JP3838045B2

JP3838045B2 - 電気光学装置、その駆動方法及びそれを有する電子機器並びに投射型表示装置

Info

Publication number: JP3838045B2
Application number: JP2001094101A
Authority: JP
Inventors: 千春鏑木
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2021-03-28
Also published as: JP2002287717A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称す）駆動によるマトリクス駆動方式の液晶装置等の電気光学装置及びこれを用いた電子機器の技術分野にする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＴＦＴ駆動によるアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置においては、図１０に示すように縦横にそれぞれ配列された多数のデータ線１２０、１２１、．．．、走査線２００、２０１、．．．、並びにこれらの各交点に対応して多数のＴＦＴ３、画素電極５が配置されている。そして、これらに加えてシフトレジスタ回路１、走査線駆動回路２及びサンプリングトランジスタ１０、１１、．．．、等の周辺回路が設けられている。
【０００３】
シフトレジスタ回路１は、水平走査開始信号ＤＸ、水平走査クロックＣＬＸに従い、サンプリング信号線１００、１０１、１０２、１０３、．．．に順次サンプリング信号を出力する。サンプリングトランジスタ１０、１１、１２、１３、．．．はそれぞれサンプリング信号線１００、１０１、１０２、１０３、．．．のサンプリング信号に従って開閉し、映像信号入力ＤＩＮからの映像信号を順次データ線１２０、１２１、１２２、１２３、．．．にサンプリングする。
【０００４】
走査線駆動回路２は、垂直走査開始信号ＤＹ、水平走査クロック信号ＣＬＹに従い、走査線２００、２０１、２０２、．．．に順次選択信号を出力する。画素トランジスタ３は走査線２００、２０１、２０２、．．．の選択信号に従い、データ線１２０、１２１、１２２、１２３、．．．にサンプリングされた映像信号を画素電極５に印加する。
【０００５】
図１１は画素電極５付近の一レイアウト例である。データ線１２０、１２１と走査線２００、２０１、画素トランジスタ３を形成するトランジスタ層７、画素電極５は互いに異なる層に配置された多層構造となっており、各層は必要に応じてコンタクト６によって接続されている。
【０００６】
画素電極５は、走査線２００、２０１によって開閉制御される画素トランジスタ３を介してデータ線１２２に接続される。
【０００７】
次に、図１０、１１に示した構成例の動作を図１２に示した動作タイミング例を用いて説明する。尚、本例における画素トランジスタ３、サンプリングトランジスタ１０、１１、．．．は、ゲート電圧がＨｉレベルでＯＮ状態、ＬｏｗレベルでＯＦＦ状態となる特性を有する。
【０００８】
まず、走査線２００をＨｉレベルとして走査線２００に接続される画素トランジスタ３をＯＮ状態とした後、サンプリング信号１００にＨｉレベルを出力してサンプリングトランジスタ１０をＯＮ状態とする。これによりＤＩＮより入力される映像信号Ｓ１０はデータ線１２０にサンプリングされると共に、画素電極５に印加される。
【０００９】
以降、他のデータ線１２１、１２２、１２３、１２４、．．．についても同様の動作を繰り返すことで、１つの水平走査が完了し、さらに走査線２０１、２０２、．．．についても同様の動作を繰り返すことで、１画面の表示動作が完了する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
マトリクス状に配置された複数の画素電極により規定される画面表示領域内においては、画素電極部は充分に光が透過するものの、画素トランジスタ、データ線、走査線は光を充分に透過しない。従って、画面表示領域内における画素電極面積が小さいと、透過光量が少なくなるために表示画像が暗くなるという関係がある。この画面表示領域全体に対する画素電極面積を一般に開口率と呼ぶが、液晶表示装置の基本的要請としてこの開口率を出来るだけ高くすることが良いとされている。また、一方で、高精細な画像表示が求められているため、単位面積当りの表示画素数が多ければ多いほど良いとされている。この開口率の高さと単位面積当りの表示画素数の多さを両立させるには、画素電極面積の減少に従ってその他の領域の面積も縮小させる必要があるが、画素トランジスタ、データ線、走査線の基本電気特性を保つ必要性、及び製造上の課題から、単純な縮小は大きな困難を伴う。
【００１１】
本発明は上述した問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、単位面積当りの表示画素数の多さと開口率の高さを両立させた液晶装置および当該液晶装置を備えた電子機器を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、複数の走査線と、前記複数の走査線に交差する複数のデータ線と、前記複数の走査線と前記複数のデータ線の交点に対応して設けられた第１画素電極及び第２画素電極と、前記データ線と前記第１画素電極とを接続する第１スイッチング素子と、前記第１画素電極と前記第２画素電極とを接続する第２スイッチング素子とを有し、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子は同一の走査線により制御され、第１の選択信号が前記走査線に入力された場合は、前記第１及び第２スイッチング手段が導通し、第２の選択信号が前記走査線に入力された場合は、前記第１スイッチング手段が導通し、前記第２スイッチング手段は非導通となることを特徴とする。
【００１３】
これにより、同一走査線、及び同一データ線によって選択され得る画素電極を複数とすることが出来るため、データ線もしくは走査線の本数を削減でき、開口率を上げることが可能となる。
【００１４】
前記スイッチング素子はＮ型もしくはＰ型の薄膜トランジスタで構成されてもよい。
【００１５】
また、本発明の電気光学装置の駆動方法は、複数の走査線と、前記複数の走査線に交差する複数のデータ線と、前記複数の走査線と前記複数のデータ線の交点に対応して設けられた第１画素電極及び第２画素電極と、前記データ線と前記第１画素電極とを接続する第１スイッチング素子と、前記第１画素電極と前記第２画素電極とを接続する第２スイッチング素子とを有する電気光学装置を駆動する電気光学装置の駆動方法であって、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子を同一の走査線により制御し、第１の選択信号を前記走査線に入力することにより、前記第１及び第２スイッチング手段を導通し、第２の選択信号を前記走査線に入力することにより、前記第１スイッチング手段を導通し、前記第２スイッチング手段は非導通とすることを特徴とする。
【００１６】
このような駆動方法をとることにより、同一走査線、及び同一データ線によって選択され得る画素電極を複数とすることが出来るため、パネルのデータ線もしくは走査線の本数を削減でき、開口率を上げることが可能となる。
【００１７】
また、本発明の電子機器は、上記電気光学装置と前記電気光学装置を制御する制御装置を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の投射型表示装置は、光源と該光源からの光を変調して、透過する請求項４に記載の電気光学装置と、該電気光学装置により変調された光を集光し拡大投射する投射光学手段とを備えていることを特徴とする。
【００１９】
上記発明では、相対的に開口率が高く且つ単位面積当りの表示画素数の多い高精細な画像表示が可能な電子機器や投射型表示装置を提供することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
[第１の実施形態]
図１は本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置の一構成例を示す。
【００２２】
シフトレジスタ回路１は、水平走査開始信号ＤＸ、水平走査クロックＣＬＸに従い、サンプリング信号線１００、１０１、１０２、１０３、．．．に順次サンプリング信号を出力する。サンプリングトランジスタ１０、１１、１２、１３、．．．はそれぞれサンプリング信号線１００、１０１、１０２、１０３、．．．のサンプリング信号に従って開閉し、映像信号入力ＤＩＮからの映像信号を順次データ線１２０、１２１、１２２、１２３、．．．にサンプリングする。
【００２３】
走査線駆動回路２は、垂直走査開始信号ＤＹ、垂直走査クロックＣＬＹに従い、走査線２００、２０１、２０２、．．．に順次選択信号を出力する。画素トランジスタ３、４は走査線２００、２０１、２０２、．．．の選択信号に従い、データ線１２０、１２１、１２２、１２３、．．．にサンプリングされた映像信号を画素電極５に印加する。
【００２４】
図２は画素電極５付近の一レイアウト例である。データ線１２０、１２１と走査線２００、２０１、画素トランジスタ３、４を形成するトランジスタ層７、画素電極５ａ、５ｂは互いに異なる層に配置された多層構造となっており、各層は必要に応じてコンタクト６によって接続されている。
【００２５】
画素電極５ａ、５ｂは、走査線の長手方向に並べてに配置され、画素電極５ａは、走査線２００によって開閉制御される画素トランジスタ３を介して画素電極５ｂに接続され、画素電極５ｂは、走査線２００によって開閉制御される画素トランジスタ４を介してデータ線１２０に接続される。
【００２６】
次に、図１、２に示した構成例の動作を図３に示した動作タイミング例をもちいて説明する。
【００２７】
まず、走査線２００にＶ２を印加すると共に、サンプリング信号１００にＨｉレベルを出力してサンプリングトランジスタ１０をＯＮ状態とする。ここで、画素トランジスタ３、４は、それぞれ図４に示すようなゲート電圧―ドレイン電流特性Ａ、Ｂを有しているため、走査線２００の電圧がＶ２であれば両トランジスタともにＯＮ状態となり、Ｖ１では画素トランジスタ４のみがＯＮ状態、Ｖ０領域では両トランジスタともにＯＦＦ状態となる。従ってＶ２を印可した状態では、画素電極５ａ、５ｂには共に映像信号Ｓ１０が印加される。
【００２８】
次にデータ線１２０に画素電極５ｂ用の映像信号Ｓ１１をサンプリングすると共に走査線２００にＶ１を印加して画素トランジスタ３、４をそれぞれＯＦＦ、ＯＮ状態とする。これにより画素電極５ｂに映像信号Ｓ１１を改めて印加することが可能となり、画素電極５ａ、５ｂへそれぞれ所定の映像信号Ｓ１０、Ｓ１１が印加される。以降、他のデータ線１２１、１２２、１２３、１２４、．．．についても同様の動作を繰り返すことで、１つの水平走査が完了する。
【００２９】
図５は他の動作タイミング例を示す図である。
【００３０】
まず走査線２００にＶ２を印加する。サンプリング信号１００、１０１、１０２．．．を順次印加し、トランジスタ１０、１１、１２．．．を順次ＯＮ状態とすると共に奇数番目の画素用映像信号Ｓ１０、Ｓ１２、Ｓ１４．．．を各データ線にサンプリングし、画素電極５ａ、５ｂに各映像信号を印加する。
【００３１】
次に走査線２００の印加電圧をＶ１として、再びサンプリング信号１００、１０１、１０２．．．を順次印加し、トランジスタ１０、１１、１２．．．を順次ＯＮ状態とすると共に偶数番目の画素用映像信号Ｓ１１、Ｓ１３、Ｓ１５．．．を各データ線にサンプリングし、画素電極５ｂに各映像信号を印加することで、１つの水平走査が完了する。
【００３２】
また、図６は画素トランジスタをデータ線と走査線の交差部に配置した場合のレイアウト例である。尚、動作タイミングは図３、図５に示した動作タイミング例と全く同じである。
【００３３】
[第２の実施形態]
図７は図１に示したアクティブマトリクス型液晶表示装置の画素電極付近の他のレイアウト例である。
【００３４】
データ線１２０、１２１と走査線２００、２０１、画素トランジスタ３、４を形成するトランジスタ層７、画素電極５ａ、５ｂは互いに異なる層に配置された多層構造となっており、各層は必要に応じてコンタクト６によって接続されている
画素電極５ａ、５ｂは走査線２００を挟んで配置され、それぞれ走査線２００によって開閉制御される画素トランジスタ３、４を介してデータ線１２０に接続される。
【００３５】
画素トランジスタ３、４が図４に示すようなゲート電圧―ドレイン電流特性Ａ、Ｂを有している場合、ゲート電圧をＶ０とした場合には画素トランジスタ３、４共にＯＦＦ状態、ゲート電圧をＶ１とした場合は画素トランジスタ４のみがＯＮ状態、ゲート電圧をＶ２とした場合は画素トランジスタ３、４が共にＯＮ状態となる。このような特性を有する画素トランジスタを用いた場合の動作タイミング例を図８に示す。
【００３６】
まずサンプリング信号１００によってトランジスタ１０をＯＮ状態とし、画素電極５ａ用の映像信号Ｓ１０をデータ線１２０にサンプリングすると共に走査線２００にＶ２を印加する。ここで、画素トランジスタ３、４は、ＯＮ状態となるため、画素電極５ａ、５ｂには共に映像信号Ｓ１０が印加される。
【００３７】
以降、他のデータ線１２１、１２２、１２３、１２４、．．．についても同様の動作を繰り返すことで、１つの水平走査が完了する。
【００３８】
次に、サンプリング信号１００によってトランジスタ１０をＯＮ状態とし、画素電極５ｂ用の映像信号Ｓ２０をデータ線１２０にサンプリングすると共に走査線２００にＶ１を印加する。ここで、画素トランジスタ３はＯＦＦ状態、画素トランジスタ４は、ＯＮ状態となるため、画素電極５ａには先に書きこんだＳ１０が残り、画素電極５ｂには映像信号Ｓ２０が新たに印加される。
【００３９】
以降、他のデータ線１２１、１２２、１２３、１２４、．．．についても同様の動作を繰り返すことで、次の水平走査が完了する。
【００４０】
（投射型表示装置の説明）
図９には前記構成のアクティブマトリクス型液晶表示装置を電子機器の一例としてライトバルブとして応用した投射型表示装置の一例としてデータプロジェクタの構成例が示されている。
【００４１】
図９において、４０はハロゲンランプ等の光源、４１は放物ミラー、４２は熱線カットフィルター、４３、４５、４６はそれぞれ青色反射、緑色反射、赤色反射のダイクロイックミラー、４４、４７は反射ミラー、４８、４９、５０は前記実施形態のアクティブマトリクス型液晶表示装置からなるライトバルブ、５３はダイクロイックプリズム、５５は制御装置である。図１に示されているアクティブマトリクス型液晶表示装置に外部から供給される画像信号やクロック信号、各種制御信号は前記制御装置５５で形成される。
【００４２】
この実施形態のデータプロジェクタにおいては、光源４０から発した白色光は放物ミラー４１により集光され、熱線カットフィルター４２を通過して赤外域の熱線が遮断されて、可視光のみが青色反射ダイクロイックミラー４３に入射される。そしてまず、青色反射ダイクロイックミラー４３によって青色光（概ね５００ｎｍ以下の波長）が反射され、その他の光（黄色光）は透過する。反射した青色光は反射ミラー４４により方向を変え青色変調ライトバルブ４８に入射する。
【００４３】
一方、前記青色反射ダイクロイックミラー４３を透過した光は緑色反射ダイクロイックミラー４５に入射し、緑色光（概ね５００〜６００ｎｍの波長）が反射され、その他の光である赤色光（概ね６００ｎｍ以上の波長）は透過する。緑色反射ダイクロイックミラー４５で反射した緑色光は緑色変調ライトバルブ４９に入射する。また、緑色反射ダイクロイックミラー４５を透過した赤色光は、赤色反射ダイクロイックミラー４６、反射ミラー４７により方向を変え赤色変調ライトバルブ５０に入射する。
【００４４】
ライトバルブ４８、４９、５０は、図示しない信号処理回路から供給される青、緑、赤の原色信号でそれぞれ駆動され、各ライトバルブに入射した光はそれぞれのライトバルブで変調された後、ダイクロイックプリズム５３で合成される。ダイクロイックプリズム５３は赤色反射面５２と青色反射面５１とが互いに交差するように形成されている。そして、ダイクロイックプリズム５３で合成されたカラー画像は、投射レンズ５４によってスクリーン上に拡大投射され、表示される。
【００４５】
【発明の効果】
これにより、同一走査線、及び同一データ線によって選択され得る画素電極を複数とすることが出来るため、データ線もしくは走査線の本数を削減でき、開口率を上げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成例を示すブロック図。
【図２】本発明を適用したアクティブマトリクス型液晶表示装置用基板の画素付近のレイアウト図。
【図３】図１に示したアクティブマトリクス型液晶表示装置の動作タイミングの一例を示したタイミング図。
【図４】画素ＴＦＴの電気特性の一例を示す電気特性図。
【図５】図１に示したアクティブマトリクス型液晶表示装置の動作タイミングの変形例を示したタイミング図。
【図６】図２に示した画素付近のレイアウト図の変形例。
【図７】図２に示した画素付近のレイアウト図の他の変形例。
【図８】図７に示したレイアウト図における動作タイミングの例を示したタイミング図。
【図９】実施形態のアクティブマトリクス型液晶表示装置をライトバルブとして応用した投射型表示装置の一例としてのデータプロジェクタ概略構成図。
【図１０】アクティブマトリクス型液晶表示装置の構成例を示すブロック図。
【図１１】アクティブマトリクス型液晶表示装置用基板の画素付近のレイアウト図。
【図１２】図１０に示したアクティブマトリクス型液晶表示装置の動作タイミングの一例を示したタイミング図。
【符号の説明】
１シフトレジスタ回路
２走査線駆動回路
３、４画素トランジスタ
５画素電極
６コンタクト
１０、．．．、１３サンプリングトランジスタ
４０ランプ
４３、４５、４６ダイクロイックミラー
４８、４９、５０ライトバルブ
５３ダイクロイックプリズム
５４投射レンズ
５５制御装置
１２０、．．．、１２３データ線
２００、．．．、２０２走査線

Claims

複数の走査線と、
前記複数の走査線に交差する複数のデータ線と、
前記複数の走査線と前記複数のデータ線の交差に対応して設けられた第１画素電極及び第２画素電極と、
前記データ線と前記第１画素電極との間に設けられ、前記データ線と前記第１画素電極との間の導通を制御する第１スイッチング素子と、
前記第１画素電極と前記第２画素電極との間に設けられ、前記第１画素電極と前記第２画素電極との間の導通を制御する第２スイッチング素子とを有し、
前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子は同一の走査線により制御され、
第１の選択信号が前記走査線に入力された場合は、前記第１及び第２スイッチング素子が導通し、
第２の選択信号が前記走査線に入力された場合は、前記第１スイッチング素子が導通し、前記第２スイッチング素子は非導通となる
ことを特徴とする電気光学装置。
前記スイッチング素子はＮ型もしくはＰ型の薄膜トランジスタである
ことを特徴とする請求項１記載の電気光学装置。
複数の走査線と、
前記複数の走査線に交差する複数のデータ線と、
前記複数の走査線と前記複数のデータ線の交差に対応して設けられた第１画素電極及び第２画素電極と、
前記データ線と前記第１画素電極との間に設けられ、前記データ線と前記第１画素電極との間の導通を制御する第１スイッチング素子と、
前記第１画素電極と前記第２画素電極との間に設けられ、前記第１画素電極と前記第２画素電極との間の導通を制御する第２スイッチング素子とを有する電気光学装置を駆動する電気光学装置の駆動方法であって、
前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子を同一の走査線により制御し、
第１の選択信号を前記走査線に入力することにより、前記第１及び第２スイッチング素子を導通し、
第２の選択信号を前記走査線に入力することにより、前記第１スイッチング素子を導通し、前記第２スイッチング素子は非導通とする
ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
請求項１または２いずれか一項に記載の電気光学装置と、
前記光学装置を制御する制御装置とを有する
ことを特徴とする電子機器。
光源と、
該光源からの光を変調して透過する請求項４に記載の電子機器と、
該電子機器により変調された光を集光し拡大投射する投射光学手段とを備えている
ことを特徴とする投射型表示装置。