JP5004386B2 - 表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は表示装置及びその駆動方法に関し、特に携帯可能な表示装置に用いて好適な表示装置及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯可能な表示装置、例えば携帯テレビ、携帯電話等が市場ニーズとして要求されている。かかる要求に応じて表示装置の小型化、軽量化、省消費電力化に対応すべく研究開発が盛んに行われている。
【０００３】
図７に従来例に係る液晶表示装置の一表示画素の回路構成図を示す。絶縁性基板（不図示）上に、ゲート信号線５１、ドレイン信号線６１とが交差して形成されており、その交差部近傍に両信号線５１、６１に接続された画素選択ＴＦＴ６５が設けられている。ＴＦＴ６５のソース１１ｓは液晶２１の表示電極８０に接続されている。
【０００４】
また、表示電極８０の電圧を１フィールド期間、保持するための補助容量８５が設けられており、この補助容量８５の一方の端子８６はＴＦＴ６５のソース１１ｓに接続され、他方の電極８７には各表示画素に共通の電位が印加されている。
【０００５】
ここで、ゲート信号線５１に走査信号が印加されると、ＴＦＴ６５はオン状態となり、ドレイン信号線６１からアナログ映像信号が表示電極８０に伝達されると共に、補助容量８５に保持される。表示電極８０に印加された映像信号電圧が液晶２１に印加され、その電圧に応じて液晶２１が配向することにより液晶表示を得ることができる。
【０００６】
したがって、動画像、静止画像に関係なく表示を得ることができる。かかる液晶表示装置に静止画像を表示する場合、例えば携帯電話の液晶表示部の一部に携帯電話を駆動するためのバッテリの残量表示として、乾電池の画像を表示することになる。
【０００７】
しかしながら、上述した構成の液晶表示装置においては、静止画像を表示する場合であっても、動画像を表示する場合と同様に、走査信号でＴＦＴ６５をオン状態にして、映像信号を各表示画素に再書き込みする必要が生じていた。
【０００８】
そのため、走査信号及び映像信号等の駆動信号を発生するためのドライバ回路、及びドライバ回路の動作タイミングを制御するための各種信号を発生する外部ＬＳＩは常時動作するため、常に大きな電力を消費していた。このため、限られた電源しか備えていない携帯電話等では、その使用可能時間が短くなるという欠点があった。
【０００９】
これに対して、各表示画素にスタティック型メモリを備えた液晶表示装置が特開平８−１９４２０５号に開示されている。同公報の一部を引用して説明すると、この液晶表示装置は、図８に示すように、２段インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２を正帰還させた形のメモリ、即ちスタティック型メモリをデジタル映像信号の保持回路として用いることにより、消費電力を低減するものである。
【００１０】
ここで、スタティック型メモリに保持された２値デジタル映像信号に応じて、スイッチ素子２４は参照線Ｖrefと表示電極８０との間の抵抗値を制御し、液晶２１のバイアス状態を調整している。一方、共通電極には交流信号Ｖcomを入力する。本装置は理想上、静止画像のように表示画像に変化がなければ、メモリへのリフレッシュは不要である。
【００１１】
上述したように、デジタル映像信号を保持するためのスタティック型メモリを備えた液晶表示装置では、低階調度の静止画像を表示すると共に、消費電力を低減するのに適している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した構成の液晶表示装置は以下の問題点を有していた。この問題点について図９を参照しながら説明する。いま、画素選択ＴＦＴ６５のソース１１ｓが「Ｌ（ロウ）」レベルであり、インバータＩＮＶ１の出力ノードに「Ｈ（ハイ）」レベルが保持されているとする。
【００１３】
この保持状態から、外部回路よりドレイン信号線６１に「Ｈ」を出力し、スタティック型メモリに「Ｈ」の書き込みを行う場合、インバータＩＮＶ２のＮチャネル型ＴＦＴがオンしているので、図の破線で示すように、ドレイン信号線６１→ＴＦＴ６５→Ｎチャネル型ＴＦＴの経路で電流が流れる。つまり、「Ｈ」レベルと「Ｌ」レベルの引っ張り合いが起こり、「Ｈ」の低下により誤書き込みが生じるおそれがある。
【００１４】
ここで、「Ｈ」のデータを正常に書き込むためには、ＴＦＴ６５のソース１１ｓがインバータＩＮＶ１のしきい値電圧より高くするという条件を満足しなければならないが、上記の電流経路が存在するためにＴＦＴ６５のソース１１ｓが低下してしまうおそれがある。
【００１５】
そこで、上記条件を満足するためには次の対策が考えられる。
▲１▼外部回路からドレイン線６１に供給する「Ｈ」レベルの電圧を高くする。
▲２▼画素ＴＦＴ６５のオン抵抗を下げるためにゲート信号線５１が選択された時の電圧を高くするか、ＴＦＴ６５のチャネル幅を大きくする。
【００１６】
しかしながら、▲１▼は外部回路の電源電圧が上昇するため消費電力が増加してしてしまうという欠点がある。▲２▼はゲートドライバの電源電圧の上昇、ＴＦＴサイズが増加し、画素の微細ピッチでのレイアウトが困難となるという欠点がある。
【００１７】
本発明は、表示画素にデジタル映像データを保持するためのスタティック型メモリを備えた表示装置において、当該スタティック型メモリへのデータの誤書き込みを防止すると共に、低消費電力化及び画素の微細レイアウトを可能とした表示装置を提供するものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本願に開示される発明のうち、主なものの概要を説明すれば以下の通りである。
【００１９】
すなわち、本発明の第１の構成は、基板上の一方向に配置された複数のゲート信号線と、前記ゲート線と交差する方向に配置された複数のドレイン信号線と、前記ゲート信号線からの走査信号により選択されると共に前記ドレイン信号線から映像信号が供給される表示画素がマトリックス状に配置された表示装置において、前記表示画素内に配置され、前記ゲート信号線から入力される信号に応じて前記ドレイン信号線からのデジタル映像信号が書き込まれると共にそのデジタル映像信号を保持する保持回路と、前記デジタル映像信号の書き込み終了後に前記保持回路に供給される電源電圧を昇圧する昇圧回路とを備え、前記保持回路の出力に応じて表示を行うものである。
【００２０】
かかる構成によれば、保持回路に供給する電源電圧を書き込み時には、デジタル映像信号を保持できる程度に低く設定し、書き込み後の表示時には良好な画像が得られる程度に高く設定することができるので、当該保持回路へのデジタル映像信号の誤書き込みを防止すると共に、低消費電力化を図ることができる。
【００２１】
また、上記構成によれば、画素選択素子を小さくすることができるので画素の微細レイアウトを行う可能となる。
【００２２】
上記構成において、前記保持回路は正帰還された２段のインバータ回路から構成することにより、回路素子数を最小限にすることができる。また、インバータ回路は低消費電力化のためにはＣＭＯＳ型インバータであることが望ましい。
【００２３】
また上記構成において、前記保持回路の出力に応じて表示電極に供給する信号を選択する信号選択回路を備え、該信号選択回路は前記保持回路からの信号がゲートに印加された複数の薄膜トランジスタから成る。保持回路の出力に応じた表示を可能にすると共に、信号選択回路の回路素子数を低減するためである。
【００２４】
更に、上記構成において、前記昇圧回路により昇圧された電源電圧は、前記表示電極に供給する信号に前記薄膜トランジスタのしきい値電圧を加えた電圧より高いことである。これにより、表示電極に供給する信号が低下するのが防止されるので、コントラストの良い、良質な画像表示を得ることができる。
【００２５】
また、本発明の表示装置の駆動方法は、基板上の一方向に配置された複数のゲート信号線と、前記ゲート線と交差する方向に配置された複数のドレイン信号線と、前記ゲート信号線からの走査信号により選択され、前記ドレイン信号線から映像信号が供給される共にマトリックス状に配置された表示画素と、前記表示画素内に前記ゲート信号線から入力される信号に応じて前記ドレイン信号線からのデジタル映像信号が書き込まれると共にそのデジタル映像信号を保持する保持回路と、前記保持回路に供給される電源電圧を昇圧する昇圧回路とを備える表示装置の駆動方法において、前記ゲート信号線から入力される信号に応じて前記ドレイン信号線からのデジタル映像信号を前記保持回路に書き込んだ後に、前記昇圧回路により前記保持回路に供給される電源電圧を昇圧し、前記保持回路によって保持されたデジタル映像信号に応じて画像表示を行うものである。
【００２６】
かかる構成によれば、当該保持回路へのデジタル映像信号の誤書き込みを防止すると共に、低消費電力化を図ることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態に係る表示装置について説明する。図１に第１の実施形態に係る液晶表示装置の回路構成図を示す。
【００２８】
絶縁基板１０上に、走査信号を供給するゲートドライバ５０に接続された複数のゲート信号線５１が一方向に配置されており、これらのゲート信号線５１と交差する方向に複数のドレイン信号線６１が配置されている。
【００２９】
ドレイン信号線６１には、ドレインドライバ６０から出力されるサンプリングパルスのタイミングに応じて、サンプリングトランジスタＳＰ１，ＳＰ２，…，ＳＰｎがオンし、データ信号線６２のデータ信号（アナログ映像信号又はデジタル映像信号）が供給される。
【００３０】
液晶表示パネル１００は、ゲート信号線５１からの走査信号により選択されると共に、ドレイン信号線６１からのデータ信号が供給される複数の表示画素２００がマトリックス状に配置されて構成されている。
【００３１】
以下、表示画素２００の詳細な構成について説明する。ゲート信号線５１とドレイン信号線６１の交差部近傍には、Ｐチャネル型ＴＦＴ４１及びＮチャネル型４２から成る回路選択回路４０が設けられている。ＴＦＴ４１，４２の両ドレインはドレイン信号線６１に接続されると共に、それらの両ゲートは回路選択信号線８８に接続されている。ＴＦＴ４１，４２は、回路選択信号線８８からの回路選択信号に応じていずれか一方がオンする。また、後述するように回路選択回路４０と対を成して、Ｐチャネル型ＴＦＴ４４及びＮチャネル型ＴＦＴ４５から成る回路選択回路４３が設けられている。
【００３２】
これにより、後述するアナログ表示モード（フルカラー動画像対応）とデジタル表示モード（低消費電力、静止画像対応）とを選択して切換えることが可能となる。また、回路選択回路４０に隣接して、Ｎチャネル型ＴＦＴ７１及びＮチャネル型ＴＦＴ７２から成る画素選択回路７０が配置されている。ＴＦＴ７１，７２はそれぞれ回路選択回路４０のＴＦＴ４１，４２と縦列に接続されると共に、それらの両ゲートにはゲート信号線５１が接続されている。ＴＦＴ７１，７２はゲート信号線５１からの走査信号に応じて両方が同時にオンするように構成されている。
【００３３】
また、アナログ映像信号を保持するための補助容量８５が設けられている。補助容量８５の一方の電極８６はＴＦＴ７１のソース１１ｓに接続されている。他方の電極８７は共通の補助容量線８１に接続され、バイアス電圧Ｖscが供給されている。ＴＦＴ７１のゲートが開いてアナログ映像信号が液晶２１に印加されると、その信号は１フィールド期間保持されなければならないが、液晶２１のみではその信号の電圧は時間経過とともに次第に低下してしまう。そうすると、表示むらとして現れてしまい良好な表示が得られなくなる。そこでその電圧を１フィールド期間保持するために補助容量８５を設けている。
【００３４】
この補助容量８５と液晶２１との間には、回路選択回路４３のＰチャネル型ＴＦＴ４４が設けられ、回路選択回路４０のＴＦＴ４１と同時にオンオフするように構成されている。また、画素選択回路７０のＴＦＴ７２と液晶２１の表示電極８０との間には、保持回路１１０、信号選択回路１２０が設けられている。
【００３５】
保持回路１１０は、正帰還された２つのインバータ回路から成り、デジタル２値を保持するスタティック型メモリを構成している。ここで、インバータ回路は低消費電力化のため静消費電流が少ないＣＭＯＳ型インバータ回路であることが好ましい。
【００３６】
また、信号選択回路１２０は、保持回路１１０からの信号に応じて信号を選択する回路であって、２つのＮチャネル型ＴＦＴ１２１、１２２で構成されている。ＴＦＴ１２１、１２２のゲートには保持回路１１０からの相補的な出力信号がそれぞれ印加されているので、ＴＦＴ１２１、１２２は相補的にオンオフする。
【００３７】
ここで、ＴＦＴ１２２がオンすると交流駆動信号（信号Ｂ）が選択され、ＴＦＴ１２１がオンするとその対向電極信号ＶCOM（信号Ａ）が選択され、回路選択回路４３のＴＦＴ４５を介して、液晶２１に電圧を印加する表示電極８０に供給される。
【００３８】
デジタル表示モード時において、一垂直期間の間に全ドットスキャンが行われ、保持回路１１０にはドレイン信号線６１からのデジタル映像データが書き込まれる。ここで、保持回路１１０を構成する２つのインバータ回路に供給される電源電圧ＶDDをデータ書き込み期間中は、保持回路１１０がデータを保持するのに必要な最小な電圧（例えば３Ｖ）に設定すると共に、データ書き込み期間終了後、保持回路１１０に保持されたデータに基づく表示（静止画像の表示）を行う期間については、より高電圧に昇圧するようにした。
【００３９】
このとき、電源電圧ＶDDは、信号Ａ，Ｂの最も高い電圧にＴＦＴ１２１，１２２のしきい値電圧（Ｖt）を加えた電圧より高い電圧まで昇圧することが好ましい。すなわち、ＶDD ＞ Ｖt ＋ ｍａｘ(信号Ａ，信号Ｂ) という関係を満たすことである。このＶDDとしては８Ｖ程度が適当である。この関係を満たさない場合には、ＴＦＴ１２１，１２２によって信号Ａ，Ｂをレベル低下することなく表示電極８０に供給し充電することができず、液晶表示のコントラストが悪化するからである。
【００４０】
次に、液晶パネル１００の周辺回路について説明すると、液晶パネル１００の絶縁性基板１０とは別基板の外付け回路基板９０には、パネル駆動用ＬＳＩ９１が設けられている。この外付け回路基板９０のパネル駆動用ＬＳＩ９１から垂直スタート信号ＳＴＶがゲートドライバ５０に入力され、水平スタート信号ＳＴＨがドレインドライバ６０に入力される。また映像信号がデータ線６２に入力される。
【００４１】
また、外付け回路基板９０には上述の保持回路１１０を構成する２つのインバータ回路に供給される電源電圧ＶDDを昇圧するための昇圧回路９５が設けられている。昇圧回路９５は、タイミングコントローラ（不図示）から書き込み期間の終了信号Ｖendに基づいて昇圧を開始する。
【００４２】
タイミングコントローラ（不図示）外部からの垂直同期信号Ｖsyncに基づいてこの信号Ｖendを作成するが、垂直同期信号Ｖsync自体を用いてもよい。昇圧回路９５としては適宜選択することができるが例えばチャージポンプ型の回路を用いることができる。
【００４３】
図２に昇圧回路９５の回路構成例を示す。図２において、１６０は、書き込み期間の終了信号Ｖendに応じて発振動作を開始するリングオシレータ（Ring
Oscillator）である。このリングオシレータ１６０の発振クロックはインバータを通してコンデンサＣ１，Ｃ２の一端に印加されている。ここで、コンデンサＣ１に印加されるクロックPCLK2とコンデンサＣ２に印加されるクロックPCLK１と互いに逆位相となるように上記インバータの段数が決定されている。
【００４４】
また、リングオシレータ１６０及びインバータの電源電圧はＶddであるとする。したがって、クロックPCLK１及びクロックPCLK2の振幅もＶddである。コンデンサＣ１の他端はＴＦＴ１６１とＴＦＴ１６２の接続点Ｎ１に結合されている。
【００４５】
また、コンデンサＣ２の他端はＴＦＴ１６３とＴＦＴ１６４の接続点Ｎ２に結合されている。ここで、ＴＦＴ１６１及びＴＦＴ１６３はＮチャネル型であり、それらのソースには電源電圧Ｖdd（例えば、３Ｖ）が供給されている。ＴＦＴ１６２及びＴＦＴ１６４はＰチャネル型であり、それらのソースは互いに接続されている。この共通ソースから昇圧された電圧ＶPPが得られる。
【００４６】
また、初期状態において、接続点Ｎ１の電圧を電源電圧Ｖddには設定するための初期設定用のＴＦＴ１６５が設けられている。同様に、初期状態において、接続点Ｎ２の電圧を電源電圧Ｖddには設定するための初期設定用のＴＦＴ１６６が設けられている。これらのＴＦＴ１６５及びＴＦＴ１６６はいずれもＮチャネル型であって、それらのゲート及びソースには電源電圧Ｖddが供給されている。
【００４７】
上述した構成の昇圧回路の動作を説明すれば以下の通りである。終了信号Ｖendに応じてリングオシレータ１６０は発振動作を開始すると、コンデンサＣ１にクロックPCLK2が印加され、コンデンサＣ２には逆位相のクロックPCLK１が印加される。クロックPCLK2がハイレベルの時、容量結合により接続点Ｎ１の電圧は上昇する。コンデンサＣ１の容量値は接続点Ｎ１に付随する寄生容量の容量値より十分大きければ、接続点Ｎ１の電圧は２Ｖddである。例えば、Ｖddが３Ｖであれば、接続点Ｎ１の電圧は６Ｖとなる。このとき、ＴＦＴ１６２及び１６３がオンするので、ＴＦＴ１６２を通して昇圧された電圧６Ｖが電圧ＶPPとして出力される。
【００４８】
次に、クロックPCLK2がロウレベルに落ち、クロックPCLK1がハイレベルに立ち上がると、容量結合により接続点Ｎ２の電圧は上昇する。コンデンサＣ２の容量値は接続点Ｎ２に付随する寄生容量の容量値より十分大きければ、接続点Ｎ２の電圧は２Ｖddである。例えば、Ｖddが３Ｖであれば、接続点Ｎ１の電圧は６Ｖとなる。これにより、ＴＦＴ１６２及び１６３はオフし、ＴＦＴ１６１及び１６４がオンする。すると、接続点Ｎ１の電圧は再びＶdd(３Ｖ)に戻る。同時に、ＴＦＴ１６４を通して昇圧された電圧６Ｖが電圧ＶPPとして出力される。上記の動作が繰り返されることにより、電源電圧Ｖddが昇圧され、電圧ＶPPとして出力される。
【００４９】
図３は映像信号の切換回路の回路構成図である。スイッチＳＷ１が端子Ｐ２側と接続されると入力端子Ｄｉｎから入力されたｎビットのデジタル映像信号はＤＡコンバータ１３０によってアナログ映像信号に変換された後、データ線６２に出力される。
【００５０】
一方、スイッチＳＷ１が端子Ｐ１側に切り換わると、ｎビットのデジタル映像信号の例えば最上位ビットがデータ線６２に出力される。スイッチＳＷ１の切換えは、アナログ表示モードと低消費電力対応のデジタル表示モードの切換えを制御するモード切換信号ＭＤに応じて行われる。
【００５１】
次に、図１乃至図４を参照しながら、上述した構成の表示装置の駆動方法について説明する。図４は、液晶表示装置がデジタル表示モードに選択された場合のタイミング図である。
（１）アナログ表示モードの場合
モード切換信号ＭＤに応じて、アナログ表示モードが選択されると、データ信号線６２にアナログ映像信号が出力される状態に設定されると共に、回路選択信号線８８が「Ｌ」となり、回路選択回路４０，４３のＴＦＴ４１，４４がオンする。
【００５２】
また、水平スタート信号ＳＴＨに基づくサンプリング信号に応じてサンプリングトランジスタＳＰがオンしデータ信号線６２のアナログ映像信号がドレイン信号線６１に供給される。
【００５３】
また、垂直スタート信号ＳＴＶに基づいて、走査信号がゲート信号線５１に供給される。走査信号に応じて、ＴＦＴ７１がオンすると、ドレイン信号線６１からアナログ映像信号Ｓｉｇが表示電極８０に伝達されると共に、補助容量８５に保持される。表示電極８０に印加された映像信号電圧が液晶２１に印加され、その電圧に応じて液晶２１が配向することにより液晶表示を得ることができる。
【００５４】
このアナログ表示モードでは、フルカラーの動画像を表示するのに好適である。ただし、外付け回路基板９０のＬＳＩ９１、各ドライバ５０，６０にはそれらを駆動するために、絶えず電力が消費されている。
（２）デジタル表示モード
モード切換信号ＭＤに応じて、デジタル表示モードが選択されると、データ信号線６２にデジタル映像信号が出力される状態に設定されると共に、回路選択信号線８８の電位が「Ｈ」となり、保持回路１１０が動作可能な状態になる。また、回路選択回路４０，４３のＴＦＴ４１，４４がオフすると共に、ＴＦＴ４２，４５がオンする。
【００５５】
また、外付け回路基板９０のパネル駆動用ＬＳＩ９１から、ゲートドライバ５０及びドレインドライバ６０にスタート信号ＳＴＶ，ＳＴＨが入力される。それに応じてサンプリング信号が順次発生し、それぞれのサンプリング信号に応じてサンプリングトランジスタＳＰ１，ＳＰ２，…，ＳＰｎが順にオンしてデジタル映像信号Ｓｉｇをサンプリングして各ドレイン信号線６１に供給する。
【００５６】
ここで第１行、即ち走査信号Ｇ１が印加されるゲート信号線５１について説明する。まず、走査信号Ｇ１によってゲート信号線５１に接続された各表示画素Ｐ１１、Ｐ１２、…Ｐ１ｎの各ＴＦＴが１水平走査期間オンする。
【００５７】
第１行第１列の表示画素Ｐ１１に注目すると、サンプリング信号ＳＰ１によってサンプリングしたデジタル映像信号Ｓ１１がドレイン信号線６１に入力される。そしてＴＦＴ７２が走査信号Ｇ１によってオン状態になるとそのドレイン信号Ｄ１が表示画素Ｐ１１の保持回路１１０に書き込まれる。
【００５８】
この書き込み時には、保持回路１１０の２つのインバータ回路に供給される電源電圧ＶDDは、保持回路１１０がデータを保持するのに必要な最小な電圧（例えば３Ｖ）に設定されている。このため、図1に示したインバータＩＮＶ２のＮチャネル型ＴＦＴのオン抵抗が高くなると共に、インバータＩＮＶ１のしきい値が下がるので、インバータＩＮＶ１の出力ノードが「Ｈ」レベルのときに、ドレイン信号Ｄ１（＝デジタル映像信号Ｓ１１）の「Ｈ」レベルを書き込む場合に、書き込みの余裕度が向上する。
【００５９】
すなわち、ドレイン信号Ｄ１（＝デジタル映像信号Ｓ１１）の「Ｈ」レベルの電圧を下げることができるので、ドレインドライバ６０等の駆動回路の電源電圧を低くすることができる。また、画素選択回路７０を構成するＴＦＴ７２のサイズも小さくすることができる。
【００６０】
この保持回路１１０で保持された信号は、信号選択回路１２０に入力されて、この信号選択回路１２０で信号Ａ又は信号Ｂを選択して、その選択した信号が表示電極８０に印加され、その電圧が液晶２１に印加される。こうしてゲート信号線５１から最終行のゲート信号線５１まで走査することにより、１画面分（１フィールド期間）の書き込みが終了する。
【００６１】
その後、保持回路１１０に保持されたデータに基づく表示（静止画像の表示）を行う。そして、書き込み期間の終了信号Ｖendに応じて、昇圧回路９５が動作し、保持回路１１０に供給される電源電圧ＶDDが昇圧される。このとき、電源電圧ＶDDは、信号Ａ，Ｂの最も高い電圧にＴＦＴ１２１，１２２のしきい値電圧（Ｖt）を加えた電圧より高い電圧まで昇圧することが好ましい。
【００６２】
これにより、ＴＦＴ１２１，１２２によって信号Ａ，Ｂはレベル低下することなく表示電極８０へ供給されるので、良好な画質の表示を得ることができる。
【００６３】
なお、このデジタル表示モード時には、ゲートドライバ５０並びにドレインドライバ６０及び外付けのパネル駆動用ＬＳＩ９１への電圧供給を停止しそれらの駆動を止める。保持回路１１０には常に電圧ＶDD，ＶSSを供給して駆動し、また対向電極電圧を対向電極３２に、各信号Ａ及びＢを選択回路１２０に供給する。
【００６４】
即ち、保持回路１１０にこの保持回路を駆動するためのＶDD、ＶSSを供給し、対向電極には対向電極電圧ＶCOM（信号Ａ）を印加し、液晶表示パネル１００がノーマリーホワイト（ＮＷ）の場合には、信号Ａには対向電極３２と同じ電位の電圧を印加し、信号Ｂには液晶を駆動するための交流電圧（例えば６０Ｈｚ）を印加するのみである。そうすることにより、１画面分を保持して静止画像として表示することができる。また他のゲートドライバ５０、ドレインドライバ６０及び外付けＬＳＩ９１には電圧が印加されていない状態である。
【００６５】
このとき、ドレイン信号線６１にデジタル映像信号で「Ｈ（ハイ）」が保持回路１１０に入力された場合には、信号選択回路１２０において第１のＴＦＴ１２１には「Ｌ」が入力されることになるので第１のＴＦＴ１２１はオフとなり、他方の第２のＴＦＴ１２２には「Ｈ」が入力されることになるので第２のＴＦＴ１２２はオンとなる。
【００６６】
そうすると、信号Ｂが選択されて液晶には信号Ｂの電圧が印加される。即ち、信号Ｂの交流電圧が印加され、液晶が電界によって立ち上がるため、ＮＷの表示パネルでは表示としては黒表示として観察できる。
【００６７】
ドレイン信号線６１にデジタル映像信号で「Ｌ」が保持回路１１０に入力された場合には、信号選択回路１２０において第１のＴＦＴ１２１には「Ｈ」が入力されることになるので第１のＴＦＴ１２１はオンとなり、他方の第２のＴＦＴ１２２には「Ｌ」が入力されることになるので第２のＴＦＴ１２２はオフとなる。
【００６８】
そうすると、信号Ａが選択されて液晶には信号Ａの電圧が印加される。即ち、対向電極３２と同じ電圧が印加されるため、電界が発生せず液晶は立ち上がらないため、ＮＷの表示パネルでは表示としては白表示として観察できる。
【００６９】
このように、１画面分を書き込みそれを保持することにより静止画像として表示できるが、その場合には、各ドライバ５０，６０及びＬＳＩ９１の駆動を停止するので、その分、低消費電力化することができる。
【００７０】
上述したように、本発明の実施形態によれば、１つの液晶表示パネル１００でフルカラーの動画像表示（アナログ表示モードの場合）と、デジタル階調表示（デジタル表示モードの場合）という２種類の表示に対応することができる。また、保持回路１１０の書き込み時の誤動作を防止することができると共に、低消費電力及び画素の微細レイアウトが可能となる。
【００７１】
また、上述の実施形態ではアナログ表示モードとデジタル表示モードを選択可能な表示装置について説明したが、本発明はデジタル映像信号を書き込み、保持する回路１１０を備え、その保持信号に応じて画像表示を行う表示装置に広く適用することができるものである。
【００７２】
また、本発明の表示装置は、液晶表示装置の中でも特に、反射型液晶表示装置に適用することが好ましい。そこで、この反射型液晶表示装置のデバイス構造について図５を参照しながら説明する。
【００７３】
図５に示すように、一方の絶縁性基板１０上に、多結晶シリコンから成り島化された半導体層１１上にゲート絶縁膜１２を形成し、半導体層１１の上方であってゲート絶縁膜１２上にゲート電極１３を形成する。
【００７４】
ゲート電極１３の両側に位置する下層の半導体層１１には、ソース１１ｓ及びドレイン１１ｄが形成されている。ゲート電極１３及びゲート絶縁膜１２上には層間絶縁膜１４を堆積し、そのドレイン１１ｄに対応した位置及びソース１１ｓに対応した位置にコンタクトホール１５が形成されており、そのコンタクトホール１５を介してドレイン１１ｄはドレイン電極１６に接続されており、ソース１１ｓは層間絶縁膜１４上に設けた平坦化絶縁膜１７に設けたコンタクトホール１８も介して表示電極１９に接続されている。
【００７５】
平坦化絶縁膜１７上に形成された各表示電極１９はアルミニウム（Ａｌ）等の反射材料から成っている。各表示電極１９及び平坦化絶縁膜１７上には液晶２１を配向するポリイミド等から成る配向膜２０が形成されている。
【００７６】
他方の絶縁性基板３０上には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色を呈するカラーフィルタ３１、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電性膜から成る対向電極３２、及び液晶２１を配向する配向膜３３が順に形成されている。カラー表示としない場合にはカラーフィルタ３１は不要である。
【００７７】
こうして形成された一対の絶縁性基板１０，３０の周辺を接着性シール材によって接着し、それによって形成された空隙に液晶２１を充填して、反射型液晶表示装置が完成する。
【００７８】
図中点線矢印で示すように、観察者１側から入射した外光は、対向電極基板３０から順に入射し、表示電極１９によって反射されて、観察者１側に出射し、表示を観察者１が観察することができる。
【００７９】
このように、反射型液晶表示装置は外光を反射させて表示を観察する方式であり、透過型の液晶表示装置のように、観察者側と反対側にいわゆるバックライトを用いる必要が無いため、そのバックライトを点灯させるための電力を必要としない。従って、本発明の表示装置として、バックライト不要で省消費電力化に適した反射型液晶表示装置であることが好ましい。
【００８０】
上述の実施の形態においては、１画面の全ドットスキャン期間には、対向電極電圧及び信号Ａ及びＢの電圧は印加している場合について示したが、本発明はそれに限定されるものではなく、この期間においてもこれらの各電圧を印加しなくても良い。
【００８１】
また、上述の実施の形態においては、デジタル表示モードにおいて、１ビットのデジタルデータ信号を入力した場合について説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、複数ビットのデジタルデータ信号の場合でも適用することが可能である。
【００８２】
そうすることにより、多階調の表示を行うことができる。その際、入力するビット数に応じた保持回路及び信号選択回路の数にする必要がある。
【００８３】
また、上述の実施の形態においては、静止画像を液晶表示パネルの一部に表示する場合を説明したが、本願はそれに限定されるものではなく、全表示画素に静止画を表示することも可能であり、本願発明の特有の効果を奏するものである。
【００８４】
上述の実施の形態においては、反射型液晶表示装置の場合について説明したが、１画素内でＴＦＴ、保持回路、信号選択回路及び信号配線を除く領域に透明電極を配置することにより、透過型液晶表示装置にも用いることができる。また、透過型液晶表示装置に用いた場合にも、１画面を表示した後に、ゲートドライバ５０並びにドレインドライバ６０及び外付けのパネル駆動用ＬＳＩ９１への電圧供給を停止することにより、その分の消費電力の低減を図ることができる。
【００８５】
次に、本発明の第２の実施形態に係る表示装置について説明する。図６に本発明の表示装置をＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置に応用した場合の回路構成図を示す。ゲート信号線５１とドレイン信号線６１の交差部近傍には画素選択ＴＦＴ７２が配置され、ＴＦＴ７２のソースは保持回路１１０に接続されている。保持回路１１０は正帰還された２つのインバータ回路ＩＮＶ１，ＩＮＶ２によって構成されている。
【００８６】
そして、保持回路１１０の出力は、Ｎチャネル型のＥＬ駆動用ＴＦＴ１２５のゲートに印加されている。ＥＬ駆動用ＴＦＴのソースは電圧源ＶＡに接続されると共に、ドレインは有機ＥＬ素子２２のアノードに接続されている。有機ＥＬ素子２２のカソード３３は共通電圧ＶCOMにバイアスされている。
【００８７】
ここで、保持回路１１０には上述の実施形態と同様にして、ドレイン信号線６１からのデジタル映像データが書き込まれる。ここで、保持回路１１０を構成する２つのインバータ回路に供給される電源電圧ＶDDをデータ書き込み期間中は、保持回路１１０がデータを保持するのに必要な最小な電圧（例えば３Ｖ）に設定する。
【００８８】
いま、保持回路１１０から「Ｈ」が出力される場合を考えると、ＥＬ駆動用ＴＦＴ１２５のゲートには比較的低い電圧（例えば３Ｖ）される。ここで、ＥＬ駆動用ＴＦＴ１２５のしきい値を調整することにより、有機ＥＬ素子２２がオフ状態又は高抵抗状態であり、消灯しているものとする。
【００８９】
そして、データ書き込み期間終了後、保持回路１１０に保持されたデータに基づく表示（静止画像の表示）を行う期間については、電源電圧ＶDDを高電圧に昇圧する。すると、ＥＬ駆動用ＴＦＴ１２５のゲートの電圧も高くなる。よって有機ＥＬ素子２２のアノードにＶＦ以上のバイアスが加わることによりオン状態となり、点灯するようになる。
【００９０】
したがって、上述した構成のＥＬ表示装置によれば、データ書き込み期間中は電源電圧ＶDDが低く設定されることで、前述した実施形態と同様に、低消費電力化が可能でありと共に、書き込み終了後に電源電圧ＶDDが昇圧されることにより、有機ＥＬ素子が点灯して良好な発光表示が得られる。
【００９１】
【発明の効果】
本発明の表示装置によれば、各表示画素にデジタル映像データを保持するための保持回路を備えた表示装置において、保持回路に供給する電源電圧を書き込み時には低く設定し、書き込み後の表示時には高く設定しているので、当該保持回路へのデータの誤書き込みを防止すると共に、低消費電力化を図ることができる。
【００９２】
また、本発明の表示装置によれば、画素選択素子を小さくすることができるので画素の微細レイアウトを行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の回路構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る昇圧回路の回路構成図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る映像信号の切換回路の回路構成図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置のタイミング図である。
【図５】反射型液晶表示装置の断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るＥＬ表示装置の回路構成図である。
【図７】従来例に係る液晶表示装置の回路構成図である。
【図８】従来例に係る液晶表示装置の他の回路構成図である。
【図９】従来例に係る液晶表示装置の問題点を説明するための回路図である。
【符号の説明】
１０ 絶縁性基板
１３ ゲート電極
２１ 液晶
４０ 回路選択回路
４３ 回路選択回路
５０ ゲートドライバ
５１ ゲート信号線
６０ ドレインドライバ
６１ ドレイン信号線
７０ 画素選択回路
８５ 補助容量
９５ 昇圧回路
１１０ 保持回路
１２０ 信号選択回路

Claims (6)

  1. 基板上の一方向に配置された複数のゲート信号線と、前記ゲート信号線と交差する方向に配置された複数のドレイン信号線と、前記複数のゲート信号線に走査信号を供給するゲートドライバと、前記複数のドレイン信号線に映像信号を供給するドレインドライバと、前記ゲート信号線からの走査信号により表示画素を選択する画素選択素子を備え、前記ドレイン信号線から映像信号が供給される表示画素がマトリックス状に配置された表示装置において、
    正帰還された第１及び第２のインバータ回路から成り、前記ゲート信号線から入力される走査信号に応じて前記ドレイン信号線からのデジタル映像信号が書き込まれると共に該デジタル映像信号を保持する保持回路と、
    前記デジタル映像信号の前記保持回路への書き込み終了後に前記保持回路の前記第１及び第２のインバータ回路に供給される電源電圧を昇圧する昇圧回路と、を備え、前記昇圧回路により電源電圧を昇圧した状態で前記保持回路の前記第１及び第２のインバータ回路の出力に応じて静止画像の表示を行うと共に、前記ゲートドライバ及び前記ドレインドライバの動作を止めるように構成され、前記昇圧回路は、垂直同期信号又は垂直同期信号に基づいて作成された信号に応じて発振動作を開始する発振回路を含んで構成されることを特徴とする表示装置。
  2. 前記保持回路の出力に応じて表示電極に第１の信号及び第２の信号を選択的に供給する信号選択回路を備え、該信号選択回路は、前記第１のインバータ回路の出力がゲートに印加された第１の薄膜トランジスタと、前記第２のインバータ回路の出力がゲートに印加され、前記第１の薄膜トランジスタと相補的にオンオフする第２の薄膜トランジスタと、を備え、前記昇圧回路により昇圧された電源電圧は、前記第１及び第２の信号の最も高い電圧に前記第１及び第２の薄膜トランジスタのしきい値電圧を加えた電圧より高いことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  3. 前記第１及び第２のインバータ回路はＣＭＯＳ型インバータ回路であることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
  4. 基板上の一方向に配置された複数のゲート信号線と、前記ゲート信号線と交差する方向に配置された複数のドレイン信号線と、前記複数のゲート信号線に走査信号を供給するゲートドライバと、前記複数のドレイン信号線に映像信号を供給するドレインドライバと、前記ゲート信号線からの走査信号により表示画素を選択する画素選択素子を備え、前記ドレイン信号線から映像信号が供給される共にマトリックス状に配置された表示画素と、正帰還された第１及び第２のインバータ回路から成り、前記表示画素内に前記ゲート信号線から入力される走査信号に応じて前記ドレイン信号線からのデジタル映像信号が書き込まれると共にそのデジタル映像信号を保持する保持回路と、前記保持回路の前記第１及び第２のインバータ回路に供給される電源電圧を昇圧する昇圧回路と、を備え、前記保持回路の出力に応じて表示を行う表示装置の駆動方法において、
    前記昇圧回路は、垂直同期信号又は垂直同期信号に基づいて作成された信号に応じて発振動作を開始する発振回路を含んで構成され、前記ゲート信号線から入力される走査信号に応じて前記ドレイン信号線からのデジタル映像信号を前記保持回路に書き込んだ後に、前記昇圧回路により前記保持回路の前記第１及び第２のインバータ回路に供給される電源電圧を昇圧し、前記昇圧回路により電源電圧を昇圧した状態で前記保持回路の前記第１及び第２のインバータ回路の出力に応じて静止画像の表示を行うと共に、前記ゲートドライバ及び前記ドレインドライバの動作を止めることを特徴とする表示装置の駆動方法。
  5. 前記保持回路の出力に応じて表示電極に第１の信号及び第２の信号を選択的に供給する信号選択回路を備え、該信号選択回路は、前記第１のインバータ回路の出力がゲートに印加された第１の薄膜トランジスタと、前記第２のインバータ回路の出力がゲートに印加され、前記第１の薄膜トランジスタと相補的にオンオフする第２の薄膜トランジスタと、を備え、前記昇圧回路により昇圧された電源電圧は、前記第１及び第２の信号の最も高い電圧に前記第１及び第２の薄膜トランジスタのしきい値電圧を加えた電圧より高いことを特徴とする請求項４に記載の表示装置の駆動方法。
  6. 前記第１及び第２のインバータ回路はＣＭＯＳ型インバータ回路であることを特徴とする請求項４又は５に記載の表示装置の駆動方法。
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