反射型の液晶表示装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
101…Y電極
102…画素電極
103…マイクロビア
104…偏光板
105…上基板
106…液晶層
107…シール
108…配線
109a,b…IC
110…下基板
111…Y電極接続[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to a technical field of an electro-optical device such as a liquid crystal device, and particularly belongs to a technical field of an electro-optical device having a reflective electrode.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, a liquid crystal display device including a reflective liquid crystal panel has attracted attention as an electro-optical device used in electronic devices such as notebook personal computers, PDAs (personal data assistants), and liquid crystal projectors.
[0003]
The reflective liquid crystal panel includes, for example, a glass or silicon (Si) substrate provided with a switching element such as a data line, a scanning line, a transistor, a charge storage capacitor, and a reflective pixel electrode such as aluminum, and a transparent conductive material. A liquid crystal layer is sandwiched between a glass substrate provided with a counter electrode made of a film and the like. Since the pixel electrode is a reflection type, a switching element such as a transistor can be provided below the pixel electrode, and even when the resolution is increased, the aperture ratio of the panel does not decrease, and both high resolution and high luminance are achieved. Can do.
[0004]
However, when driving a reflective liquid crystal panel having such a configuration, the potential of the data line is temporarily stored in a charge storage capacitor provided in the pixel, and the potential is also applied to the reflective pixel electrode. Since a driving method in which an image signal voltage is applied to the liquid crystal layer for each pixel is employed, current leakage from the liquid crystal capacitor and the charge storage capacitor may occur. Therefore, the potential held by the liquid crystal capacitance is lowered, which may cause deterioration of the display state such as a decrease in brightness and contrast.
[0005]
For this reason, in order to maintain a high-quality display image, it is necessary to supply signals to the data lines and scanning lines, periodically write a voltage to each pixel, and maintain the potential. There was a problem that it was difficult to make it easier.
[0006]
In order to solve such problems, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-286170, etc., a liquid crystal in which a 1-bit memory cell is disposed below the reflective pixel electrode of each pixel. A panel was proposed.
[0007]
In a liquid crystal panel provided with such a memory cell for each pixel, an image signal from a data line is latched by the memory cell, and the signal is applied to the liquid crystal layer of each pixel. Since the memory cell holds the previous signal until a new signal is written, once the signal is written, even if the supply of the signal to the data line and the scanning line is stopped, Images written so far can be continuously displayed as still images. As a result, input of an image signal from the outside can be stopped when a still image is displayed, and power consumption can be reduced.
[0008]
Further, by digitizing the pixel voltage, there is an advantage that display quality is hardly deteriorated due to crosstalk or the like.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the case of a liquid crystal display device that employs a driving method in which an image signal voltage is applied to the liquid crystal layer for each pixel, a conventional reflective liquid crystal display device starts from a liquid crystal capacitor and a charge storage capacitor. Current leakage may occur, and the potential held by the liquid crystal capacitance may decrease, leading to deterioration of the display state such as a decrease in brightness and contrast and the occurrence of crosstalk.
[0010]
Further, as disclosed in JP-A-8-286170 and the like, in the case of a liquid crystal display device in which a 1-bit memory cell is provided below the reflective pixel electrode of each pixel, A substrate on which a semiconductor such as silicon is formed is used. For this reason, as shown in FIG. 8, the pixel electrode 803 is directly formed on a silicon (hereinafter referred to as Si) substrate 801. In order to enlarge the screen, the Si substrate must be enlarged. Since Si is an expensive material, the entire device becomes expensive even when trying to realize a display device with a size of about 1 to 2 inches diagonal, which is the size used for mobile phones and the like. There is a problem.
[0011]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a reflection type electro-optical device that solves the above-described problems and does not deteriorate the display state such as a decrease in brightness and contrast and the occurrence of crosstalk. Another object is to reduce the amount of expensive Si substrate used and to reduce the cost of the entire apparatus.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The electro-optical device of the present invention includes a first substrate,
A second substrate that is light transmissive and provided opposite the first substrate;
A plurality of pixel electrodes provided in a matrix on the first substrate and defining each pixel;
The electro-optic element sandwiched between the first substrate and the second substrate, and the electricity mounted on a surface opposite to the surface on which the plurality of pixel electrodes are formed on the first substrate. A driving IC for driving an optical element; and a plurality of connecting means connected to the plurality of pixel electrodes, respectively, passing through the first substrate, and connecting the driving IC and the plurality of pixel electrodes; A wiring for connecting the driving IC and the connecting means is provided.
The driving IC of the electro-optical device according to the invention includes a switch for selecting a driving voltage to be applied to the pixel electrode, a data storage unit for storing display data, and a display data of the data storage unit and a count value. And a comparator for controlling the switch.
[0013]
According to the electro-optical device of the present invention, since the liquid crystal driving circuit can be constituted by a switch, a comparator, and data holding means, the driving circuit can be reduced, and the entire device can be made inexpensive.
[0014]
Furthermore, the data storage means is a static RAM or a dynamic RAM formed using a switching element.
[0015]
According to the present invention, it is possible to easily increase the number of bits even when the size of the pixel electrode is reduced as the electro-optical device has higher resolution.
[0016]
Further, the driving waveform of the electrode of the second substrate is a DC waveform.
[0017]
According to the present invention, since the driving waveform of the electrode of the second substrate is a direct current waveform, display without image quality deterioration such as crosstalk can be achieved.
[0018]
Further, the drive waveform for driving the electrode on the second substrate is opposite in phase to the ON drive waveform for driving the pixel electrode on the first substrate.
[0019]
According to the present invention, since the driving waveform for driving the electrode of the second substrate is opposite in phase to the driving waveform at the time of driving the pixel electrode of the first substrate, the electro-optical device Can be halved.
[0020]
Furthermore, it has a shield electrode for shielding an electric field in the inner layer of the first substrate.
[0021]
According to the present invention, the electric field due to the drive waveform can be shielded from the drive circuit and other circuits by having the shield electrode for shielding the electric field in the inner layer of the first substrate.
[0022]
Furthermore, the intervals of the count values indicating the drive waveform switching timing for gradation display for driving the pixel electrodes are not uniform.
[0023]
According to the present invention, the characteristics of the electro-optical element are corrected because the interval of the count bus indicating the switching timing of the drive waveform for gradation display that drives the pixel electrode output from the controller is uneven. In addition, the gradation to be displayed can be made linear.
[0024]
Furthermore, the driving IC is divided into a plurality of chips.
[0025]
According to the present invention, since the driving IC is divided into a plurality of chips, even when the number of display pixels is changed, it is possible to easily cope with the problem by increasing or decreasing the number of chips.
[0026]
Further, the surface of the pixel electrode of the first substrate is uneven by a dummy micro via, a sandblasting method, an etching process using a resist mask, or the like.
[0027]
According to the present invention, since the surface of the pixel electrode of the first substrate is uneven, the incident light is scattered by the pixel electrode, thereby enabling a bright display.
[0028]
Further, the first substrate is made of glass epoxy.
[0029]
Further, the first substrate is made of ceramic.
[0030]
Further, the first substrate is made of resin.
[0031]
According to the above inventions, a multilayer substrate can be easily produced by making the first substrate with a material for producing a normal circuit board.
[0032]
Furthermore, an electronic apparatus according to the present invention includes the electro-optical device, and a circuit for controlling the electronic apparatus is mounted on the first substrate.
[0033]
According to the present invention, the mounting density of electronic devices can be increased and the entire device can be downsized.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0035]
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a reflective liquid crystal display device which is an electro-optical device according to this embodiment. (A) is a top view, (b) is a cross-sectional view, and (c) is a bottom view.
[0036]
In the liquid crystal display device of the present invention, a lower substrate, which is a first substrate for forming pixel electrodes in a matrix, is a multi-layer substrate, and an IC having a circuit as a liquid crystal driving means for driving liquid crystal, that is, a driver is provided on the back side of the substrate. This is characterized by reducing the amount of Si used for the display area and reducing the cost of the entire apparatus. For the first substrate, it is desirable to use the same glass epoxy material, ceramic, resin or the like as a normal circuit board.
[0037]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a), (b) and (c). In FIG. 1, an upper substrate 105, which is a second substrate made of a light transmissive material such as glass or plastic, has a polarizing plate 104 on its upper surface and a Y electrode covering the entire screen on its lower surface. The second substrate is also called a counter substrate because it faces the first substrate. Further, since the Y electrode faces the pixel electrode 102, it may be called a counter electrode. The Y electrode has a part of the seal 107 made of conductive anisotropic rubber, and is connected to the wiring 108 through the micro via 103 of the lower substrate 110. Further, it is connected to the IC 109b by a Y electrode connection 111.
[0038]
Pixel electrodes 102 are formed in a matrix on a lower substrate 110 that is a first substrate. Each pixel electrode 102 is connected to a micro via 103 which is an electrical connection means. At the junction between the micro via 103 and the pixel electrode 102, the hole is closed so that the reflected light does not leak. The pixel electrode 102 is connected to IC 109a and IC 109b which are liquid crystal driving means for driving liquid crystal by a micro via 103 and wiring 108 which are connection means. The ICs 109 a and b are provided on the back surface of the lower substrate 110. Note that another substrate may be provided so that the IC is sandwiched between the lower substrate. Alternatively, a photosensitive resin can be applied to the surface on which the IC is mounted after the IC is mounted to form a further wiring layer.
[0039]
Although not shown, the lower substrate 110 includes a shield electrode in the inner layer of the substrate, and an electric field that generates a voltage waveform applied to the pixel electrode 102 is applied to the IC 109a, IC 109b, or another IC not shown. It is preventing the influence.
[0040]
A liquid crystal layer 106 is provided between the upper substrate 105 and the lower substrate 110 and sealed by a seal 107.
[0041]
The liquid crystal that enters the liquid crystal layer 106 includes a twisted nematic (TN) liquid crystal, a super twisted nematic (STN) liquid crystal, a TN liquid crystal having bistable memory properties, a super homeotropic (SH) liquid crystal, a guest Various liquid crystals such as a host (GH) type liquid crystal can be used. However, a polarizer such as a polarizing plate or a polarizing beam splitter is required outside the upper substrate except for the GH type.
[0042]
A pixel electrode 102 that reflects incident light is formed on the lower substrate 110 in a divided manner for each pixel. Each pixel electrode 102 has a mirror surface when used in a light valve, but has a surface with irregularities in a direct-view type, which is a direct-view type. This unevenness may be made by sandblasting or the like on the surface of the electrode material Au (copper) or Al (aluminum), or by etching by resist masking. In addition, it is possible to provide micro vias 103 that penetrate through the lower substrate 110 in dummy in a plurality of pixels, thereby forming a large number of concave shapes and light scattering surfaces. After making this irregularity, a reflective film on the surface is made of a highly reflective material such as Al by plating or vapor deposition. The incident light is scattered by the unevenness, and the light reaching the observer watching the display device is more than the specular reflection of the mirror surface, and a bright display is possible.
[0043]
A selective reflection film can be formed by stacking a low refractive index material SiO2 and a high refractive index material TiO2 in multiple layers on the reflection film. Accordingly, color display is possible by reflecting light in a specific wavelength range.
[0044]
The IC 109a and IC 109b are connected by an internal bus, and either of them has a built-in controller. However, only one controller is required for one display panel, and it may be constituted by another IC. The reason why the IC is divided into a plurality of chips is that even if the number of display pixels changes, it can be easily handled by changing the number of chips. If it is not divided into a plurality of parts, the design of the internal circuit of the IC must be changed, resulting in a great cost.
[0045]
Next, drive waveforms for driving the liquid crystal will be described. In this embodiment, a case where a TN liquid crystal is used will be described.
[0046]
FIG. 2 and FIG. 3 each show an embodiment of drive waveforms, and FIG. 4 is a circuit block diagram for explaining the inside of the ICs 109a and 109b which are liquid crystal drive means. FIG. 5 shows the relationship between the applied voltage and the reflectance in the normally white mode of the TN liquid crystal.
[0047]
First, a first embodiment of driving will be described with reference to FIGS. A feature of this drive is that a DC waveform, which is a constant voltage with no waveform switching, is applied to the Y electrode on the upper substrate. For this reason, a clear screen free from crosstalk or the like can be realized with low power consumption without causing waveform distortion on the Y electrode substrate. FIG. 2A shows the Y electrode drive waveform. It is the direct current waveform which has selected the V2 potential. FIG. 2B shows a black display waveform of the pixel electrode in the normally white mode. Voltages V1-V2 and V2-V3 are always applied to the liquid crystal. Each of these voltages is about 4.0V, and the voltage from V1 to V3 is the withstand voltage of the entire drive circuit, and this voltage is 8.0V. Here, the waveform changes from positive polarity to negative polarity every 1/60 seconds, that is, 16.6 milliseconds, and is applied to the liquid crystal. This is to prevent a phenomenon called burn-in that remains thin on the display panel even if the image changes when the same image is displayed on the liquid crystal display panel for a long time. FIG. 2C shows a waveform of a pixel electrode for displaying a gray level, and shows a case of 85 gradations out of 256 gradations. 16.6 msec, which is one frame period, is divided into 256, and voltage is applied to the liquid crystal layer for 85 tones, that is, 5.5 msec, and no voltage is applied for the remaining 11.1 msec. To express the gray level.
[0048]
FIG. 4 shows a circuit block for realizing this liquid crystal driving circuit. The circuit block includes a controller 401 that is a control unit for the entire apparatus, a switch 404 that is a waveform selection unit, a
[0049]
The
[0050]
Here, only one controller 401 is required for the entire liquid crystal display device, and the
[0051]
The ON waveform generated in the controller 401 is the waveform shown in FIG. 2B, and the OFF waveform is the waveform shown in FIG. The
[0052]
As described above, 256 gradations can be displayed by switching the waveform once during one frame period (16.6 milliseconds). Conventionally, time division is performed according to the number of scanning lines in the Y-axis direction. For this number, for example, if there are 480 scanning lines, time division of 480 or more is performed, and time division or voltage modulation for gradation display is performed. Although it was necessary, in the present invention, in order to display 256 gradations, no matter how the number of pixels increases, one frame is divided into 256, and the waveform can be switched only once. For this reason, the charge / discharge current of the liquid crystal is suppressed, the power consumption is low, and the switching of the waveform is small, so that the distortion of the liquid crystal voltage waveform due to capacitive coupling between the Y electrode and the pixel electrode is prevented, and the display image is disturbed. High-quality display that does not cause talk or flicker is possible.
[0053]
Next, a second embodiment of driving will be described. In the case of FIG. 3, the amplitude of the voltage waveform applied to the pixel electrode is reversed by setting the phase of the waveform of the voltage waveform applied to the Y electrode, which is the counter electrode, to the phase of the waveform of the voltage waveform applied to the pixel (ON display). Halve. Since the voltage amplitude is halved, the power consumption is further reduced compared to the first embodiment. FIG. 3A shows a voltage waveform applied to the Y electrode, and FIG. 3B shows an ON waveform having a phase opposite to that of the voltage waveform applied to the Y electrode, and a black display waveform in the normally white mode. Is shown. A voltage of V1-V3 and-(V1-V3) is sequentially applied to the liquid crystal every 16.6 milliseconds. The voltage value of V1-V3 is the same as the voltage value of V1-V2 in FIG. 2B, and is 4.0V. The amplitude width of the waveform is halved. The withstand voltage of the entire electro-optical device is 4.0V. FIG. 3C shows an effective voltage waveform when 85 gray levels in 256 gray levels are displayed. The value of V1-V3 is set equal to the voltage value of V1-V2 in FIG. 2C, and the same effective voltage is applied to the liquid crystal.
[0054]
The circuit block is shown in FIG. 4 and is the same as that of the first embodiment. The difference is that the ON waveform is shown in FIG. 3B and the OFF waveform is shown in FIG.
[0055]
Up to this point, the gray level display (gradation display) has been described with equal time allocation. However, as shown in FIG. 5, the relationship between the applied voltage and the reflectance of the liquid crystal is not a linear relationship between the applied voltage and the reflectance. In order to correct this, as shown in FIG. 6, the interval of the clocks supplied to the
[0056]
Here, when the number of pixels displayed by one IC is 256, the connection between the IC 109a and the IC 109b is one ON waveform, one OFF waveform, eight count buses, eight address buses, and eight data buses. Commonly connected, one selection signal for each IC chip is connected to each IC. Because of this bus connection, when the number of display pixels is increased, the number of ICs to be mounted may be increased, and there is no need to change the design of the Si substrate as in the prior art, and the apparatus can cope with an increase or decrease in the number of display pixels. The whole can be configured at low cost.
[0057]
Further, in a direct-view type liquid crystal display device made on a conventional Si substrate, the area of the Si substrate must be increased in accordance with the display area. In the liquid crystal display device of the present invention, the size of the IC chip (driver) is required. The number of display pixels can be changed and the size of the screen can be changed depending on the size and number of pixel electrodes built on a substrate made of a material cheaper than a silicon substrate such as glass epoxy. it can. For this reason, the entire apparatus can be configured at low cost even when the display size is increased.
[0058]
Furthermore, in a direct-view type liquid crystal display device made on a conventional Si substrate, when the display area is optically enlarged, a lens must be installed on the front surface. The lens must be installed at a position separated from the second substrate by the thickness and focal length of the lens, and the entire display device is thick. However, in the liquid crystal display device of the present invention, since the resolution is determined by the size and pitch of the pixel electrodes on the first substrate, the display resolution can be set large or small by this design. For this reason, it is not necessary to use a lens, and the entire apparatus can be made thin, light and small.
[0059]
In this embodiment, the lower substrate, which is the first substrate, is made of the same material as that of a normal circuit substrate such as glass epoxy or ceramic. Therefore, a liquid crystal that is an electro-optical device on the same circuit substrate as the circuit substrate of the entire device such as a cellular phone. An electronic device equipped with a display device can be configured. An example of this configuration is shown in FIG. The liquid
[0060]
As described above, the black-and-white display has been mainly described. Needless to say, the color display can be performed by forming a color filter layer made of a pigment or the like on the pixel electrode or the transparent second substrate. It goes without saying that the present invention can also be applied to a reflective projector using the reflective liquid crystal display device of this embodiment.
[0061]
As described above, the electro-optical device and the electronic apparatus according to the present invention can be applied not only to an image display unit such as a notebook personal computer, a small VTR camera, a head-mounted monitor, a reflective projector, or a television, but also to a mobile phone. Even when it is used, good gradation display with high resolution can be performed with low power consumption, and the entire apparatus can be thinned and miniaturized and provided at low cost.
[0062]
【The invention's effect】
In the present invention, no matter how the number of pixels increases, for example, in order to display 256 gradations, one frame is divided into 256, and the waveform can be switched only once. For this reason, the charge / discharge current of the liquid crystal is suppressed, the power consumption is low, and the switching of the waveform is small, so that the distortion of the liquid crystal voltage waveform due to capacitive coupling between the Y electrode and the pixel electrode is prevented, and the display image is disturbed. High-quality display that does not cause talk or flicker is possible.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are schematic views of a liquid crystal display device that is an electro-optical device according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a top view, FIG. 1B is a cross-sectional view, and FIG.
FIG. 2 is a drive waveform diagram of a liquid crystal display device which is an electro-optical device according to the first embodiment of the invention.
FIG. 3 is a drive waveform diagram of a liquid crystal display device which is an electro-optical device according to a second embodiment of the invention.
FIG. 4 is a circuit block diagram showing an outline of a circuit of a liquid crystal display device which is an electro-optical device according to an embodiment of the invention.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between an applied voltage and a reflectance in a normally white mode of a TN liquid crystal in a liquid crystal display device that is an electro-optical device according to an embodiment of the invention.
FIG. 6 sets the interval of clocks supplied to the
FIG. 7 is a diagram showing an example in which the circuit board of the entire apparatus such as a mobile phone in the electronic apparatus according to the embodiment of the present invention is configured on the same circuit board.
FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional reflective liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
101 ... Y electrode 102 ... pixel electrode 103 ... micro via 104 ... polarizing plate 105 ... upper substrate 106 ... liquid crystal layer 107 ... seal 108 ... wiring 109a, b ... IC
110 ... Lower substrate 111 ... Y electrode connection
Claims (13)
光透過性を有し該第1の基板に対向して設けられた第2の基板と、
前記第1の基板にマトリクス状に設けられ、夫々の画素を規定する複数の画素電極と、
前記第1の基板と前記第2の基板の間に挟持された電気光学素子と、
前記第1の基板上の前記複数の画素電極が形成された面と反対の面に実装された、前記電気光学素子を駆動する駆動用ICと、
前記複数の画素電極に各々接続され、前記第1の基板を各々貫通して前記駆動用ICと前記複数の画素電極とを接続する複数の接続手段と、
前記駆動用ICと前記接続手段を接続する配線と
を備えることを特徴とする電気光学装置。A first substrate;
A second substrate that is light transmissive and provided opposite the first substrate;
A plurality of pixel electrodes provided in a matrix on the first substrate and defining each pixel;
An electro-optic element sandwiched between the first substrate and the second substrate;
A driving IC for driving the electro-optic element mounted on a surface opposite to the surface on which the plurality of pixel electrodes are formed on the first substrate;
A plurality of connection means connected to the plurality of pixel electrodes, respectively, penetrating through the first substrate and connecting the driving IC and the plurality of pixel electrodes;
An electro-optical device comprising: the driving IC and a wiring for connecting the connecting means.
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