CN1854828B - 液晶显示装置及采用该液晶显示装置的大型液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供即便将液晶显示装置用于大型化、高分辨率化的场合，也能实现低耗电的液晶显示装置及采用该液晶显示装置的大型液晶显示装置。本发明的液晶显示装置中设有：第一基板(透明基板(103))；与第一基板(透明基板(103))相对的第二基板(透明基板(103))；夹于第一基板(透明基板(103))和第二基板(透明基板(103))之间的液晶(101)；按第一基板(透明基板(103))上的每个像素设置的、驱动液晶(101)的驱动电路(301)；以及按每个像素或按每多个像素设置的、供给为驱动液晶而发电的电力的光发电元件(201)。

Description

液晶显示装置及采用该液晶显示装置的大型液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置及采用该液晶显示装置的大型液晶显示装置，特别是涉及可大型化、高分辨率化、低耗电化的液晶显示装置及采用该液晶显示装置的大型液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置是将液晶用作光闸来控制光，并显示所要图像的器件。就是说，液晶显示装置并非如等离子体显示器或有机EL(electro -luminescence)那样的自发光型，而是非自发光型的显示装置。因此，在液晶显示装置中需要几个光源。一般用于PC等的透射型液晶显示装置的场合，在背面设置称为背光源的光源。另外，用于便携终端等的反射型液晶显示装置等的场合，在前面设置称为前光源的光源，或将外光作为光源。
另外，液晶显示装置一般是低耗电的，而光源以外的液晶屏部分的耗电特别低。因此，不需要光源的反射型液晶显示装置广泛用于电池驱动的设备。
还有，液晶显示装置从段方式进化到矩阵方式、从无源驱动进化到有源驱动，从而进行高分辨率化、大型化。但是，液晶显示装置的高分辨率化、大型化与液晶显示装置的低耗电特性相反。若将液晶显示装置大型化，则源极布线或栅极布线的布线距离变长，存在该布线的布线电容增大、耗电增加的问题。
另外，若使液晶显示装置高分辨率化，则1帧周期内源极布线或栅极布线的电压变化增多，存在耗电增加的问题。还有，若使液晶显示装置大型化、高分辨率化，则供给各布线的信号延迟变大，由源极布线或栅极布线一侧驱动的方式存在预定期间内来不及对液晶施加预定电压的问题。
于是，在专利文献1或专利文献2中为达成低耗电而提出了设有太阳电池的液晶显示装置。
专利文献1：特开2001-184033号公报
专利文献2：特开2004-191645号公报
发明内容
但是，如专利文献1或专利文献2那样单纯设置太阳电池是不能解决伴随大型化、高分辨率化的耗电增加及信号延迟。另外，使液晶显示装置进一步大型化、高分辨率化时，需要进一步增大太阳电池等手段。
于是，本发明的目的在于提供即便将液晶显示装置大型化、高分辨率化的场合，也能实现低耗电的液晶显示装置及采用该液晶显示装置的大型液晶显示装置。
本发明的解决装置中设有：第一基板；与第一基板相对的第二基板；夹于第一基板和第二基板之间的液晶；按第一基板上的每个像素设置的、驱动液晶的驱动电路；以及按每个像素或按每多个像素设置的、供给为驱动液晶而发电的电力的光发电元件。
本发明所记载的液晶显示装置，设有按每个像素设置的、将发电的电力供给像素及驱动电路的光发电元件，因此即便将液晶显示装置大型化、高分辨率化的场合，也能实现低耗电。
附图说明
图1是本发明实施例1的液晶显示装置的剖视图。
图2是本发明实施例1的液晶显示装置的电路图。
图3是表示本发明实施例1的驱动电路一部分的电路图。
图4是本发明实施例1的滤波片的透射率特性示图。
图5是本发明实施例1的驱动电路的波形示图。
图6是本发明实施例1的启动脉冲信号传达的说明图。
图7是本发明实施例1的液晶显示装置布线的说明图。
图8是将本发明实施例1的液晶显示装置无缝连接的大型液晶显示装置的平面图。
图9是本发明实施例3的驱动电路的波形示图。
图10是本发明实施例3的液晶显示装置的电路图。
图11是本发明实施例3的液晶显示装置的电路图。
图12是本发明实施例3的液晶显示装置的电路图。
图13是表示本发明实施例3的驱动电路一部分的电路图。
图14是本发明实施例3的驱动电路的波形示图。
图15是本发明实施例4的液晶显示装置的电路图。
图16是本发明实施例4的液晶显示装置的电路图。
图17是本发明实施例4的液晶显示装置的电路图。
图18是本发明实施例5的驱动电路的波形示图。
图19是本发明实施例6的液晶显示装置的剖视图。
图20是本发明实施例6的液晶显示装置的平面图。
图21是本发明实施例6的液晶显示装置的平面图。
(符号说明)
101液晶，102透明电极，103透明基板，104密封材料，110彩色滤波片，151导光体，152主光源，201光发电元件，210分压电路，301驱动电路，302多路转换器，303开关，304缓冲器，305充电开关，306放电开关，307电容器，311、312光传感器，313滤波片，314、321、322AND门，315、316、323寄存器，320倒相器，401 LED，701像素，702传送方向的箭头，703启动脉冲布线，801液晶显示装置。
具体实施方式
实施例1
以下，就本实施例的液晶显示装置设背光源作光源，并按与显示面垂直的方向施加电压的透射型液晶显示装置进行说明。但是，本发明的液晶显示装置并不限于此，可为按显示面水平方向施加电压的液晶显示装置(例如，IPS(In-plane Switching：面内开关)方式)或反射型液晶显示装置。
图1示出本实施例的液晶显示装置的剖视图。在图1所示的液晶显示装置中，在各像素中液晶101夹于相对的透明电极102(例如，ITO：Indium Tin Oxide)之间。透明电极102形成于玻璃等一对透明基板103上。还有，一对透明基板103用密封材料104粘合。另外，在一方透明基板103上设有按每个像素驱动液晶101的驱动电路301。在另一方透明基板103上形成彩色显示用彩色滤波片(未图示)。
本实施例的液晶显示装置在形成有驱动电路301的透明基板103上的像素周围还设有串联连接的光发电元件201。光发电元件201与驱动电路301及透明电极102连接。还有，光发电元件201设于背光源的光通过的像素开口部周边，且设于普通液晶显示装置上使用的黑矩阵(以下称为BM)的位置上。
本实施例的背光源中设有通常使用的主光源152(例如冷阴极管(CCFL：Cold Cathode Fluorescent Lamp))和具有特定波长的个别LED401(Light Emitting Diode)。LED401是控制用光源(控制用电磁波源)，供给驱动电路301的控制信号即光(电磁波)。还有，来自主光源152的光和来自LED401的光(电磁波)在导光体151中混合，并供给液晶屏。从而，无需另外设置将来自LED401的光供给整个液晶屏面的装置。
另外，本实施例的光发电元件201是在物理特性上具有光电电动势的元件，PIN结的半导体显示良好特性。还有，PIN结是为减少少数载流子的再耦合而在p型层和n型层之间设置非掺杂层(i型层)的结构，广泛用于非晶硅太阳电池中。另外，光发电元件201可在透明基板103上形成，也可安装其它途径制造的光发电元件。
本实施例的驱动电路301与现有的TFT(Thin Film Transistor)液晶屏同样，可用非晶硅或多晶硅TFT制程制作。
接着就本实施例的液晶显示装置的动作进行说明。首先光发电元件201接受来自背光源的光(来自主光源的光)而发电。发电电压供给驱动电路301，经调整成为所要电压之后，施加到液晶101上。一般光发电元件201单位电池的发电电压较小，当只需要数V规模电压时串接数个电池使用。但是，如果光发电元件201的发电电压较大，可采用对每个像素设置一个电池的结构(未图示)。图2是将用光发电元件201发电的电压施加到液晶101时的示意图。图2中多路转换器302从串接3个电池的光发电元件201抽取所要电压并施加到液晶101。
在普通的光发电元件201中，一定光强度下的输出电压随着输出电流增加而减少。但是，当对液晶101上施加输出电压时，由于液晶101可等效地看成电容器，一旦充电结束就不会有电流流过。因此，最终到达的液晶101的施加电压成为光发电元件201的饱和电压。另外，该饱和电压如果光强度依存性小，且为可忽略的范围时，不设电压调节器也能调节背光源的光(减光)。还有，光发电元件201可按每个像素独立设置，也可令同一光发电元件被周围多个像素所共有。
接着，为在液晶显示装置上显示图像，必须向各像素的驱动电路301发送预定控制信号。如传统的液晶显示装置那样，也能在液晶屏内引出源极布线或栅极布线。但是，正如背景技术中的说明，在大型化、高分辨率化时，基于布线电容增大等理由，存在耗电增加的问题。因此，在本实施例的液晶显示装置，利用可降低耗电的其它方法来向各像素的驱动电路301传送预定控制信号。
就是说，本实施例的液晶显示装置中，液晶屏内不引出源极布线或栅极布线，利用控制用光(以下简称为电磁波)向各像素的驱动电路301传送控制信号。因此，本实施例的液晶显示装置中，需要对传送到各像素的驱动电路301的电磁波进行解调的解调部。该解调部需要选择特定频率电磁波的部件(例如，光学滤波片)或从选择的电磁波中取出必要信号的部件(例如，光传感器)。还有，如光那样波长短时，可采用具有物理特性的频率选择部件。
但是，在液晶显示装置中像素非常多，因此对所有像素分配载波并控制驱动电路301是并非有效率的。于是，在本实施例的液晶显示装置中，只有对像素施加电压的定时即启动脉冲信号才在设于相邻像素间的布线上传送，在驱动电路301的控制定时即时钟信号及施加到像素的数据信号上采用电磁波。还有，时钟信号和数据信号采用不同频率(波长)的电磁波。
具体地说，本实施例中，使用设于背光源的具有特定波长的LED401，向驱动电路301传送时钟信号或数据信号。如图3所示，在驱动电路301中设有接受时钟信号光的光传感器311和接受数据信号光的光传感器312，各光传感器311、312具备可选择不同波长电磁波的滤波片313。还有，图3中设有两个光传感器312。
用滤波片313从背光源光分离出在导光体151中与主光源152混色的控制用光(电磁波)。该滤波片313能采用一般彩色滤波片或棱镜、狭缝等干涉滤波片等。还有，图4中对于三个不同波长有三个不同滤波片的透射率特性。通过使用图4所示的各滤波片，可将控制用光(电磁波)分离成各种波长。
控制用光源用LED401来进行了说明，但其波长范围可考虑从紫外到红外的300nm到1μm左右。但是，不管采用何种模式的控制信号，要不对显示产生影响，最好采用如紫外或红外那样可见光范围以外的波长。这认为是控制用光源选择可见光的光源时，根据控制信号的模式点亮期间和非点亮期间的比率改变，会对显示产生影响。但是，光传感器311、312的灵敏度充分高于视觉灵敏度时，就是说即便观看显示面也几乎不能辨别不出控制用光(电磁波)的点亮/非点亮时，即便点亮期间和非点亮期间的比率变化时也不会对显示产生影响。还有，当光传感器311、312的灵敏度充分高于视觉灵敏度时，使用主光源152光谱弱的波段时其S/N比高而优选。
接着，在图5中示出本实施例的液晶显示装置的一个像素中被处理的信号波形图。这里，为方便起见设光传感器311、312接受选择的光时输出高电平，而不受光时输出低电平。首先，光传感器311经由滤波片313接受时钟信号用LED401的闪烁情况，从而光传感器311生成全像素同时的时钟信号。在最初写入的像素中光传感器接受来自启动脉冲信号用LED401的光，生成启动脉冲信号(图3中未图示)。生成的启动脉冲信号经由设于相邻像素间的布线，依次传送给相邻的像素。
像素上被输入如图5所示的启动脉冲输入，且图3所示的AND门314上被锁定为高电平时，光传感器312接受的LED401(数据信号用)的光转送给寄存器315。图5中启动脉冲输入为高电平且时钟信号上升时(图中用虚线表示的定时)，基于光传感器312上接受的数据0输入及数据1输入，数据0及数据1变化。
在图3示例中，由于设有两种光传感器312，数据信号用LED401也为两种，能选择2比特(4灰度)的施加电压。从寄存器315向多路转换器302传送D/A转换所需的数字比特信息，多路转换器302基于该比特信息，选择预定施加电压后施加到液晶101上。
驱动电路301在数据信号转送结束时，用图3的寄存器316生成下个像素用的启动脉冲信号。然后，驱动电路301将如图5所示的启动脉冲输出输出到级联的下个像素。还有，对其后的像素也重复与图5所示的波形相同的动作。这样，在本实施例的液晶显示装置中，着眼于一个像素时，在下个启动脉冲信号来之前的期间(1更新率期间)保持相同数据。
因而，常用的液晶显示装置需要至少在1水平期间内将预定施加电压写入到像素，但本实施例中写入时间并不限于1水平期间，可在下个启动脉冲信号来之前的期间确保，因此能取较长的充电期间。因而，即便光发电元件201的发电功率弱也能在较长的时间(数ms)内进行充电，并可将光发电元件201的尺寸小型化。还有，本实施例的液晶显示装置中，设于各像素上的驱动电路301的电源也来自光发电元件201。
如上所述，启动脉冲信号通过电线在相邻像素之间传送。通常，矩阵型显示装置中的像素的控制是从左到右扫描后，反馈到下一行左侧地动作。但是在本实施例的液晶显示装置中，要将启动脉冲信号从右到左反馈需要较长布线。因此，在本实施例的液晶显示装置中，如图6所示，能够通过一笔写入地传送启动脉冲信号来有效地布线。还有，图6中用箭头702表示像素701间的启动脉冲信号传送方向。
就是说，本实施例中，将启动脉冲信号从左到右扫描后，再从右到左地扫描。但是，由数据信号用的LED401等传送的数据信号的同一侧，与一笔写入的扫描一致地进行并替。具体的像素结构在图7中示出。图7中像素701与光发电元件201用驱动电路301来连接，相邻的像素701的驱动电路301之间通过启动脉冲布线703连接。还有，图7中还示出驱动电路301内的光传感器311、312。
如上所述，只有作为启动脉冲信号起点的最初写入的像素，才需要电线或专用解调部。如上所述，设有专用解调部时，使用具有专用波长的光源，并需要另外在驱动电路301设置选择该专用波长并受光的滤波片和光传感器。另一方面，设有电线时，需要利用该电线与外部电路连接，并向像素供给该电路上生成的启动脉冲信号的结构。
还有，作为生成起点的启动脉冲信号的方法，可考虑通过暂时将主光源152熄灭并利用另外准备的传感器检出或者暂时将主光源152熄灭并检出光发电元件201的发电电压降低来生成作为起点的启动脉冲信号的方法。另外，可考虑作成不可能为通常的控制信号的经组合的信号，利用该信号生成作为起点的启动脉冲信号的方法。
但是，作为生成成为起点的开始脉冲信号的方法，选择设置电线以外的方法具有更大优点。这是由于如果开始脉冲信号的生成也不使用电线，就可完全不需要连接到液晶屏的外部布线。若不需要连接到液晶屏的外部布线，则无需在液晶屏外周部分设置与外部布线连接的连接端子(数mm左右)。本实施例中能够将液晶屏外形减小到密封材料104部分，成为边框非常窄的液晶屏。
另外，将设有主光源152及控制用光源(LED401)的背光源也与液晶屏一样进行窄框化，从而将液晶显示装置致密地无缝连接，可构成大型液晶显示装置。图8是将液晶显示装置致密地无缝连接时的概念图。通过液晶屏的窄框化，能够减小无缝连接的接缝部分对显示的影响。如图8那样将液晶显示装置801无缝连接时，如果背光源的光学***也各自独立，则各个控制用光源就无需控制相邻的液晶屏。因此，可显著减小控制用光源的频率。
具体地说，考虑将100像素×100像素的液晶显示装置801无缝连接而作成1000像素×1000像素的大型液晶显示装置的场合。首先用一个控制用光源控制全部1000像素×1000像素时，若更新率为60Hz，则必须用60Hz×1000×1000＝60MHz的频率进行控制。但是按每100像素×100像素的液晶显示装置801设有独立的控制用光源时，若更新率为60Hz，则用60Hz×100×100＝600kHz的频率控制即可。
并且，不作无缝连接而制作极大的大型液晶显示装置时，受制造上母板玻璃尺寸的限制。例如，除母板玻璃的限制以外，还存在上述那样布线变长、布线电容肥大化且耗电增大的问题。
如上所述，本实施例的液晶显示装置中，利用光发电元件201在液晶屏内部生成驱动所需的电压，且各个驱动电路301的控制采用电磁波，因此基本上在内部不需要较长的布线，即便大型化、高分辨率化也能使耗电极低。另外，在本实施例的液晶显示装置中，能够使液晶屏窄框化，因此通过无缝连接，可容易构成大型液晶显示装置，从而不受母板玻璃尺寸的限制而能作成高分辨率的大型液晶显示装置。
还有，本实施例的液晶显示装置中，有效利用由传统BM吸收的光产生驱动液晶101所需的电力，因此基本上能使对液晶屏的投入电力成为零。另外，本实施例的液晶显示装置中，没有连接到液晶屏的布线，因此可期待作为无线液晶屏的各种用途。
还有，本实施例中说明了背光源上加控制用光源的方式，但本发明并不限于此，可为在前光源上加控制用光源的方式。另外，在反射型液晶显示装置的场合，可为只将控制用光源组装到前光源或背光源，由外光作为主光源的方式。还有，本发明也可只将主光源组装到背光源，并将控制用光源组装到前光源。还有，当主光源安装于前光源时或反射型时，光发电元件201设于显示面侧基板。
实施例2
令液晶显示装置进行彩色显示时，一般采用彩色滤波片分离三基色，分别控制透射率来显示各种颜色。本发明也可采用同样的方式进行彩色显示，通过在各像素上设置彩色滤波片来实现。
另一方面，关注光发电元件201的特性时，近年开发出薄膜化的光发电元件201，该光发电元件201具有光透射性。并且，该光发电元件201也开发成具有带色性。
本实施例的液晶显示装置中，使用具有该带色性的薄膜化的光发电元件201作为彩色滤波片。从而，不需要个别的彩色滤波片。另外，由于无需将光发电元件201的配置部位限定在BM区域，也可在像素的开口部上配置，能够在广面积上配置光发电元件201。
还有，本实施例的液晶显示装置中，子像素的配色并不限于一般的RGB三基色。另外，本实施例的液晶显示装置中，三基色可同时进行驱动液晶101的控制信号的传送，例如可按R→G→B→R→G→...的顺序。
实施例3
实施例1中说明的液晶显示装置中，说明各像素表现4灰度。但是，一般液晶显示装置中可显示更多的灰度。因此，在本实施例中，就液晶显示装置的多灰度化进行说明。这里，液晶显示装置的多灰度化需要控制的信号的多数化和施加到液晶101的电压的微调。
首先，通过液晶显示装置的多灰度化来使控制的信号多数化指的是增加数据信号的数据比特。实施例1中，当数据比特增加时，需要相应增加控制用光源(种类)。另外，伴随控制用光源的增加，有必要在驱动电路301内增加光传感器或滤波片的种类。但是，增加控制用光源的种类，存在更窄波长范围内动作的带通滤波片的问题。
因此，在本实施例的液晶显示装置中，采用单个控制用光源上重叠多个信号的方式。具体地说，对1像素的驱动电路301上设置图3所示的2个光传感器312，该2个光传感器312用2次的时钟信号捕获数据。图9示出本实施例的液晶显示装置的驱动波形。图9中时钟信号、启动脉冲输入、数据0输入及数据1输入基本上与图5相同。还有，数据0输入及数据1输入是分别输入2个光传感器312的数据。
图9中与图5的不同部分是自启动脉冲输入的上升沿开始经过2次的时钟信号后输出启动脉冲输出。就是说，传送数据信号的期间(自启动脉冲输入开始启动脉冲输出为止)所包含的时钟信号数成为两倍。从而，本实施例1中，在第一次的时钟信号上升沿(虚线I)捕获与以往相同的数据0和数据1，在第二次的时钟信号上升沿(虚线II)，可重新捕获数据2和数据3。因而，本实施例中能够得到2倍于实施例1的数据比特(4bit)。
如上所述，通过使传送数据信号的期间所包含的时钟信号数成为两倍，能够得到控制用光源(数据信号用)种类的2倍的灰度数据。同样地，需要灰度信息时，可根据需要增加传送数据信号的期间所包含的时钟信号数。即，本实施例的液晶显示装置中，设数据信号用光源的种类为m，且设传送数据信号的期间所包含的时钟信号数为n时，能够传送m×n比特的灰度数据。即，本实施例中将数据信号的发送并-串行传送化。
接着，就对液晶101施加电压的微调方法进行说明。首先，图10中示出设有将光发电元件201的发电电压分压的分压电路210和选择该分压电路210的多路转换器302的驱动电路301的一部分。在图10所示的分压电路210示出单纯电阻分压的例子，但本发明的分压电路210并不限于电阻，可采用其它各种方法。另外，图10中在多路转换器302的后级设有电压输出器用的缓冲器304。但是，只要能在预期内结束对液晶101的写入(充电)，就无需特别设置缓冲器304。
接着，在图11示出其它调整方法。图11中按串联连接的光发电元件201设置电阻。还有，该电阻可在光发电元件201以外部分形成，也可为光发电元件201的内部电阻。另外，图11中改变光发电元件201符号的大小来表示饱和发电电压分别不同的情况。例如，图11的光发电元件201由上至下分别具有8V、4V、2V、1V的饱和发电电压。
在各发电元件201上并联地设有开关303。与光发电元件201上设置的电阻相比，该开关303可以充分低的电阻值导通。还有，图11的开关303由上至下表示为比特3、比特2、比特1、比特0。当所有比特的开关303打开时，向液晶101施加15V。还有，例如将比特3的开关303关闭时，对液晶101施加7V。
即，当任一开关303(可为多个)关闭而短路时，对液晶101施加从15V减低至相应光发电元件201的饱和电压的电压。通过采用图11所示的电路结构，可具备最小饱和发电电压量的电压分解能力。还有，为减低饱和发电电压，可调整光发电元件201本身的特性，也可通过在各光发电元件201和电阻上并联***其它电阻，在开关303打开的状态下也能取出光发电元件201饱和发电电压以下的电压(未图示)。
接着，在图12示出其它调整方法。图12中进行D/A转换的电路采用取样/保持型电路结构。图13是与该电路结构对应的控制用光源的受光***的电路图。还有，在图14中示出图13的驱动波形。如图12至图14所示，通过驱动电路301结构也能对液晶101施加任意电压。
首先，图14所示的波形与图5的不同点在于：不存在数据信号；时钟信号的高电平期间和低电平期间并不固定。在图12至图14所示的结构中，启动脉冲信号也通过设于相邻像素间的电线传送。还有，如图14所示，从像素n-1传送来的启动脉冲信号作为启动脉冲输入而输入到像素n。与像素n启动脉冲输入的上升沿和时钟信号的下降沿同步(虚线α)地、生成像素n放电信号(上升)。借助图13进行说明时，像素n启动脉冲信号的高电平和倒相器320中反相的时钟信号的高电平输入到AND门电路321，生成像素n放电信号。
若生成像素n放电信号，则图12所示的放电开关306处于导通状态，与放电开关306并联连接的电容器307短路且电荷被抽取。接着，当时钟信号上升时(虚线β)，放电信号消失、生成充电信号。借助图13说明时，像素n启动脉冲信号的高电平和时钟信号的高电平输入AND门322，生成像素n充电信号。
通过放电信号的消失，图12所示的放电开关306成为断开状态，且通过像素n充电信号的生成，充电开关305成为导通状态。然后，经过预定时间且时钟信号下降时(虚线γ)，充电开关305成为断开状态。在该充电开关305成为导通状态的期间(充电期间)，预定电荷被充电至电容器307中。图14示出伴随像素n的充电信号变化的像素n的充电电压变化。还有，预定电荷由电容器307、光发电元件201的发电电压、在光发电元件201和充电开关305之间设置的电阻及充电期间决定。
充电至电容器307的电压在下个启动脉冲信号(例如，1更新率期间)到来之前，经由缓冲器304施加到液晶101。与像素n启动脉冲输入下降同时(虚线γ)，在图13所示的寄存器323中也生成下个像素n+1的启动脉冲输入(＝像素n启动脉冲输出)。像素n+1上也进行同样的驱动。具体地说，若时钟信号上升(虚线δ)，则像素n+1的放电信号消失，生成像素n+1的充电信号。然后，经过预定时间且时钟信号下降时(虚线ε)，充电开关305成为断开状态。图14中像素n+1具有长于像素n的充电期间。因此，图14所示的像素n+1的充电电压高于像素n的充电电压。
像素n+2之后，能够通过依次重复同样的驱动，对所有像素施加任意电压。还有，图12示出将电容器307上充电的电压经由缓冲器304施加到液晶101的例子，在可充分延长充电期间的场合也可省略缓冲器304及电容器307，向液晶101直接施加光发电元件201的发电电压。另外，图14中使时钟周期一定，然后按高电平期间和低电平期间的比率(占空比)改变施加电压，但不必将时钟周期限定为一定。
如上所述，在本实施例的液晶显示装置中，通过采用数据信号上重叠多个信号等多灰度化方法，能够实现与现有液晶显示装置同等的多灰度化。还有，本发明并不限于本实施例所示的多灰度化方法，也可采用抖动(dither)方法或脉宽调制方法等其它多灰度化方法。
实施例4
若对液晶101持续施加直流电压，则在液晶显示装置上发生称为像素烧坏的现象。因此，在一般的液晶显示装置中，进行按每个帧等一定周期反转施加到液晶101的电压极性的交流反转驱动。在本发明的液晶显示装置也可进行与一般液晶显示装置同样的驱动。
图15是一例本实施例的光发电元件201及驱动电路301的结构图。图15所示的光发电元件201串接成能够获得施加到液晶101的最大电压之2倍以上电压。图3所示的光发电元件201串接3个电池，但图15所示的光发电元件201串接6个电池。
图15中串接的光发电元件201中央的电池(从上第三个电池)与液晶101的一方电极连接。将该一方电极电位设为零，另一方电极构成为可通过多路转换器302选择正负任意电位。通过图15所示的结构，由于能任意改变施加到液晶101的电压极性，可交流反转驱动液晶101。还有，改变电压极性的控制可与控制灰度的信号同样可解调。
接着，图16示出改变施加电压极性的其它结构。图16中串接光发电元件201，并可使各光发电元件201的端子与液晶101的一方或另一方电极都连接地、在两方电极上采用多路转换器302。通过在液晶101的两电极上采用多路转换器302，可选择各任意电位。因此，通过各选择电位的大小关系，可改变施加到液晶101的电压极性。还有，改变电压极性的控制可通过组合灰度的控制信号来实现。还有，通过如图16所示的结构，与图15的场合相比可减少光发电元件201的数量/面积。
还有，图17示出改变施加电压极性的其它结构。图17是减少光发电元件201及多路转换器302的数量的结构例。图17中液晶101的电极经由极性选择用开关303连接到光发电元件201。极性选择用开关303通过极性选择信号导通/断开，改变施加到液晶101的电压极性。还有，灰度选择通过多路转换器302选择串接的多个光发电元件201来实现。另外，极性选择信号可通过组合灰度的控制信号来实现。
如上所述，本实施例的液晶显示装置将施加到液晶101的电压极性按预定周期反转，因此可防止像素的烧坏现象。
实施例5
在上述实施例中选择控制用光源(LED401)的波长与背光源的主光源152波长不同的场合进行了说明。但本发明的液晶显示装置并不限于此，也可将主光源152直接用作控制用光源。因此，本实施例的液晶显示装置中，就将主光源152用作控制用光源的结构进行说明。
本实施例的液晶显示装置中，将可见光范围的主光源152用作控制用光源，因此不管控制信号为怎样的模式(例如，全屏白和全屏黑)，光源的光强度最好一定。就是说，将一个控制用光源的点亮时发光强度设为I、点亮/非点亮期间比率的平均值(占空比)设为D时，只要I×D一定，就肉眼感觉到的光强度(白显示时)也一定。还有，将控制用光源与主光源152个别地设置时，若采用可见光范围的控制用光源，最好也同样使光源的光强度一定。
因此，如时钟信号那样常时按一定周期反复导通/断开的控制信号的场合，平均的发光强度I成为一定。但是，对于数据信号，认为有必要也按照占空比D变更发光强度I或使发光强度I和占空比D均一定，以使I×D一定。
按照占空比D变更发光强度I时，将多个图像数据暂时保存在存储器中，由该图像数据算出控制用光源的导通状态下成为“1”的图像数据在一定期间内的总和作为总计值S。由该总计值S算出占空比D。占空比D可通过将总计值S除以总计值S可取得的最大值来求出。具体地说，将12Bit设成一定期间内图像数据时，若在控制用光源导通状态下成为“1”的图像数据为9Bit，则总计值S成为9，由于总计值S可取得的最大值为12，因此占空比D成为9/12＝0.25。
然后，设定发光强度I，并转送保存在存储器中的图像数据。还有，发光强度I与占空比D的倒数(1/D)成比例地设定，但总计值S成为零时离散且不能设定。
为避免该情况，当数据转送具有数据转送期间ta和数据转送停止期间tb时，在数据转送停止期间tb将控制用光源常时点亮即可。由此，占空比D不会成为零，并可设定发光强度I。还有，发光强度I的最大值有界限，因此需要适当调节数据转送期间ta和数据转送停止期间tb之比率。另外，数据转送期间ta和数据转送停止期间tb的重复周期一般为1帧周期或1扫描线周期，但并不限于此，可为数像素周期。但若长于1帧周期，则控制用光源的占空比D的变化比眼睛可感觉的频率迟，因此可感觉到闪烁。
另一方面，若使发光强度I和占空比D均一定，则无需将图像数据保存在存储器或变更发光强度I，因此可简化控制。无论怎样的数据信号，为使占空比D一定，以与时钟信号相同的周期翻转数据信号即可。具体方法则借助图18的波形进行说明。首先，图18的波形表示时钟信号、原来的数据信号以及使发光强度I和占空比D均一定地转换的数据信号。转换后的数据信号在1数据循环(与时钟周期相同的周期)的期间必有各一半的数据信号的导通期间和断开期间，且数据信号的变化点相对时钟信号的变化点错开1/4周期。
由图18可知，在转换后的数据信号被锁定(图18的场合时钟上升(虚线部))的时刻被供给与原来数据信号相同的电平。为从原来数据信号作成转换后的数据信号，在离时钟信号下降沿迟1/4周期的时刻对照原来数据信号的导通/断开状态，再迟1/2周期(离时钟信号下降沿为3/4周期)的时刻成为与前面对照的原来数据信号的状态相反的状态即可。
还有，自时钟信号下降沿开始的周期延迟并不限于1/4周期。但是，存在周期延迟较长时像素的驱动电路的启动期间变短，相反周期延迟较短时施加到液晶101的电压的保持期间较短等弊端。因而，在像素的驱动电路的动作可能频率上，时钟信号的频率充分延迟，就可调节到某一程度的宽度。
如上所述，本实施例的液晶显示装置中，控制用光源采用可见光范围或将主光源152用作控制用光源时，经控制可使控制用光源的点亮/非点亮期间的比率上乘以点亮期间的光强度的值一定，因此人眼感觉的光强度一定，可构成感觉不到闪烁的液晶显示装置。另外，在普通的液晶显示装置上也有使用具有RGB等颜色的LED作为背光源的主光源152的情况，因此将主光源152用作控制用光源的场合，能够减少光源的部件数量，并可减少成本。
实施例6
实施例5中说明了将背光源的主光源152也作为控制用光源使用的结构。特别是，采用具有RGB等颜色的LED等作为光源时，该光源的谱线宽度窄，并可独立控制名色。因此，能够将光源的各色用作各自不同的控制信号的控制用光源。
在上述那样的场合，可将一般彩色显示用的彩色滤波片的一部分用作设于驱动电路301的光传感器311、312的滤波片313。图19是将彩色滤波片用作滤波片313的液晶显示装置的剖视图。图19中在玻璃的透明基板103上形成有彩色滤波片110，并在该彩色滤波片110之间形成有驱动电路301。还有图19中省略构成像素的透明电极102等。
设于驱动电路301上的光传感器311、312接受通过透明基板103及彩色滤波片110的光(电磁波)。如上所述，彩色滤波片110具有选择特定波长的光(电磁波)的滤波片313的功能。因此，光传感器311、312例如在使用RGB的LED401作为光源、并使用RGB的彩色滤波片110时，可有选择地接受RGB的光。
但是，在以上实施例中主要说明的结构中为捕获数据而最少也必须设置时钟信号和数据信号两种光源。因此，设于一个像素中的驱动电路301上至少要设两种光传感器311、312。但是，将彩色滤波片110用作光传感器311、312的滤波片313时，在一个像素上只能设置一种彩色滤波片110，难以在一个像素上设置两种光传感器311、312。
另外，若为普通的电路则容易将单一光解调而数据化，但限于液晶显示装置那样的各像素内实际难以用那样的电路实现。
于是，在本实施例的液晶显示装置中，通过如图20或图21那样配置光传感器311、312，解决上述问题。图20中在相邻两个像素的边界设置光传感器311、312，并共用相邻两种彩色滤波片110。还有，图21中在相接的四个像素的边界设置光传感器311、312，并共用相接的四种彩色滤波片110。
还有，光传感器311、312本身可作成不被多个像素共用，但这种情况下，需要通过布线将设于相邻像素的光传感器311、312的输出传达。因此，认为不令多个像素共用光传感器311、312时，因结构复杂、布线电容等影响而产生信号延迟且降低动作可能频率。
如上所述，本实施例的液晶显示装置中，将彩色滤波片110的一部分用作光传感器311、312的滤波片313，因此无需另外设置滤波片313，并可减小成本。

Claims (18)

1.一种液晶显示装置，其特征在于设有：
第一基板；
与所述第一基板相对的第二基板；
夹于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶；
按所述第一基板上的每个像素设置并驱动所述液晶的驱动电路；
按每个所述像素或者按每多个所述像素设置，且为驱动所述液晶而发电并供给电压的光发电元件；以及
供给电磁波控制所述驱动电路的控制用电磁波源，
所述驱动电路设有对所述电磁波进行解调的解调部。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：所述光发电元件设于所述像素的开口部周边。
3.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：所述光发电元件具有预定颜色，且由可透光的薄膜形成，并设于所述像素的开口部。
4.如权利要求1～3中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：所述电磁波具有从紫外到红外的波长。
5.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述控制用电磁波源组装到背光源；
在所述背光源的导光体中，所述电磁波和来自所述背光源的主光源的光混合。
6.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述控制用电磁波源组装到前光源；
在所述前光源的导光体中，所述电磁波和来自所述前光源的主光源的光混合。
7.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于：所述电磁波具有可见光范围以外的非可见光范围的波长。
8.如权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于：所述控制用电磁波源作为主光源起作用。
9.如权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于：所述控制用电磁波源的点亮/非点亮期间的比率一定。
10.如权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于：在所述控制用电磁波源的点亮/非点亮期间的比率上乘以点亮期间的光强度的值一定。
11.如权利要求1～3中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：所述驱动电路还设有使所述电磁波中特定波长范围的电磁波有选择地通过的滤波片，根据通过所述滤波片的所述电磁波进行控制。
12.如权利要求11所述的液晶显示装置，其特征在于：所述滤波片利用彩色显示用的彩色滤波片之一部分。
13.如权利要求11所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述电磁波至少包含所述驱动电路的驱动定时即时钟信号和写入所述像素的数据信号；
所述驱动电路利用多个所述滤波片，从所述电磁波至少将所述时钟信号及所述数据信号分别分离。
14.如权利要求11所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述电磁波至少包含所述驱动电路的驱动定时即时钟信号，
所述驱动电路根据所述时钟信号的高电平期间或低电平期间的长度，控制施加到所述液晶的电压。
15.如权利要求13所述的液晶显示装置，其特征在于：除预定像素以外，所述驱动电路用设于所述像素间的布线传送所述像素的写入定时即启动脉冲信号。
16.如权利要求13所述的液晶显示装置，其特征在于：所述数据信号叠加多个信号。
17.如权利要求1至3中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：所述驱动电路将施加到所述液晶的电压极性按预定周期反转。
18.一种大型液晶显示装置，其特征在于：将多个权利要求1至3中任一项所述的液晶显示装置无缝连接而形成。
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