JP4215109B2 - 電気光学装置、駆動回路および電子機器 - Google Patents
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Description
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、データ線の電圧振幅を簡易な構成で抑えることが可能な電気光学装置、その駆動回路および電子機器を提供することにある。
また、本発明に係る電気光学装置の駆動回路において、前記容量線駆動回路は、前記容量線の各々に対応して、第1乃至第4トランジスタを有し、一の容量線に対応する前記第1トランジスタは、ゲート電極が当該一の容量線に対応する走査線から所定行離間した走査線に接続され、ソース電極が前記第4トランジスタをオンさせるためのオン電圧を給電するオン電圧給電線に接続され、前記第2トランジスタは、ゲート電極が当該一の容量線に対応する走査線に接続され、ソース電極が前記第4トランジスタをオフさせるためのオフ電圧を給電するオフ電圧給電線に接続され、前記第3トランジスタは、ゲート電極が当該一の容量線に対応する走査線に接続され、ソース電極が前記第1給電線に接続され、前記第4トランジスタは、ゲート電極が前記第1および第2トランジスタのドレイン電極に共通接続され、ソース電極が前記第2給電線に接続されて、前記第3および第4トランジスタのドレイン電極が当該一の容量線に接続された構成としても良い。このような構成において、一の容量線に対し、前記第1、第2および第4トランジスタの組を複数有し、当該一の容量線を前記第2給電線に接続する第4トランジスタを、前記複数の組のなかから、所定の順番で切り替えても良い。また、この構成において、前記容量線の各々に対応して補助容量を有し、一の容量線に対応する補助容量は、その一端が前記第4トランジスタのゲート電極に接続され、その他端が、少なくとも当該一の容量線に対応する走査線から所定行離間した走査線が選択されてから再び当該一の走査線が選択されるまでの期間において、一定の電位に保たれた構成としても良い。ここで、当該一の容量線に対応する補助容量の他端は、当該一の容量線に対応する走査線に接続した構成としても良い。
一方、本発明に係る電気光学装置の駆動回路において、前記第1給電線は、奇数行用と偶数行用とに分かれ、奇数行に対応する容量線の第3トランジスタのソース電極は、奇数行用の第1給電線に接続され、偶数行に対応する容量線の第3トランジスタのソース電極は、偶数行用の第1給電線に接続され、異なる2つの電圧のうち一方が奇数行に対応する第1給電線に印加され、前記異なる2つの電圧のうち他方が偶数行に対応する第1給電線に印加されるとともに、前記異なる2つの電圧が相補的にかつ所定の周期で入れ替えられる構成としても良い。
なお、本発明は、電気光学装置の駆動回路のみならず、電気光学装置としても、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。
まず、本発明の第1実施形態について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る電気光学装置の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は、表示領域100を有し、この表示領域100の周辺に制御回路20、走査線駆動回路140、容量線駆動回路150、データ線駆動回路190が配置した構成となっている。このうち、表示領域100は、画素110が配列する領域であり、本実施形態では、321行の走査線112が行(X)方向に延在する一方、240列のデータ線114が列(Y)方向に延在するように、それぞれ設けられ、このうち、最終321行目以外の1〜320行目の走査線112と1〜240列目のデータ線114との交差に対応して、画素110がそれぞれ配列している。したがって、本実施形態では、321行目の走査線112は、表示領域100の垂直走査(画素110に対する電圧書込のために走査線を順番に選択する動作)には寄与しない。
なお、本実施形態では、画素110が表示領域100において縦320行×横240列で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。
また、1〜320行目の走査線112に対応して、それぞれ容量線132がX方向に延在して設けられている。このため、本実施形態において、容量線132については、ダミーとなる321行目の走査線112を除いた1〜320行分が設けられる。
図2は、画素110の構成を示す図であり、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は、画素110が配列する行を一般的に示す場合の記号であって、1以上320以下の整数であり、j、(j+1)は、画素110が配列する列を一般的に示す場合の記号であって、1以上240以下の整数である。ここで、(i+1)については、画素110が配列する行を一般的に示す場合には、1以上320以下の整数であるが、走査線112の行を説明する場合には、ダミーである321行目を含める必要があるので1以上321以下の整数となる。
また、画素容量120の他端はコモン電極108に接続されている。このコモン電極108は、図1に示されるように全ての画素110にわたって共通であり、コモン信号Vcomが供給される。なお、本実施形態においてコモン信号Vcomは、後述するように時間的に電圧LCcomで一定である。
なお、図2において、Yi、Y(i+1)は、それぞれi、(i+1)行目の走査線112に供給される走査信号を示し、また、Ci、C(i+1)は、それぞれi、(i+1)行目の容量線132の電圧を示している。
3に供給するほか、コモン信号Vcomをコモン電極108に供給する。
表示領域100の周辺には、上述したように走査線駆動回路140や、容量線駆動回路150、データ線駆動回路190などの周辺回路が設けられている。このうち、走査線駆動回路140は、制御回路20による制御にしたがって、1フレームの期間にわたって走
査信号Y1、Y2、Y3、…、Y320、Y321を、それぞれ1、2、3、…、320、321行目の走査線112に供給するものである。すなわち、走査線駆動回路140は、走査線を1、2、3、…、320、321行目という順番で選択するとともに、選択した走査線への走査信号を選択電圧Vddに相当するHレベルとし、それ以外の走査線への走査信号を非選択電圧(接地電位Gnd)に相当するLレベルとする。
よって、走査信号Y1、Y2、Y3、Y4、…、Y320、Y321を出力する。
また、本実施形態において1フレームの期間とは、図4に示されるように、走査信号Y1がHレベルになってから走査信号Y320がLレベルになるまで有効走査期間Faと、
ダミーの走査信号Y321がHレベルとなってから走査信号Y1が再びHレベルとなるまでの帰線期間Fbとを含む。また、1行の走査線112が選択される期間が水平走査期間
(H)である。
一方、i行目のTFT156(第3トランジスタ)のゲート電極は、i行目の走査線112に接続され、そのソース電極は、第1給電線165に接続される。i行目のTFT158(第4トランジスタ)のソース電極は、第2給電線167に接続されるとともに、TFT156、158のドレイン電極同士がi行目の容量線132に接続されている。
ここで、オン電圧給電線161に供給されるオン電圧Vonは、それがTFT158のゲート電極に印加された場合に当該TFT158をオン状態(ソース・ドレイン電極間が導通状態)にさせる電圧であり、例えば電圧Vddである。また、オフ電圧給電線163に供給されるオフ電圧Voffは、それがTFT158のゲート電極に印加された場合に当該T
FT158をオフ状態(ソース・ドレイン電極間が非導通状態)にさせる電圧であり、例えばゼロ電圧(接地電位Gnd)である。
ここで、データ線駆動回路190は、縦320行×横240列のマトリクス配列に対応した記憶領域(図示省略)を有し、各記憶領域には、それぞれ対応する画素110の階調値(明るさ)を指定する表示データDaが記憶される。各記憶領域に記憶される表示デー
タDaは、表示内容に変更が生じた場合に、制御回路20によってアドレスとともに変更
後の表示データDaが供給されて書き換えられる。
データ線駆動回路190は、選択される走査線112に位置する画素110の表示データDaを記憶領域から読み出すとともに、当該階調値に応じた電圧であって指定された極
性の電圧のデータ信号に変換し、データ線114に供給する動作を、選択される走査線112に位置する1〜240列のそれぞれについて実行する。
ば負極性書込を指定する信号であり、図4に示されるように、本実施形態では、1フレームの期間毎に極性反転する。すなわち、本実施形態では、1フレームの期間において画素に書き込む極性をすべて同一とし、この書込極性を1フレームの期間毎に反転させた面反転方式とする。このように極性反転する理由は、直流成分の印加による液晶の劣化を防止するためである。
また、本実施形態における書込極性については、画素容量120に対して階調に応じた電圧を保持させる際に、コモン電極108の電圧LCcomよりも画素電極118の電位を
高位側とする場合を正極性といい、低位側とする場合を負極性という。一方、電圧については、特に説明のない限り、電源の接地電位Gndを基準としている。
路140は、スタートパルスDyをクロック信号Clyにしたがって順次シフトすること等
によって、走査信号Y1、Y2、Y3、Y4、…、Y320、Y321を出力するので、走査線が選択される期間の開始タイミングは、クロック信号Clyの論理レベルが遷移するタイミングである。したがって、データ線駆動回路190は、例えばラッチパルスLpを
1フレームの期間にわたってカウントし続けることによって何行目の走査線が選択されるのか、および、ラッチパルスLpの供給タイミングによって、その選択の開始タイミング
を知ることができる。
この図に示されるように、本実施形態では、TFT116、152、154、156、158は、アモルファスシリコン型であって、そのゲート電極が半導体層よりも下側に位置するボトムゲート型である。詳細には、第1導電層となるゲート電極層のパターニングにより、走査線112や、容量線132、TFT158のゲート電極が形成され、その上にゲート絶縁膜(図示省略)が形成され、さらにTFT116、152、154、156、158の半導体層が島状に形成されている。この半導体層の上には、保護層を介して第2導電層となるITO(indium tin oxide)層のパターニングにより、矩形形状の画素電極118が形成され、さらに、第3導電層となるアルミニウムなどの金属層のパターニングによって、TFT116、152、154、156、158のソース電極となるデータ線114、オン電圧給電線161、オフ電圧給電線163、第1給電線165、第2給電線167が形成されるとともに、これらのTFTのドレイン電極が形成されている。
また、TFT152、154の共通ドレイン電極とTFT158のゲート電極とは、上記ゲート絶縁膜を貫通するコンタクトホール(図において×印)を介して、電気的な接続が図られている。同様に、TFT156、158の共通ドレイン電極と容量線132とは、コンタクトホール(図において×印)を介して、電気的な接続が図られている。
なお、画素電極118と対向するコモン電極108は、対向基板に形成されるので、素子基板の平面図を示す図3には現れない。
ICチップを素子基板側に実装する場合、走査線駆動回路140、容量線駆動回路150を、データ線駆動回路190とともに半導体チップとしてまとめても良いし、それぞれ別々のチップとしても良い。また、制御回路20については、FPC(flexible printed
circuit)基板等を介して接続しても良いし、半導体チップとして素子基板に実装する構成としても良い。
また、本実施形態を透過型ではなく反射型とする場合には、画素電極118について反射性の導電層をパターニングしたものとしても良いし、別途の反射性金属層を持たせても良い。さらに、透過型および反射型の両者を組み合わせた、いわゆる半透過半反射型としても良い。
上述したように本実施形態では、面反転方式としている。このため、制御回路20は、極性指示信号Polについて、図4に示されるように、あるフレーム(「nフレーム」と表記している)の期間においてHレベルとして正極性書込を指定し、次の(n+1)フレームの期間においてLレベルとして負極性書込を指定して、以下同様に1フレームの期間毎に書込極性を反転させる。
また、制御回路20は、nフレームにおいて、第1容量信号Vc1および第2容量信号Vc2を互いに同電位とする一方、(n+1)フレームにおいて、第1容量信号Vc1を、第2容量信号Vc2よりも電圧ΔVだけ相対的に上昇させる。このため、図4に示されるように、第2容量信号Vc2が電圧Vslで書込極性に拘わらずに一定であれば、第1容量信号Vc1は、nフレームにおいて同じ電圧Vslであり、(n+1)フレームにおいて電圧VslよりもΔVだけ高い電圧Vshとなる。
一方、走査信号Y1がHレベルになるタイミングにおいてラッチパルスLpが出力され
ると、データ線駆動回路190は、1行目であって、1、2、3、…、240列目の画素の表示データDaを読み出すとともに、当該表示データDaで指定された電圧だけ、電圧LCcomを基準に高位側とした電圧のデータ信号X1、X2、X3、…、X240に変換し
、それぞれ1、2、3、…、240列のデータ線114に供給する。
これにより例えば、j列目のデータ線114には、1行j列の画素110の表示データDaで指定された電圧だけ電圧LCcomよりも高位側とした正極性電圧がデータ信号Xjとして印加される。
さて、走査信号Y1がHレベルになると、1行1列〜1行240列の画素におけるTFT116がオンするので、これらの画素電極118には、データ信号X1、X2、X3、…、X240が印加される。このため、1行1列〜1行240列の画素容量120には、それぞれ階調に応じた正極性の電圧が書き込まれることになる。
一方、走査信号Y1がHレベルであれば、容量線駆動回路150では、1行目の容量線132に対応するTFT154、156がオンするが、TFT152がオフであるので(走査信号Y2はLレベルであるので)、TFT158のゲート電極にはオフ電圧Voffが
印加されて当該TFT158がオフする結果、当該1行目の容量線132は、第1給電線165に接続された状態となって電圧Vslとなる。このため、1行1列〜1行240列の蓄積容量130には、それぞれ階調に応じた正極性の電圧と電圧Vslとの差電圧が書き込まれることになる。
走査信号Y1がLレベルになると、1行1列〜1行240列の画素におけるTFT116がオフする。また、走査信号Y1がLレベル、走査信号Y2がHレベルであれば、容量線駆動回路150では、1行目の容量線132に対応するTFT154、156がオフし、1行目のTFT152がオンするので、1行目のTFT158のゲート電極にはオン電圧Vonが印加されて当該TFT158がオンする結果、当該1行目の容量線132は、第2給電線167に接続された状態となるが、正極性書込を指定するnフレームにおいて、当該第2給電線167は第1給電線165と同じ電圧Vslであるために電位変動しない。
このため、極性指示信号PolがHレベルあって正極性書込が指示されていれば、走査信号Y2がHレベルになっても、1行1列〜1行240列の画素容量120および蓄積容量130においてそれぞれ保持された電圧に変化は生じない。
ると、データ線駆動回路190は、2行目であって1、2、3、…、240列目の画素の階調に応じた正極性電圧のデータ信号X1、X2、X3、…、X240を、それぞれ1、2、3、…、240列のデータ線114に供給する。走査信号Y2がHレベルになると、2行1列〜2行240列の画素におけるTFT116がオンするので、これらの画素電極118には、データ信号X1、X2、X3、…、X240が印加される結果、1行1列〜1行240列の画素容量120には、それぞれ階調に応じた正極性電圧が書き込まれることになる。
なお、走査信号Y2がHレベルであれば、容量線駆動回路150では、2行目の容量線132に対応するTFT154、156がオンするが、2行目のTFT152がオフであるので(走査信号Y3はLレベルであるので)、2行目のTFT158もオフである。このため、2行目の容量線132は電圧Vslとなるので、2行1列〜2行240列の蓄積容量130には、それぞれ階調に応じた正極性電圧と電圧Vslとの差電圧が書き込まれることになる。
走査信号Y2がLレベルになると、容量線駆動回路150では、1行目の容量線132に対応するTFT152がオフする。このため、当該1行目の容量線132に対応するTFT158のゲート電極は、電気的にどこにも接続されないハイ・インピーダンス状態となるが、このゲート電極自体に寄生する容量のために、1行目のTFT152がオフする直前の状態であるオン電圧Vonに保たれる。このため、当該1行目の容量線132に対応するTFT158はオン状態を継続するので、当該1行目の容量線132は電圧Vslを維持することになる。なお、この1行目の容量線132が電圧Vslを維持する動作は、走査信号Y1が再びHレベルとなるまで継続することになる。
当該1行目の容量線132は電圧Vslに維持されるため、1行1列〜1行240列の画素容量120および蓄積容量130において保持された電圧は再び走査信号Y1がHレベルとなるまで変化が生じないことになる。結局、1行1列〜1行240列の画素容量120は、それぞれ走査信号Y1がHレベルとなったときに画素電極118に印加されたデータ信号の電圧とコモン電極108の電圧LCcomとの差電圧、すなわち、階調に応じた電
圧を保持し続けることになる。
また、走査信号Y3がHレベルになるタイミングにおいてラッチパルスLpが出力され
ると、データ線駆動回路190は、3行目であって1、2、3、…、240列目の画素の階調に応じた正極性電圧のデータ信号X1、X2、X3、…、X240を、それぞれ1、2、3、…、240列のデータ線114に供給し、これにより、3行1列〜3行240列の画素容量120には、それぞれ階調に応じた正極性の電圧が書き込まれることになる。
なお、走査信号Y3がHレベルであれば、容量線駆動回路150では、3行目の容量線132に対応するTFT154、156がオンするが、3行目のTFT152がオフであるので(走査信号Y4はLレベルであるので)、3行目のTFT158もオフする。この
ため、当該3行目の容量線132は電圧Vslとなるので、3行1列〜3行240列の蓄積容量130には、それぞれ階調に応じた正極性電圧と電圧Vslとの差電圧が書き込まれることになる。
0には、階調に応じた正極性電圧と電圧Vslとの差電圧が保持されることになる。
この(n+1)フレームの動作は、主に次の2点においてnフレームの動作と相違する。すなわち、第1に、制御回路20は、第1容量信号Vc1を、図4に示されるように、電圧VslよりもΔVだけ高い電圧Vshとする点と、第2に、走査信号YiがHレベルになるタイミングにおいてラッチパルスLpが出力されると、データ線駆動回路190は、i行
目であって、1、2、3、…、240列目の画素の表示データDaを読み出す点までnフ
レームと一緒であるが、データ信号X1、X2、X3、…、X240として、当該表示データDaに対応し、かつ、負極性に対応した電圧(この意味については後述する)とする
点とにおいてnフレームの動作と相違する。
そこで、(n+1)フレームにおける動作については、この相違点を中心にして、走査信号YiがHレベルとなったときにi行j列の画素容量120に書き込んだ電圧が、走査信号Y(i+1)がHレベルとなったときにどのように変化するのか、という観点で説明
することにする。
まず、走査信号YiがHレベルになると、図5(a)に示されるように、i行j列のTFT116がオンするので、データ信号Xjが画素容量120の一端(画素電極118)と蓄積容量130の一端とにそれぞれ印加される。一方、走査信号YiがHレベルであれば、容量線駆動回路150においてi行目の容量線132に対応するTFT154、156がオンし、TFT152、158がオフするので、i行目の容量線132の電圧Ciは、第1給電線165の電圧Vshとなる。なお、コモン電極108は電圧LCcomで一定で
ある。
したがって、このときのデータ信号Xjの電圧をVjとすれば、i行j列における画素容量120には電圧(Vj−LCcom)が充電され、蓄積容量130には電圧(Vj−Vsh)が充電される。
定である。したがって、画素容量120に蓄えられた電荷は、蓄積容量130に移動するので、画素電極118の電圧が低下する。
詳細には、画素容量120と蓄積容量130との直列接続において、画素容量120の他端(コモン電極)が電圧一定に保たれたまま、蓄積容量130の他端が電圧ΔVだけ低
下するので、画素電極118の電圧も低下する。
このため、当該直列の接続点である画素電極118の電圧は、
Vj−{Cs/(Cs+Cpix)}・ΔV
となり、走査信号YiがHレベルであったときのデータ信号の電圧Vjよりも、i行目の容量線132の電圧変化分ΔVに、画素容量120および蓄積容量130の容量比{Cs/(Cs+Cpix)}を乗じた値だけ低下することになる。すなわち、i行目の容量線1
32の電圧CiがΔVだけ低下すると、画素電極118の電圧は、走査信号YiがHレベルであったときのデータ信号の電圧Vjよりも、{Cs/(Cs+Cpix)}・ΔV(=Δ
Vpixとする)だけ低下することになる。ただし、各部の寄生容量は無視している。
電極118の電圧がコモン電極108の電圧LCcomよりも低位であって両者の差電圧が
i行j列の階調に応じた値となるように設定される。
詳細には、本実施形態では、図7に示されるように、正極性書込となるnフレームにおいて、データ信号が白色wに相当する電圧Vw(+)から黒色bに相当する電圧Vb(+)までの範囲であって、階調が低く(暗く)なるにつれて電圧LCcomよりも高位側の電圧となる
場合に、負極性書込となる(n+1)フレームにおいて画素を白色wするときには電圧Vb(+)とし、画素を黒色bとする場合には電圧Vw(+)となるように設定して、正極性の電圧範囲と同一であって、その階調関係を逆転させた設定とする。第2に、(n+1)フレームにおいてデータ信号の電圧を書き込んだ後に、画素電極118が電圧ΔVpixだけ低下
したとき、当該画素電極118の電圧が負極性の白色に相当する電圧Vw(-)から黒色に相当する電圧Vw(-)までの範囲であって、電圧LCcomを基準にして正極性の電圧と対称と
なるように、容量線132の電圧ΔVの低下分(Vsh−Vsl)を設定する。
これにより、負極性書込を指定する(n+1)フレームにおいて、電圧ΔVpixだけ低
下したときの画素電極118の電圧は、階調に応じた負極性の電圧、すなわち、白色wに相当する電圧Vw(-)から黒色bに相当する電圧Vb(-)までの範囲であって、階調が低く(暗く)なるにつれて電圧LCcomよりも低位側の電圧にシフトする。
なお、図5では、i行j列の画素容量120および蓄積容量130について説明するが、同様な動作は、走査線112および容量線132を兼用するi行について同様に実行される。また、(n+1)フレームにおいては、nフレームと同様に、走査信号Y1、Y2、Y3、…、Y320、Y321が順番にHレベルとなるので、各行における動作は、1、2、3、…、320行の画素についても順番に実行される。
すなわち、コモン電極108が電圧LCcomに保たれるとともに、容量線132の電圧
を、各フレームにわたって一定とした構成において、画素容量120を交流駆動する場合、画素電極118に、あるフレームにおいて階調に応じて正極性の電圧Vw(+)から電圧Vb(+)までの範囲の電圧で書き込んだときには、階調に変化がなければ、次のフレームにおいて負極性に対応した電圧Vw(-)から電圧Vb(-)までの範囲であって、電圧LCcomを基
準に反転させた電圧を書き込まなければならない。このため、コモン電極108の電圧が一定である構成において、容量線132の電圧一定としたとき、データ信号の電圧が図において範囲bにわたるので、データ線駆動回路190を構成する素子の耐圧も範囲bに対応させる必要があるだけでなく、容量が寄生するデータ線114において範囲bで電圧が変化すると、その寄生容量により無駄に電力が消費される、という不都合が発生してしま
うのである。これに対して、本実施形態では、データ線の電圧範囲aは、範囲bに比べておおよそ半減するので、このような不都合が解消されるのである。
一方、負極性書込を指示するフレームにおいてi行目の容量線132の電圧Ciは、走査信号YiがHレベルになったときに電圧Vshとなり、その次の走査信号Y(i+1)がHレベルになったときに第2給電線167の電圧Vslとなる。このため、i行目の容量線132の電圧Ciは、負極性書込を指示するフレームにおいて走査信号Y(i+1)がHレベルになったタイミングにて電圧ΔVだけ低下する。
本実施形態では、このように1行分の容量線132を駆動するのに、4つのTFT152、154、156、158で足り、さらに、別途の制御信号や制御電圧も不要である。このため、各行に対応した容量線132を駆動する容量線駆動回路150の構成が複雑化を回避することも可能である。
なお、図6は、走査信号と容量線と画素電極との電圧関係を示す図であり、i行j列の画素電極118の電圧変化をPix(i,j)で示している。
なお、正極性書込が指定されたときのデータ信号の電圧範囲と、負極性書込が指定されたときのデータ信号の電圧範囲とを一致させたが、完全に一致させなくもても、容量線132の電圧変化によりデータ信号の電圧振幅を抑えることはできる。
すなわち、図8に示されるように、第2容量信号を電圧Vshで一定とすることによって、負極性書込を指定するフレームにおいて走査信号Y(i+1)がHレベルになったときに、i行目の容量線132の電圧を変化させない一方、正極性書込を指定するフレームにおいて走査信号Y(i+1)がHレベルになったときに、i行目の容量線132を電圧ΔVだけ上昇させて、走査信号YiがHレベルであったときに書き込んだ画素電極118を電圧ΔVpixだけ上昇させる構成としても良い。
この構成において、データ信号の電圧関係は、図7(a)および図7(b)を、電圧L
Ccomを基準に反転させるとともに、正極性書込を負極性書込に、負極性書込を正極性書
込に、それぞれ読み替えれば良い。
走査線反転方式とする場合、極性指示信号Po lは、図9に示されるように、水平走査
期間(H)毎に反転するとともに、隣接するフレーム同士において、同一の走査信号がHレベルとなる(同一の走査線が選択される)期間でみたときにも反転した関係となる。
また、第1容量信号Vc1は、極性指示信号PolがHレベルであるときに電圧Vslとなり、極性指示信号PolがLレベルであるときに電圧Vshとなる。
これにより、図9のnフレームにおいて、奇数(1、3、5、…、319)行の容量線132は、次の偶数(2、4、6、…、320)行の走査線112への走査信号がHレベルになっても電圧変化しないが、偶数行の容量線132は、次の奇数行の走査線112への走査信号がHレベルになったときに、電圧ΔVだけ低下する。したがって、図9のnフレームにおいて奇数行では図7(a)と同様な正極性書込が実行される一方、偶数行では図7(b)と同様な負極性書込が実行される。
一方、図9の(n+1)フレームにおいて、奇数行の容量線132は、次の偶数行の走査線112への走査信号がHレベルになったときに、電圧ΔVだけ低下するが、偶数行の容量線132は、次の奇数行の走査線112への走査信号がHレベルになっても電圧変化しない。したがって、図9の(n+1)フレームにおいて奇数行では図7(b)と同様な負極性書込が実行される一方、偶数行では図7(a)と同様な正極性書込が実行される。
なお、図9においては、第2容量信号Vc2を電圧Vslとしたが、電圧Vshとして、容量線132の電圧をΔVだけ上昇させる構成としても良い。
第2容量信号Vc2を電圧LCcomで一定とした場合、図10のnフレームにおいて、奇
数行の容量線132は、次の偶数行の走査線112への走査信号がHレベルになったときに、電圧Vslから電圧LCcomに上昇し、偶数行の容量線132は、次の奇数行の走査線
112への走査信号がHレベルになったときに、電圧Vshから電圧LCcomに下降する一
方、(n+1)フレームにおいて、奇数行の容量線132は、次の偶数行の走査線112への走査信号がHレベルになったときに、電圧Vshから電圧LCcomに下降し、偶数行の
容量線132は、次の奇数行の走査線112への走査信号がHレベルになったときに、電圧Vslから電圧LCcomに上昇する。
ここで、電圧Vslから電圧LCcomへの上昇分と、電圧LCcomから電圧Vslへの変化分を等しくΔVとしたとき、図11に示されるように、i行目の画素電極では、走査信号YiがHレベルになったときに書き込んだ電圧を、走査信号Y(i+1)がHレベルになったときにi行目の容量線132を電圧ΔVだけ変化させることによって、電圧ΔVpixだ
けシフトさせる動作が、正極性書込と負極性書込とで1フレームの期間毎に交互に実行される。
致するように設定するとともに、電圧ΔVpixだけ上昇したときに、電圧Vw(+)から電圧
Vb(+)までの範囲にシフトし、電圧ΔVpixだけ下降したときに、電圧Vw(-)から電圧Vb(-)までの範囲にシフトするように電圧ΔV(=Vsh−LCcom=LCcom−Vsl)を設定
すれば良い。ただし、図12における電圧範囲aは、正極性書込が指定される場合、白色w側が低位となり黒色b側が高位となるが、負極性書込が指定される場合、白色w側が高
位となり黒色b側が低位となり、階調の関係が逆転する。
なお、正極性書込が指定されたときのデータ信号の電圧範囲と、負極性書込が指定されたときのデータ信号の電圧範囲とを一致させなくても、容量線132の電圧変化によりデータ信号の電圧振幅を抑えることはできる。
上記容量線駆動回路150のi行目において、TFT152、154、156がオンする期間はたかだか水平走査期間(H)であるが、TFT158がオンする期間は、i行目の非選択期間(走査信号YiがLレベルとなる期間)の全域にわたる。このため、TFT158については、TFT152、154、156と比較すると、オン状態となる期間が著しく長いので、トランジスタ特性が変化しやすい環境にある。なお、ここでいうトランジスタ特性の変化とは、スイッチとしてオンするためのゲート電圧(しきい値電圧)が、時間経過とともに高くなることをいう。このため、長期使用するにつれて、TFT158が非選択期間でオンしなくなる、という誤動作の可能性が高くなる。
そこで、このような誤動作の可能性を低く抑えることを目的とした応用例について説明する。
この図に示されるように、応用例では、TFT158がTFT158a、158bの2系統に分かれて、交互に用いる構成となっている。
詳細には、応用例に係る容量線駆動回路150では、各行においてa系統とb系統とに分かれており、このうち、a系統は、TFT152a、154a、158aを有し、TFT152aのソース電極が給電線161aに接続され、また、b系統は、TFT152b、154b、158bを有し、TFT152bのソース電極が給電線161bに接続されている。
この応用例において制御回路20は、信号Von-aを給電線161aに、信号Von-bを給電線161bに、それぞれ供給する。この信号Von-a、Von-bの電圧波形の一例としては、例えば図15に示されるように、nフレームにおいて信号Von-aはオン電圧Vonとなり、信号Von-bはオフ電圧Voffとなり、次の(n+1)フレームにおいて信号Von-aはオ
フ電圧Voffとなり、信号Von-bはオン電圧Vonとなる。
なお、応用例にあっては、第1容量信号Vc1、第2容量信号Vc2、極性指示信号Polとして、図4、図8、図9、図10のいずれも適用可能である。
この応用例では、信号Von-a、Von-bの電圧を1フレームの期間毎に切り替える構成としたが、これに限られない。また、信号Von-a、Von-bの電圧を周期的に切り替える必要はなく、例えば電源オン(オフ)する毎に切り替える構成としても良い。
また、この応用例では、TFT158を2つのTFT158a、158bに分けた構成を示したが、3つ以上として、所定の順番で切り替えながら用いる構成としても良い。
すなわち、応用例の目的は、いずれかのTFT158をオンさせる期間を短くして(オフさせる期間を長くして)、トランジスタ特性の変化を少なくすることであるから、非選択期間において、複数あるTFT158のうち、少なくとも1個以上がオフし、1個以上がオンしている構成であれば良い。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。図16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ブロック図である。
この図に示される構成が第1実施形態(図1参照)と相違する部分は、1〜320行の容量線132に対応して補助容量184が設けられている点にある。そこでこの点について説明すると、i行目の容量線132に対応する補助容量184は、その一端がi行目の容量線132に対応するTFT158のゲート電極に接続され、その他端がi行目の走査線112に接続されている。
この図において第1実施形態(図3参照)と相違する部分は、走査線112が、Y(下)方向に向かった幅広部分を有し、この幅広部分と重なるように、第3導電層となる金属層のパターニングした電極部分が設けられている点にある。したがって、補助容量184は、走査線112の幅広部分と、この幅広部分と重なるようにパターニングされた電極部分とにより、ゲート絶縁膜を誘電体として挟持した構成となる。
なお、この電極部分は、TFT158のゲート電極とコンタクトホールを介して接続されている。
なお、補助容量184の目的は、i行目でいえば、走査信号Yi、Y(i+1)がいずれもLレベルであっても、i行目の容量線132に対応するTFT158のゲート電極を、寄生容量に頼らなくてもTFT158のオフ直前の状態に維持することであるから、補助容量184の他端を、例えば電位Gndに接地しても良い。
ところで、走査線反転方式とする場合(図9、図10参照)、第1容量信号Vc1を水平走査期間(H)毎に電圧Vsl、Vshで切り替える必要がある。このため、第1容量信号Vc1を供給する第1給電線165に容量が寄生していると、この電圧切り替えにより電力が無駄に消費されてしまうことになる。そこで、この点を解消した第3実施形態について説明する。
他については同一であるので、その説明を省略し、以下においては、この相違点を中心に説明することにする。
を、それぞれ第1給電線165a、165bに供給する。
ここで、図20に示されるように、第1容量信号Vc1aは、各フレームにわたって電圧
一定であってnフレームにおいて電圧Vslであり、次の(n+1)フレームにおいて電圧Vshに切り替わる。すなわち、第1容量信号Vc1aでは、電圧Vsl、Vshが1フレームの
期間毎に交互に切り替わる。
一方、第1容量信号Vc1bは、第1容量信号Vc1aに対して、電圧Vsl、Vshを入れ替えた関係にある。すなわち、第1容量信号Vc1bは、nフレームにおいて第1容量信号Vc1aが電圧Vslであるときに電圧Vshとなり、(n+1)フレームにおいて第1容量信号Vc1aが電圧Vshであるときに電圧Vslとなる。第2容量信号Vc2は、電圧LCcomで一定である。
そして、容量線駆動回路150において、奇数行の容量線132に対応するTFT156のソース電極は第1給電線165aに接続され、偶数行の容量線132に対応するTFT156のソース電極は第1給電線165bに接続されている。
この図に示されるように、第2給電線167は、第1給電線165a、165bの間において奇数のi行では第1給電線165b寄りに位置し、偶数の(i+1)行では第1給電線165a寄りに位置するように、行毎に折り返される。
そして、TFT156、158の共通半導体層は、奇数のi行では、X方向に対し第2給電線167から第1給電線165aまでの領域にわたって、偶数の(i+1)行では、X方向に対し第1給電線165bから第2給電線167までの領域にわたって設けられている。このため、奇数のi行目に対応するTFT156、158と、偶数の(i+1)行目に対応するTFT156、158とは互いに逆向きの関係にある。
なお、第3実施形態では、便宜的にiを奇数とし、(i+1)を偶数としている。
号がHレベルになったときに第2容量信号Vc2の電圧LCcomとなるので、電圧(LCcom−Vsl)だけ上昇する一方、偶数行目に対応する容量線132は、同じ行の走査信号がHレベルになったときに第1容量信号Vc1bの電圧Vshとなり、次行の走査信号がHレベル
になったときに第2容量信号Vc2の電圧LCcomとなるので、電圧(Vsh−LCcom)だけ下降する。
反対に、次の(n+1)フレームでは、奇数行目の容量線132は、次行の走査信号がHレベルになったときに電圧(Vsh−LCcom)だけ下降し、偶数行目の容量線132は
、次行の走査信号がHレベルになったときに電圧(LCcom−Vsl)だけ上昇する。
したがって、第3実施形態では、図9および図10に示した例と同じように各行の容量線132が電圧変化するので、データ信号を図12に示されるような電圧範囲で供給することにより、画素への電圧を走査線反転方式で書き込むことが可能となる。
特に、第3実施形態によれば、第1容量信号Vc1a、Vc1bの2つが必要となるが、この2つの第1容量信号Vc1a、Vc1bの電圧切り替わりは、水平走査期間(H)ではなく、フレームの期間となるので、電圧切り替わりにより寄生容量で無駄に消費される電力を抑えることが可能となる。
この構成では、図21に示されるように、1、2、3、…、240列目のデータ線11
4のそれぞれに対応してスイッチ192が設けられ、各スイッチ192は、それぞれデータ信号X1、X2、X3、…、X240がHレベルである場合(パルスが出力されている期間)にオンする。各スイッチ192の一端は、自身に対応するデータ線114に接続され、他端は、コモン電極108に共通接続されている。
ここで、データ線駆動回路190は、選択された走査線に位置する画素の階調に応じた(Hレベルの)パルス幅のデータ信号を、そのパルスの始端が走査線の選択開始タイミングとなるように出力する。このため、データ信号Xjは、i行目の走査線112が選択された期間において、i行j列の画素の階調を明るくすべきほどにパルス幅(Hレベル)が走査線の選択開始タイミングから長くなる(ノーマリーホワイトモードの場合)。
また、第1容量信号Vc1は、図22に示されるように、極性指示信号PolがHレベルであって正極性書込が指定されている場合には、走査線の選択開始タイミングにて電圧LCcomから選択終了タイミングにて電圧Vslまで低下する一方、極性指示信号PolがLレベ
ルであって負極性書込が指定されている場合には、走査線の選択開始タイミングに電圧LCcomから選択終了タイミングにて電圧Vshまで上昇するようなランプ信号として制御回
路20から供給される。
行j列の蓄積容量130の他端である容量線132にはランプ信号が供給されるので、当該蓄積容量130には、ランプ信号の電圧と電圧LCcomとの差電圧が充電される。
当該i行目の走査線の選択開始タイミングからi行j列の画素の階調に応じた期間が経過すると、データ信号Xjのパルス出力が終了してスイッチ192がオフするので、j列目のデータ線114は、電気的にどこにも接続されないハイ・インピーダンス状態となるが、ランプ信号の電圧は変化し続けるので、画素容量120と蓄積容量130との直列接続の接続点である画素電極118は、スイッチ192がオフした時点からランプ信号の電圧変化に追従することになる。
したがって、i行目の走査線の選択終了タイミングでは、i行j列の画素容量120には、スイッチ192のオン期間が長いほど絶対値でみて高くなる電圧が充電されることになる。
次の(i+1)行目の走査線の選択開始タイミングになると、i行目の容量線132は電圧LCcomになるので、走査信号YiがHレベルであったときに正極性書込が指定され
ていれば電圧(LCcom−Vsl)だけ上昇し、負極性書込が指定されていれば電圧(Vsh
−LCcom)だけ下降する。このため、図10で示した例と同様に、画素電極118の電
圧がシフトするので、これにより、画素容量120の保持電圧を、階調に応じた電圧とさせることができる。
また、最終の320行目の容量線132に対応するTFT152まで駆動するために、ダミーの走査線112がm行必要となる。ただし、各実施形態のようにmが「1」であれば、帰線期間Fbをなくして、320行目の容量線132に対応するTFT152のゲー
ト電極を、1行目の走査線112に接続する構成とすれば、また、例えばmが「2」であれば、やはり帰線期間Fbをなくして、319、320行目の容量線132に対応するT
FT152のゲート電極を、それぞれ1、2行目の走査線112に接続する構成とすれば、あえてダミーの走査線を設ける必要もない。
さらに、コモン電極108の電圧Vcomを、正極性書込が指定されたときに低位とし、
負極性書込が指定されたときに高位として切り替える構成でも良い。
一方、各実施形態では、垂直走査方向を図1において上から下方向に向かった方向としているので、i行目の容量線132に対応するTFT152のゲート電極を、(i+1)行目の走査線112に接続したが、垂直走査方向を下から上方向に向かった方向とした場合には、(i−1)行目の走査線112に接続すれば良い。すなわち、i行目の容量線132に対応するTFT152のゲート電極については、i行目の走査線以外の走査線であって、i行目の走査線が選択された後に選択される走査線112に接続される構成であれば良い。
さらに、画素容量120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。また、R(赤)、G(緑)、B(青)の3画素で1ドットを構成して、カラー表示を行うとしても良いし、さらに、別の1色(例えばシアン(C))を追加し、これらの4色の画素で1ドットを構成して、色再現性を向上させる構成としても良い。
ているが、これは、画素110におけるTFT116が理想的なスイッチとして機能する場合であり、実際には、TFT116のゲート・ドレイン間の寄生容量に起因して、オンからオフに状態変化するときにドレイン(画素電極118)の電位が低下する現象(プッシュダウン、突き抜け、フィールドスルーなどと呼ばれる)が発生する。液晶の劣化を防止するため、画素容量120については交流駆動としなければならないが、コモン電極108への印加電圧LCcomを書込極性の基準として交流駆動すると、プッシュダウンのた
めに、負極性書込による画素容量120の電圧実効値が、正極性書込による実効値よりも若干大きくなってしまう(TFT116がnチャネルの場合)。このため、実際には、書込極性の基準電圧とコモン電極108の電圧LCcomとを別々とし、詳細には、書込極性
の基準電圧を、プッシュダウンの影響が相殺されるように、電圧LCcomよりも高位側に
オフセットして設定するようにしても良い。
さらに、蓄積容量130は、直流的には絶縁されているので、第1給電線165と第2給電線167に印加されている電位差だけが上述の関係となっていればよく、例えば電圧LCcomとの電位差は何ボルトであっても構わない。
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23は、いずれかの実施形態に係る電気光学装置10を用いた携帯電話1200の構成を示す図である。
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に相当する部分の構成要素については外観としては現れない。
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10が適用可能であることは言うまでもない。
Claims (11)
- 複数行の走査線と、
複数列のデータ線と、
前記複数行の走査線に対応して設けられた複数の容量線と、
前記複数行の走査線と前記複数列のデータ線との交差に対応して設けられ、
各々は、
一端が自身に対応するデータ線に接続されるとともに、自身に対応する走査線が選択されたときに導通状態となる画素スイッチング素子と、
前記画素スイッチング素子とコモン電極との間に介挿された画素容量と、
前記画素容量の一端と前記走査線に対応して設けられた容量線との間に介挿された蓄積容量と、
を含む画素と、
を有する電気光学装置の駆動回路であって、
前記走査線を所定の順番で選択する走査線駆動回路と、
一の走査線に対応して設けられた容量線に対し、当該一の走査線が選択されたときに第1給電線を選択し、当該一の走査線から所定行離間した走査線であって当該一の走査線の後に選択される走査線が選択されてから、再び当該一の走査線が選択されるまで第2給電線を選択して、それぞれ選択した給電線の電圧を印加する容量線駆動回路と、
選択された走査線に対応する画素に対し、当該画素の階調に対応したデータ信号を、データ線を介して供給するデータ線駆動回路と、
を具備し、
前記容量線駆動回路は、
前記容量線の各々に対応して、第1乃至第4トランジスタを有し、
一の容量線に対応する前記第1トランジスタは、ゲート電極が当該一の容量線に対応する走査線から所定行離間した走査線に接続され、ソース電極が前記第4トランジスタをオンさせるためのオン電圧を給電するオン電圧給電線に接続され、
前記第2トランジスタは、ゲート電極が当該一の容量線に対応する走査線に接続され、ソース電極が前記第4トランジスタをオフさせるためのオフ電圧を給電するオフ電圧給電線に接続され、
前記第3トランジスタは、ゲート電極が当該一の容量線に対応する走査線に接続され、ソース電極が前記第1給電線に接続され、
前記第4トランジスタは、ゲート電極が前記第1および第2トランジスタのドレイン電極に共通接続され、ソース電極が前記第2給電線に接続されて、
前記第3および第4トランジスタのドレイン電極が当該一の容量線に接続された
ことを特徴とする電気光学装置の駆動回路。 - 一の容量線に対し、前記第1、第2および第4トランジスタの組を複数有し、
当該一の容量線を前記第2給電線に接続する第4トランジスタを、前記複数の組のなかから、所定の順番で切り替える
ことを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置の駆動回路。 - 前記容量線の各々に対応して補助容量を有し、
一の容量線に対応する補助容量は、その一端が前記第4トランジスタのゲート電極に接続され、その他端が、少なくとも当該一の容量線に対応する走査線から所定行離間した走査線が選択されてから再び当該一の走査線が選択されるまでの期間において、一定の電位に保たれた
ことを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置の駆動回路。 - 当該一の容量線に対応する補助容量の他端は、当該一の容量線に対応する走査線に接続された
ことを特徴とする請求項3に記載の電気光学装置の駆動回路。 - 前記第1給電線は、奇数行用と偶数行用とに分かれ、
奇数行に対応する容量線の第3トランジスタのソース電極は、奇数行用の第1給電線に接続され、偶数行に対応する容量線の第3トランジスタのソース電極は、偶数行用の第1給電線に接続され、
異なる2つの電圧のうち一方が奇数行に対応する第1給電線に印加され、前記異なる2つの電圧のうち他方が偶数行に対応する第1給電線に印加されるとともに、前記異なる2つの電圧が相補的にかつ所定の周期で入れ替えられる
ことを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置の駆動回路。 - 一の容量線に対応する走査線から所定行離間した走査線が選択されたときに、当該一の容量線の電圧が変化するように、前記第1および第2給電線の電圧が設定された
ことを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置の駆動回路。 - 前記第1給電線の電圧は、異なる2つの電圧が所定の周期で入れ替わり、
前記第2給電線の電圧は一定である
ことを特徴とする請求項6に記載の電気光学装置の駆動回路。 - 前記第2給電線の電圧を、前記第1給電線における2つの電圧の中間値とする
ことを特徴とする請求項7に記載の電気光学装置の駆動回路。 - 前記第1および第2給電線は、異なる2つの電圧が相補的にかつ前記走査線の選択毎に入れ替わる
ことを特徴とする請求項6に記載の電気光学装置の駆動回路。 - 複数行の走査線と、
複数列のデータ線と、
前記複数行の走査線に対応して設けられた複数の容量線と、
前記複数行の走査線と前記複数列のデータ線との交差に対応して設けられ、
各々は、
一端が自身に対応するデータ線に接続されるとともに、自身に対応する走査線が選択されたときに導通状態となる画素スイッチング素子と、
前記画素スイッチング素子とコモン電極との間に介挿された画素容量と、
前記画素容量の一端と前記走査線に対応して設けられた容量線との間に介挿された蓄積容量と、
を含む画素と、
前記走査線を所定の順番で選択する走査線駆動回路と、
一の走査線に対応して設けられた容量線に対し、当該一の走査線が選択されたときに第1給電線を選択し、当該一の走査線から所定行離間した走査線であって当該一の走査線の後に選択される走査線が選択されてから、再び当該一の走査線が選択されるまで第2給電線を選択して、それぞれ選択した給電線の電圧を印加する容量線駆動回路と、
選択された走査線に対応する画素に対し、当該画素の階調に対応したデータ信号を、データ線を介して供給するデータ線駆動回路と、
を具備し、
前記容量線駆動回路は、
前記容量線の各々に対応して、第1乃至第4トランジスタを有し、
一の容量線に対応する前記第1トランジスタは、ゲート電極が当該一の容量線に対応する走査線から所定行離間した走査線に接続され、ソース電極が前記第4トランジスタをオンさせるためのオン電圧を給電するオン電圧給電線に接続され、
前記第2トランジスタは、ゲート電極が当該一の容量線に対応する走査線に接続され、ソース電極が前記第4トランジスタをオフさせるためのオフ電圧を給電するオフ電圧給電線に接続され、
前記第3トランジスタは、ゲート電極が当該一の容量線に対応する走査線に接続され、ソース電極が前記第1給電線に接続され、
前記第4トランジスタは、ゲート電極が前記第1および第2トランジスタのドレイン電極に共通接続され、ソース電極が前記第2給電線に接続されて、
前記第3および第4トランジスタのドレイン電極が当該一の容量線に接続された
ことを特徴とする電気光学装置。 - 請求項10に記載の電気光学装置を有する電子機器。
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