WO2012029365A1 - 画素回路及び表示装置 - Google Patents

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山内 祥光
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シャープ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a pixel circuit and a display device including the pixel circuit, and more particularly to an active matrix type liquid crystal display device.
  • FIG. 16 shows an equivalent circuit of a pixel circuit of a general active matrix type liquid crystal display device.
  • FIG. 17 shows a circuit arrangement example of an active matrix liquid crystal display device with m ⁇ n pixels.
  • a switching element made of a thin film transistor (TFT) is provided at each intersection of m source lines (data signal lines) and n scanning lines (scanning signal lines).
  • the liquid crystal element LC and the storage capacitor Cs are connected in parallel via the TFT.
  • the liquid crystal element LC has a laminated structure in which a liquid crystal layer is provided between a pixel electrode and a counter electrode (common electrode).
  • each pixel circuit simply displays only the TFT and the pixel electrode (black rectangular portion).
  • the storage capacitor Cs has one end connected to the pixel electrode and the other end connected to the capacitor line LCs, and stabilizes the voltage of the pixel data held in the pixel electrode.
  • the storage capacitor Cs is caused by a change in electric capacitance of the liquid crystal element LC between black display and white display due to a leakage current of TFT and a dielectric anisotropy of liquid crystal molecules, and a parasitic capacitance between the pixel electrode and the peripheral wiring. This has the effect of suppressing fluctuations in the voltage of the pixel data held in the pixel electrode due to voltage fluctuations and the like that occur.
  • the TFT connected to one scanning line becomes conductive, and the voltage of pixel data supplied to each source line is written to the corresponding pixel electrode in units of scanning lines.
  • the power consumption for driving the liquid crystal display device is almost governed by the power consumption for driving the source line by the source driver, and can be generally expressed by the following relational expression (1).
  • P power consumption
  • f is a refresh rate (the number of refresh operations for one frame per unit time)
  • C is a load capacity driven by the source driver
  • V is a drive voltage of the source driver
  • n is a scanning line.
  • Number and m indicate the number of source lines, respectively.
  • the refresh operation is to eliminate the fluctuation caused in the voltage (absolute value) corresponding to the pixel data applied to the liquid crystal element LC by rewriting the pixel data, and to return to the original voltage state corresponding to the pixel data. It is an operation to return.
  • the switch element of the pixel circuit shown in FIG. 16 is configured by a series circuit of two TFTs (transistors T1 and T2), and the intermediate node N2 is a unity gain buffer amplifier 50. Is used to drive the pixel electrode N1 to have the same potential, so that no voltage is applied between the source and drain of the TFT (T2) disposed on the pixel electrode side, thereby greatly increasing the leakage current of the TFT. In order to solve this problem, the display quality is degraded (see FIGS. 18 and 19).
  • the circuit scale becomes large, not only against the demand for low power consumption, but also the ratio of the circuit element area to the pixel circuit increases, and transmission The aperture ratio in the mode is lowered, and the brightness of the display image is lowered.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a pixel circuit and a display device that can cope with multi-gradation display and can prevent deterioration in display quality with low power consumption. .
  • a display element unit including a unit liquid crystal display element having a liquid crystal layer sandwiched between a pixel electrode and a counter electrode;
  • a tunnel insulating film is sandwiched between the first and second electrodes and a predetermined high voltage is applied between the first and second electrodes, an FN (Fowler-Nordheim) tunnel current flows between the electrodes.
  • the capacitor element the first terminal being the second electrode of the capacitor element, the second terminal being the data signal line, and the control terminal for controlling conduction / non-conduction between the first and second terminals being the scanning signal line ,
  • a pixel circuit is provided.
  • the switch circuit includes a thin film transistor element having a first terminal, a second terminal, and a control terminal for controlling conduction / non-conduction between the first and second terminals. It is preferable.
  • the pixel circuit having the above characteristics may include an auxiliary capacitor element having one end connected to the internal node and the other end connected to the counter electrode or a predetermined control line.
  • the present invention provides: A plurality of pixel circuits having the above characteristics are arranged in a row direction and a column direction to form a pixel circuit array, and one data signal line is provided for each column, and one scanning signal line is provided for each row.
  • the pixel circuits arranged in the same column have a second terminal of the switch circuit connected to the common data signal line, and the pixel circuits arranged in the same row share a control terminal of the switch circuit
  • a display device having a circuit as a first feature is provided.
  • a plurality of the counter electrodes are provided for the pixel circuit array, and one counter electrode is shared by a plurality of the pixel circuits in one or a plurality of rows.
  • a second feature is that the drive circuit drives the plurality of counter electrodes separately.
  • pixel data of two or more gradations is separately supplied to the pixel circuit arranged in one selected row, and the internal node is positive or negative with respect to the counter electrode.
  • pixel data of two or more gradations is individually stored in the pixel circuit arranged in one selected row with the counter electrode as a reference.
  • the scanning signal line driving circuit applies a predetermined selected row voltage to the scanning signal line of the selected row, and is arranged in the selected row.
  • Pixel circuit The switch circuit is turned on, a predetermined non-selected row voltage is applied to the scanning signal lines other than the selected row, and the switch circuits of the pixel circuits arranged outside the selected row are turned off. .
  • the data signal line driver circuit writes pixel data to the pixel circuit in each column of the selected row in each of the data signal lines during the first writing operation.
  • a corresponding pixel data voltage is applied separately, and the counter electrode driving circuit applies a first write voltage having a polarity opposite to the first polarity with respect to each of the data signal lines to the counter electrode,
  • the tunnel current is passed between the first and second electrodes of the capacitor element, and the voltage of the internal node with respect to the counter electrode is set to the first polarity. It is raised when it is positive and lowered when the first polarity is negative.
  • the data signal line driving circuit outputs pixel data to be written to the pixel circuit in each column of the selected row to each of the data signal lines.
  • a corresponding pixel data voltage having a polarity opposite to that of the corresponding first writing operation is applied to each of the counter electrodes, and the counter electrode driving circuit applies the second polarity of the first polarity to the counter electrode with reference to each of the data signal lines.
  • a write voltage is applied, and in the pixel circuit arranged in the selected row, the tunnel current is caused to flow between the first and second electrodes of the capacitor element, and a voltage of the internal node with respect to the counter electrode is set as a reference.
  • the first polarity is decreased when the positive polarity is positive, and is increased when the first polarity is negative.
  • the display device having the first feature performs the first writing operation and the second writing operation alternately on the same pixel circuit.
  • the data signal line driving circuit applies a first initialization voltage to each of the data signal lines, and the counter electrode driving circuit A second initialization voltage is applied to the counter electrode, and in the pixel circuit arranged in the selected row, the tunnel current is caused to flow between the first and second electrodes of the capacitor element, and the counter electrode is used as a reference.
  • Initialization is performed by increasing or decreasing the voltage of the internal node.
  • the data signal line driving circuit outputs pixel data to be written to the pixel circuit in each column of the selected row to each of the data signal lines.
  • a corresponding pixel data voltage is separately applied, and the counter electrode driving circuit applies a first write voltage having a polarity opposite to the first polarity to the counter electrode of the selected row with reference to each of the data signal lines.
  • the counter electrode driving circuit applies a predetermined non-selective counter voltage to the counter electrodes other than the selected row, and in the pixel circuit arranged in the selected row, the tunnel current between the first and second electrodes of the capacitor element.
  • the internal node voltage with respect to the counter electrode is increased when the first polarity is positive, and is decreased when the first polarity is negative.
  • the data signal line driving circuit outputs pixel data to be written to the pixel circuit in each column of the selected row to each of the data signal lines.
  • a corresponding pixel data voltage having a polarity opposite to that of the corresponding first write operation is applied to each of the counter electrodes, and the counter electrode driving circuit applies the first signal signal to the counter electrode of the selected row with reference to each of the data signal lines.
  • a second non-selective counter voltage is applied to the counter electrodes other than the selected row by applying a second polarity writing voltage.
  • the tunnel current is passed between two electrodes, and the voltage of the internal node with respect to the counter electrode is decreased when the first polarity is positive, and is increased when the first polarity is negative.
  • the display device having the second feature performs the first writing operation and the second writing operation alternately on the same pixel circuit.
  • the data signal line drive circuit applies a first initialization voltage to each of the data signal lines, and the counter electrode drive circuit
  • a second initialization voltage is applied to the counter electrode of the selected row
  • a predetermined non-selective counter voltage is applied to the counter electrode other than the selected row
  • the capacitor element is arranged in the selected row
  • the tunnel current is passed between the first and second electrodes, and initialization is performed by increasing or decreasing the voltage of the internal node with respect to the counter electrode.
  • an internal node that holds a voltage (pixel voltage) corresponding to pixel data based on the voltage of the counter electrode in any of the normal display mode and the normal display mode; Since the switch circuit and the capacitor element are interposed between the data signal line for supplying the pixel data voltage set corresponding to the pixel data, the pixel data is written from the data signal line using the switch circuit to the internal node.
  • a high voltage causing FN (Fowler-Nordheim) tunneling is applied to the tunnel insulating film, and the pixel is applied to the internal node via the switch circuit and the capacitor element.
  • the pixel voltage corresponding to the pixel data is applied to the internal node. It can be set. Furthermore, in the normal display mode, by finely controlling the pixel data voltage supplied to the data signal line, it is possible to control the amount of charge held in the internal node by adjusting the high voltage application condition that causes the FN tunnel phenomenon. Color display using three or more pixel circuits enables writing of high gradation pixel data in full color display. Also in the constant display mode, by controlling the voltage supplied to the data signal line with multiple gradations, multi-gradation pixel data for color display can be similarly written.
  • the “tunnel insulating film” in the present invention means an insulating film in which a tunnel current (leakage current) flows through the insulating film due to a high electric field generated under a predetermined high voltage application condition.
  • a tunnel current tunnel current
  • the effective film thickness of the insulating film becomes thinner than the physical film thickness due to a high electric field, and the generation probability of the tunnel current is increased, and the FN tunnel current when the FN tunnel phenomenon occurs, PF current due to the PF (Pool-Frenkel) effect is included.
  • the unit liquid crystal display element functions as an electric capacity, and the internal node is connected to the data signal line, the scanning signal line, the capacitor element and the unit liquid crystal display element. Since it is electrically insulated from the counter electrode, the charge held in the internal node is held in a nonvolatile manner even when the power supply to the display device and the pixel circuit is cut off, so that the power supply is restored. After that, it is possible to reproduce the image display before the power is shut off without refreshing the pixel circuit.
  • the pixel circuit of the present invention constitutes a sub-pixel corresponding to each of the three primary colors (RGB) that is the minimum display unit. Therefore, in the case of color display, the pixel data is individual gradation data of the three primary colors. When one pixel is displayed by adding colors other than the three primary colors (or monochrome), sub-pixels are also configured for the additional colors.
  • the internal node and the switch circuit are insulated and separated by the capacitor element, so that the internal node is held at the internal node due to the leakage current of the transistor element or the like constituting the switch circuit.
  • the fluctuation of the pixel voltage is eliminated, and the written pixel data is stably held in the internal node, so that the display quality can be prevented from being lowered due to the voltage fluctuation.
  • the pixel circuit having the above characteristics has a smaller number of elements than the conventional configuration in which a buffer amplifier is provided in the pixel circuit shown in FIGS.
  • the problem of the rate reduction is solved, the increase in power consumption in the buffer amplifier can be avoided, the deterioration in display quality due to the decrease in aperture ratio can be prevented, and the power consumption can be reduced.
  • the block diagram which shows an example (structure A) of schematic structure of the display apparatus of this invention The block diagram which shows another example (structure B) of schematic structure of the display apparatus of this invention Partial cross-sectional schematic structure diagram of a liquid crystal display device
  • the circuit diagram which shows the basic circuit structure of the pixel circuit of this invention 1 is a partial cross-sectional schematic structure diagram schematically showing a main-portion cross-sectional structure of a pixel circuit of the present invention.
  • Transmittance characteristic diagram schematically showing the relationship between the transmittance of the unit liquid crystal display element and the pixel voltage 1 is a circuit diagram schematically showing 2 rows ⁇ 2 columns of the pixel circuit array of the display device shown in FIG. FIG.
  • FIG. 1 is a timing chart schematically showing an example of a voltage application waveform of each operation in the normal display mode for the display device shown in FIG.
  • FIG. 1 is a timing chart schematically showing an example of a voltage application waveform of each operation in a constant display mode for the display device shown in FIG.
  • FIG. 2 is a timing chart schematically showing an example of a voltage application waveform of each operation in the normal display mode for the display device shown in FIG.
  • FIG. 1 is a timing chart schematically showing an example of a voltage application waveform of each operation in the normal display mode for the display device shown in FIG.
  • FIG. 1 is a timing chart schematically showing an example of a voltage application waveform of each operation in a constant display mode for the display device
  • FIG. 2 is a timing chart schematically showing an example of a voltage application waveform of each operation in the constant display mode for the display device shown in FIG.
  • FIG. 2 is a timing chart schematically showing another example of the voltage application waveform of each operation in the constant display mode for the display device shown in FIG.
  • the circuit diagram which shows another embodiment of the basic circuit structure of the pixel circuit of this invention
  • Equivalent circuit diagram of pixel circuit of general active matrix type liquid crystal display device Block diagram showing a circuit arrangement example of an active matrix liquid crystal display device with m ⁇ n pixels
  • the display device 1 has two configurations (configuration A and configuration B) using the pixel circuit 2 having one basic circuit configuration.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of the display device 1a having the configuration A
  • FIG. 2 shows a schematic configuration of the display device 1b having the configuration B.
  • Each display device 1 includes an active matrix substrate 10, a counter electrode 30, a display control circuit 11, a counter electrode drive circuit 12, a source driver 13, a gate driver 14, and various signal lines to be described later.
  • the pixel circuit 2 is displayed in blocks in order to avoid complicated drawings. 1 and 2, the active matrix substrate 10 is illustrated on the upper side of the counter electrode 30 for the sake of convenience in order to clearly display that various signal lines are formed on the active matrix substrate 10. ing.
  • the display device 1 is configured to be able to display a screen in two display modes, a normal display mode and a constant display mode, using the same pixel circuit 2.
  • the normal display mode is a display mode assuming a case where a moving image or a still image is displayed in full color display, and uses a transmissive liquid crystal display using a backlight.
  • the constant display mode it is also possible to increase the number of display colors by area gradation by combining a plurality of adjacent three pixel circuits.
  • pixel data is written by the same writing operation using all the components of the pixel circuit 2 in both the normal display mode and the constant display mode. There is no need to think separately.
  • the normal display mode the above-described “opposite AC drive” is performed in units of rows, whereas in the constant display mode, it is not necessary to perform “opposite AC drive” in units of rows.
  • the two display modes will be distinguished by the method of “opposite AC driving”.
  • the minimum display unit corresponding to one pixel circuit 2 is referred to as “pixel”, and “pixel data” written to each pixel circuit is based on three primary colors (R, G, B). In the case of color display, it is gradation data for each color. When color display is performed including luminance data of other colors (for example, yellow) and black and white in addition to the three primary colors, the gradation data and luminance data of the other colors are also included in the pixel data.
  • the display device 1 is characterized by the circuit configuration of the pixel circuit 2, and the circuit configuration is adapted to both the normal display mode and the normal display mode. Therefore, the normal display mode and the normal display mode are not used together.
  • the present invention can also be applied to a configuration in which liquid crystal display is performed using only the normal display mode or the constant display mode.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional structure diagram showing the relationship between the active matrix substrate 10 and the counter electrode 30, and shows the structure of the display element unit 21 (see FIG. 4) that is a component of the pixel circuit 2.
  • the active matrix substrate 10 is a light transmissive transparent substrate, and is made of, for example, glass or plastic.
  • the pixel circuit 2 including each signal line is formed on the active matrix substrate 10.
  • the pixel electrode 20 is illustrated as a representative of the components of the pixel circuit 2.
  • the pixel electrode 20 is made of a light transmissive transparent conductive material, for example, ITO (indium tin oxide).
  • a light-transmitting counter substrate 31 is disposed so as to face the active matrix substrate 10, and a liquid crystal layer 33 is held in the gap between the two substrates.
  • Polarizing plates (not shown) are attached to the outer surfaces of both substrates.
  • the liquid crystal layer 33 is sealed with a sealing material 32 in the peripheral portions of both substrates.
  • a counter electrode 30 made of a light-transmitting transparent conductive material such as ITO is formed so as to face the pixel electrode 20.
  • the counter electrode 30 is formed as a single film so as to spread on the counter substrate 31 substantially on one surface.
  • a unit liquid crystal display element LC (see FIG. 4) is formed by one pixel electrode 20, a counter electrode 30, and a liquid crystal layer 33 sandwiched therebetween. As shown in FIG.
  • the counter electrode 30 is formed in a strip shape for each row of the pixel circuit array, and there are the same number as the number of rows.
  • One counter electrode 30 is shared by a plurality of pixel circuits 2 in the same row as the counter electrode 30.
  • a backlight device (not shown) is disposed on the back side of the active matrix substrate 10 and can emit light in a direction from the active matrix substrate 10 toward the counter substrate 31.
  • a plurality of signal lines are formed in the vertical and horizontal directions on the active matrix substrate 10.
  • m source lines SL1, SL2,..., SLm
  • a plurality of pixel circuits 2 are formed in a matrix at a location where n extending gate lines (GL1, GL2,..., GLn) intersect to form a pixel circuit array.
  • m and n are the number of columns and the number of rows, respectively, and are natural numbers of 2 or more.
  • source lines (SL1, SL2,..., SLm) are collectively referred to as source lines SL
  • gate lines (GL1, GL2,..., GLn) are collectively referred to as gate lines GL.
  • a voltage corresponding to an image to be displayed is applied to the pixel electrode 20 formed in each pixel circuit 2 from the source driver 13 and the gate driver 14 via the source line SL and the gate line GL, respectively.
  • the source line SL corresponds to the “data signal line”
  • the gate line GL corresponds to the “scanning signal line”.
  • the source driver 13 corresponds to the “data signal line driving circuit”
  • the gate driver 14 corresponds to the “scanning signal line driving circuit”.
  • the display control circuit 11 is a circuit that controls each of a first write operation, a second write operation, and an initialization operation in a normal display mode and a constant display mode to be described later. Details of each operation will be described in the second embodiment.
  • the display control circuit 11 receives the data signal Dv representing the image to be displayed and the timing signal Ct from the external signal source, and displays the image based on the signals Dv and Ct.
  • a counter voltage control signal Sec to be supplied to the circuit 12 is generated.
  • the display control circuit 11 during the initialization operation is the same as that during the writing operation, except that the digital image signal DA is not generated for the source driver 13.
  • the display control circuit 11 is preferably partly or wholly formed in the source driver 13 or the gate driver 14.
  • the source driver 13 is a circuit that applies a source signal having a predetermined timing and a predetermined voltage value to each source line SL during each operation described above under the control of the display control circuit 11. During the writing operation, the source driver 13 is based on the digital image signal DA and the data-side timing control signal Stc, and pixel data suitable for the voltage level of the counter voltage V30 corresponding to the pixel value for one display line represented by the digital signal DA. The voltage is generated every one horizontal period (also referred to as “1H period”) as source signals Sc1, Sc2,.
  • the pixel data voltage is a voltage corresponding to pixel data to be written to the pixel circuit 2, and is a multi-gradation analog voltage (a plurality of discrete voltage values) corresponding to the normal display mode and the constant display mode. Then, these source signals are applied to the corresponding source lines SL1, SL2,. During the initialization operation, the source driver 13 generates a predetermined first initialization voltage as source signals Sc1, Sc2,..., Scm, and these source signals are respectively corresponding to the source lines SL1, SL2,. ..., applied to SLm.
  • the gate driver 14 is a circuit that applies a gate signal having a predetermined timing and a predetermined voltage amplitude to each gate line GL at the time of each operation under the control of the display control circuit 11.
  • the gate driver 14 writes each frame of the digital image signal DA in order to write pixel data corresponding to the source signals Sc1, Sc2,..., Scm to each pixel circuit 2 based on the scanning side timing control signal Gtc.
  • the gate lines GL1, GL2,..., GLn are sequentially selected by approximately one horizontal period, and the pixel circuits 2 in each row are sequentially activated.
  • the gate driver 14 initializes each pixel circuit 2 based on the scanning side timing control signal Gtc during the initialization operation, so that the gate line GL1, GL2,.
  • the pixel circuits 2 in each row are sequentially selected sequentially in the horizontal period, or the gate lines GL1, GL2,..., GLn are simultaneously selected in a predetermined period in one frame period, and the initialization is performed. All the target pixel circuits 2 are activated collectively.
  • the gate driver 14 may be formed on the active matrix substrate 10 in the same manner as the pixel circuit 2.
  • the counter electrode drive circuit 12 applies a counter voltage V30 to the counter electrode 30 via the counter electrode wiring CML.
  • the counter electrode drive circuit 12 drives the counter electrode 30 via the counter electrode wiring CML (CML1, CML2,..., CMLn) in units of one or a plurality of rows.
  • the counter electrode 30 is used for controlling a writing operation and an initialization operation, which will be described later, and therefore different voltages are applied depending on the operation mode. These applied voltages will be described later.
  • the counter electrode 30 corresponding to each row is driven in units of rows, so that the counter electrode driving circuit 12 and the gate driver 14 may be integrated.
  • the pixel circuit 2 includes a display element unit 21 including a unit liquid crystal display element LC, a switch circuit 22, and a capacitor element 23.
  • the first electrode of the capacitor element 23 and the pixel electrode 20 are connected to form an internal node N1.
  • the first terminal of switch circuit 22 and the second electrode of capacitor element 23 are connected to form internal node N2.
  • a second terminal of the switch circuit 22 is connected to the source line SL, and a control terminal for controlling conduction / non-conduction of the switch circuit 22 is connected to the gate line GL.
  • the capacitor element 23 has a configuration in which a tunnel insulating film made of a thin insulating film (for example, a silicon oxide film) having a thickness of about 50 nm is sandwiched between the first electrode and the second electrode.
  • the switch circuit 22 is constituted by a single transistor T1.
  • the transistor T1 is a thin film transistor such as a polycrystalline silicon TFT or an amorphous silicon TFT formed on the active matrix substrate 10.
  • One of the first and second terminals is a drain electrode, the other is a source electrode, and a control terminal is Corresponds to the gate electrode.
  • the switch circuit 22 may be configured by a single transistor T1, but may be configured by connecting a plurality of transistors in series and sharing a control terminal. In the following description of the operation of the pixel circuit 2, it is assumed that the transistor T1 is an N-channel type polycrystalline silicon TFT having a threshold voltage of about 2V.
  • FIG. 5 schematically shows a cross-sectional structure of the transistor T1 and the capacitor element 23 of the pixel circuit 2.
  • a buffer layer 41 of an insulating film is formed on the glass substrate 40, and on the buffer layer 41, a polycrystalline silicon region 42 and a polycrystalline silicon region 42 constituting the source electrode S, drain electrode D, and channel region C of the transistor T 1.
  • a gate insulating film 43, a gate electrode 44, a source electrode 45, a first electrode 46 of the capacitor element 23, an interlayer insulating film 47, and the like are formed.
  • the gate electrode 44, the source electrode 45, and the first electrode 46 of the capacitor element 23 are each composed of a metal film (metal material).
  • metal film metal film
  • the drain D of the transistor T1 and the second electrode 48 of the capacitor element 23 are integrated.
  • the gate electrode 44 is connected to the gate line GL
  • the source electrode 45 is connected to the source line SL
  • the first electrode 46 is connected to the pixel electrode 20 of the unit liquid crystal display element LC.
  • the unit liquid crystal display element LC is schematically symbolized and displayed.
  • the unit liquid crystal display element LC is as described with reference to FIG. 3, and the description is omitted.
  • the capacitor element 23 is configured by sandwiching a thin tunnel insulating film 49 between the first electrode 46 and the second electrode 48, a predetermined high voltage is applied between the first electrode 46 and the second electrode 48. Then, an FN (Fowler-Nordheim) tunnel current flows, and charges (electrons) can be taken in and out (injected and drawn) from the second electrode 48 side with respect to the internal node N1.
  • writing and initialization of pixel data to the internal node N1 are performed by the tunnel current.
  • the first write operation and the second write operation are distinguished by controlling the direction of charge injection / extraction by the polarity of the high voltage applied between the first electrode 46 and the second electrode 48, and the high voltage The amount of charge injection or extraction is controlled by the voltage value of.
  • Vpix pixel voltage
  • the lower limit value and the upper limit value of the voltage range of the pixel voltage Vpix where the transmittance T monotonously changes with respect to the change of the pixel voltage Vpix, respectively are the first threshold voltage Vt1 and the second threshold voltage. This is referred to as Vt2.
  • the pixel voltage Vpix is controlled within a range of Vt1 ′ ⁇ Vpix ⁇ Vt2 ′.
  • the lower limit value Vt1 ' is a value that is the same as or slightly smaller than the first threshold voltage Vt1
  • the upper limit value Vt2' is a value that is the same as or slightly larger than the second threshold voltage Vt2.
  • the voltage application to the first electrode 46 is that the first electrode 46 (internal node N ⁇ b> 1, pixel electrode 20) is in a floating state. A voltage is applied by capacitive coupling. In addition, voltage application to the second electrode 48 is performed from the source line SL via the transistor T1.
  • the initialization operation is an operation in which the pixel circuits arranged in one or a plurality of selected rows are collectively set to a predetermined initial state before the writing operation.
  • the initialization operation is performed on all pixel circuits in the pixel circuit array or selected pixel circuits in a plurality of rows before the first first or second write operation on the pixel circuit array. . It is sufficient that the initialization operation is executed once for one pixel circuit 2 before the first first or second write operation, and the pixel data written in the pixel circuit 2 is nonvolatile. Therefore, it is not necessary to perform the initialization operation every time the display device 1 is activated.
  • the first and second writing operations are operations for writing pixel data of two or more gradations separately to the pixel circuit 2 arranged in one selected row.
  • the internal node is based on the counter electrode 30 as a reference.
  • a positive or negative first polarity voltage (pixel voltage Vpix) is set to N1
  • a voltage (pixel voltage) opposite to the first polarity is applied to the internal node N1 with reference to the counter electrode 30.
  • -Vpix a voltage opposite to the first polarity
  • the pixel data holding operation is an operation other than the initialization operation and the first and second writing operations, and is an operation for holding the voltage state of the internal node N1 after the initialization operation or the first or second writing operation. .
  • the data holding row voltage Vgh (for example, 0 V) is applied to all the gate lines GL
  • the data holding column voltage Vsh (for example, to all the source lines SL).
  • a data holding counter voltage Vch (for example, 0 V) is applied to the counter electrode 30. That is, all the gate lines GL, all the source lines SL, and the counter electrode 30 are set to the same voltage. In the following description, the voltage is assumed to be 0V.
  • the initialization operation is performed from the voltage application state during the pixel data holding operation, and then the pixel data holding operation is performed, and the first (or first) 2)
  • a write operation is performed, and then a pixel data holding operation is performed, and a second (or first) write operation is performed.
  • the first (or second) write operation and the second (or first) write operation are performed. repeat.
  • the pixel data to be rewritten after the refresh period is pixel data for changing the displayed still image completely, pixel data for changing only part of the pixel data, or the same pixel data as the still image being displayed. It may be.
  • the first and second write operations are performed while alternating the first and second write operations every horizontal period (that is, in units of rows) within a certain frame period.
  • the first and second write operations are exchanged and the first and second write operations are performed every horizontal period.
  • the first and second write operations for the same row are interchanged and the same operation is repeated (opposite AC drive in units of rows).
  • the constant display mode one write operation is performed in one frame period without changing the first and second write operations every horizontal period (that is, in units of rows) within a certain frame period.
  • the first and second write operations are interchanged during one frame period of the next write operation, and the write operation is continuously performed.
  • the video display mode every time the frame changes
  • the refresh period elapses
  • the first and second writing operations are switched and the same operation is repeated (opposite AC drive in units of frames).
  • FIG. 7 schematically shows a part of 2 ⁇ 2 columns of the pixel circuit array of the display device 1a having the configuration A.
  • FIG. 8 schematically shows the voltage application waveform of each operation in the normal display mode for the display device 1a.
  • the n gate lines GL are 1 in the arrangement order. The case where (n ⁇ 1) gate lines GL that are selected row by row and not selected are not selected will be described with respect to the gate lines GL1 and GL2.
  • the counter AC drive is performed every horizontal period, and the polarity of the pixel voltage Vpix is inverted every row.
  • the first write operation is the first write operation in the odd rows
  • the second write operation is performed in the even rows. Therefore, the initialization operation is also divided into the odd-numbered row and the even-numbered row, and is performed in two times, the first initialization operation for the first write operation and the second initialization operation for the second write operation.
  • the first write operation is performed in the odd-numbered rows and the second write operation is performed in the even-numbered rows.
  • V20> V30 is satisfied after the write operation. Therefore, in the first initialization operation, V20 ⁇ V30, Vpix> Vt2 is set as the initial state, and the internal node N2 is set so as to be in the initial state. Electrons are injected from the side into the internal node N 1 by a tunnel current flowing through the tunnel insulating film 49 of the capacitor element 23. Therefore, in the first initialization operation, for example, an odd row is applied so that the positive high voltage + Vi1 is applied to the first electrode (internal node N1) of the capacitor element 23 with reference to the second electrode (internal node N2).
  • Vg1 Selected row voltage Vg1 (for example, 5V) to all the gate lines GL
  • unselected row voltage Vg0 for example, ⁇ 5V
  • negative voltage ⁇ Vsi1 for example, to all the source lines SL) -5V
  • a positive voltage Vci1 for example, + 10V
  • the negative voltage ⁇ Vsi1 corresponds to the first initialization voltage
  • the positive voltage Vci1 corresponds to the second initialization voltage.
  • the transistor T1 switch circuit 22
  • the transistor T1 is turned on, and the negative voltage ⁇ applied to the source line SL to the second electrode (internal node N2) of the capacitor element 23 Vsi1 is applied.
  • the transistor T1 is turned off, and the second electrode (internal node N2) of the capacitor element 23 is in a floating state.
  • the voltage V20 applied to the first electrode (internal node N1) of the capacitor element 23 is expressed by the following equation (2).
  • Cw is an electric capacity between the first and second electrodes of the capacitor element 23
  • Clc is an electric capacity between the pixel electrode 20 and the counter electrode 30 of the unit liquid crystal display element LC
  • Q0 ′ is an internal capacity before the first initialization operation.
  • the charge amount Q0 held at the node N1 this is the charge amount held by the capacitor element 23.
  • Clc ⁇ Q0 ′ and Clc ⁇ Q0 in the first term on the right side of Equations 2 and 3 are the voltage V20 of the internal node N1 before the first initialization operation. Therefore, in the pixel circuit 2 in the odd-numbered row, the voltage Vi1 applied between the first and second electrodes (between the internal nodes N1 and N2) of the capacitor element 23 is given by the following equation 4 from the above equation 3. .
  • the voltage V20 ′ on the right side of Formula 5 is a voltage that is substantially constant depending on the negative voltage ⁇ Vsi1 and the positive voltage Vci1
  • the voltage V20 ′′ of the internal node N1 after the first initialization operation is the negative voltage ⁇
  • the voltage change of the internal node N1 is changed by the capacitive coupling via the capacitor element 23.
  • the voltage V30 applied to the counter electrode 30 changes from the data holding counter voltage Vch (0 V) to Vci1, it is applied between the first and second electrodes of the capacitor element 23 (between the internal nodes N1 and N2).
  • the voltage V20 at the internal node N1 does not change and the first initialization operation does not occur.
  • the second initialization operation is an operation in which the polarity of the voltage applied to each part and the direction of the FN tunnel current are opposite to those of the first initialization operation described above.
  • V20 ⁇ V30 is satisfied after the write operation. Therefore, in the second initialization operation, V20> V30 and Vpix> Vt2 are set as initial states, and the internal node N1 is set so as to be in the initial state. Electrons are extracted from the side to the internal node N2 by a tunnel current flowing through the tunnel insulating film 49 of the capacitor element 23. Therefore, in the second initialization operation, for example, an even number is applied so that the negative high voltage ⁇ Vi2 is applied to the first electrode (internal node N1) of the capacitor element 23 with reference to the second electrode (internal node N2).
  • a selected row voltage Vg1 (for example, 10V) is applied to all gate lines GL in a row
  • a non-selected row voltage Vg0 (for example, 0V) is applied to all gate lines GL in an odd row
  • a positive voltage Vsi2 (for example, is applied to all source lines SL). + 5V) and a negative voltage ⁇ Vci2 (for example, ⁇ 10V) is applied to the counter electrode 30.
  • the positive voltage Vsi2 corresponds to the first initialization voltage
  • the negative voltage ⁇ Vci2 corresponds to the second initialization voltage.
  • the transistor T1 switch circuit 22
  • the transistor T1 is turned on, and the positive voltage Vsi2 applied to the source line SL on the second electrode (internal node N2) of the capacitor element 23. Is applied.
  • the transistor T1 is turned off, and the second electrode (internal node N2) of the capacitor element 23 is in a floating state.
  • the voltage V20 applied to the first electrode (internal node N1) of the capacitor element 23 is as follows. Is given by 6.
  • Cw is an electric capacity between the first and second electrodes of the capacitor element 23
  • Clc is an electric capacity between the pixel electrode 20 and the counter electrode 30 of the unit liquid crystal display element LC
  • Q1 ′ is an internal capacity before the second initialization operation. This is the charge amount held by the capacitor element 23 among the charge amount Q1 held at the node N1.
  • V20 Clc ⁇ Q1 ′ ⁇ (Vci2 + Vch) ⁇ Clc / (Cw + Clc)
  • Clc ⁇ Q1 ′ and Clc ⁇ Q1 in the first term on the right side of Equations 6 and 7 are the voltage V20 of the internal node N1 before the second initialization operation. Accordingly, in the pixel circuits 2 in the even-numbered rows, the voltage ⁇ Vi2 applied between the first and second electrodes (between the internal nodes N1 and N2) of the capacitor element 23 is given by the following formula 8 from the above formula 7. It is done.
  • the voltage change of the internal node N1 is changed by the capacitive coupling via the capacitor element 23.
  • the voltage V30 applied to the counter electrode 30 changes from the data holding counter voltage Vch (0 V) to ⁇ Vci2, it is applied between the first and second electrodes of the capacitor element 23 (between the internal nodes N1 and N2).
  • the voltage V20 at the internal node N1 does not change and the second initialization operation does not occur.
  • the first write operation is an operation in which the polarity of the voltage applied to each part and the direction of the FN tunnel current are the same as those in the second initialization operation described above.
  • the pixel circuit 2 in the selected row that is the target of the first writing operation is the pixel circuit 2 that is in the pixel data holding operation state after the first initialization operation or after the second writing operation.
  • V20 ⁇ V30 and Vpix> Vt2 After the first initialization operation, V20 ⁇ V30 and Vpix> Vt2, and after the second write operation, V20 ⁇ V30 and Vt1 ′ ⁇ Vpix ⁇ Vt2 ′. Therefore, in the first write operation, the polarity of the pixel voltage Vpix of the internal node N1 is inverted from V20 ⁇ V30 to V20> V30, and the absolute value thereof is applied to the source line SL connected to the selected pixel circuit 2 respectively. This is an operation to change according to the supplied pixel data voltage.
  • the polarity inversion and change of the absolute value of the pixel voltage Vpix is an operation of increasing the voltage V20 of the internal node N1 from a negative value to a positive value with respect to the voltage V30 of the counter electrode 30, and from the internal node N1 side to the internal node This is executed by extracting electrons to N 2 by a tunnel current flowing through the tunnel insulating film 49 of the capacitor element 23.
  • the selected high voltage ⁇ Vw1 is applied to the first electrode (internal node N1) of the capacitor element 23 with the second electrode (internal node N2) as a reference.
  • the selected row voltage Vg1 (for example, 10V) is applied to the gate line GL
  • the unselected row voltage Vg0 (for example, 0V) is applied to all the gate lines GL in the unselected rows
  • the pixels are written to the respective pixel circuits 2 in all the source lines SL.
  • a positive pixel data voltage Vd1 (for example, 1 to 4 V) corresponding to the data
  • a negative voltage ⁇ Vcw1 (for example, ⁇ 10 V) are applied to the counter electrode 30.
  • the negative voltage ⁇ Vcw1 corresponds to the first write voltage.
  • the transistor T1 In all the pixel circuits 2 in the selected row in the voltage application state, the transistor T1 (switch circuit 22) is turned on, and the pixel data voltage applied to the source line SL on the second electrode (internal node N2) of the capacitor element 23. Vd1 is applied. In all the pixel circuits 2 in the non-selected row, the transistor T1 (switch circuit 22) is turned off, and the second electrode (internal node N2) of the capacitor element 23 is in a floating state.
  • the voltage V20 applied to the first electrode (internal node N1) of the capacitor element 23 is as follows. Is given by 10.
  • Cw is an electric capacity between the first and second electrodes of the capacitor element 23
  • Clc is an electric capacity between the pixel electrode 20 and the counter electrode 30 of the unit liquid crystal display element LC
  • Q2 ′ is an internal node before the first writing operation.
  • the charge amount Q2 held in N1 this is the charge amount held in the capacitor element 23.
  • the charge amount Q2 is the charge amount corresponding to the pixel data written in the previous second write operation or after the first initialization operation.
  • V20 Clc ⁇ Q2 ′ ⁇ (Vcw1 + Vch) ⁇ Clc / (Cw + Clc)
  • Clc ⁇ Q2 ′ and Clc ⁇ Q2 in the first term on the right side of Equations 10 and 11 are the voltage V20 of the internal node N1 before the first write operation. Therefore, in the pixel circuit 2 of the selected row, the voltage ⁇ Vw1 applied between the first and second electrodes (between the internal nodes N1 and N2) of the capacitor element 23 is given by the following equation 12 from the above equation 11. It is done.
  • Vcw1 + Vd1 1 [V]
  • the absolute value (Vcw1 + Vd1) of the negative voltage applied between the first and second electrodes of the capacitor element 23 is high enough to generate the FN tunnel current. If it is a voltage, an FN tunnel current flows from the internal node N2 toward the internal node N1, and electrons (negative charges) are extracted from the internal node N1 toward the internal node N2. As a result, the amount of positive charge held at internal node N1 increases, and the voltage at internal node N1 rises.
  • the voltage V20 ′ of the internal node N1 after the FN tunnel current flows. Is substantially constant regardless of the charge amount Q2 before the first write operation.
  • the voltage V20 ′ on the right side of Equation 13 is a voltage that becomes a substantially constant value depending on the pixel data voltage Vd1 and the first write voltage ⁇ Vcw1
  • the voltage V20 ′′ of the internal node N1 after the first write operation is the pixel
  • V20> V30 ( Vch) and Vt1 ′ ⁇ Vpix ⁇ Vt2 ′.
  • the voltage change of the internal node N1 becomes a voltage change of the internal node N2 due to capacitive coupling via the capacitor element 23, and the counter electrode Even if the voltage V30 applied to the capacitor 30 changes from the data holding counter voltage Vch (0V) to -Vcw1, the voltage applied between the first and second electrodes (between the internal nodes N1 and N2) of the capacitor element 23 is Since the voltage does not change, unlike the selected row, the voltage V20 of the internal node N1 does not change, and pixel data writing (first writing operation) does not occur.
  • the second write operation is an operation in which the polarity of the voltage applied to each part and the direction of the FN tunnel current are the same as those in the first initialization operation described above, and are opposite to the first write operation.
  • the pixel circuit 2 in the selected row that is the target of the second writing operation is the pixel circuit 2 that is in the pixel data holding operation state after the second initialization operation or after the first writing operation.
  • the polarity inversion and change of the absolute value of the pixel voltage Vpix is an operation of reducing the voltage V20 of the internal node N1 from a positive value to a negative value with respect to the voltage V30 of the counter electrode 30, and from the internal node N2 side to the internal node This is performed by injecting electrons into N 1 by a tunnel current flowing through the tunnel insulating film 49 of the capacitor element 23.
  • the positive high voltage + Vw2 is applied to the first electrode (internal node N1) of the capacitor element 23 with reference to the second electrode (internal node N2). Pixels to be written to the respective pixel circuits 2 to all the source lines SL, the selected row voltage Vg1 (for example, 5 V) for the gate line GL, the unselected row voltage Vg0 (for example, ⁇ 5 V) to all the gate lines GL of the unselected rows.
  • a negative pixel data voltage ⁇ Vd2 (for example, ⁇ 1 to ⁇ 4V) corresponding to data and a positive voltage + Vcw2 (for example + 10V) are applied to the counter electrode 30.
  • the positive voltage + Vcw2 corresponds to the second write voltage.
  • the transistor T1 In all the pixel circuits 2 in the selected row in the voltage application state, the transistor T1 (switch circuit 22) is turned on, and the pixel data voltage applied to the source line SL on the second electrode (internal node N2) of the capacitor element 23. Vd1 is applied. In all the pixel circuits 2 in the non-selected row, the transistor T1 (switch circuit 22) is turned off, and the second electrode (internal node N2) of the capacitor element 23 is in a floating state.
  • the voltage V20 applied to the first electrode (internal node N1) of the capacitor element 23 is expressed by the following equation (14).
  • Cw is an electric capacity between the first and second electrodes of the capacitor element 23
  • Clc is an electric capacity between the pixel electrode 20 and the counter electrode 30 of the unit liquid crystal display element LC
  • Q3 ′ is an internal node before the second writing operation. This is the amount of charge held by the capacitor element 23 among the amount of charge Q3 held by N1.
  • the charge amount Q3 is the charge amount corresponding to the pixel data written in the first write operation one time before or after the second initialization operation.
  • V20 Clc ⁇ Q3 ′ + (Vcw2 ⁇ Vch) ⁇ Clc / (Cw + Clc)
  • Clc ⁇ Q3 ′ and Clc ⁇ Q3 in the first term on the right side of Equations 14 and 15 are the voltage V20 of the internal node N1 before the second write operation. Therefore, in the pixel circuit 2 in the selected row, the voltage Vw2 applied between the first and second electrodes (between the internal nodes N1 and N2) of the capacitor element 23 is given by the following equation 16 from the above equation 15. .
  • a positive voltage (Vcw2 + Vd2) applied between the first and second electrodes of the capacitor element 23 is a high voltage sufficient to generate an FN tunnel current.
  • an FN tunnel current flows from the internal node N1 toward the internal node N2, and electrons (negative charges) are injected from the internal node N2 toward the internal node N1.
  • the amount of positive charge held at internal node N1 decreases, and the voltage at internal node N1 decreases.
  • the voltage change of the internal node N1 becomes a voltage change of the internal node N2 due to capacitive coupling via the capacitor element 23, and the counter electrode Even if the voltage V30 applied to the capacitor 30 changes from the data holding counter voltage Vch (0V) to + Vcw2, the voltage applied between the first and second electrodes (between the internal nodes N1 and N2) of the capacitor element 23 changes. Therefore, unlike the selected row, the voltage V20 of the internal node N1 does not change, and pixel data writing (second writing operation) does not occur.
  • the first and second initialization operations and the first and second write operations in the display device 1a having the configuration A have been described above in detail. Assuming moving image display in the normal display mode, the first writing operation and the second writing operation are alternately performed in order for each frame period when the pixel circuit 2 in a specific row is viewed.
  • the pixel circuit 2 is in a pixel data holding operation state after the first or second write operation is performed and until the next second or first write operation is performed, and the internal node N1 Since the display element LC and the capacitor element 23 are electrically separated from signal lines and the like that are driven from the peripheral circuits such as the source line SL, the gate line GL, and the pixel electrode 30 and change in voltage, the first and second write operations Thus, the pixel data written to the internal node N1 is stably held in a nonvolatile manner. This is not related to the distinction between the configurations of the display device 1 and the distinction between the normal display mode and the constant display mode. Therefore, by using the pixel circuit 2, still image display is possible even in the normal display mode. In this case, the repetition period of the first writing operation and the second writing operation is a refresh period longer than one frame period. .
  • FIG. 9 schematically shows a voltage application waveform of each operation in the constant display mode for the display device 1a when the first write operation is the first write operation and the initialization operation is the first initialization operation.
  • FIGS. 9 and 10 schematically shows voltage application waveforms in each operation in the constant display mode for the display device 1a when the first write operation is the second write operation and the initialization operation is the second initialization operation. Show.
  • the constant display mode as shown in FIGS. 9 and 10, in the initialization operation, all the n gate lines GL are simultaneously selected, and in the write operation, the n gate lines GL are selected one row at a time in the arrangement order. Then, the (n ⁇ 1) gate lines GL that are not selected are not selected. However, during one frame period, either one of the first and second write operations is executed by sequentially selecting n gate lines GL one by one, so that the selection applied to the selected gate line GL The amplitude of the row voltage Vg1 is constant throughout one frame period. Note that the first and second initialization operations and the first and second write operations are the same as those in the normal display mode, and thus redundant description is omitted.
  • FIG. 11 schematically shows a part of 2 ⁇ 2 columns of the pixel circuit array of the display device 1b having the configuration B.
  • FIG. 12 schematically shows the voltage application waveform of each operation in the normal display mode for the display device 1b.
  • Both the pixel circuit array of the display device 1a of the configuration A and the pixel circuit array of the display device 1b of the configuration B are configured by arranging a plurality of the same pixel circuits 2 in the row direction and the column direction, respectively.
  • the pixel circuits 2 arranged are connected to a common gate line GL, and the pixel circuits 2 arranged in the same column are common in that they are connected to a common source line SL.
  • the configuration of the counter electrode 30 is different between the configuration A and the configuration B.
  • the counter electrode 30 is formed in a strip shape for each row of the pixel circuit array, and is arranged in the same row.
  • the pixel circuits 2 thus connected are connected to a common pixel electrode 30, and the pixel electrodes 30 in each row are driven by the counter electrode drive circuit 12 via the corresponding counter electrode wirings CML (CML 1, CML 2,..., CMLn). Is done.
  • the positive high voltage + Vi1 is applied to the first electrode (internal node N1) of the capacitor element 23 with reference to the second electrode (internal node N2).
  • the selected row voltage Vg1 eg, 5V
  • the non-selected row voltage Vg0 eg, ⁇ 5V
  • the negative voltage ⁇ Vsi1 eg, ⁇ 5V
  • a positive voltage Vci1 for example, +10 V
  • a data holding counter voltage Vch (0 V) is applied to all the counter electrodes 30 in the even rows.
  • the data holding counter voltage Vch corresponds to a non-selection counter voltage. Since the first initialization operation in the odd-numbered row (selected row) is exactly the same as in the case of the display device 1a having the configuration A, a duplicate description is omitted. Further, in the pixel circuit 2 in the even-numbered row (non-selected row), the internal node N2 is in a floating state, and further, no voltage change occurs in the counter electrode 30. Therefore, between the first and second electrodes of the capacitor element 23 ( Since the voltage applied between the internal nodes N1 and N2 does not change, unlike the odd rows, the voltage V20 of the internal node N1 does not change and the first initialization operation does not occur.
  • all of the even-numbered rows are applied so that the negative high voltage ⁇ Vi2 is applied to the first electrode (internal node N1) of the capacitor element 23 with reference to the second electrode (internal node N2).
  • the selected row voltage Vg1 for example, 10V
  • the unselected row voltage Vg0 for example, 0V
  • the positive voltage Vsi2 for example, + 5V
  • a negative voltage ⁇ Vci2 is applied to all the counter electrodes 30 in the odd rows
  • a data holding counter voltage Vch (0V) is applied to all the counter electrodes 30 in the even rows.
  • the data holding counter voltage Vch corresponds to a non-selection counter voltage. Since the second initialization operation in the even-numbered row (selected row) is exactly the same as in the case of the display device 1a having the configuration A, a duplicate description is omitted. Further, in the pixel circuit 2 in the odd-numbered row (non-selected row), the internal node N2 is in a floating state, and further, no voltage change occurs in the counter electrode 30. Therefore, between the first and second electrodes of the capacitor element 23 ( Since the voltage applied between the internal nodes N1 and N2 does not change, unlike the even-numbered row, the voltage V20 of the internal node N1 does not change and the second initialization operation does not occur.
  • the gate line of the selected row is applied so that the negative high voltage ⁇ Vw1 is applied to the first electrode (internal node N1) of the capacitor element 23 with reference to the second electrode (internal node N2).
  • the gate line of the selected row is applied so that the negative high voltage ⁇ Vw1 is applied to the first electrode (internal node N1) of the capacitor element 23 with reference to the second electrode (internal node N2).
  • Vg1 for example, 10V
  • Vg0 for example, 0V
  • the positive pixel data voltage Vd1 (for example, 1 to 4V), the negative voltage ⁇ Vcw1 (for example, ⁇ 10V) to the counter electrode 30 in the selected row, and the data holding counter voltage Vch (to all the counter electrodes 30 in the non-selected row. 0V) is applied.
  • the data holding counter voltage Vch corresponds to a non-selection counter voltage. Since the first writing operation in the selected row is exactly the same as in the case of the display device 1a having the configuration A, a duplicate description is omitted.
  • the internal node N2 is in a floating state, and further, no voltage change occurs in the counter electrode 30. Therefore, between the first and second electrodes of the capacitor element 23 (internal nodes N1,. Since the voltage applied between (N2) does not change, unlike the selected row, the voltage V20 of the internal node N1 does not change and the first write operation does not occur.
  • the positive high voltage + Vw2 is applied to the first electrode (internal node N1) of the capacitor element 23 with reference to the second electrode (internal node N2).
  • the selected row voltage Vg1 for example, 5V
  • the unselected row voltage Vg0 for example, ⁇ 5V
  • the pixel data written to each pixel circuit 2 to all the source lines SL.
  • the negative pixel data voltage ⁇ Vd2 for example, ⁇ 1 to ⁇ 4V
  • the positive voltage + Vcw2 for example, + 10V
  • the data holding counter voltage Vch corresponds to a non-selection counter voltage. Since the second writing operation in the selected row is exactly the same as in the case of the display device 1a having the configuration A, a duplicate description is omitted. Further, in the pixel circuit 2 in the non-selected row, the internal node N2 is in a floating state, and further, no voltage change occurs in the counter electrode 30. Therefore, between the first and second electrodes of the capacitor element 23 (internal nodes N1,. Since the voltage applied between (N2) does not change, unlike the selected row, the voltage V20 of the internal node N1 does not change and the second write operation does not occur.
  • the first and second initialization operations and the first and second write operations in the display device 1b having the configuration B have been described above.
  • the difference from the above operations in the display device 1a of the configuration A is that the voltage applied to the counter electrode 30 of the pixel circuit 2 in the non-selected row becomes the data holding counter voltage Vch (0 V), and the counter electrode of the pixel circuit 2 in the selected row.
  • Vch data holding counter voltage
  • the counter electrode of the pixel circuit 2 in the selected row This is a point that is separated from the voltage applied to 30. Accordingly, only the voltage applied to the counter electrode 30 of the pixel circuit 2 in the non-selected row is different, and the display device 1b of the configuration B can display a still image in the normal display mode as in the display device 1a of the configuration A. It is possible to display still images and moving images in the constant display mode.
  • FIG. 13 schematically shows a voltage application waveform of each operation in the constant display mode for the display device 1b when the first write operation is the first write operation and the initialization operation is the first initialization operation.
  • FIG. 14 schematically shows voltage application waveforms in each operation in the constant display mode for the display device 1b when the first write operation is the second write operation and the initialization operation is the second initialization operation. Show. In the constant display mode, as shown in FIGS. 13 and 14, in the initialization operation, all the n gate lines GL and the counter electrodes 30 in all the rows are simultaneously selected, and in the write operation, the n gate lines are selected.
  • GL and n counter electrodes 30 are selected row by row in the arrangement order, and (n ⁇ 1) gate lines GL and counter electrodes 30 that are not selected are not selected.
  • the point that there is a selection / non-selection operation of n counter electrodes 30 is unique to the display device 1b of the configuration B, and the other points are the same as the display device 1a of the configuration A.
  • the first initialization operation and the second write operation are the absolute values of the voltages applied to the source line SL.
  • the first and second write operations are repeated in order every frame period or one refresh period. This also serves as an initialization operation for the second or first write operation. Therefore, instead of the first and second initialization operations executed before the first writing operation, the second and first writing operations using dummy pixel data may be executed.
  • the display device 1a of configuration A and the display device 1b of configuration B are used.
  • the first and second writing operations are repeatedly executed for each frame period for moving picture display of some rows of the pixel circuit array, and the other partial rows for still image display.
  • the first and second write operations may be repeatedly executed every refresh period longer than one frame period.
  • the pixel circuit 2 has a very simple configuration including the display element unit 21 including the unit liquid crystal display element LC, the switch circuit 22, and the capacitor element 23, as shown in FIG.
  • the capacitance ratio (Clc / Cw) of the electric capacitance Clc of the unit liquid crystal display element LC and the electric capacitance Cw of the capacitor element 23 is preferably about 1000 or more, and Clc >> Cw. Accordingly, when the actual capacitance ratio (Clc / Cw) does not satisfy the above condition, as shown in FIG. 15, the auxiliary capacitor element 24 having one end connected to the internal node N1 is provided, and the other end side is connected to the counter electrode 30.
  • the pixel circuit 2 may be configured so as to be connected to the control line CSL driven to the same voltage as the counter electrode 30.
  • the auxiliary capacitor element 24 is manufactured using a film thickness and an insulating material that do not cause the FN tunnel phenomenon unlike the capacitor element 23 under the above-described voltage application condition.
  • each combined capacitance becomes the electric capacitance Clc of the unit liquid crystal display element LC in the above description.
  • the electric capacity Clc of the unit liquid crystal display element LC is extremely small and, for example, the above-described capacitance ratio (Clc / Cw) of about 1 to 10 or less is assumed, in the pixel circuit 2 shown in FIG.
  • the auxiliary capacitor element 24 having a large capacity, the other end is connected to a control line CSL provided independently of the counter electrode 30, and the control line CSL is controlled in the same manner as the driving method of the counter electrode 30 in the second embodiment.
  • the counter electrode 30 may be fixed to a constant voltage (for example, the data holding counter voltage Vch (0 V)) through each operation.
  • the electric capacity Caux of the auxiliary capacitor element 24 is set so as to satisfy Caux >> (Clc + Cw).
  • the voltage value for driving the control line CSL is such that the charge induced in the internal node N1 by capacitive coupling via the auxiliary capacitor element 24 is the same as that of the unit liquid crystal display element LC. Since it is distributed to the capacitor element 23, it is necessary to set the voltage value in consideration of the charge distribution.
  • the configuration of the display device 1 does not need to be divided with respect to the counter electrode 30. Therefore, as shown in FIG.
  • the counter electrode 30 is integrally formed.
  • the configuration of the control line CSL is not divided like the counter electrode 30 of the configuration A, but is configured to be controlled in common for all the pixel circuits 2 (configuration C), and the counter electrode 30 of the configuration B.
  • a configuration (configuration D) controlled in units of rows or a configuration divided into two and controlled in even rows and odd rows (configuration E) can be considered.
  • configurations C and E a configuration in which the display control circuit 11 drives the control line CSL can be considered, and in configuration D, a configuration in which the gate driver 14 drives the n control lines CSL in units of rows can be considered.
  • the counter electrode 30 is formed in a strip shape for each row of the pixel circuit array, and the same number as the number of rows exists. It is also preferable to divide the electrode 30 into two for odd rows and for even rows. According to this configuration, in each of the first and second initialization operations in the normal display mode, the pixel electrode 30 for either the odd row or the even row is selected and the second initialization voltage is applied, By applying the data holding counter voltage Vch (0 V) to the other pixel electrode 30, the control of the counter electrode 30 in the initialization operation of the display device 1b having the configuration B can be simplified.
  • the odd row is used throughout one frame period. Since the selected row voltage of the same polarity and voltage value can be repeatedly applied to each counter electrode 30 for even-numbered rows, the control of the counter electrode 30 is simplified compared to the case of the display device 1a of configuration A. Further, the control of the counter electrode 30 is simplified compared to the case where the counter electrode 30 is divided into the same number as the number of rows in the display device 1b having the configuration B.
  • the first and second initialization operations and the first and second write operations in the normal display mode and the constant display mode have been described, but the first and second write operations are performed in the normal display mode.
  • the pixel circuit array in which the writing operation is performed is switched to the constant display mode to perform the first and second writing operations, or the pixel circuit array in which the first and second writing operations are performed in the constant display mode.
  • the first and second writing operations can be performed by switching to the normal display mode. However, immediately after switching the display mode, the first or second write operation is continuously executed in either the even-numbered row or the odd-numbered row. Alternatively, it is preferable to execute the second initialization operation or the second or first writing operation using dummy pixel data as preprocessing.
  • all the pixel circuits 2 configured on the active matrix substrate 10 are the pixel circuits 2 having the circuit configuration illustrated in FIG.
  • a part of the pixel circuit array is configured by the pixel circuit 2 having the circuit configuration shown in FIG. 4, and the other part is a pixel circuit having the conventional circuit configuration shown in FIG. You may make it comprise with.
  • the active matrix substrate 10 is configured to include two types of pixel portions, that is, a transmissive pixel portion that performs transmissive liquid crystal display and a reflective pixel portion that performs reflective liquid crystal display, the pixel circuit of the reflective pixel portion is illustrated in FIG.
  • the pixel circuit of the transmissive display unit may be a pixel circuit having the conventional circuit configuration shown in FIG. In this case, moving image display in the normal display mode is performed by the transmission pixel unit, and image display in the constant display mode is performed by the reflection pixel unit.
  • the FN tunnel current is assumed as the tunnel current flowing through the capacitor element 23.
  • It may be a PF current generated by application of a high electric field or a leakage current flowing by another conductive mechanism.

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Abstract

多階調表示に対応し、低消費電力で表示品位の低下を防止できる画素回路及び表示装置を提供する。画素回路2が、画素電極20と対向電極30の間に液晶層を挟持してなる単位液晶表示素子LCを含む表示素子部21、第1及び第2電極間にトンネル絶縁膜を挟持してなり、当該電極間に所定の高電圧が印加されると、当該電極間にトンネル電流が流れるキャパシタ素子23、及び、第1端子がキャパシタ素子23の第2電極と、第2端子がデータ信号線SLと、第1及び第2端子間の導通非導通を制御する制御端子が走査信号線GLと、夫々接続するスイッチ回路22を備え、画素電極20とキャパシタ素子23の第1電極が接続してなる内部ノードN1に、対向電極30の電圧を基準とする画素データに応じた電圧が保持される。

Description

画素回路及び表示装置
 本発明は、画素回路及び当該画素回路を備えた表示装置に関し、特にアクティブマトリックス型の液晶表示装置に関する。
 図16に、一般的なアクティブマトリックス型の液晶表示装置の画素回路の等価回路を示す。また、図17に、m×n画素のアクティブマトリックス型の液晶表示装置の回路配置例を示す。図17に示すように、m本のソース線(データ信号線)とn本の走査線(走査信号線)の各交点に薄膜トランジスタ(TFT)からなるスイッチ素子を設け、図16に示すように、TFTを介して液晶素子LCと保持容量Csが並列に接続されている。液晶素子LCは画素電極と対向電極(共通電極)の間に液晶層を設けた積層構造で構成されている。尚、図17では、各画素回路は、簡略的にTFTと画素電極(黒色の矩形部分)だけを表示している。保持容量Csは一端が画素電極に、他端が容量線LCsに接続し、画素電極に保持する画素データの電圧を安定化する。保持容量Csは、TFTのリーク電流、液晶分子の有する誘電率異方性により黒表示と白表示で液晶素子LCの電気容量が変動すること、及び、画素電極と周辺配線間の寄生容量を介して生じる電圧変動等に起因して、画素電極に保持する画素データの電圧が変動するのを抑制する効果がある。走査線の電圧を順次制御することで、1本の走査線に接続するTFTが導通状態となり、走査線単位で各ソース線に供給される画素データの電圧が対応する画素電極に書き込まれる。
 フルカラー表示による通常表示では、表示内容が静止画の場合でも、1フレーム毎に、同じ画素に同じ表示内容を、液晶素子LCに印加される電圧極性を都度反転させ繰り返し書き込むことで、画素電極に保持する画素データの電圧が更新され、画素データの電圧変動が最小限に抑制され、高品質な静止画の表示が担保される。以下、液晶素子LCに印加される電圧極性を都度反転させて書き込む動作を「対向AC駆動」と称す。
 液晶表示装置を駆動するための消費電力は、ソースドライバによるソース線駆動のための消費電力にほぼ支配され、概ね、以下の数1に示す関係式によって表わすことができる。数1において、Pは消費電力,fはリフレッシュレート(単位時間当たりの1フレーム分のリフレッシュ動作回数)、Cはソースドライバによって駆動される負荷容量,Vはソースドライバの駆動電圧,nは走査線数,mはソース線数を夫々示す。尚、リフレッシュ動作とは、液晶素子LCに印加されている画素データに応じた電圧(絶対値)に生じた変動を、画素データの再書き込みによって解消し、画素データに応じた本来の電圧状態に復帰させる動作である。
 〈数1〉
 P∝f・C・V・n・m
 ところで、静止画を常時表示する場合は、表示内容が静止画であることから、必ずしも画素データの電圧を1フレーム毎に更新する必要はない。このため、液晶表示装置の消費電力を更に低減するために、この常時表示時のリフレッシュレートを下げることが行われている。しかし、リフレッシュレートを下げると、TFTのリーク電流により、画素電極に保持されている画素電圧が変動する。また、各フレーム期間における平均電位も低下するので、このため、当該電圧変動が、各画素の表示輝度(液晶の透過率)の変動となり、フリッカとして観測されるようになる。また、十分なコントラストを得られない等の表示品位の低下を招く虞もある。
 ここで、静止画の常時表示において、リフレッシュレートの低下により表示品位が低下する問題を解決する方法として、例えば、下記特許文献1及び2に記載の構成が開示されている。特許文献1及び2に開示されている構成では、図16に示す画素回路のスイッチ素子を2つのTFT(トランジスタT1、T2)の直列回路で構成し、その中間ノードN2をユニティーゲインのバッファアンプ50を用いて画素電極N1と同電位となるように駆動し、画素電極側に配置されたTFT(T2)のソース・ドレイン間に電圧が印加されないようにすることで、当該TFTのリーク電流を大幅に抑制して、上記表示品位が低下する問題の解決を図っている(図18及び図19参照)。
 これは、TFTのリーク電流が、ソース・ドレイン間のバイアス電圧の増加に伴って大幅に増加することを考慮した解決方法である。図18及び図19に示すように、特許文献1及び2に記載の構成では、ソース線SLと接続するTFT(T1)では、ソース・ドレイン間のバイアス電圧が大きくなり、当該TFTのリーク電流が増加する可能性があるが、そのリーク電流はバッファアンプ50によって補償されるため、画素電極N1が保持する画素電圧には影響を及ぼさない。斯かるバッファアンプ50を設けた構成により、リフレッシュレートの低下により表示品位が低下する問題が解決されるとともに、リフレッシュレートの低下による低消費電力化が図れる。また、特許文献1及び2に記載の構成では、画素電極が保持する画素電圧として2以上の異なる電圧状態に対応可能であり、多階調の常時表示が、高表示品位且つ低消費電力で実現できる。
特開平5-142573号公報 特開平10-62817号公報
 しかし、通信インフラの進化に伴うデジタルコンテンツ(広告、ニュース、電子書籍等)の普及により、携帯電話、携帯型インターネット端末(MID:Mobile Internet Device)等の携帯情報端末での当該デジタルコンテンツの画像表示において、静止画の常時表示が要求されている。斯かるデジタルコンテンツを表示する携帯情報端末は、消費電力の低い液晶表示装置を用いているが、端末使用時において静止画を表示している時間が大半を占めるため、静止画の常時表示時における更なる低消費電力化が要求されている。
 上記特許文献1及び2に記載の構成では、ユニティーゲインのバッファアンプが理想的である場合には、画素電極側に配置されたスイッチ素子を構成するTFTのソース・ドレイン間に電圧が印加されないため、当該TFTのリーク電流を抑制できるが、上記特許文献1及び2に記載の2または4個のTFTで構成されたバッファアンプの場合、バッファアンプを構成するTFTの閾値電圧が0Vでないと正確なユニティーゲインが実現されず、スイッチ素子を構成するTFTのリーク電流が十分に抑制されずに、画素電極に保持されている画素電圧が変動する可能性があり、更に、閾値電圧が0Vに近いと消費電力が大きくなり、低消費電力化の要求に反することになる。また、演算増幅器を用いてユニティーゲインのバッファアンプを構成する場合、その回路規模も大きくなり、低消費電力化の要求に反するだけでなく、画素回路に占める回路素子領域の比率が高くなり、透過モードでの開口率が低下し、表示画像の輝度が低下することになる。
 本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、多階調表示に対応し、低消費電力で表示品位の低下を防止できる画素回路及び表示装置を提供する点にある。
 上記目的を達成するため、本発明は、
 画素電極と対向電極の間に液晶層を挟持してなる単位液晶表示素子を含む表示素子部、
 第1及び第2電極間にトンネル絶縁膜を挟持してなり、前記第1及び第2電極間に所定の高電圧が印加されると、当該電極間にFN(Fowler-Nordheim)トンネル電流が流れるキャパシタ素子、及び、第1端子が前記キャパシタ素子の前記第2電極と、第2端子がデータ信号線と、前記第1及び第2端子間の導通非導通を制御する制御端子が走査信号線と、夫々接続するスイッチ回路を備え、前記画素電極と前記キャパシタ素子の前記第1電極が接続してなる内部ノードに、前記対向電極の電圧を基準とする画素データに応じた電圧が保持されることを特徴とする画素回路を提供する。
 更に、上記特徴の画素回路は、前記スイッチ回路が、第1端子、第2端子、及び、前記第1及び第2端子間の導通非導通を制御する制御端子を有する薄膜トランジスタ素子を備えて構成されることが好ましい。
 更に、上記特徴の画素回路は、一端が前記内部ノードと他端が前記対向電極または所定の制御線と接続する補助キャパシタ素子を備える構成としても良い。
 更に、上記目的を達成するため、本発明は、
 上記特徴の画素回路を行方向及び列方向に夫々複数配置して画素回路アレイを構成し、前記列毎に前記データ信号線を1本ずつ備え、前記行毎に前記走査信号線を1本ずつ備え、同一列に配置される前記画素回路は、前記スイッチ回路の第2端子が共通の前記データ信号線に接続し、同一行に配置される前記画素回路は、前記スイッチ回路の制御端子が共通の前記走査信号線に接続し、前記データ信号線を各別に駆動するデータ信号線駆動回路と、前記走査信号線を各別に駆動する走査信号線駆動回路と、前記対向電極を駆動する対向電極駆動回路を備えることを第1の特徴とする表示装置を提供する。
 更に、上記第1の特徴の表示装置は、前記画素回路アレイに対して前記対向電極が複数設けられ、1つの前記対向電極が1または複数行における複数の前記画素回路で共用され、前記対向電極駆動回路が複数の前記対向電極を各別に駆動することを第2の特徴とする。
 更に、上記第1または第2特徴の表示装置は、1つの選択行に配置された前記画素回路に各別に2階調以上の画素データを、前記対向電極を基準として前記内部ノードに正または負の第1の極性の電圧を供給することにより書き込む第1書き込み動作時、1つの選択行に配置された前記画素回路に各別に2階調以上の画素データを、前記対向電極を基準として前記内部ノードに前記第1の極性とは逆極性の電圧を供給することにより書き込む第2書き込み動作時、或いは、1または複数の選択行に配置された前記画素回路を一括して、2階調以上の画素データを書き込む前の初期状態にする初期化動作時に、前記走査信号線駆動回路が、前記選択行の前記走査信号線に所定の選択行電圧を印加して、前記選択行に配置された前記画素回路の前記スイッチ回路を導通状態とし、前記選択行以外の前記走査信号線に所定の非選択行電圧を印加して、前記選択行以外に配置された前記画素回路の前記スイッチ回路を非導通状態とする。
 更に、上記第1の特徴の表示装置は、前記第1書き込み動作時に、前記データ信号線駆動回路が、前記データ信号線の夫々に、前記選択行の各列の前記画素回路に書き込む画素データに対応する画素データ電圧を各別に印加し、前記対向電極駆動回路が、前記対向電極に前記データ信号線の夫々を基準として前記第1の極性とは逆極性の第1書き込み電圧を印加し、前記選択行に配置された前記画素回路において、前記キャパシタ素子の前記第1及び第2電極間に前記トンネル電流を流し、前記対向電極を基準とする前記内部ノードの電圧を、前記第1の極性が正の場合に上昇させ、前記第1の極性が負の場合に低下させる。
 更に、上記第1の特徴の表示装置は、前記第2書き込み動作時に、前記データ信号線駆動回路が、前記データ信号線の夫々に、前記選択行の各列の前記画素回路に書き込む画素データに対応する前記第1書き込み動作時とは逆極性の画素データ電圧を各別に印加し、前記対向電極駆動回路が、前記対向電極に前記データ信号線の夫々を基準として前記第1の極性の第2書き込み電圧を印加し、前記選択行に配置された前記画素回路において、前記キャパシタ素子の前記第1及び第2電極間に前記トンネル電流を流し、前記対向電極を基準とする前記内部ノードの電圧を、前記第1の極性が正の場合に低下させ、前記第1の極性が負の場合に上昇させる。
 更に、上記第1の特徴の表示装置は、同じ前記画素回路に対して、前記第1書き込み動作と前記第2書き込み動作を交互に実行することが好ましい。
 更に、上記第1の特徴の表示装置は、前記初期化動作時に、前記データ信号線駆動回路が、前記データ信号線の夫々に第1初期化電圧を印加し、前記対向電極駆動回路が、前記対向電極に第2初期化電圧を印加し、前記選択行に配置された前記画素回路において、前記キャパシタ素子の前記第1及び第2電極間に前記トンネル電流を流し、前記対向電極を基準とする前記内部ノードの電圧を上昇または低下させて初期化する。
 更に、上記第2の特徴の表示装置は、前記第1書き込み動作時に、前記データ信号線駆動回路が、前記データ信号線の夫々に、前記選択行の各列の前記画素回路に書き込む画素データに対応する画素データ電圧を各別に印加し、前記対向電極駆動回路が、前記選択行の前記対向電極に前記データ信号線の夫々を基準として前記第1の極性とは逆極性の第1書き込み電圧を印加し、前記選択行以外の前記対向電極に所定の非選択対向電圧を印加し、前記選択行に配置された前記画素回路において、前記キャパシタ素子の前記第1及び第2電極間に前記トンネル電流を流し、前記対向電極を基準とする前記内部ノードの電圧を、前記第1の極性が正の場合に上昇させ、前記第1の極性が負の場合に低下させる。
 更に、上記第2の特徴の表示装置は、前記第2書き込み動作時に、前記データ信号線駆動回路が、前記データ信号線の夫々に、前記選択行の各列の前記画素回路に書き込む画素データに対応する前記第1書き込み動作時とは逆極性の画素データ電圧を各別に印加し、前記対向電極駆動回路が、前記選択行の前記対向電極に前記データ信号線の夫々を基準として前記第1の極性の第2書き込み電圧を印加し、前記選択行以外の前記対向電極に所定の非選択対向電圧を印加し、前記選択行に配置された前記画素回路において、前記キャパシタ素子の前記第1及び第2電極間に前記トンネル電流を流し、前記対向電極を基準とする前記内部ノードの電圧を、前記第1の極性が正の場合に低下させ、前記第1の極性が負の場合に上昇させる
 更に、上記第2の特徴の表示装置は、同じ前記画素回路に対して、前記第1書き込み動作と前記第2書き込み動作を交互に実行することが好ましい。
 更に、上記第2の特徴の表示装置は、前記初期化動作時に、前記データ信号線駆動回路が、前記データ信号線の夫々に第1初期化電圧を印加し、前記対向電極駆動回路が、前記選択行の前記対向電極に第2初期化電圧を印加し、前記選択行以外の前記対向電極に所定の非選択対向電圧を印加し、前記選択行に配置された前記画素回路において、前記キャパシタ素子の前記第1及び第2電極間に前記トンネル電流を流し、前記対向電極を基準とする前記内部ノードの電圧を上昇または低下させて初期化する。
 上記特徴の画素回路及び表示装置によれば、通常表示と常時表示の何れの表示モードにおいても、対向電極の電圧を基準とする画素データに応じた電圧(画素電圧)を保持する内部ノードと、画素データに対応して設定された画素データ電圧を供給するデータ信号線との間に、スイッチ回路とキャパシタ素子が介在するため、スイッチ回路を用いたデータ信号線から内部ノードへの画素データの書き込み動作時(第1または第2書き込み動作時)に、トンネル絶縁膜に対してFN(Fowler-Nordheim)トンネル現象が生じる高電圧が印加され、スイッチ回路とキャパシタ素子を介して内部ノードに対して画素データ電圧に応じたトンネル電流により電荷(電子)の注入または引き抜きを行うことで、内部ノードに対して画素データに応じた画素電圧を設定できる。更に、通常表示モードにおいて、データ信号線に供給する画素データ電圧を細かく制御することで、上記FNトンネル現象が生じる高電圧印加条件を調整して、内部ノードに保持される電荷量を制御できるため、3以上の画素回路を使用するカラー表示により、フルカラー表示の高階調の画素データの書き込みが可能となる。また、常時表示モードにおいても、データ信号線に供給する電圧を多階調で制御することで、同様にカラー表示の多階調の画素データの書き込みが可能となる。尚、本発明における「トンネル絶縁膜」は、所定の高電圧印加条件で発生する高電界によって絶縁膜中をトンネル電流(漏洩電流)が流れる絶縁膜を意味する。ここで、トンネル電流としては、高電界によって絶縁膜の実効的な膜厚が物理的な膜厚より更に薄くなりトンネル電流の発生確率が高くなってFNトンネル現象が生じる場合のFNトンネル電流や、PF(Pool-Frenkel)効果によるPF電流等が含まれる。
 更に、対向電極と画素電極は液晶層を介して絶縁されているため単位液晶表示素子は電気容量として機能し、内部ノードは、キャパシタ素子及び単位液晶表示素子によって、データ信号線、走査信号線、対向電極から電気的に絶縁されているため、内部ノードに保持されている電荷は、表示装置及び画素回路への電源供給が遮断された状態でも不揮発的に保持されるため、電源供給が復帰した後は、画素回路のリフレッシュを行わずに、電源遮断前の画像表示を再現できる。
 尚、本発明の画素回路は、カラー表示の場合には、最小の表示単位となる3原色(RGB)の各色に対応するサブ画素を構成する。従って、カラー表示の場合では、画素データは、3原色の個々の階調データとなる。尚、1つの画素を3原色以外の色(またはモノクロ)を追加して表示する場合には、当該追加色に対してもサブ画素が構成される。
 更に、上記トンネル現象が生じない電圧印加条件下においては、内部ノードとスイッチ回路がキャパシタ素子によって絶縁分離されるため、スイッチ回路を構成するトランジスタ素子等のリーク電流に起因する内部ノードに保持される画素電圧の変動がなくなり、書き込まれた画素データは安定的に内部ノードに保持され、当該電圧変動による表示品位の低下を防止できる。
 更に、上記各特徴の画素回路は、図18及び図19に示す画素回路内にバッファアンプを設けて内部ノードの電圧変動を抑制する従来の構成に比べて、素子点数が少なくて済むため、開口率低下の問題が解消され、バッファアンプでの消費電力の増加を回避でき、開口率の低下による表示品位の低下を防止でき、低消費電力化が図れる。
本発明の表示装置の概略構成の一例(構成A)を示すブロック図 本発明の表示装置の概略構成の他の一例(構成B)を示すブロック図 液晶表示装置の一部断面概略構造図 本発明の画素回路の基本回路構成を示す回路図 本発明の画素回路の要部断面構造を模式的に示す一部断面概略構造図 単位液晶表示素子の透過率と画素電圧の関係を模式的に示す透過率特性図 図1に示す表示装置の画素回路アレイの2行×2列分を模式的に示す回路図 図1に示す表示装置に対する通常表示モードにおける各動作の電圧印加波形の一例を模式的に示すタイミング図 図1に示す表示装置に対する常時表示モードにおける各動作の電圧印加波形の一例を模式的に示すタイミング図 図1に示す表示装置に対する常時表示モードにおける各動作の電圧印加波形の他の一例を模式的に示すタイミング図 図2に示す表示装置の画素回路アレイの2行×2列分を模式的に示す回路図 図2に示す表示装置に対する通常表示モードにおける各動作の電圧印加波形の一例を模式的に示すタイミング図 図2に示す表示装置に対する常時表示モードにおける各動作の電圧印加波形の一例を模式的に示すタイミング図 図2に示す表示装置に対する常時表示モードにおける各動作の電圧印加波形の他の一例を模式的に示すタイミング図 本発明の画素回路の基本回路構成の別実施形態を示す回路図 一般的なアクティブマトリックス型の液晶表示装置の画素回路の等価回路図 m×n画素のアクティブマトリックス型の液晶表示装置の回路配置例を示すブロック図 ユニティーゲインのバッファアンプを備えた従来の画素回路の一例を示す等価回路図 ユニティーゲインのバッファアンプを備えた従来の画素回路の他の一例を示す等価回路図
 本発明の画素回路及び表示装置の各実施形態につき、以下において図面を参照して説明する。
 [第1実施形態]
 第1実施形態では、本発明の表示装置(以下、単に表示装置と称す)と本発明の画素回路(以下、単に画素回路と称す)の回路構成について説明する。
 本実施形態では、表示装置1は、1つの基本回路構成の画素回路2を使用した2つの構成(構成Aと構成B)が存在する。図1に構成Aの表示装置1aの概略構成を示し、図2に構成Bの表示装置1bの概略構成を示す。
 何れの表示装置1も、アクティブマトリクス基板10、対向電極30、表示制御回路11、対向電極駆動回路12、ソースドライバ13、ゲートドライバ14、及び、後述する種々の信号線を備える。アクティブマトリクス基板10上には、画素回路2が行方向及び列方向に夫々複数配置され、画素回路アレイが形成されている。尚、図1及び図2では、図面が煩雑になるのを避けるため、画素回路2はブロック化して表示している。また、図1及び図2では、アクティブマトリクス基板10上に各種の信号線が形成されていることを明瞭に表示するために、便宜的に、アクティブマトリクス基板10を対向電極30の上側に図示している。
 本実施形態では、表示装置1は、同じ画素回路2を用いて、通常表示モードと常時表示モードの2つの表示モードで画面表示が可能な構成となっている。通常表示モードは、動画或いは静止画をフルカラー表示で表示する場合を想定した表示モードで、バックライトを利用した透過型液晶表示を利用する。一方、常時表示モードは、画素回路単位でn階調(n≧2、例えば、n=4)表示し、3つの隣接する画素回路2を3原色(R,G,B)の各色に割り当てて、64色(n=4の場合)を表示する場合を想定した表示モードである。更に、常時表示モードでは、隣接する3つの画素回路を更に複数セット組み合わせて、面積階調により表示色の数を増やすことも可能である。しかし、本実施形態では、通常表示モードと常時表示モードの何れにおいても、画素回路2の全ての構成要素を使用して同じ書き込み動作により画素データの書き込みを行うので、通常表示モードと常時表示モードを分けて考える必要はない。しかしながら、通常表示モードでは、上述の「対向AC駆動」を行単位で行うのに対して、常時表示モードでは、「対向AC駆動」を行単位で行う必要がないので、本実施形態では、「対向AC駆動」の仕方で、2つの表示モードを区別することにする。
 尚、以下の説明において、便宜的に、1つの画素回路2に対応する最小表示単位を「画素」と称し、各画素回路に書き込む「画素データ」は、3原色(R,G,B)によるカラー表示の場合、各色の階調データとなる。尚、3原色に加えて他の色(例えば黄色)や白黒の輝度データを含めてカラー表示する場合は、当該他の色の階調データや輝度データも画素データに含まれる。
 表示装置1は、後述するように、画素回路2の回路構成に特徴があり、当該回路構成は通常表示モードと常時表示モードの両方に適応するため、通常表示モードと常時表示モードを併用せず、通常表示モード或いは常時表示モードだけを利用して液晶表示を行う構成にも当然に適用できる。
 図3は、アクティブマトリクス基板10と対向電極30の関係を示す概略断面構造図であり、画素回路2の構成要素である表示素子部21(図4参照)の構造を示している。アクティブマトリクス基板10は、光透過性の透明基板であり、例えばガラスやプラスチックからなる。図1及び図2に図示したように、アクティブマトリクス基板10上には各信号線を含む画素回路2が形成されている。図3では、画素回路2の構成要素を代表して画素電極20を図示している。画素電極20は、光透過性の透明導電材料、例えばITO(インジウムスズ酸化物)からなる。
 アクティブマトリクス基板10に対向するように、光透過性の対向基板31が配置されており、これら両基板の間隙には液晶層33が保持される。両基板の外表面には偏光板(不図示)が貼り付けられている。
 液晶層33は、両基板の周辺部分においてはシール材32によって封止されている。対向基板31には、ITO等の光透過性の透明導電材料からなる対向電極30が、画素電極20と対向するように形成されている。この対向電極30は、図1に示すように、上記構成Aの表示装置1aでは、対向基板31上をほぼ一面に広がるように単一膜として形成されている。ここで、1つの画素電極20と対向電極30とその間に挟持された液晶層33によって単位液晶表示素子LC(図4参照)が形成される。また、図2に示すように、上記構成Bの表示装置1bでは、対向電極30は、画素回路アレイの行毎に短冊状に分割して形成され、行数と同数存在する。1つの対向電極30は、当該対向電極30と同一行の複数の画素回路2で共用される。
 尚、バックライト装置(不図示)がアクティブマトリクス基板10の背面側に配置されており、アクティブマトリクス基板10から対向基板31に向かう方向に光を放射することができる。
 図1及び図2に示すように、アクティブマトリクス基板10上には複数の信号線が縦横方向に形成されている。上記構成A及び構成Bの表示装置1a,1bに共通して、縦方向(列方向)に延伸するm本のソース線(SL1,SL2,……,SLm)と、横方向(行方向)に延伸するn本のゲート線(GL1,GL2,……,GLn)が交差する箇所に、画素回路2がマトリクス状に複数形成され、画素回路アレイが形成されている。尚、m、nは夫々列数と行数で、2以上の自然数である。また、便宜的に、各ソース線(SL1,SL2,……,SLm)を総称してソース線SLと称し、各ゲート線(GL1,GL2,……,GLn)を総称してゲート線GLと称す。各画素回路2内に形成された画素電極20に対し、ソースドライバ13及びゲートドライバ14から、夫々ソース線SL及びゲート線GLを介して表示すべき画像に応じた電圧が印加される。
 ここで、ソース線SLが「データ信号線」に対応し、ゲート線GLが「走査信号線」に対応する。ソースドライバ13が「データ信号線駆動回路」に、ゲートドライバ14が「走査信号線駆動回路」に、夫々対応する。
 表示制御回路11は、後述する通常表示モード及び常時表示モードにおける第1書き込み動作、第2書き込み動作、初期化動作の各動作を制御する回路である。当該各動作の詳細については、第2実施形態において説明する。書き込み動作(第1及び第2書き込み動作)時には、表示制御回路11は、外部の信号源から表示すべき画像を表すデータ信号Dvとタイミング信号Ctを受け取り、当該信号Dv,Ctに基づき、画像を画素回路アレイの表示素子部21に表示させるための信号として、ソースドライバ13に与えるディジタル画像信号DA及びデータ側タイミング制御信号Stcと、ゲートドライバ14に与える走査側タイミング制御信号Gtcと、対向電極駆動回路12に与える対向電圧制御信号Secを、夫々生成する。初期化動作時の表示制御回路11は、ソースドライバ13に対してディジタル画像信号DAを生成しない点以外は、書き込み動作時と同じである。尚、表示制御回路11は、その一部または全部の回路が、ソースドライバ13またはゲートドライバ14内に形成されるのも好ましい。
 ソースドライバ13は、表示制御回路11からの制御により、上記各動作時に、各ソース線SLに、所定のタイミング及び所定の電圧値のソース信号を印加する回路である。ソースドライバ13は、書き込み動作時には、ディジタル画像信号DA及びデータ側タイミング制御信号Stcに基づき、ディジタル信号DAの表わす1表示ライン分の画素値に相当する、対向電圧V30の電圧レベルに適合した画素データ電圧をソース信号Sc1,Sc2,……,Scmとして1水平期間(「1H期間」ともいう)毎に生成する。当該画素データ電圧は、画素回路2に書き込む画素データに対応する電圧で、通常表示モード及び常時表示モードに応じた多階調のアナログ電圧(相互に離散した複数の電圧値)である。そして、これらのソース信号を、夫々対応するソース線SL1,SL2,……,SLmに印加する。また、初期化動作時には、ソースドライバ13は、所定の第1初期化電圧をソース信号Sc1,Sc2,……,Scmとして生成し、これらのソース信号を、夫々対応するソース線SL1,SL2,……,SLmに印加する。
 ゲートドライバ14は、表示制御回路11からの制御により、上記各動作時に、各ゲート線GLに、所定のタイミング及び所定の電圧振幅のゲート信号を印加する回路である。ゲートドライバ14は、書き込み動作時には、走査側タイミング制御信号Gtcに基づき、ソース信号Sc1,Sc2,……,Scmに対応する画素データを各画素回路2に書き込むために、ディジタル画像信号DAの各フレーム期間において、ゲート線GL1,GL2,……,GLnをほぼ1水平期間ずつ順次選択し、各行の画素回路2を順次活性化する。また、ゲートドライバ14は、初期化動作時には、走査側タイミング制御信号Gtcに基づき、各画素回路2を初期化するために、1フレーム期間において、ゲート線GL1,GL2,……,GLnをほぼ1水平期間ずつ順次選択して、各行の画素回路2を順次活性化するか、または、1フレーム期間内の所定期間において、ゲート線GL1,GL2,……,GLnを同時に選択して、初期化の対象となる全ての画素回路2を一括して活性化する。尚、ゲートドライバ14は、画素回路2と同様に、アクティブマトリクス基板10上に、形成されても構わない。
 対向電極駆動回路12は、対向電極30に対して対向電極配線CMLを介して対向電圧V30を印加する。尚、上記構成Bの表示装置1bでは、対向電極駆動回路12は、1または複数の行単位で対向電極配線CML(CML1,CML2,……,CMLn)を介して対向電極30を駆動する。また、構成A及び構成Bの表示装置1a,1bでは、対向電極30は、後述する書き込み動作及び初期化動作の制御に使用されるため、動作モードに応じて異なる電圧が印加される。尚、これらの印加電圧については後述する。尚、上記構成Bの表示装置1bでは、各行に対応した対向電極30が行単位に駆動されるため、対向電極駆動回路12とゲートドライバ14を一体化した構成としても良い。
 次に、画素回路2の構成について図4を参照して説明する。図4に示すように、画素回路2は、単位液晶表示素子LCを含む表示素子部21、スイッチ回路22、キャパシタ素子23を備えて構成される。キャパシタ素子23の第1電極と画素電極20が接続して内部ノードN1を形成する。スイッチ回路22の第1端子とキャパシタ素子23の第2電極が接続して内部ノードN2を形成する。スイッチ回路22の第2端子はソース線SLと、スイッチ回路22の導通非導通を制御する制御端子はゲート線GLと、夫々接続している。キャパシタ素子23は、第1電極と第2電極間に厚さ50nm程度の薄い絶縁膜(例えば、シリコン酸化膜)からなるトンネル絶縁膜を挟持した構成となっている。尚、図4に示すように、本実施形態では、スイッチ回路22は、単体のトランジスタT1で構成されている。トランジスタT1は、アクティブマトリクス基板10上に形成される、多結晶シリコンTFT或いは非晶質シリコンTFT等の薄膜トランジスタであり、第1及び第2端子の一方がドレイン電極、他方がソース電極、制御端子がゲート電極に相当する。スイッチ回路22は、単体のトランジスタT1で構成されても良いが、複数のトランジスタを直列に接続し、制御端子を共通化して構成されても良い。尚、以下の画素回路2の動作説明では、トランジスタT1は、Nチャネル型の多結晶シリコンTFTで、閾値電圧が2V程度のものを想定する。
 図5に、画素回路2のトランジスタT1とキャパシタ素子23の断面構造を模式的に示す。ガラス基板40上に絶縁膜のバッファ層41が形成され、そのバッファ層41上に、トランジスタT1のソース電極S、ドレイン電極D、チャネル領域Cを構成する多結晶シリコン領域42、多結晶シリコン領域42を覆うゲート絶縁膜43、ゲート電極44、ソース電極45、キャパシタ素子23の第1電極46、層間絶縁膜47等が形成されている。ゲート電極44、ソース電極45、キャパシタ素子23の第1電極46は夫々金属膜(金属材料)で構成される。図5の構成では、トランジスタT1のドレインDとキャパシタ素子23の第2電極48が一体化している。ゲート電極44がゲート線GLと、ソース電極45がソース線SLと接続し、第1電極46が単位液晶表示素子LCの画素電極20と接続する。尚、図5では、単位液晶表示素子LCは模式的にシンボル化して表示している。単位液晶表示素子LCは、図3を参照して説明した通りであり、説明は割愛する。
 キャパシタ素子23は、薄い膜厚のトンネル絶縁膜49を第1電極46と第2電極48間に挟持して構成されるため、第1電極46と第2電極48間に所定の高電圧を印加するとFN(Fowler-Nordheim)トンネル電流が流れ、内部ノードN1に対して、第2電極48側から電荷(電子)の出し入れ(注入・引き抜き)が可能となる。本実施形態では、内部ノードN1に対する画素データの書き込み及び初期化は、当該トンネル電流により行う。尚、第1電極46と第2電極48間に印加する高電圧の極性によって、電荷の注入・引き抜きの方向を制御して第1書き込み動作と第2書き込み動作を区別し、また、当該高電圧の電圧値によって、電荷の注入量または引き抜き量を制御する。内部ノードN1(画素電極20)で保持される電圧V20と対向電極30に印加されている電圧V30との電圧差が画素電圧Vpix(=|V20-V30|)として単位液晶表示素子LCに印加され、単位液晶表示素子LCの透過率が決定される。
 図6に、単位液晶表示素子LCの透過率Tと画素電圧Vpix(=|V20-V30|)との関係を模式的に示す。図6に示す透過率特性において、画素電圧Vpixの変化に対して透過率Tが単調に変化する画素電圧Vpixの電圧範囲の下限値及び上限値を夫々、第1閾値電圧Vt1及び第2閾値電圧Vt2と称す。後述する第1及び第2書き込み動作後の各画素回路2では、画素電圧Vpixは、Vt1’≦Vpix≦Vt2’の範囲内に制御されている。ここで、下限値Vt1’は、第1閾値電圧Vt1と同じか僅かに小さい値であり、上限値Vt2’は、第2閾値電圧Vt2と同じか僅かに大きい値である。本実施形態の以下の説明では、0<Vt1’≦Vt1<Vt2≦Vt2’なる関係を想定して説明する。
 画素回路2において、第1電極46への電圧印加は、第1電極46(内部ノードN1、画素電極20)がフローティング状態であるので、対向電極30側から単位液晶表示素子LCを介して、つまり、容量結合によって電圧印加を行う。また、第2電極48への電圧印加は、トランジスタT1を介してソース線SLから行う。
 [第2実施形態]
 第2実施形態では、第1実施形態で説明した表示装置1に対する初期化動作、第1及び第2書き込み動作、画素データ保持動作の3つの動作モードについて説明する。
 初期化動作は、1または複数の選択行に配置された画素回路を一括して、書き込み動作前の所定の初期状態にする動作である。本実施形態では、初期化動作は、画素回路アレイに対する最初の第1または第2書き込み動作の前に、画素回路アレイの全画素回路または選択された複数行の画素回路に対して一括して行う。尚、初期化動作は、1つの画素回路2に対して、最初の第1または第2書き込み動作の前に1回実行すれば十分であり、画素回路2には書き込まれた画素データが不揮発的に保持されるため、表示装置1を起動する毎に初期化動作を行う必要はない。
 第1及び第2書き込み動作は、1つの選択行に配置された画素回路2に各別に2階調以上の画素データを書き込む動作であり、第1書き込み動作では、対向電極30を基準として内部ノードN1に正または負の第1の極性の電圧(画素電圧Vpix)を設定し、第2書き込み動作では、対向電極30を基準として内部ノードN1に第1の極性とは逆極性の電圧(画素電圧-Vpix)を設定する。本実施形態では、第1の極性が正極性の場合を想定するが、負極性の場合は、第1書き込み動作と第2書き込み動作が入れ替わるだけである。
 画素データ保持動作は、初期化動作時、第1及び第2書き込み動作時以外の動作であり、初期化動作または第1または第2書き込み動作後の内部ノードN1の電圧状態を保持する動作である。以下の説明では、画素データ保持動作では、表示装置1の構成に関係なく、全てのゲート線GLにデータ保持行電圧Vgh(例えば、0V)、全てのソース線SLにデータ保持列電圧Vsh(例えば、0V)、対向電極30にデータ保持対向電圧Vch(例えば、0V)を印加する。つまり、全てのゲート線GLと全てのソース線SLと対向電極30を同電圧とする。以下の説明では、当該電圧を0Vとして説明する。
 本実施形態では、或る1行の画素回路2について見れば、先ず、画素データ保持動作時の電圧印加状態から初期化動作を行い、その後、画素データ保持動作に移行し、第1(または第2)書き込み動作を行い、その後、画素データ保持動作に移行し、第2(または第1)書き込み動作を行い、以降、第1(または第2)書き込み動作と第2(または第1)書き込み動作を繰り返す。但し、第1及び第2書き込み動作の繰り返しの間には、必ず画素データ保持動作が存在するが、第1及び第2書き込み動作の時間間隔は、静止画表示モードでは、その静止画の画素データが書き換えられるまでの期間(リフレッシュ期間)であって1フレーム期間より長く、動画表示モードでは、1フレーム期間である。尚、静止画表示モードでは、リフレッシュ期間後に書き換えられる画素データは、表示中の静止画を全面的に変更する画素データ、一部のみ変更する画素データ、或いは、表示中の静止画と同じ画素データであっても良い。
 また、第1及び第2書き込み動作は、通常表示モードでは、或る1フレーム期間内では、1水平期間毎に(つまり、行単位で)第1及び第2書き込み動作を交替しながら実施し、次の1フレーム期間で、同じ行に対しては、第1及び第2書き込み動作を入れ替えて、1水平期間毎に第1及び第2書き込み動作を交替しながら実施し、以降、動画表示モードでは、フレームが変わる毎に、同じ行に対する第1及び第2書き込み動作を入れ替えて、同じ動作を繰り返す(行単位の対向AC駆動)。一方、常時表示モードでは、或る1フレーム期間内では、1水平期間毎に(つまり、行単位で)第1及び第2書き込み動作を交替させずに、何れか一方の書き込み動作を1フレーム期間を通して継続的に実施し、次の書き込み動作の1フレーム期間で、第1及び第2書き込み動作を入れ替えて、当該書き込み動作を継続的に実施し、以降、動画表示モードでは、フレームが変わる毎に、静止画表示モードでが、リフレッシュ期間経過毎に、第1及び第2書き込み動作を入れ替えて、同じ動作を繰り返す(フレーム単位の対向AC駆動)。
 以下、表示装置1の構成別に、上記各動作について説明する。尚、以下の動作説明では、通常表示モードにおける動画表示を想定して説明し、常時表示モードにおける静止画表示及び動画表示の場合について説明を補足する。
 《構成Aの表示装置》
 図7に、構成Aの表示装置1aの画素回路アレイの2行×2列分の一部を模式的に示す。また、図8に、表示装置1aに対する通常表示モードにおける各動作の電圧印加波形を模式的に示す。ここで、初期化動作では、n本のゲート線GLの内、奇数番目のゲート線GLと偶数番目のゲート線GLが順番に選択され、書き込み動作では、n本のゲート線GLが配列順に1行ずつ選択され、選択されない(n-1)本のゲート線GLが非選択となる場合を、ゲート線GL1とゲート線GL2について説明する。
 《初期化動作と書き込み動作について》
 通常表示モードの書き込み動作は、1水平期間毎に対向AC駆動を行い、1行毎に画素電圧Vpixの極性を反転させる。最初の書き込み動作が、奇数行において第1書き込み動作となる場合、偶数行においては第2書き込み動作となる。従って、初期化動作も奇数行と偶数行に分けて、第1書き込み動作用の第1初期化動作と第2書き込み動作用の第2初期化動作の2回に分けて行う。以下、最初の書き込み動作において、奇数行において第1書き込み動作を、偶数行において第2書き込み動作を行う場合を想定する。
 《第1初期化動作》
 第1書き込み動作では、書き込み動作後に、V20>V30となることから、第1初期化動作では、V20<V30、Vpix>Vt2を初期状態として設定し、当該初期状態となるように、内部ノードN2側から内部ノードN1に、キャパシタ素子23のトンネル絶縁膜49を流れるトンネル電流により電子を注入する。このため、第1初期化動作では、キャパシタ素子23の第1電極(内部ノードN1)に第2電極(内部ノードN2)を基準として正の高電圧+Vi1が印加されるように、例えば、奇数行の全てのゲート線GLに選択行電圧Vg1(例えば、5V)、偶数行の全てのゲート線GLに非選択行電圧Vg0(例えば、-5V)、全てのソース線SLに負電圧-Vsi1(例えば、-5V)、対向電極30に正電圧Vci1(例えば、+10V)を印加する。ここで、負電圧-Vsi1が第1初期化電圧に、正電圧Vci1が第2初期化電圧に相当する。
 上記電圧印加状態で、奇数行の全ての画素回路2では、トランジスタT1(スイッチ回路22)がオン状態となり、キャパシタ素子23の第2電極(内部ノードN2)にソース線SLに印加した負電圧-Vsi1が印加される。また、偶数行の全ての画素回路2では、トランジスタT1(スイッチ回路22)がオフ状態となり、キャパシタ素子23の第2電極(内部ノードN2)はフローティング状態となる。
 対向電極30に印加される電圧V30が、データ保持対向電圧Vch(0V)からVci1に変化するので、キャパシタ素子23の第1電極(内部ノードN1)に印加される電圧V20は、以下の数2で与えられる。Cwはキャパシタ素子23の第1及び第2電極間の電気容量、Clcは単位液晶表示素子LCの画素電極20と対向電極30間の電気容量であり、Q0’は第1初期化動作前の内部ノードN1に保持されている電荷量Q0の内、キャパシタ素子23で保持される電荷量である。尚、本実施形態では、Clc≫Cwで、ClcがCwの1000倍程度以上を想定しており、数2の右辺第2項のClc/(Cw+Clc)は1と近似でき、Q0’=Q0と近似できる。数2は、Vch=0V、Clc≫Cwを考慮すると、近似的に数3で表わされる。
 〈数2〉
 V20=Clc×Q0’+(Vci1-Vch)×Clc/(Cw+Clc)
 〈数3〉
 V20=Clc×Q0+Vci1
 数2及び数3の右辺第1項のClc×Q0’、Clc×Q0は、第1初期化動作前の内部ノードN1の電圧V20である。従って、奇数行の画素回路2においては、キャパシタ素子23の第1及び第2電極間(内部ノードN1、N2間)に印加される電圧Vi1は、上記数3より、以下の数4で与えられる。
 〈数4〉
 Vi1=Vci1+Vsi1+Clc×Q0
 仮に、Q0=0として説明すると、キャパシタ素子23の第1及び第2電極間に印加される正電圧(Vci1+Vsi1)がFNトンネル電流を発生させるに十分な高電圧であると、内部ノードN1から内部ノードN2に向けてFNトンネル電流が流れ、内部ノードN2から内部ノードN1に向けて電子(負電荷)が注入される。この結果、内部ノードN1に保持される正の電荷量が減少し、内部ノードN1の電圧が低下する。ここで、Q0>0の場合は、キャパシタ素子23の第1及び第2電極間に印加される正電圧(Vci1+Vsi1+Clc×Q0)が、Q0=0の場合より高電圧となり、FNトンネル電流の電流量も大きくなる。逆に、Q0<0の場合は、キャパシタ素子23の第1及び第2電極間に印加される正電圧(Vci1+Vsi1+Clc×Q0)が、Q0=0の場合より低電圧となり、FNトンネル電流の電流量も小さくなる。従って、内部ノードN1に保持される電荷量の減少量は、初期化動作前の電荷量Q0が大きい程大きく、小さい程小さいため、FNトンネル電流が流れた後の内部ノードN1の電圧V20’は、第1初期化動作前の電荷量Q0に関係なく略一定となる。対向電極30に印加する電圧を正電圧Vci1からデータ保持対向電圧Vch(0V)に戻すと、FNトンネル電流の発生が停止し、第1初期化動作が終了する。Clc≫Cwを想定した場合、第1初期化動作後の内部ノードN1の電圧V20”は、以下の数5で与えられる。
 〈数5〉
 V20”=V20’-Vcil
 数5右辺の電圧V20’は、負電圧-Vsi1と正電圧Vci1に依存して略一定値となる電圧であるので、第1初期化動作後の内部ノードN1の電圧V20”は、負電圧-Vsi1と正電圧Vci1を調整することで、V20<V30(=Vch)、Vpix(=|V20-V30|)>Vt2を満足するように調整される。
 他方、偶数行(非選択行)の画素回路2においては、内部ノードN2がフローティング状態であるので、内部ノードN1の電圧変化が、キャパシタ素子23を介した容量結合により、内部ノードN2の電圧変化となり、対向電極30に印加される電圧V30がデータ保持対向電圧Vch(0V)からVci1に変化しても、キャパシタ素子23の第1及び第2電極間(内部ノードN1、N2間)に印加される電圧は変化しないので、奇数行とは異なり、内部ノードN1の電圧V20は変化せず、第1初期化動作は起こらない。
 《第2初期化動作》
 次に、第2初期化動作について説明する。第2初期化動作は、各部に印加される電圧の極性、及び、FNトンネル電流の方向が上述の第1初期化動作とは逆になる動作である。
 第2書き込み動作では、書き込み動作後に、V20<V30となることから、第2初期化動作では、V20>V30、Vpix>Vt2を初期状態として設定し、当該初期状態となるように、内部ノードN1側から内部ノードN2に、キャパシタ素子23のトンネル絶縁膜49を流れるトンネル電流により電子を引き抜く。このため、第2初期化動作では、キャパシタ素子23の第1電極(内部ノードN1)に第2電極(内部ノードN2)を基準として負の高電圧-Vi2が印加されるように、例えば、偶数行の全てのゲート線GLに選択行電圧Vg1(例えば、10V)、奇数行の全てのゲート線GLに非選択行電圧Vg0(例えば、0V)、全てのソース線SLに正電圧Vsi2(例えば、+5V)、対向電極30に負電圧-Vci2(例えば、-10V)を印加する。ここで、正電圧Vsi2が第1初期化電圧に、負電圧-Vci2が第2初期化電圧に相当する。
 上記電圧印加状態で、偶数行の全ての画素回路2では、トランジスタT1(スイッチ回路22)がオン状態となり、キャパシタ素子23の第2電極(内部ノードN2)にソース線SLに印加した正電圧Vsi2が印加される。また、奇数行の全ての画素回路2では、トランジスタT1(スイッチ回路22)がオフ状態となり、キャパシタ素子23の第2電極(内部ノードN2)はフローティング状態となる。
 対向電極30に印加される電圧V30が、データ保持対向電圧Vch(0V)から-Vci2に変化するので、キャパシタ素子23の第1電極(内部ノードN1)に印加される電圧V20は、以下の数6で与えられる。Cwはキャパシタ素子23の第1及び第2電極間の電気容量、Clcは単位液晶表示素子LCの画素電極20と対向電極30間の電気容量であり、Q1’は第2初期化動作前の内部ノードN1に保持されている電荷量Q1の内、キャパシタ素子23で保持される電荷量である。尚、本実施形態では、Clc≫Cwで、ClcがCwの1000倍程度以上を想定しており、数6の右辺第2項のClc/(Cw+Clc)は1と近似でき、Q1’=Q1と近似できる。数6は、Vch=0V、Clc≫Cwを考慮すると、近似的に数7で表わされる。
 〈数6〉
 V20=Clc×Q1’-(Vci2+Vch)×Clc/(Cw+Clc)
 〈数7〉
 V20=Clc×Q1-Vci2
 数6及び数7の右辺第1項のClc×Q1’、Clc×Q1は、第2初期化動作前の内部ノードN1の電圧V20である。従って、偶数行の画素回路2においては、キャパシタ素子23の第1及び第2電極間(内部ノードN1、N2間)に印加される電圧-Vi2は、上記数7より、以下の数8で与えられる。
 〈数8〉
 -Vi2=-Vci2-Vsi2+Clc×Q1
 仮に、Q1=0として説明すると、キャパシタ素子23の第1及び第2電極間に印加される負電圧の絶対値(Vci2+Vsi2)がFNトンネル電流を発生させるに十分な高電圧であると、内部ノードN2から内部ノードN1に向けてFNトンネル電流が流れ、内部ノードN1から内部ノードN2に向けて電子(負電荷)が引き抜かれる。この結果、内部ノードN1に保持される正の電荷量が増加し、内部ノードN1の電圧が上昇する。ここで、Q1>0の場合は、キャパシタ素子23の第1及び第2電極間に印加される負電圧の絶対値(Vci1+Vsi1-Clc×Q1)が、Q1=0の場合より低電圧となり、FNトンネル電流の電流量も小さくなる。逆に、Q1<0の場合は、キャパシタ素子23の第1及び第2電極間に印加される負電圧の絶対値(Vci1+Vsi1-Clc×Q1)が、Q1=0の場合より高電圧となり、FNトンネル電流の電流量も大きくなる。従って、内部ノードN1に保持される電荷量の増加量は、初期化動作前の電荷量Q1が大きい程小さく、小さい程大きいため、FNトンネル電流が流れた後の内部ノードN1の電圧V20’は、第2初期化動作前の電荷量Q1に関係なく略一定となる。対向電極30に印加する電圧を負電圧-Vci2からデータ保持対向電圧Vch(0V)に戻すと、FNトンネル電流の発生が停止し、第2初期化動作が終了する。Clc≫Cwを想定した場合、第2初期化動作後の内部ノードN1の電圧V20”は、以下の数9で与えられる。
 〈数9〉
 V20”=V20’+Vci2
 数9右辺の電圧V20’は、正電圧Vsi2と負電圧-Vci2に依存して略一定値となる電圧であるので、第2初期化動作後の内部ノードN1の電圧V20”は、正電圧Vsi2と負電圧-Vci2を調整することで、V20>V30(=Vch)、Vpix(=|V20-V30|)>Vt2を満足するように調整される。
 他方、奇数行(非選択行)の画素回路2においては、内部ノードN2がフローティング状態であるので、内部ノードN1の電圧変化が、キャパシタ素子23を介した容量結合により、内部ノードN2の電圧変化となり、対向電極30に印加される電圧V30がデータ保持対向電圧Vch(0V)から-Vci2に変化しても、キャパシタ素子23の第1及び第2電極間(内部ノードN1、N2間)に印加される電圧は変化しないので、偶数行とは異なり、内部ノードN1の電圧V20は変化せず、第2初期化動作は起こらない。
 《第1書き込み動作》
 次に、第1書き込み動作について説明する。第1書き込み動作は、各部に印加される電圧の極性、及び、FNトンネル電流の方向が上述の第2初期化動作と同じになる動作である。
 第1書き込み動作の対象となる選択行の画素回路2は、第1初期化動作後または第2書き込み動作後の画素データ保持動作状態にある画素回路2である。第1初期化動作後の場合、V20<V30、Vpix>Vt2であり、第2書き込み動作後の場合は、V20<V30、Vt1’≦Vpix≦Vt2’である。従って、第1書き込み動作は、内部ノードN1の画素電圧Vpixの極性を、V20<V30からV20>V30に反転させるとともに、その絶対値を、選択された画素回路2に夫々接続するソース線SLに供給される画素データ電圧に応じて変更する動作である。当該画素電圧Vpixの極性反転と絶対値の変更は、内部ノードN1の電圧V20を、対向電極30の電圧V30に対して負値から正値に上昇させる動作であり、内部ノードN1側から内部ノードN2に、キャパシタ素子23のトンネル絶縁膜49を流れるトンネル電流により電子を引き抜くことにより実行される。
 このため、第1書き込み動作では、キャパシタ素子23の第1電極(内部ノードN1)に第2電極(内部ノードN2)を基準として負の高電圧-Vw1が印加されるように、例えば、選択行のゲート線GLに選択行電圧Vg1(例えば、10V)、非選択行の全てのゲート線GLに非選択行電圧Vg0(例えば、0V)、全てのソース線SLに夫々の画素回路2に書き込む画素データに対応した正電圧の画素データ電圧Vd1(例えば、1~4V)、対向電極30に負電圧-Vcw1(例えば、-10V)を印加する。ここで、負電圧-Vcw1が第1書き込み電圧に相当する。
 上記電圧印加状態で、選択行の全ての画素回路2では、トランジスタT1(スイッチ回路22)がオン状態となり、キャパシタ素子23の第2電極(内部ノードN2)にソース線SLに印加した画素データ電圧Vd1が印加される。また、非選択行の全ての画素回路2では、トランジスタT1(スイッチ回路22)がオフ状態となり、キャパシタ素子23の第2電極(内部ノードN2)はフローティング状態となる。
 対向電極30に印加される電圧V30が、データ保持対向電圧Vch(0V)から-Vcw1に変化するので、キャパシタ素子23の第1電極(内部ノードN1)に印加される電圧V20は、以下の数10で与えられる。Cwはキャパシタ素子23の第1及び第2電極間の電気容量、Clcは単位液晶表示素子LCの画素電極20と対向電極30間の電気容量であり、Q2’は第1書き込み動作前の内部ノードN1に保持されている電荷量Q2の内、キャパシタ素子23で保持される電荷量である。第1書き込み動作前に第2書き込み動作が実行されていた場合は、電荷量Q2は、1回前の第2書き込み動作で書き込まれた画素データに対応する電荷量または第1初期化動作後の電荷量である。尚、本実施形態では、Clc≫Cwで、ClcがCwの1000倍程度以上を想定しており、数10の右辺第2項のClc/(Cw+Clc)は1と近似でき、Q2’=Q2と近似できる。数10は、Vch=0V、Clc≫Cwを考慮すると、近似的に数11で表わされる。
 〈数10〉
 V20=Clc×Q2’-(Vcw1+Vch)×Clc/(Cw+Clc)
 〈数11〉
 V20=Clc×Q2-Vcw1
 数10及び数11の右辺第1項のClc×Q2’、Clc×Q2は、第1書き込み動作前の内部ノードN1の電圧V20である。従って、選択行の画素回路2においては、キャパシタ素子23の第1及び第2電極間(内部ノードN1、N2間)に印加される電圧-Vw1は、上記数11より、以下の数12で与えられる。
 〈数12〉
 -Vw1=-Vcw1-Vd1+Clc×Q2
 仮に、Q2=0、Vd1=1[V]として説明すると、キャパシタ素子23の第1及び第2電極間に印加される負電圧の絶対値(Vcw1+Vd1)がFNトンネル電流を発生させるに十分な高電圧であると、内部ノードN2から内部ノードN1に向けてFNトンネル電流が流れ、内部ノードN1から内部ノードN2に向けて電子(負電荷)が引き抜かれる。この結果、内部ノードN1に保持される正の電荷量が増加し、内部ノードN1の電圧が上昇する。ここで、Q2>0の場合は、キャパシタ素子23の第1及び第2電極間に印加される負電圧の絶対値(Vcw1+Vd1-Clc×Q2)が、Q2=0の場合より低電圧となり、FNトンネル電流の電流量も小さくなる。逆に、Q2<0の場合は、キャパシタ素子23の第1及び第2電極間に印加される負電圧の絶対値(Vcw1+Vd1-Clc×Q2)が、Q2=0の場合より高電圧となり、FNトンネル電流の電流量も大きくなる。従って、内部ノードN1に保持される電荷量の増加量は、第1書き込み動作前の電荷量Q2が大きい程小さく、小さい程大きいため、FNトンネル電流が流れた後の内部ノードN1の電圧V20’は、第1書き込み動作前の電荷量Q2に関係なく略一定となる。一方、画素データ電圧Vd1を1Vより大きくすると、キャパシタ素子23の第1及び第2電極間(内部ノードN1、N2間)に印加される電圧-Vw1の絶対値が大きくなるため、FNトンネル電流の電流量が大きくなるため、Vd1=1Vの場合より、内部ノードN1に保持される正の電荷量が増加し、内部ノードN1の電圧がより上昇する。従って、画素データ電圧Vd1を調整することで、第1書き込み動作後の内部ノードN1の電圧を調整できる。対向電極30に印加する電圧を負電圧-Vcw1からデータ保持対向電圧Vch(0V)に戻すと、FNトンネル電流の発生が停止し、第1書き込み動作が終了する。Clc≫Cwを想定した場合、第1書き込み動作後の内部ノードN1の電圧V20”は、以下の数13で与えられる。
 〈数13〉
 V20”=V20’+Vcw1
 数13右辺の電圧V20’は、画素データ電圧Vd1と第1書き込み電圧-Vcw1に依存して略一定値となる電圧であるので、第1書き込み動作後の内部ノードN1の電圧V20”は、画素データ電圧Vd1と第1書き込み電圧-Vcw1を調整することで、V20>V30(=Vch)、Vt1’≦Vpix≦Vt2’を満足するように調整される。
 他方、非選択行の画素回路2においては、内部ノードN2がフローティング状態であるので、内部ノードN1の電圧変化が、キャパシタ素子23を介した容量結合により、内部ノードN2の電圧変化となり、対向電極30に印加される電圧V30がデータ保持対向電圧Vch(0V)から-Vcw1に変化しても、キャパシタ素子23の第1及び第2電極間(内部ノードN1、N2間)に印加される電圧は変化しないので、選択行とは異なり、内部ノードN1の電圧V20は変化せず、画素データの書き込み(第1書き込み動作)は起こらない。
 《第2書き込み動作》
 次に、第2書き込み動作について説明する。第2書き込み動作は、各部に印加される電圧の極性、及び、FNトンネル電流の方向が、上述の第1初期化動作と同じで、第1書き込み動作とは逆になる動作である。
 第2書き込み動作の対象となる選択行の画素回路2は、第2初期化動作後または第1書き込み動作後の画素データ保持動作状態にある画素回路2である。第2初期化動作後の場合、V20>V30、Vpix>Vt2であり、第1書き込み動作後の場合は、V20>V30、Vt1’≦Vpix≦Vt2’である。従って、第2書き込み動作は、内部ノードN1の画素電圧Vpixの極性を、V20>V30からV20<V30に反転させるとともに、その絶対値を、選択された画素回路2に夫々接続するソース線SLに供給される画素データ電圧に応じて変更する動作である。当該画素電圧Vpixの極性反転と絶対値の変更は、内部ノードN1の電圧V20を、対向電極30の電圧V30に対して正値から負値に低下させる動作であり、内部ノードN2側から内部ノードN1に、キャパシタ素子23のトンネル絶縁膜49を流れるトンネル電流により電子を注入することにより実行される。
 このため、第2書き込み動作では、キャパシタ素子23の第1電極(内部ノードN1)に第2電極(内部ノードN2)を基準として正の高電圧+Vw2が印加されるように、例えば、選択行のゲート線GLに選択行電圧Vg1(例えば、5V)、非選択行の全てのゲート線GLに非選択行電圧Vg0(例えば、-5V)、全てのソース線SLに夫々の画素回路2に書き込む画素データに対応した負電圧の画素データ電圧-Vd2(例えば、-1~-4V)、対向電極30に正電圧+Vcw2(例えば、+10V)を印加する。ここで、正電圧+Vcw2が第2書き込み電圧に相当する。
 上記電圧印加状態で、選択行の全ての画素回路2では、トランジスタT1(スイッチ回路22)がオン状態となり、キャパシタ素子23の第2電極(内部ノードN2)にソース線SLに印加した画素データ電圧Vd1が印加される。また、非選択行の全ての画素回路2では、トランジスタT1(スイッチ回路22)がオフ状態となり、キャパシタ素子23の第2電極(内部ノードN2)はフローティング状態となる。
 対向電極30に印加される電圧V30が、データ保持対向電圧Vch(0V)から+Vcw2に変化するので、キャパシタ素子23の第1電極(内部ノードN1)に印加される電圧V20は、以下の数14で与えられる。Cwはキャパシタ素子23の第1及び第2電極間の電気容量、Clcは単位液晶表示素子LCの画素電極20と対向電極30間の電気容量であり、Q3’は第2書き込み動作前の内部ノードN1に保持されている電荷量Q3の内、キャパシタ素子23で保持される電荷量である。第2書き込み動作前に第1書き込み動作が実行されていた場合は、電荷量Q3は、1回前の第1書き込み動作で書き込まれた画素データに対応する電荷量または第2初期化動作後の電荷量である。尚、本実施形態では、Clc≫Cwで、ClcがCwの1000倍程度以上を想定しており、数14の右辺第2項のClc/(Cw+Clc)は1と近似でき、Q3’=Q3と近似できる。数14は、Vch=0V、Clc≫Cwを考慮すると、近似的に数15で表わされる。
 〈数14〉
 V20=Clc×Q3’+(Vcw2-Vch)×Clc/(Cw+Clc)
 〈数15〉
 V20=Clc×Q3+Vcw2
 数14及び数15の右辺第1項のClc×Q3’、Clc×Q3は、第2書き込み動作前の内部ノードN1の電圧V20である。従って、選択行の画素回路2においては、キャパシタ素子23の第1及び第2電極間(内部ノードN1、N2間)に印加される電圧Vw2は、上記数15より、以下の数16で与えられる。
 〈数16〉
 Vw2=Vcw2+Vd2+Clc×Q3
 仮に、Q3=0、-Vd2=-1[V]として説明すると、キャパシタ素子23の第1及び第2電極間に印加される正電圧(Vcw2+Vd2)がFNトンネル電流を発生させるに十分な高電圧であると、内部ノードN1から内部ノードN2に向けてFNトンネル電流が流れ、内部ノードN2から内部ノードN1に向けて電子(負電荷)が注入される。この結果、内部ノードN1に保持される正の電荷量が減少し、内部ノードN1の電圧が低下する。ここで、Q3>0の場合は、キャパシタ素子23の第1及び第2電極間に印加される正電圧(Vcw2+Vd2+Clc×Q3)が、Q3=0の場合より高電圧となり、FNトンネル電流の電流量も大きくなる。逆に、Q3<0の場合は、キャパシタ素子23の第1及び第2電極間に印加される正電圧(Vcw2+Vd2+Clc×Q3)が、Q3=0の場合より低電圧となり、FNトンネル電流の電流量も小さくなる。従って、内部ノードN1に保持される電荷量の増加量は、第2書き込み動作前の電荷量Q3が大きい程大きく、小さい程小さいため、FNトンネル電流が流れた後の内部ノードN1の電圧V20’は、第2書き込み動作前の電荷量Q3に関係なく略一定となる。一方、画素データ電圧-Vd2の絶対値(Vd2)を1Vより大きくすると、キャパシタ素子23の第1及び第2電極間(内部ノードN1、N2間)に印加される電圧+Vw2の絶対値が大きくなるため、FNトンネル電流の電流量が大きくなるため、-Vd2=-1Vの場合より、内部ノードN1に保持される正の電荷量が減少し、内部ノードN1の電圧がより低下する。従って、画素データ電圧-Vd2の絶対値を調整することで、第2書き込み動作後の内部ノードN1の電圧を調整できる。対向電極30に印加する電圧を正電圧+Vcw2からデータ保持対向電圧Vch(0V)に戻すと、FNトンネル電流の発生が停止し、第2書き込み動作が終了する。Clc≫Cwを想定した場合、第2書き込み動作後の内部ノードN1の電圧V20”は、以下の数17で与えられる。
 〈数17〉
 V20”=V20’-Vcw2
 数17右辺の電圧V20’は、画素データ電圧-Vd2と第2書き込み電圧Vcw2に依存して略一定値となる電圧であるので、第2書き込み動作後の内部ノードN1の電圧V20”は、画素データ電圧-Vd2と第2書き込み電圧Vcw2を調整することで、V20<V30(=Vch)、Vt1’≦Vpix≦Vt2’を満足するように調整される。
 他方、非選択行の画素回路2においては、内部ノードN2がフローティング状態であるので、内部ノードN1の電圧変化が、キャパシタ素子23を介した容量結合により、内部ノードN2の電圧変化となり、対向電極30に印加される電圧V30がデータ保持対向電圧Vch(0V)から+Vcw2に変化しても、キャパシタ素子23の第1及び第2電極間(内部ノードN1、N2間)に印加される電圧は変化しないので、選択行とは異なり、内部ノードN1の電圧V20は変化せず、画素データの書き込み(第2書き込み動作)は起こらない。
 以上、構成Aの表示装置1aにおける第1及び第2初期化動作と第1及び第2書き込み動作につき詳細に説明した。通常表示モードにおける動画表示を想定した場合、特定の行の画素回路2について見れば、1フレーム期間毎に、第1書き込み動作と第2書き込み動作が交互に入れ替わって順番に実行される。
 画素回路2は、第1または第2書き込み動作が実行された後、次の第2または第1書き込み動作が実行されるまでの間は、画素データ保持動作状態となり、内部ノードN1は、単位液晶表示素子LC及びキャパシタ素子23によって、ソース線SL、ゲート線GL、画素電極30等の周辺回路から駆動され電圧が変化する信号線等から電気的に分離されるため、第1及び第2書き込み動作によって内部ノードN1に書き込まれた画素データは、不揮発的に安定的に保持される。このことは、表示装置1の構成の区別、及び、通常表示モードと常時表示モードの区別に関係ない。従って、画素回路2を使用することで、通常表示モードにおいても静止画表示が可能であり、その場合、第1書き込み動作と第2書き込み動作の繰り返し周期は、1フレーム期間より長いリフレッシュ期間となる。
 次に、常時表示モードにおける静止画表示及び動画表示の場合について説明を補足する。常時表示モードでは、上述のように、フレーム単位の対向AC駆動を行うため、1フレーム分(全ての行の画素回路2)の最初の書き込み動作は、第1書き込み動作と第2書き込み動作の何れか一方だけであるため、初期化動作も、当該最初の書き込み動作に対応した第1初期化動作と第2初期化動作の何れか一方だけ良い。図9に、最初の書き込み動作が第1書き込み動作の場合で、初期化動作が第1初期化動作である場合の表示装置1aに対する常時表示モードにおける各動作の電圧印加波形を模式的に示す。また、図10に、最初の書き込み動作が第2書き込み動作の場合で、初期化動作が第2初期化動作である場合の表示装置1aに対する常時表示モードにおける各動作の電圧印加波形を模式的に示す。常時表示モードでは、図9及び図10に示すように、初期化動作において、n本のゲート線GLの全てが同時に選択され、書き込み動作では、n本のゲート線GLが配列順に1行ずつ選択され、選択されない(n-1)本のゲート線GLが非選択となる。但し、1フレーム期間中は、第1及び第2書き込み動作の何れか一方を、n本のゲート線GLを順次1本ずつ選択して実行するため、選択されたゲート線GLに印加される選択行電圧Vg1の振幅は、1フレーム期間を通して一定である。尚、第1及び第2初期化動作と第1及び第2書き込み動作は、通常表示モードの場合と同じであるので、重複する説明は割愛する。
 《構成Bの表示装置》
 次に、構成Bの表示装置1bにおける上記各動作について説明する。図11に、構成Bの表示装置1bの画素回路アレイの2行×2列分の一部を模式的に示す。また、図12に、表示装置1bに対する通常表示モードにおける各動作の電圧印加波形を模式的に示す。
 構成Aの表示装置1aの画素回路アレイと構成Bの表示装置1bの画素回路アレイは、何れも同じ画素回路2を行方向及び列方向に夫々複数配置して構成している点、同一行に配置された画素回路2は共通のゲート線GLと接続し、同一列に配置された画素回路2は共通のソース線SLと接続する点で共通している。しかし、構成Aと構成Bでは、対向電極30の構成が異なり、構成Bの表示装置1bでは、対向電極30は、画素回路アレイの行毎に短冊状に分割して形成され、同一行に配置された画素回路2は共通の画素電極30と接続し、各行の画素電極30は、各別に対応する対向電極配線CML(CML1,CML2,……,CMLn)を介して対向電極駆動回路12によって駆動される。
 第1初期化動作では、キャパシタ素子23の第1電極(内部ノードN1)に第2電極(内部ノードN2)を基準として正の高電圧+Vi1が印加されるように、例えば、奇数行の全てのゲート線GLに選択行電圧Vg1(例えば、5V)、偶数行の全てのゲート線GLに非選択行電圧Vg0(例えば、-5V)、全てのソース線SLに負電圧-Vsi1(例えば、-5V)、奇数行の全ての対向電極30に正電圧Vci1(例えば、+10V)、偶数行の全ての対向電極30にデータ保持対向電圧Vch(0V)を印加する。ここで、データ保持対向電圧Vchは、非選択対向電圧に相当する。奇数行(選択行)における第1初期化動作は、構成Aの表示装置1aの場合と全く同じであるので、重複する説明は割愛する。また、偶数行(非選択行)の画素回路2においては、内部ノードN2がフローティング状態であり、更に対向電極30においても電圧変化が生じないため、キャパシタ素子23の第1及び第2電極間(内部ノードN1、N2間)に印加される電圧は変化しないので、奇数行とは異なり、内部ノードN1の電圧V20は変化せず、第1初期化動作は起こらない。
 第2初期化動作では、キャパシタ素子23の第1電極(内部ノードN1)に第2電極(内部ノードN2)を基準として負の高電圧-Vi2が印加されるように、例えば、偶数行の全てのゲート線GLに選択行電圧Vg1(例えば、10V)、奇数行の全てのゲート線GLに非選択行電圧Vg0(例えば、0V)、全てのソース線SLに正電圧Vsi2(例えば、+5V)、奇数行の全ての対向電極30に負電圧-Vci2(例えば、-10V)、偶数行の全ての対向電極30にデータ保持対向電圧Vch(0V)を印加する。ここで、データ保持対向電圧Vchは、非選択対向電圧に相当する。偶数行(選択行)における第2初期化動作は、構成Aの表示装置1aの場合と全く同じであるので、重複する説明は割愛する。また、奇数行(非選択行)の画素回路2においては、内部ノードN2がフローティング状態であり、更に対向電極30においても電圧変化が生じないため、キャパシタ素子23の第1及び第2電極間(内部ノードN1、N2間)に印加される電圧は変化しないので、偶数行とは異なり、内部ノードN1の電圧V20は変化せず、第2初期化動作は起こらない。
 第1書き込み動作では、キャパシタ素子23の第1電極(内部ノードN1)に第2電極(内部ノードN2)を基準として負の高電圧-Vw1が印加されるように、例えば、選択行のゲート線GLに選択行電圧Vg1(例えば、10V)、非選択行の全てのゲート線GLに非選択行電圧Vg0(例えば、0V)、全てのソース線SLに夫々の画素回路2に書き込む画素データに対応した正電圧の画素データ電圧Vd1(例えば、1~4V)、選択行の対向電極30に負電圧-Vcw1(例えば、-10V)、非選択行の全ての対向電極30にデータ保持対向電圧Vch(0V)を印加する。ここで、データ保持対向電圧Vchは、非選択対向電圧に相当する。選択行における第1書き込み動作は、構成Aの表示装置1aの場合と全く同じであるので、重複する説明は割愛する。また、非選択行の画素回路2においては、内部ノードN2がフローティング状態であり、更に対向電極30においても電圧変化が生じないため、キャパシタ素子23の第1及び第2電極間(内部ノードN1、N2間)に印加される電圧は変化しないので、選択行とは異なり、内部ノードN1の電圧V20は変化せず、第1書き込み動作は起こらない。
 第2書き込み動作では、キャパシタ素子23の第1電極(内部ノードN1)に第2電極(内部ノードN2)を基準として正の高電圧+Vw2が印加されるように、例えば、選択行のゲート線GLに選択行電圧Vg1(例えば、5V)、非選択行の全てのゲート線GLに非選択行電圧Vg0(例えば、-5V)、全てのソース線SLに夫々の画素回路2に書き込む画素データに対応した負電圧の画素データ電圧-Vd2(例えば、-1~-4V)、選択行の対向電極30に正電圧+Vcw2(例えば、+10V)、非選択行の全ての対向電極30にデータ保持対向電圧Vch(0V)を印加する。ここで、データ保持対向電圧Vchは、非選択対向電圧に相当する。選択行における第2書き込み動作は、構成Aの表示装置1aの場合と全く同じであるので、重複する説明は割愛する。また、非選択行の画素回路2においては、内部ノードN2がフローティング状態であり、更に対向電極30においても電圧変化が生じないため、キャパシタ素子23の第1及び第2電極間(内部ノードN1、N2間)に印加される電圧は変化しないので、選択行とは異なり、内部ノードN1の電圧V20は変化せず、第2書き込み動作は起こらない。
 以上、構成Bの表示装置1bにおける第1及び第2初期化動作と第1及び第2書き込み動作につき説明した。構成Aの表示装置1aにおける上記各動作との違いは、非選択行の画素回路2の対向電極30に印加する電圧がデータ保持対向電圧Vch(0V)となり、選択行の画素回路2の対向電極30に印加する電圧と分離されている点である。従って、非選択行の画素回路2の対向電極30に印加する電圧が相違するだけで、構成Bの表示装置1bにおいても、構成Aの表示装置1aと同様に、通常表示モードにおける静止画表示が可能であり、常時表示モードにおける静止画表示及び動画表示も可能である。
 図13に、最初の書き込み動作が第1書き込み動作の場合で、初期化動作が第1初期化動作である場合の表示装置1bに対する常時表示モードにおける各動作の電圧印加波形を模式的に示す。また、図14に、最初の書き込み動作が第2書き込み動作の場合で、初期化動作が第2初期化動作である場合の表示装置1bに対する常時表示モードにおける各動作の電圧印加波形を模式的に示す。常時表示モードでは、図13及び図14に示すように、初期化動作において、n本のゲート線GLの全て及び全ての行の対向電極30が同時に選択され、書き込み動作では、n本のゲート線GLとn本の対向電極30が配列順に1行ずつ選択され、選択されない(n-1)本のゲート線GLと対向電極30が非選択となる。n本の対向電極30の選択・非選択動作がある点が、構成Bの表示装置1bに特有であり、その他の点は、構成Aの表示装置1aと同様である。
 構成Aの表示装置1aと構成Bの表示装置1bの何れの場合も、上述の説明より明らかなように、第1初期化動作と第2書き込み動作は、ソース線SLに印加する電圧の絶対値が異なるだけで、基本的に同じ動作であり、第2初期化動作と第1書き込み動作についても同様である。つまり、或る1つの画素回路2に着目した場合、1フレーム期間或いは1リフレッシュ期間毎に第1及び第2書き込み動作が順番に繰り返されるが、夫々の第1または第2書き込み動作は、次の第2または第1書き込み動作に対する初期化動作を兼ねていることになる。従って、最初の書き込み動作前に実行する第1及び第2初期化動作に代えて、ダミーの画素データを用いた第2及び第1書き込み動作を実行するようにしても構わない。
 更に、上記説明では、1フレーム分の画素回路アレイの全てを動画表示用または静止画表示用の何れか一方に使用する場合を説明したが、構成Aの表示装置1aと構成Bの表示装置1bの何れの場合も、画素回路アレイの一部の行を動画表示用に、1フレーム期間毎に第1及び第2書き込み動作を繰り返し実行し、他の一部の行を静止画表示用に、1フレーム期間より長いリフレッシュ期間毎に第1及び第2書き込み動作を繰り返し実行するようにしても良い。
 [別実施形態]
 以下に、別実施形態につき説明する。
〈1〉 上記実施形態では、画素回路2は、図4に示すように、単位液晶表示素子LCを含む表示素子部21、スイッチ回路22、キャパシタ素子23からなる極めてシンプルな構成である。ここで、上述のように、単位液晶表示素子LCの電気容量Clcとキャパシタ素子23の電気容量Cwの容量比(Clc/Cw)は、1000程度以上で、Clc≫Cwであることが好ましい。従って、実際の容量比(Clc/Cw)が上記条件を満たさない場合には、図15に示すように、一端が内部ノードN1と接続する補助キャパシタ素子24を備え、他端側を対向電極30または対向電極30と同電圧に駆動される制御線CSLに接続するようにして画素回路2を構成するようにしても良い。但し、補助キャパシタ素子24は、上述の電圧印加条件下ではキャパシタ素子23のようなFNトンネル現象を生じない膜厚及び絶縁材料を用いて作製されている。本別実施形態の場合、補助キャパシタ素子24と単位液晶表示素子LCが並列接続されるため、夫々の合成容量が、上述の説明における単位液晶表示素子LCの電気容量Clcとなる。
 更に、仮に、単位液晶表示素子LCの電気容量Clcが極めて小さく、例えば1乃至10程度以下の上記容量比(Clc/Cw)が想定される場合には、図15に示す画素回路2において、電気容量の大きい補助キャパシタ素子24を用いて、その他端を、対向電極30と独立して設けられた制御線CSLに接続し、上記第2実施形態における対向電極30の駆動方法と同様に制御線CSLを駆動し、各動作を通じて対向電極30を一定電圧(例えば、データ保持対向電圧Vch(0V))に固定するようにしても良い。この場合、補助キャパシタ素子24の電気容量Cauxは、Caux≫(Clc+Cw)を満足するように設定する。仮に、Caux≫(Clc+Cw)が不十分な場合には、制御線CSLを駆動する電圧値は、補助キャパシタ素子24を介した容量結合で内部ノードN1に誘起される電荷が単位液晶表示素子LCとキャパシタ素子23に分配されるため、当該電荷分配を考慮して電圧値を設定する必要がある。このように、対向電極30に代えて制御線CSLを駆動する場合は、表示装置1の構成は、対向電極30に関しては分割する必要がないため、図1に示すように全ての画素回路2の対向電極30が一体で形成される。一方、制御線CSLの構成については、構成Aの対向電極30のように分割されず、全ての画素回路2に対して共通に制御される構成(構成C)と、構成Bの対向電極30のように分割され、例えば、行単位で制御される構成(構成D)、または、2つに分割され偶数行と奇数行に分けて制御される構成(構成E)等が考えられる。構成C及びEでは、表示制御回路11が制御線CSLを駆動する構成が考えられ、構成Dでは、ゲートドライバ14がn本の制御線CSLを行単位で駆動する構成が考えられる。
〈2〉 上記実施形態では、構成Bの表示装置1bにおいて、対向電極30が、画素回路アレイの行毎に短冊状に分割して形成され、行数と同数存在する場合を説明したが、対向電極30を奇数行用と偶数行用の2つに分割して構成するのも好ましい。当該構成によれば、通常表示モードの第1及び第2初期化動作の夫々において、奇数行用と偶数行用の何れか一方の画素電極30を選択して第2初期化電圧を印加し、他方の画素電極30にデータ保持対向電圧Vch(0V)を印加することで、構成Bの表示装置1bの初期化動作における対向電極30の制御を簡素化できる。また、当該構成によれば、通常表示モードの第1及び第2書き込み動作において、1水平期間毎に第1及び第2書き込み動作を入れ替えて繰り返し実行する際に、1フレーム期間を通して、奇数行用及び偶数行用の各対向電極30には、夫々同じ極性と電圧値の選択行電圧を繰り返し印加できるため、構成Aの表示装置1aの場合と比べて、対向電極30の制御が簡素化され、また、構成Bの表示装置1bにおいて対向電極30が行数と同数に分割される場合と比較しても、対向電極30の制御が簡素化される。
〈3〉 上記第2実施形態では、通常表示モード及び常時表示モードの夫々における第1及び第2初期化動作、第1及び第2書き込み動作について説明したが、通常表示モードで第1及び第2書き込み動作が行われた画素回路アレイに対して、常時表示モードに切り替えて第1及び第2書き込み動作を行うこと、或いは、常時表示モードで第1及び第2書き込み動作が行われた画素回路アレイに対して、通常表示モードに切り替えて第1及び第2書き込み動作を行うことも可能である。但し、表示モードを切り替えた直後においては、偶数行または奇数行の何れかにおいて、第1または第2書き込み動作が連続して実行されるため、同じ書き込み動作が連続する行に対して、第1または第2初期化動作或いはダミー画素データによる第2または第1書き込み動作を前処理として実行するのが好ましい。
〈4〉 上記実施形態では、アクティブマトリクス基板10上に構成される全ての画素回路2が、図4に示す回路構成の画素回路2であるとした。これに対し、アクティブマトリクス基板10上において、画素回路アレイの一部を、図4に示す回路構成の画素回路2で構成し、他の一部を、図16に示す従来の回路構成の画素回路で構成するようにしても良い。例えば、アクティブマトリクス基板10上において、透過液晶表示を行う透過画素部と反射液晶表示を行う反射画素部の2種類の画素部を備える構成の場合には、反射画素部の画素回路を図4に示す回路構成の画素回路2とし、透過表示部の画素回路を図16に示す従来の回路構成の画素回路としても良い。この場合、通常表示モード時の動画表示を透過画素部によって行い、常時表示モード時の画像表示を反射画素部によって行うようにする。
〈5〉 上記実施形態では、画素回路2内のトランジスタT1としてNチャネル型の多結晶シリコンTFTを用いる場合を想定したが、Pチャネル型のTFTを使用した構成や、非晶質シリコンTFTを使用した構成とすることも可能である。Pチャネル型のTFTを使用する構成の表示装置においても、各動作における選択行電圧Vg1及び非選択行電圧Vg0を調整することで、上記第2実施形態と同様に画素回路2を動作させることが可能であり、同様の効果が得られる。
〈6〉 上記第2実施形態では、各動作においてゲート線GL、ソース線SL、対向電極30に印加する電圧として具体的な数値を明示して説明したが、これらの電圧値は、使用する単位液晶表示素子LC、キャパシタ素子23及びトランジスタT1の特性(透過率特性、電気容量、FNトンネル電流特性、閾値電圧、等)に応じて、適宜変更可能である。
〈7〉 上記実施形態では、キャパシタ素子23に流れるトンネル電流として、FNトンネル電流を想定して説明したが、キャパシタ素子23を構成するトンネル絶縁膜を構成する材質によっては、FNトンネル電流ではなく、高電界の印加によって生じるPF電流やその他の導電メカニズムによって流れる漏洩電流であっても構わない。
  1:  表示装置
  2:  画素回路
  10: アクティブマトリクス基板
  11: 表示制御回路
  12: 対向電極駆動回路
  13: ソースドライバ
  14: ゲートドライバ
  20: 画素電極
  21: 表示素子部
  22: スイッチ回路
  23: キャパシタ素子
  24: 補助キャパシタ素子
  30: 対向電極
  31: 対向基板
  32: シール材
  33: 液晶層
  40: ガラス基板
  41: バッファ層
  42: 多結晶シリコン領域
  43: ゲート絶縁膜
  44: ゲート電極
  45: ソース電極
  46: キャパシタ素子の第1電極
  47: 層間絶縁膜
  48: キャパシタ素子の第2電極
  49: トンネル絶縁膜
  CML(CML1,CML2,……,CMLn): 対向電極配線
  CSL: 制御線
  Ct: タイミング信号
  DA: ディジタル画像信号
  Dv: データ信号
  GL(GL1,GL2,……,GLn): ゲート線
  Gtc: 走査側タイミング制御信号
  LC: 単位液晶表示素子
  N1: 内部ノード
  N2: 内部ノード
  Sec: 対向電圧制御信号
  SL(SL1,SL2,……,SLm): ソース線
  Stc: データ側タイミング制御信号
  T1: 薄膜トランジスタ
  V20: 画素電圧
  V30: 対向電圧

Claims (13)

  1.  画素電極と対向電極の間に液晶層を挟持してなる単位液晶表示素子を含む表示素子部、
     第1及び第2電極間にトンネル絶縁膜を挟持してなり、前記第1及び第2電極間に所定の高電圧が印加されると、当該電極間にトンネル電流が流れるキャパシタ素子、及び、
     第1端子が前記キャパシタ素子の前記第2電極と、第2端子がデータ信号線と、前記第1及び第2端子間の導通非導通を制御する制御端子が走査信号線と、夫々接続するスイッチ回路を備え、
     前記画素電極と前記キャパシタ素子の前記第1電極が接続してなる内部ノードに、前記対向電極の電圧を基準とする画素データに応じた電圧が保持されることを特徴とする画素回路。
  2.  前記スイッチ回路が、第1端子、第2端子、及び、前記第1及び第2端子間の導通非導通を制御する制御端子を有する薄膜トランジスタ素子を備えて構成されることを特徴とする請求項1に記載の画素回路。
  3.  一端が前記内部ノードと他端が前記対向電極または所定の制御線と接続する補助キャパシタ素子を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の画素回路。
  4.  請求項1または2に記載の画素回路を行方向及び列方向に夫々複数配置して画素回路アレイを構成し、
     前記列毎に前記データ信号線を1本ずつ備え、
     前記行毎に前記走査信号線を1本ずつ備え、
     同一列に配置される前記画素回路は、前記スイッチ回路の第2端子が共通の前記データ信号線に接続し、
     同一行に配置される前記画素回路は、前記スイッチ回路の制御端子が共通の前記走査信号線に接続し、
     前記データ信号線を各別に駆動するデータ信号線駆動回路と、前記走査信号線を各別に駆動する走査信号線駆動回路と、前記対向電極を駆動する対向電極駆動回路を備えることを特徴とする表示装置。
  5.  前記画素回路アレイに対して前記対向電極が複数設けられ、1つの前記対向電極が1または複数行における複数の前記画素回路で共用され、
     前記対向電極駆動回路が複数の前記対向電極を各別に駆動することを特徴とする請求項4に記載の表示装置。
  6.  1つの選択行に配置された前記画素回路に各別に2階調以上の画素データを、前記対向電極を基準として前記内部ノードに正または負の第1の極性の電圧を供給することにより書き込む第1書き込み動作時に、
     前記走査信号線駆動回路が、前記選択行の前記走査信号線に所定の選択行電圧を印加して、前記選択行に配置された前記画素回路の前記スイッチ回路を導通状態とし、前記選択行以外の前記走査信号線に所定の非選択行電圧を印加して、前記選択行以外に配置された前記画素回路の前記スイッチ回路を非導通状態とし、
     前記データ信号線駆動回路が、前記データ信号線の夫々に、前記選択行の各列の前記画素回路に書き込む画素データに対応する画素データ電圧を各別に印加し、前記対向電極駆動回路が、前記対向電極に前記データ信号線の夫々を基準として前記第1の極性とは逆極性の第1書き込み電圧を印加し、前記選択行に配置された前記画素回路において、前記キャパシタ素子の前記第1及び第2電極間に前記トンネル電流を流し、前記対向電極を基準とする前記内部ノードの電圧を、前記第1の極性が正の場合に上昇させ、前記第1の極性が負の場合に低下させることを特徴とする請求項4に記載の表示装置。
  7.  1つの選択行に配置された前記画素回路に各別に2階調以上の画素データを、前記対向電極を基準として前記内部ノードに前記第1の極性とは逆極性の電圧を供給することにより書き込む第2書き込み動作時に、
     前記走査信号線駆動回路が、前記選択行の前記走査信号線に所定の選択行電圧を印加して、前記選択行に配置された前記画素回路の前記スイッチ回路を導通状態とし、前記選択行以外の前記走査信号線に所定の非選択行電圧を印加して、前記選択行以外に配置された前記画素回路の前記スイッチ回路を非導通状態とし、
     前記データ信号線駆動回路が、前記データ信号線の夫々に、前記選択行の各列の前記画素回路に書き込む画素データに対応する前記第1書き込み動作時とは逆極性の画素データ電圧を各別に印加し、前記対向電極駆動回路が、前記対向電極に前記データ信号線の夫々を基準として前記第1の極性の第2書き込み電圧を印加し、前記選択行に配置された前記画素回路において、前記キャパシタ素子の前記第1及び第2電極間に前記トンネル電流を流し、前記対向電極を基準とする前記内部ノードの電圧を、前記第1の極性が正の場合に低下させ、前記第1の極性が負の場合に上昇させることを特徴とする請求項6に記載の表示装置。
  8.  同じ前記画素回路に対して、前記第1書き込み動作と前記第2書き込み動作を交互に実行することを特徴とする請求項7に記載の表示装置。
  9.  1または複数の選択行に配置された前記画素回路を一括して、2階調以上の画素データを書き込む前の初期状態にする初期化動作時に、
     前記走査信号線駆動回路が、前記選択行の前記走査信号線に所定の選択行電圧を印加して、前記選択行に配置された前記画素回路の前記スイッチ回路を導通状態とし、前記選択行以外の前記走査信号線に所定の非選択行電圧を印加して、前記選択行以外に配置された前記画素回路の前記スイッチ回路を非導通状態とし、
     前記データ信号線駆動回路が、前記データ信号線の夫々に第1初期化電圧を印加し、前記対向電極駆動回路が、前記対向電極に第2初期化電圧を印加し、前記選択行に配置された前記画素回路において、前記キャパシタ素子の前記第1及び第2電極間に前記トンネル電流を流し、前記対向電極を基準とする前記内部ノードの電圧を上昇または低下させて初期化することを特徴とする請求項6~8の何れか1項に記載の表示装置。
  10.  1つの選択行に配置された前記画素回路に各別に2階調以上の画素データを、前記対向電極を基準として前記内部ノードに正または負の第1の極性の電圧を供給することにより書き込む第1書き込み動作時に、
     前記走査信号線駆動回路が、前記選択行の前記走査信号線に所定の選択行電圧を印加して、前記選択行に配置された前記画素回路の前記スイッチ回路を導通状態とし、前記選択行以外の前記走査信号線に所定の非選択行電圧を印加して、前記選択行以外に配置された前記画素回路の前記スイッチ回路を非導通状態とし、
     前記データ信号線駆動回路が、前記データ信号線の夫々に、前記選択行の各列の前記画素回路に書き込む画素データに対応する画素データ電圧を各別に印加し、前記対向電極駆動回路が、前記選択行の前記対向電極に前記データ信号線の夫々を基準として前記第1の極性とは逆極性の第1書き込み電圧を印加し、前記選択行以外の前記対向電極に所定の非選択対向電圧を印加し、前記選択行に配置された前記画素回路において、前記キャパシタ素子の前記第1及び第2電極間に前記トンネル電流を流し、前記対向電極を基準とする前記内部ノードの電圧を、前記第1の極性が正の場合に上昇させ、前記第1の極性が負の場合に低下させることを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
  11.  1つの選択行に配置された前記画素回路に各別に2階調以上の画素データを、前記対向電極を基準として前記内部ノードに前記第1の極性とは逆極性の電圧を供給することにより書き込む第2書き込み動作時に、
     前記走査信号線駆動回路が、前記選択行の前記走査信号線に所定の選択行電圧を印加して、前記選択行に配置された前記画素回路の前記スイッチ回路を導通状態とし、前記選択行以外の前記走査信号線に所定の非選択行電圧を印加して、前記選択行以外に配置された前記画素回路の前記スイッチ回路を非導通状態とし、
     前記データ信号線駆動回路が、前記データ信号線の夫々に、前記選択行の各列の前記画素回路に書き込む画素データに対応する前記第1書き込み動作時とは逆極性の画素データ電圧を各別に印加し、前記対向電極駆動回路が、前記選択行の前記対向電極に前記データ信号線の夫々を基準として前記第1の極性の第2書き込み電圧を印加し、前記選択行以外の前記対向電極に所定の非選択対向電圧を印加し、前記選択行に配置された前記画素回路において、前記キャパシタ素子の前記第1及び第2電極間に前記トンネル電流を流し、前記対向電極を基準とする前記内部ノードの電圧を、前記第1の極性が正の場合に低下させ、前記第1の極性が負の場合に上昇させることを特徴とする請求項10に記載の表示装置。
  12.  同じ前記画素回路に対して、前記第1書き込み動作と前記第2書き込み動作を交互に実行することを特徴とする請求項11に記載の表示装置。
  13.  1または複数の選択行に配置された前記画素回路を一括して、2階調以上の画素データを書き込む前の初期状態にする初期化動作時に、
     前記走査信号線駆動回路が、前記選択行の前記走査信号線に所定の選択行電圧を印加して、前記選択行に配置された前記画素回路の前記スイッチ回路を導通状態とし、前記選択行以外の前記走査信号線に所定の非選択行電圧を印加して、前記選択行以外に配置された前記画素回路の前記スイッチ回路を非導通状態とし、
     前記データ信号線駆動回路が、前記データ信号線の夫々に第1初期化電圧を印加し、前記対向電極駆動回路が、前記選択行の前記対向電極に第2初期化電圧を印加し、前記選択行以外の前記対向電極に所定の非選択対向電圧を印加し、前記選択行に配置された前記画素回路において、前記キャパシタ素子の前記第1及び第2電極間に前記トンネル電流を流し、前記対向電極を基準とする前記内部ノードの電圧を上昇または低下させて初期化することを特徴とする請求項10~12の何れか1項に記載の表示装置。
     
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