KR100414338B1 - 액정 표시 장치, 구동 회로, 구동 방법 및 전자기기 - Google Patents

액정 표시 장치, 구동 회로, 구동 방법 및 전자기기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 데이터선(114)에 공급되는 데이터 신호 Sj의 전압 진폭을 작게 억제하여, 저소비 전력화를 도모하는 것으로, 주사선(112)에 공급되는 주사 신호 Ysi를 온 상태의 전위로 한 경우에, 데이터선(114)에 공급되는 데이터 신호 Sj를, 농도에 따라, 또한 기입 극성에 따른 전위로 한다. 이 경우, TFT(116)가 온 상태로 되므로, 액정 용량 CLC와 축적 용량 Cstg에는, 데이터 신호 Sj의 전위에 따른 전하가 축적된다. 이후, 주사 신호 Ysi를 오프 상태의 전위로 하고, TFT(116)를 오프 상태로 함과 동시에 축적 용량 Cstg의 타단에서의 전위를, 저전위 측의 용량 전위 Vst(-)로부터 고전위 측의 용량 전위 Vst(+)로 올리면, 올려진 만큼에 상당하는 전하가 액정 용량 CLC로 분배된다. 이로써, 액정 용량 CLC에 인가되는 전압 실효값을 데이터 신호 Sj의 전위 진폭 이상으로 대응하게 할 수 있다.

Description

액정 표시 장치, 구동 회로, 구동 방법 및 전자기기{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE, DRIVING CIRCUIT, DRIVING METHOD, AND ELECTRONIC DEVICES}
본 발명은 저소비 전력화를 도모한 액정 표시 장치, 구동 회로, 구동 방법 및 전자기기에 관한 것이다.
최근, 액정 표시 장치는 음극선관 CRT을 대신하는 디스플레이 장치로서, 각종 정보 처리 기기나 벽걸이형 텔레비전 등의 전자기기에 널리 이용되고 있다.
이러한 액정 표시 장치는 구동 방식 등으로 여러 가지형으로 분류할 수 있지만, 화소를 스위칭 소자에 의해 구동하는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치는 다음과 같은 구성으로 되어있다. 즉, 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치는 매트릭스 형상으로 배열된 화소 전극이나, 이 화소 전극에 접속된 스위칭 소자 등이 마련된 소자 기판과, 화소 전극에 대향하는 대향 전극이 형성된 대향 기판과, 이들 양 기판 사이에 유지된 액정으로 구성되어 있다.
이러한 구성에 있어서, 주사선을 온 상태의 전위로 하면, 해당 주사선에 접속된 스위칭 소자가 도통 상태가 된다. 이 도통 상태 시에, 데이터선을 통해 화소 전극에 대하여 계조(농도)에 따른 전압 신호를 인가하면, 해당 화소 전극 및 대향 전극 사이에 액정을 유지하여 이루어지는 액정 용량에, 해당 전압 신호에 따른 전하가 축적된다. 그리고, 전하 축적 후, 주사선을 오프 상태의 전위로 하여, 스위칭 소자를 오프 상태로 하여도, 해당 액정 용량에서의 전하의 축적은 액정 용량 자신의 용량성이나, 이것에 병설되는 축적 용량 등에 의해서 유지된다. 이와 같이, 각 스위칭 소자를 구동시켜, 축적시키는 전하량을 계조에 따라 제어하면, 액정의 배향 상태가 변화되기 때문에, 화소마다 농도가 변화하게 되어, 계조 표시가 가능해진다.
그런데, 액정 표시 장치에는, 적용되는 전자기기의 특성·특징·용도 등으로부터 저소비 전력이 강하게 요청되고 있다. 한편, 액정 용량을 구동하기 위해서는, 보통, 10볼트 이상의 높은 전압 진폭이 필요하기 때문에, 데이터선에 인가되는전압 신호도 같은 정도의 전압 진폭이 필요해진다.
그러나, 액정 표시 장치 중 가장 높은 주파수로 구동되는 것은 데이터선이며, 이러한 데이터선에, 진폭이 큰 전압 신호를 높은 주파수로 공급하는 구성에서는, 소비 전력이 커지기 때문에, 저소비 전력화와는 역행되게 된다.
본 발명은 상술한 사정에 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 데이터선에 인가하는 전압 신호의 전압 진폭을 작게 억제함에 따라 저소비 전력화를 도모한 액정 표시 장치, 구동 회로, 구동 방법 및 전자기기를 제공하는 데 있다.
도 1(a)는 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 표시 장치의 외관 구성을 나타내는 사시도이고, 도 1(b)는 그 A-A'선 단면도,
도 2는 동 액정 표시 장치의 전기적인 구성을 나타내는 블럭도,
도 3은 동 액정 표시 장치에 있어서의 Y측의 동작을 설명하기 위한 타이밍도,
도 4는 동 액정 표시 장치에 있어서의 X측의 동작을 설명하기 위한 타이밍도,
도 5(a), (b), (c)는 각각 동 액정 표시 장치에 있어서의 화소의 기입 동작을 설명하기 위한 도면,
도 6(a)는 동 액정 표시 장치에 있어서의 주사 신호와 용량 스윙 신호의 전압 파형을 나타내는 도면이고, 도 6(b)는 동 액정 표시 장치에 있어서 화소 전극에 인가되는 전압 파형을 나타내는 도면,
도 7은, 동 액정 표시 장치에 있어서, 액정 용량에 대한 축적 용량의 비와 출력 전압의 압축률의 관계를 나타내는 도면,
도 8(a), (b), (c)는 각각 축적 용량의 타단에 있어서의 전위 시프트량과 데이터선의 최대 출력 전압 진폭의 관계를 나타내는 도면,
도 9(a), (b), (c)는 각각 축적 용량의 타단에 있어서의 전위 시프트량과 데이터선의 최대 출력 전압 진폭의 관계를 나타내는 도면,
도 10은 본 발명의 실시예 2에 따른 액정 표시 장치의 전기적인 구성을 나타내는 블럭도,
도 11은 동 액정 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍도,
도 12는 본 발명의 실시예 3에 따른 액정 표시 장치의 전기적인 구성을 나타내는 블럭도,
도 13은 동 액정 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍도,
도 14는 실시예에 따른 액정 표시 장치를 적용한 전자기기의 일례인 프로젝터의 구성을 나타내는 평면도,
도 15는 실시예에 따른 액정 표시 장치를 적용한 전자기기의 일례인 퍼스널 컴퓨터의 구성을 나타내는 사시도,
도 16은 실시예에 따른 액정 표시 장치를 적용한 전자기기의 일례인 휴대 전화의 구성을 나타내는 사시도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 액정 표시 장치 105 : 액정
108 : 대향 전극 112 : 주사선
113 : 용량선 114 : 데이터 선
116 : TFT(제 1 스위칭 소자) 118 : 화소 전극
119 : 축적 용량
130 : 시프트 레지스터(주사선 구동 회로)
134 : 선택기 150 : 시프트 레지스터
152, 156 : 스위치 154, 158 : 래치 회로
160 : D/A 변환기(150, 152, 154, 156, 158, 160은 데이터선 구동 회로를 구성)
173 : 선택 신호선 175 : 고전위 용량선
177 : 저전위 용량선
181, 183 : TFT(제 2 및 제 3 스위칭 소자)
1100 : 프로젝터 1200 : 퍼스널 컴퓨터
1300 : 휴대 전화
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 건 제 1 발명에 관한 액정 표시 장치에 있어서는, 소정의 간격마다 온 상태의 전위가 되는 주사선과, 대향 전극과 화소 전극에 의해 액정을 사이에 유지하여 이루어지는 액정 용량과, 상기 주사선이 온 상태의 전위인 경우에, 상기 대향 전극의 전위에 대하여 농도에 따른 전위차로 하고, 또한 상기 액정 용량으로의 기입 극성에 대응한 전위가 되는 데이터선과, 상기 데이터선과 상기 화소 전극 사이에 삽입되어, 상기 주사선이 온 상태의 전위이면 온 상태로 하는 한편, 오프 상태의 전위이면 오프 상태로 하는 제 1 스위칭 소자와, 일단이 상기 화소 전극에 접속되는 한편, 타단의 전위가, 해당 온 상태의 전위였던기간에서의 상기 데이터선의 전위가 정극성 기입에 대응하는 것이었다면, 상기 주사선이 오프 상태의 전위로 천이된 후에, 고전위 측으로 시프트하고, 해당 온 상태의 전위였던 기간에서의 상기 데이터선의 전위가 부극성 기입에 대응하는 것이었다면, 상기 주사선이 오프 상태의 전위로 천이된 후에, 저전위 측으로 시프트하는 축적 용량을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 따르면, 주사선이 온 상태의 전위가 되면, 해당 주사선에 접속된 제 1 스위칭 소자가 온 상태가 되는 결과, 액정 용량 및 축적 전극에는, 데이터선의 전위에 따른 전하가 축적된다. 이 후, 제 1 스위칭 소자가 오프 상태이면, 축적 용량에서의 타단의 전위가 시프트하기 때문에, 그 만큼, 축적 용량에서의 일단의 전위가 상승함(또는 하강함)과 동시에, 상승된(또는 하강된) 만큼의 전하가 액정 용량으로 분배되기 때문에, 액정 용량에는, 데이터선의 전위 이상으로 대응하는 전압 실효값이 인가된다. 바꾸어 말하면, 최종적으로 화소 전극에 인가되는 전압 진폭에 비교하여, 데이터선에 인가하는 전압 신호의 전압 진폭이 작게 억제된다. 따라서, 데이터선을 저전압으로 구동하여, 저소비 전력화를 도모하는 것이 가능해진다.
여기서, 제 1 발명에 있어서, 액정 용량에 대하여 축적 용량이 충분히 큰 것이면, 축적 용량에서의 타단의 전위 시프트 분량이 그대로 액정 용량으로 인가되는 것으로 간주할 수 있다. 단, 실제로는, 축적 용량을 액정 용량보다도 수배 정도로 하는 것이 한계이기 때문에, 축적 용량에서의 타단의 전위 시프트 분량이 압축되어, 액정 용량에 인가되어지지만, 상기 액정 용량에 대한 상기 축적 용량의 용량비율은 4 이상이면, 전압 진폭의 감소분도 약 20% 이하로 적어, 레이아웃적으로도 현실적이다.
또한, 제 1 발명에 있어서, 상기 축적 용량의 타단은 용량선을 통해 행마다 공통 접속되는 구성이 바람직하다. 단, 이 구성에서는, 액정 용량을 주사선마다의 반전(행 반전) 또는 수직 주사 기간마다의 반전(프레임 반전)밖에 할 수 없기 때문에, 용량선을 분단하여, 분단한 용량선 전위의 시프트 방향을 서로 역방향으로 하는 구성이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 용량선의 분단 부분을 경계로, 액정 용량의 기입 극성이 반전된 상태가 되기 때문에, 대향 전극으로의 돌입 전류는 주사선마다의 반전 등과 비교하여 감소하기 때문에, 보다 저소비 전력화가 가능해진다.
한편, 제 1 발명에 있어서, 소정의 제 1 전위로 유지되는 저전위 용량선과, 상기 제 1 전위보다도 높은 제 2 전위로 유지되는 고전위 용량선과, 상기 저전위 용량선 또는 상기 고전위 용량선중 어느 하나를, 선택 신호선의 전위에 따라 택일적으로 선택하여, 상기 축적 용량의 타단에 인가하는 선택기를 구비하는 구성이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 화소마다 기입 극성을 선택하는 것이 가능해진다.
이 구성에 있어서, 선택기는 상기 저전위 용량선 또는 상기 고전위 용량선 중 어느 한쪽과 상기 축적 용량의 타단 사이에 삽입되어, 상기 선택 신호선의 전위가 고전위 측 또는 저전위 측 중 어느 한쪽의 전위이면 온 상태로 하는 제 2 스위칭 소자와, 상기 저전위 용량선 또는 상기 고전위 용량선 중 다른 한쪽과 상기 축적 용량의 타단 사이에 삽입되어, 상기 선택 신호선의 전위가 고전위 측 또는 저전위 측 중 어느 다른 한쪽의 전위이면 온 상태로 하는 제 3 스위칭 소자로 이루어지는 형태를 생각할 수 있다. 이 형태에 의하면, 제 1, 제 2 및 제 3 스위칭 소자를 공통 프로세스로 형성할 수 있기 때문에, 저소비 전력화 외에, 소형화나 집적화 등을 도모하는 경우에 유리해진다.
또한, 선택기를 구비한 구성에 있어서는, 상기 선택기의 선택 특성을, 상기 주사선이 연장하는 방향으로 서로 인접하는 것끼리 서로 반대 특성으로 하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 액정 용량을 데이터선마다 반전(열 반전)할 수 있기 때문에, 고화질화를 도모하는 것이 가능해진다.
또한, 선택기를 구비한 구성에서는, 상기 선택기의 선택 특성을 상기 주사선이 연장하는 방향으로 서로 인접하는 것끼리 서로 반대 특성으로 함과 동시에, 상기 데이터선이 연장하는 방향으로 서로 인접하는 것끼리라도 서로 반대 특성으로 하는 구성이 가장 바람직하다. 이 구성에 의해, 액정 용량을 화소마다 반전할 수 있기 때문에, 저소비 전력화와 동시에 고화질화를 도모하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에 있어서의 전자기기는 상기 액정 표시 장치를 구비하기 때문에, 저소비 전력화를 도모할 수 있게 된다. 또, 이러한 전자기기로서는, 화상을 확대 투사하는 프로젝터나, 직시형, 예컨대, 퍼스널 컴퓨터나 휴대 전화 등의 표시부 등을 들 수 있다.
또, 상기 제 1 발명은 액정 표시 장치의 구동 회로로서도 실현할 수 있다. 즉, 본 건 제 2 발명에 따른 액정 표시 장치의 구동 회로에 있어서는, 주사선과 데이터선의 교차에 대응하여 마련되고, 또한 대향 전극과 화소 전극에 의해 액정을 사이에 유지하여 이루어지는 액정 용량과, 상기 데이터선과 상기 화소 전극 사이에삽입되어, 상기 주사선이 온 상태의 전위이면 온 상태로 하는 한편, 오프 상태의 전위이면 오프 상태로 하는 제 1 스위칭 소자와, 일단이 상기 화소 전극에 접속된 축적 용량을 구비하는 액정 표시 장치를 구동함에 있어, 상기 주사선을 소정의 간격마다 온 상태의 전위로 하는 주사선 구동 회로와, 상기 주사선 구동 회로에 의해서, 상기 주사선이 온 상태의 전위가 된 경우에, 상기 데이터선의 전위를, 상기 대향 전극의 전위에 대하여 농도에 따른 전위차로 하고, 또한 상기 액정 용량으로의 기입 극성에 대응한 전위로 하는 데이터선 구동 회로와, 상기 주사선이 온 상태의 전위인 경우에 상기 데이터선의 전위가 정극성 기입에 대응하는 것이었다면, 상기 주사선이 오프 상태의 전위로 천이한 후에, 상기 축적 용량에서의 타단의 전위를 고전위 측으로 시프트시키는 한편, 해당 온 상태의 전위에서의 상기 데이터선의 전위가 부극성 기입에 대응하는 것이었다면, 상기 주사선이 오프 상태의 전위로 천이한 후에, 상기 축적 용량에서의 타단의 전위를 저전위 측으로 시프트시키는 축적 용량 구동 회로를 구비하는 구성을 특징으로 하고 있다. 이 구성에 의하면, 상기 제 1 발명과 같이, 최종적으로 화소 전극에 인가되는 전압 진폭에 비교하여, 데이터선에 인가하는 전압 신호의 전압 진폭을 작게 억제할 수 있기 때문에, 저소비 전력화를 도모할 수 있게 된다.
또한, 상기 제 1 발명은 액정 표시 장치의 구동 방법으로서도 실현할 수 있다. 즉, 본 건 제 3 발명에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법에 있어서는, 주사선과 데이터선의 교차에 대응하여 마련되고, 또한 대향 전극과 화소 전극에 의해 액정을 사이에 유지하여 이루어지는 액정 용량과, 상기 데이터선과 상기 화소 전극사이에 삽입되어, 상기 주사선이 온 상태의 전위이면 온 상태로 하는 한편, 오프 상태의 전위이면 오프 상태로 하는 제 1 스위칭 소자와, 일단이 상기 화소 전극에 접속된 축적 용량을 구비하는 액정 표시 장치를 구동함에 있어서, 상기 주사선을 소정의 간격마다 온 상태의 전위로 하고, 상기 주사선을 온 상태의 전위로 한 경우에, 상기 데이터선의 전위를, 상기 대향 전극의 전위에 대하여 농도에 따른 전위차로 하고, 또한 상기 액정 용량으로의 기입 극성에 대응한 전위로 하여, 상기 주사선을 온 상태의 전위로 한 경우에 상기 데이터선의 전위를 정극 기입에 대응시켰으면, 상기 주사선을 오프 상태의 전위로 천이시킨 후에, 상기 축적 용량에 있어서의 타단의 전위를 고전위 측으로 시프트시키는 한편, 상기 주사선을 온 상태의 전위로 한 경우에 상기 데이터선의 전위를 부극성 기입에 대응시켰으면, 상기 주사선을 오프 상태의 전위로 천이시킨 후에, 상기 축적 용량에서의 타단의 전위를 저전위 측으로 시프트시키는 방법을 특징으로 하고 있다. 이 방법에 의하면, 상기 제 1 및 제 2 발명과 같이, 최종적으로 화소 전극에 인가되는 전압 진폭에 비교하여, 데이터선에 인가하는 전압 신호의 전압 진폭을 작게 억제할 수 있기 때문에, 저소비 전력화를 도모할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
(1 : 실시예 1)
먼저, 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 1(a)는 이 액정 표시 장치의 구성을 나타내는 사시도이며, 도 1(b)는 도 1(a)에 있어서의 A-A'선 단면도이다.
이들의 도면에 도시한 바와 같이, 액정 표시 장치(100)는 각종 소자나 화소 전극(118) 등이 형성된 소자 기판(101)과, 대향 전극(108) 등이 형성된 대향 기판(102)이 스페이서(103)를 포함하는 밀봉재(104)에 의해서 일정한 간격을 유지하고, 서로 전극 형성면이 대향하도록 접합됨과 동시에, 이 간극에 예컨대 TN(Twisted Nematic)형 액정(105)이 봉입된 구성으로 되어있다.
또, 소자 기판(101)에는, 본 실시예에서는, 유리나, 반도체, 석영 등이 이용되지만, 불투명한 기판을 이용해도 상관없다. 단, 소자 기판(101)으로, 불투명한 기판을 이용할 경우에는, 투과형이 아니라 반사형으로서 이용할 필요가 있다. 또한, 밀봉재(104)는 대향 기판(102)의 주변을 따라 형성되지만, 액정(105)을 봉입하기 위해서 일부가 개구되어 있다. 이 때문에, 액정(105)의 봉입 후에, 그 개구 부분이 밀봉재(106)에 의해서 밀봉되어 있다.
다음에, 소자 기판(101)의 대향면으로서, 밀봉재(104)의 외측 한 변에 위치하는 영역(150a)에는, 데이터선을 구동하기 위한 회로(상세는 후술함)가 형성되어 있다. 또한, 이 한 변의 외주 부분에는, 복수의 실장 단자(107)가 형성되어, 외부 회로로부터 각종 신호를 입력하는 구성으로 되어있다.
또한, 이 한 변에 인접하는 2변에 위치하는 영역(130a)에는, 각각 주사선이나 용량선 등을 구동하기 위해서 회로(상세는 후술한다)가 형성되고, 행(X) 방향의 양측에서 구동하는 구성으로 되어있다. 또한, 나머지 한 변에는, 2개의 영역(130a)에 형성되는 회로에서 공용되는 배선(도시 생략) 등이 마련된다. 또,행 방향으로 공급되는 신호 지연이 문제가 되지 않는다면, 이들의 신호를 출력하는 회로를 한 쪽 1개의 영역(130a)에만 형성하는 구성이어도 상관없다.
한편, 대향 기판(102)에 마련되는 대향 전극(108)은 소자 기판(101)과의 접합 부분에 있어서의 4 모서리 중, 적어도 한 곳에 마련된 은 페이스트 등의 도통 재료에 의해서, 소자 기판(101)에 형성된 실장 단자(107)와 전기적으로 접속되어, 시간적으로 일정한 전위 LCcom으로 유지되는 구성으로 되어있다.
그밖에, 대향 기판(102)에는, 특별히 도시는 하지 않지만, 화소 전극(118)과 대향하는 영역에, 필요에 따라 착색층(컬러 필터)이 마련된다. 단, 후술하는 프로젝터와 같이 색광 변조의 용도로 적용할 경우, 대향 기판(102)에 착색층을 형성할 필요는 없다. 또한, 착색층을 마련하였는지 여부에 관계없이, 광의 리크에 의한 콘트라스트비의 저하를 방지하기 위해서, 화소 전극(118)과 대향하는 영역 이외의 부분에는 차광막이 마련되어 있다(도시 생략).
또한, 소자 기판(101) 및 대향 기판(102)의 각 대향면에는, 액정(105)에서의 분자의 장축 방향이 양 기판 사이에서 약 90도 연속적으로 비틀어지도록 러빙(rubbing) 처리된 배향막이 마련되는 한편, 그 각 배면 측에는 배향 방향을 따른 방향으로 흡수축이 설정된 편광자가 각각 마련된다. 이것에 의해, 액정 용량(화소 전극(118)과 대향 전극(108) 사이에서 액정(105)을 사이에 유지하여 이루어지는 용량)으로 인가되는 전압 실효값이 제로(Zero)이면, 투과율이 최대가 되는 한편, 전압 실효값이 커짐에 따라서, 투과율이 서서히 감소하여, 드디어는 투과율이 최소가 되는 구성으로 되어있다. 즉, 본 실시예에서는, 노멀리 화이트 모드의 구성으로 되어있다.
또, 배향막이나 편광자 등에 관해서는, 본 건과는 직접 관계가 없기 때문에, 그 도시에 관해서는 생략하기로 한다. 또한, 도 1(b)에서, 대향 전극(108)이나, 화소 전극(118), 실장 단자(107) 등에는 두께를 가지게 하고 있지만, 이것은, 위치관계를 나타내기 위한 편의적인 조치이며, 실제로는, 기판의 두께에 대하여 시인할 수 없을 정도로 얇다.
(1-1:전기적인 구성)
다음에, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 전기적인 구성에 대하여 설명한다. 도 2는 이 전기적인 구성을 나타내는 블럭도이다.
이 도면에 도시한 바와 같이, 주사선(112) 및 용량선(113)이 각각 X(행) 방향으로 연장하여 형성되는 한편, 데이터선(114)이 Y(열) 방향으로 연장하여 형성되고, 이들의 교차에 대응하여 화소(120)가 형성되어 있다. 여기서, 설명의 편의상, 주사선(112)(용량선(113))의 개수를 「m」이라 하고, 데이터선(114)의 개수를 「n」이라 하면, 화소(120)는 m행n열의 매트릭스 형상으로 배열하게 된다. 또한, 본 실시예에서는, 도면의 기재 상 m, n을 우수로 하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 하나의 화소(120)에 대하여 착안하면, N 채널형 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하, 「TFT」라 칭함)(116)의 게이트가 주사선(112)에 접속되고, 그 소스가 데이터선(114)에 접속되고, 또한, 그 드레인이 화소 전극(118) 및 축적 용량(119)의 일단에 접속되어 있다. 상술한 바와 같이, 화소 전극(118)은 대향 전극(108)에 대향하고, 또한, 양 전극 사이에 액정(105)이 유지되어, 액정 용량이 구성되어 있다. 즉, 액정 용량은 일단을 화소 전극(118)으로 하고, 타단을 대향 전극(108)으로 하여, 액정(105)을 사이에 유지한 구성으로 되어있다.
이 구성에 있어서, 주사선(112)에 공급되는 주사 신호가 온 상태의 전위인 H레벨이 되면, TFT(116)가 온 상태가 되어, 데이터선(114)의 전위에 따른 전하가 액정 용량 및 축적 용량(119)에 기입되게 된다. 또, 축적 용량(119)의 타단은 본 실시예에서는, 용량선(113)에 1행마다 공통 접속되어 있다.
그런데, Y 측에 대해서 보면, 시프트 레지스터(130)(주사선 구동 회로)는 도 3에 도시한 바와 같이, 1수직 주사 기간(1F) 중 최초로 공급되는 전송 개시 펄스 DY를 클럭 신호 CLY의 상승 및 하강에서 순서대로 시프트하고, 주사 신호 Ys1, Ys2, Ys3, …, Ysm을 각각 1행 째, 2행 째, 3행 째, …, m행 째의 주사선(112)에 공급하는 것이다. 여기서, 주사 신호 Ys1, Ys2, Ys3, …, Ysm은, 도 3에 도시한 바와 같이, 서로 중복하지 않도록, 1 수평 주사 기간(1H)마다 액티브 레벨(H레벨)이 된다.
다음에, 본 실시예에서는, 플립플롭(132) 및 선택기(134)(축적 용량 구동 회로)가 행마다 마련되어 있다. 여기서 일반적으로, i(i는 1≤i≤m을 만족하는 정수)행 째에 대응하는 플립플롭(132)의 클럭 펄스 입력단 Cp에는, i행 째에 대응하는 주사 신호 Ysi의 반전 신호가 공급되고, 또한, 그 데이터 입력단 D에는, 1수직주사 기간(1F)마다 논리 레벨이 반전하는 신호 FR(도 3 참조)이 공급되어 있다. 이 때문에, i행 째의 플립플롭(132)은 주사 신호 Ysi의 하강에서, 신호 FR을 래치하여, 선택 제어 신호 Csi로서 출력하게 된다.
계속해서, 일반적으로 i행 째의 선택기(134)는 선택 제어 신호 Csi의 논리 레벨이 H레벨이면 입력단 A를 선택하는 한편, L레벨이면 입력단 B를 선택하여, 용량 스윙 신호 Yci로서 i행 째의 용량선(113)에 공급하는 것이다.
여기서, 기수행 째의 선택기(134)에서의 입력단 A의 전위는 고전위 측의 용량 전위 Vst(+)이며, 그 입력단 B의 전위는 저전위 측의 용량 전위 Vst(-)이다.
한편, 우수행 째의 선택기(134)에서의 입력단 A의 전위는 저전위 측의 용량 전위 Vst(-)이며, 그 입력단 B의 전위는 고전위 측의 용량 전위 Vst(+)이다.
즉, 기수행의 선택기(134)와, 우수행의 선택기(134)에서는 입력단 A, B의 용량 전위가 서로 교체된 관계로 되어있다.
한편, X 측에 착안하면, 시프트 레지스터(150)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 전송 개시 펄스 DX를 클럭 신호 CLX의 상승 및 하강에서 순서대로 시프트하여, 서로 배타적으로 액티브 레벨(H레벨)이 되는 샘플링 제어 신호 Xs1, Xs2, …, Xsn을 각각 출력하는 것이다. 여기서, 샘플링 제어 신호 Xs1, Xs2, …, Xsn은 서로 중복하지 않도록, 순차적으로 액티브 레벨(H레벨)이 된다.
그런데, 시프트 레지스터(150)의 출력 측에는, 제 1 샘플링 스위치(152), 제 1 래치 회로(154), 제 2 샘플링 스위치(156), 제 2 래치 회로(158) 및 D/A 변환기(160)가 각각 데이터선(114)의 1열마다 마련된다.
이 중, 일반적으로 j(j는, 1≤j≤n을 만족하는 정수)열 째에 대응하는 제 1 샘플링 스위치(152)는 샘플링 제어 신호 Xsj가 액티브 레벨이 되면 온 상태가 되어, 계조 데이터 Data를 샘플링하는 것이다.
여기서, 계조 데이터 Data는 화소(120)의 계조(농도)를 지시하는 4비트의 디지털 데이터이다. 이 때문에, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 화소(120)는 4비트의 계조 데이터 Data에 따라서 16(=24)계조의 표시를 하게 된다. 또, 계조 데이터 Data는 실장 단자(107)(도 1참조)를 통해, 도시하지 않은 외부 회로로부터 소정의 타이밍으로 공급되는 구성으로 되어있다.
계속해서, j열 째에 대응하는 제 1 래치 회로(154)는 마찬가지로 j열 째에 대응하는 제 1 샘플링 스위치(152)에 의해서 샘플링된 계조 데이터 Data를 래치하는 것이다.
다음에, j열 째에 대응하는 제 2 샘플링 스위치(156)는 마찬가지로 j열 째에 대응하는 제 1 래치 회로(154)에 의해서 래치된 계조 데이터 Data를, 래치 펄스 LP가 액티브 레벨(H레벨)이 되었을 때에, 샘플링하는 것이다.
또한, j열 째에 대응하는 제 2 래치 회로(158)는 마찬가지로 j열 째에 대응하는 제 2 샘플링 스위치(156)에 의해서 샘플링된 계조 데이터 Data를 래치하는 것이다.
그리고, j열 째의 D/A 변환기(160)는 마찬가지로 j열 째에 대응하는 제 2 래치 회로(158)에 의해서 래치된 계조 데이터 Data를, 신호 PS의 논리 레벨에 대응하는 극성 측의 아날로그 신호로 변환하여, 데이터 신호 sj로서 출력하는 것이다.
여기서, 신호 PS는, 그 논리 레벨이 H레벨인 경우에, 화소(120)에의 정(正)극성 기입을 지시하는 한편, 그 논리 레벨이 L레벨인 경우에, 화소(120)에의 부(負)극성 기입을 지시하는 신호이고, 본 실시예에서는, 도 3 또는 도 4에 도시한 바와 같이, 1 수평 주사 기간(1H)마다 논리 레벨이 반전한다. 또한, 신호 PS의 논리 레벨은 동일한 수평 주사 기간에 대해서만 보았을 경우, 1수직 주사 기간마다 반전한다(도 3의 괄호 참조). 즉, 본 실시예에서는, 주사선(112)마다 극성 반전(행 반전)이 행해지는 구성으로 되어있다.
또, 본 실시예에 있어서, 화소(120) 또는 액정 용량에서의 극성 반전이란, 액정 용량의 타단인 대향 전극(108)의 전위를 기준으로 하여, 그 전압 레벨을 교류 반전시키는 것을 말한다.
또한, 도 2에서, 시프트 레지스터(130), 플립플롭(132) 및 선택기(134)는 화소(120)의 배열 영역에 대하여 좌측에만 배열하고 있지만, 실제로는, 도 1에 도시한 바와 같이, 좌우 대칭으로 오른쪽에도 배열하여, 좌우의 양측에서 각각 주사선 및 용량선을 구동하는 구성으로 되어있다.
(1-2 : Y 측의 동작)
다음에, 상술한 구성에 따른 액정 표시 장치의 동작 중 Y 측의 동작에 대하여 설명한다. 여기서, 도 3은 이 액정 표시 장치에서의 Y 측의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
이 도면에 도시한 바와 같이, 수직 주사 기간의 최초로 공급되는 전송 개시펄스 DY가 시프트 레지스터(130)(도 2 참조)에 의해, 클럭 신호 CLY의 상승 및 하강에 따라 시프트되어, 1 수평 주사 기간 1H마다, 순차적으로 배타적으로 H레벨이 되는 주사 신호 Ys1, Ys2, Ys3, …, Ysm으로서 출력된다.
여기서, 최초의 1수직 주사 기간(1F)에 있어서, 신호 FR이 H레벨인 경우로서, 주사 신호 Ys1이 H레벨이 되었을 때, 신호 PS는 H레벨이 된다(1행 째의 주사선(112)에 위치하는 화소(120)에 대하여 정극성 기입이 지시됨). 이후, 주사 신호 Ys1의 하강에 있어서, 1행 째의 플립플롭(132)은 해당 신호 FR를 래치한다.
이 때문에, 1행 째의 플립플롭(132)에 의한 선택 제어 신호 Cs1은 주사 신호 Ys1이 하강하면(즉, 첫째 줄에 위치하는 화소(120)의 TFT(116)가 오프 상태이면), H레벨로 천이하는 결과, 1행 째의 선택기(134)는 그 입력단 A를 선택하기 때문에, 1행 째의 용량선(113)에 공급되는 용량 스윙 신호 Yc1은 고전위 측의 용량 전위 Vst(+)가 된다.
따라서, 주사 신호 Ys1이 H레벨이 되면, 정극성 기입이 지시되고, 이후, 해당 주사 신호 Ys1이 L레벨로 하강하면, 용량 스윙 신호 Yc1이 고전위 측의 용량 전위 Vst(+)로 천이하는 구성으로 되어있다.
다음에, 주사 신호 Ys2가 H레벨이 되었을 때에, 신호 PS는 L레벨로 반전된다(2행 째의 주사선(112)에 위치하는 화소(120)에 대하여 부극성 기입이 지시된다). 이후, 주사 신호 Ys2의 하강에서, 2행 째의 플립플롭(132)이 해당 신호 FR을 래치하기 때문에, 선택 제어 신호 Cs2는 주사 신호 Ys2가 하강하면(즉, 2행 째에 위치하는 화소(120)의 TFT(116)가 오프 상태임), H레벨로 천이하는 결과, 2행째의 선택기(134)는 그 입력단 A를 선택한다.
단, 우수행의 선택기(134)는 기수행의 선택기(134)와는, 입력단 A, B에 공급되어 있는 용량 전위가 서로 교체되어 있기 때문에(도 2참조), 2행 째의 용량선(113)에 공급되는 용량 스윙 신호 Yc2는 주사 신호 Ys2의 하강에서, 저전위 측의 용량 전위 Vst(-)가 된다.
따라서, 주사 신호 Ys2가 H레벨이 되면, 부극성 기입이 지시되고, 이후, 해당 주사 신호 Ys2가 L레벨로 하강하면, 용량 스윙 신호 Yc2가 저전위 측의 용량 전위 Vst(-)로 천이하는 구성으로 되어있다.
이하 동일한 동작이, 3행 째, 4행 째, 5행 째, …, m행 째의 플립플롭(132) 및 선택기(134)에서 반복하여 행해지게 된다. 즉, 신호 FR이 H레벨인 1수직 주사 기간(1F)에 있어서, i행 째의 주사선(112)에 공급되는 주사 신호 Ysi가 H레벨이 되면, i가 기수이면 정극성 기입이 지시되고, 이후, 해당 주사 신호 Ysi가 L레벨로 하강하면, i행 째의 용량선(113)에 공급되는 용량 스윙 신호 Yci는 저전위 측의 용량 전위 Vst(-)에서 고전위 측의 용량 전위 Vst(+)로 천이하는 한편, i가 우수이면 부극성 기입이 지시되고, 이후, 해당 주사 신호 Ysi가 L레벨로 하강하면, 용량 스윙 신호 Yci는 고전위 측의 용량 전위 Vst(+)에서 저전위 측의 용량 전위 Vst(-)로 천이하게 된다.
또, 다음 수직 주사 기간에서는, 신호 FR은 L레벨이 된다. 이 때문에, i행 째의 주사선(112)에 공급되는 주사 신호 Ysi가 H레벨에서 L레벨이 되었을 때, i행 째의 용량선(113)에 공급되는 용량 스윙 신호 Yci는, i가 기수이면, 고전위 측의용량 전위 Vst(+)에서 저전위 측의 용량 전위 Vst(-)로 천이하는 한편, i가 우수이면, 저전위 측의 용량 전위 Vst(-)에서 고전위 측의 용량 전위 Vst(+)로 천이하게 된다.
단, 신호 PS의 논리 레벨도 반전하기 때문에, 정극성 기입이 지시된 후, 주사 신호 Ysi가 L레벨로 하강하면, 용량 스윙 신호 Yci는 저전위 측의 용량 전위 Vst(-)에서 고전위 측의 용량 전위 Vst(+)로 천이하는 한편, 부극성 기입이 지시된 후, 주사 신호 Ysi가 L레벨로 하강하면, 용량 스윙 신호 Yci가 고전위 측의 용량 전위 Vst(+)에서 저전위 측의 용량 전위 Vst(-)로 천이하는 점에 변함은 없다.
(1-3:X 측의 동작)
다음에, 액정 표시 장치의 동작 중 X 측의 동작에 대하여 설명한다. 여기서, 도 4는 이 액정 표시 장치에 있어서의 X 측의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
우선, 도 4에 있어서, 1행 째의 주사선(112)에 공급되는 주사 신호 Ys1이 H레벨이 되는 1 수평 주사 기간(도면에서 ①로 나타내는 기간)에 대하여 착안하면, 해당 기간에 앞서, 1행 1열, 1행 2열, …, 1행n열의 화소에 대응하는 계조 데이터 Data가 순서대로 공급된다. 이 중, 1행 1열의 화소에 대응하는 계조 데이터 Data가 공급되는 타이밍에서, 시프트 레지스터(150)로부터 출력되는 샘플링 제어 신호 Xs1이 H레벨이 되면, 1열 째에 대응하는 제 1 샘플링 스위치(152)의 온 상태에 의해, 해당 계조 데이터가 마찬가지로 1열 째에 대응하는 제 1 래치 회로(154)에 래치된다.
다음에, 1행 2열의 도트에 대응하는 계조 데이터 Data가 공급되는 타이밍에 있어서, 샘플링 제어 신호 Xs2가 H레벨이 되면, 2열 째에 대응하는 제 1 샘플링 스위치(152)의 온 상태에 의해, 해당 계조 데이터가 마찬가지로 2열 째에 대응하는 제 1 래치 회로(154)에 각각 래치되고, 이하 마찬가지로, 1행n열의 도트에 대응하는 계조 데이터 Data가 n열 째에 대응하는 제 1 래치 회로(154)에 각각 래치된다. 이렇게 하여, 1행 째에 위치하는 n개의 화소에 대응하는 계조 데이터 Data가 1열 째, 2열 째, …, n열 째에 대응하는 제 1 래치 회로(154)에 각각 래치되게 된다.
계속해서, 래치 펄스 LP가 출력되면(그 논리 레벨이 H레벨이 되면), 각각 1열 째, 2열 째, …, n열 째에 대응하는 제 1 래치 회로(154)에 각각 래치된 계조 데이터 Data가 제 2 샘플링 스위치(156)의 온 상태에 의해, 각각 대응하는 열의 제 2 래치 회로(158)에, 일제히 래치되게 된다.
그리고, 1열 째, 2열 째, …, n열 째에 대응하는 제 2 래치 회로(158)에 각각 래치된 계조 데이터 Data가 각각 대응하는 열의 D/A 변환기(160)에 의해서, 신호 PS의 논리 레벨에 대응하는 극성 측의 아날로그 신호로 변환되어, 데이터 신호 S1, S2, …, Sn으로서 출력된다.
이 때, 데이터 신호 S1, S2, …, Sn의 전위는 신호 PS가 H레벨이면, 정극성 기입에 대응한 것, 상세하게는, 정극측의 백(白) 레벨에 대응하는 전위 Vwt(+)에서, 정극측의 흑(黑) 레벨에 대응하는 전위 Vbk(+)까지의 범위에 있어서, 계조 데이터 Data에 대응한 것이 된다.
계속해서, 2행 째의 주사선(112)에 공급되는 주사 신호 Ys2가 H레벨이 되는 1 수평 주사 기간(도면에 ②로 나타내는 기간)에 대하여 착안하면, 해당 기간에 앞서, 2행1열, 2행2열, …, 2행n열의 화소에 대응하는 계조 데이터 Data가 순서대로 공급되어, 주사 신호 Ys1이 H레벨이 되는 기간과 동일한 동작이 실행된다.
즉, 제 1에, 샘플링 제어 신호 Xs1, Xs2, …, Xsn이 순서대로 H레벨이 되면, 2행1열, 2행2열, …, 2행n열의 화소에 대응하는 계조 데이터 Data가, 1열 째, 2열 째, …, n열 째에 대응하는 제 1 래치 회로(154)에 각각 래치되고, 이후, 제 2에, 래치 펄스 LP의 출력에 의해, 래치된 계조 데이터 Data가 대응하는 열의 제 2 래치 회로(158)에 일제히 래치되고, 제 3에, 각각 대응하는 열의 D/A 변환기(160)에 의해서, 신호 PS의 논리 레벨에 대응하는 극성 측의 아날로그 신호로 변환되어, 데이터 신호 S1, S2, …, Sn으로서 출력된다.
단, 이 수평 주사 기간(2)에서는, 신호 PS가 L레벨로 반전하기 때문에, 데이터 신호 S1, S2, …, Sn의 전위는 부극성 기입에 대응한 것, 상세하게는, 부극 측의 백 레벨에 대응하는 전위 Vwt(-)에서, 부극 측의 흑 레벨에 대응하는 전위 Vbk(-)까지의 범위에 있어서, 계조 데이터 Data에 대응한 것이 된다.
이하, 동일한 동작이, 주사 신호 Ys3, Ys4, …, Ysm이 H레벨이 될 때마다, 반복하여 실행되게 된다.
즉, i행 째의 주사선(112)에 공급되는 주사 신호 Ysi가 H레벨이 되는 1 수평 주사 기간에 앞서, i행1열, i행2열, …, i행n열의 화소에 대응하는 계조 데이터 Data가 순서대로 공급되어, 1열 째, 2열 째, …, n열 째에 대응하는 제 1 래치 회로(154)에 각각 래치되고, 이후, 래치 펄스 LP의 출력에 의해, 대응하는 열의 제 2 래치 회로(158)에 일제히 래치되어, 각각 대응하는 열의 D/A 변환기(160)에 의해서, 신호 PS의 논리 레벨에 대응하는 극성 측의 아날로그 신호로 변환되어, 데이터 신호 S1, S2, …, Sn으로서 출력된다.
이때, 데이터 신호 S1, S2, …, Sn의 전위는, i가 기수이면 신호 PS가 H레벨이 되기 때문에 정극성 기입에 대응하게 되는 한편, i가 우수이면 신호 PS가 L레벨이 되기 때문에 부극성 기입에 대응하게 된다.
또, 다음 수직 주사 기간에서는, 동일한 동작이 실행되지만, 신호 PS는 동일한 수평 주사 기간에 대해서 본 경우, 1수직 주사 기간마다 반전하기 때문에, 데이터 신호 S1, S2, …, Sn의 전위는, i가 기수이면, 부극성 기입에 대응하게 되는 한편, i가 우수이면, 정극성 기입에 대응하게 된다.
(1-4 : 축적 용량 및 액정 용량에 있어서의 동작)
계속해서, 상술한 바와 같은 Y 측 및 X 측의 동작이 행해진 경우에, 축적 용량 및 액정 용량에 있어서의 동작에 대하여 설명한다. 도 5(a), 도 5(b) 및 도 5(c) 각각은 이들의 용량에 있어서의 전하의 축적 동작을 설명하기 위한 도면이다.
또, 이들 도면의 좌측 2개의 직육면체는 각각 축적 용량 및 액정 용량을 나타내고 있다. 상세하게는, 직육면체의 밑면적이 각각 축적 용량 Cstc(119) 및 액정 용량 CLC의 크기를 나타내고, 직육면체에 유지된 물이 전하를 나타내고, 그 높이가전압을 나타내고 있다.
여기서, 설명의 편의상, i행 j열에 위치하는 화소(120)에 있어서, 정극성 기입을 실행하는 경우를 예로 들어 간략하게 설명한다. 또, 저전위 측의 용량 전위 Vst(-)와, 대향 전극(108)의 전위 LCcom와는, 후술하는 바와 같이, 실제로는 다르지만, 여기서는, 설명의 간략화를 위해, 서로 같은 것으로 한다.
우선, 주사 신호 Ysi가 H레벨(온 상태의 전위)이 되면, 해당 화소의 TFT(116)가 온 상태가 되기 때문에, 도 5(a)에 도시한 바와 같이, 해당 화소의 축적 용량 Cstg및 액정 용량 CLC에는, 데이터선 Sj의 전위에 따른 전하가 축적된다. 이 때, 축적 용량 Cstg및 액정 용량 CLC에서 충전된 기입 전압을 Vo로 한다.
다음에, 주사 신호 Ysi가 L레벨(오프 상태의 전위)이 되면, 해당 화소의 TFT(116)가 오프 상태가 됨과 동시에, 정극성 기입으로는, i행 째의 용량선(113)에 공급되는 용량 스윙 신호 Yci의 전위가, 상술한 바와 같이, 저전위 측의 용량 전위 Vst(-)에서 고전위 측의 용량 전위 Vst(+)로 천이한다. 이 때문에, 도 5(b)에 도시한 바와 같이, 축적 용량 Cstg에서의 충전 전압이 그 천이 만큼인 전압 V1만큼 끌어올려진다. 여기서, V1={Vst(+)-Vst(-)}이다.
단, 축적 용량 Cstg의 일단은 화소 전극(118)에 접속되어 있기 때문에, 도 5(c)에 도시한 바와 같이, 전압이 끌어올려진 축적 용량 Cstg에서 액정 용량 CLC로 전하가 수수된다. 그리고, 양 용량에 있어서의 전위차가 없어지면, 전하의 교환이종료하기 때문에, 양 용량에 있어서의 충전 전압은 최종적으로 전압 V2가 된다. 이 전압 V2는 TFT(116)의 오프 상태 시에 대부분의 기간에서 액정 용량 CLC에 계속 인가되기 때문에, 액정 용량 CLC에는, 실효적으로, TFT(116)의 온 상태 시부터 전압 V2가 인가된 것으로 간주할 수 있다.
여기서, 전압 V2는 축적 용량 Cstg및 액정 용량 CLC를 이용하면, 다음 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
그런데, 축적 용량 Cstg가 액정 용량 CLC보다도 충분히 큰 것이면, 수학식 1은 다음 수학식 2와 같이 근사된다.
즉, 액정 용량 CLC에 최종적으로 인가되는 전압 V2는 초기 기입 전압 V0에서 용량 스윙 신호 Yci의 올려진 전압 V1만큼 고전위 측으로 시프트한 것으로 하여 간략화된다.
또, 여기서는, 도 5(b) 및 도 5(c)의 동작을, 간략화를 위해 각각 설명했지만, 실제로는, 양자의 동작은 동시 병행적으로 행해진다. 또한, 여기서는, 정극성 기입을 실행할 경우에 대하여 설명했지만, 부극성 기입의 경우에, 축적 용량 Cstg가액정 용량 CLC보다도 충분히 큰 것이면, 액정 용량 CLC에 최종적으로 인가되는 전압 V2는 초기 기입 전압 V0으로부터 용량 스윙 신호 Yci의 천이분 V1만큼, 저전위 측으로 시프트하게 된다.
그런데, i행 j열에 위치하는 화소(120)에 있어서, 실제로 정극성 기입을 실행할 경우, 상술한 바와 같이, 해당 화소에 있어서의 TFT(116)의 온 상태 시에, i행 째의 용량선(113)에 인가되는 용량 스윙 신호 Yci의 전위, 즉, 해당 화소에 있어서의 축적 용량 Cstg(119)의 타단의 전위는 저전위 측의 용량 전위 Vst(-)이며, 또한, 액정 용량 CLC의 타단인 대향 전극(108)의 전위는 일정한 LCcom이다(도 6(a)참조). 즉, 축적 용량 Cstg에서의 충전 전압의 기준 전위와, 액정 용량 CLC에서의 충전 전압의 기준 전위는 서로 다르다.
그러나, 도 6(b)에 도시한 바와 같이, i행 j열의 화소(120)에서의 화소 전극(118)의 전위 Pix(i, j)는 제 1 에, TFT(116)의 온 상태 시에, 일단, j열 째의 데이터선(114)에 공급되는 데이터 신호 Sj의 전위가 되고, 제 2 에, TFT(116)의 오프 상태 직후에, 정극성 기입이면, 용량 스윙 신호 Yci가 저전위 측의 용량 전위 Vst(-)에서 고전위 측의 용량 전위 Vst(+)로 천이함으로써, 고전위 측으로 시프트하는 한편, 부극성 기입이면, 용량 스윙 신호 Yci가 고전위 측의 용량 전위 Vst(+)에서 저전위 측의 용량 전위 Vst(-)로 천이함으로써, 저전위 측으로 시프트하는 점 및 이 시프트량이 데이터 신호 Sj의 기입 전위와, 축적 용량 Cstg및 액정 용량 CLC의 비에 따르게 되는 점에 관해서는, 도 5(a), 도 5(b) 및 도 5(c)에 있어서의 설명과 전혀 변한 곳은 없다.
또, 도 6(b)는 i행 j열의 화소(120)에서의 화소 전극(118)의 전위 Pix(i, j)가, TFT(116)의 온 상태 시에, 정극성 기입의 백 레벨에 대응하는 전위 Vwt(+)였을 경우에, TFT(116)의 오프 상태 직후에, 그 전위 Vwt(+)와 축적 용량 Cstg및 액정 용량 CLC의 비에 따른 ΔVwt만큼 고전위 측으로 시프트하는 점과, 화소 전극(118)의 전위 Pix(i, j)가, TFT(116)의 온 상태 시에, 정극성 기입의 흑 레벨에 대응하는 전위 Vbk(+)였을 경우에, TFT(116)의 오프 상태 직후에, 그 전위 Vbk(+)와 축적 용량 Cstg및 액정 용량 CLC의 비에 따른 ΔVbk만큼 고전위 측으로 시프트하는 점과, 화소 전극(118)의 전위 Pix(i, j)가, TFT(116)의 온 상태 시에, 부극성 기입의 백 레벨에 대응하는 전위 Vwt(-)인 경우에, TFT(116)의 오프 상태 직후에, 그 전위 Vwt(-)와 축적 용량 Cstg및 액정 용량 CLC의 비에 따른 ΔVwt만큼 저전위 측으로 시프트하는 점과, 화소 전극(118)의 전위 Pix(i, j)가, TFT(116)의 온 상태 시에, 부극성 기입의 흑 레벨에 대응하는 전위 Vbk(-)인 경우에, TFT(116)의 오프 상태 직후에, 그 전위 Vbk(+)와 축적 용량 Cstg및 액정 용량 CLC의 비에 따른 ΔVbk만큼 저전위 측으로 시프트하는 점의 총 4점을 나타내고 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 데이터선(114)에 공급되는 데이터 신호 S1, S2, …, Sn의 전압 진폭 이상으로, 화소 전극(118)의 전위가 변위하게 된다. 즉,본 실시예에 의하면, 데이터 신호의 전압 진폭 범위가 좁더라도, 그 범위 이상으로, 액정 용량에 인가되는 전압 실효값이 확대하게 된다. 이 때문에, 종래에는, D/A 변환기(160)의 출력단에 마련되어, 데이터 신호의 전압을 확대하기 위한 레벨 시프터가 불필요해지기 때문에, 그 만큼, 회로 배치에 여유가 생길 뿐 아니라, 전압 확대에 따라 소비되어 있던 전력도 잃을 수 있다. 또한, X 측에서의 시프트 레지스터(150)부터 D/A 변환기(160)까지에 이르는 회로를 모두 저전압으로 구동할 수 있기 때문에, 이들의 회로를 구성하는 소자(TFT)가 작아진다. 이 때문에, 데이터선(114)의 피치를 보다 좁게 할 수 있기 때문에, 고세밀화를 도모하는 것이 용이해진다.
또한, 본 실시예에서는, 축적 용량 Cstg의 타단을 전(前) 행의 주사선(112)에 접속함과 동시에, 주사선을 다치로 구동하는 방법(예컨대, 일본 특허 공개 평성 제 2-913호 공보나, 일본 특허 공개 평성 제4-145490호 공보에 기재된 기술 참조)과 비교하면, 다음과 같은 이점이 있다.
즉, 주사선을 다치로 구동하는 방법에서는, 주사선에 축적 용량이 접속되는 만큼 부하가 커진다. 한편, 일반적으로 주사선에 공급되는 주사 신호의 전압 진폭은 데이터선에 공급되는 데이터 신호의 전압 진폭보다도 크다(도 6(a)참조). 이 때문에, 주사선을 다치로 구동하는 방법에서는, 부하가 부가된 주사선을 고전압 스윙함에 따라 소비되는 전력을 생각하면, 저소비 전력화를 도모하기 어렵다.
이것에 대하여, 본 실시예에서는, 축적 용량 Cstg(119)의 타단을 용량선(113)에 공급되는 용량 스윙 신호에 의해서 올리거나, 내림으로써 액정 용량에 인가되는 전압 실효값을 확대하고 있기 때문에, 주사선에 부가되는 용량에 변경은 없고, 또한, 데이터 신호의 전압 진폭이 작게 억제되는 만큼, 주사 신호의 전압 진폭을 작게 할 수 있기 때문에, 한층 더 저소비 전력화도 가능하게 된다.
또한, 본 실시예에서는, 대향 전극의 전위를 일정한 기간(예컨대, 1수평 주사 기간)마다 시프트하는(올리거나 내림) 방법과 비교하면, 다음과 같은 이점이 있다. 즉, 대향 전극의 전위를 시프트하면, 해당 대향 전극에 기생하는 모든 용량이 일제히 영향을 받기 때문에, 의외로 저소비 전력화를 도모할 수 없다.
이것에 대하여, 본 실시예에서는, 용량선(113)의 전위가 1 수평 주사 기간마다 순서대로 시프트할 뿐이므로, 1 수평 주사 기간에서 보면, 1개의 용량선(113)에 기생하는 용량만이 영향을 받는다. 이 때문에, 본 실시예에 의하면, 대향 전극의 전위를 시프트하는 방법과 비교하면, 전위의 시프트에 의해 영향을 받는 용량이 압도적으로 적기 때문에, 저소비 전력화에 있어 유리하다.
(1-5 : 고찰)
그런데, 상술한 바와 같이, 축적 용량 Cstg이 액정 용량 CLC보다도 충분히 큰 것이면, 액정 용량 CLC에 최종적으로 인가되는 전압 V2는 초기 기입 전압 V0으로부터, 용량 스윙 신호 Yci의 전위 천이분(축적 용량에 있어서의 타단의 전위 천이분)만큼, 고전위 측 또는 저전위 측으로 시프트함으로써 취급할 수 있다.
단, 실제로는, 회로 소자나 배선 등에서의 레이아웃 제약에 의해, 축적 용량 Cstg을 액정 용량 CLC보다도 수 배 정도로 하는 것이 한계이기 때문에, 용량 스윙 신호 Yci의 전위 천이분(올림 또는 내림)이, 그대로, 화소 전극에서의 전위 천이분은 되지 않는다. 즉, 용량 신호 Yci의 전위 천이분이 압축되어, 화소 전극(118)에서의 전위 천이분으로서 반영되게 된다.
여기서, 도 7은 이 압축율이 (축적 용량 Cstg/액정 용량 CLC)의 비율에 대하여 어떻게 변화하는지를 시뮬레이팅한 도면이다. 예컨대, 축적 용량에서의 타단의 전위 천이분이 2.0V인 경우에, 화소 전극의 전위 시프트분이 1.5V일 때, 압축율은 75%가 된다.
이 도면에 도시한 바와 같이, (축적 용량 Cstg/액정 용량 CLC)의 비율이 커짐에 따라서, 압축율도 커짐과 동시에, 곧 포화함을 알 수 있다. 특히, (축적 용량 Cstg/액정 용량 CLC)의 비율이 「4」를 초과하는 부근에서, 압축율이 80% 이상으로 포화하는 것을 알 수 있다. 여기서, (축적 용량 Cstg/액정 용량 CLC)의 비율이 「4」정도이면, 전압 진폭의 감소분도 약 20% 이하로 적어, 레이아웃적으로도 현실적이다.
그런데, 전압 진폭의 감소분을 보상하기 위해서는, 첫째로, 데이터선(114)에 공급하는 데이터 신호의 초기 기입 전압의 진폭을 증가시키는 것을 생각할 수 있지만, 이것은 본 발명에 있어서의 목적과 상반하는 것이므로, 용이하게 채용할 수는없다. 특히, D/A 변환기(160)의 출력 전압 진폭이 시프트 레지스터(150)로부터 제 2 래치 회로(158)까지 이르는 회로의 논리 레벨의 진폭을 초과하는 경우, D/A 변환기(160)의 출력단에, 그 전압 진폭을 확대하기 위한 레벨 시프터가 필요해지기 때문에, 소비 전력의 대폭적인 삭감이 어려워진다. 바꾸어 말하면, 도 2에 도시하는 구성에 있어서, D/A 변환기(160)의 출력 전압 진폭이 시프트 레지스터(150)로부터 제 2 래치 회로(158)까지 이르는 회로의 논리 레벨의 진폭을 초과하지 않는 것이 조건이 된다.
한편, 전압 진폭의 감소분을 보상하기 위해서는, 둘째로, 용량 스윙 신호 Yci의 전위 천이분을 증가시키는 것도 생각할 수 있다. 단, 그 전위 천이분을 지나치게 확대하여도, 본래의 저소비 전력화를 도모한다는 목적을 달성할 수 없다.
그래서, 본 발명자는 용량 스윙 신호 Yci의 전압 진폭(즉, 축적 용량에서의 타단의 전위 천이분)과, D/A 변환기(160)의 출력인 데이터 신호의 최대 출력 전압 진폭의 관계를 시뮬레이팅하였다. 이들의 시뮬레이팅 결과가 도 8(a), 도 8(b), 도 8(c), 도 9(a), 도 9(b) 및 도 9(c)의 각각에 도시된다.
이들 도면 중 도 8(a), 도 8(b) 및 도 8(c)는, 각각, 대향 전극의 전위에 대하여 최종적으로 화소 전극에 인가되는 전압을, 백 레벨에 대하여 ±1.2V로 고정한 경우에, 흑 레벨에 대하여 ±2.8V, ±3.3V, ±3.8V로 변화시켰을 때의 도면이다.
또한, 도 9(a), 도 9(b) 및 도 9(c)는, 각각, 대향 전극의 전위에 대하여 최종적으로 화소 전극에 인가되는 전압을, 흑 레벨에 대하여 ±3.3V로 고정한 경우에, 백 레벨에 대하여 ±0.7V, ±1.2V, ±1.7V로 변화시켰을 때의 도면이다.
또, 이들의 도면에서는, 모두 축적 용량 Cstg을 파라미터로 하고, 또한, 노멀리 화이트 모드를 상정하고 있다. 또한, 이 시뮬레이팅 대상인 액정 용량으로는, 화소 전극의 크기가 50㎛×150㎛ 이며, 화소 전극 및 대향 전극 사이의 거리(셀 갭)가 4.0㎛이며, 액정의 비유전율이 백 레벨에서 4.0이고, 흑 레벨에서 12.0인 것을 이용하였다.
그런데, 이들의 시뮬레이팅 결과가 어떤 지와 상관없이, 데이터 신호의 최대 출력 전압 진폭은 용량 스윙 신호 Yci의 전압 진폭에 대하여 최소값을 가짐을 알 수 있다. 이 중 도 8(a), 도 8(b) 및 도 8(c)에서는, 흑 레벨에 대응하는 전압이 커짐에 따라서, V자 형상 특성 중 좌측 부분의 최대 출력 전압 진폭만이 커지고 있을 뿐, 우측 부분이 변화하지 않고 있음을 알 수 있다. 한편, 도 9(a), 도 9(b) 및 도 9(c)에서는, 백 레벨에 대응하는 전압이 커짐에 따라서, V자 형상 특성 중 우측 부분의 최대 출력 전압 진폭만이 커지고 있을 뿐, 좌측 부분이 변화하지 않음을 알 수 있다.
따라서, 이들로부터, 데이터 신호의 최대 출력 전압 진폭에서의 최소값은 백/흑 레벨에 대응하는 전압과 축적 용량 Cstg으로 정해짐을 알 수 있다.
여기서 예컨대, 도 8(a)에서의 V자 형상 특성 중 좌측 부분과, 도 9(c)에 있어서 V자 형상 특성 중 우측 부분을 합쳐 생각한 경우, 용량 스윙 신호 Yci의 전압 진폭이 1.8∼3.5V 정도의 범위이면, 데이터 신호의 최대 출력 전압 진폭을, 5.0V 이하로 억제할 수 있다.
특히, 축적 용량 Cstg을 비교적 자유롭게 설계할 수 있는 경우, 축적 용량 Cstg을 600fF(femto farad) 정도로 하면, 데이터 신호의 최대 출력 전압 진폭을 4.0V 이하로 억제할 수도 있다.
따라서, 시프트 레지스터(150)로부터 제 2 래치 회로(158)에까지 이르는 회로의 논리 레벨의 진폭이 5.0V라고 하는 조건에 의해서, D/A 변환기(160)의 출력인 데이터 신호의 최대 출력 전압 진폭이 5.0V 이내로 억제되어도, 본 실시예에서는, 액정 용량에 대하여 충분한 기입을 하는 것이 가능하다고 할 수 있다.
(2 : 실시예 2)
그런데, 상술한 실시예 1에서는, 용량선(113)이 1행의 화소(120)에 걸쳐 공용된 구성으로 되어있다. 이 때문에, 액정 용량을 교류 구동함에 있어서, 주사선마다의 반전(행 반전) 또는 수직 주사 기간마다의 반전(프레임 반전)밖에 채용할 수 없기 때문에, 소비 전력이 증가하는 방향의 요인이 여전히 남아 있게 된다.
그래서, 이 결점을 다소나마 개선한 실시예 2에 대하여 설명하기로 한다. 또, 이 실시예 2에 따른 액정 표시 장치의 전체 구성에 관해서는, 도 1에 도시한 실시예 1과 마찬가지이기 때문에, 그 설명을 생략하고, 전기적인 구성으로부터 설명하기로 한다.
도 10은 본 발명의 실시예 2에 따른 액정 표시 장치의 전기적인 구성을 나타내는 블럭도이다.
이 도면에 도시한 바와 같이, 실시예 2에서는, 화소(120)가 배열하는 영역이, 경계선(10)에 의해서 좌측 절반 영역 L과 우측 절반 영역 R로 나뉘어져 있다. 여기서, 설명의 편의상, 1열 째부터 b열 째까지의 데이터선(114)이 좌측 절반 영역 L에 포함되고, (b+1)열 째부터 n열 째까지의 데이터선(114)이 우측 절반 영역 R에 포함되는 것으로 한다.
한편, 주사선(112)이 1행마다 공용되는 점에서는 실시예 1과 공통이다. 단, 본 실시예에 있어서, 용량선(113)은 경계선(10)에 의해 분단되어 있다. 이 때문에, 실시예 2에서는, 용량선(113)은 1행에서의 모든 화소(120)에 걸쳐 공용되는 것은 아니고, 1행에서, 좌측 절반 영역 L의 화소(120)와, 우측 절반 영역 R의 화소(120)에서 각각 공용되는 구성으로 되어있다.
다음에, 좌측 절반 영역 L 및 우측 절반 영역 R에서의 시프트 레지스터(130), 플립플롭(132) 및 선택기(134)의 구성은 실시예 1과 다르지 않지만(도 2에서는 우측 절반 영역에 상당하는 동일 구성이 생략되어 있지만), 우측 절반 영역 R을 담당하는 선택기(134)의 입력단 A, B에 공급되어 있는 전위가 좌측 절반 영역 L을 담당하는 선택기(134)의 입력단 A, B에 공급되어 있는 전위와 동일 행으로 보고 서로 교체된 관계로 되어있다.
상세하게는, 기수행에 있어, 좌측 절반 영역 L을 담당하는 선택기(134)의 입력단 A의 전위는 고전위 측의 용량 전위 Vst(+)이며, 그 입력단 B의 전위는 저전위 측의 용량 전위 Vst(-)이지만, 우측 절반 영역 R을 담당하는 선택기(134)의 입력단 A의 전위는 저전위 측의 용량 전위 Vst(-)이고, 그 입력단 B의 전위는 고전위 측의용량 전위 Vst(+)로 되어있다. 한편, 우수행에 있어, 좌측 절반 영역 L을 담당하는 선택기(134)의 입력단 A의 전위는 저전위 측의 용량 전위 Vst(-)이며, 그 입력단 B의 전위는 고전위 측의 용량 전위 Vst(+)이지만, 우측 절반 영역 R을 담당하는 선택기(134)의 입력단 A의 전위는 고전위 측의 용량 전위 Vst(+)이며, 그 입력단 B의 전위는 저전위 측의 용량 전위 Vst(-)로 되어있다.
이 때문에, i행 째에서, 우측 절반 영역 R을 담당하는 선택기(134)의 용량 스윙 /Ysi(/는 반전을 의미)와, 좌측 절반 영역 L을 담당하는 선택기(134)의 용량 스윙 Ysi에서는 용량 전위의 관계가 교체된 관계가 된다.
그런데, X 측에서는, 실시예 1과 같이, 시프트 레지스터(150), 제 1 샘플링 스위치(152), 제 1 래치 회로(154), 제 2 샘플링 스위치(156), 제 2 래치 회로(158) 및 D/A 변환기(160)가 마련되지만, 우측 절반 영역 R을 담당하는 D/A 변환기(160)에는, 신호 PS의 반전 신호가 공급되는 구성으로 되어있다.
이 때문에, 좌측 절반 영역 L의 데이터선(114)에 공급되는 데이터 신호 S1, S2, …, Sb와, 우측 절반 영역 R의 데이터선(114)에 공급되는 데이터 신호 S(b+1), S(b+2), …, Sn은, 도 11에 도시한 바와 같이, 서로 반대 극성이 된다.
따라서, 실시예 2에서는, 주사선마다의 반전과 동시에, 좌측 절반 영역 L과 우측 절반 영역에서 서로 다른 극성의 기입이 행해지게 된다. 이 때문에, 실시예 2에서는, 단순한 주사선마다의 반전이 행해지는 실시예 1과 비교하여, 대향 전극(108)으로의 돌입 전류가 감소하기 때문에, 더욱 저소비 전력화가 가능해진다.
(3 : 실시예 3)
그런데, 실시예 2에서는, 확실히 실시예 1과 비교하여, 저소비 전력화가 도모된다고 생각할 수 있지만, 용량선(113)이 경계선(10)으로 분단되기 때문에, 그 때 정수가 상승하는 방향으로 작용한다. 이 때문에, 가령 동일 농도가 되도록 지시하더라도, 경계선(10)을 사이에 두고 위치하는 화소(120)끼리에 있어서, 농도차가 발생하여, 표시 품질이 저하될 가능성이 있다.
그래서, 이러한 표시 품질이 저하되는 결점을 개선한 실시예 3에 대하여 설명하기로 한다. 또, 이 실시예 3에 따른 액정 표시 장치의 전체 구성에 대해서는, 이미 설명한 실시예 1 및 2와 동일하기 때문에, 그 설명을 생략하고, 전기적인 구성에 대하여 설명하기로 한다.
도 12는 본 발명의 실시예 3에 따른 액정 표시 장치의 전기적인 구성을 나타내는 블럭도이다.
이 도면에 도시한 바와 같이, 실시예 3에서는, 주사선(112)이 1행마다 마련되는 점에서는, 실시예 1과 공통이지만, 용량선(113) 대신에 선택 신호선(173)과 함께, 고전위 용량선(175) 및 저전위 용량선(177)이 행마다 새롭게 마련되는 점에서 실시예 1과 상위하다.
여기서, i행 째의 선택 신호선(173)에는, 마찬가지로 i행 째의 플립플롭(132)에 의한 선택 제어 신호 Csi가 직접 공급되어 있다. 또한, 고전위 용량선(175)에는, 고전위 측의 용량 전위 Vst(+)가 인가되는 한편, 저전위 용량선(177)에는, 저전위 측의 용량 전위 Vst(-)가 인가되어 있다. 이 때문에, 실시예 2에서는, 행마다 마련되어 있었던 선택기(134)가 필요없게 된다.
또한, 실시예 3에서는, 선택 신호선(173), 고전위 용량선(175) 및 저전위 용량선(177)이 행마다 새롭게 마련되는 점에 관련하여, 화소(120)의 구성에 대해서도 실시예 1과는 다르게 되어 있다.
즉, 실시예 3에 있어서, 기수행·기수열 및 우수행·우수열의 화소(120)에서의 축적 용량(119)의 타단과 저전위 용량선(177) 사이에는 P 채널형 TFT(181)가 삽입되고, 또한 마찬가지로 축적 용량(119)의 타단과 고전위 용량선(175) 사이에는 N 채널형 TFT(183)가 삽입되어 있다. 그리고, P 채널형 TFT(181) 및 N 채널형 TFT(183)의 게이트는 모두 선택 신호선(173)에 공통 접속되어 있다.
이 때문에, 기수행·기수열 및 우수행·우수열의 화소(120)에서의 축적 용량(119)의 타단은 선택 신호선(173)이 H레벨이면, 고전위 측의 용량 전위 Vst(+)가 되고, 선택 신호선(173)이 L레벨이면, 저전위 측의 용량 전위 Vst(-)가 되는 구성으로 되어있다.
한편, 기수행·우수열 및 우수행·기수열의 화소(120)에서는, P 채널형 TFT(181) 및 N 채널형 TFT(183)의 삽입 함수가 기수행·기수열 및 우수행·우수열의 화소(120)와 교체하고 있다.
즉, 기수행·우수열 및 우수행·기수열의 화소(120)에서의 축적 용량(119)의 타단과 저전위 용량선(177) 사이에는 N 채널형 TFT(183)가 삽입되고, 또한 마찬가지로 축적 용량(119)의 타단과 고전위 용량선(175) 사이에는 P 채널형 TFT(181)가 삽입되어 있다.
이 때문에, 기수행·우수열 및 우수행·기수열의 화소(120)에서의 축적 용량(119)의 타단은, 선택 신호선(173)이 H레벨이면, 저전위 측의 용량 전위 Vst(-)가 되고, 선택 신호선(173)이 L레벨이면, 고전위 측의 용량 전위 Vst(+)가 되는 구성으로 되어있다.
결국, 실시예 3에서는, 기수행·기수열 및 우수행·우수열에서의 축적 용량(119)의 타단과, 기수행·우수열 및 우수행·기수열에서의 축적 용량(119)의 타단은 서로 다른 용량 전위가 되는 구성으로 되어있다.
또한, 실시예 3에서는, 시프트 레지스터(150), 제 1 샘플링 스위치(152), 제 1 래치 회로(154), 제 2 샘플링 스위치(156), 제 2 래치 회로(158) 및 D/A 변환기(160)가 마련되는 점에서는 실시예 1과 동일하지만, 우수열의 D/A 변환기(160)에는 신호 PS의 반전 신호가 공급되는 구성으로 되어있다.
이 때문에, 기수열의 데이터선(114)에 공급되는 데이터 신호 S1, S3, …, S(n-1)와, 우수열의 데이터선(114)에 공급되는 데이터 신호 S2, S4, …, Sn는, 도 13에 도시한 바와 같이, 서로 반대 극성이 된다.
따라서, 실시예 3에서는, 모든 이웃하는 화소에 대하여 극성 반전되는, 소위 화소 반전이 행해지게 된다. 이 때문에, 실시예 3에서는, 실시예 2와 비교하여, 돌입 전류가 대폭 감소하므로, 한층 더 저소비 전력화가 가능해지기 때문에, 플리커 등에 의한 표시 품질의 저하도 방지된다.
또, 실시예 3에서는, 기수행·기수열 및 우수행·우수열에서의 축적 용량(119)의 타단과, 기수행·우수열 및 우수행·기수열에서의 축적 용량(119)의타단이 서로 다른 용량 전위가 됨과 동시에, 기수열 및 우수열의 데이터 신호를 서로 반대 극성으로 하여, 화소 반전을 하는 구성으로 하였으나, 단지, 기수열에서의 축적 용량(119)의 타단과, 우수열에서의 축적 용량(119)의 타단이 서로 다른 용량 전위가 됨과 동시에, 기수열 및 우수열의 데이터 신호를 서로 반대 극성으로 하여, 데이터선마다의 반전(열 반전)을 실행하는 구성이어도 된다.
(4 : 액정 표시 장치의 정리)
또, 상술한 실시예 1, 2 및 3에 있어서는, 4비트의 계조 데이터 Data를 이용하여 16계조를 표시하는 것으로 했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 비트 수를 많게 하여, 보다 다계조로 하여도 되고, R(적색), G(녹색), B(청색)의 3 화소로 1도트를 구성함으로써, 컬러 표시를 하여도 된다. 또한, 실시예에 있어서는, 액정 용량의 전압 무인가 상태에서 최대 투과율이 되는 노멀리 화이트 모드로 설명했지만, 동일한 상태에서 최소 투과율이 되는 노멀리 블랙 모드로 해도 된다.
또한, 실시예에서, 소자 기판(101)으로 유리 기판을 이용했지만, SOI(Silicon On Insulator)의 기술을 적용하여, 사파이어나, 석영, 유리 등의 절연성 기판에 실리콘 단결정막을 형성하고, 여기에 각종 소자를 만들어 넣어 소자 기판(101)으로 해도 된다. 또한, 소자 기판(101)으로서, 실리콘 기판 등을 이용함과 동시에, 여기에 각종 소자를 형성해도 된다. 이러한 경우에는, 스위칭 소자로서, 고속인 전계 효과형 트랜지스터를 이용할 수 있기 때문에, TFT보다도 고속 동작이용이해진다. 단지 소자 기판(101)이 투명성을 갖지 않을 경우, 화소 전극(118)을 알루미늄으로 형성하거나, 별도의 반사층을 형성하거나 하는 것에 의해, 반사형으로 이용할 필요가 있다.
또한, 실시예에서는, 데이터선(114)과 화소 전극(118) 사이에 삽입되는 제 1 스위칭 소자로서, TFT와 같은 3 단자형 소자를 이용했지만, TFD(Thin Film Diode : 박막 다이오드)와 같은 2 단자형 소자를 이용해도 된다.
또한, 상술한 실시예에서는, 액정으로서 TN형을 이용했지만, BTN(Bi-stable Twisted Nematic)형·강유전형 등의 메모리성을 갖는 쌍안정형이나, 고분자 분산형, 그리고 분자의 장축 방향과 단축 방향으로 가시광의 흡수에 이방성을 갖는 염료(guest)를 일정한 분자 배열의 액정(호스트)으로 용해하여, 염료 분자를 액정 분자와 평행하게 배열시킨 GH(guest host)형 등의 액정을 이용해도 된다.
또한, 전압 무인가 시에는 액정 분자가 양 기판에 대하여 수직 방향으로 배열되는 한편, 전압 인가 시에는 액정 분자가 양 기판에 대하여 수평 방향으로 배열된다는 수직 배향(homoetropic alignment)의 구성이어도 되고, 전압 무인가 시에는 액정 분자가 양 기판에 대하여 수평 방향으로 배열되는 한편, 전압 인가 시에는 액정 분자가 양 기판에 대하여 수직 방향으로 배열된다는 평행(수평) 배향(homogeneous alignment)의 구성이어도 된다. 이와 같이, 본 발명에서는, 액정이나 배향 방식으로서, 여러 가지로 적용하는 것이 가능하다.
(5 : 전자기기)
이어, 상술한 실시예에 따른 액정 표시 장치를 이용한 전자기기의 몇 가지에 대하여 설명한다.
(5-1:프로젝터)
우선, 상술한 액정 표시 장치(100)를 광밸브로서 이용한 프로젝터에 대하여 설명한다. 도 14는 이 프로젝터의 구성을 나타내는 평면도이다.
이 도면에 도시한 바와 같이, 프로젝터(1100) 내부에는, 할로겐 램프 등의 백색 광원으로 이루어지는 램프 유닛(1102)이 마련되어 있다. 이 램프 유닛(1102)으로부터 사출된 투사광은 내부에 배치된 3매의 미러(1106) 및 2매의 다이클로익 미러(1108)에 의해 R(적색), G(녹색), B(청색)의 3원색으로 분리되어, 각 원색에 대응하는 광밸브(100R, 100G, 100B)에 각각 유도된다.
여기서, 광밸브(100R, 100G, 100B)는 상술한 실시예에 따른 액정 표시 장치(100)와 기본적으로는 동일하다. 즉, 광밸브(100R, 100G, 100B)는 각각 RGB의 각 원색 화상을 생성하는 광변조기로서 기능하는 것이다.
또한, 그 광은 다른 R이나 G의 광과 비교하면, 광로가 길기 때문에, 그 손실을 방지하기 위하여, 입사 렌즈(1122), 릴레이 렌즈(1123) 및 출사 렌즈(1124)로 이루어지는 릴레이 렌즈계(1121)를 통해 유도된다.
그리고, 광밸브(100R, 100G, 100B)에 의해 각각 변조된 광은, 다이클로익 프리즘(1112)에 3방향으로 입사한다. 그리고, 이 다이클로익 프리즘(1112)에서, R및 B의 광은 90도로 굴절하는 한편, G의 광은 직진한다. 이로써, 각 원색 화상이 합성한 컬러 화상이 투사 렌즈(1114)를 통해 스크린(1120)에 투사되게 된다.
또한, 광밸브(100R, 100G, 100B)에는, 다이클로익 미러(1108)에 의해 RGB의 각 원색에 대응하는 광이 입사하므로, 직시형 패널과 같이 컬러 필터를 마련할 필요는 없다.
(5-2 : 퍼스널 컴퓨터)
이어, 상술한 액정 표시 장치(100)를 멀티미디어 대응의 퍼스널 컴퓨터에 적용한 예에 대하여 설명한다. 도 15는 이 퍼스널 컴퓨터의 구성을 나타내는 사시도이다.
이 도면에 도시한 바와 같이, 컴퓨터(1200)의 본체(1210)에는 표시부로서 이용되는 액정 표시 장치(100)나, 광학 디스크의 판독·기입 드라이브(1212), 자기 디스크의 판독·기입 드라이브(1214), 스테레오용 스피커(1216) 등이 구비된다. 또한, 키보드(1222) 및 포인팅 디바이스(마우스)(1224)는 본체(1210)와 입력 신호·제어 신호 등의 수수를 적외선 등을 통해 무선으로 행하는 구성으로 되어 있다.
이 액정 표시 장치(100)는 직시형으로서 이용되므로, RGB의 3화소로 1도트가 구성됨과 동시에 각 화소에 따라 컬러 필터가 제공된다.
또한, 액정 표시 장치(100)의 배면에는, 어두운 곳에서의 시인성을 확보하기위한 백 라이트 유닛(도시 생략)이 제공된다.
(5-3 : 휴대 전화)
또한, 상술한 액정 표시 장치(100)를 휴대 전화의 표시부에 적용한 예에 대하여 설명한다. 도 16은 이 휴대 전화의 구성을 나타내는 사시도이다. 도면에서, 휴대 전화(1300)는 복수의 조작 버튼(1302) 외에, 수화구(1304), 송화구(1306)와 함께 상술한 액정 표시 장치(100)를 구비하는 것이다. 그리고, 이 액정 표시 장치(100)의 배면에도, 상술한 퍼스널 컴퓨터와 마찬가지로, 어두운 곳에서의 시인성을 확보하기 위한 백 라이트 유닛(도시 생략)이 제공된다.
(5-4 : 전자기기의 정리)
또한, 전자기기로서는, 도 14, 도 15 및 도 16을 참조하여 설명한 외에도, 액정 텔레비전이나, 뷰파인더형 모니터 직시형 비디오 테이프 리코더, 자동 항법 장치, 호출기, 전자 수첩, 전자식 탁상용 계산기, 워드 프로세서, 워크스테이션, 화상 전화, POS 단말, 디지털 스틸 카메라, 터치 패널을 구비한 기기 등을 들 수 있다. 그리고, 이들 각종 전자기기에 대하여, 실시예나 응용·변형예에 따른 액정 표시 장치를 적용할 수 있음은 물론이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 화소 전극에 인가되는 전압 진폭에 비해 데이터선에 인가하는 전압 신호의 전압 진폭이 작게 억제되므로, 저소비 전력화를 도모하는 것이 가능해진다.

Claims (11)

  1. 소정의 간격마다 온 상태의 전위로 되는 주사선과,
    대향 전극과 화소 전극에 의해 액정을 사이에 유지하여 이루어지는 액정 용량과,
    상기 주사선이 온 상태의 전위인 경우에, 상기 대향 전극의 전위에 대하여 농도에 따른 전위차이고, 또한, 상기 액정 용량으로의 기입 극성에 대응한 전위로 되는 데이터선과,
    상기 데이터선과 상기 화소 전극 사이에 삽입되어, 상기 주사선이 온 상태의 전위이면 온 상태로 하는 한편, 오프 상태의 전위이면 오프 상태로 하는 제 1 스위칭 소자와,
    일단이 상기 화소 전극에 접속되는 한편, 타단의 전위가, 해당 온 상태의 전위였던 기간에서의 상기 데이터선의 전위가 정극성 기입에 대응하는 것이었다면, 상기 주사선이 오프 상태의 전위로 천이된 후에, 고전위 측으로 시프트하고, 해당 온 상태의 전위였던 기간에서의 상기 데이터선의 전위가 부극성 기입에 대응하는 것이었다면, 상기 주사선이 오프 상태의 전위로 천이된 후에, 저전위 측으로 시프트하는 축적 용량
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정 용량에 대한 상기 축적 용량의 용량 비율은 4 이상인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 축적 용량의 타단은 용량선을 거쳐서 행마다 공통 접속되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    용량선을 분단하여, 분단한 용량선 전위의 시프트 방향을 서로 역방향으로 하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    소정의 제 1 전위에 유지되는 저전위 용량선과,
    상기 제 1 전위보다도 높은 제 2 전위로 유지되는 고전위 용량선과,
    상기 저전위 용량선 또는 상기 고전위 용량선 중 어느 하나를, 선택 신호선의 전위에 따라 택일적으로 선택하여, 상기 축적 용량의 타단에 인가하는 선택기를 구비하는 것을 특징으로 하는
    액정 표시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 선택기는
    상기 저전위 용량선 또는 상기 고전위 용량선 중 어느 한쪽과 상기 축적 용량의 타단 사이에 삽입되어, 상기 선택 신호선의 전위가 고전위 측 또는 저전위 측 중 어느 한쪽의 전위이면 온 상태로 하는 제 2 스위칭 소자와,
    상기 저전위 용량선 또는 상기 고전위 용량선 중 어느 다른 한쪽과 상기 축적 용량의 타단 사이에 삽입되어, 상기 선택 신호선의 전위가 고전위 측 또는 저전위 측 중 어느 다른 한쪽의 전위이면 온 상태로 하는 제 3 스위칭 소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    액정 표시 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 선택기의 선택 특성을, 상기 주사선이 연장하는 방향으로 서로 인접하는 것끼리 서로 반대 특성으로 하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 선택기의 선택 특성을, 상기 주사선이 연장하는 방향으로 서로 인접하는 것끼리 서로 반대 특성으로 하고, 또한 상기 데이터선이 연장하는 방향으로 서로 인접하는 것끼리도 서로 반대 특성으로 하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 기재된 액정 표시 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  10. 주사선과 데이터선의 교차에 대응하여 마련되고, 또한 대향 전극과 화소 전극에 의해 액정을 사이에 유지하여 이루어지는 액정 용량과,
    상기 데이터선과 상기 화소 전극 사이에 삽입되어, 상기 주사선이 온 상태의 전위이면 온 상태로 하는 한편, 오프 상태의 전위이면 오프 상태로 하는 제 1 스위칭 소자와,
    일단이 상기 화소 전극에 접속된 축적 용량을 구비하는 액정 표시 장치를 구동할 때,
    상기 주사선을 소정의 간격마다 온 상태의 전위로 하는 주사선 구동 회로와,
    상기 주사선 구동 회로에 의해서, 상기 주사선이 온 상태의 전위로 된 경우에, 상기 데이터선의 전위를, 상기 대향 전극의 전위에 대하여 농도에 따른 전위차이고, 또한, 상기 액정 용량으로의 기입 극성에 대응한 전위로 하는 데이터선 구동 회로와,
    상기 주사선이 온 상태의 전위인 경우에 상기 데이터선의 전위가 정(正)극성 기입에 대응하는 것이었다면, 상기 주사선이 오프 상태의 전위로 천이된 후에, 상기 축적 용량에서의 타단의 전위를 고전위 측으로 시프트시키는 한편,
    해당 온 상태의 전위에서의 상기 데이터선의 전위가 부(負)극성 기입에 대응하는 것이었다면, 상기 주사선이 오프 상태의 전위로 천이된 후에, 상기 축적 용량에서의 타단의 전위를 저전위 측으로 시프트시키는 축적 용량 구동 회로
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 구동 회로.
  11. 주사선과 데이터선의 교차에 대응하여 마련되고, 또한 대향 전극과 화소 전극에 의해 액정을 사이에 유지하여 이루어지는 액정 용량과,
    상기 데이터선과 상기 화소 전극 사이에 삽입되어, 상기 주사선이 온 상태의 전위이면 온 상태로 하는 한편, 오프 상태의 전위이면 오프 상태로 하는 제 1 스위칭 소자와,
    일단이 상기 화소 전극에 접속된 축적 용량을 구비하는 액정 표시 장치를 구동할 때,
    상기 주사선을 소정의 간격마다 온 상태의 전위로 하고,
    상기 주사선을 온 상태의 전위로 한 경우에, 상기 데이터선의 전위를, 상기 대향 전극의 전위에 대하여 농도에 따른 전위차이고, 또한, 상기 액정 용량으로의 기입 극성에 대응한 전위로 하고,
    상기 주사선을 온 상태의 전위로 한 경우에 상기 데이터선의 전위를 정극 기입에 대응시켰다면, 상기 주사선을 오프 상태의 전위로 천이시킨 후에, 상기 축적 용량에서의 타단의 전위를 고전위 측으로 시프트시키는 한편,
    상기 주사선을 온 상태의 전위로 한 경우에 상기 데이터선의 전위를 부극성 기입에 대응시켰다면, 상기 주사선을 오프 상태의 전위로 천이시킨 후에, 상기 축적 용량에서의 타단의 전위를 저전위 측으로 시프트시키는 것을 특징으로 하는
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