KR0156019B1 - 화상표시장치 - Google Patents

화상표시장치

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KR0156019B1
KR0156019B1 KR1019940015319A KR19940015319A KR0156019B1 KR 0156019 B1 KR0156019 B1 KR 0156019B1 KR 1019940015319 A KR1019940015319 A KR 1019940015319A KR 19940015319 A KR19940015319 A KR 19940015319A KR 0156019 B1 KR0156019 B1 KR 0156019B1
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유따까 이시이
야스시 구보다
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쯔지 하루오
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Abstract

복수의 데이타신호선; 상기 복수의 데이타신호선과 교차하는 복수의 주사신호선; 상기 복수의 데이타신호선과 복수의 주사신호선에 둘러싸인 부분에 매트릭스 상태로 배치된 복수의 화소부를 포함하는 액티브매트릭스형 화상표시장치로서, 상기 복수의 화소부의 각각은 상기 복수의 데이타신호선의 적어도 하나에서 공급된 전하를 저장하여 화상을 표시하기 위한 화소용량; 상기 화소용량에 접속된 기억수단; 및 상기 화소용량과 기억수단을 전기적으로 접속하는 동작 및 상기 화소용량과 기억수단을 전기적으로 분리시키는 동작을 교대로 선택하는 스위칭수단을 구비한다.

Description

화상표시장치
제1도는 본 발명에 따른 화상표시장치를 개략적으로 도시한 블록도.
제2도는 프레임반전을 행하는 액정표시장치에 본 발명을 적용한 도면.
제3a도 및 제3b도는 본 발명을 각 화소에 복수의 주사신호선으로부터 신호를 제공하는 구성에 적용한 경우의 화소부의 회로도.
제4a 및 제4b도는 제3a도 및 제3b도의 회로에 사용되는 구동파형도.
제5도는 본 발명을 각 화소에 복수의 주사신호선으로부터 신호를 제공하는 구성에 적용한 다른 경우의 화소부의 회로도.
제6도는 제5도의 회로에 사용되는 구동파형도.
제7a도 및 제7b도는 본 발명을 각 화소에 복수의 주사신호선으로부터 신호를 제공하는 구성에 적용한 또다른 경우의 화소부의 회로도.
제8a도 및 제8b도는 제7a도 및 제7b도의 회로에 사용되는 구동파형도.
제9도는 본 발명을 액정표시장치의 샘플링회로에 응용한 경우의 구성도.
제10a도 및 제10b도는 제9도에 나타낸 샘플링회로의 전송스위치의 구성도.
제11도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 기본적인 개념을 도시한 회로도.
제12도는 본 발명의 실시예에 사용되는 프레임+라인반전 구동의 데이타 전송방법을 설명하기 위한 도면.
제13도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 회로도.
제14도는 제13도에 도시한 실시예에 사용되는 구동파형도.
제15도는 제13도에 도시한 실시예의 변형예로, 전하전송스위치의 다른 접속예를 나타낸 도면.
제16도는 제13도에 도시한 실시예의 변형예로, 전하전송스위치의 또다른 접속예를 나타낸 도면.
제17a, 17b 및 17c도는 각각 전하전송스위치의 구성도.
제18도는 본 발명에 따른 주사신호선 단위로 전하의 이동을 행하는 경우의 실시예를 나타낸 도면.
제19도는 제18도의 실시예에 사용되는 주사신호선의 구동파형도.
제20도는 본 발명을 적용한 반사형 표시장치의 단면도.
제21도는 본 발명을 적용한 투과형 표시장치의 단면도.
제22도는 본 발명을 투과형 액정표시장치에 적용한 경우의 개략적 단면도.
제23도는 종래의 액정표시장치의 회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 표시수단 2 : 표시용데이타 전송수단
3 : 표시용데이타 기억수단 4 : 제어수단
5 : 레벨보정수단
본 발명은 액티브매트릭스구동 액정표시장치와 같은 화상표시장치에 관한 것이다.
화상표시장치의 하나로서, 액티브매트릭스 구동방식을 사용한 표시장치가 알려져 있다. 이 화상표시장치는 복수의 주사신호선과 복수의 데이타신호선을 갖고 있다. 각 주사신호선과 각 데이타신호선은 교차하고 있으며, 인접하는 2 주사신호선과 인접하는 2 데이타신호선으로 둘러싸인 부분에 화소에 매트릭스상태로 형성되어 있다.
액정표시장치를 예로 들면, 제23도에 나타낸 바와 같이, 각 화소 Z는 구동소자로서의 TFT(박막 트랜지스터) 또는 FET등으로 이루어지는 트랜지스터(TR), 화소용량(Cp), 필요에 따라 부가되는 보조용량(Cs)으로 구성되어 있다. 이 도면에서, 트랜지스터(TR)의 드레인 및 소스를 통해 데이타신호선(101)의 화소용량(Cp)의 일방의 전극이 접속되고, 트랜지스터(TR)의 게이트는 주사신호선(102)에 접속되며, 화소용량(Cp)의 타방의 전극(공통전극)은 공통전원선(도시안됨)에 접속되어 있다.
주사신호선(102)은 주사신호를 출력하는 주사 드라이버(104)에 접속되고. 데이타신호선(101)은 영상신호를 샘플링하여 표시데이타신호로서 데이타신호선에 전송하는 데이타트라이버(103)에 접속된다. 데이타드라이버(103)는 표시용 데이타신호를 1주사신호선(102)마타 또는 1화소 (Z)마다 데이타신호선(101)에 출력한다. 주사신호선(102)을 액티브상태로 하면, 트랜지스터(TR)가 ON상태로 되고, 데이타신호선(101)상에 전송되는 표시용 데이타는 화소용량(Cp) 및 보조용량(Cs)에 기입된다.
따라서, 상기 화소용량(Cp) 및 보조용량(Cs)에 기입된 전하에 의해 화소(Z)에서의 표시가 유지된다. 그러나, 상기 화상표시장치(Cp)의 열화, 즉 액정의 열화를 방지하기 위해 교류구동(방지구동)을 행할 필요가 있다.
이 교류구동이 프레임주기에서 행해지면, 신호의 필드주파수(또는 프레임주파수)에 따라 다르나, 예컨대 30Hz 또는 20Hz의 플리커가 나타난다. 따라서, 프레임반전에 더하여, 화소용량에 공급되는 전하의 극성이 1수평주사마다, 반전되는, 소위 프레임+1H라인의 반전구동을 행하는 것이 보통이다.
액정표시장치와 같이 교류구동을 필요로 하는 표시장치에 있어서는 표시되는 화면의 내용(정보)이 변화하지 않아도, 정기적으로 데이타드라이버로부터 데이타신호를 데이타신호선에 공급하고, 각 화소의 데이타의 기입을 행할 필요가 있다. 이는 표시를 위해 대량의 전류가 필요하다는 것을 의미한다.
최근, 이러한 형태의 표시장치가 휴대용 정보단말기용의 표시장치로 사용되는 경우가 많아지고 있다. 이러한 휴대용 정보단말기는 옥외에서의 사용을 전제로 하고 있다. 배터리 등에 의해 구동할 필요가 있기 때문에 저소비전력화가 강력하게 요망되고 있다.
이 문제를 해결하기 위해, 공통전극의 교류구동으로 주기적으로 데이타드라이버로부터 데이타를 출력할 필요가 없는 2진 표시(2계조 표시)가 가능한 액정표시장치가 제안되었다(일본국 특허공개 제58-143389호 및 제59-155893). 이들 장치는 각 화소내에 데이타 기억수단과 제어수단을 배치한다. 데이타드라이버로부터 데이타신호선으로 출력된 데이타신호는 데이타기억수단에 입력되어 일단 저장된다. 상기 제어수단의 상태는 데이타로 제어되며, 이 제어수단은 표시데이타가 변경되지 않는한 화소전극에 신호를 공급한다. 또한, 비슷한 구조로 불완전하게 다계조 표시를 행할수 있는 표시장치도 제안되어 있다(일본국 특허공개 제59-65879).
그러나, 상기 제안된 액정표시장치는 기본적으로 2진표시(2계조 표시)를 대상으로 한 것으로, 상기 일본국 특허공개 제59-65879호에는 다계조표시의 가능성을 제시하고 있으나, 각 화소에 있어서의 회로규모가 대단히 복잡하게 되고, 소비전력을 충분히 절감시킬수 없는 문제가 있다.
본 발명의 액티브매트릭스형 화상표시장치는 복수의 데이타신호선; 상기 복수의 데이타신호선과 교차하는 복수의 주사신호선; 상기 복수의 데이타신호선과 복수의주사신호선에 둘러싸인 부분에 매트릭스 상태로 배치된 복수의 화소부를 포함하며, 상기 복수의 화소부중 적어도 하나는 상기 복수의 데이타신호선의 적어도 하나에서 공급된 전하를 저장하여 화상을 표시하기 위한 화소용량(pixel capacitor); 상기 화소용량에 접속된 기억수단; 상기 화소용량과 기억수단을 전기적으로 접속하는 동작 및 상기 화소용량과 기억수단을 전기적으로 분리시키는 동작을 교대로 선택하는 스위칭수단을 구비한다.
본 발명의 한 실시예에 있어서, 상기 스위칭수단은 상기 적어도 하나의 데이타신호선과 상기 화소용량을 소정 주기에서 전기적으로 도통 시킨다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 기억 수단은 제1용량 및 제2용량을 구비한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 스위칭수단은 상기 복수의 주사신호선중 적어도 하나로부터 제1제어신호 및 제2제어신호를 수신하며, 상기 제1제어신호의 수신시 상기 화소용량과 상기 제1용량을 전기적으로 접속시키고, 상기 제2제어신호이 수신시 상기 화송용량과 상기 제2용량을 전기적으로 접속시킨다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 스위칭수단은 상기 소정 기간에 상기 제1제어신호 및 제2제어신호를 각각 적어도 1회 수신한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 스위칭수단은 복수의 주사신호선중 적어도 하나로부터 제1제어신호와 제2제어신호를 수신하고, 상기 제1제어신호의 수신시 정극성을 갖는 전하를 화소용량으로부터 기억수단에 전송하며, 상기 제2제어신호의 수신시 부극성을 갖는 전하를 화소용량으로부터 기억수단에 전송한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 스위칭수단은 상기 소정 기간에 상기 제1제어신호 및 제2제어신호를 각각 적어도 1회 수신한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 화소용량은 액정 및 그 사이에 상기 액정이 협지되는 한쌍의 전극을 갖는 액정용량과, 상기 액정용량에 병렬로 배치된 보조용량을 갖는다.
본 발명에 따른 다른 태양의 액티브매트릭스형 표시장치는, 복수의 데이타신호선; 상기 복수의 데이타신호선에 화상신호를 제공하는 샘플링 회로들; 상기 복수의 데이타신호선과 교차하는 복수의 주사신호선; 및 상기 복수의 데이타신호선과 복수의 주사신호선에 둘러싸인 부분에 매트릭스 상태로 배치된 복수의 화소부를 포함하며, 상기 샘플링 회로들 중 적어도 하나는, 상기 화상신호에 대응하는 전하를 축적하는 샘플링용량; 상기 샘플링용량에 저장된 전하의 적어도 일부를 저장하기 위한 기억수단; 및 상기 샘플링용량에 저장된 전하의 적어도 일부를 상기 기억수단에 제공하는 동작과 상기 기억수단에 저장된 전하의 적어도 일부를 상기 샘플링용량에 제공하는 동작을 전환하는 스위칭수단을 포함한다.
본 발명의 한 실시예에 있어서, 상기 기억 수단은 제1용량 및 제2용량을 구비한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 스위칭수단은 상기 샘플링용량과 상기 제1용량사이에서 정의 극성을 갖는 전하를 이동시키는 동작과, 상기 샘플링용량과 상기 제2용량사이에서 부의 극성을 갖는 전하를 이동시키는 동작을 전환한다.
본 발명에 따른 다른 태양의 액티브매트릭스 화상표시장치는, 복수의 데이타신호선; 상기 복수의 데이타신호선과 교차하여 배치된 복수의 주사신호선; 상기 복수의 데이타신호선과 복수의 주사신호선에 둘러싸인 부분에 매트릭스 상태로 배치된 복수의 화소부를 포함하며, 상기 복수의 화소부의 각각은, 상기 복수의 데이타신호선의 적어도 하나에서 공급된 전하를 저장하여 화상을 표시하기 위한 화소용량을 구비하며, 상기 표시장치는 상기 복수의 화소부중 제1화소부의 화소용량과 상기 제1화소부에 인접하는 제2화소부의 화소용량을 전기적으로 접속시킬수 있는 스위칭수단을 포함한다.
본 발명의 한 실시예에 있어서, 상기 화상표시장치는 적어도 하나의 제어신호선을 더 구비하며, 상기 스위칭수단은 상기 제어신호선으로부터 제어신호에 따라 상기 제1화소부의 화소용량과 상기 제2화소부의 화소용량을 전기적으로 접속시칸다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 화소용량은 액정 및 그 사이에 상기 액정이 협지되는 한쌍의 전극을 갖는 액정용량과, 상기 액정용량에 병렬로 배치된 보조용량을 포함한다.
본 발명의 화소표시방법은, 복수의 데이타선, 전하를 저장하여 화상을 표시하는 화소용량을 갖는 매트릭스상태로 배치된 복수의 화소부를 포함하는 액티브매트릭스형 화상표시장치를 사용하는 화상표시방법으로서, 상기 방법은 상기 복수의 화소부중 제1화소부의 화소용량에 상기 복수의 데이타신호선중 하나를 통해 화상데이타에 대응하는 전하를 제공하는 제1공정; 상기 복수의 화소부중 제2화소부의 화소용량에 상기 복수의 데이타신호선중 하나를 통행 화상데이타에 대응하는 전하를 제공하는 제2공정; 및 제1화소부의 화소용량과 상기 제2화소부의 화소용량을 전기적으로 접속하는 제3공정을 포함한다.
본 발명의 한 방법에 있어서, 상기 제1공정은 상기 제1화소부의 화소용량에 제1극성을 갖는 전하를 제공하는 공정이며, 상기 제2공정은 상기 제2화소부의 화소용량에 제1극성을 갖는 전하를 제공하는 공정이다.
본 발명에 의하면 표시를 행하기 위해 화소용량에 제공된 표시용데이타(전하)는 제어수단(스위칭수단)에 의해 기억수단에 기입되어 기억된다. 이 기억수단에 기억된 표시용 데이타(전하)는 제어수단에 의해 독출되어 재차 표시를 위해 사용될수 있다.
또한, 데이타드라이버의 샘플링용량에 제공된 표시용 데이타(전하)는 기억수단에 기입되어 기억된다. 이 기억수단에 기억된 표시용 데이타(전하)는 후의 프레임에 재차 샘플링용량에서 독출되어 표시를 위해 사용될수 있다.
한 프레임중에 복수의 화소전극을 서로 접속시킴으로써, 임의의 화소에서 사용된 전하의 일부를 다른 화소의 표시를 위해 사용할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 앞의 표시를 위해 사용한 데이타(전하)의 일부 혹은 전부를 후의 표시를 위해 재이용할수 있어, 장치의 소비전력을 효과적으로 절감시킬수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첩부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명의 화상표시장치의 개략 블록도이다. 이 화상표시장치는 표시를 행하는 화소를 갖는 표시수단(1), 이 표시수단(1)에 표시용 데이타신호를 공급하는 표시용 데이타 전송수단(2), 표시수단(1)에 공급된 데이타신호를 축적(기억)하는 표시용 데이타 기억수단(3), 상기 표시용 데이타 기억수단(3)을 제어하여 축적된 데이타신호를 표시수단(1)에 제공하는 제어수단(4) 및 데이타신호의 레벨보정을 행하는 레벨보정수단(5)을 구비한다.
본 발명의 표시장치에 있어서는 데이타드라이버 등의 표시용 데이타 전송수단(2)으로부터 출력된 표시용 데이타신호는 표시수단(1)으로 전송된다([1]참조). 이 표시장치에서는 일정시간마다 표시수단(1)에 축적된 정보(데이타)가 리플레쉬된다. 예컨대, 액정표시장치의 경우는 액정을 갖는 화소가 일정 주파수로 교류구동된다. 표시수단(1)의 내용은 제어수단(4)으로 부터의 제어신호에 따라, 일단 표시용 데이타 기억수단(3)에 전송되며 축적된다([2]참조). 다음에, 상기 표시용 데이타 기억수단(3)에 축전된 데이타신호는 필요에 따라 제어수단(4)으로 부터의 제어신호에 따라 다시 표시수단(1)으로 전송되어 표시에 사용된다([3]참조).
따라서, 표시용 데이타 전송수단(2)으로 부터 화소부의 표시수단(1)에 공급되는 표시용 데이타신호(전하)는 재이용된다. 레벨보정수단(5)은 상기[2] 및 [3]의 패스에 있어서 데이타신호의 변동이 발생하거나 예상될때에는 데이타신호의 레벨보정을 행한다. 상기 [2] 및 [3]의 패스에는 각각 기입수단 및 독출수단이 존재한다.
일반적인 표시장치에 있어서, 보통 단기적으로 본 경우에는 수필드에 걸쳐 연속적으로 동일 내용이 표시되는 경우가 많고, 특히 컴퓨터 등의 처리정보의 표시를 행하는 경우에는 그 경향이 강하다. 또한, 화면상의 임의의 표시라인(주사신호선)에 한해 보면 그 경향이 더욱 현저하다. 따라서, 상기 화상표시장치에 있어서는 표시용 데이타 기억수단(3)에 축적된 데이타신호를 필요에 따라 표시수단(1)에 전송하여 표시에 사용할 수 있어 저소비전력화를 효과적으로 도모할수 있다.
제2도는 프레임반전을 행하는 액티브매트릭스형 액정표시장치에 본 발명을 적용한 예를 도시한 것이다. 이 액정표시장치는 데이타드라이버에 접속된 소스버스 드라이버라고도 불리는 복수의 데이타신호선(11), 주사드라이버에 접속되고 데이타신호선(11)에 교차하는 복수의 주사신호선(12)을 구비한다. 상기 복수의 데이타신호선(11)과 복수의 주사신호선(12)으로 둘러싸인 복수의 영역에는 화소부가 매트릭스상태로 배치되어 있다. 각각의 화소부는 예컨대, 트랜지스터로 대표되는 스위칭소자 등을 갖는 제어스위치(SW1), 이 제어스위치(SW1)에 접속된 보조용량(Cs1), 액정용량(Cp1)(소정의 용량을 갖는 표시수단으로서의 액정용량), 데이타 기억수단으로서의 정극성 데이타홀드 용량(커패시터)(CI), 및 부극성 데이타홀드 용량(커패시터)(C2)를 구비한다. 상기 액정용량(Cp1)은 전하를 축적하기 위한 전극을 갖고 있고, 한쌍의 전극사이에는 액정재료가 협지되어 있다. 보조용량(Cs1)은 액정용량(Cp1)과 병렬로 접속되며, 표시화상 안정화를 위해 전하축적수단으로 사용된다.
제어스위치(SW1)는 양 신호선(11, 12)에 접속되고, 기입수단과 독출수단을 겸한다. 또한, 보조용량(Cs1)은 생략되는 경우도 있다.
상기 제어스위치(SW1)는 5개의 단자 T1, T2, T3, T4 및 T5를 갖고 단자 T1은 오픈상태, 단자 T2는 데이타신호선(11)에 접속되고, 단자 T3는 정극성의 신호를 홀드하는 정극성 데이타홀드 용량(CI)에, 단자 T4는 부극성의 신호를 홀드하는 부극성 데이타홀드 용량(C2)에 접속되며, 단자 T5는 보조용량(Cs1) 및 액정용량(Cp1)에 접속되어 있다. 또한, 상기 제어스위치(SW1)는 예컨대, 다음의 4개의 상태, A, B, C 및 D중 어느 하나를 취하도록 주사신호선(12)으로부터 전송되는 신호에 의해 제어된다; 단자 T5와 단자 T1이 접속된 상태를 상태 A라 하고, 단자 T5와 단자 T2가 접속된 상태를 상태 B라 하며, 단자 T5와 단자 T3가 접속된 상태를 C라 하고, 단자 T5와 단자 T4가 접속된 상태를 상태 D라한다.
이러한 구성의 표시장치의 동작을 예를 들어 설명한다. 제어스위치의 상태가 상태 B에 있으면, 제어스위치(SW1)로 단자 T2와 단자 T5가 도통상태로 되어 데이타신호선(11)의 정극성 데이타가 보조용량(Cs1)과 액정용량(Cp1)을 갖는 화소용량에 기입된다. 기입기간이 종료하면, 표시기간으로 되어 제어스위치의 상태는 상태 A로 되고, 제어스위치(SW1)에서는 단자 T5와 단자T1이 접속되어, 화소용량에 상기 기입된 데이타가 액정용량에 표시된다.
정극성 데이타신호의 표시기간이 종료한 후, 제어스위치(SW1)을 상태 C로 하여 화소용량에 기입된 데이타(전하)의 일부를 용량(CI)으로 이동시킨다.
다음, 제어스위치(SW1)를 상태 B로 하여 데이타신호선(11)에 전송된 부극성 데이타신호를 화소용량에 기입한다. 기입기간이 종료하면 제어스위치(SW1)의 상태를 A로 설정하여 표시기간이 개시된다.
다음, 부극성 데이타신호의 표시기간이 종료한후, 제어스위치(SW1)의 상태를 D로 하여 화소에 기입된 데이타 신호(전하)를 부극성 데이타 홀드용량(C2)로 이동시킨다.
다음, 재차 정극성 데이타신호를 표시하는 경우, 우선 제어스위치(SW1)는 상태 C로서 용량(CI)에 기입되어 있는 전하의 적어도 일부를 화소용량에 기입한다. 이에 따라, 화소용량에 기입되어 있는 전하와 용량(CI)에 기입되어 있는 전하가 재분배되어 각 용량은 그 용량비에 따른 전하를 갖도록 된다. 상술한 바와 같이 상기 표시소자는 반전구동을 행하게 되고, 화소용량에 기입되어 있는 전하와 정극성 데이타 폴드용량(C1)에 기입되어 있는 전하는 역극성을 갖기 때문에, 재분배된 전하는 전회(2필드전)의 정극성 데이타 표시기간의 전하보다도 감소된다. 따라서, 당해 필드의 화상 데이타를 표시하기 위해 필요한 전하가 재분배된 전하와 같지 않은 경우에는 화소용량에 전하를 충전시킬 필요가 있다.
이 전하의 보충은 제어스위치(SW1)를 상태 B로 하여 데이타신호선(11)으로부터 정극성 데이타를 화소용량에 기입함으로써 행한다. 이 때, 기입전하는 보충분만으로도 충분하므로 소비전력이 대폭 절감된다.
기입 기간이 종료하면 제어스위치(SW1)의 상태는 A로 되고, 표시기간이 시작된다. 표시기간이 종료하기 직전에 다시 제어스위치(SW1)를 상태 C로 하여, 화소용량에 기입된 데이타(전하)를 정극성 데이타홀드용량(C1)으로 이동시킨다.
표시기간이 종료하면, 상기 정극성 데이타의 경우와 동일한 방법으로 화소용량에 부극성 데이타를 기입한다. 우선, 제어스위치(SW1)를 상태 D로 하여 용량 (C2)에 기입되어 있는 전하를 화소용량에 기입한다. 이에 따라, 화소용량에 기입되어 있는 전하와 용량(C2)에 기입되어 있는 전하가 재분배되고, 그 용량비에 따른 전하를 갖도록 된다. 화소용량이 기입되어 있는 전하와 용량(C2)에 기입되어 있는 전하는 역극성을 갖기 때문에 재분배된 전하는 전회(2필드전)의 부극성 데이타 표시기간의 전하보다도 감소된다. 따라서, 당해 필드의 화상테이타를 표시하기 위해 필요한전하가 재분배된 전하와 같지 않은 경우에는 화소용량에 전하를 충전할 필요가 있다. 이 전하의 보충은 제어스위치(SW1)를 상태 B로 하여 데이타신호선(11)으로부터 부극성 데이타를 화소용량에 기입함으로써 행한다. 이 때, 기입전하는 보충분만으로도 충분하므로 소비전력이 대폭 절감된다.
기입 기간이 종료하면, 제어스위치(SW1)의 상태는 A로 되고, 표시기간으로 된다. 표시기간이 종료하기 직전에 다시 제어스위치(SW1)의 상태는 D로 하여, 화소에 기입된 데이타(전하)를 부극성 데이타홀드용량(C2)으로 이동시킨다.
이러한 일련의 동작을 반복함으로써 화상표시장치의 반전구동에 따라 화소용량의 충방전전하를 감소시킬수 있게 된다. 단자 T2와 T5가 접속되어 데이타신호선과 화소용량이 도통되는 동작은 각 필드마다 소정의 주기로 반복된다. 또한, 정극성 데이타홀드용량(C1) 및 부극성 데이타홀드용량(C2)의 데이타 유지기간은 2필드에 상당하는 기간(0.03~0.04초)이면 충분하며, 제조상 어떤 문제도 없다. 또한, 이들 데이타홀드용량(C1및 C2)에 축적된 데이타를 정기적으로 리플레쉬하는 등의 방법을 취하면 반드시 이 기간으로 할 필요가 없다.
또한, 보조용량(Cs1) 또는 액정용량(Cp1)과 각 데이타 홀드 용량(C1또는 C2)의 사이에는 버퍼를 설치해도 좋다.
또한, 각 용량간에서의 데이타전송시에 데이타가 변동하는 경우나 데이타홀드용량 또는 화소용량에 전하를 홀드하고 있는 동안에 전하의 누설 등이 있는 경우, 또는 비도통상태에 있는 스위칭소자에 의한 전하의 누설이 있는 경우에는 데이타의 변동을 억제하기 위해 데이타 보정회로를 설치해도 좋다. 이 데이타 보정회로에 의해, 데이타홀드용량(C1 또는 C2)로부터 화소용량에 기입된 데이타(전하)는 전회(2필드전)의 데이타 표시기간의 전하와 동일하도록 할 수 있어, 당해 필드의 데이타 내용과 동일, 또는 거의 변하지 않는 경우에는 제어스위치(SW1)를 상태 C 또는 D로 하여 데이타홀드용량(C1 또는C2)에 기입되어 있는 보충전하를 화소용량에 기입할 필요는 없다. 또한, 데이타홀드용량(C1 및 C2)은 커패시터를 사용하고 있으나, 이 대신에 다른 데이타홀드 수단, 예컨대 메모리 등을 사용할수도 있다.
제2도에 도시한 장치에서는 제어스위치(SW1)를 제어하는 주사신호선(12)을 각 화소부에 대한 1본만 도시했으나, 주사신호선(12)은 복수 본으로 구성해도 좋으며 1본으로 한정되지 않는다. 보다 구체적인 구성예에 대해서는 후술한다. 제어스위치(SW1)의 각 상태는 반드시 하나의 상태일 필요는 없다. 예컨대, 화소용량으로부터 데이타홀드용량(C1 또는C2)으로의 데이타의 이동과, 데이타홀드용량(C1 또는C2)로부터 화소용량으로서의 데이타의 이동시의 제어상태는 달라도 좋으며 이를 데이타의 이동 경로가 상이해도 무방하다. 또한, 정극성 데이타홀드용량(C1)과 부극성 데이타홀드용량(C2)은 반드시 양쪽에 설치될 필요가 없으며 한쪽에 설치되어도 좋다. 이에 따라 제어스위치(SW1)의 구성도 변경된다. 또한, 데이타홀드용량(C1 또는C2)를 보조용량(Cs1)과 공용으로 사용해도 좋다. 즉, 보조용량(Cs1)을 폐지함과 동시에, 제어스위치(SW1)는 정극성 데이타표시기간중은 상태 C를 유지하고, 부극성 표시기간중에는 상태 D를 유지함으로써 데이타홀드용량(C1 또는C2)으로 보조용량의 기능을 유지시킬수 있다. 이에 따라, 화소중의 보조용량소자를 제거할수 있어 화송영역중의 액정이 점하는 비율을 증가시켜 화성표시장치의 개구율을 향상시킬수 있다.
데이타홀드용량으로부터 화소용량으로 데이타(전하)를 기입할 경우, 데이타홀드용량의 2단자 접속(한쪽은 화소용량에, 다른쪽은 공통전극 등의 기준 전극에 접속)을 역으로 절환함으로써 정극성 데이타홀드용량(C1)과 부극성 데이타홀드용량(C2)을 하나의 용량으로 치환할수 있다. 이 때, 데이타홀드용량에는 보다 상관관계가 강한 1필드전의 화사에 대응하는 데이타신호가 축적되어 있고, 이를 역극성으로 하여 화소용량에 기입할수 있다. 이 경우, 데이타홀드용량(C1 또는 C2)을 보조용량(Cs1)과 별도로 형성하거나 또는 상술한 바와 같이 데이타홀드용량을 보조용량 (Cs1)과 공용으로 사용하여도 좋다. 또한, 표시용 데이타 기억수단과 화소용량(표시수단)사이에서, 항시 상기 동작을 반복할 필요는 없으며, 필요에 따라 동작을 정지시키는 수단, 예컨대, 장치 외부에서 인위적으로 혹은 장치의 전원투입시에 자동적으로 동작을 정지시키는 수단을 설치해도 좋다. 또한, 상술한 구성의 변겅은 이하에 기술한 각 실시예에 있어서도 동일하게 적용된다.
상기 실시예의 제어스위치, 화소부의 구성 및 주사신호선을 여러 가지로 변경시킨 경우를 제3도 내지 8도를 참조하여 설명한다.
각 화소의 복수의 주사신호선으로부터 스위칭수단을 제어하는 수단을 제공하는 복수의 예를 이하에 설명한다. 이들 예의 화소부의 회로구성을 제3a 및 3b도에 도시한다. 또한, 주사신호선의 구동파(각 주사신호선의 전위) 및 액정용량(Cp1)의 전위를 제4a 도 및 4b도에 도시한다. 제4a도 및 4b도는 제3a 및 3b도의 트랜지스터 S1, S2, , S3, S4 및 S6를 n채널형, 트랜지스터 S5 및 S7을 p채널형으로 한 경우 구동파형이다. 또한, 트랜지스터 S2, S3, S4, S5, S6 및 S7를 갖는 기입수단 및 독출수단은 도시한 것에 한정되지 않고 다른 구성으로 해도 좋다. 물론, 그 경우에는 그 구성에 따른 구동파형도 변경된다.
제3a도에 보인 예는 3개의 주사신호선 a, b, c를 갖는다. 트랜지스터 S1은 주사신호선 a로부터 입력되어 제어신호에 의해 제어되며 데이타신호선의 데이타액정용량(Cp1) 및 필요에 따라 부가되는 보조용량(Cs1)에 데이타를 기입하기 위한 스위치이다. 트랜지스터 S1은 제어신호의 입력시, 데이타신호선과 화소용량을 전기적으로 도통시킨다. 또한, 트랜지스터 S2 및 S3는 각각 주사신호선 b, c에 의해 제어된다. 트랜지스터 S2 및 S3는 화소용량에 기입된 데이타(전하)를 신호의 극성에 따라 데이타홀드용량(커패시터)(C1 또는C2)에 전송하거나 또는 데이타홀드용량(C1 또는C2)의 데이타(전하)를 화소용량 (Cs1 및Cp1)으로 전송하기 위한 스위치이다. 트랜지스터 S2는 주사신호선 b보다 제1제어신호의 입력시, 화소용량과 용량(C1)을 전기적으로 도통시신다. 또한 트랜지스터 S3는 주사신호선 c로부터 제2제어신호의 입력시, 화소용량과 용량(C2)을 전기적으로 도통시킨다.
제4a도에 도시한 바와 같이, 주사신호선 b 및 c는 각각의 화상극성에 대응하는 표시기간의 개시직전과 종료직후에 펄스구동되고, 이에 따라 트랜지스터 S2 또는 S3가 도통된다. 이 때, 데이타홀드용량(C1) 및 (C2)가 서로 단락되어 전하가 소거되는 것을 피하기 위해 트랜지스터 S2 및 S3의 한쪽 전위의 상승이 다른쪽 전위의 하강후 일어나는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 상승 및 하강이 동시에 일어나도 단락시간이 극도로 길지 않는 한 효과가 없게 되는 것은 아니다.
제3b도는 2본의 주사신호선 a 및 b를 사용한 경우의 예를 도시하고 있다. 이 예에서는 데이타홀드용량(C1, C2)와, 화소용량(Cs1 및 Cp1)사이에 형성된 스위치회로는 CMOS(상보형금속산화막반도체)그 조를 갖는 스위치 S4, S5, S6, S7 및 인버터 IV1으로 구성된다. 이 구성에 있어서 주사신호선의 구동파형을 제4b도에 도시한다.
제3b도에 도시된 예의 동작을 이하에 설명한다. 주사신호선 a로 부터의 제어신호를 High 상태(이하, H상태라 함)로 함으로써 데이타 신호선의 데이타가 화소용량(Cs1,Cp1)에 기입된다. 또한, 주사신호선 b로 부터 H 상태의 제어신호(제1제어신호)를 수신함으로써 트랜지스터 S4 및 S5가 도통상태 즉, 화소용량(Cs1, Cp1)과 데이타홀드용량(C1)사이에서 데이타(전하)의 이동이 가능한 상태로 된다. 주사신호선 b로부터 Low상태(이하, L상태하 함)의 제어신호(제2제어신호)를 수신함으로서 트랜지스터 S6 및 S7이 도통상태로 된다. 또한, 주사신호선 b를 HZ(하이임피던스) 상태(제어신호의 전위는 n채널형 트랜지스터의 임계전압보다 낮고 p채널형 트랜지스터의 임계전압보다도 높음)로 하면, 트랜지스터 S4, S5, S6 및 S7은 차단상태로 된다. 또한, 여기에서 인버터 IVI는 입력이 HZ 상태시, 출력도 HZ 상태로 된다. 또한, 이 실시예에서, 트랜지스터 S5와 S7은 생략해도 좋다. 혹은, 트랜지스터 S4 및 S6을 생략하고 트랜지스터 S5, S7 및 인버터 IVI만으로 구성해도 좋다.
제5도는 각 화소에 복수의 주사신호선으로부터 제어신호를 제공하고, 또한 데이타홀드용량을 화상의 안정화를 위해 보조용량과 공용으로 사용하는 실시예의 화소부를 나타내고 있다. 이 실시예에서도 트랜지스터 S1, S2, S3는 모두 n채널형이 사용된다.
제5도에 도시한 화소부에서는 액정용량(Cp1)과 병렬로 설치된 보조용량이 생략되어 있고, 데이타홀드용량(C1 및 C2)가 보조용량의 기능을 겸하고 있다. 이 구성에서는 표시화상의 안정화를 위해 표시기간중 액정용량(Cp1)은 데이타홀드용량(C1) 또는 (C2)와 병렬로 접속된다. 이 예에서 사용되는 신호선 a, b, c의 구동파형(각각의 신호선의 전위) 및 액정용량(Cp1)의 전위를 제6도에 도시한다.
각 화소에 복수의 주사신호선으로부터 제어신호를 제공하고, 1개의 데이타홀드용량(C2)을 화상신호의 극성에 따라 절환하여 사용되는 경우의 예를 제7a도 및 7b도에 도시한다. 또한, 각각의 예에서 사용되는 주사신호선의 구동파형을 제8a 및 8b도에 도시한다. 트랜지스터 S1, S2, S3, S4 및 S5는 모두 n채널형이 상용된다.
제7a도는 보조용량(Cs1)을 액정용량과 병렬로 형성한 경우의 예를 도시한다. 이 예에서는 데이타홀드용량(C)와 화소용량(Cs1, Cp1)사이에 형성된 스위치회로에 의해 표시화상의 극성에 따라 데이타홀드용량(C)의 2단자의 접속선이 절환된다. 제8a도에 도시된 파형을 갖는 주사신호선에 따라 데이타홀드용량(C)에 축적된 정극성데이타는 다음 필드에 있어서 부극성데이타로서 화소용량(Cs1, Cp1)에 기입된다. 이 구성에 따라, 1개의 데이타홀드용량으로 제3a도의 예와 동일한 효과가 얻어진다. 제3b도의 예에 비해 스위칭소자인 트랜지스터의 수는 2개 증가하였고, 용량의 수는 1개 감소하였다. 한 화소중에, 1개의 용량이 점하는 면적은 2개의 트랜지스터가 점하는 면적보다 크기 때문에 유효표시영역이 확대될 수 있다.
또한, 제5도의 구성과 제7a도의 구성을 조합시킴으로써 제7b도에 나타낸 바와 같이 1개의 데이타홀드용량(C)와 보조용량(Cs1)을 공용하는 구성을 취할수도 있다. 이 구성예에 있어서, 주사신호선의 구동파형의 예를 제8b도에 나타낸다. 이 구성예에서는 화소내의 용량은 1개만이고, 데이타 기억수단을 내장하기 위한 영역이 매우 적게 억제될수 있다.
이상의 실시예에 있어서, 구동신호는 매트릭스상태로 형성된 화소어레이의 외측으로부터 주사신호선 b 및 c를 통해 공급되나, 이 구동신호는 데이타 신호선으로부터 화소용량(Cs1, Cp1)에 데이타를 기입할 때의 제어에 사용되는 1본 또는 복수본의 주사신호선 a에 제공되는 신호에 의해 각 화소내에서 생성될 수 있다.
본 발명은 상술한 화소부의 소비전력 저감화이외에 다른 부분, 예컨대, 샘플링회로 등의 소비전력저감에도 응용할수 있다.
제9도는 본 발명을 액정표시장치의 샘플링회로에 응용한 경우를 나타낸 것이다. 이 샘플링회로는 표시장치의 데이타드라이버 중에 데이타신호선마다 배치되고, 각 데이타신호선에 비디오신호 등의 화상신호를 제공한다. 이 샘플링회로는 비디오신호가 입력되는 샘플링스위치 SW2를 구비하고, 이 샘플링스위치 SW2는 샘플링신호 Sp 및에 의해 제어된다. 샘플링스위치 SW2의 출력측에는 샘플링용량(Csp1)이 접속되고, 다시 전송스위치 SW3을 통행 정극성의 신호를 기입하는 샘플링 보조용량(Csp2)과, 전송스위치 SW4를 통해 부극성의 신호를 기입하는 샘플링 보조용량(Csp3)이 접속되어 있다. 또한, 샘플링스위치 SW2로서는 제9도에 도시한 장치에서는 CMOS구조를 갖는 트랜지스터로 구성되나, n채널형 트랜지스터 또는 p채널형 트랜지스터로 구성해도 좋다. 또한, 여기에서, 샘플링 보조용량은 상술한 데이타기억수단에, 전송스위치는 상술한 기입수단 및 독출수단에 상응한다.
다음, 이러한 샘플링회로의 동작에 대해 설명한다. 이 경우의 동작은 기본적으로 상술한 화소부에 대한 것과 동일하다.
샘플링기간에 있어서는 샘플링 스위치 SW2가 도통상태로 되고, 샘플링용량(Csp1)에 비디오신호의 전위(데이타)가 가입된다. 샘플링기간이 종료하면, 샘플링 스위치 SW2는 비도통상태로 된다. 샘플링된 데이타는 예컨대, 드라이버 샘플 홀드 방식으로 호칭되는 선순차주사방식의 경우에는 소정 시간후에 다음 시간후에 다음단의 트랜스퍼회로로 전송되고, 패널 샘플 홀드 방식으로 호칭되는 점순차주사방식의 경우에는 샘프링직후에 데이타신호선에 전송된다.
이와 같은 전송기간이 종료하면, 본 발명의 장치에서는 샘플링용량(Csp1)에 충전되어 있는 전하의 적어도 일부가 샘플링용량(Csp1)에 충전되어 있는 신호의 극성에 따라 보조용량(Csp2 또는 Csp3)로 전송된다. 즉, 정극성 신호가 용량(Csp1)에 충전되어 있는 경우, 전하는 전송스위치 SW3을 통해 샘플링 보조용량(Csp2)으로 전송되고, 부극성신호가 용량(Csp1)에 충전되어 있는 경우에는 전하는 전송스위치 SW4를 통해 샘플링 보조용량(Csp3)으로 전송된다.
다음, 이들 샘플링 보조용량(Csp2 및 Csp3)에충전되어 있는 전하를, 비디오신호를 샘플링하기 직전 또는 직후에 샘플링되는 신호의 그성에 따라 샘플링 용량(Csp1)으로 이동한다. 즉, 샘플링용량(Csp1)에 샘플링되는 신호의 극성이 부극성인 경우에는 샘플링 보조용량 (Csp3)의 전하의 샘플링용량(Csp1)으로 이동된다.
상기 전송스위치 SW3 및 SW4는, 제10a도 및 10b도에 도시한 구성으로 할수 있다. 제10a도는 전송스위치 SW4 및 SW3가 n채널형과 p패널형으 트랜지스터로 각각 구성된 경우를 나타내고, 이 경우 트랜지스터 TR1은 전송스위치 SW4와, 트랜지스터 TR2는 전송스위치 SW3와 등가이다. 제10b도는 CMOS스위치로 구성되는 예를 나타내며, 트랜지스터 TR3 및 트랜지스터 TR4는 전송스위치 SW4와, 트랜지스터 TR5 및 트랜지스터 TR6는 전송스위치 SW3와 등가이다. 이러한 구성에 있어서, 스위치제어신호선에서 보내지는 전송스위치 SW3 및SW4를 제어하는 제어신호는 H상태, L 상태 및 고임피던스 HZ 상태의 세값을 가질수 있다. L 상태일 때에는 전송스위치 SW3가 도통상태이고, H 상태는 전송스위치 SW4가 도통상태이며,. HZ 상태일때는 전송스위치 SW3 및 SW4가 모두 비도통상태(OFF상태)로 된다. 단, 제10b도에서, 인버터 IV는 스위치제어신호가 HZ 상태일때는 동 스위치 출력도 HZ상태로 되는 구성으로 될 필요가 있다.
또한, 제10a 및 10b도에 나타낸 회로에서는 스위치제어 신호선을 1본으로 하고 있으나, 이를 복수본으로 할 수도 있으며, 이러한 경우에는 전송스위치 및 전송스위치 주변의 구성이 필요에 따라 변경되어야 한다.
이상의 방법은 샘플링 보조용량(Csp2 및 Csp3)가 샘플링용량(Csp1)에 비해 충분히 큰 경우에는, 표시에 제공한 데이타(전하)를 일단 커패시터 등의 데이타(전하) 기억수단에 축적하고, 다시 데이타로서 재이용함으로써 소비전력의 저감을 도모하는 경우에 이용할 수 있다. 또한, 샘플링 보조용량(Csp2 및 Csp3)가 샘플링 용량(Csp1)에 비해 충분히 크지 않을때는 기억수단에 축적한 데이타(전하)만으로는 양질의 표시가 곤란하기 때문에 부족분을 추가 기입할 필요가 있다. 그러나, 이 경우도 기억수단으로부터 판독된 데이타(전하)분에 상당하는 전력소비를 억제하는 효과가 있다.
제11도는 본 발명의 다른 실시예에 관한 액정표시장치의 기본 개념도를 나타낸다. 이 액정표시장치는 표시 등에 제공한 데이타(전하)를 표시종료후의 다른 부분에 제공하고, 전송 부분에서도 소비전력을 억제하도록 구성되어 있다. 이 액정표시장치는 주사신호선군 A, 주사신호선군 B 및 신호선 D를 구비한다. 신호선 D에는 각 스위치 SWA1 및 SWA2를 통해 용량(부하용량)[CA1 및 CA2]가 접속되어 있다. 이 스위치 SWA1 및 SWA2는 신호선 D와 용량간의 접속 및 차단을 절환하는 것으로, 주사신호선군 A에 의해 그 상태가 제어된다. 스위치 SWB(이하, 전하전송스위치라 함)는 그 한 단부는 스위치 SWA1 및 용량(CA1)사이에, 그 타 단부는 스위치SWA2 및 용량(CA2) 사이에 접속되며, 용량(CA1)과 용량(CA2) 사이에서 데이타(전하)의 전송을 행하는 스위치이다. 전하 전송스위치(SWB)의 상태는 수사신호선 B에 의해 제어된다.
이들 스위치는 예컨대, 트랜지스터로 대표되는 스위칭 소자로 구성될수 있다. 이에 비해, 종래에는 스위치 SWB는 형성되지 않고, 신호선 D를 통해 전송되는 데이타는 주사신호선군 A와 스위치 SWA1 및 SWA2에 의해 제거되며, 용량(CA1 및 CA2)에 기입되는 구성으로 되어 있었다.
이하, 상기 액정표시장치의 동작을 설명한다. 우선, 주사신호선군 A의 제어에 의해 스랏 SWA1을 도통상태(ON)로 하고, 신호선 D의 데이타를 용량(CA1)에 기입한다. 다음, 용량(CA1)에 기입된 전하(데이타)가, 용량(CA1)에 부수되는 기능상 필요가 없게된 상태, 혹은 거의 필요가 없어진 상태일 때, 스위치 SWB를 도통상대(ON)로 하여 용량 CA1의 데이타(전하)를 용량(CA2)로 이동시킨다.
그 후, 가능하면 동일한 타임에서 스위치 SWA2를 도통상태(ON)로 하여 신호선 D의 데이타를 용량(CA2)에 기입한다. 이에 의해, 용량(CA2)로의 데이타(전하)의 기입에 따라 신호선 D로 부터의 전하의 이동을 억제할수 있어, 표시장치로서의 소비전력을 감소시킬수 있다.
제11도에서, 용량(CA1과 CA2)은 같은 신호선 D에 접속되어 있으나, 용량(CA1과 CA2)은 별도의 신호선에 접속되어도 좋다. 또한, 스위치 SWA1과 SWA2의 상태를 제어하는 주사신호선군 A는 복수일 필요는 없고 1본이라도 좋다. 또한, 주사신호선군 B는 1본일 필요는 없고 복수본이라도 좋다. 또한, 주사신호선군 A와 주사신호선군 B는 별도의 신호선일 필요가 없고 같은 주사선을 사용해도 좋다.
또한 제11도에는 신호선 D를 사용하고 있으나, 이 신호선 D 대신에 다른 선(라인), 예컨대 전원선을 사용할수 있다. 이에 의해, 필요에 따라 용량을 별도의 구성요소, 예컨대 전지로 치환할수 있다.
또한, 소비전력의 저감을 도모하기 위해 데이타(전하)의 이동도, 용량간에서만 행할 필요도 없고, 예컨대 용량과 신호선 사이에서 행해도 좋다. 또한, 전하(데이타)의 이동도 일방향일 필요도 없으며, 쌍방향, 예컨대 용량(CA1)에서 용량(CA2)로으 이동과, 용량(CA2)에서 용량(CA1)으로 이동, 즉, 양방향으로 행해도 좋다.
또한, 전하이동을 위한 발생원 등도 하나일 필요는 없으며, 예컨대, 용량(CA1)은 복수의 용량으로 구성되어도 좋으며, 또한 전하의 이동도 제11도에 도시된 바와 같이 일단일 필요가 없고 다단으로 하여도 전혀 지장이 없다. 이상의 각 유의점은 이하의 각 실시예에 있어서도 마찬가지이다.
액정표시장치에 있어서는 상기와 같이 액정의 열화를 방지하기 위해 교류구동을 행하는 것이 보통이며, 예컨대, 일반적으로 액티브매트릭스형 액정표시장치의 구동에 사용된 소위, 프레임+라인 반전구동의 경우에는 제12도에 보인 바와 같이 데이타를 전송하는 것이 좋다. 즉, n프레임에서 m라인에 정극성의 데이타를 기입하면,(m+1)라인에는 부극성의 데이타,(m+2)라인에는 정극성의 데이타, (m+3)라인에는 부극성의 데이타를 기입한다. 다음 필드, 즉, (n+1)필드에서는 m라인에는 n필드와 반대로 부극성의 데이타,(m+1)라인에는 정극성의 데이타,(m+2)라인에는 부극성의 데이타,(m+3)라인에는 정극성의 데이타를 기입한다. 따라서. 이와 같은 주사를 행하기 위해 예컨대, 도면에서 화살표(파선)로 표시한 바와 같이, n필드의 표시종료후, (n+1)필드의 기입을 행하기 전에, m라인의 전하를 (m+1)라인에, (m+2)라인의 전하를 (m+3)라인에 전송하며, (n+1)필드의기입에 따른 전류소비를 감소시킬수 있다. 즉, 소비전력이 적은 액티브매트릭스형 액정표시장치를 실현할수 있다.
제13도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 제13도에서, Xm 및 Xm+1은 주사신호선을 나타내며, Yn 및 Yn+1은 데이타신호선을 나타낸다. 주사신호선 Xm 및 Xm+1과 데이타신호선 Yn 및 Yn+1으 교점근방에 트랜지스터 TR7, TR8, TR9 및 TR10이 배치된다. 각 트랜지스터 TR7, TR8, TR9 및 TR10은 그 게이트전극이 주사신호선 Xm 및 Xm+1에 접속되고, 소스전극과 드레인전극의 한쪽이 데이타신호선 Yn 및 Yn+1에 접속되며 소스전극과 드레인전극의 타방의 전극이 액정용량(화소전극과 대향전극간의 용량을 갖는 커패시터:이하 LC용량이라함)[(Cp2, Cp3, Cp4 및 Cp5)], 및 부가적으로 사용되는 보조용량[(Cs2, Cs3, Cs4 및 Cs5)]에 접속되어 있다.
상기 트랜지스터 TR7의 타방의 전극과 트랜지스터 TR9의 타방의 전극 사이에는 전하전송스위치 SW5가 접속되고, 트랜지스터 TR8의 타방의 전극과 트랜지스터 TR10의 타방의 전극 사이에는 전하전송스위치 SW6이 접속된다. 스위치 SW5와 스위치 SW6은 화소사이에서의 데이타(전하)이동을 행하는 스위치이고, 화소간 데이타(전하)의 이동을 행할 필요가 생긴 경우에는 스위치제어선을 보내는 스위치제어신호에 의해 도통상태(ON)로 된다. 예컨대, 제14도에 도시한 바와 같이, 액정용량(Cp2)의 화소의 표시종류후, 스위치제어신호를 H로 하여, 스위치 SW5를 비도통 상태 (OFF)로 하고, 액정용량(Cp2)로의 기입을 행하고, 계속하여 액정용량(Cp4)로의 기입을 행한다. 또한, 액정용량(Cp2)와 액정용량(Cp4)에 데이타신호를 보내는 데이타신호선이 다른 경우에는 액정용량(Cp2)와 액정용량(Cp4)로의 기입은 동시에 행해도 좋다.
본 실시예에 있어서는 제13도에 도시한 바와 같이, 동일 주사신호선 Xm 또는 Xm+1을 사이에 두고 인접하는 2화소를 모두 동일하게 스위치 SW5 및 SW6을 통해 접속한다. 그러나, 예컨대, 제15도에 도시한 바와 같이 다른 주사신호선 Xm, Xm+1, Xm+2 및 Xm+3을 사이에 두고 인접하는 2화소를 전하전송스위치 SW7, SW8, SW9 및 (SW1)0에의해 접속하고, 각 전하전송스위치 SW7, SW6, SW9 및 (SW1)0을 각각의 스위치 제어신호선 SCm, SCm+1, SCm+2 및 SCm+3으로 제어하여 절환하는 구성으로 하여도 좋다. 또한, 제15도에서, P1, P2…는 액정소자나 액정용량 등을 포함한 화소를 나타낸다.
또한, 제16도에 도시한 바와 같이, 다른 접속예를 채용할 수도 있다.
이 실시예에서는 주사신호선 Xm, Xm+1, Xm+2 및 Xm+3이 스위치제어신호선을 공용하는 경우를 나타낸다. 즉, 주사신호선 Xm+1은 화소 P10으로의 데이타 기입을 행함과 동시에 예컨대 주사신호선 Xm+2 라인에 접속된 하소 P11과, 주사신호선 Xm+3 라인에 접속된 화소 P12에 양 단자를 접속하여 설정된 전송스위치(SW1)2를 도통상태로 할 수 있다.
화소들간의 데이타 전송을 행하는 전하전송스위치의 구성례로는 제17a,17b, 17c도를 채용할 수 있다. 제17a도는 스위치 제어신호에서 제어되는 p채널형 또는 n채널형의 트랜지스터를 이용한 예를 도시한 것이고, 제17b도는 이들을 2개 직렬로 접속한 예를 도시한 것이며, 제17c도는 스위치 제어신호(1)와 스위치 제어신호(2)에 의해 제어되는 CMOS 구성예를 도시한 것이다.
이상과 같이, 제13내지 제17도를 참조하여 설명된 구성은 화소단위로 전하를 이동시키지만, 주사신호단위로 전하를 이동해도 좋다.
제18도는 주사신호 단위로 전하를 이동하는 경우의 구성을 도시한 것이다. 이 경우, 화소 사이에 전하전송 스위치SW가 존재하지 않는 구성이고, 이 구성 자체는 기본적으로 제23도에 도시된 종래예의 구성과 동일하지만, 주사신호선의 동작은 종래와 다르다.
제19도는 18도의 회로의 구동예를 설명하기 위한 도면이다. 이 경우에 있어서는, 각 트랜지스터 TR7, TR8, TR9, TR10, TR11, TR12는 주사신호선 Xm, Xm+1, Xm+2를 보내는 각각의 게이트신호가 H' 레벨인 경우에 액티브 상태로 된다.
먼저, 현재 필드에 있어서, 주사신호선 Xm에 접속된 화소부의 화소용량(보조용량Cs2 및 액정용량 Cp2, 보조용량 Cs3 및 액정용량 Cp3)에 화상데이타의 기입을 행한다. 이 때, 주사신호선 Xm+1에 접속된 화소부(제1화소부)의 화소용량(Cp4+Cs4)에는 전회의 필드에 인가된 제1극성(예컨대 정전하)을 띠는 전하(데이타신호)가 축적되어 있다. 또, 주사신호선 Xm+2에 접속된 하소부(제2화소부)의 화소용량(Cp6+Cs6)에는 전회의 필드에 인가된 제2극성(예컨대 부전하)을 띠는 전하(데이타신호)가 축적되어 있다. 제1화소부의 화소용량(Cp4+Cs4)에 데이타신호선으로부터의 전하를 제공하는 공정을 제1공정으로 한다. 제2화소부의 화소용량(Cp6+Cs6)에 데이타신호선으로부터의 전하를 제공하는 공정을 제2공정으로 한다. 제1극성과 제2극성이 각각 부전하와 정전하로 될 수도 있다.
현재의 필드에 있어서, 제1화소부의 화소용량과 제2화소부의 화소용량이 전기적으로 접속된다(제3공정). 제3공정에서, 주사신호선 Xm+1과 Xm+2는 H 상태로 된다. 그 결과, 제1화소부의 화소용량(Cp4+Cs4)과 제2화소부의 화소용량(Cp6+Cs6)이 데이타신호선을 통해 도통상태로 되어, 둘 사이에 전하의 이동이 행해진다.
그 후, 주사신호선 Xm+1만을 H 상태로 하여, 제1화소부의 화소용량(Cp4+Cs4)으로 데이타의기입을 행한다. 이 때, 화소용량(Cp4+Cs4)에는 제2극성을 띠는 전하가 공급된다. 제3공정에서, 이렇게 제2극성을 띠는 전하가 화소용량(Cp4+Cs4)에 이동되기 때문에, 데이타 기입시에 필요로하는 전하량이 저감된다. 그 결과, 화상표시에 필요한 전하 공급량이 저감된다. 또, 주사신호선의 구동파형도 제19도에 도시된 바와 같은 파형에 한정되지 않고, 그 이외의 파형을 갖는 신호에 의해 구동되어도 좋다. 예컨대, 데이타기입기간과, 화소간의 전하의 이동을 행하는 기간은 제19도와 같이 분리되지 않고 필요에 따라 연속되어도 좋다.
본 발명은 반사형 표시장치와 투과형 표시장치에도 적용될 수 있다.
본 발명은 반사형 표시장치에 적용할 경우, 제20도에 도시된 바와 같이, 표시매체에 있는 액정층을 사이에 두고 표시측 반대쪽에 배치된 반사전극으 하부의 전 영역에 데이타 기억수단과 스위칭회로 등을 배치하는 것이 가능하다. 또, 본 발명을 투과형 표시장치에 적용할 경우, 제21도에 도시된 것과 같이, 해칭으로 나타낸 차광막 밑에 데이타 기억수단과 스위칭회로 등을 배치할 필요가 있기 때문에 개구율이 저하되는 폐해가 있다. 예컨대, 대각선이 5인치이고 화소수가 480(V)×640(H)×3(RGB)인 표시장치일 경우 데이타 기억수단이나 스위칭회로 등을 구성하는 부분의 면적은, 반사형의 경우에는 약 160㎛×53㎛를 요하는 것이지만 형성가능면적이 넓기 때문에 지장이 있다. 이에 비해, 투과형의 경우에는 개구율을 55% 정도로 하면 데이타 기억수단과 스위칭회로 등을 구성하는 부분의 면적이 약 4620㎛2(68㎛×68㎛) 정도이어서, 장치를 형성할 때 이하와 같은 공정을 요한다.
즉, 액정표시장치를 예로 들면, 현재 주로 사용되고 있는 유리기판상에 비정질실리콘 TFT(박막 트랜지스터)를 형성할 경우에는, TFT 소자의 형상이 커져, 스위칭회로 등을 형성하기 위한 공간이 있어야 한다. 이에비해, 다결정실리콘 막과 단결정실리콘 기판 등에 TFT를 형성할 경우에는, 소자 사이즈를 작게 할 수 있기 때문에 스위칭회로 등을 형성하기 위한 공간에 여유가 생길 뿐만아니라, 화소 밑의 회로구성도 비교적 자유롭게 설정될 수 있다.
또, 제20, 21도은 공히 그 구성중 하나의 예를 도시한 것에 불과하고, 구조, 재료 모두 그 외의 구성, 예컨대 제20도에서 반사전극을 A1 대신에 Mo, Ta등을 사용해도 별 차이가 없다.
그런데, 투과형에서도, 커패시터를 데이타기억수단으로 하고, 이 커패시터에 투과형 유전체를 사용하면, 화소부를 유효하게 이용할 수 있다. 제22도는 그 일례를 도시한 것이다. 즉, 화소전극(21)과 대향전극(22) 사이에 액정층(20)을 배치하고, 이것에 의해 표시부를 형성한다. 그외에, 커패시터의 일방의 전극으로 기능하는 대향전극(22)과, 커패시터의 타방의 전극으로 기능하는 전극(24)을 대항 배치하고, 그 사이에 유전체층(23)을 배치하며, 이것에 의해 용량부를 형성한다.
또, 전극(21, 22, 24)의 구성은, 동도에 한하지 않고 다른 구성도 좋다.
예컨대, 대향전극(22)을 2개 배치하고, 일방을 커패시터용의 전극으로, 타방을 대향전극 자체로 하거나, 커패시터용의 전극(24)에 인접하는 전극은 화소전극(21)일 수 있다. 또, 제22도에 있어서는, 기판 등 다른 구성부분에 대해 도시되지 않았지만, 이들을 필요에 따라 부가할 수 있음은 말할 나위도 없다.
이상, 소비전력을 저감하는 방법에 대해 설명하였지만, 이상 설명한 구성은 기본적인 것이고, 상기 실시예를 필요에 따라 변경하거나 조합하여 이용해도 차이가 없다.

Claims (16)

  1. 복수의 데이타신호선; 상기 복수의 데이타신호선과 교차하는 복수의 주사신호선; 상기 복수의 데이타신호선과 복수의 주사신호선에 둘러싸인 부분에 매트릭스 상태로 배치된 복수의 화소부를 포함하며, 상기 복수의 화소부 각각은, 상기 복수의 데이타신호선중 적어도 하나에서 공급된 전하를 저장하여 화상을 표시하기 위한 화소용량; 상기 전하의 적어도 일부를 저장하는 기억수단; 및 상기 화소용량과 기억수단을 전기적으로 접속하는 동작 및 상기 화소용량과 상기 기억수단을 전기적으로 분리시키는 동작을 교대로 선택하는 스위칭수단;을 구비하는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 화상표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스위칭수단은 상기 적어도 하나의 데이타신호선과 상기 화소용량을 소정 주기에서 전기적으로 도통시키는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기억수단은 제1용량 및 제2용량을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 스위칭수단은 상기 복수의 주사신호선중 적어도 하나로부터 제1제어신호 및 제2제어신호를 수신하며, 상기 제1제어신호의 수신시 상기 화소용량과 상기 제1용량을 전기적으로 접속시키고, 상기 제2제어신호의 수신시 상기 화소용량과 상기 제2용량을 전기적으로 접속시키는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 스위칭수단은 상기 소정 주기에 상기 제1제어신호 및 제2제어신호를 각각 적어도 1회 수신하는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 스위칭수단은 복수의 주사신호선중 적어도 하나로부터 제1제어신화와 제2제어신호를 수신하고, 상기 제1제어신호의 수신시 정극성을 갖는 전하를 화소용량으로부터 기억수단에 전송하며, 상기 제2제어신호의 수신시 부극성을 갖는 전하를 화소용량으로부터 기억수단에 전송하는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 스위칭수단은 상기 소정 기간에 상기 제1제어신호 및 제2제어신호를 각각 적어도 1회 수신하는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 화소용량은 액정과 이 액정이 그 사이에 협지되는 한쌍의 전극을 갖는 액정 용량, 및 상기 액정용량과 병렬로 배치된 보조용량을 갖는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  9. 복수의 데이타신호선; 상기 복수의 데이타신호선에 화상신호를 제공하는 샘플링회로들; 상기 복수의 데이타신호선과 교차하는 복수의 주사신호선; 및 상기 복수이 데이타신호선과 복수의 주사신호선에 둘러싸인 부분에 매트릭스 상태로 배치된 복수의 화소부를 포함하며, 상기 샘플링 회로 각각은, 상기 화상신호에 대응하는 전하를 저장하는 샘플링용량; 상기 샘플링용량에 저장된 전하의 적어도 일부를 저장하기 위한 기억수단; 상기 샘플링용량에 저장된 전하의 적어도 일부를 상기 기억수단에 제공하는 동작과 상기 기억수단에 저장된 전하의 적어도 일부를 상기 샘플링용량에 제공하는 동작을 절환하는 스위칭수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 화상표시장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 기억 수단은 제1용량 및 제2용량을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 스위칭수단은 상기 샘플링용량과 상기 제1용량사이에서 정의 극성을 갖는 전하를 이동시키는 동작과, 상기 샘플링용량과 상기 제2용량사이에서 부의 극성을 갖는 전하를 이동시키는 동작을 절환선택하는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  12. 복수의 데이타신호선; 상기 복수의 데이타신호선과 교차하여 배치된 복수의 주사신호선; 상기 복수의 데이타신호선과 복수의 주사신호선에 둘러싸인 부분에 매트릭스 상태로 배치된 복수의 화소부를 포함하며, 상기 복수의 화소부의 각각은 상기 복수의 데이타신호선의 적어도 하나에서 공급된 전하를 저장하여 화상을 표시하기 위한 화소용량을 구비하며, 상기 복수의 화소부중 제1화소부의 화소용량과 상기 제1화소부에 인접하는 제2화소부의 화소용량을 전기적으로 접속시킬수 있는 스위칭 수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브매트릭스형 화상표시장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 화상표시장치는 적어도 하나의 제어신호선을 더 구비하며, 상기 스위칭수단은 상기 제어신호선으로 부터의 제어신호에 따라 상기 제1화소부의 상기 화소용량과 상기 제2화소부의 상기 화소용량을 전기적으로 접속시키는 것을 특징으로하는 화상표시장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 화소용량은 액정 및 그 사이에 상기 액정이 협지되는 한쌍의 전극을 갖는 액정용량과, 상기 액정용량과 병렬로 배치된 보조용량을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  15. 복수의 데이타신호선; 각각이 전하를 저장하여 화상을 표시하는 화소용량을 갖는 매트릭스 상태로 배치된 복수의 화소부를 포함하는 액티브매트릭스형 화상표시장치를 사용하는 화상표시방법으로서, 상기 방법은, 상기 복수의 화소부중 제1화소부의 화소용량에 상기 복수의 데이타신호선중 하나를 통해 화상데이타에 대응하는 전하를 제공한 제1공정; 상기 복수의 화소부중 제2화소부의 화소용량에 상기 복수의 데이타신호선중 하나를 통해 화상데이타에 대응하는 전하를 제공한 제2공정; 및 제1화소부의 화소용량과 상기 제2화소부의 화소용량을 전기적으로 접속하는 제3공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상표시방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1공정은 상기 제1화소부이 화소용량에 제1극성을 갖는 전하를 제공하는 공정이며, 상기 제2공정은 상기 제2화소부이 화소용량에 제2극성을 갖는 전하를 제공하는 공정인 것을 특징으로 하는 화상표시방법.
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