專利名稱：顯示器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能適當(dāng)?shù)厥┬杏谝苿?dòng)電話機(jī)的顯示部等的顯示器件。
這種現(xiàn)有的液晶顯示器件，以從外部電源電路對液晶顯示面板內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電路供給必要的電源電壓的方式構(gòu)成。具體而言，現(xiàn)有的電源電路，如圖21所示，借助于包含變壓器的升壓電路140將基準(zhǔn)電壓升為高電壓，再借助于具有串聯(lián)連接的多個(gè)電阻(分壓電阻)的分壓電路141對該高電壓進(jìn)行分壓，經(jīng)各個(gè)電壓跟隨器142，從各分壓點(diǎn)生成用于驅(qū)動(dòng)液晶顯示器件的多個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓V1-V3(例如V3＝15V，V2＝5V，V1＝-3V)。
因此，這種現(xiàn)有形態(tài)存在以下的問題。
①由于包含變壓器的升壓電路的轉(zhuǎn)換效率差，存在這部分中的功耗增加的問題。
②另外，由于借助于串聯(lián)連接的多個(gè)分壓電阻對升壓后的高電壓進(jìn)行分壓而獲得所希望的多個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓，所以實(shí)質(zhì)上伴之以在分壓電阻上的無用功耗。
③另外，由于電源電路是外部電路，所以與液晶顯示面板的驅(qū)動(dòng)電路連接的可靠性差。
為解決上述課題，本發(fā)明的第1方面所述的發(fā)明的特征在于包括具有像素開關(guān)元件和像素電極的單元像素排列成矩陣狀的顯示部，向掃描線提供掃描信號的掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路，向信號線提供圖像信號的信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路以及輸入基準(zhǔn)電源電壓、由基準(zhǔn)電源電壓生成上述掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路和上述信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)用電源電壓、將該驅(qū)動(dòng)用電源電壓供給上述掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路和上述信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的電源電路，上述像素開關(guān)元件是用在絕緣基板上形成的多晶硅半導(dǎo)體構(gòu)成的薄膜晶體管；上述電源電路是充電泵式電源電路，并且該電源電路是用多晶硅半導(dǎo)體構(gòu)成的、在上述絕緣基板上一體形成的內(nèi)置電路。
借助于采用如上所述的充電泵式電源電路，可以不要現(xiàn)有例那樣的分壓電路，減少分壓電路等的電力損耗，并且還可以實(shí)現(xiàn)具有電壓轉(zhuǎn)換效率高的電源電路的低功耗液晶顯示器件。
另外，借助于將電源電路一體形成在絕緣基板上，沒有在外接電源電路上所產(chǎn)生的接觸不良，提高了可靠性。另外，還可以求得制造成本的降低。
第2方面所述發(fā)明的特征在于是第1方面所述的顯示器件，上述顯示部是液晶顯示部。
第3方面所述發(fā)明的特征在于是第1方面所述的顯示器件，上述顯示部是借助于EL元件的發(fā)光進(jìn)行顯示的EL顯示部，該EL顯示部的單元像素除有上述像素開關(guān)元件和上述像素電極外，還有控制流向EL元件的電流量的電流控制元件，該電流控制元件是用在上述絕緣基板上形成的多晶硅半導(dǎo)體構(gòu)成的薄膜晶體管。
第4方面所述發(fā)明的特征在于是第2方面所述的顯示器件，上述各單元像素包括其一個(gè)電極與上述像素電極連接的電壓控制電容以及與該電壓控制電容的另一個(gè)電極連接、提供補(bǔ)償電壓信號的電壓控制電容布線，上述電壓控制電容布線與在向各上述像素的寫入結(jié)束后改變上述補(bǔ)償電壓信號的電位、調(diào)制像素電極的電位的補(bǔ)償電壓施加用驅(qū)動(dòng)電路連接，上述電源電路除生成上述掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路和上述信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)用電源電壓外，還生成供給上述補(bǔ)償電壓施加用驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)用電源電壓。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以依據(jù)數(shù)字圖像信號實(shí)現(xiàn)用獨(dú)立電容耦合驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行顯示的液晶顯示器件。而且，作為驅(qū)動(dòng)方式，借助于采用獨(dú)立電容耦合驅(qū)動(dòng)方式，可以求得功耗降低。
第5方面所述發(fā)明的特征在于是第4方面所述的顯示器件，當(dāng)設(shè)上述電壓控制電容的電容值為Cs時(shí)，Cs滿足如下的式1Cs＝(Vbias/Vepp)·Ctot...(1)式中，Vbias是由補(bǔ)償電壓變化引起的像素電壓的變化，Vepp是補(bǔ)償電壓信號的電壓振幅，Ctot是電壓控制電容、寄生電容及液晶電容的總和。
當(dāng)以滿足上述式1的方式設(shè)定Cs時(shí)，可以用最小的電壓振幅最佳地驅(qū)動(dòng)液晶。因此，可以使功耗進(jìn)一步減小。
第6方面所述發(fā)明的特征在于是第5方面所述的顯示器件，上述補(bǔ)償電壓信號的電壓振幅Vepp由輸入上述電源電路的基準(zhǔn)電源電壓的n(n為自然數(shù))倍表示，這時(shí)，n被設(shè)定在1≤n≤4的范圍內(nèi)。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)抑制漏泄電流增加，且有高開口率的液晶顯示器件。
第7方面所述發(fā)明的特征在于是第6方面所述的顯示器件，上述掃描信號的電壓振幅為上述基準(zhǔn)電源電壓的m倍(m為自然數(shù))，這時(shí)的m被設(shè)定為使掃描信號的電壓振幅在可以向上述單元像素內(nèi)寫入圖像信號的電壓范圍內(nèi)取最小電壓值的值。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以使像素開關(guān)元件導(dǎo)通，寫入圖像信號，而且可以將掃描信號設(shè)定為最小電壓振幅。據(jù)此，可以充分地驅(qū)動(dòng)液晶，而且能求得功耗降低。
第8方面所述發(fā)明的特征在于它包括單元像素排列成矩陣狀的顯示部，向掃描線提供掃描信號的掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路，向信號線提供數(shù)字圖像信號的信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路以及輸入基準(zhǔn)電源電壓、由基準(zhǔn)電源電壓生成上述掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路和上述信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)用電源電壓、將該驅(qū)動(dòng)用電源電壓供給上述掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路和上述信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的電源電路；上述單元像素被分為多個(gè)副像素，各副像素的每一個(gè)都具有副像素電極和由用在絕緣基板上形成的多晶硅半導(dǎo)體構(gòu)成的薄膜晶體管形成的副像素開關(guān)元件；上述電源電路是充電泵式電源電路，并且該電源電路是由多晶硅半導(dǎo)體構(gòu)成的、在上述絕緣基板上一體形成的內(nèi)置電路。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)依據(jù)數(shù)字圖像信號進(jìn)行灰度顯示的顯示器件。
第9方面所述發(fā)明的特征在于是第8方面所述的顯示器件，上述顯示部是液晶顯示部。
第10方面所述發(fā)明的特征在于是第8方面所述的顯示器件，上述顯示部是借助于EL元件的發(fā)光進(jìn)行顯示的EL顯示部，該EL顯示部的副像素除有上述副像素開關(guān)元件和上述副像素電極外，還有控制流向EL元件的電流量的電流控制元件，該電流控制元件是用在上述絕緣基板上形成的多晶硅半導(dǎo)體構(gòu)成的薄膜晶體管。
第11方面所述發(fā)明的特征在于是第8方面所述的顯示器件，上述單元像素內(nèi)的副像素電極的面積被形成為與各上述數(shù)字圖像信號的加權(quán)相對應(yīng)的大小。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)行提高顯示品質(zhì)的灰度顯示。
第12方面所述發(fā)明的特征在于是第8方面所述的顯示器件，具有對每個(gè)副像素布設(shè)上述掃描線，對所有副像素共同布設(shè)上述信號線的布線結(jié)構(gòu)。
作為副像素的布線結(jié)構(gòu)，可以考慮對每個(gè)副像素布設(shè)信號線，而對所有副像素共同布設(shè)掃描線的布線結(jié)構(gòu)。但是，當(dāng)將這樣的布線結(jié)構(gòu)應(yīng)用于全色顯示的顯示器件中的R、G、B的副像素的布線結(jié)構(gòu)時(shí)，布線的連接條數(shù)增多，有可能導(dǎo)致因連接管腳數(shù)的急劇增多而引起的接觸不良增加，還導(dǎo)致顯示缺陷等類的圖像品質(zhì)的降低。關(guān)于這一點(diǎn)，若是本發(fā)明的布線結(jié)構(gòu)，即使應(yīng)用于全色顯示的顯示器件中的R、G、B的副像素，由于布線的連接條數(shù)不那么多地增加，所以可以消除上述問題。
第13方面所述發(fā)明的特征在于是第9方面所述的顯示器件，上述各副像素具有其一個(gè)電極與上述副像素電極連接的電壓控制電容以及與該電壓控制電容的另一電極連接、提供補(bǔ)償電壓信號的電壓控制電容布線，上述電壓控制電容布線與在向上述副像素的寫入結(jié)束后改變上述補(bǔ)償電壓信號的電位、調(diào)制副像素電極的電位的補(bǔ)償電壓施加用驅(qū)動(dòng)電路連接，上述電源電路除生成上述掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路和上述信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)用電源電壓外，還生成供給上述補(bǔ)償電壓施加用驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)用電源電壓。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以依據(jù)數(shù)字圖像信號實(shí)現(xiàn)用獨(dú)立電容耦合驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行灰度顯示的液晶顯示器件。而且，作為驅(qū)動(dòng)方式，借助于采用獨(dú)立電容耦合驅(qū)動(dòng)方式，可以求得功耗降低。
第14方面所述發(fā)明的特征在于是第13方面所述的顯示器件，上述單元像素內(nèi)的副像素電極的面積被形成為與各上述數(shù)字圖像信號的加權(quán)相對應(yīng)的大小。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)行提高了顯示品質(zhì)的灰度顯示。
第15方面所述發(fā)明的特征在于是第13方面所述的顯示器件，上述單元像素內(nèi)的副像素開關(guān)元件被制成其導(dǎo)通電流的能力分別與上述數(shù)字圖像信號的加權(quán)相對應(yīng)的大小。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，借助于像素晶體管獲得與副像素電極的大小相對應(yīng)的導(dǎo)通電流能力，可以充分地寫入圖像信號。另外，對像素晶體管的導(dǎo)通電流能力的設(shè)定，可以用改變溝道寬度，或改變溝道長度，或者同時(shí)改變溝道寬度和溝道長度兩者的方式來進(jìn)行。
第16方面所述發(fā)明的特征在于是第13方面所述的顯示器件，上述單元像素內(nèi)的各電壓控制電容被形成為其電容值分別與上述數(shù)字圖像信號的加權(quán)相對應(yīng)的大小。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能盡可能地減小各副像素的電極電位的變動(dòng)，求得顯示品質(zhì)的提高。
第17方面所述發(fā)明的特征在于是第13方面所述的顯示器件，在上述掃描線之中的前級掃描線和上述像素電極之間形成存儲電容。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在多個(gè)副像素的每一個(gè)中，可以得到必要的負(fù)載電容。因此，可以提高各副像素的保持特性，防止圖像品質(zhì)降低。
第18方面所述發(fā)明的特征在于是第1方面所述的顯示器件，上述掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路和上述信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路是用多晶硅半導(dǎo)體構(gòu)成的、在上述絕緣基板上一體形成的內(nèi)置電路。
這樣，借助于將周邊驅(qū)動(dòng)電路全部制成內(nèi)置驅(qū)動(dòng)電路，可以大幅度減小功耗，另外，還可以求得顯示器件整體的輕量、薄型化。
第19方面所述發(fā)明的特征在于是第1方面所述的顯示器件，上述信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路用單晶硅半導(dǎo)體形成，上述掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路是用多晶硅半導(dǎo)體形成的、在上述絕緣基板上一體形成的內(nèi)置電路。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，與將信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路制成為用多晶硅半導(dǎo)體形成的內(nèi)置電路相比，晶體管的膜壓增大，因而能夠減小電容，降低信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路中的功耗。
第20方面所述發(fā)明的特征在于是第4方面所述的顯示器件，上述掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路、上述信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路以及補(bǔ)償電壓施加用驅(qū)動(dòng)電路都是用多晶硅半導(dǎo)體構(gòu)成的、在上述絕緣基板上一體形成的內(nèi)置電路。
這樣，借助于將周邊驅(qū)動(dòng)電路全部制成內(nèi)置驅(qū)動(dòng)電路，可以大幅度減小功耗，另外，還可以求得顯示器件整體的輕量、薄型化。
第21方面所述發(fā)明的特征在于是第1方面所述的顯示器件，具有向上述掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路和上述信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路提供控制信號的電平移位器電路，該電平移位器電路是用多晶硅半導(dǎo)體構(gòu)成的、在上述絕緣基板上一體形成的內(nèi)置電路。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)一步求得顯示器件整體的輕量、薄型化。
圖2是實(shí)施形態(tài)1的液晶顯示器件的整體結(jié)構(gòu)圖。
圖3是實(shí)施形態(tài)1的液晶顯示器件的驅(qū)動(dòng)波形圖。
圖4是充電泵式電源電路的具體電路圖。
圖5是用于說明電源電路的充電泵工作原理的圖。
圖6是示出Vbias的范圍的曲線圖。
圖7是示出Vbias向右側(cè)移動(dòng)的狀態(tài)的曲線圖。
圖8是示出掃描信號的電壓振幅Vgpp的范圍的圖。
圖9是實(shí)施形態(tài)2的液晶顯示器件的整體結(jié)構(gòu)圖。


圖10是示出實(shí)施形態(tài)2的液晶顯示器件的單元像素的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖11是示出實(shí)施形態(tài)2的液晶顯示器件的信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的具體結(jié)構(gòu)的方框電路圖。
圖12是示出實(shí)施形態(tài)2的液晶顯示器件的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)列的圖。
圖13是原理性地示出實(shí)施形態(tài)2的液晶顯示器件的副像素的配置狀態(tài)的圖。
圖14是實(shí)施形態(tài)2的液晶顯示器件的像素電極電位的位移時(shí)序圖。
圖15是示出實(shí)施形態(tài)3的液晶顯示器件的單元像素的結(jié)構(gòu)的圖。
圖16是實(shí)施形態(tài)3的液晶顯示器件的1個(gè)副像素的等效電路圖。
圖17是實(shí)施形態(tài)3和現(xiàn)有例各自的電容結(jié)構(gòu)圖，圖17(a)、(b)是現(xiàn)有例的電容結(jié)構(gòu)圖，圖17(c)是本發(fā)明的電容結(jié)構(gòu)圖。
圖18是實(shí)施形態(tài)3的液晶顯示器件的驅(qū)動(dòng)波形圖。
圖19是示出實(shí)施形態(tài)4的液晶顯示器件的局部結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖20是實(shí)施形態(tài)5的液晶顯示器件的結(jié)構(gòu)圖。
圖21是現(xiàn)有例的電源電路的結(jié)構(gòu)圖。
實(shí)施發(fā)明的優(yōu)選形態(tài)(實(shí)施形態(tài)1)圖1是示出具有本發(fā)明的液晶顯示器件的移動(dòng)電話機(jī)1的電學(xué)結(jié)構(gòu)的方框圖。在圖1中，2是通過執(zhí)行電話功能程序控制移動(dòng)電話機(jī)的各部分的工作的CPU(中央處理裝置)。3是通信部，該通信部3與天線4連接，具有對發(fā)送信號調(diào)制以及對接收信號解調(diào)的功能。5是隨機(jī)存取存儲器(RAM)，該RAM例如是用戶設(shè)定數(shù)據(jù)等的存儲用存儲器。6是只讀存儲器(ROM)，CPU2所執(zhí)行的發(fā)送和接收的各種電話功能程序等預(yù)先被存儲在該ROM6中。7是聲音處理部，該聲音處理部7能夠?qū)Ρ煌ㄐ挪?解調(diào)的接收信號進(jìn)行譯碼，經(jīng)話筒8輸出聲音，另一方面，還能夠?qū)奈⒁羝?輸入的送話用的聲音信號進(jìn)行壓縮編碼，在CPU2的控制下，通過通信部3進(jìn)行發(fā)送。10是具有數(shù)碼鍵和功能鍵等的操作部。11是液晶顯示器件，在該液晶顯示器件11中，進(jìn)行相應(yīng)于電話功能的菜單或數(shù)碼鍵、功能鍵的操作的顯示。
12是電池，來自該電池12的直流電源供給電源電路13，產(chǎn)生為移動(dòng)電話機(jī)各部(液晶顯示器件12除外)所需的驅(qū)動(dòng)電壓，供給移動(dòng)電話機(jī)各部。
另外，如后所述，液晶顯示器件12以如下方式構(gòu)成電池12與之直接連接，由液晶顯示器件12內(nèi)的電源電路產(chǎn)生并提供液晶顯示器件12內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電路所需要的驅(qū)動(dòng)電壓。
圖2是液晶顯示器件12的電路圖。該液晶顯示器件12是采用電容耦合驅(qū)動(dòng)方式的有源矩陣模式液晶顯示器件。液晶顯示器件12包括液晶顯示部20，向掃描線GL提供掃描信號的掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路21，向信號線SL提供圖像信號的信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路22，向補(bǔ)償電壓施加用信號布線26提供補(bǔ)償電壓的補(bǔ)償電壓施加用驅(qū)動(dòng)電路23，向各驅(qū)動(dòng)電路21、22、23提供驅(qū)動(dòng)用電源電壓的電源電路24，將由外部提供的低振幅控制信號轉(zhuǎn)換為在各驅(qū)動(dòng)電路21、22、23中可以使用的高振幅控制信號提供給各驅(qū)動(dòng)電路21、22、23的電平移位器電路25。液晶顯示部20具有排列成矩陣狀的多條掃描線GL和多條信號線SL，以及排列成矩陣狀的單元像素45。單元像素45包括像素電極M、與像素電極M連接的像素開關(guān)元件Tr以及用于進(jìn)行電容耦合驅(qū)動(dòng)的電壓控制電容Cs。電壓控制電容Cs的一個(gè)電極與像素電極M連接，另一電極與補(bǔ)償電壓施加用信號布線26連接。上述像素開關(guān)元件Tr是用多晶硅半導(dǎo)體構(gòu)成的薄膜晶體管(TFT)。
在掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路21中，21a是傳輸時(shí)鐘輸入端子，21b是啟動(dòng)脈沖輸入端子，21c是移位寄存器。另外，在補(bǔ)償電壓施加用驅(qū)動(dòng)電路23中，23a是傳輸時(shí)鐘輸入端子，23b是啟動(dòng)脈沖輸入端子，23c是移位寄存器。另外，在信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路22中，22a是傳輸時(shí)鐘輸入端子，22b是啟動(dòng)脈沖輸入端子，22c是移位寄存器，22d是圖像信號輸入端子，22e是傳輸門元件。
另外。Vc是在對置基板上形成的對置電極電位，28是由玻璃構(gòu)成的有源基板，27是夾持在有源基板28和對置基板之間的液晶層。
另外，在本實(shí)施形態(tài)1中，電源電路24、掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路21、補(bǔ)償電壓施加用驅(qū)動(dòng)電路23、信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路22以及電平移位器電路25都是用多晶硅半導(dǎo)體構(gòu)成的、在上述像素開關(guān)元件Tr制造工序的同時(shí)一體制作在有源基板28上的內(nèi)置電路。
在圖3中，示出了該液晶顯示器件的驅(qū)動(dòng)方法的驅(qū)動(dòng)波形圖。在圖3中，Vg1、Vg2是第1和第2掃描信號，Vs是圖像信號，Vd是像素電極電位，Vc是對置電極電位。掃描信號Vg1由使開關(guān)元件4導(dǎo)通的電位(Vgt)和使之關(guān)斷的電位(Vgb)構(gòu)成。另外，補(bǔ)償電壓信號Vg2由2值偏置電位(Ve(+)、Ve(-))構(gòu)成。在該電容耦合驅(qū)動(dòng)方法中，設(shè)對置電極為恒定電位，對源極施加偏移電位，以此補(bǔ)償穿通電壓引起的電位ΔV。另外，借助于采用電容耦合驅(qū)動(dòng)方法能夠降低圖像信號電壓，降低信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路22的功耗。
液晶顯示部20的像素開關(guān)元件Tr僅在從掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路21對掃描線GL施加的掃描信號Vg1為導(dǎo)通電位(Vgt)的期間呈導(dǎo)通狀態(tài)。這時(shí)，從信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路22傳送至信號線SL的圖像信號Vs經(jīng)導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)元件Tr施加至像素電極M。當(dāng)掃描信號Vg1變化為關(guān)斷電位(Vgb)，開關(guān)元件Tr呈關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，像素電極電位Vd借助于液晶電容和電壓控制電容器Cs而保持住，但是，它根據(jù)經(jīng)電壓控制電容Cs和補(bǔ)償電壓施加用信號布線26，由補(bǔ)償電壓施加用驅(qū)動(dòng)電路23施加的補(bǔ)償電壓信號Vg2的電位而移位。當(dāng)一幅畫面掃描結(jié)束，轉(zhuǎn)變?yōu)橄乱粠瑫r(shí)，圖像信號Vs對其中心電位Vsc發(fā)生極性反轉(zhuǎn)，同樣的動(dòng)作反復(fù)進(jìn)行。這樣，就進(jìn)行了電容耦合驅(qū)動(dòng)方式的顯示。
這里，應(yīng)當(dāng)注意的是，本實(shí)施形態(tài)的各驅(qū)動(dòng)電路21、22、23，其驅(qū)動(dòng)電壓是基準(zhǔn)電源電壓VDD的整倍數(shù)。即，電源電路24由充電泵式電源電路構(gòu)成，其構(gòu)成方式是，以基準(zhǔn)電源電壓VDD為基礎(chǔ)，變換成VDD整倍數(shù)的驅(qū)動(dòng)用電源電壓，對各驅(qū)動(dòng)電路21、22、23提供驅(qū)動(dòng)用電源電壓。
圖4是充電泵式電源電路24的具體電路圖，圖5是用于說明電源電路的充電泵工作原理的圖。在本實(shí)施形態(tài)1中，電源電路24由基準(zhǔn)電源電壓VDD生成3種驅(qū)動(dòng)電壓V1、V2、V3。如圖4所示，該電源電路24具有3個(gè)充電泵電路CP1、CP2、CP3。充電泵電路CP1是將基準(zhǔn)電壓Vin升壓2倍的電路，充電泵電路CP2是將基準(zhǔn)電壓Vin升壓6倍的電路，充電泵電路CP3是將基準(zhǔn)電壓Vin升壓-2倍的電路。而且，由充電泵電路CP1升壓2倍的驅(qū)動(dòng)電壓V1供給信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路22。由充電泵電路CP2升壓6倍的驅(qū)動(dòng)電壓V2供給掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路21和補(bǔ)償電壓施加用驅(qū)動(dòng)電路23。另外，由充電泵電路CP3升壓-2倍的驅(qū)動(dòng)電壓V3供給掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路21和補(bǔ)償電壓施加用驅(qū)動(dòng)電路23。
這里，參照圖5對充電泵電路的升壓原理進(jìn)行簡單說明。還有，以3倍升壓為例進(jìn)行說明。首先，合攏開關(guān)SW1、SW3，斷開開關(guān)SW2，這時(shí)基準(zhǔn)電壓Vin被施加至電容器C1上，電容器C1充電至其端子間電壓為VDD。接著，合攏開關(guān)SW2、SW4、SW6，斷開開關(guān)SW1、SW3、SW5，這時(shí)，電容器C1的充電電壓VDD與基準(zhǔn)電壓VDD之和2VDD被施加至電容器C2上，電容器C2充電至其端子間電壓為2VDD。接著，合攏開關(guān)SW1、SW5、SW7，斷開開關(guān)SW2、SW3、SW4、SW6，這時(shí)，電容器C2的充電電壓2VDD與基準(zhǔn)電壓VDD之和3VDD被施加至電容器C3上，電容器C 3充電至其端子間電壓為3VDD。因此，當(dāng)設(shè)電容器C3的端子間電壓為輸出電壓時(shí)，就能夠輸出將基準(zhǔn)電壓升壓3倍的電壓。根據(jù)這樣的原理，充電泵電路CP1將基準(zhǔn)電壓VDD升壓2倍，充電泵電路CP2將基準(zhǔn)電壓VDD升壓6倍。
還有，在本實(shí)施形態(tài)中，設(shè)基準(zhǔn)電壓VDD＝1.8V，于是V1＝3.6V，V2＝10.8V，V3＝-3.6V。
借助于采用這種充電泵式的電源電路24，可以不要現(xiàn)有例那樣的分壓電路，能夠減少分壓電路等的電力損耗，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)具有電壓轉(zhuǎn)換效率良好的電源電路的低功耗液晶顯示器件。另外，如上所述，借助于將電源電路24一體形成在基板28上，沒有在外接的電源電路中所產(chǎn)生的接觸不良，在可靠性得到提高的同時(shí)，還能求得制造成本降低。
另外，借助于使用這種電源電路24，在采用電容耦合驅(qū)動(dòng)方式的有源矩陣型液晶顯示器件中，可以將電壓控制電容的值取最佳值，并且可以在能夠驅(qū)動(dòng)液晶的范圍內(nèi)將掃描信號的電壓振幅取最小的電壓振幅，進(jìn)一步減小功耗。
下面具體地進(jìn)行說明。
(1)電壓控制電容的最優(yōu)化在本實(shí)施形態(tài)的液晶顯示器件中，電壓控制電容Cs由如下的式1決定Cs＝(Vbias/Vepp)·(Ctot) ... (1)其中，Vepp是補(bǔ)償電壓的電壓振幅，Vbias是由補(bǔ)償電壓變化引起的像素電壓變化，Ctot是液晶電容C1c、晶體管寄生電容Cgd及電壓控制電容Cs的總和。
這里，由于補(bǔ)償電壓施加用電路23的電源電壓取基準(zhǔn)電源電壓VDD的整數(shù)倍，所以補(bǔ)償電壓的電壓振幅Vepp(參照圖6)為基準(zhǔn)電源電壓VDD的n倍，即，Vepp＝n·VDD(其中n為自然數(shù))。因此，上述式1可用下式表示Cs＝(Vbias/VDD)·(Ctot)·(1/n) ...... (2)這里，在本實(shí)施形態(tài)中，n被設(shè)定在1≤n≤4的范圍內(nèi)。據(jù)此，可以構(gòu)成使開口率增大、能抑制漏泄電流增加、顯示特性得到提高的液晶顯示器件。下面詳述其理由。
首先，對上述式1的導(dǎo)入進(jìn)行說明。在驅(qū)動(dòng)液晶之際，當(dāng)考慮液晶的最小電壓振幅Vspp時(shí)，Vbias在圖6所示的范圍內(nèi)。而且，在本發(fā)明這樣的電容耦合驅(qū)動(dòng)方式下，借助于從電壓控制電容的一個(gè)電極施加補(bǔ)償電壓Vepp，可以將信號線所必須的振幅設(shè)定得與液晶的振幅電壓(Vspp)相同。因此，Vbias成為Vbias＝(Cs/Ctot)·Vepp。將此式變形，就導(dǎo)出了上述式1。然后，如果以滿足由上述式1導(dǎo)出的第2式的方式來設(shè)定Cs，則能夠最優(yōu)化地驅(qū)動(dòng)液晶。
但是，若在式2的條件下將n取任意值，即，將Cs取為任意值，則產(chǎn)生以下的問題。即，當(dāng)Cs取任意值(相當(dāng)于n取任意值)時(shí)，Vbias會(huì)左右移位，若向右側(cè)移位，則如圖7所示，擺動(dòng)在A、B之間進(jìn)行，不能顯示白色。相反，若向左側(cè)移位，則黑色不十分黑。即，不能得到最佳的對比度。當(dāng)然，圖7是常白模式的情形，在常黑模式的場合，隨著Vbias的左右移位，會(huì)發(fā)生與上述相反的現(xiàn)象。另一方面，如果增大擺幅，雖然能夠解決這一問題，但增加了功耗。于是，為了以最小的功耗、并且以最小的擺幅得到充分的對比度，本發(fā)明使上述式2得到滿足，并且將n設(shè)定在1≤n≤4的范圍內(nèi)。
然后，通過對n進(jìn)行這樣的限制，可以產(chǎn)生以下的效果。即，n一大，Cs就變小，因而漏泄電流增大。另一方面，n一小，Cs就變大，從而，因電壓控制電容器用的電極面積增大而開口率減小。因此，借助于設(shè)定上述1≤n≤4的范圍，能夠?qū)崿F(xiàn)抑制漏泄電流增大，且有高開口率的液晶顯示器件。
(2)掃描信號的電壓振幅Vgpp的最優(yōu)化由于掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路21的電源電壓為基準(zhǔn)電源電壓VDD的整數(shù)倍，所以掃描信號的電壓振幅Vgpp為基準(zhǔn)電源電壓VDD的m倍，即Vgpp＝m·VDD(其中，m為自然數(shù))。然后，將m設(shè)定為使電壓振幅Vgpp在可以向單元像素內(nèi)寫入圖像信號的電壓范圍內(nèi)為最小電壓值的值。據(jù)此，能夠減小電壓振幅Vgpp，能夠降低功耗。例如，在VDD＝1.8(V)的場合，Vepp＝n·VDD＝2×1.8(V)，Vgpp＝m·VDD＝7×1.8(V)。
下面參照圖8進(jìn)行說明。另外，在圖8中，Von表示導(dǎo)通容限，Voff表示關(guān)斷容限，Vth表示TFT的閾值電壓，Vspp表示液晶的最小振幅，V1c表示液晶的導(dǎo)通電壓，Voffset表示失調(diào)電壓(影像信號中心與對置電壓之差)，Vsc表示信號中心，Vgpp表示掃描信號振幅。例如，當(dāng)m＝6時(shí)，變?yōu)樵陂撝惦妷篤th以下，不能使液晶顯示處于導(dǎo)通狀態(tài)。另一方面，當(dāng)m＝8時(shí)，雖然能使液晶顯示處于導(dǎo)通狀態(tài)，但是從功耗的觀點(diǎn)考慮，是不合適的。為了以最小的電壓振幅驅(qū)動(dòng)液晶，可以理解m＝7是必要的。
這樣一來，由于能夠以最小振幅驅(qū)動(dòng)掃描信號的電壓振幅Vgpp，所以能求得功耗降低。
因此，在本發(fā)明中，借助于在電容耦合驅(qū)動(dòng)方式的液晶顯示器件中求得電壓控制電容最優(yōu)化，以及補(bǔ)償電壓的電壓振幅Vepp和掃描信號的電壓振幅Vgpp的最優(yōu)化，可以既保持液晶的顯示品質(zhì)，又能夠以最小電壓振幅驅(qū)動(dòng)液晶，因而可以求得功耗的大幅度降低。
另外。輸入液晶顯示器件的圖像數(shù)據(jù)可以是模擬信號，也可以是數(shù)字信號。輸入圖像數(shù)據(jù)是數(shù)字信號時(shí)，可以使用具有數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路的信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路22。
另外，在不使用數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路的場合，如果采取由寫入時(shí)間和保持時(shí)間組成的多個(gè)子幀構(gòu)成1幀，憑借上述保持時(shí)間的積累效應(yīng)進(jìn)行灰度顯示的PWM(脈寬調(diào)制)驅(qū)動(dòng)方式(例如參照特開平5-107561號公報(bào))，也可以直接將數(shù)字信號提供給信號線SL進(jìn)行數(shù)字驅(qū)動(dòng)。
(實(shí)施形態(tài)2)圖9是實(shí)施形態(tài)2的液晶顯示器件的電路圖，圖10是示出單元像素的結(jié)構(gòu)的電路圖。本實(shí)施形態(tài)2的液晶顯示器件類似于實(shí)施形態(tài)1，對與其對應(yīng)的部分標(biāo)以相同的參照符號。本實(shí)施形態(tài)2的特征在于采用面積灰度顯示方式。另外，還示出了本實(shí)施形態(tài)2中所用的數(shù)字圖像信號為4位數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以顯示16級灰度的有源矩陣型的液晶顯示器件。
本實(shí)施形態(tài)2的液晶顯示器件由于采用面積灰度顯示方式，所以單元像素45由多個(gè)(在本實(shí)施形態(tài)2中為4個(gè))副像素P1、P2、P3、P4構(gòu)成。副像素P1具有副像素電極M1、由薄膜晶體管(TFT)構(gòu)成的副像素晶體管Tr1以及用于進(jìn)行電容耦合驅(qū)動(dòng)的電壓控制電容器C1。其他副像素P2～P4，與副像素P1一樣，由副像素電極M2～M4、副像素晶體管Tr2～Tr4以及電壓控制電容器C2～C4構(gòu)成。
在本實(shí)施形態(tài)2中，上述副像素M1～M4的電極面積比被形成為與數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的加權(quán)相對應(yīng)的大小。即，副像素電極M1的面積∶副像素電極M2的面積∶副像素電極M3的面積∶副像素電極M4的面積＝1∶2∶4∶8。然后，4位像素?cái)?shù)據(jù)的第1位位數(shù)據(jù)對應(yīng)于副像素P1，第2位位數(shù)據(jù)對應(yīng)于副像素P2，第3位位數(shù)據(jù)對應(yīng)于副像素P3，第4位位數(shù)據(jù)對應(yīng)于副像素P4。由于這樣的副像素電極為與數(shù)字信號的加權(quán)相對應(yīng)的大小，所以可以相應(yīng)于數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行16級灰度顯示。還有，所謂副像素電極的電極面系指有效地對光調(diào)制有貢獻(xiàn)的部分的面積，例如，在透射型的場合，意味著從電極面積中去除被遮光體覆蓋部分的面積后的有效面積。
另外，各單元像素45為如下布線結(jié)構(gòu)掃描線GL對每個(gè)副像素分別布線，而信號線SL對所有副像素共同布線。還有，作為副像素的布線結(jié)構(gòu)，不限于上述布線結(jié)構(gòu)，也可以制成對每個(gè)副像素布設(shè)信號線SL，而對所有副像素共同布設(shè)掃描線GL的布線結(jié)構(gòu)。但是，當(dāng)將這種布線結(jié)構(gòu)應(yīng)用于全色顯示的液晶顯示器件中的R、G、B的副像素布線結(jié)構(gòu)時(shí)，布線的連接條數(shù)增多，這有可能導(dǎo)致由連接管腳數(shù)的急劇增加而引起的接觸不良增加，還導(dǎo)致顯示缺陷等類的圖像品質(zhì)的降低。關(guān)于這一點(diǎn)，若用本實(shí)施形態(tài)的布線結(jié)構(gòu)，即使應(yīng)用于全色顯示的液晶顯示器件中的R、G、B的副像素的布線結(jié)構(gòu)，由于布線的連接條數(shù)增加得不那么多，所以可以消除上述問題。
另外，本實(shí)施形態(tài)2的液晶顯示器件與實(shí)施形態(tài)1一樣，使用了電容耦合驅(qū)動(dòng)方式(對置電極電位恒定)。若對其具體結(jié)構(gòu)加以說明，其結(jié)構(gòu)如下該電壓控制電容布線26對每個(gè)單元像素45進(jìn)行布線，上述各電壓控制電容C1～C4的一個(gè)電極經(jīng)與該電壓控制電容布線26連接的共用連接線30與各條電壓控制電容布線26相連接。據(jù)此，可以防止因穿通電壓引起的顯示品質(zhì)的降低。另外，借助于設(shè)置這樣的獨(dú)立的電壓控制電容布線26，與在掃描線上疊加掃描信號和補(bǔ)償電壓的結(jié)構(gòu)(例如特開平2-157815號公報(bào))相比，可以使掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路21低電壓化。
另外，如后所述，補(bǔ)償電壓施加用驅(qū)動(dòng)電路23，如圖14所示，以如下方式構(gòu)成在構(gòu)成單元像素的所有副像素的寫入結(jié)束后，改變補(bǔ)償電壓信號，對各副像素的像素電極電位一起進(jìn)行調(diào)制。據(jù)此，例如，與對每個(gè)副像素布設(shè)電壓控制電容布線26、并且將電壓控制電容C1～C4分別與各電壓控制電容布線26相連接的結(jié)構(gòu)相比，可以減少電壓控制電容器布線26的布線條數(shù)，因而可以求得開口率提高和驅(qū)動(dòng)控制的簡化。另外，能夠使1個(gè)水平掃描頻率(這里，所謂1個(gè)水平掃描，意味在本實(shí)施形態(tài)這樣的電容耦合驅(qū)動(dòng)方式下，在副像素的寫入結(jié)束后，改變補(bǔ)償電壓，調(diào)制副像素電極的電位)減小，求得功耗降低。另外，在本實(shí)施形態(tài)這樣的采用電容耦合驅(qū)動(dòng)方式的驅(qū)動(dòng)方法中，若對每個(gè)副像素進(jìn)行反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)(若將1個(gè)副像素看成是通常的1個(gè)像素，則相當(dāng)于1H反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng))，由于電容耦合，灰度特性(γ特性)不呈線性，而呈凹凸?fàn)畹姆蔷€性。因此，導(dǎo)致顯示品質(zhì)變壞。關(guān)于這一點(diǎn)，如本實(shí)施形態(tài)這樣，借助于對每個(gè)單元像素進(jìn)行反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)(若將1個(gè)副像素看成是通常的1個(gè)像素，則相當(dāng)于4H反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng))，可以提高γ特性的線性，求得顯示品質(zhì)的改善。
另外，也可以取代補(bǔ)償電壓施加用驅(qū)動(dòng)電路23，而使掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路21具有施加補(bǔ)償電壓的功能，并將電壓控制電容器布線26連接到掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路21上，這樣一來，便能夠減少補(bǔ)償電壓施加用驅(qū)動(dòng)電路23這部分大小的電路面積。
這里，由于取副像素電極的面積比＝1∶2∶4∶8，所以電壓控制電容也以成為與此相對應(yīng)的電容值的方式而構(gòu)成。即，電壓控制電容C1的電容值∶電壓控制電容C2的電容值∶電壓控制電容C3的電容值∶電壓控制電容C4的電容值＝1∶2∶4∶8。據(jù)此，能將像素電極電位的變動(dòng)抑制得很小，可以得到良好的圖像品質(zhì)。
另外，各副像素晶體管Tr1～Tr4被設(shè)定為使導(dǎo)通電流的能力與數(shù)字圖像信號的加權(quán)相對應(yīng)的大小。具體而言，在本實(shí)施形態(tài)中，各副像素晶體管Tr1～Tr4的溝道寬度為與副像素的電極大小相對應(yīng)的大小，即成為1∶2∶4∶8的溝道寬度比。依據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，可以恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行寫入。還有，代替使各副像素晶體管Tr1～Tr4的溝道寬度不同，可以將溝道長度設(shè)定成與數(shù)字圖像信號的加權(quán)相對應(yīng)的大小。另外，也可以使溝道寬度和溝道長度這兩者不同，將導(dǎo)通電流的能力設(shè)定成與數(shù)字圖像信號的加權(quán)相對應(yīng)的大小。
圖11是示出信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的具體結(jié)構(gòu)的方框電路圖。本實(shí)施形態(tài)2的信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路22A由移位寄存器40、閂鎖數(shù)字圖像信號的第1閂鎖電路41、以及閂鎖第1閂鎖電路的輸出的第2閂鎖電路42、例如由EX-OR實(shí)現(xiàn)的極性反轉(zhuǎn)電路43構(gòu)成。該信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路22A，與上述實(shí)施形態(tài)1的信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路22一樣，用多晶硅半導(dǎo)體構(gòu)成，是在副像素晶體管Tr1～Tr4的制造工藝的同時(shí)，一體制作在有源基板28上的內(nèi)置電路。
圖12是示出圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)列的圖，圖13是原理性地示出副像素的配置狀態(tài)的圖，圖14是像素電極電位的位移時(shí)序圖。在圖13中，(i，j)表示與第i條信號線SLi和第j條掃描線GLj關(guān)連的副像素。還有，作為一個(gè)例子，示出了對應(yīng)于VGA(640×480個(gè)像素)的液晶面板的結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，副像素為其面積與數(shù)字信號加權(quán)相對應(yīng)的大小，設(shè)副像素為同一大小繪出的圖13的配置狀態(tài)與實(shí)際的配置狀態(tài)不相同。但是，作為顯示動(dòng)作的說明，由于只要能夠根據(jù)信號線SL和掃描線GL確定出全部副像素中的哪一個(gè)副像素就已足夠，所以使用了圖13的原理圖。另外，圖14(a)示出了第n個(gè)像素的時(shí)序圖，圖14(b)示出了第n+1個(gè)像素的時(shí)序圖。
首先，關(guān)于圖像信號，借助于外部的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路(未圖示)，圖12(1)所示的原來的圖像數(shù)據(jù)預(yù)先被轉(zhuǎn)換成圖12(2)所示的圖像數(shù)據(jù)列。即，圖12(2)所示的圖像數(shù)據(jù)被供給第1閂鎖電路41的輸入數(shù)據(jù)線。在圖12(2)中，位數(shù)據(jù)d(i，j)表示與第i條信號線SLi和第j條掃描線GLj有關(guān)的副像素的數(shù)據(jù)。由圖12(1)、(2)可知，1個(gè)像素為4位數(shù)據(jù)，該4位數(shù)據(jù)被分配在每連續(xù)4行的1排數(shù)據(jù)中。例如，如以由副像素(1，1)、副像素(1，2)、副像素(1，3)、副像素(1，4)構(gòu)成的像素[1，1]為例進(jìn)行說明，則副像素(1，1)的位數(shù)據(jù)d(1，1)被分配在第1排數(shù)據(jù)列，副像素(1，2)的位數(shù)據(jù)d(1，2)被分配在第2排數(shù)據(jù)列，副像素(1，3)的位數(shù)據(jù)d(1，3)被分配在第3排數(shù)據(jù)列，副像素(1，4)的位數(shù)據(jù)d(1，4)被分配在第4排數(shù)據(jù)列，并且是各第1～第4排數(shù)據(jù)列的第1個(gè)位數(shù)據(jù)。對于其他單元像素也進(jìn)行這樣的單元像素的4位圖像數(shù)據(jù)的分配。
首先，當(dāng)將圖12(2)所示的圖像數(shù)據(jù)提供給輸入數(shù)據(jù)線時(shí)，閂鎖脈沖就與其同步地依次從移位寄存器40輸出。據(jù)此，第1排數(shù)據(jù)的各位數(shù)據(jù)依次被第1閂鎖電路41閂鎖。這樣，在1排數(shù)據(jù)的各位數(shù)據(jù)被第1閂鎖電路41閂鎖后，閂鎖脈沖被共同地供給所有的第2閂鎖電路42。據(jù)此，來自第1閂鎖電路41的排數(shù)據(jù)被第2閂鎖電路42閂鎖，并且經(jīng)信號線SL...輸出至液晶顯示部20。第1掃描線GL1與此同步地被選擇。據(jù)此，第1排數(shù)據(jù)被寫入與第1掃描線GL1連接的各副像素電極。接著，按照同樣的動(dòng)作，第2排數(shù)據(jù)、第3排數(shù)據(jù)、第4排數(shù)據(jù)被寫入。然后，在第4排數(shù)據(jù)的寫入結(jié)束后(即屬于第1行的單元像素的寫入結(jié)束后)，如圖14(a)所示，補(bǔ)償電壓經(jīng)電壓控制電容布線26移位至高電位側(cè)。據(jù)此，屬于第1行的單元像素的像素電極電位被調(diào)制成規(guī)定的電位。其結(jié)果是，對屬于第1行的單元像素施加了相對于對置電極電位Vc為正極性的電位。
另外，這時(shí)如果注意像素[1，1]，則是通過第1排的寫入，位數(shù)據(jù)d(1，1)被寫入副像素(1，1)中。同樣地，通過第2排～第4排的寫入，位數(shù)據(jù)d(1，2)被寫入副像素(1，2)中，位數(shù)據(jù)d(1，3)被寫入副像素(1，3)中，位數(shù)據(jù)d(1，4)被寫入副像素(1，4)中。接著，借助于補(bǔ)償電壓向高電位側(cè)移位，被調(diào)制成與位數(shù)據(jù)d(1，1)～位數(shù)據(jù)d(1，4)對應(yīng)的副像素電極電位而顯示出來，像素[1，1]以規(guī)定的灰度進(jìn)行顯示。
例如，當(dāng)位數(shù)據(jù)d(1，1)＝“1”，位數(shù)據(jù)d(1，2)＝“0”，位數(shù)據(jù)d(1，3)＝“0”，位數(shù)據(jù)d(1，4)＝“0”時(shí)，只有副像素(1，1)處于開態(tài)，副像素(1，2)、副像素(1，3)和副像素(1，4)處于關(guān)態(tài)。因此，像素[1，1]以1 6級灰度之中的1級明亮度顯示。另外，例如，當(dāng)位數(shù)據(jù)d(1，1)＝“1”，位數(shù)據(jù)d(1，2)＝“1”，位數(shù)據(jù)d(1，3)＝“0”，位數(shù)據(jù)d(1，4)＝“0”時(shí)，副像素(1，1)和副像素(1，2)處于開態(tài)，副像素(1，3)和副像素(1，4)處于關(guān)態(tài)。因此，像素[1，1]以16級灰度之中的3級明亮度顯示。
上面的例子對像素[1，1]進(jìn)行了說明，關(guān)于其他像素也能進(jìn)行同樣的顯示動(dòng)作，以規(guī)定的灰度級數(shù)的明亮度進(jìn)行顯示。這樣，可以進(jìn)行與影像信號相應(yīng)的灰度顯示。
接著，進(jìn)行第5～第8排數(shù)據(jù)的寫入，即屬于第2行的單元像素的寫入。該第5～第8排數(shù)據(jù)的寫入基本上與上述第1～第4排數(shù)據(jù)的寫入動(dòng)作相同。但是，在第5～第8排數(shù)據(jù)的寫入結(jié)束后(即屬于第2行的單元像素的寫入結(jié)束后)，如圖14(b)所示，補(bǔ)償電壓經(jīng)電壓控制電容布線26移至低電位側(cè)。據(jù)此，屬于第2行的單元像素的像素電極電位被調(diào)制成規(guī)定的電位。其結(jié)果是，對屬于第2行的單元像素，施加了相對于對置電極電位Vc為負(fù)極性的電位。
以后進(jìn)行同樣的動(dòng)作，進(jìn)行每4排極性變換一次的4H反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)(就單元像素來看，對每單元像素進(jìn)行極性反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng))。因此，可以防止閃爍的發(fā)生。
另外，在上述例子中，對4位(16級灰度)的例子進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于此，也可以由5個(gè)、6個(gè)或更多個(gè)副像素構(gòu)成單元像素，進(jìn)行5位(32級灰度)、6位(64級灰度)或其他的多級數(shù)灰度顯示。
另外，在上述例子中，對黑白顯示的液晶顯示器件進(jìn)行了說明，但是，對具有R(紅色)G(綠色)B(藍(lán)色)副像素的全色顯示的液晶顯示器件也能應(yīng)用本發(fā)明。在應(yīng)用于全色顯示的液晶顯示器件的場合，可以以如下方式構(gòu)成以單元像素45、45、45作為RGB的副像素，由3個(gè)單元像素45、45、45構(gòu)成1個(gè)像素，將在水平方向(液晶顯示面板的橫向)排列的單元像素分配成各RGB的副像素。
(實(shí)施形態(tài)3)本實(shí)施形態(tài)3的特征在于對每個(gè)副像素，除電壓控制電容外，還形成了存儲電容。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以增大負(fù)載電容，可以改善像素電極電位的良好保持特性。另外，據(jù)此可以求得圖像品質(zhì)的改善。
下面參照圖15和圖16對本實(shí)施形態(tài)的形態(tài)進(jìn)行具體說明。
圖15是示出實(shí)施形態(tài)3的液晶顯示器件的單元像素的結(jié)構(gòu)的圖，圖16是1個(gè)副像素的等效電路圖。還有，對與實(shí)施形態(tài)2對應(yīng)的部分標(biāo)以相同的參照符號，其詳細(xì)說明從略。對本實(shí)施形態(tài)的液晶顯示器件的副像素P1，除電壓控制電容C1外，還在副像素電極和前級掃描線GL之間形成了存儲電容60。其他的副像素P2～P4具有與副像素P1相同的結(jié)構(gòu)。還有，用Cs1表示存儲電容60的電容值。另外，將液晶電容27的電容值表示為C1c，將電壓控制電容C1～C4的電容值表示為Cc。
現(xiàn)有的附加電容的結(jié)構(gòu)，或是設(shè)置在電壓控制電容布線上(圖17(a))，或是設(shè)置在前級掃描線間(圖17(b))。與此相對照，本實(shí)施形態(tài)為在電壓控制電容布線和前級掃描線兩者之上設(shè)置了附加電容(圖17(c))的結(jié)構(gòu)。據(jù)此，能夠增大附加于液晶的電容值，可以得到良好的保持特性。
特別是在將單元像素分割、制成具有多個(gè)副像素的結(jié)構(gòu)的本實(shí)施形態(tài)的液晶顯示器件中，僅憑在各副像素內(nèi)形成的電壓控制電容難以確保足夠的電容值，因此，借助于除這樣的電壓控制電容外，另外形成存儲電容的結(jié)構(gòu)，可以確保必要的足夠容值。
下面尋求本實(shí)施形態(tài)中的最佳驅(qū)動(dòng)條件。
表1給出了本實(shí)施形態(tài)的最佳驅(qū)動(dòng)條件的求法。
表1

首先確定驅(qū)動(dòng)液晶面板所希望的條件。在本實(shí)施形態(tài)中，將施加于電壓控制電容布線上的補(bǔ)償信號的振幅Vepp定為3.6V。這是由于液晶面板的控制器多用1.8V的電壓驅(qū)動(dòng)，據(jù)此，將其他信號電壓設(shè)計(jì)成1.8V的整倍數(shù)對電源的設(shè)計(jì)效率有利。亦即，借助于使Vepp為來自以控制器控制用電壓為代表的外部所施加的基準(zhǔn)電壓的整倍數(shù)，作為電源電路可以使用以充電泵為代表的高效率DC/DC轉(zhuǎn)換器。因此，可以降低作為系統(tǒng)的功耗。
其次，由補(bǔ)償電壓Vepp確定施加于液晶的偏置電壓值。該值由液晶的電壓-透射率特性決定，當(dāng)如圖18所示，將該值設(shè)定為正好是透射率變化的中心點(diǎn)時(shí)，所需信號電壓的振幅值最小。在本實(shí)施形態(tài)中，該值被設(shè)定為1.5V。
接著確定在前級的掃描線間形成的存儲電容的值。該值由掃描電極的信號線寬度決定。在本實(shí)施形態(tài)中，由于將掃描電極的寬度設(shè)定為6μm，所以將存儲電容的值設(shè)計(jì)為0.13pF。
接著，根據(jù)下面的式(3)確定控制電容Cc的值。
Cc＝{(Vbias/Vepp-Vbias)}·(C1c+Cs1) ... (3)其中，Vbias是由補(bǔ)償電壓變化引起的像素電壓的變化量，Vepp是補(bǔ)償電壓信號的電壓振幅，C1c是液晶電容，Cs1是存儲電容。
將上述值和由像素電極大小決定的液晶電容C1c代入該式(3)進(jìn)行計(jì)算，最后求C1c、Cs1和Cc的總和，以使其成為滿足液晶保持特性的電容量來進(jìn)行設(shè)計(jì)。在本實(shí)施形態(tài)中，考慮TFT的關(guān)斷電阻，將總和設(shè)計(jì)成0.25pF以上的值。
在表2中示出了該組合。
表2

通過使本實(shí)施形態(tài)的液晶電容C1c、存儲電容Cs1、電壓控制電容Cc、以及全部電容的總和Ctot為表2所示的組合，制作了液晶顯示器件。據(jù)此，對所有的副像素可以使用同一偏置電壓進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并且可以確保所有副像素內(nèi)的必要充分的保持特性。
還有，有源基板上的掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路和信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的電路元件以及像素開關(guān)元件最好使用多晶硅薄膜晶體管。據(jù)此，可以使副像素內(nèi)的晶體管小型化，使設(shè)計(jì)容易。同時(shí)也使在有源基板上內(nèi)置驅(qū)動(dòng)電路變得容易，有助于成本降低和小型化。
還有，在上述例子中，以將1個(gè)像素分割為多個(gè)副像素，使各副像素以滿足上面的表2所示條件的方式構(gòu)成，但是，上述電壓控制電容的電容值的最優(yōu)化方法也可應(yīng)用于不是副像素結(jié)構(gòu)的通常的單元像素。
(實(shí)施形態(tài)4)圖19是示出實(shí)施形態(tài)4的液晶顯示器件的局部結(jié)構(gòu)的方框圖。70是電壓檢測電路，71是來自電源電路24的驅(qū)動(dòng)用電源電壓的補(bǔ)償電路。電池12的電源電壓電平被電壓檢測電路70檢測，檢測出的信號被提供給補(bǔ)償電路71。據(jù)此，補(bǔ)償電路71根據(jù)檢測信號補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)用電源電壓的電平。因此，即使電池12的電源電壓有變動(dòng)，也總能夠得到規(guī)定的驅(qū)動(dòng)用電源電壓。其結(jié)果是，驅(qū)動(dòng)電路21、22、23可以以無誤動(dòng)作的最佳狀態(tài)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，得到所希望的液晶顯示。
(實(shí)施形態(tài)5)圖20是實(shí)施形態(tài)5的顯示器件的整體結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施形態(tài)5與實(shí)施形態(tài)1類似，對對應(yīng)的部分標(biāo)以相同的參照符號。實(shí)施形態(tài)5的顯示器件是有源矩陣型EL(電致發(fā)光)顯示器件。在圖20中，80是EL元件，81是對EL元件80提供驅(qū)動(dòng)電流的電流供給線。另外，Tra是作為像素開關(guān)元件的開關(guān)晶體管，Trb是具有作為控制流向EL元件的電流量的電流控制元件的功能的驅(qū)動(dòng)用晶體管。在本實(shí)施形態(tài)5中，開關(guān)晶體管Tra和驅(qū)動(dòng)用晶體管Trb的任何一種都是用在基板28上形成的多晶硅半導(dǎo)體構(gòu)成的薄膜晶體管。還有，電流供給線81與恒流源(未圖示)相連接。該恒流源的驅(qū)動(dòng)用電源可以以由電源電路24提供的方式構(gòu)成，或者也可以以由外部電源電路提供的方式構(gòu)成。
這樣，本發(fā)明不限于液晶顯示器件，也可以應(yīng)用于EL顯示器件。但是，由于EL顯示器件不能應(yīng)用電容耦合驅(qū)動(dòng)，所以省略了上述實(shí)施形態(tài)的液晶顯示器件的電壓控制電容、電壓控制電容布線、補(bǔ)償電壓施加用驅(qū)動(dòng)電路等與電容耦合驅(qū)動(dòng)有關(guān)的結(jié)構(gòu)。因此，其他的與副像素結(jié)構(gòu)的液晶顯示器件有關(guān)的本發(fā)明也能應(yīng)用于EL顯示器件。
(其他事項(xiàng))在上述實(shí)施形態(tài)中，電平移位器電路25是用多晶硅半導(dǎo)體形成的內(nèi)置電路，但是，也可以用由單晶硅半導(dǎo)體形成的IC芯片構(gòu)成電平移位器電路，將其安裝在基板上。
另外，在上述實(shí)施形態(tài)中，信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路22是用多晶硅半導(dǎo)體形成的內(nèi)置電路。但是，也可以用由單晶硅半導(dǎo)體形成的IC芯片構(gòu)成信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路，將其安裝在基板上。如果這樣做，與制成內(nèi)置電路相比，晶體管的膜壓增大，可以減小電容，降低信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的功耗。而且，在內(nèi)置電路的場合，當(dāng)有缺陷存在時(shí)不能進(jìn)行修補(bǔ)，而在IC芯片的場合，僅更換壞了的IC芯片就可以了，因而成品率得到提高。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性根據(jù)以上的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，可得到以下的效果。
(1)借助于采用充電泵式電源電路，可以不要現(xiàn)有例那樣的分壓電路，減少分壓電路等的電力損耗，并且還可以實(shí)現(xiàn)具有電壓轉(zhuǎn)換效率高的電源電路的低功耗液晶顯示器件。
(2)借助于將電源電路一體形成在絕緣基板上，沒有外接電源電路中所產(chǎn)生的接觸不良，提高了可靠性。另外，還可以求得制造成本的降低。
(3)在電容耦合驅(qū)動(dòng)方式的液晶顯示器件中，借助于求得補(bǔ)償電壓的電壓振幅和掃描信號的電壓振幅的最優(yōu)化，可以在最大限度地降低功耗的同時(shí)，保持顯示品質(zhì)和提高開口率。
權(quán)利要求
1.一種顯示器件，其特征在于包括具有像素開關(guān)元件和像素電極的單元像素排列成矩陣狀的顯示部；向掃描線提供掃描信號的掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路；向信號線提供圖像信號的信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路；以及輸入基準(zhǔn)電源電壓，由基準(zhǔn)電源電壓生成上述掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路和上述信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)用電源電壓，將該驅(qū)動(dòng)用電源電壓供給上述掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路和上述信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的電源電路，上述像素開關(guān)元件是用在絕緣基板上形成的多晶硅半導(dǎo)體構(gòu)成的薄膜晶體管，上述電源電路是充電泵式電源電路，并且該電源電路是用多晶硅半導(dǎo)體構(gòu)成的、在上述絕緣基板上一體形成的內(nèi)置電路。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示器件，其特征在于上述顯示部是液晶顯示部。
3.如權(quán)利要求1所述的顯示器件，其特征在于上述顯示部是借助于EL元件的發(fā)光進(jìn)行顯示的EL顯示部，該EL顯示部的單元像素除有上述像素開關(guān)元件和上述像素電極外，還有控制流向EL元件的電流量的電流控制元件，該電流控制元件是用在上述絕緣基板上形成的多晶硅半導(dǎo)體構(gòu)成的薄膜晶體管。
4.如權(quán)利要求2所述的顯示器件，其特征在于上述各單元像素具有其一個(gè)電極與上述像素電極連接的電壓控制電容以及與該電壓控制電容器的另一電極連接、提供補(bǔ)償電壓信號的電壓控制電容布線，上述電壓控制電容布線與在向各上述像素的寫入結(jié)束后改變上述補(bǔ)償電壓信號的電位、調(diào)制像素電極的電位的補(bǔ)償電壓施加用驅(qū)動(dòng)電路相連接，上述電源電路除生成上述掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路和上述信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)用電源電壓外，還生成供給上述補(bǔ)償電壓施加用驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)用電源電壓。
5.如權(quán)利要求4所述的顯示器件，其特征在于當(dāng)設(shè)上述電壓控制電容的電容值為Cs時(shí)，Cs滿足如下的式1Cs＝(Vbias/Vepp)·Ctot...(1)其中，Vbias是由補(bǔ)償電壓變化引起的像素電壓的變化，Vepp是補(bǔ)償電壓信號的電壓振幅，Ctot是電壓控制電容、寄生電容和液晶電容的總和。
6.如權(quán)利要求5所述的顯示器件，其特征在于上述補(bǔ)償電壓信號的電壓振幅Vepp由輸入上述電源電路的基準(zhǔn)電源電壓的n(n為自然數(shù))倍表示，這時(shí)，n被設(shè)定在1≤n≤4的范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求6所述的顯示器件，其特征在于上述掃描信號的電壓振幅為上述基準(zhǔn)電源電壓的m倍(m為自然數(shù))，這時(shí)的m被設(shè)定為使掃描信號的電壓振幅在可以向上述單元像素寫入圖像信號的電壓范圍內(nèi)取最小的電壓值的值。
8.一種顯示器件，其特征在于包括單元像素排列成矩陣狀的顯示部；向掃描線提供掃描信號的掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路；向信號線提供數(shù)字圖像信號的信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路；以及輸入基準(zhǔn)電源電壓，由基準(zhǔn)電源電壓生成上述掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路和上述信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)用電源電壓，將該驅(qū)動(dòng)用電源電壓供給上述掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路和上述信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的電源電路，上述單元像素被分割為多個(gè)副像素，各副像素的每一個(gè)都具有副像素電極和由采用在絕緣基板上形成的多晶硅半導(dǎo)體構(gòu)成的薄膜晶體管形成的副像素開關(guān)元件，上述電源電路是充電泵式電源電路，并且，該電源電路是用多晶硅半導(dǎo)體構(gòu)成的、在上述絕緣基板上一體形成的內(nèi)置電路。
9.如權(quán)利要求8所述的顯示器件，其特征在于上述顯示部是液晶顯示部。
10.如權(quán)利要求8所述的顯示器件，其特征在于上述顯示部是借助于EL元件的發(fā)光進(jìn)行顯示的EL顯示部，該EL顯示部的副像素除有上述副像素開關(guān)元件和上述副像素電極外，還有控制流向EL元件的電流量的電流控制元件，該電流控制元件是用在上述絕緣基板上形成的多晶硅半導(dǎo)體構(gòu)成的薄膜晶體管。
11.如權(quán)利要求8所述的顯示器件，其特征在于上述單元像素內(nèi)的副像素電極的面積被形成為與各上述數(shù)字圖像信號的加權(quán)相對應(yīng)的大小。
12.如權(quán)利要求8所述的顯示器件，其特征在于具有上述掃描線對每個(gè)副像素布線、上述信號線對所有副像素共同布設(shè)的布線結(jié)構(gòu)。
13.如權(quán)利要求9所述的顯示器件，其特征在于上述各副像素具有其一個(gè)電極與上述副像素電極連接的電壓控制電容以及與該電壓控制電容的另一電極連接、提供補(bǔ)償電壓信號的電壓控制電容布線，上述電壓控制電容布線與在向上述副像素的寫入結(jié)束后改變上述補(bǔ)償電壓信號的電位、調(diào)制副像素電極的電位的補(bǔ)償電壓施加用驅(qū)動(dòng)電路連接，上述電源電路除生成上述掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路和上述信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)用電源電壓外，還生成供給上述補(bǔ)償電壓施加用驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)用電源電壓。
14.如權(quán)利要求13所述的顯示器件，其特征在于上述單元像素內(nèi)的副像素電極的面積被形成為與各上述數(shù)字圖像信號的加權(quán)相對應(yīng)的大小。
15.如權(quán)利要求13所述的顯示器件，其特征在于上述單元像素內(nèi)的副像素開關(guān)元件被制成其導(dǎo)通電流的能力分別與上述數(shù)字圖像信號的加權(quán)相對應(yīng)的大小。
16.如權(quán)利要求13所述的顯示器件，其特征在于上述單元像素內(nèi)的各電壓控制電容被形成為其電容值分別為與上述數(shù)字圖像信號的加杈相對應(yīng)的大小。
17.如權(quán)利要求13所述的顯示器件，其特征在于在上述掃描線之中的前級掃描線和上述像素電極之間形成存儲電容。
18.如權(quán)利要求1所述的顯示器件，其特征在于上述掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路和上述信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路是用多晶硅半導(dǎo)體構(gòu)成的、在上述絕緣基板上一體形成的內(nèi)置電路。
19.如權(quán)利要求1所述的顯示器件，其特征在于上述信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路用單晶硅半導(dǎo)體形成，上述掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路是用多晶硅半導(dǎo)體構(gòu)成的、在上述絕緣基板上一體形成的內(nèi)置電路。
20.如權(quán)利要求4所述的顯示器件，其特征在于上述掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路、上述信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路以及補(bǔ)償電壓施加用驅(qū)動(dòng)電路都是用多晶硅半導(dǎo)體構(gòu)成的、在上述絕緣基板上一體形成的內(nèi)置電路。
21.如權(quán)利要求1所述的顯示器件，其特征在于具有向上述掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路和上述信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路提供控制信號的電平移位器電路，該電平移位器電路是用多晶硅半導(dǎo)體構(gòu)成的、在上述絕緣基板上一體形成的內(nèi)置電路。
全文摘要
液晶顯示器件包括具有像素開關(guān)元件和像素電極的單元像素排列成矩陣狀的顯示部、掃描側(cè)驅(qū)動(dòng)電路、信號側(cè)驅(qū)動(dòng)電路以及電源電路。像素開關(guān)元件是用在絕緣基板上形成的多晶硅半導(dǎo)體構(gòu)成的薄膜晶體管。電源電路是充電泵式電源電路，并且該電源電路是用多晶硅半導(dǎo)體構(gòu)成的、在絕緣基板上一體形成的內(nèi)置電路。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，可以構(gòu)成能大幅度降低功耗的液晶顯示器件。
文檔編號H04M1/73GK1394320SQ01803337
公開日2003年1月29日 申請日期2001年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月27日
發(fā)明者南野裕, 千田耕司, 竹橋信逸 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社