JPS6064395A - アクティブパネル用集積回路基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は中間調を持つアナログ的な表示形態と。

白・黒２値のデジタμ的な表示形態を併わせ持つアクテ
ィブパネルに関するものである。

液晶をその表示媒体とする液晶バネμは、腕時計・計算
機、計測器等の携帯用機器で輻広く使用されており、そ
の小型・軽量という太き力特長を生かし、他の表示バネ
μの追髄を許さず、現在は表示容量の増大、パネルの大
型化９表示品質の向上、カラー化等をその主要研究テー
マとしている。

しかしながら現在広く用いられている透明電極の形成さ
れた２枚のガラス基板間に液晶を封入し。

これらの透明電極間に電圧を印加して表示させる方式で
は９表示容量の本質的な限界が存在する為。

画素数の多い、より高密度の表示を目的としたパネルで
は、電界効果トランジスタ等の素子を各画表に形成した
アクティブバネμ方式が使用される。

このアクティブバネμの内、半導体基板上に形成された
電界効果トランジスタを使用する方式では、テレビ画像
の表示を目的としたアナログ的なアクティブパネルと２
文字１図形等の白。黒２値による表示を目的としたデジ
タル的なアクティブパネルがある。

第１図（１）には、テレビ画像の表示を目的とした中間
調表示の可能なアクティブパネルの画素の回路を示した
。同図１が表示単位となる１個の画素であり、アナログ
信号であるテレビの画像信号（ビデオ信号）は９画素選
択信号３によシＮチャンネル電界効果トランジスタ４を
ＯＮ状態にし。

このドレインに接続されたデータ保持用コンデンサ５に
書き込まれる。またこの電界効果トランジスタのドレイ
ンは、液晶駆動用の画素電極６につながれている。７は
上ガラス基板上の透明電極であシ、８はこれらの間に封
入された表示媒体となる液晶である。この透明電極は中
間電位に固定されており、アナログ信号であるビデオ信
号はこの透明電極電位に対して正。負交互に書き込まれ
る。

第１図（２）は２文字０図形等の白・黒２値表示を目的
とした記憶型アクティブパネルの画表の回路の１例であ
る。９が１個の画素であシ、ＤＡＴＡ信号１０及びＤＡ
ＴＡ信号１１は１画素選択信号１２によ＃）１３及び１
４のＮｆヤニ／ネｌ’ＦＭ界効果トランジスタがＯＮ状
態にされ、２つのインバータ１５．１６で構成されるメ
モリーセル内に書き込まれる。ここで入力、保持される
信号は第１図（１）のアナログ信号とは異なシ、φ（Ｌ
ＯＷ）またはＩ（Ｈｌｇｈ）の２値のデータである。メ
モリーセル内に保持された画像データ１７．１８により
、液晶駆動用の低周波数の方形波（コモン信号）１９の
入力されているクロックドインバータ２０゜２１の開閉
を制御し１画素電極２２に印加されるコモン信号の位相
を制御する。すなわち、クロックドインバータ２０がＯ
Ｎ状態、２１がＯＦＦ状態のときは、コモン信号１９の
反転された信号が画素電極２２に印加され、逆にクロッ
クドインバータ２１がＯＮ状態、２０がＯＦ、　Ｆ状態
のときは。

コモン信号１９がそのまま画素電極２２に印加される０
２３は上ガラス基板上に形成された透明電極であυ、こ
れには１９と同じコモン信号が印加される。２４はこれ
らの間に封入された液晶である。

第１図（１）のアナログ的な表示方式と、同図（２）の
白・黒２値のデジタル的な表示方式のアクティブパネル
では、これらに使用する液晶材料に要求される特性も異
なって来る。

一般に上記のような不透明な半導体基板（シリコン基板
）上に形成された電気回路によシ信号を制御し液晶を駆
動する表示パネルでは１表示媒体・とじて用いられる液
晶材料は二色性色素の添加されたゲスト−ホスト型液晶
が用いられることが多い。このゲスト−ホスト型液晶で
は、そのホストとなる液晶の種々の相及び印加された電
界に対応する種々の配列が存在するが、ここでは正の誘
電率異方性を持つ、ガラス面に平行に配向されたネマテ
ィック相を例として取り掲げる。したがって電界の印加
されない状態では、二色性色素による吸収が大であり反
射率は低下し着色し、電極間に電界を印加し液晶分子を
ガラス面に垂直に配列させると吸収が小さくなり反射率
が増大し白表示となる。

　５　− 第２図（１）　？　（２）には、第１図（１）　ｔ　（
２）の画素回路を持つアクティブパネルの、それぞれの
表示方式に適した液晶材料の電極間の印加電圧対光反射
特性を示した。

第１図（１）のアナログ的表示を行なうアクティブパネ
ルでは、中間調表示を実現する為、第２図（１）のよう
なゆるやかに立ち上がる電圧対光反射特性を持つ液晶材
料が通してあシ、この立ち上がシ部分の各電圧（２５，
２６，２７等）をデータ保持用コンデンサ（第１図の５
）に書き込み、それぞれに対応した中間調（２８，２９
，３０等）を表示する。このよう表ゆるやかな立ち上が
シ特性を持つ液晶材料では、最も濃い色に対応した電圧
３１は高くなる傾向があシ、また第１図の説明でも述べ
たように正、負交互に電圧を印加する必要から。

駆動電圧は大きな値が必要となる。

第２図（２）には、第１図（２）に示した白。黒２値の
表示を行なう記憶型アクティブパネルに適した液晶材料
の電圧対光反射特性を示した。ここでは第２図（１）の
ような中間調表示は不要でおるので、む　６− しろ急峻な立ち上がり特性を持ち、しきい電圧値３２が
小さく、低い電圧３３で高いコントラストの得られる液
晶材料が適している。

このように第１図（１）　＋　（２）に示したようなア
ナログ的な表示を行なうアクティブパネルと、白・黒２
値表示を行なう記憶型アクティブパネルでは。

その回路構成、使用される液晶材料の特性等も大きく異
なる。これらは全く別の表示を目的としている為その特
徴も異なっており、アナログ的な表示を行なうアクティ
ブパネルでは、中間調を持つ速い動画を表示することが
できるという特長を持つが２反面常に画像信号が入力さ
れ画面の更新が必要とされる為、たとえ表示画像が静止
していたとしてもその消費電力の大幅な低減は難しい。

これに対し白、黒の２値表示を目的とした記憶型アクテ
ィブパネルでは、中間調表示は難しい（実現する為には
回路規模が大きくなる）が、静止画像の表示時には著し
く低消費電力にすることが可能である。

これら２つの表示方式は、それぞれに大きな特長を持つ
為、１枚のパネルでこれら２つの表示方式が実現でき、
かつこれらの表示方式の特長を併存させることが可能と
ガれば、新しい表示体としてその応用範囲も拡がる。

上述の２つの方式の表示パネルをそのまま使用し、他の
表示方式のように使用することは、ある程度は可能であ
る。第１図（１）アナログ表示用のアクティブパネルで
白・黒２値表示を実現することはもちろん可能であるが
、上述したように画像データの随時の入力が必要とされ
る為、静止画像時でも消費電力は低減できない。逆に第
２図（２）のデジタル表示用のアクティブバネμで、中
間調も含めた動画を実現することは不可能であシ、デジ
タル信号で入力される画像データを記憶する画素内の記
憶回路を増やし、コモン信号の位相の制御。

印加電圧の制御あるいは画素の微細な領域への分割等を
行なう必要がある。このようにして中間調表示を実現し
ても、中間色の濃さを指定するのは複数ビットのデジタ
ル信号であシ９階調の多い良好な中間調を実現する為に
は、この回路は膨大なものになる。また記憶型アクティ
ブパネルにおいて、中間調を含む動画を表示する際には
９画像データのスタティックな保持による低消費電力化
という特長は生かされておらず、むしろ動作素子数の増
加による消費電力の増大を招く。

本発明は、このようなアナログ表示用アクティブバネ／
！／またはデジタル表示用アクティブパネルの他方の表
示形態への流用によって両者の表示形態を実現するので
はなく、これら２つの表示方式を全くそのままの回路で
、あるいは簡略化された回路構成で合成することにより
、それぞれの表示形態においてそれぞれの特長を持つ表
示体を、１枚のパネルで実現することを目的とする。

第３図には本発明による画素の回路の構成を示した。本
発明の画素３４は、独立した２つの表示回路（アナログ
表示回路３５．デジタル表示回路３６）から成シ立って
おシ、各表示回路において第１図（１）　＋　（２）の
説明で述べたような信号の処理を行ない、アナログ的表
示及びデジタル的表示の両方を行なうことができる。こ
れら２つの表示回路　９− あるいは入力信号線等は２回路の簡略化の為共有される
こともおるが、基本的には第１図（１）　？　（２）の
回路と同等の動作をする。

第５図において、アナログ表示回路３５にはアナログ画
像信号（Ｄａ）３７が入力され、デジタル表示回路３６
にはデジタル画像信号（Ｄｄ＋及びＤｄ）３８，３９が
入力されておシ、これは画素選択信号（ｐ−ｓｅｔ、）
４０により、それぞれデータ保持用コンデンサ及びメモ
リーセル内に書き込まれる。４１はデジタル表示回路に
入力されるコモン信号である。

これら２つの表示回路は、デジタル−アナログ選択信号
（ＤＡ−ｓｅｔ。）４２によシ選択され一方の表示回路
からの信号（４３または４４）のみが出力され２画素電
極４５に印加される。これと同時に上ガラスの透明電極
に印加される信号４６も、中間電位またはコモン信号の
一方に設定される。

第４図には、第３図の構成による画素の具体的な回路を
示した。番号２〜２４は、第１図（１）　？　（２）−
１０− に示したものと同じである。二点鎖線４７で囲オれた部
分が第１図（１）と同等のアナログ表示回路であシ、一
点鎖線４８で囲まれた部分が第１図（２）に示したデジ
タル表示回路である。本回路例では。

アナログ的表示とデジタル的表示は、デジタ／＆　−ア
ナログ選択信号（ＤＡ−８ｅ　１．）４９によシ。

Ｎチャネルトランジスタ５０及び５１の開閉を行なうこ
とによシ選択され、一方の表示回路からの信号のみが画
素電極乙に印加される。

第５図には、コモン信号の開閉を行なうクロックドゲー
トをＮチャンネルトランジスタに変え。

コモン（ＣＯＭ、）信号とアナログ画像信号（Ｄ−）の
信号線を共通化した画素回路の第２の例を掲げた。５２
が１個の画素であシ、第１図（２）と同様にデジタル画
像信号（Ｄｄ及びＤｄ）１０．．１１は。

デジタル表示時の画素選択信号（ｐｄ−ｓｅｔ。）５３
によりメモリーセル（１５，１６）内に書き込まれる。

メモリーセル内のデータ５４は、デジタル−アナログ選
択信号（ＤＡ−ｓｅｔ、）５５及びアナログ時の画素選
択信号（ｐａ−Ｂｅｌ、）５６とのＮＯＲゲート（５７
９５”）を経て、コモン信号（ＣＯＭ、）５９及びこの
信号の反転されたＣＯＭ信号６０の開閉を制御する２つ
のＮチャンネルトランジスタ６１．６２のゲートに入力
される。

デジタル−アナログ選択信号（ＤＡ−８ｅ１．）５５が
φで、アナログ表示時の画素選択信号（ｐａ−８ｅ！、
）５６がφのときには、２つのＮＯＲゲーデー７．５８
は単なるインバータとなるため画素の回路は第１図（２
）と全く同等の動作をすることが解かる。また２図下部
のコモン信号−アナログ画像信号制御回路６３において
も、デジクルーアナログ選択信号（ＤＡ−ＦＪｅｌ、）
６４によυＮＮチャンネルトランジスタ６５ＯＮ、６６
がＯＦＦとなシ、各画素にはＣＯＭ及びＣＯＭ信号が導
ひかれる。

デジタル−アナログ選択信号（ＤＡ−８ｅｉ）６４を１
とすると、ＮＯＲゲート５７の出力６７はメモリーセル
内のデータによらずφとなるので。

Ｎチャンネルトランジスタ６１はＯＦＦとなシ。

併わせでアナログ表示時の画素選択信号を１とすると、
ＮＯＲゲート５８の出力６８もφとなり。

Ｎチャンネルトランジスタ６２もＯＦＦとなる。

この、！：Ｉコモン信号−アナログ画像信号制御回路６
３においては、Ｎチャンネルトランジスタ６５がＯＦＦ
になシャＮチャンネルトランジスタ６６がＯＮとなり、
ＣＯＭ信号線６９にはアナログ画像信号（Ｄａ）７０が
接続される。アナログ表示時の画素選択信号（ｐａ−８
ｅ１．）５６を１からφにすると、ＮＯＲゲート５８の
出力６８は１となり、Ｎチャンネルトランジスタ６２が
ＯＮとなシ、アナログ画像信号（Ｄａ）７０は、データ
保持用コンデンサ７１に書き込まれ１画素電極７２にア
ナログ画像信号が印加される。この状態（Ｄａ−ｓｅｔ
、）の画素回路は、第１図（１）のアナログ表示回路と
同等である。

第６図には、デジタル−アナログ選択信号（ｎａ−ｓｅ
ｔ、）及びアナログ表示時の画素選択信号（ｐａ−ｓｅ
ｔ、）の各位に対応した画素回路の状態を示した。■の
状態は、第１図（２）のデー　１５− ジタル表示回路と同等であｊ）＋ＤＡ−８ｅｌ”１とす
ることでアナログ表示状態に移り。

ｐｌＩ−ｓｅｌ、＝１（ＩＴの状態）でアナログ表示の
待機時（データを書き込まないとき）。

ｐａ−ｓｅｔ、＝φ（■の状態）でアナログ表示の画像
データ書き込み時である。

第７図には、デジタル表示状態からアナログ表示状態を
経て、再びデジタル表示状態へ移行する際の１画素回路
の状態の変化を示した。■〜■は第６図に示した各状態
である。

第８図には、よシ簡略化された画素回路の例を掲げた。

アナログ表示時の画素選択信号（ｐａ−８ｅ１．）７３
が１の状態では、Ｎチャンネ７１／）ヲンジスタ７４は
ＯＮとなシ、この画素回路は第１図（２）のクロックド
インバータをＮチャンネルトランジスタ７５．７６に変
更したのみで、たの動作は第１図（２）の回路と全く同
じである。７７はコモン信号−アナログ画像信号制御回
路であシ、デジタル表示時にはデジタル−アナログ選択
信号（ＤＡ−８ｅ１．）７８はφとされ、Ｎチャンネ−
１４− ルトランジスタ７９をＯＮ、８０をＯＦＦとし。

各画素へはＣＯＭ信号（８１）及びＣＯＭ信号（８２）
が導びかれる。

この回路でアナログ表示を行なうには、まず画面のスヘ
ての画素内のメモリーセ）ｖ（１５，１６）にデジタル
画像データＤｄ＝φを書き込み、Ｎチャンネルトランジ
スタ７５をＯＦＦ　、７６をＯＮとする。コモン信号−
アナログ画像信号制御回路においては、デジタル−アナ
ログ選択信号（ＤＡ−８ｅ１．）７８をφとし、Ｎチャ
ンネルトランジスタ７９をＯＦＦ、８０をＯＮとし、Ｃ
ＯＭ信号線８３をアナログ画像信号（Ｄａ）８４の信号
線として使用する。アナログ表示の待機時には。

アナログ表示時の画素選択信号（Ｐａ−８ｅ１．）７３
はφとされ、Ｎチャンネルトランジスタ７４はＯＦ’Ｆ
となっている。

ｐａ−ｓｅｌ、をφか°ら１にすることにより、アナロ
グ画像信号（ｎａ）ｓ４は、データ保持用コンデンサ８
５に書き込まれ２画素電極８６にはアナログ画像信号（
Ｄａ）が印加される。

伺、第５図及び第８図の具体的な回路例においても、第
３図で述べたように、上ガラス上の透明電極には、デジ
タル表示、アナログ表示に対応して、それぞれコモン信
号及び中間電位が与えられる０ 第９図には、第８図の画素回路を用いたアクティブパネ
ルの具体的な構成を示した。パネルの表示画面８７の画
素８８は、第８図５２の画素回路から成り立っておシ、
この画面の周囲には周辺制御回路が作ヤ込まれている。

デジタル表示を行なう際の周辺制御回路は１画面の上方
及び左側に形成されている。外部から入力されるデジタ
ル画像信号（Ｄｄ）８９は、メアドレス（Ｘ−ＡＤＨ）
等の制御信号９０により、データバッファ９１でアドレ
ス指定、タイミングの調整がされ、Ｄｄ、Ｄｄ９２とし
て画面内の画素へ入力される。画面左側のＹアドレスデ
コーダ９５は、デジタル表示時の画素選択信号（ｐｄ−
８ｅｔ、）９４を形成する回路であり、Ｙアドレス信号
（Ｙ−ＡＤＨ）、その他の制御信号９５が入力されてい
る。

画面下方及び右側にはアナログ表示の際の周辺制御回路
が形成されている。画像信号（ｖｉｄｅ。

信号）９６は、クロック信号ＣＬＸ等の信号９７により
、メシフトレジスタ９８内に読み込まれ。

コモン信号−アナログ画像信号の制御回路９９を経て２
画面内の画素へ導びかれる（１００）。

１０１は液晶駆動用のコモン信号、１０２はデジタル−
アナログ選択信号（ＤＡ−ｓｅｌ、）である。アナログ
表示時の画素選択信号（ｐ　ａ　−８ｅｔ、）１０３は
＋シフトレジスタ１０４によって制御され、これにはク
ロック信号ＣＬＹ等の信号１０５が入力されている。

このようにして、１枚のパネルにおいて、テレビ画像等
の中間調を含むアナログ表示と２画像データの記憶回路
を持つ低消費電力のデジタル表示の両方を実現すること
ができる。このとき使用される液晶材料は、中間調表示
も含むことから第２図（１）に示したような電圧対光反
射特性のゆるやかな立ち上りを持つものが好ましい。

−１７− 以上述べて来たように２本発明のアクティブパネルでは
、中間調を含むアナログ的な表示を行なう表示回路と２
画像データの記憶回路を持つデジタル的な表示を行なう
表示回路を併わせ持ち、第３図のようにこれらの表示回
路が独立しているもの、第５図、第８図のように画素回
路及び信号線の一部が共通化されているものの具体的な
回路例を示した。本発明のアクティブパネルでは、デジ
タル表示、アナログ表示の際の回路の基本的な動作は、
第１図（１）及び（乃に掲げた画素回路と全く同等であ
り、これらの他方の表示形態への流用というむすな使用
ではなく、これらの表示方式の持つ特長を１枚のパネル
において併存させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図（１）は、テレビ画像の表示を目的とした中間調
表示の可能なアクティブパネルの画素の回路であり、第
１図（２）は９文字６図形等の白、黒２値表示を目的と
した記憶型アクティブパネルの画素−１８− の回路の１例である。 第２図（１）は、第１図（１）の回路よりガるアクティ
ブバネｐに適した液晶材料の印加電圧対光反射特性であ
り、第２図（２）は、第１図（２）の回路よシなるアク
ティブパネルに適した液晶材料の印加電圧対光反射特性
である。 第５図は２本発明による画素の回路の構成を示す図であ
り。 第４図は、第３図の構成による画素の具体的な回路を示
す図である。 第５図は２本発明の構成による画素の回路の第２の具体
的な例を示す図であシ。 第６図は、第５図の回路の各信号の値に対応した状態を
示す図であシ。 第７図は、第５図の回路の動作を説明する為の図である
。 第８図は１本発明の構成による画素の回路の第３の具体
的な例を示す図であシ。 第９図は、第８図の回路を持つアクティブパネルの構成
を示す図である。 以上 出願人　株式会社　諏訪精工台 代理人　弁理士　最上　務 第６図 −〉 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板上に形成された電気回路により画素電極に印
   加される信号を制御し、該基板の上部に置かれた透明電
   極の形成されたガラス基板の間に封入された液晶を駆動
   し表示を行なうアクティブバネμにおいて、該バネμの
   表示単位となる１個の画素内に２画像データのスタティ
   ックな記憶回路を持ち白、黒２値表示を行なうデジタル
   表示回路と、コンデンサによ）画像データが保持され中
   間調を含む表示の可能なアナログ表示回路が、全く独立
   に、または該表示回路及び信号線の一部分が共通化され
   て形成され、デジタル−アナログ選択信号によシこれら
   一方の表示回路による表示の選択が可能であることを特
   徴とするアクティブパネル用集積回路基板。