JP4747805B2 - Electro-optical device, driving method, and electronic apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、画素毎にメモリ回路を有する電気光学装置の低消費電力化の技術に関する。 The present invention relates to a technique for reducing power consumption of an electro-optical device having a memory circuit for each pixel.
携帯可能な電子機器には、薄型化や軽量化などが要求されるので、電子機器の表示装置として用いる電気光学装置には、この要求に適した液晶素子や有機EL素子などの電気光学素子が用いられる。ここで、この種の電気光学装置は、表示内容に関係なく、1フレーム毎に各画素の状態を書き換える(リフレッシュする)ので、各画素を駆動する駆動回路やその制御回路などによって電力が消費されて、低消費電力化を阻害する要因があった。
そこで、画素毎に1ビットを記憶するスタティック型のメモリ回路を内蔵させるとともに、当該メモリ回路に記憶されたビットにしたがって画素をオンまたはオフ表示させる技術が提案された(特許文献1参照)。
この技術では、メモリ回路のリフレッシュが不要となるので、静止画を表示するであれば、駆動回路等を動作させないで済み、その分、低消費電力化を図ることが可能となる。
Therefore, a technique has been proposed in which a static memory circuit that stores 1 bit for each pixel is incorporated, and pixels are turned on or off in accordance with the bits stored in the memory circuit (see Patent Document 1).
In this technique, refreshing of the memory circuit is not required, so that if a still image is displayed, it is not necessary to operate the drive circuit and the like, and accordingly, power consumption can be reduced.
ところで、このような電気光学素子を用いた電気光学装置は、もともと低消費電力であるが、近年の電子機器には、連続使用時間の拡大や電池の小型化など様々な理由により、電気光学装置単体のさらなる低消費電力化も強く求められている。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、画素毎にメモリ回路を有する構成において、消費電力のさらなる低減を可能とする電気光学装置、その駆動方法および電子機器を提供することにある。
By the way, an electro-optical device using such an electro-optical element originally has low power consumption. However, in recent electronic devices, the electro-optical device has various reasons such as an extended continuous use time and a reduction in battery size. There is also a strong demand for further lower power consumption of a single unit.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an electro-optical device, a driving method thereof, and an electronic apparatus that can further reduce power consumption in a configuration having a memory circuit for each pixel. Is to provide.
上記課題を解決するために、本発明は、複数の画素と、前記複数の画素にわたって共通であって、前記画素をオフ状態にするためのオフ信号が印加されるコモン電極と、前記オフ信号を遅延させ、かつ、前記オフ信号の論理レベルを反転させたオン信号を生成するオン信号生成回路と、を有し、前記画素は、1ビットを保持するメモリ回路と、前記メモリ回路に保持された1ビットの論理レベルが一方である場合に、前記オン信号を選択するとともに、前記論理レベルが他方である場合に、前記オフ信号を選択する選択回路と、前記選択回路により選択されたオン信号またはオフ信号が印加され、前記コモン電極に対向する画素電極と、を有することを特徴とする。本発明において、オン信号は、オフ信号に対し、遅延し、かつ、論理レベルが反転した関係にあるので、画素電極にオン信号を印加したときに、消費される電流を削減することが可能となる。
ここで、本発明において、前記オン信号生成回路は、前記画素におけるメモリ回路と前記選択回路とともに、同一の基板上に形成され、前記オフ信号は、前記基板に対して外部から供給される構成が好ましい。
In order to solve the above-described problem, the present invention provides a plurality of pixels, a common electrode that is common to the plurality of pixels, to which an off signal for turning off the pixels is applied, and the off signal. An on signal generation circuit that generates an on signal that is delayed and inverts the logic level of the off signal, and wherein the pixel is held in the memory circuit and a memory circuit that holds 1 bit When the 1-bit logic level is one, the ON signal is selected, and when the logic level is the other, the selection circuit that selects the OFF signal, and the ON signal selected by the selection circuit or And a pixel electrode facing the common electrode to which an off signal is applied. In the present invention, since the ON signal is delayed with respect to the OFF signal and the logic level is inverted, the current consumed when the ON signal is applied to the pixel electrode can be reduced. Become.
Here, in the present invention, the on signal generation circuit is formed on the same substrate together with the memory circuit and the selection circuit in the pixel, and the off signal is supplied to the substrate from the outside. preferable.
この構成において、前記オン信号生成回路は、複数段のNOT回路を縦続接続したものとし、さらに、前記NOT回路の各々は、Pチャネル型とNチャネル型の薄膜トランジスタを含み、前記複数段のうち、一部の段において、いずれか一方のチャネル型の薄膜トランジスタにおけるチャネル長を、他方のチャネル型のトランジスタのチャネル長よりも大きくしても良い。
また、この構成において、前記複数の画素は、横方向および縦方向にマトリクス状に配列し、前記オン信号を供給する信号線が、前記横方向に隣接する2行、または、前記縦方向に隣接する2列において共用されるものとし、さらに、前記複数の画素におけるマトリクス配列は、前記横方向に隣接する2行および前記縦方向に隣接する2列の4画素を、基本パターンとした繰り返しとしたも良い。
さらに、この構成において、前記複数の画素は、横方向および縦方向にマトリクス状に配列し、前記オン信号を供給する信号線が、前記画素のマトリクス配列に対応して配設されるとともに、画素のマトリクス配列の四隅にそれぞれ配置されたバッファ回路またはNOT回路の出力端に接続されても良い。
なお、本発明は、電気光学装置のみならず、電気光学装置の駆動方法としても、さらには、当該電気光学装置を有する電子機器としても概念することが可能である。
In this configuration, the ON signal generation circuit is a cascade connection of a plurality of stages of NOT circuits, and each of the NOT circuits includes a P-channel type and an N-channel type thin film transistor, and among the plurality of stages, In some stages, the channel length of one of the channel-type thin film transistors may be larger than the channel length of the other channel-type transistor.
In this configuration, the plurality of pixels are arranged in a matrix in the horizontal direction and the vertical direction, and the signal lines for supplying the ON signal are adjacent to the two rows adjacent to the horizontal direction or the vertical direction. In addition, the matrix arrangement of the plurality of pixels is a repetition of a basic pattern of four pixels in two rows adjacent in the horizontal direction and two columns adjacent in the vertical direction. Also good.
Further, in this configuration, the plurality of pixels are arranged in a matrix form in a horizontal direction and a vertical direction, and signal lines for supplying the ON signals are arranged corresponding to the matrix arrangement of the pixels, and the pixels May be connected to output terminals of buffer circuits or NOT circuits respectively arranged at the four corners of the matrix arrangement.
The present invention can be conceptualized not only as an electro-optical device, but also as a driving method of the electro-optical device, and further as an electronic apparatus having the electro-optical device.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、本発明の第1実施形態について説明する。この第1実施形態に係る電気光学装置は、電気光学素子として液晶素子を有する液晶装置であって、各種トランジスタや画素電極が形成された素子基板と、コモン電極が形成された対向基板とが互いに電極形成面が対向するように、一定の間隙を保って貼付され、この間隙にTN(twisted nematic)型の液晶が挟持された構成となっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, a first embodiment of the present invention will be described. The electro-optical device according to the first embodiment is a liquid crystal device having a liquid crystal element as an electro-optical element, in which an element substrate on which various transistors and pixel electrodes are formed and a counter substrate on which a common electrode is formed are mutually connected. The electrode is formed with a certain gap so that the electrode forming surfaces face each other, and a TN (twisted nematic) type liquid crystal is sandwiched between the gaps.
図1は、この電気光学装置10の電気的な構成を示すブロック図である。
この図に示されるように、電気光学装置10の表示領域100では、240行のワード線121が、それぞれ行(X)方向に延在する一方、ビット線131および相補ビット線132の320組が、それぞれ列(Y)方向に延在するように設けられている。画素110は、240行のワード線121と320列のビット線131(相補ビット線132)との交差に対応して設けられる。このため、本実施形態において、画素110は、縦240行×横320列のマトリクス状に配列することになるが、本発明をこの配列に限定する趣旨ではない。
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of the electro-
As shown in this figure, in the
Yアドレスデコーダ20は、図示省略した上位制御回路から供給されるYアドレスAdyで指定された行のワード線121に対し、Hレベルの行選択信号を排他的に出力するものである。
なお便宜的に、表示領域100において、上から数えて1、2、3、…、240行目のワード線121に供給される行選択信号を、S1、S2、S3、…、S240とそれぞれ表記している。また、行選択信号について特に行を特定しないで一般的に説明するときにはSiと表記する。ここで、iは1≦i≦240を満たす整数である。YアドレスAdyは、図では1本の線で示しているが、実際には8本(28=256≧240)の信号線で構成される。
The
For convenience, in the
一方、Xアドレスデコーダ30は、上位制御回路から供給されるXアドレスAdxで指定された列に対応する列選択信号X1、X2、X3、…、X320を排他的にHレベルとして出力するものである。なお、列選択信号について特に列を特定しないで一般的に説明するときにはXjと表記する。ここで、jは1≦j≦320を満たす整数である。
サンプル・ホールド回路40は、ある列の列選択信号XjがHレベルとなったときに、上位制御回路から供給されるデータビットDaを、j列目のビット線131にサンプリングして供給するとともに、当該データビットDaの論理を反転したビットを、j列目の相補ビット線132に供給するものである。なお、サンプル・ホールド回路40は、Lレベルの列選択信号に対応する列に対しては、ビット線131および相補ビット線132をHレベルあるいはハイ・インピーダンス状態とさせる。
なお、便宜的に、表示領域100において、左から数えて1、2、3、…、320列目のビット線131に供給されるビットを、D1、D2、D3、…、D320と表記し、相補ビット線132に供給される反転ビットを、/D1、/D2、/D3、…、/D320と表記し、特に列を特定しないで一般的に説明するときにはDj、/Djと表記する。XアドレスAdxは、図では1本の線で示しているが、上述のように1アドレスで1ビットだけを指定する場合には9本(29=512≧320)の信号線で構成される。
On the other hand, the
The sample and hold
For convenience, the bits supplied to the
遅延回路50およびNOT回路(インバータ)60は、ともに素子基板に形成され、このうち、遅延回路50は、外部回路から素子基板に供給された信号Vcomを、時間Tdだけ遅延させるものであり、NOT回路60は、遅延させた信号Vcomの論理レベルを反転させ、この反転信号をオン信号Vonとして出力するものである。このため、遅延回路50およびNOT回路60の両者全体が、オン信号生成回路として機能する。
なお、信号Vcomは、表示領域100において、そのままオフ信号Voffとして供給される。また、素子基板に供給された信号Vcomは、導通材等を介して対向基板に導かれて、コモン電極185に印加される構成となっている。
The
Note that the signal Vcom is supplied as it is as the off signal Voff in the
本実施形態において、信号Vonは、図3で示されるように、1フレーム(1Fと表記、約16.7ミリ秒であり、60Hzの逆数に相当する期間)毎に極性反転する。信号VonのHレベルは電源電圧Vddに相当し、Lレベルは接地電位Gndに相当する。なお、遅延回路50およびNOT回路60も電圧(Vdd−Gnd)を電源とするので、信号VonのHレベルは電圧Vddに相当し、Lレベルは接地電位Gndに相当する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the signal Von is inverted in polarity every frame (denoted as 1F, approximately 16.7 milliseconds, corresponding to the reciprocal of 60 Hz). The H level of the signal Von corresponds to the power supply voltage Vdd, and the L level corresponds to the ground potential Gnd. Since the
次に、画素110の詳細について説明する。各画素110は、構成的には互いに同一であるので、i行j列に位置する画素110で代表させて説明する。図2は、i行j列の画素110の構成を示す回路図である。
Next, details of the
図2に示されるように、画素110は、スタティック型のメモリ回路150、選択回路160および液晶素子180を有する。
このうち、メモリ回路150は、nチャネル型TFT(薄膜トランジスタ)151、152と、NOT回路155、156を備える。TFT151については、そのソースがj列目のビット線131に接続され、そのドレインがNOT回路155の入力端に接続され、そのゲートがi行目のワード線121に接続されている。NOT回路155の出力端は、NOT回路156の入力端に接続され、NOT回路156の出力端は、NOT回路155の入力端に帰還されている。
なお、メモリ回路150は相補型であるので、TFT152については、そのソースがj列目の相補ビット線132に接続され、そのドレインがNOT回路156の入力端に接続され、そのゲートがi行目のワード線121に接続されている。
As shown in FIG. 2, the
Among these, the
Since the
したがって、メモリ回路150では、ワード線121に供給された行選択信号SiがHレベルになると、TFT151、152がオンして、ビット線131に供給されたビットDjが端子Qにて記憶される(相補ビット線132に供給された反転ビット/Djが端子/Qにて記憶される)とともに、以後、行選択信号SiがLレベルになってTFT151、152がオンしても、当該記憶内容が保持される構成となる。
なお、ワード線121に供給された行選択信号SiがHレベルになったときでも、ビット線131および相補ビット線132がともにHレベルあるいはハイ・インピーダンス状態であれば、記憶内容が書き替わることはない。
Therefore, in the
Even when the row selection signal Si supplied to the
選択回路160は、トランスミッションゲート162、164を有する。ここで、トランスミッションゲート162の入力端は、信号Vonが供給される信号線141に接続される一方、トランスミッションゲート164の入力端は、信号Voffが供給される信号線142に接続され、トランスミッションゲート162、164の出力端は、画素毎に個別に形成された画素電極181に共通接続されている。
また、トランスミッションゲート162の制御ゲートおよびトランスミッションゲート164の反転制御ゲートは、メモリ回路150における端子Qに接続される一方、トランスミッションゲート162の反転制御ゲートおよびトランスミッションゲート164の制御ゲートは、メモリ回路150における端子/Qに接続されている。
したがって、端子QがHレベルであれば(端子/QがLレベルであれば)、トランスミッションゲート162、164は、それぞれオン、オフして、信号Vonが画素電極181に印加される一方、端子QがLレベルであれば(端子/QがHレベルであれば)、トランスミッションゲート162、164は、それぞれオフ、オンして、信号Voffが画素電極181に印加される構成となっている。
The
Also, the control gate of
Therefore, if the terminal Q is at the H level (if the terminal / Q is at the L level), the
液晶素子180は、画素毎に個別の画素電極181と全画素にわたって共通のコモン電極185との間に、TN型の液晶183が挟持された構成となっている。
なお、特に図示はしないが、両基板の各対向面には、液晶分子の長軸方向が両基板間で例えば約90度連続的に捻れるようにラビング処理された配向膜がそれぞれ設けられる一方、両基板の各背面側には配向方向に応じた偏光子がそれぞれ設けられる。このため、画素電極181とコモン電極185との間を通過する光は、両電極間の電圧実効値がゼロであれば、液晶分子の捻れに沿って約90度旋光する一方、当該電圧実効値が大きくなるにつれて、液晶分子が電界方向に傾く結果、その旋光性が消失する。このため、例えば透過型において、入射側と背面側とに、それぞれ偏光軸が配向方向に一致するように偏光子を配置させると、当該電圧実効値が小さければ光の透過率が高くなる一方、電圧実効値が大きければ透過率が低くなる(ノーマリーホワイトモード)。
The
Although not particularly illustrated, each opposing surface of both substrates is provided with an alignment film that is rubbed so that the major axis direction of the liquid crystal molecules is continuously twisted, for example, by about 90 degrees between the two substrates. A polarizer corresponding to the orientation direction is provided on each back side of both substrates. For this reason, the light passing between the
なお、本実施形態において、Yアドレスデコーダ20や、Xアドレスデコーダ30、サンプル・ホールド回路40、遅延回路50、NOT回路60における構成素子は、表示領域100における画素110の構成素子(メモリ回路150、選択回路160)と共通のポリシリコンプロセスにより形成される。
In the present embodiment, the constituent elements in the
次に、本実施形態に係る電気光学装置10の動作について説明する。
まず、電気光学装置10では、各画素110のメモリ回路150に、データビットが記憶された状態が前提となるので、このメモリ回路150へのデータビットの記憶動作について説明する。
ここで例えばi行j列の画素110に対してデータビットを記憶させる場合、上位制御回路は、i行目を指定するYアドレスAdyとともに、j列目を指定するXアドレスAdxを出力し、さらに、当該i行j列の画素110に記憶させるべきデータビットDaを出力する。
Next, the operation of the electro-
First, since the electro-
Here, for example, when data bits are stored in the
このように出力されるXアドレスAdxによってXアドレスデコーダ30は、列選択信号XjをHレベルとする。これにより、サンプル・ホールド回路40は、記憶させるべきデータビットDaをサンプリングするとともに、j列目に対応するビット線131に対しビットDjとして、また、j列目に対応する相補ビット線132に対し反転ビット/Djとして、それぞれ供給する。なお、j列目以外のビット線131および相補ビット線132は、Hレベルあるいはハイ・インピーダンス状態となる。
The
一方、i行目を指定するYアドレスAdyによって、Yアドレスデコーダ20は、行選択信号SiだけをHレベルとする。
i行j列の画素110では、行選択信号SiがHレベルとなるのでTFT151、152がオン状態となって、ビット線131に供給されたビットDjが端子Qに、相補ビット線132に供給された反転ビット/Djが端子/Qに、それぞれ書き込まれる。
この状態において、行選択信号SiがLレベルになると、i行j列の画素110では、それぞれTFT151、152がオフして、メモリ回路150における端子Qはビット線131から、端子/Qは相補ビット線132から、それぞれ電気的に切り離されるが、メモリ回路150は、書き込まれたビットを保持し続けることになる。
On the other hand, the
In the
In this state, when the row selection signal Si becomes L level, in the
電源投入直後にあっては、このような書き込み動作が、すべての画素110に対して実行され、これにより、すべての画素におけるメモリ回路150において、HまたはLレベルのいずれかのデータビットが保持される。
また、表示内容が変更されるときにも、変更後の表示内容を規定するデータビットDaがXアドレスAdxおよびYアドレスAdyとともに上位制御回路から供給されて、当該XアドレスAdxおよびYアドレスAdyで指定された画素におけるメモリ回路150に保持されたデータビットが書き換えられる。
Immediately after the power is turned on, such a writing operation is performed on all the
When the display content is changed, the data bit Da that defines the display content after the change is supplied from the upper control circuit together with the X address Adx and the Y address Ady, and is designated by the X address Adx and the Y address Ady. The data bits held in the
次に、このように各画素110においてそれぞれデータビットが保持された場合に、液晶素子180がどうなるか、という観点で説明する。
まず、画素110のメモリ回路150において、端子QにLレベルのデータビットが保持された場合(端子/QにHレベルが保持された場合)、トランスミッションゲート162、164はそれぞれオフ、オンするので、当該画素の画素電極181には、コモン電極185に印加された信号Vcomと同一論理の関係にある信号Voffが印加される。このため、液晶素子180に印加される電圧VLC、ここでは、画素電極181の電位からコモン電極185の電位を差し引いた電圧は、図3に示されるように、ゼロとなるので、ノーマリーホワイトモードであれば、当該画素は、明るいオフ状態となる。
Next, a description will be given from the viewpoint of what happens to the
First, in the
一方、メモリ回路150において、端子QにHレベルのデータビットが保持された場合(端子/QにLレベルが保持された場合)、トランスミッションゲート162、164はそれぞれオン、オフするので、当該画素の画素電極181には、信号Vonが印加される。
ここで、信号Vonは、図3に示されるように、コモン電極185に印加される信号Vcomに対して、時間Tdだけ遅延し、かつ、論理反転の関係にある信号である。
このため、液晶素子180に印加される電圧VLCは、信号Vonの論理レベルが変化するタイミングから時間Tdが経過するまでは同電位であり、時間Tdが経過した後には+Vddまたは−Vddとなる。
ここで、1フレーム(1F)の期間は、上述したように約16.7ミリ秒であるのに対し、本実施形態において、遅延時間Tdは、約100マイクロ秒程度である。このため、1フレームの期間に対して時間Tdが十分に短いので、端子QにHレベルのデータビットが保持された場合、液晶素子180の電圧実効値は、ほぼVddとなり、ノーマリーホワイトモードであれば、当該画素は暗いオン状態となる。
On the other hand, in the
Here, as shown in FIG. 3, the signal Von is a signal that is delayed by a time Td with respect to the signal Vcom applied to the
For this reason, the voltage VLC applied to the
Here, the period of one frame (1F) is about 16.7 milliseconds as described above, whereas in the present embodiment, the delay time Td is about 100 microseconds. Therefore, since the time Td is sufficiently short with respect to the period of one frame, when an H level data bit is held at the terminal Q, the effective voltage value of the
ところで、一般的に、充電されたコンデンサの電極同士を短絡させると、電荷が放電して、両端子間の電圧はゼロとなるが、このときに外部エネルギーは不要である。端子QにHレベルのデータビットが保持された場合、液晶素子180において電圧VLCは、信号Vonの論理レベルが変化するタイミングから時間Tdが経過するまでは同電位となり、画素電極181とコモン電極185とが短絡した状態と同視できるので、放電に要するエネルギーが不要となる。このため、本実施形態では、1フレームにおいて、時間Tdが経過した直後に、液晶素子180については、電圧−Vdd(または、電圧+Vdd)に変化させる分に相当する仕事量だけで済む。
これに対し、信号Vonを、信号Vcom(信号Voff)の論理レベルを反転させただけで、遅延させない構成を考えると、1フレームにおいて、電圧+Vddに充電された液晶素子を逆極性の電圧−Vddに充電させるため(電圧−Vddに充電された液晶素子を電圧+Vddに充電させるため)、電圧2Vddに変化させる分に相当する仕事量が必要となる。
したがって、本実施形態では、信号Vonを遅延させることによって、遅延させない構成と比較して、液晶の充放電による消費電力を半減させることが可能となる。
By the way, generally, when the electrodes of the charged capacitor are short-circuited, the electric charge is discharged and the voltage between the two terminals becomes zero, but at this time, external energy is unnecessary. When an H level data bit is held at the terminal Q, the voltage VLC in the
On the other hand, considering the configuration in which the signal Von is not delayed by merely inverting the logic level of the signal Vcom (signal Voff), the liquid crystal element charged to the voltage + Vdd is reversed to the voltage -Vdd having the opposite polarity in one frame. Therefore, the amount of work corresponding to the change to the voltage of 2Vdd is required for charging the liquid crystal element charged to the voltage -Vdd to charge the voltage + Vdd.
Therefore, in this embodiment, by delaying the signal Von, it is possible to halve the power consumption due to charging / discharging of the liquid crystal as compared with a configuration in which the signal Von is not delayed.
ここで、電気光学装置10において、遅延時間Tdを変化させたときに、待機状態(画素部のメモリへの書込み動作が停止し、静止画を表示している状態)の消費電流Iがどのように変化するかについて、図4を参照して説明する。
電気光学装置10では、VonやVoffの信号線に寄生する容量等によって電流が消費されるが、これらの部分で消費される電流は、全画素をオフにしたときの消費電流Ioffで示される。したがって、すべての画素をオン表示したときにおいて、液晶素子180の充放電のみによって消費される電流は、図4において、全画素をオンにしたときの消費電流Ionから、全画素をオフにしたときの消費電流Ioffを差し引いたものとなる。
図からわかるように、遅延時間Tdを50マイクロ秒以上に設定すれば、遅延時間をゼロとした場合と比較して液晶の充放電による消費電流を半減させることが可能となる。
なお、実際には、遅延時間Tdの最適値については、各種の条件によって異なるが、液晶素子180における容量と配線に寄生する抵抗との時定数によって定まることになる。
また、図4においては、消費電流を測定しやすいように、1フレームの期間を通常の1/10(フレーム周波数を10倍の600Hz)とした場合の結果である。
Here, in the electro-
In the electro-
As can be seen from the figure, if the delay time Td is set to 50 microseconds or more, the current consumption due to charging / discharging of the liquid crystal can be halved compared to the case where the delay time is zero.
In practice, the optimum value of the delay time Td varies depending on various conditions, but is determined by the time constant of the capacitance in the
Further, FIG. 4 shows a result when the period of one frame is set to 1/10 of the normal period (the frame frequency is 600
次に、遅延回路50の構成例について説明する。遅延回路50については、低温ポリシリコンプロセスによって素子基板上に形成されるNOT回路の複数段を、縦続(カスケード)接続した構成となる。図5(a)および図5(b)は、この複数段のNOT回路のうち、基本単位の6段の構成を示す図である。これらの図に示されるように、6個のNOT回路51〜56が、ある段の出力が次段の入力となるように縦続接続され、各段のNOT回路は、Pチャネル型のTFTと、Nチャネル型のTFTとを含む。ここで例えば、NOT回路51は、Pチャネル型のTFT51pのソースが電源の高位電圧Vddの給電線に接続される一方、Nチャネル型のTFT51nのソースが基準電位Gndに接地されるとともに、TFT51p、51nの共通ゲートが入力端となり、共通ドレインが出力端とした構成となっており、他のNOT回路52〜56についても同様な構成となっている。
Next, a configuration example of the
図5(c)は、これらのTFT51p〜56pのチャネル幅Wpとチャネル長Lpとを上段に、TFT51n〜56nのチャネル幅Wnとチャネル長Lnとを下段に、それぞれ単位をμmで示した表である。
低温ポリシリコンプロセスによって製造されたTFTは、モノシリックICのトランジスタに比べて応答性が悪いが、この応答性の悪さによって発生する遅延を逆に利用して、遅延回路として用いている。
図5(c)に示されるように、NOT回路51におけるTFT51n、および、NOT回路54におけるTFT54n、のチャネル長が200μmであり、他のTFTのチャネル長における4μmよりも、極端に長くなるように設計されている。
FIG. 5C is a table showing the channel width Wp and channel length Lp of these TFTs 51p to 56p in the upper stage, the channel width Wn and channel length Ln of the TFTs 51n to 56n in the lower stage, and the unit in μm. is there.
A TFT manufactured by a low-temperature polysilicon process has a poor response compared to a monolithic IC transistor. However, a delay generated by the poor response is used as a delay circuit.
As shown in FIG. 5C, the channel length of the
このような設計された構成において、NOT回路51の入力In、NOT回路51〜55の出力(NOT回路52〜56の入力)F1〜F5、NOT回路56の出力Outにおける各出力波形は、図6に示される通りとなる。詳細には、チャネル長が長いTFT51n、54nににおいては、そのオフからオンへの特性が、他のTFTに劣るが、TFT51p、54pについては、他のTFTとチャネルサイズが同等なので、NOT回路51、54における出力波形は、LレベルからHレベルに変化する際の立ち上がり時間だけが長くなる。
一方、NOT回路52、53、55、56における出力波形は、LレベルからHレベルに変化する際の立ち上がり時間と、HレベルからLレベルに変化する際の立ち下がり時間とがほぼ同等であって、十分に短いので、単なる波形整形回路として機能する。
In such a designed configuration, output waveforms at the input In of the
On the other hand, the output waveforms in the
このため、出力Outは、立ち上がり時における遅延時間Tdrと立ち下がり時における遅延時間Tdfとをほぼ等しく状態で入力Inを遅延したものとなる。
ここで、遅延時間Tdr、Tdfの一方をP、Nチャネルの一方で、遅延時間Tdr、Tdfの他方をP、Nチャネルの他方で、発生させようとした場合に、PまたはNチャネルのTFTにおいて製造ばらつきが生じると、遅延時間Tdr、Tdfを同値に維持することができなくなる。ここで、遅延時間Tdr、Tdfとを等しくないと、液晶素子180に直流成分が印加されて、液晶183を劣化させてしまうことになる。
これに対し、図5(b)に示される構成においては、図5(c)に示されるように、PおよびNチャネル型のTFTのうち、Nチャネル型におけるTFTの一部のチャネルサイズ(特にチャネル長)を変更しているのみであるので、仮にPまたはNチャネルのTFTにおいて製造ばらつきが生じても、その影響が同方向に作用するので、遅延時間Tdr、Tdfが設計値からシフトすることがあるものの、両者をほぼ同値に保つことができる。
For this reason, the output Out is obtained by delaying the input In with the delay time Tdr at the rising time and the delay time Tdf at the falling time being substantially equal.
Here, when one of the delay times Tdr and Tdf is generated on one of the P and N channels and the other of the delay times Tdr and Tdf is generated on the other of the P and N channels, the P or N channel TFT When manufacturing variations occur, the delay times Tdr and Tdf cannot be maintained at the same value. Here, if the delay times Tdr and Tdf are not equal, a direct current component is applied to the
On the other hand, in the configuration shown in FIG. 5B, as shown in FIG. 5C, among the P and N channel type TFTs, the channel size of a part of the N channel type TFTs (in particular, Since only the channel length is changed, even if a manufacturing variation occurs in a P or N channel TFT, the influence acts in the same direction, so that the delay times Tdr and Tdf are shifted from the design values. Although there is, it is possible to keep both values almost the same.
電源電圧(Vdd−Gnd)を3Vとし、電気光学装置10全体のオフリークを1μA程度に抑えるように低温シリコンプロセスで各部TFTを製造するときに、図5(b)に示される構成において、図5(c)に示されるようにチャネルサイズを規定すると、おおよそ2マイクロ秒の遅延時間を発生させることができる。このため、100マイクロ秒程度の遅延時間を発生させるには、図5(a)および図5(b)に示される構成を、50個(NOT回路を300段)ほど縦続接続すれば良い。
なお、このようにNOT回路を複数個縦続しなくても、例えばシフトレジスタによって信号Vcomの論理反転信号を遅延させる構成によっても、100マイクロ秒程度の遅延を発生させることが可能であるが、シフトレジスタを制御するためのクロック信号が別途必要となるし、このクロック信号が電気光学装置に供給されると、寄生容量によって無駄に消費される電力が無視できない場合もあるので、安易に採用できない事情がある。
When each part TFT is manufactured by a low-temperature silicon process so that the power supply voltage (Vdd−Gnd) is 3 V and the off-leakage of the entire electro-
Even if a plurality of NOT circuits are not cascaded as described above, a delay of about 100 microseconds can be generated even by a configuration in which a logical inversion signal of the signal Vcom is delayed by a shift register, for example. A separate clock signal is required to control the register, and if this clock signal is supplied to the electro-optical device, power that is wasted due to parasitic capacitance may not be negligible. There is.
ところで、信号Voffは、外部から供給される信号Vcomをそのまま用いれば良いのに対し、信号Vonは、素子基板上に形成された遅延回路50およびNOT回路60によって生成する必要がある。このため、信号Vonが供給される信号線141の負荷は、小さい方が望ましい、ということができる。
そこで、信号線141の負荷を軽減した第2実施形態について説明することにする。図7は、本発明の第2実施形態に係る電気光学装置の構成を示す図である。
図1に示した第1実施形態では、1行分の画素110で1行の信号線141を共用する構成としたが、図7に示した第2実施形態では、2行分の画素110で1行の信号線141を共用する構成としたものである。このため、第2実施形態では、当該信号線141を挟んで並ぶ2つの画素110は、互いに当該信号線141を基準にして対称形で配置している。
Meanwhile, the signal Voff may be the signal Vcom supplied from the outside as it is, whereas the signal Von needs to be generated by the
Therefore, a second embodiment in which the load on the
In the first embodiment shown in FIG. 1, the
画素110における形状について図面を参照して説明すると、図8は、画素110の構成を示す平面図であり、図9は、図8の電気的な等価回路を示す図である。いずれも、i行及びこれに隣接する(i+1)行と、j列及びこれに隣接する(j+1)列との交差に対応する2×2の計4画素分の構成が示されている。なお、i、(i+1)は、ここでは、1以上240以下の整数であり、j、(j+1)は、1以上320以下の整数である。
The shape of the
図8において、一点鎖線で示される範囲110aが、i行j列の画素110に相当し、この矩形状の範囲110aを、信号線141を基準(範囲110aを示す矩形状領域のうち、X方向に沿った底辺部分を基準)下方に折り返したものが、(i+1)行j列の画素110に相当する。また、i行j列の画素110に相当する範囲110aを、Y方向に沿った右辺を基準)右方に折り返したものが、i行(j+1)列の画素110に相当する。さらに、i行j列に相当する範囲110aの右下端を中心にして180度回転したものが、(i+1)行(j+1)列の画素110に相当する。
したがって、第2実施形態において、表示領域100では、これら4画素が基本パターンとなって、画素110がX方向およびY方向に配列することになる。
In FIG. 8, a
Therefore, in the second embodiment, in the
ここで、図8では、素子基板に、TFTのポリシリコン層が島状に形成され、その上に、第1層間絶縁膜(図示せず)を介して、ゲート電極層のパターニングによりワード線121や、信号線141、142、電源電圧Vdd、接地電位Gndの給電線が形成され、さらに、第2層間絶縁膜(図示せず)を介して、アルミニウム層のパターニングによりビット線131や相補ビット線132、補助配線等の配線層が形成された構成となっている。また、図8において「×」印は、コンタクトホールであり、ポリシリコン層、ゲート電極層またはアルミニウム層の異種層同士で導通を図っている。
なお、実際には、さらに画素電極181が、範囲110aよりも一回り小さい形状で、アルミニウム層の上層に絶縁膜を介し、接続点Pixで導通を図って形成されるが、図8では省略されている。また、図8におけるアルミニウム層に相当する配線が、図9の等価回路において太線で示されている。
Here, in FIG. 8, the polysilicon layer of the TFT is formed in an island shape on the element substrate, and a
In practice, the
このような第2実施形態では、信号Vonを供給する信号線141が隣接する2行で共用されるので、第1実施形態と比較して、その本数が半分で済む。したがって、信号線141に寄生する容量も半減するので、信号Vonを生成する遅延回路50およびNOT回路60の駆動能力も半分で済む。このため、遅延回路50およびNOT回路60を、素子基板に形成するための面積が約半分に削減することができ、その分、小型化に寄与することが可能となる。
In the second embodiment, since the
なお、信号Voffを供給する信号線142の本数に変化はないが、信号Voffについては、外部からの駆動能力の高い例えばモノリシックIC等によって供給されるので、信号線142の寄生容量が多少高くても、その影響はほとんどない。
また、図8に示される例では、i行j列の画素110におけるTFT151、152のソース領域は、隣接する(i−1)行j列の画素110(一部のみ図示)におけるTFT151、152のソース領域と共用されている。同様に、(i+1)行j列の画素110におけるTFT151、152のソース領域は、隣接する(i+2)行j列の画素110(一部のみ図示)におけるTFT151、152のソース領域と共用されている。すなわち、画素110におけるTFT151、152のソース領域は、同列であって、隣接する2行のいずれか一方におけるTFT151、152のソース領域と共用されている。
このため、ビット線131(および相補ビット線132)に寄生する容量が削減される結果、消費電力を抑えるとともに、ビット(および反転ビット)をメモリ回路150に書き込む速度を向上させることも可能となる。
Although the number of
In the example shown in FIG. 8, the source regions of the
As a result, the parasitic capacitance of the bit line 131 (and the complementary bit line 132) is reduced, so that power consumption can be suppressed and the speed of writing bits (and inverted bits) into the
また、第2実施形態では、信号線141を、隣接する2行で共用した構成としたが、隣接する2列で共用する構成としても良い。ただし、実際問題としてカラー表示する場合には、RGB等の原色画素がY方向に配列する関係上、列方向にスペース的な余裕がないときが多いので、隣接する2行で信号線141を共用する構成が望ましい。
In the second embodiment, the
第1実施形態では、遅延回路50の出力信号を、1つのNOT回路60によって論理反転し、信号Vonとして出力する構成としたが、信号Vonは、すべての画素110に供給されるので、NOT回路60の駆動能力をかなり高めに設定しないと、信号Vonの波形や位相が画素毎に異なってしまい、表示に差が生じる可能性がある。
そこで、図10に示されるように、表示領域100の範囲外において、すべての信号線141の左端および右端を、それぞれ共通接続するとともに、表示領域100の範囲外の四隅に、信号Vonをバッファリングするバッファ回路71、72、73および74をそれぞれ設けた構成としても良い。また、1つのNOT回路60ではなく、実際には、図11に示されるように、駆動能力を順次高めたNOT回路を複数縦続接続した回路70で、遅延回路50による出力信号を論理を否定する構成となる。
なお、駆動能力は、PチャネルおよびNチャネル型のトランジスタのチャネル幅に比例するので、図11に示した回路70では、各段のNOT回路を構成するトランジスタのチャネル幅Wが、ほぼ3倍ずつ広くなるように設計されている。
In the first embodiment, the output signal of the
Therefore, as shown in FIG. 10, outside the
Note that since the driving capability is proportional to the channel widths of the P-channel and N-channel transistors, in the
図10に示される構成では、各画素に対して、信号Vonの遅延や波形鈍りが均一化されるとともに、バッファ回路71〜74の各入力端までは、駆動能力が低くて済むので、周辺に対するノイズの影響が小さくて済む。
なお、図10では、表示領域100の範囲外の四隅にバッファ回路を配置させたが、バッファ回路は、実質的にNOT回路の偶数段縦続接続であるので、この縦続接続における最終段のNOT回路だけ、または、この最終段を含む回路を四隅に配置させる構成であっても良い。
In the configuration shown in FIG. 10, the delay and waveform dullness of the signal Von are made uniform for each pixel, and the driving capability is low up to the input terminals of the
In FIG. 10, the buffer circuits are arranged at the four corners outside the range of the
上述した第1および第2実施形態においては、外部から供給された信号Vcomを遅延回路50で遅延させた後に、NOT回路60(70)により論理を反転して信号Vonとして出力する構成としたが、その遅延・論理反転の順番は逆でも同じ結果が得られる。すなわち、信号Vcomの論理を反転した後に、遅延させても良い。
また、上述した説明において画素110は、データビットに応じたオン表示またはオフ表示の2値的な表示しかできないが、1画素を、上述した画素110と同様な構成の複数の副画素によって表現するとともに、これら複数の副画素のオン表示(またはオフ表示)の個数(面積)によって、1画素を階調表示する構成としても良い。さらに、画素110を、例えばX方向に向かってRGBRGB…の3原色に対応するようにして、それぞれの色についてオンオフさせても良いし、上記面積階調を併用してカラー表示を行う構成としても良い。
実施形態等にあっては、1フレームの周期でレベル反転する信号Vcomを入力する構成としたが、信号Vcomをレベル反転する理由は、液晶素子180を交流駆動するために過ぎない。このため例えば、信号Vcomを2フレーム以上の周期でレベル反転する構成としても良い。
さらに、液晶素子180はノーマリーホワイトモードとしたが、電圧無印加状態において暗い状態となるノーマリーブラックモードとしても良い。
In the first and second embodiments described above, the signal Vcom supplied from the outside is delayed by the
In the above description, the
In the embodiment and the like, the signal Vcom whose level is inverted at a cycle of one frame is input. However, the reason for the level inversion of the signal Vcom is only for AC driving of the
Further, although the
くわえて、透過型に限られず、反射型や、両者の中間的な半透過半反射型であっても良い。さらに、TN型のほか、STN型など、分子の長軸方向と短軸方向とで可視光の吸収に異方性を有する染料(ゲスト)を一定の分子配列の液晶(ホスト)に溶解して、染料分子を液晶分子と平行に配列させたゲストホスト型などの液晶を用いても良い。くわえて、電圧無印加時には液晶分子が両基板に対して垂直方向に配列する一方、電圧印加時には液晶分子が両基板に対して水平方向に配列する、という垂直配向(ホメオトロピック配向)の構成や、いわゆるIPS(面内スイッチング方式、FSSを含む)方式としても良い。 In addition, the present invention is not limited to the transmission type, and may be a reflection type or a semi-transmission semi-reflection type intermediate between the two. Furthermore, in addition to the TN type, a dye (guest) having anisotropy in absorption of visible light in the major axis direction and the minor axis direction of the molecule, such as STN type, is dissolved in a liquid crystal (host) having a certain molecular arrangement. Alternatively, a guest-host type liquid crystal in which dye molecules are arranged in parallel with liquid crystal molecules may be used. In addition, the liquid crystal molecules are aligned vertically with respect to both substrates when no voltage is applied, while the liquid crystal molecules are aligned horizontally with respect to both substrates when voltage is applied. Also, a so-called IPS (including in-plane switching method and FSS) method may be used.
<電子機器>
次に、上述した実施形態に係る電気光学装置10を表示装置として有する電子機器について説明する。図12は、実施形態に係る電気光学装置10を用いた携帯電話1200の構成を示す斜視部である。
この図に示されるように、携帯電話1200は、複数の操作ボタン1202のほか、受話口1204、送話口1206とともに、上述した電気光学装置10の表示領域100を備えるものである。なお、電気光学装置10のうち、表示領域100以外の構成要素については外観としては現れない。
<Electronic equipment>
Next, an electronic apparatus having the electro-
As shown in this figure, the
なお、電気光学装置10が適用される電子機器としては、図12に示される携帯電話の他にも、デジタルスチルカメラや、ノートパソコン、液晶テレビ、ビューファインダ型(またはモニタ直視型)のビデオレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示装置として、上述した電気光学装置1が適用可能であることは言うまでもない。そして、いずれの電子機器においても、電気光学装置10による低消費電力化の恩恵を受けることになる。
In addition to the mobile phone shown in FIG. 12, the electronic apparatus to which the electro-
10…電気光学装置、20…Yアドレスデコーダ、30…Xアドレスデコーダ、40…サンプル・ホールド回路、50…遅延回路、60…NOT回路、100…表示領域、110…画素、150…メモリ回路、160…選択回路、180…液晶素子、181…画素電極、183…液晶、185…コモン電極、1200…携帯電話
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記複数の画素にわたって共通であって、前記画素をオフ状態にするためのオフ信号が印加されるコモン電極と、
前記オフ信号を遅延させ、かつ、前記オフ信号の論理レベルを反転させたオン信号を生成するオン信号生成回路と、
を有し、
前記画素は、
1ビットを保持するメモリ回路と、
前記メモリ回路に保持された1ビットの論理レベルが一方である場合に、前記オン信号を選択するとともに、前記論理レベルが他方である場合に、前記オフ信号を選択する選択回路と、
前記選択回路により選択されたオン信号またはオフ信号が印加され、前記コモン電極に対向する画素電極と、
を有する
ことを特徴とする電気光学装置。 A plurality of pixels;
A common electrode that is common to the plurality of pixels and to which an off signal is applied to turn off the pixels;
An on signal generation circuit that delays the off signal and generates an on signal obtained by inverting the logic level of the off signal;
Have
The pixel is
A memory circuit holding one bit;
A selection circuit that selects the ON signal when the one-bit logic level held in the memory circuit is one, and selects the OFF signal when the logic level is the other;
An on signal or an off signal selected by the selection circuit is applied, and a pixel electrode facing the common electrode;
An electro-optical device comprising:
前記オフ信号は、前記基板に対して外部から供給される
ことを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。 The on signal generation circuit is formed on the same substrate together with the memory circuit and the selection circuit in the pixel,
The electro-optical device according to claim 1, wherein the off signal is supplied from the outside to the substrate.
複数段のNOT回路を縦続接続したものである
ことを特徴とする請求項2に記載の電気光学装置。 The on signal generation circuit includes:
The electro-optical device according to claim 2, wherein a plurality of NOT circuits are connected in cascade.
前記複数段のうち、一部の段において、いずれか一方のチャネル型の薄膜トランジスタにおけるチャネル長は、他方のチャネル型のトランジスタのチャネル長よりも大きい
ことを特徴とする請求項3に記載の電気光学装置。 Each of the NOT circuits includes P-channel and N-channel thin film transistors,
4. The electro-optic according to claim 3, wherein, in some of the plurality of stages, a channel length of any one of the channel-type thin film transistors is larger than a channel length of the other channel-type transistor. apparatus.
前記オン信号を供給する信号線が、前記横方向に隣接する2行、または、前記縦方向に隣接する2列において共用される
ことを特徴とする請求項2に記載の電気光学装置。 The plurality of pixels are arranged in a matrix in a horizontal direction and a vertical direction,
The electro-optical device according to claim 2, wherein the signal line that supplies the ON signal is shared in two rows adjacent in the horizontal direction or two columns adjacent in the vertical direction.
前記横方向に隣接する2行および前記縦方向に隣接する2列の4画素を、基本パターンとした繰り返しである
ことを特徴とする請求項5に記載の電気光学装置。 The matrix arrangement in the plurality of pixels is:
The electro-optical device according to claim 5, wherein the repetition is performed with a basic pattern of four pixels in two rows adjacent in the horizontal direction and two columns adjacent in the vertical direction.
前記オン信号を供給する信号線が、前記画素のマトリクス配列に対応して配設されるとともに、画素のマトリクス配列の四隅にそれぞれ配置されたバッファ回路またはNOT回路の出力端に接続された
ことを特徴とする請求項2に記載の電気光学装置。 The plurality of pixels are arranged in a matrix in a horizontal direction and a vertical direction,
The signal lines for supplying the ON signal are arranged corresponding to the matrix arrangement of the pixels and connected to the output terminals of the buffer circuit or the NOT circuit respectively arranged at the four corners of the pixel matrix arrangement. The electro-optical device according to claim 2.
前記複数の画素にわたって共通であって、前記画素をオフ表示させるためのオフ信号が印加されるコモン電極とを有し、
前記画素は、
1ビットを保持するメモリ回路と、
前記メモリ回路に保持された1ビットの論理レベルが一方である場合に、前記オン信号を選択するとともに、前記論理レベルが他方である場合に、前記オフ信号を選択する選択回路と、
前記選択回路により選択されたオン信号またはオフ信号が印加され、前記コモン電極に対向する画素電極と、
を有する電気光学装置の駆動方法であって、
前記オフ信号を遅延させ、かつ、前記オフ信号の論理レベルを反転させて、前記選択回路に前記オン信号として供給する
ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。 A plurality of pixels;
A common electrode that is common across the plurality of pixels and to which an off signal for displaying the pixels off is applied;
The pixel is
A memory circuit holding one bit;
A selection circuit that selects the ON signal when the one-bit logic level held in the memory circuit is one, and selects the OFF signal when the logic level is the other;
An on signal or an off signal selected by the selection circuit is applied, and a pixel electrode facing the common electrode;
A driving method of an electro-optical device having:
The electro-optical device driving method, wherein the off signal is delayed and the logic level of the off signal is inverted and supplied to the selection circuit as the on signal.
ことを特徴とする電子機器。 An electronic apparatus comprising the electro-optical device according to claim 1.
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