JPS5967592A - 表示装置 - Google Patents

表示装置

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JPS5967592A
JPS5967592A JP17578282A JP17578282A JPS5967592A JP S5967592 A JPS5967592 A JP S5967592A JP 17578282 A JP17578282 A JP 17578282A JP 17578282 A JP17578282 A JP 17578282A JP S5967592 A JPS5967592 A JP S5967592A
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JP
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signal
display
liquid crystal
pixels
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JP17578282A
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英男 星
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Seiko Instruments Inc
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Seiko Instruments Inc
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、微細ドツト表示装置の構成、駆動方法、液晶
材料に関するものである。
従来の表示装置全第1図に示す。液晶とMO8FIT了
レイ全組み合わせて構成さnている。第1図に於て、単
位画素を構成するのは半導体層に形成さnfcMO8N
FET1、信号蓄積用コンデンサ2、及び液晶セル3で
ある。この基本的な動作を説明する。まずM OS F
 FF T −q Pチャンふルとし、ゲートラインx
iにゲート信号として負のパルス電圧を印加すると、F
ET1はオン状態となり、信号ラインyiに印加した画
像信号は、FF1T l−i通じてコンデンサ2に充電
される。負のパルスが消滅す匙ば、FBTlはオフ状態
となりコンデンサ2に充電さnた倍電圧は液晶セル及び
FETのオフ抵抗を通じて放電さCながら保持さn1液
晶に印加さ几つづける。そして、ゲート信号をxiから
Z <+2 、、、と線順次に走査し、その位置に対応
した画像信号を信号ラインy’e’J@+1....、
に印加することにより全体の画像が衣示さnる。このと
き対同電極は、ガラス等に全面に付けらnた共通透明電
極で、第1図の4が共通電極端子である。そして、共通
電極は常にある電位に保たnている。さて、このような
画像表示装置は、中間調を含む動画を表示する場合、す
なわちテレビ画像の表示などには最適であるが、静止画
の扛示などにはきわめて不適当であった。なぜならば、
11「述したようにコンデンサ2に充電さnた信号は液
晶セル3を通じて放電していくので、常に書込み動作を
行なわないとコンデンサの両端の電圧がどんどん下がっ
てしまい、液晶にかかる電圧が変化してしまう。従って
、静止画像を表示する場合でも常に省込み動作を行なう
必要があり、常に回路全体を動かしておくための電力が
必要である。例えば、200×200画緊の画面全毎秒
60枚書込むためには、最大周波数として約2゜5MH
zが必要となり、かなり大きな電力を消費してしまう。
尚、毎秒60枚の画像ヲ畏込むというのは、液晶を又流
駆動してフリッカを生じさせないために必要な最低の値
である。さらに、コンデンサへの充電のため信号ライン
に電流を流す必要があり、このための消費電力の増大も
さけらnない。また、動画表示時も応答が遅いという欠
点があった。
そこで、本発明は、静止画時の消費電力が少なく、動画
時は応答が速い表示装置を供することを目的とする。
以下−面とともに本発明の説明をしていく。
第2図に本発明の表示装置を示す。一つの表示ドラ)’
287成するのは、半導体層に形成さnたスイッチング
トランジスタ5、メモリーセル6、信号選択回路7、液
晶セル8である。そして、低周波数クロック源9と高周
波数クロック源10を具備している。ここで、スイッチ
ングトランジスタ5はMOS)ランジスタで構成さnる
。またメモリセル6はフリップフロップで構成、さn1
高い電圧レベルの信号を111、低い電圧レベルの信号
を10″とすると、t′1′の信号が入力さnると出力
が”1”(またはuO″′〕にセットさn1次に70″
の信号が入力さするまで、ずっと前の状態を保持し、′
0”の信号が入力さnると出力が0″(または1” )
にセットさnlその状態が保持さnる。さらに信号選択
回路7にはクロック源9の信号とクロック源10の信号
が別々に入力さ几、メモリーセル6の出力全制御信号と
して、クロック源9の信号とクロック源10の信号を選
択的に出力するというものである。そして信号選択回路
7の出力は画素電極8αと接続される。スイッチングト
ランジスタ5のソースは信号線viに接続さnl ドレ
インはメモリセル60入力端子に接続さnる。さらに液
晶は、誘電率の異方性が周波数によって変化し、クロッ
ク源90周波数fLでは正(または負)の異方性を持ち
、クロック源10の同波数fIllでは負(または正)
の異方性を持つ液晶である。いま、共通電極11に電源
電圧の1/2の′電圧を印加し、メモリセル6の出力が
“1″′のとき信号選択回路7の出力がfLとなりメモ
リセル6の出力が′″0′のとき信号選択回路7の出力
がfHとなり、また周波数fLのとき正の誘電率異方性
を持ち、周波数fHのとき負の誘電率異方性を持つ液晶
音用いた場合を例にとって動作全説明する。まずゲート
ラインxiにゲート信号として負のパルスを印加すると
、スイッチングトランジスタC以下s、’rrと略す〕
5はオン状態となり信号ラインyiに印加さnた画像信
号はS、Tr5f通してメモリセル6に入力さし1メモ
リセル6の出力は、画像信号に応じて1′または“01
にセットさ肚る。ゲート信号が消滅すnば、13、Tr
5はオフ状態となジ、メモリセル6は次に新らたな画像
信号が入力さnるまで、ずつと11”またはパ0″の画
像信号を保持しつづける。
従って、全ての画素は新らたな情報が沓込まnるまでは
、どんな長い期間であっても、現在保持している画像情
報全保持しつづける。そして、メモリセルの出力が1″
の表示画素は、信号選択回路6の出力が周波数fLのク
ロック1であるので共通電極の電圧を電源電圧の1/2
とすnば共通電極の電圧と画素電極8αの信号は第3図
A 12α。
12 bのようになυ、電源電圧全■とすると周波数f
r、の士■/2の電圧が印加さt1液晶分子の長手方間
が電界方間と一致するC以下、選択状態と記す)。一方
、メモリセルの出力が“0″の衣示画素は同様に信号選
択回路6の出力は周波数fHのクロック2であるので第
3B図I2α、 12 Cのよ、うになり、周波数fE
の±V / 2の電圧が印加さn1液晶分子の長手方向
は電界方向と直交するC以下、非選択状態と記す〕。従
って、静止画像を非常に少ない電力で表示することが可
能となる。
なぜならば、静止画像の場合、第4図に示す信号ライン
’M Z e V Z +1 、y Z+2゜0.とゲ
ートラインπi 、 x j−1−1、x i+2 m
++eの駆動回路13 、14を全て停止してクロック
源9.10のみ動かしておけば良いからであり、通常ク
ロック源9の周波数fLは100Hz程度、クロック源
100周波数fHは10〜20 K Hz程度であるの
で、例えば200x200画素の場合、静止画表示時の
消費電力は従来の表示装置の百分の一程度になる。また
、コンデンサに信号を充電するという方式でなく、基本
的に電流を流さずにメモリセルの出力を制御するので、
信号ラインの駆動回路の能力を小さく説計することが可
能となる。また、信号は全てul”。
0′のデジタル信号であるから、周辺駆動回路と画像情
報処理回路を全てCMOSで構成することによフ、シス
テム全体としても大幅な消費電力の低減をはかることが
できる。さらに、異なる周波数の駆動信号により液晶の
選択、非選択を制御するので、応答速度が速くなる。
さて、いままで説明した表示画素は、u1″。
パ0′の二階調表示であり、キャラクタ−、グラフィッ
クス表示には充分であるが中間調を次示できない。そこ
で、第5図に示すように前記表示画素を複数個組み合わ
せて一つの表示ドットヲ形成する。つまり、表示ドツト
15が行列状にならんでおり、表示ドツト15は前述の
表示画素と同構造の表示画素16c 、 16b、16
c 、 1.6dの4個で構成さnている。表示画素1
i 、16C,16dの面精は最も面積の小さい表示画
素16αのそnぞfL2倍、4倍、8倍の大きさを持ち
、公比2の等比数列の関係にある。また第5図では表示
画素の順番は面精の小さいものから順にならんでいるが
、必ずしもそうである必要はない。そしてこの4個の表
示画素の組み合わせにより階調を表示するのである。
すなわち4個の表示画素の選択、非選択を組み合わせる
ことにより、16階調の表示が可能となるの・である。
また、一つの表示ドラトラ形成する表示画素の数はいく
つでも良く、表示画素の面積比が20の系列を持ち、表
示画素数をnとすnば、2′nの階調表示が可能となる
のは当然である。但し、x、fLil−1Oを含む自然
数である。第6図は他の表示画素却入合わせ例であり、
表示画素17α、17b、17c、17dの面積比はや
はり1:2:4:8となり、第5図の例と同様に16階
調の表示が可能となる。このように第2図に示す画素を
、第5図や第6図のように複数個組み合わせて一つの表
示ドツトとすることにより、中間調表示と大幅な消費電
力低減及び応答速度の同上を同時に達成することが可能
となる。
第7図に本発明の表示装置の具体例を示す。メモリセル
用のフリップフロップとしてインバータ18 、19 
’i用いて、インバータ18 、19の入出力端子を互
いに接続し、インバータ18の入力と5−Tr5を接続
する。信号選択回路としてはトランスミッションゲート
(以下TGと略す)20.21i用いて、前記インバー
タ19の出力i T G 20のnチャンネル側ゲート
及びTG21のPチャンネル側ゲートにV続し、インバ
ータ18の出力音T G 20のPチャンネル側ゲート
及びTG21のnチャンネル側ゲートに接続する。そし
て、Ta2O,21の出力を互いに接続して画素電極8
αと接続し、Ta2Oの入力端子は全画素共通に、低周
波数のクロック1 (OLl)のラインと接続する。さ
らにTG210入力端子は全画素共通に、高周波数のク
ロック2(OL2)のラインと接続する。このような構
成により、メモリセルの出力が1′1”のとき、っまク
ィンバータ19の出力が1″、インバータ18の出力が
10′のとき、Ta2Oがオン状態、TG21がオフ状
態になるので、画素電極8αには第3図Aの如く低周波
数のクロックが印加さし、同様にインバータ19の出力
がu Omのときは、第3図Bの如く画素電極には高周
波数のクロックが印加さnる。従って、第2図第3図で
説明したのと同じ動作をさせることができるのである。
第8区1に、本発明の表示装置の他の実施例を示す。S
−TγとしてMOS )ランジスタ5 及ヒ2202つ
を用いたものであり、5−Tr5はいままでの説明と同
様に一方の端子は信号ラインyiと接続さn14ル方の
端子はインバータ18の入力に接続さ牡る。一方、S、
Tr22は、一方の端子は反転信号ラインyiと接続さ
n1他方の端子はインバータ19の入力に接続1さ扛る
。このような構成により、信号の経路が、V’とs、’
rr5、または11iとS、Tr22の二つの経路を持
つことになるので、信号ラインyinujの欠陥あるい
はS。
Tτ5.22の欠陥に対する信号経路の冗長度が2倍に
なり、表示装置の歩留りが大幅に同上する。
以上のような本発明の表示装置を用いることにより、応
答速度の同上と消費電力の低減を同時に満足する表示装
置が得らnる。つまり、低い周波数ft、と高い周波数
fHの二つの周波数で液晶分子の立上がり、立下がりを
制御するので応答速度が速くなる。そして、静止画表示
時は、100H2程度の低周波クロック源と10〜2f
) K Hz程度の高周波クロック源を除いて周辺回路
を全て停止させることができるので大幅な消費電力の低
減が達成できる。また、静止画、動画を問わず交流m動
が可能となるので、寿命、信頼性の点でも優した表示装
置が得ら几る。さらに、中間調を表示する場合でも液晶
にかかる電圧は中間的々ものではなく、液晶を充分選択
状態にするための信号と、液晶を充分選択状態にするた
めの信号のいず肚かであるので、中間的な電圧で駆動す
ることによって生する不具合、例えば視角依存性が大き
くなったり、応答速度が遅くなるということが全くなく
なる。従って、速い応答速度と低消費電力化、長寿命、
高信願性、そして自然な中間調を同時に達成することが
でき、本発明の工業的価値は大きい
【図面の簡単な説明】
第3図は従来の表示部Rを示す回路図、第2図は本発明
の表示装置を示す回路図、第3図は本発明の表示装置に
於ける液晶駆動重圧を示す説明図、第4図は表示部と駆
動回路を示すブロック図、第5図、第6図は表示画素と
表示ドラトラ示す平面図、第7図は本発明の実施例を示
す回路図、第8図は本発明の他の実施例を示す回路図で
ある。 5.22.、スイッチングトランジスタ60.メモリー
セル 7゜。信号選択回路8、。液晶セル 8α00画
素電極 9゜。低周波数クロック源 10.。高周波数
クロック源11゜。共通電極端子 L2a、。共通電極
端子126 、12c、 、クロック波形 13゜、信
号ライン!E動回路 14.。ゲートライン、駆動回路
15゜・表示ドツト 1651166 g 16ce 
16de17a 、 17b 、 17c、 17d、
 、表示画素 18 、19゜、インバータ 20 、
21 、。トランスミッションゲート。 以上 弔1図 kJ−ソ胛 手2図 第3図 A 第4図           弗、5図1( 第7図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ガラス等の絶縁基板上に形成さnた半導体層、または半
    導体基板上に、行列状に画素が形成さnMi前記画素上
    に液晶を介して設置さnた透光性基板上の透明電極を対
    同電極とした表示装置に於て、前記画素の1つに対して
    少なくとも1ビツトの論理的記憶回路と、前記論理回路
    の出力に応じて、比較的低周波数のクロック1または、
    比較的高周波数のクロック2のいずnかを選択するfc
    ぬの信号選択回路を、半導体層に形成し、前記液晶どし
    て、誘電率の異方性が周波数によって変化し、ある周波
    数fc以下では正又は負の異方性を持ち、fc以上では
    負又は正の異方性を持つネマチイツク液晶を用いたこと
    全特徴とする表示装置。
JP17578282A 1982-10-06 1982-10-06 表示装置 Pending JPS5967592A (ja)

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