專利名稱：液晶裝置、有源矩陣基板和電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶裝置、有源矩陣基板和電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
反射型液晶裝置例如被搭載于移動電話終端、筆記本型個人電腦、反 射型投影儀等電子設(shè)備上。反射型液晶裝置例如具備如下所述的構(gòu)成，即 在具備數(shù)據(jù)線、掃描線、晶體管等開關(guān)元件、電荷存儲電容、以及鋁等反 射型的像素電極的玻璃或硅等的基板；和具備由透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的對置電 極等的玻璃等基板之間夾持有液晶層。由于像素電極為反射型，所以可以 在像素電極的下側(cè)設(shè)置晶體管等開關(guān)元件，即便在提高分辨率的情況下， 面板的開口率也不會降低，高分辨率和髙亮度同時存在是比較容易實現(xiàn) 的。
但是，在使用通過保持電容來保持像素電壓的模擬方式像素電路的情 況下，隨著時間的經(jīng)過，保持電容的電壓值降低，所以可以發(fā)生顯示圖像 的明亮度或?qū)Ρ榷鹊淖儎印?br> 為了解決該問題，提出了在各像素的反射型像素電極的下側(cè)配設(shè)了 1 比特存儲單元的液晶裝置(例如，參照專利文獻(xiàn)l)。在將這樣的存儲單 元配置于各像素的液晶裝置中，利用存儲單元鎖存來自數(shù)據(jù)線的圖像信 號，該信號被施加給各像素的液晶層。存儲單元將信號保持至有新的信號 寫入為止。因此，例如可以簡單且有效地進(jìn)行如下所示的顯示切換，即在 將靜止圖像保存在存儲器中之后，顯示其他靜止圖像，然后再次顯示已保 存的靜止圖像。另外，通過將像素電壓數(shù)字化，可以得到很難發(fā)生由串?dāng)_ 等導(dǎo)致的顯示品質(zhì)的劣化的效果。
另外，通過向液晶施加直流電壓，防止產(chǎn)生所謂圖像保留(液晶分子 的取向在特定方向上一致而引起的顯示圖像的劣化現(xiàn)象)，所以周期性反
相施加在液晶上的電壓的極性是有效的(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。
另外，在各像素具備存儲單元的液晶裝置中的用于使施加在液晶上的 電壓反相的電路構(gòu)成，例如被記載于專利文獻(xiàn)3和專利文獻(xiàn)4中。記載于 這些專利文獻(xiàn)中的技術(shù)，在使施加到液晶的一方電極的電壓、和施加到對 置電極(共用電極)的電壓的極性周期性發(fā)生反相方面是共用的。其中， 就專利文獻(xiàn)3的技術(shù)而言，是利用晶體管的導(dǎo)通/截止來切換將從SRAM 得到的互補信號的哪一個提供給液晶。另外，就專利文獻(xiàn)4記載的技術(shù)而 言，當(dāng)使施加給液晶的電壓發(fā)生反相時，如果產(chǎn)生偏移，則成為圖像保留 的原因，所以為了使從光傳感器得到的響應(yīng)波形在各場(field)相等，對 施加給對置電極(共用電極)的電壓的偏移電壓進(jìn)行微調(diào)節(jié)。
另外，作為液晶裝置的一個形態(tài)，己知有向液晶層施加基板面方向的 電場來進(jìn)行液晶分子的取向控制的方式(以下稱為橫向電場方式)，根據(jù) 向液晶施加電場的電極的形態(tài)，被稱為IPS (In—Plane Switching)方式、 FFS (Fringe—Field Switching)方式等(例如，參照專利文獻(xiàn)5)。橫向 電場方式的液晶通過使水平的液晶分子橫向旋轉(zhuǎn)來控制光的透過狀態(tài)。由 于不發(fā)生液晶分子的垂直方向的偏斜，所以由視場角導(dǎo)致的亮度變化/顏色 變化少。因此，在需要高視場角特性和高品質(zhì)的顯色性時利用橫向電場方 式的液晶。
專利文獻(xiàn)l:特開平8—286170號公報
專利文獻(xiàn)2:特開平5—303077號公報
專利文獻(xiàn)3:特開2005 — 148453號公報
專利文獻(xiàn)4:特開2005—25048號公報
專利文獻(xiàn)5:特開2001—337339號公報
為了防止液晶的圖像保留，需要防止長時間向液晶施加直流電壓。圖 13是表示防止液晶裝置中的圖像保留所必需的動作的圖，(A)是表示向 液晶施加電壓時的動作的圖，(B)是表示未向液晶施加電壓時的動作的 圖。在圖13中，使用向液晶層施加垂直于基板面的電場的類型的液晶(例 如，TN液晶)。
如圖13 (A)所示，當(dāng)向液晶400施加電壓時，為了防止圖像保留， 例如周期性地使施加給液晶的電壓的極性發(fā)生反相。即，向圖中的XI、
X2的各端子施加的電壓的極性被周期性地切換。其中，液晶400具有下 部電極Lp和上部電極(共用電極)LCcom。
另外，如圖13 (B)所示，當(dāng)在不向液晶400施加電壓的情況下防止 圖像保留時，重要的是使下部電極Lp和上部電極(共用電極)LCcom短 路成為等電位，不產(chǎn)生直流偏置。其中，在圖13 (B)中，為方便起見， 使用開關(guān)SW1使得液晶的兩個電極短路，但實際上通過向各電極施加相 同電壓，從而實現(xiàn)液晶400的兩極的短路狀態(tài)。
但是，在各像素具備存儲電路的液晶裝置中，現(xiàn)實中很難實現(xiàn)如圖13 (A) 、 (B)所示意記載的理想動作(用于防止圖像保留的極性反相動 作或兩極的短路動作)。
圖14 (A) (C)是用于說明在各像素電路具備存儲電路的液晶裝 置中使液晶的兩極的電壓發(fā)生反相時的問題點的圖。
作為使液晶的兩極的電壓反相的實施方式，有如圖14 (A)所示對對 置電極(共用電極)LCcom的電壓進(jìn)行固定、將下部電極Lp的電壓(Vp) 的極性反相的方法、和如圖14 (B)所示同時變換下部電極Lp和共用電 極LCcom的各電壓(Vp和Vcom)的方法。其中，在圖14 (A) (C) 中，施加到液晶的電壓為"5V"和"0V"。
如果采用如圖14 (A)所示的方法，因為沒有必要改變對置電擇(共 用電極)LCcom的電位(Vcom=0V)，所以比較便利，但由于需要使下 部電極Lp的電壓(Vp)相對于Vcom發(fā)生相對變化，結(jié)果需要使用負(fù)電 源。用負(fù)電源使各像素所具備的各存儲電路動作是不現(xiàn)實的，所以在使用 存儲電路的液晶裝置中，不能采用圖14 (A)的方式。
因此，如圖14 (B)所示，不得不采用同時變換下部電極Lp和共用 電極LCcom的各電壓(Vp和Vcom)的方法。此時，成為問題的是，對 置電極(共用電極)LCcom由于是液晶裝置的所有像素通用的電極，所以 在基板間夾持的全體液晶層作為負(fù)載電容發(fā)揮作用，因此，電壓變化延遲。
也就是說，如圖14 (C)所示，就下部電極Lp而言，由于是l像素 單位的電極，所以負(fù)載輕。因此，在液晶兩極的電壓發(fā)生反相時(時刻tl)， 下部電極Lp的電壓(Vp)迅速發(fā)生變化。與此相對，對置電極(共用電 極)LCcom的電壓(Vcom)的變換由于負(fù)載重而延遲，如圖14 (C)所
示，經(jīng)過過渡期間T1 (時刻tl t2)，電壓發(fā)生轉(zhuǎn)換。因此，結(jié)果在過渡 期間T1內(nèi)，施加到液晶的電壓隨著時間的經(jīng)過而緩慢變化，與此相伴隨 的液晶的透過率的變化，由于該變化延遲，所以容易映入人的眼簾，由此 容易發(fā)生閃爍(視覺閃爍)。
另夕卜，為了進(jìn)行如圖14 (B)那樣的電壓反相控制，Vp和Vcom需要 由單獨的控制電路分別控制，不能否認(rèn)電路構(gòu)成變得復(fù)雜。
圖15 (A) 、 (B)是用于說明在各像素電路具備存儲電路的液晶裝 置中使液晶的兩極為短路狀態(tài)(相同電位狀態(tài))時的問題點的圖。如圖15 (A)所示，從單獨的電路(布線)向液晶400的兩個電極(Lp、 LCcom) 施加接地電位(GND1、 GND2)。但是，經(jīng)由單獨的電路(布線)施加給 各電極的各接地電位(GND1、 GND2)，由于各自獨立地產(chǎn)生電壓電平的 變動，所以有時會產(chǎn)生相對差。
另夕卜，液晶的各電極(Lp、 LCcom)具有二維分散，所以其電壓(Vp、 Vcom)在面內(nèi)具有偏差，由此，也會在各像素的兩極產(chǎn)生直流偏置。
因此，結(jié)果如圖15 (B)所示，會在液晶400的各像素的兩極產(chǎn)生直 流偏置電壓(AV)。其中，圖中的Vgndl、 Vgnd2表示考慮面內(nèi)偏差的 各像素的兩極的電壓。這樣的直流偏置電壓AV成為圖像保留的原因。
由此，在各像素具備存儲電路的液晶裝置中，很難不發(fā)生閃爍，也很 難進(jìn)行用于防止圖像保留的施加電壓的反相，以及很難實現(xiàn)不發(fā)生直流偏 置的完全短路狀態(tài)。另外，由于需要分開控制液晶的各電極(Lp、 LCcom) 的電壓，所以用于控制的電路構(gòu)成變得復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于如上所述的考察而完成的發(fā)明，其目的在于，通過簡 單的電路構(gòu)成和簡單的控制，在對閃爍進(jìn)行抑制的同時實現(xiàn)施加電壓的高 精度的反相，并防止圖像保留，另外，當(dāng)不向液晶施加電壓時，不產(chǎn)生直 流偏置而實現(xiàn)兩極的短路。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置的一個實施方式中，包括橫向電場方式的 液晶元件，其向液晶層施加基板面方向的電場，進(jìn)行液晶分子的取向控制，
且具備第一像素電極和第二像素電極；存儲電路，其設(shè)置在各像素電路且
作為第一電壓和第二電壓的供給源發(fā)揮功能；和施加電壓反相電路，其設(shè) 置于各像素電路且通過對分別將由上述存儲電路供給的上述第一和第二 電壓提供給上述液晶元件的上述第一像素電極和上述第二像素電極的哪 一個進(jìn)行切換，從而使被施加給上述液晶元件的電壓發(fā)生反相。
橫向電場方式的液晶具有在夾持液晶的2個基板中的一個基板側(cè)配置 與l個像素相對應(yīng)的2個電極的結(jié)構(gòu)，像TN液晶那樣，與使用所有像素 共用的共用電極(LCcom)時相比，負(fù)載電容小(g卩，橫向電場方式的液 晶的各像素的負(fù)載電容僅是與一個像素相當(dāng)?shù)碾娙?。因此，在對施加給 液晶的電壓進(jìn)行反相的情況下，各電極的電壓都迅速發(fā)生變化。在本發(fā)明 中，著眼于橫向電場方式的液晶的這種特性，積極采用橫向電場方式的液 晶。另外，采用如下所示的將電壓供給與電壓反相的各功能完全分離的新 的像素電路構(gòu)成，即，使存儲電路僅作為電壓供給源發(fā)揮功能，施加給液 晶的電壓的反相由專用的施加電壓反相電路來實現(xiàn)。施加電壓反相電路以 從存儲電路供給的第一或第二電壓(例如，與"1"或者"0"對應(yīng)的"5V
(VDD)"或"0V (GND)"的電壓)作為電源電壓進(jìn)行動作。艮卩，施 加電壓反相電路在從存儲電路供給的電源電壓(第一或者第二電壓)、和 基準(zhǔn)電源電位(接地)之間進(jìn)行動作，接著，對將從存儲電路供給的電壓
(第一或者第二電壓)以及基準(zhǔn)電源電壓(接地)分別提供給橫向電場方 式的液晶的第一以及第二像素電極的哪一個(即，各電壓的供給路徑)進(jìn) 行切換。也就是說，僅僅切換電壓的供給路徑，由于電壓源自身是共用的， 所以電壓在反相前和反相后的電壓值自身沒有任何變動，正確的電壓的極 性反相得到實現(xiàn)。另外，通過液晶的面內(nèi)偏差，即使各像素的電壓電平有 若干變動，如上所述各像素中的電壓源自身是共用的，在該像素內(nèi)電壓在 反相前和反相后的電壓值自身沒有任何變動，因此，在各像素中未發(fā)生直 流偏置。另外，由于僅僅切換電壓的供給路徑，所以可以由簡單的電路同 時實現(xiàn)分別提供給第一和第二像素電極的電壓電平的轉(zhuǎn)換。沒有必要像以 往那樣用單獨的電路控制共用Vcom和下部電極的電壓Vp，高精度地調(diào) 整各電壓，且釆取各電壓的切換定時的同步。橫向電場方式的液晶如上所 述迅速進(jìn)行各電極的電壓變化，可以實現(xiàn)高速響應(yīng)，所以難以發(fā)生以前那 樣的在電壓的過渡期間液晶的透過率逐漸變化的現(xiàn)象，閃爍得到抑制。另 外，即使液晶的透過率隨時間發(fā)生變化，其變化非常迅速，所以人眼難以 辨識，即便在這一點上閃爍也被抑制。另外，施加電壓反相電路的基準(zhǔn)電
源電壓在例如為接地電平時，如果使從存儲電路供給的電壓為ov，被施 加給液晶的兩個電極的電壓都準(zhǔn)確地為ov，未向液晶施加電壓時的短路
狀態(tài)得到實現(xiàn)，不會產(chǎn)生直流偏置。
另外，在本發(fā)明的液晶裝置的其他實施方式中，上述施加電壓反相電
路包括在上述存儲電路的上述第一以及第二電壓的供給端和基準(zhǔn)電源電 位之間串聯(lián)連接的第一以及第二開關(guān)元件；同樣在上述存儲電路的上述第 一以及第二電壓的供給端和上述基準(zhǔn)電源電位之間串聯(lián)連接的第三以及 第四開關(guān)元件，上述第一以及第二開關(guān)元件的共用連接點與上述第三以及 第四開關(guān)元件的共用連接點分別和上述液晶元件的上述第一像素電極和 第二像素電極連接，同時利用切換控制信號對是選擇性使上述第一以及第 四開關(guān)元件導(dǎo)通還是選擇性使上述第二以及第三開關(guān)元件導(dǎo)通進(jìn)行控制。
明確施加電壓反相電路的具體電路構(gòu)成例子。在存儲電路的電壓供給 端和基準(zhǔn)電源電位(通常為接地)之間串聯(lián)連接2個開關(guān)元件，而且這樣 的2個開關(guān)元件的組有兩組，各組并聯(lián)設(shè)置，此外，各組的2個開關(guān)元件 的共用連接點與液晶的第一以及第二像素電極電連接。此外，進(jìn)行如下所 示的控制，即當(dāng)一組的一個開關(guān)元件導(dǎo)通將來自存儲電路的電壓提供給液 晶時，另一組的一個開關(guān)元件導(dǎo)通，將基準(zhǔn)電源電位(接地)提供給液晶； 同樣地，還進(jìn)行如下所示的控制，即當(dāng)另一組的另一個開關(guān)元件導(dǎo)通將來 自存儲電路的電壓提供給液晶時，另一組的另一個開關(guān)元件導(dǎo)通，將基準(zhǔn) 電源電位(接地)提供給液晶。
這樣的四個開關(guān)元件的同步切換控制可以使用切換控制信號簡單實 現(xiàn)。例如，如果使用反相的時鐘信號，可以簡單地進(jìn)行導(dǎo)通一方的開關(guān)元 件同時截止另一方的開關(guān)元件這樣的控制。另外，因為是由最小限度的元 件構(gòu)成，所以實現(xiàn)了迄今為止無法簡化的小型(compact)電路。
另外，在本發(fā)明的液晶裝置的其他實施方式中，上述第一、第二、第 三以及第四開關(guān)元件是由相同導(dǎo)電型的晶體管構(gòu)成，上述切換控制信號是 互為反相的時鐘信號。
己經(jīng)明確各開關(guān)元件由相同導(dǎo)電型的晶體管(包括MOS晶體管、雙 極晶體管)構(gòu)成，第一 第四晶體管的導(dǎo)通/截止是由互補的時鐘(互為反 相的時鐘)來控制。從存儲電路供給的電壓被直接施加給第一 第四的各
MOS晶體管的源或漏極，但各MOS晶體管的源/漏極之間的耐壓相當(dāng)高， 所以不會產(chǎn)生耐壓的問題。另外，存儲電路和施加電壓反相電路直接連結(jié) (例如，如上述專利文獻(xiàn)4所公開的那樣，向液晶供給電壓的通路不存在 MOS晶體管的柵/源極路徑)，所以存儲電路和施加電壓反相電路的高電 壓電平側(cè)的電源電壓的值可以相同，構(gòu)成施加電壓反相電路的4個晶體管 的柵電位是由來自像素陣列外部的信號 CLK、 /CLK供給，所以可以提 供任意電壓(從SRAM供給的VDD電壓不會Vth損耗(drop)的稱之為 VDD+Vth的電壓)。就專利文獻(xiàn)4公開的技術(shù)而言，需要使來自SRAM 的供給電壓為VDD+Vth，所以需要構(gòu)成SRAM的各晶體管由高耐壓晶體 管構(gòu)成，與此相對，在本發(fā)明中，作為構(gòu)成SRAM的晶體管，即便不使用 高耐壓晶體管，在能夠借助構(gòu)成施加電壓反相電路的晶體管將Vdd電壓施 加給液晶這一點，是有優(yōu)勢的。其中，在本發(fā)明的情況下，向構(gòu)成施加電 壓反相電路的晶體管的柵極，作為CLK、 /CLK施加稱之為(VDD+Vth) 的高電壓，但通常與晶體管的S/D (源/漏)耐壓相比，柵極耐壓的耐壓性 更出色，尤其沒有問題。另外，在使晶體管S/D耐壓為高耐壓化的情況下， 容易產(chǎn)生如下所屬的問題需要使晶體管的結(jié)構(gòu)自身為適于高耐壓的結(jié) 構(gòu)，而且晶體管的S/D尺寸增大。但在使柵極耐壓為高耐壓化的情況下， 僅僅增厚柵極氧化膜厚度就可以實現(xiàn)高耐壓化，其實現(xiàn)比較容易。另外， 在施加電壓反相電路中使用的4個晶體管以向液晶施加VDD或者GND電 位為目的，所以晶體管的尺寸(W/L)可以為任意尺寸。但是，在使向液 晶的充電時間、放電時間相等的情況下，優(yōu)選使4個晶體管尺寸相等。如 此，在本發(fā)明中，沒有必要使構(gòu)成存儲電路的晶體管或構(gòu)成施加電壓反相 電路晶體管為高耐壓晶體管，可以形成小型的像素電路，不會使器件的制 造工藝復(fù)雜化。另外，互補的時鐘信號在數(shù)字電路中被廣泛使用，其生成 比較容易。
另外，在本發(fā)明的液晶裝置的其他實施方式中，上述第一以及第二控 制信號的電壓電平被設(shè)定成使上述第一以及第三的各晶體管充分導(dǎo)通的 足夠的電壓電平，由此，從上述存儲電路供給的上述第一電壓在不使電壓
值降低的情況下被施加給上述液晶元件的上述第一或第二像素電極。
從存儲電路例如將5V (VDD)的電源電壓提供給施加電壓反相電路。 在這里，如果在施加電壓反相電路產(chǎn)生電壓損耗，只能向液晶施加不滿足 5V (VDD)的不足的電壓，電壓的利用效率降低。但是，發(fā)揮向液晶提 供來自存儲電路的電壓的功能的第一以及第三MOS晶體管如果充分導(dǎo) 通，來自存儲電路的電壓(5V二VDD)被直接提供給液晶，不會產(chǎn)生問 題。這是在第一^^第四的各晶體管例如為NMOS晶體管時，通過利用5V (VDD)十閾值電壓(Vth)以上的電壓電平的控制信號來驅(qū)動第一以及 第三NMOS晶體管的柵極而得到實現(xiàn)。超過VDD的電壓例如可以通過使 用自舉電路使電源電壓升高而簡單地獲得，所以在實現(xiàn)如上所述的NMOS 晶體管的柵極驅(qū)動方法時，尤其沒有問題。
另外，在本發(fā)明的液晶裝置的其他實施方式中，上述施加電壓反相電 路還具有在上述切換控制信號的電壓電平發(fā)生變化的時刻將來自上述存 儲電路的電壓供給切斷的開關(guān)元件。
在構(gòu)成施加電壓反相電路的串聯(lián)連接的2個晶體管的導(dǎo)通/截止進(jìn)行 切換的途中，出現(xiàn)各晶體管同時導(dǎo)通的狀態(tài)，此時有貫通電流流過。因此， 在產(chǎn)生貫通電流的時刻，截止開關(guān)元件，切斷來自存儲電路的電壓(電流) 的供給，可以確實可靠地防止貫通電流流過。
另外，在本發(fā)明的液晶裝置的其他實施方式中，上述液晶裝置是利用 PWM (Pulse Width Modulation)驅(qū)動被灰度等級加權(quán)的數(shù)字驅(qū)動方式的液 晶裝置，上述互為反相的時鐘信號可以基于上述數(shù)字驅(qū)動用的定時脈沖而 得到。
在液晶的數(shù)字驅(qū)動方式(是PWM驅(qū)動方式,對1幀進(jìn)行子場(subfidd) 分割，控制各子場中液晶的導(dǎo)通/截止，所以有時也稱為子場驅(qū)動)中，為 了確定各子場中液晶的導(dǎo)通/截止，必須生成基于定時電路的定時脈沖。由 施加電壓反相電路提供的控制信號(互補的時鐘信號)，可以通過直接援 用該定時脈沖或者對該定時脈沖進(jìn)行分頻或倍增而簡單地生成。由此，在 本發(fā)明中，不需要用于生成控制信號的特殊電路(專用的電路)，因此， 可以使電路構(gòu)成(系統(tǒng)構(gòu)成)簡潔化。
另外，在本發(fā)明的液晶裝置的其他實施方式中，借助上述像素電路內(nèi)
的共用的電源布線提供上述存儲電路和上述施加電壓反相電路的上述基 準(zhǔn)電源電位。
當(dāng)將液晶的兩極短路時，將由存儲電路提供的電壓(例如ov)提供 給液晶的一個電極，將施加電壓反相電路的基準(zhǔn)電源電位(例如ov)提
供給液晶的另一個電極。此時，存儲電路的接地布線和施加電壓反相電路 的接地布線如果在像素電路內(nèi)是共用的，即使由于液晶的面內(nèi)偏差等電壓
電平(ov)發(fā)生變動，雙方的電位都同樣發(fā)生變動，所以結(jié)果不會產(chǎn)生在
液晶的兩個電極施加的電壓電平的相對電位差。由此，當(dāng)未向液晶施加電 壓時，高精度的短路狀態(tài)得到實現(xiàn)，不會產(chǎn)生直流偏置，因此不必?fù)?dān)心出 現(xiàn)圖像保留。
另外，在本發(fā)明的其他實施方式中，上述存儲電路是保持1比特數(shù)據(jù)
的SRAM型的存儲單元。
作為SRAM單元，包括以高電阻(例如以離子注入形成的電阻)形成 觸發(fā)器的負(fù)載的高電阻型SRAM元件、也包括負(fù)載且由MOS晶體管構(gòu)成 的全CMOS型元件，進(jìn)而還包括使用多個變換器形成觸發(fā)器的鎖存型元 件。
另外，在本發(fā)明的液晶裝置的其他實施方式中，上述橫向電場方式的 液晶元件是IPS (In—Plane Switching)方式的液晶元件。
作為橫向電場方式的液晶，使用有具有實際使用效果的IPS液晶。
另外，在本發(fā)明的液晶裝置的其他實施方式中，上述液晶裝置是反射 型的液晶裝置，上述存儲電路和上述施加電壓反相電路被配設(shè)在由將光反 射的材料構(gòu)成的上述第一以及第二像素電極下側(cè)的元件形成區(qū)域。
在是反射型液晶的情況下，可以在像素電極的下部設(shè)置元件形成區(qū) 域。本發(fā)明的施加電壓反相電路可以成為簡潔的構(gòu)成，所以在像素電極下 部的空間配置存儲電路和施加電壓反相電路是很容易的。因此，不會增大 像素電路的占有面積，有可能形成本發(fā)明的像素電路。
另外，在本發(fā)明的液晶裝置的其他實施方式中，上述施加電壓反相電 路在將圖像顯示于上述液晶元件時，在規(guī)定的時刻使上述液晶元件的上述 第一以及第二電極的電壓反相。
在何時使液晶的施加電壓反相可以根據(jù)使用的液晶的特性而適當(dāng)決定。為了防止圖像保留，例如優(yōu)選在每一幀(或者每數(shù)幀)對給液晶的兩 個電極施加的電壓的極性進(jìn)行反相。
另外，本發(fā)明的有源矩陣基板包括第一像素電極和第二像素電極， 用于向橫向電場方式的液晶元件的液晶層施加電場；存儲電路，其設(shè)置在 各像素電路且作為第一電壓和第二電壓的供給源發(fā)揮功能；和施加電壓反 相電路，其設(shè)置于各像素電路，通過對分別將由上述存儲電路供給的上述 第一和第二電壓提供給上述液晶元件的上述第一像素電極和上述第二像
素電極的哪一個進(jìn)行切換，從而使被施加給上述液晶元件的電壓發(fā)生反 相。
明確了連接液晶層之前的有源矩陣基板自身的構(gòu)成。 另外，本發(fā)明的電子設(shè)備搭載本發(fā)明的液晶裝置。
本發(fā)明的液晶裝置例如可以搭載于移動電話的副面板、低耗電的筆記 本型個人電腦、反射型投影儀等電子設(shè)備。由于伴隨電壓反相的靜止畫的 閃爍得到抑制，可以顯示高畫質(zhì)的圖像。另外，由于直流偏置的產(chǎn)生降低， 難以出現(xiàn)圖像保留，所以顯示圖像的畫質(zhì)隨時間推移的劣化也難以出現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明，利用簡單的電路構(gòu)成以及簡單的控制，可以在抑制閃爍 的同時，實現(xiàn)施加電壓的高精度反相，另外，在未向液晶施加電壓時，可 以實現(xiàn)不使直流偏置發(fā)生的短路狀態(tài)。


圖1是表示本發(fā)明的液晶裝置中1個像素的構(gòu)成的圖。
圖2 (A) (C)是表示圖1所示的存儲電路(存儲單元)10的電
路構(gòu)成例子的圖。
圖3是表示像素電路50的具體電路構(gòu)成的一例的電路圖。
圖4 (A) (C)是用于說明由施加電壓反相電路施加給液晶的電壓
的極性反相動作的圖。
圖5是表示圖3的像素電路的動作時刻的時間圖，(A)是表示存儲
電路的動作的時間圖，(B)是表示施加電壓反相電路的動作的時間圖。 圖6是表示本發(fā)明的液晶裝置的總體構(gòu)成的一例的框圖。 圖7是表示本發(fā)明的有源矩陣基板的主要部分的剖面結(jié)構(gòu)的圖。
圖8是表示使用了圖7所示的有源矩陣基板的液晶裝置(橫向電場方 式的液晶裝置)的剖面結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖9是用于說明具有抑制貫通電流(Ipeak)的機(jī)構(gòu)的施加電壓反相電 路的電路構(gòu)成和動作的圖，(A)是表示電路構(gòu)成的電路圖，(B)是表 示(A)的電路的動作的時間圖，(C)是表示不具有抑制貫通電流的機(jī) 構(gòu)的比較例的電路的動作的時間圖。
圖10是具備副面板的便攜式終端(包括移動電話終端、PDA終端、 可以移攜帶的個人電腦)的立體圖。
圖11是使用了本發(fā)明的液晶裝置的便攜式信息終端(包括PDA、個 人電腦、文字處理器等)的立體圖。
圖12是表示將本發(fā)明的反射型液晶裝置用作光調(diào)制器的投影儀(投 射型顯示裝置)的主要部分的概略構(gòu)成的圖。
圖13是表示為了防止液晶裝置中的圖像保留所必需的動作的圖， (A)是表示向液晶施加電壓時的動作的圖，(B)是表示未向液晶施加 電壓時的動作的圖。在圖13中，使用向液晶層施加垂直于基板面的電場 的類型的液晶(例如，TN液晶)。
圖14 (A) (C)是用于說明在各像素電路中具備存儲電路的液晶 裝置中使液晶的兩極的電壓反相時的問題點的圖。
圖15 (A) 、 (B)是用于說明在各像素電路中具備存儲電路的液晶 裝置中使液晶的兩極為短路狀態(tài)(相同電位狀態(tài))時的問題點的圖。
圖中l(wèi)一定時脈沖生成電路，2 —掃描線驅(qū)動電路，3 —數(shù)據(jù)線驅(qū)動 電路，4一顯示存儲器，5 —含有多個像素電路的圖像顯示區(qū)域，6 —灰度 等級存儲器，IO—存儲電路(二值電壓的電壓供給源，例如SRAM) ， 20 一施加電壓反相電路(路徑切換部)，30—橫向電場方式的液晶元件(IPS 液晶元件)，50 —像素電路，VDD—高電平電源電位(高電平電源電壓)， GND—基準(zhǔn)電源電位(基準(zhǔn)電源電壓)，WL—掃描線，DL、 /DL—數(shù)據(jù) 線，Ml、 M2 —傳輸門，M3 M6—構(gòu)成觸發(fā)器的晶體管，M7 M10 —構(gòu) 成施加電壓反相電路的晶體管，Q—存儲電路的電壓供給端，L2a、 L2b、 L2c—共用的基準(zhǔn)電源電壓(GND)布線，CK、 /CK—用于使施加電壓反 相的互補時鐘信號。
具體實施例方式
接著，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。
(第一實施方式)
首先，對l個像素的基本構(gòu)成進(jìn)行說明。
(l個像素的基本構(gòu)成)
圖1是表示本發(fā)明的液晶裝置中1個像素的構(gòu)成的圖。如圖1所示，
1個像素構(gòu)成為包括像素電路50、和橫向電場方式的液晶(在這里為IPS 液晶。不過并不限于此)30。
橫向電場方式的液晶是向液晶層施加基板面方向的電場進(jìn)行液晶分 子的取向控制的方式的液晶，已知根據(jù)向液晶施加電場的電極的形態(tài)被稱 為IPS (In—Plane Switching)方式、FFS (Fringe—Field Switching)方式 等。橫向電場方式的液晶具有在夾持液晶的2個基板的一個基板側(cè)配置與 1個像素對應(yīng)的2個電極的結(jié)構(gòu)，像TN液晶那樣，與使用所有像素共用 的共用電極(LCcom)的情況相比，負(fù)載電容小(即，橫向電場方式的液 晶的各像素的負(fù)載電容僅僅是與l個像素相當(dāng)?shù)碾娙?。因此，在使施加 給液晶的電壓反相的情況下，各電極的電壓都迅速變化。在本發(fā)明中，著 眼于橫向電場方式的液晶的這種特性，為了減輕負(fù)載并加快兩個電極的電 壓變化，積極采用橫向電場方式的液晶。
其中，就IPS液晶裝置的構(gòu)造而言，使用圖7和圖8在后面敘述。從 圖8可以清楚地知道，IPS液晶裝置鄰近相同基板側(cè)配置有第一以及第二 像素電極(由光反射性的材料構(gòu)成)218a、 218b，而且電場E沿基板的面 方向被水平施加。
另外，像素電路50包括柵極與掃描線(WL)連接且一端(源極或 者漏極)與數(shù)據(jù)線(DL)連接的像素選擇晶體管(NMOS晶體管)Ml、 作為電壓供給源發(fā)揮作用的存儲電路10、用于使施加到液晶的兩極的電壓 反相的施加電壓反相電路(路徑切換部)20。
存儲電路10在借助第一電源布線(Lla)所施加的高電平側(cè)電源電壓 (VDD: 5V)和借助第二電源布線(L2a)所施加的接地電位(GND)之 間動作。經(jīng)由數(shù)據(jù)線(DL)向該存儲電路10中寫入與黑/白相對應(yīng)二值電壓(例如第一電壓VDD (5V)，第二電壓GND (0V))。該存儲電 路10起的作用是將寫入的電壓(VDD或者GND)作為電源電壓提供給施 加電壓反相電路20，與施加給液晶的電壓的反相沒有關(guān)系。
施加電壓反相電路(路徑切換部)20連接于存儲電路10的電壓供給 端(Q)和基準(zhǔn)電源電位(GND)之間。施加電壓反相電路20將由存儲 電路IO供給的VDD (5V)作為高電平側(cè)電源電壓進(jìn)行動作。低電平側(cè)電 源電壓(GND)經(jīng)由第二電源布線(L2a)被施加。向該施加電壓反相電 路20輸入互為反相的互補時鐘信號(用于路徑切換的切換控制信號)CK、 /CK，在該互補時鐘信號CK、 /CK的電壓電平發(fā)生反相的時刻，向液晶供 給的電壓路徑被切換。
在圖1中，Llb是用于將第一電源布線(Lla)的電源電位VDD提供 給存儲電路10的布線。另外，L2b是用于將第二電源布線(L2a)的電源 電位GND提供給施加電壓反相電路20的布線。另外，L2c是用于將第二 電源布線(L2a)的電源電位(GND)提供給存儲電路10的布線。另夕卜， L3是用于將由存儲電路10的電壓供給端Q輸出的二值電壓(VDD、GND) 提供給施加電壓反相電路20的布線。
向存儲電路IO提供接地電位的接地布線、和向施加電壓反相電路20 提供接地電位的接地布線在像素電路50內(nèi)是共用的。即，接地布線(L2a、 L2b、 L2c)是共用的接地布線(即，不是其他系統(tǒng)的接地布線)，因此， 由存儲電路IO提供的接地電位(OV)、和作為施加電壓反相電路20的基 準(zhǔn)電源電位(GND)的接地電位(OV)始終一致，不會產(chǎn)生相對電位差 (即，如果一方變動則另一方也同樣變動，所以始終不會產(chǎn)生相對電位 差)。這意味著當(dāng)從施加電壓反相電路20向液晶30的兩極施加0V，使 液晶30為短路狀態(tài)時，未發(fā)生直流偏置。 (存儲單元的構(gòu)成例)
圖2 (A) (C)是表示圖1所示的存儲電路(存儲單元)10的電 路構(gòu)成例的圖。都是SRAM (靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器)型的存儲單元。
在圖2 (A)的存儲單元(鎖存型存儲單元)中，由驅(qū)動能力大的變 換器INV1和驅(qū)動能力小的變換器INV2構(gòu)成用于保持1比特的數(shù)據(jù)的觸 發(fā)器。
圖2 (B)的存儲單元(高電阻型存儲單元)是由2個傳輸晶體管(作 為像素選擇晶體管發(fā)揮功能的NMOS晶體管)Ml、 M2，構(gòu)成觸發(fā)器的 NMOS晶體管M4、 M6，和負(fù)載電阻R1、 R2構(gòu)成。作為數(shù)據(jù)線，設(shè)置有 供給互補信號的2根數(shù)據(jù)線(DL、 /DL)。
圖2 (C)的存儲單元是全CMOS構(gòu)成的存儲單元。與圖2 (B)的基 本構(gòu)成相同。但是，觸發(fā)器的負(fù)載是由PMOS晶體管M3、 M5構(gòu)成。作 為數(shù)據(jù)線，設(shè)置有供給互補信號的2根數(shù)據(jù)線(DL、 /DL)。
(像素電路的構(gòu)成)
圖3是表示像素電路50的具體電路構(gòu)成的一例的電路圖。在圖3中， 作為存儲電路IO，使用圖2 (C)所示的全CMOS構(gòu)成的存儲單元。
另外，施加電壓反相電路20是由如下所示的晶體管構(gòu)成，即串聯(lián)連 接于存儲電路10的電壓供給端(Q)和基準(zhǔn)電源電位(GND)之間且作 為第一以及第二開關(guān)元件的NMOS晶體管(M7、 M8)、和同樣串聯(lián)連接 于存儲電路10的電壓供給端(Q)和基準(zhǔn)電源電位(GND)之間且作為 第三以及第四開關(guān)元件的NMOS晶體管(M9、 M10)。
作為第一以及第二開關(guān)元件的NMOS晶體管(M7、 M8)的共用連接 點(c)、和作為第三以及第四開關(guān)元件的NMOS晶體管(M9、 M10)的 共用連接點(d)，分別與橫向電場方式的液晶(IPS液晶元件)30的第 一以及第二電極(圖8的參照符號218a、 218b)連接。
此外，向作為第一以及第四開關(guān)元件的NMOS晶體管(M7、 M10) 的柵極輸入作為切換控制信號的時鐘(CK)，根據(jù)該時鐘(CK)，對NMOS 晶體管(M7、 M10)同步導(dǎo)通還是截止進(jìn)行控制。
同樣地，向作為第二以及第三開關(guān)元件的NMOS晶體管(M8、 M9) 的柵極輸入作為切換控制信號且與CK反相的時鐘(/CK)，根據(jù)該時鐘 (/CK)，對NMOS晶體管(M8、 M9)同步導(dǎo)通還是截止進(jìn)行控制。
艮P， NMOS晶體管(M7、 M8)是串聯(lián)連接于存儲電路10的電壓供 給端(Q)和基準(zhǔn)電源電位(GND)之間的一組晶體管。同樣地，第三以 及第四晶體管(M9、 M10)是串聯(lián)連接于存儲電路10的電壓供給端(Q) 和基準(zhǔn)電源電位(GND)之間的一組晶體管。此外，各組的晶體管(M7 以及M8， M9和M10)具有并聯(lián)連接于存儲電路10的電壓供給端(Q)
和基準(zhǔn)電源電位(GND)之間的關(guān)系。各組的2個NMOS晶體管的共用 連接點(c、 d)與液晶元件30的第一以及第二像素電極(圖8的參照符 號218a、 218b)電連接。
此外，當(dāng)一組的一個晶體管(在這里為第一NMOS晶體管M7)導(dǎo)通 并將來自存儲電路10的電壓提供給液晶元件30的一個電極(圖8的218a) 時，另一組的另一個NMOS晶體管(在這里為第四NMOS晶體管M10) 導(dǎo)通并將基準(zhǔn)電源電位(接地)提供給液晶元件30的另一電極(圖8的 218b)。
同樣地，當(dāng)另一組的另一個晶體管(即第三NMOS晶體管(M9)) 導(dǎo)通并將來自存儲電路10的電壓提供給液晶元件30的一個電極(圖8的 218a)時， 一組的另一個NMOS晶體管(即第二NMOS晶體管(M8)) 導(dǎo)通并將基準(zhǔn)電源電位(接地)提供給液晶元件30的另一電極(圖8的 218b)。
另外，如先前說明的那樣，存儲電路10的接地電位和施加電壓反相 電路20的接地電位由共用的接地布線(L2 (具體為L2a、 L2b、 L2c)) 提供。由此，當(dāng)分別向液晶元件30的兩個電極(218a、 218b)提供接地 電位時，其電壓電平?jīng)]有相對差，不會發(fā)生直流偏置，不必?fù)?dān)心產(chǎn)生圖像 保留現(xiàn)象。
另外，在圖3的電路中，從存儲電路IO供給的電壓被直接施加給構(gòu) 成施加電壓反相電路20的上側(cè)的NMOS晶體管(M7、 M9)的一端(源 極或者漏極)。 一般地，MOS晶體管的源極/漏極之間的耐壓與柵極"源 極間的耐壓相比更高，所以尤其沒有產(chǎn)生耐壓的問題。
另外，在是圖3的像素電路的情況下，存儲電路10和施加電壓反相 電路20直接連結(jié)，例如，不會像上述專利文獻(xiàn)4公開的那樣，向液晶的 電壓供給通路存在MOS晶體管的柵極/源極路徑那樣的連接形態(tài)。由此， 存儲電路10和施加電壓反相電路20的高電平側(cè)的電源電壓(VDD)的值 可以相同(即VDD都是5V)，由此，可以使構(gòu)成各電路(10、 20)的 MOS晶體管(M1 M10)的尺寸相同。例如，沒有必要使構(gòu)成存儲電路 IO的晶體管(M1 M5)為高耐壓晶體管。
另外，互補時鐘信號(CK、 /CK)在數(shù)字電路中被廣泛使用，其生成 比較容易。特別是基于在使用了 PWM的數(shù)字灰度等級驅(qū)動中使用的定時 脈沖，得到互補時鐘信號(CK、 /CK)是比較容易的。
另外，在圖3的像素電路中，從存儲電路10供給的VDD (5V)直接 成為施加電壓反相電路20的高電平側(cè)的電源電壓，此外，該VDD (5V) 直接被提供給液晶元件30的一個電極(圖8的218a)，這從電壓的利用 效率來看是需要的。為了實現(xiàn)這一點，在NMOS晶體管(M7、M9)的源*漏 極間不發(fā)生電壓損耗成為條件，為此，可以提供能使第一以及第三NMOS 晶體管(M7、 M9)充分導(dǎo)通的柵電壓。
具體而言，可以通過(5V (VDD) +閾值電壓(Vth))以上的電壓 電平的控制信號(CK或者/CK)來驅(qū)動第一以及第三NMOS晶體管(M7、 M9)的柵極。將CK或者/CK升壓到超過VDD的電壓并非難事。例如， 通過使用自舉電路(bootstrap circuit)對電源電壓(VDD)進(jìn)行升壓而可 以簡單地獲得，所以在實現(xiàn)如上所述的NMOS晶體管的柵極驅(qū)動方法時， 尤其沒有問題。
(施加電壓反相電路的基本動作)
圖4 (A) (C)是用于說明基于施加電壓反相電路的施加給液晶的 電壓的液晶反相動作的圖。在圖4中，為方便起見，液晶元件30表示為 電容。
圖4 (A)表示施加電壓反相電路20和液晶元件30連接的狀態(tài)。在 圖4 (B)中，第一以及第四NMOS晶體管(M7、 M10)導(dǎo)通，利用粗線 所示的路徑向液晶元件30的兩個電極施加電壓。在圖4 (C)中，第二以 及第三NMOS晶體管(M8、 M9)導(dǎo)通，用粗線所示的路徑向液晶元件 30的兩個電極施加電壓。
在圖4 (B)所示的狀態(tài)下，從存儲電路10提供的電壓被施加給液晶 元件30的上側(cè)的電極，基準(zhǔn)電源電位(GND)被施加給液晶元件30的下 側(cè)的電極。與此相對，在圖4 (C)所示的狀態(tài)下，從存儲電路10提供的 電壓被施加給液晶元件30的下側(cè)的電極，基準(zhǔn)電源電位(GND)被施加 給液晶元件30的上側(cè)的電極。由此，通過切換電壓施加路徑，可以高速 地施加給液晶元件30的電壓。
另外，從圖4 (B) 、 (C)可以清楚地知道，僅僅是切換電壓施加路 徑，施加給液晶元件30的電壓的電壓源(源極)沒有任何變化。即，施 加給液晶元件30的電壓是從存儲電路10供給的電壓和施加電壓反相電路 20的基準(zhǔn)電源電位(GND)，這在圖4 (A) 、 (B)的各狀態(tài)下都是共 通的。因此，在極性反相的前后電壓值不會產(chǎn)生偏差，可以確保正確的極 性反相，而且可以簡單地進(jìn)行這樣的電壓反相。
如前所述，分開控制下部電極和對置電極(共用電極)的電壓(VP、 Vcom)、高精度地調(diào)整兩電壓的電平、并且是各電壓的施加時刻一致這 樣的復(fù)雜的控制，在本實施方式的電路并非必須。
(存儲電路和施加電壓反相電路的具體動作)
圖5是表示圖3的像素電路的動作時刻的時間圖，(A)是表示存儲 電路的動作的時間圖，(B)是表示施加電壓反相電路的動作的時間圖。
首先，參照圖5 (A)說明存儲電路10的動作。在時刻tl，掃描線 WL從低電平向高電平變化，在時刻t2，數(shù)據(jù)線DL的電位從高電平向低 電平變化。與此相對，圖3的a點(SRAM的輸出點)從高電平向低電平 變化，b點(SRAM的其他輸出點作為存儲電路的電壓供給端Q發(fā)揮功 能)的電壓從低電平向高電平變化.。
在時刻t3，掃描線WL成為低電平，然后，在時刻t4再次向高電平 變化，在時刻t5，數(shù)據(jù)線(/DL)的電位從高電平向低電平變化。與此相 對，圖3的a點(SRAM的輸出點)從低電平向高電平變化，b點(SRAM 的其他輸出點作為存儲電路的電壓供給端Q發(fā)揮功能)的電壓從高電平 向低電平變化。
接著，對施加電壓反相電路20的動作進(jìn)行說明。如圖5 (B)所示， 互補時鐘信號(CK、 /CK)的電壓電平發(fā)生周期性的電壓電平反相。在時 鐘CK為高電平期間(tll tl2、 tl3 tl4、 tl6 tl7、 tl8 tl9、 t21 t22)， 用圖4 (B)中粗線所示的路徑向液晶元件30施加電壓。此時，c點的電 位成為b點(即，存儲電路10的電壓供給端Q)的電位，d點的電位成為 基準(zhǔn)電源電位(接地電位GND)。
另一方面，在時鐘(/CK)為高電平期間(tl2 tl3、 tl4 tl6、 t17 t18、 tl9 t21)，用圖4 (C)中粗線所示的路徑向液晶元件30施加電壓。 此時，d點的電位成為b點(即，存儲電路10的電壓供給端Q)的電位，
C點的電位成為基準(zhǔn)電源電位(接地電位GND)。
此外，b點(即，存儲電路10的電壓供給端Q)的電位如圖5 (B) 所示，在時刻tl5從高電平向低電平變化，在時刻t20從低電平向高電平 變化。
如此，c點和d點的電位是由互補時鐘(CK、 /CK)的電壓電平和此 時的b點的電壓電平來決定，因此，顯示如圖5 (B)所示那樣的變化。 (液晶裝置的總體構(gòu)成)
圖6是表示本發(fā)明的液晶裝置的總體構(gòu)成的一例的框圖。在圖6的液 晶裝置中，作為數(shù)字灰度等級器驅(qū)動方式，采用等間隔子場驅(qū)動(將l個 場期間分割成等間隔的子場而對各子場中的液晶元件20的導(dǎo)通/截止進(jìn)行 控制的方式)(不過，并不限于此)。
圖6的液晶裝置是利用使用了 PWM的驅(qū)動進(jìn)行256灰度等級的灰度 等級顯示的裝置，像素數(shù)為1024X768，能夠輸送一次數(shù)據(jù)的每行的像素 數(shù)為128，利用等間隔子場驅(qū)動顯示面板。
如圖所示，液晶裝置包括定時脈沖生成電路l、掃描線驅(qū)動電路2、 數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路3、顯示存儲器4、含有多個像素電路(50a、 50b、…) 的圖像顯示區(qū)域5、和灰度等級存儲器6。
定時脈沖生成電路1根據(jù)基本時鐘脈沖CLK1生成水平同步信號、垂 直同步信號、子場定時脈沖、掃描線驅(qū)動脈沖等定時脈沖(CLK2、 CLK3)， 向掃描線驅(qū)動電路2和數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路3輸出。
掃描線驅(qū)動電路2在上述的掃描線驅(qū)動脈沖的時刻向各掃描線(WL) 順次輸出"H (高)"電平的信號。另外，該掃描線驅(qū)動電路2也輸出用 于向各像素電路(50a、 50b…)所含有的施加電壓反相電路20提供的互 補時鐘信號(CK、 /CK)。
顯示存儲器4是暫時存儲從外部供給的顯示數(shù)據(jù)的存儲器，具有與圖 像顯示區(qū)域5的像素數(shù)相同數(shù)量的存儲槽(slot)，暫時存儲一個場的量 的顯示數(shù)據(jù)。顯示數(shù)據(jù)例如是顯示表示亮度的灰度等級的8比特的灰度等 級數(shù)據(jù)，取"0" "255"的值。例如"0"表示黑色，"255"表示白色。 從顯示存儲器4讀取的顯示數(shù)據(jù)VD被提供給數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路3。
另外，灰度等級存儲器6是預(yù)先存儲與顯示數(shù)據(jù)對應(yīng)的子場編號的存儲器，存儲有與各顯示數(shù)據(jù)對應(yīng)的子場編號。從灰度等級存儲器6讀取的
數(shù)據(jù)VS被提供給數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路3。
數(shù)據(jù)線驅(qū)動電路3按照每根掃描線從顯示存儲器4讀取顯示數(shù)據(jù)VD， 根據(jù)上述的灰度等級存儲器6的內(nèi)容將讀取的顯示數(shù)據(jù)VD變換成子場編 號。此外，根據(jù)掃描線驅(qū)動脈沖、子場定時脈沖以及上述的子場編號來驅(qū) 動各像素。
向各像素電路(50a、 50b…)所包含的施加電壓反相電路20提供的 互補時鐘信號(CK、 /CK)，可以根據(jù)從定時脈沖生成電路l輸出的各種 定時脈沖(CLK2、 CLK3)，即直接援用這些定時脈沖(CLK2、 CLK3)， 或者通過將該定時脈沖分頻或倍增，由此來簡單地生成。由此，在圖6的 液晶裝置中，不需要用于生成控制信號(CK、 /CK)的特殊電路(專用的 電路)，因此，可以使電路構(gòu)成(系統(tǒng)構(gòu)成)簡化。
(橫向電場方式的液晶元件的器件結(jié)構(gòu))
圖7是表示本發(fā)明的有源矩陣基板的主要部分的剖面結(jié)構(gòu)的圖。在圖 7中，主要記載了構(gòu)成在陣列基板200上集成的施加電壓反相電路20的4 個晶體管(M7 M10)的剖面結(jié)構(gòu)。但是，存儲電路(SRAM) 10也同 樣在陣列基板200上形成。其中，在圖7中，省略了遮光膜或取向膜。
如圖7所示，在陣列基板200上形成有圖案化的多晶硅層204，通過 向該多晶硅層204選擇性地導(dǎo)入雜質(zhì)，從而形成源極/漏極(202、 206)。 按照掩埋多晶硅層204的方式形成柵極絕緣膜210，在該柵極絕緣膜210 上形成有由多晶硅形成的柵電極(208a 208d)。
向柵電極(208b、 208d)提供時鐘(CLK)，向柵電極(208a、 208c) 提供與時鐘(CK)互為反相的時鐘(/CK)。
在柵電極(208a 208d)上形成第一層間絕緣膜(212)，在該第一 層間絕緣膜(212)上選擇性地形成接觸孔。由反射光的導(dǎo)電性材料(鋁 等金屬材料)形成的電極(214a 214e)借助接觸孔與源極/漏極(202、 206)連接。
向電極(214a、 214e)提供作為基準(zhǔn)電源電位(基準(zhǔn)電源電位)的接 地電位(GND)。另外，電極214c與存儲電路(SRAM) 10連接。經(jīng)由 布線N5從存儲電路(SRAM) 10提供二值電壓(第一以及第二電壓VDD禾口GND)。
在電極(214a 214e)上形成第二層間絕緣膜216，在該第二層間絕 緣膜216上選擇性地設(shè)置接觸孔。第一以及第二像素電極(218a、 218b) 分別經(jīng)由該接觸孔與位于下側(cè)的電極(214b、 214d)連接。該第一以及第 二像素電極(218a、 218b)相當(dāng)于圖3的c點、d點，通過該第一以及第 二電極(218a、 218b)向液晶元件30施加電壓。
圖8是表示使用了圖7所示的有源矩陣基板的液晶裝置(橫向電場方 式的液晶裝置)的剖面結(jié)構(gòu)的剖視圖。如圖所示，由圖7的有源矩陣基板 和對置基板224夾持液晶層220。參考符號222是濾色器層，參考符號226 是偏振片。
如圖中的箭頭所示，向液晶層200施加與基板面平行的電場E，液晶 分子以與基板面平行的狀態(tài)旋轉(zhuǎn)，由此液晶層220的光透過率發(fā)生變化。 圖8所示的橫向電場方式的液晶裝置(IPS液晶裝置)臨近陣列基板200 側(cè)設(shè)置有2個像素電極(218a、 218b)，因此，電極的引出比較容易，另 外，因為不使用共用電極(LCcom)，所以負(fù)載電容小(僅有與l個像素 相當(dāng)?shù)囊壕щ娙莩蔀樨?fù)載)，像素電極(218a、 218b)雙方的電壓迅速發(fā) 生變化。因此，可以高速進(jìn)行用于防止圖像保留的、液晶的施加電壓的反 相動作，這有助于閃爍的減輕。
(第二實施方式)
在本實施方式中，對抑制施加電壓反相電路20中貫通電流(Ipeak) 的電路構(gòu)成進(jìn)行說明。
圖9是用于說明具有抑制貫通電流(Ipeak)的機(jī)構(gòu)的施加電壓反相電 路的電路構(gòu)成和動作的圖，(A)是表示電路構(gòu)成的電路圖，(B)是表 示(A)的電路的動作的時間圖，(C)是表示不具有抑制貫通電流的機(jī) 構(gòu)的比較例的電路的動作的時間圖。在圖9中，在與上述的圖共用的部分 附加相同的符號。
圖3所示的施加電壓反相電路20具有在存儲電路20的電壓供給端 (Q)和基準(zhǔn)電源電位之間串聯(lián)連接有2個M0S晶體管(M7和M8、 M9 和MIO)的構(gòu)成，各MOS晶體管互補地導(dǎo)通/截止。在各MOS晶體管的導(dǎo)通/截止切換的過程中，產(chǎn)生各晶體管同時導(dǎo)通的狀態(tài)，此時，不能否認(rèn)
有貫通電流流過。該貫通電流動搖基準(zhǔn)電源電位(GND)，這有可能對電 路動作造成不良影響。
艮P，如圖9 (C)所示，在互補時鐘(CK、 /CK)的電壓電平發(fā)生變 化的時刻(時刻t20、 t21、 t22) ， 2個M0S晶體管(M7和M8、 M9和 M10)成為同時導(dǎo)通狀態(tài)，產(chǎn)生貫通電流(Ipeak)。
因此，在圖9 (A)的電路中，在存儲電路IO和串聯(lián)連接的MOS晶 體管(M7和M8、 M9和M10)之間設(shè)置貫通電流防止晶體管(開關(guān)元件 MA)，通過定時信號(SEL)控制該貫通電流防止晶體管(MA)的導(dǎo)通 /截止。在圖9的電路中，貫通電流防止晶體管(MA)是NMOS晶體管。
通過在可以產(chǎn)生貫通電流的時刻(也就是說，互補時鐘(CK、 /CK) 的電壓電平發(fā)生變化的時刻)使貫通電流防止晶體管(MA)截止，來自 存儲電路10的電壓(電流)的供給停止，因此可以確實可靠地防止貫通 電流(Ipeak)流過。
艮口，如圖9 (B)所示，用于截止貫通電流防止晶體管(MA)的定時 信號(SEL)在互補時鐘(CK、 /CK)的電壓電平發(fā)生變化的時刻(時刻 t21、 t22、 t23)成為低電平。因此，貫通電流防止晶體管(MA)截止， 從存儲電路10向4個晶體管(M7 M10)的電壓(電流)的供給被阻斷。 由此，可以確實可靠地防止貫通電流(Ipeak)流過。
(第三實施方式)
接著，對搭載有本發(fā)明的液晶裝置(使用了橫向電場方式的液晶且?guī)?有SRAM的反射型液晶裝置)的電子設(shè)備進(jìn)行說明。 (具有副面板的移動終端)
圖IO是具備副面板的移動終端(包括移動電話終端、PDA終端、可 以攜帶的個人電腦)的立體圖。圖10的移動終端1300是移動電話終端， 如圖所示，具備上部框體1304、設(shè)置在該上部框體1304的內(nèi)面的副面板 100、下部框體1306、和操作鍵1302。其中，在下部框體1306的外面設(shè) 置有主面板，但在圖10中，未圖示主面板。
副面板IOO使用本發(fā)明的液晶裝置(使用橫向電場方式的液晶且?guī)в?SRAM的反射型液晶裝置)而構(gòu)成。由于SRAM可以保持圖像，例如一 旦結(jié)束負(fù)面板100的圖像顯示，移行至主面板(未圖示)的顯示，隨后使 副面板1的顯示恢復(fù)，此時，只需讀取保持的數(shù)據(jù)就可以進(jìn)行圖像的再顯 示。
另外，因為使用橫向電場方式的液晶(IPS液晶)，可以進(jìn)行顯色性 且高視場角的高畫質(zhì)的圖像顯示。另外，由于施加給液晶的電壓的理想反 相和未施加電壓時的液晶的兩極的理想短路，不會產(chǎn)生直流偏置，因此顯 示圖像隨時間推移的劣化降低。另外，施加給液晶的電壓的極性反相通常 是對稱且高速地進(jìn)行，所以還可以獲得所謂不會發(fā)生閃爍、不會產(chǎn)生畫質(zhì) 的降低的效果。另外，作為副面板，使用不需要背光燈的反射型液晶，所 以可以延長電池壽命。
(低耗電的移動信息終端)
圖11是使用了本發(fā)明的液晶裝置的移動信息終端(包括PDA、個人 電腦、文字處理器等)的立體圖。圖11的移動信息終端1200具備上部框 體1206以及下部框體1204、鍵盤等的輸入部1202、使用了本發(fā)明的反射 型液晶裝置的顯示面板100。在該移動信息終端中，可以得到與上述的移 動終端相同的效果。 (反射型投影儀)
圖12是表示將本發(fā)明的反射型液晶裝置用作光調(diào)制器的投影儀(投 射型顯示裝置)的主要部分的概略構(gòu)成的圖。如圖所示，投影儀1100具 備偏振光照明裝置1110、投影光學(xué)系統(tǒng)1160、偏振光束分離器1140 (包 括偏振光光束反射面1141)、分色鏡1151、 1152、和與RGB各顏色對應(yīng) 的作為光調(diào)制器的本發(fā)明的反射型液晶裝置(IOOR、 IOOG、 100B)。
如圖所示，偏振光照明裝置1110是沿著系統(tǒng)光軸PL配置的。在該偏 振光照明裝置1110中，來自燈1112的射出光因基于反射器1114的反射 成為大致平行的光束，入射到第一積分儀透鏡1120。由此，來自燈1112 的射出光被分割成多個中間光束。該被分割的中間光束被在光入射側(cè)具有 第二積分儀透鏡的偏振光變換元件1130變換成偏振光方向大致一致的一 種偏振光光束(s偏振光光束)，從偏振光照明裝置1110射出。
從偏振光照明裝置1110射出的s偏振光光束被偏振光束分離器1140 的s偏振光光束反射面1141予以反射。在該反射光束當(dāng)中，藍(lán)色光(B) 的光束被分色鏡1151的藍(lán)色光反射層予以反射，被反射型的液晶裝置 100B予以調(diào)制。另外，在透過分色鏡1152的藍(lán)色光反射層的光束當(dāng)中， 紅色光(R)的光束被分色鏡1152的紅色光反射層予以反射，被反射型的 液晶裝置100R予以調(diào)制。
另一方面，在透過分色鏡1151的藍(lán)色光反射層的光束當(dāng)中，綠色光 (G)的光束透過分色鏡1152的紅色光反射層，被反射型的液晶裝置100G 予以調(diào)制。
由此，被液晶裝置100R、 100G、 100B分別進(jìn)行顏色光調(diào)制的紅色、 綠色、藍(lán)色的光在被分色鏡1152、 1151、偏振光束分離器1140順次合成 之后，由投影光學(xué)系統(tǒng)1160投影到屏幕1170上。即便是該移動信息終端， 也可以獲得上述的效果。
綜上，根據(jù)實施方式對本發(fā)明進(jìn)行說明，但本發(fā)明并不限于實施方式， 可以進(jìn)行各種變形或應(yīng)用。例如，作為構(gòu)成施加電壓反相電路的晶體管(開 關(guān)元件)，還可以使用雙極晶體管。作為存儲電路，還可以使用SRAM以 外的存儲器。另外，本說明書中的"橫向電場方式的液晶"廣泛包括施加 給液晶層的電場與基板面水平的各種驅(qū)動方式的液晶。
如上述的說明所示，根據(jù)本發(fā)明的各實施方式，例如可以得到以下的 主要效果。但是，本發(fā)明的液晶裝置無需同時產(chǎn)生以下記載的所有效果， 下述效果的列舉并非本發(fā)明的不當(dāng)限定的根據(jù)。
(1) 積極采用橫向電場方式的液晶降低驅(qū)動負(fù)載，由此，液晶的兩 個電極的快速電壓變化成為可能，另外，通過采用將電壓供給和電壓反相 的各功能完全分離的新型像素電路構(gòu)成，例如，通過互補時鐘(CK、/CK)， 可以實現(xiàn)高速且高精度的施加電壓的反相。因此，閃爍得到抑制，可以進(jìn) 行高畫質(zhì)的圖像顯示。
(2) 施加電壓反相電路僅僅是對來自存儲電路的電源電壓(VDD、 GND)以及施加電壓反相電路自身的基準(zhǔn)電源電壓(GND)向液晶的供給 路徑進(jìn)行切換。因此，施加給液晶的電壓的電壓源自身始終是共用的，電 壓在反相前和反相后的電壓值自身沒有任何變動，因此，正確的電壓的極 性反相得到實現(xiàn)。另夕卜，通過液晶的面內(nèi)偏差，即使各像素中的電壓電平 有若干變動，在該像素內(nèi)也不會發(fā)生直流偏置。因此，不會產(chǎn)生圖像保留， 不會隨時間推移產(chǎn)生圖像劣化。
(3) 另外，因為只切換電壓的供給路徑，所以可以由簡單的電路同 時實現(xiàn)分別向第一以及第二像素電極供給的電壓電平的切換。沒有必要像 以往那樣，用不同的電路控制共用Vcom和下部電極的電壓Vp，對各電 壓進(jìn)行高精度的調(diào)整，并且采取各電壓的切換時刻的同步，因而控制方式 簡化。
(4) 另外，施加電壓反相電路的基準(zhǔn)電源電壓例如在是接地電平時， 如果使從存儲電路提供的電壓為0V，施加給液晶的兩個電極的電壓都準(zhǔn) 確地為0V，實現(xiàn)未向液晶施加電壓時的短路狀態(tài)，此時，不會產(chǎn)生直流 偏置。因此，不會產(chǎn)生圖像保留，不會出現(xiàn)經(jīng)時的圖像劣化。
(5) 另外，施加電壓反相電路例如可以由在存儲電路的電壓供給端 和基準(zhǔn)電源電位之間設(shè)置的4個開關(guān)元件(第一 第四晶體管)構(gòu)成，各 開關(guān)元件的同步切換控制例如可以使用互補時鐘(CK、 /CK)簡單實現(xiàn)。 另外，施加電壓反相電路是由最小限度的元件構(gòu)成，所以以往無法簡化的 小型電路得到實現(xiàn)。
(6) 另外，存儲電路和施加電壓反相電路在高電平側(cè)的電源電壓的 值可以相同，由此可以使構(gòu)成各電路的MOS晶體管的尺寸相同，例如沒 有必要使構(gòu)成存儲電路的晶體管為高耐壓晶體管。
(7) 另外，對施加電壓反相電路進(jìn)行驅(qū)動的互補時鐘(CK、 /CK)， 在數(shù)字電路中被廣泛使用，尤其可以通過對數(shù)字灰度等級驅(qū)動(PWM驅(qū) 動)中的定時脈沖進(jìn)行援用等而簡單地獲得。因此，不需要用于生成控制 信號的特殊電路(專用的電路)，因此，可以使電路構(gòu)成(系統(tǒng)構(gòu)成)簡 化。
(8) 另外，向起到將來自存儲電路的電壓提供給液晶的作用的第一 以及第三MOS晶體管(M7、 M9)的柵極，施加(VDD+閾值電壓(Vth)) 以上的控制電壓，使其充分導(dǎo)通，由此直接將來自存儲電路的電壓(5V =VDD)提供給液晶，不會產(chǎn)生電壓損耗。
(9) 設(shè)置用于防止施加電壓反相電路中的貫通電流的開關(guān)元件，在 產(chǎn)生貫通電流的時刻截止開關(guān)元件，由此可以確實可靠地防止貫通電流的
產(chǎn)生。
(10) 另外，通過使存儲電路的接地布線和施加電壓反相電路的接地
布線在像素電路內(nèi)共用，即使由于液晶的面內(nèi)偏差等使電壓電平(ov)發(fā)
生變動，雙方的電位也同樣發(fā)生變動，所以結(jié)果不會產(chǎn)生向液晶的兩個電 極施加的電壓電平的相對電位差，在未向液晶施加電壓時，實現(xiàn)高精度的 短路狀態(tài)，不會產(chǎn)生直流偏置，不必?fù)?dān)心產(chǎn)生圖像保留。
(11) 另外，在是反射型液晶的情況下，可以在像素電極的下部設(shè)置 元件形成區(qū)域。由于本發(fā)明的施加電壓反相電路成為簡化的構(gòu)成，所以不 難在像素電極的下部的空間設(shè)置存儲電路和施加電壓反相電路。因此，可 以在不增大像素電路的占有面積的情況下，形成本發(fā)明的像素電路。
(12) 本發(fā)明的液晶裝置例如可以搭載于移動電話的副面板、低耗電 的筆記本型個人電腦、反射型投影儀等電子設(shè)備，此時，伴隨電壓反相的 靜止圖像的閃爍得到抑制，所以可以顯示高畫質(zhì)的圖像。另外，直流偏置 的發(fā)生降低且難以生成圖像保留，所以也難以產(chǎn)生顯示圖像的畫質(zhì)隨時間 推移的劣化。
本發(fā)明通過簡單的電路構(gòu)成以及簡單的控制，可以在抑制閃爍的同 時，實現(xiàn)施加電壓的高精度反相，另外，在未向液晶施加電壓時，獲得所 謂能實現(xiàn)不使直流偏置發(fā)生的短路狀態(tài)的效果，因此作為經(jīng)時變化少的高 功能的液晶裝置(特別是反射型的液晶裝置)是有用的。另外，本發(fā)明的 液晶裝置能夠搭載于例如移動電話的副面板、低耗電的移動信息設(shè)備(個 人電腦等)、反射型的投影儀等電子設(shè)備，由此，可以實現(xiàn)電子設(shè)備的高 功能化。
權(quán)利要求
1.一種液晶裝置，包括橫向電場方式的液晶元件，其向液晶層施加基板面方向的電場，進(jìn)行液晶分子的取向控制，且具備第一像素電極和第二像素電極；存儲電路，其設(shè)置在各像素電路中，且作為第一電壓和第二電壓的供給源發(fā)揮功能；和施加電壓反相電路，其設(shè)置于各像素電路，通過對分別將由所述存儲電路供給的所述第一和第二電壓提供給所述液晶元件的所述第一像素電極和所述第二像素電極的哪一個進(jìn)行切換，從而使被施加給所述液晶元件的電壓發(fā)生反相。
2. 如權(quán)利要求1所述的液晶裝置，其特征在于， 所述施加電壓反相電路包括在所述存儲電路的所述第一以及第二電壓的供給端和基準(zhǔn)電源電位 之間串聯(lián)連接的第一以及第二開關(guān)元件，在所述存儲電路的所述第一以及第二電壓的供給端和所述基準(zhǔn)電源 電位之間串聯(lián)連接的第三以及第四開關(guān)元件；所述第一以及第二開關(guān)元件的共用連接點與所述第三以及第四幵關(guān) 元件的共用連接點分別和所述液晶元件的所述第一像素電極和第二像素 電極連接，并且利用切換控制信號，對是選擇性使所述第一以及第四開關(guān)元件導(dǎo) 通還是選擇性使所述第二以及第三開關(guān)元件導(dǎo)通進(jìn)行控制。
3. 如權(quán)利要求2所述的液晶裝置，其特征在于，所述第一、第二、第三以及第四開關(guān)元件分別由相同導(dǎo)電型的晶體管 構(gòu)成，所述切換控制信號是互為反相的時鐘信號。
4. 如權(quán)利要求2或者3所述的液晶裝置，其特征在于， 所述切換控制信號的電壓電平被設(shè)定成使所述第一以及第三的各晶體管充分導(dǎo)通的足夠的電壓電平，由此，從所述存儲電路供給的所述第一電壓在不使電壓值降低的情況下被施加給所述液晶元件的所述第一或第 二像素電極。
5. 如權(quán)利要求2 4中任意一項所述的液晶裝置，其特征在于， 所述施加電壓反相電路還具有開關(guān)元件，其在所述切換控制信號的電壓電平發(fā)生變化的時刻將來自所述存儲電路的電壓供給切斷。
6. 如權(quán)利要求2 5中任意一項所述的液晶裝置，其特征在于， 所述液晶裝置是利用PWM驅(qū)動被灰度等級加權(quán)的數(shù)字驅(qū)動方式的液晶裝置，所述切換控制信號基于所述數(shù)字驅(qū)動用的定時脈沖而得到。
7. 如權(quán)利要求1 6中任意一項所述的液晶裝置，其特征在于， 通過所述像素電路內(nèi)的共用的電源布線提供所述存儲電路和所述施加電壓反相電路的所述基準(zhǔn)電源電位。
8. 如權(quán)利要求1 7中任意一項所述的液晶裝置，其特征在于， 所述存儲電路是保持1比特數(shù)據(jù)的SRAM型的存儲單元。
9. 如權(quán)利要求1 8中任意一項所述的液晶裝置，其特征在于， 所述橫向電場方式的液晶元件是IPS方式的液晶元件。
10. 如權(quán)利要求1 9中任意一項所述的液晶裝置，其特征在于， 所述液晶裝置是反射型的液晶裝置，所述存儲電路和所述施加電壓反相電路被配設(shè)在由將光反射的材料 構(gòu)成的所述第一以及第二像素電極下側(cè)的元件形成區(qū)域內(nèi)。
11. 如權(quán)利要求1 10中任意一項所述的液晶裝置，其特征在于， 所述施加電壓反相電路在將圖像顯示于所述液晶元件時，在規(guī)定的時刻使所述液晶元件的所述第一 以及第二電極的電壓反相。
12. —種有源矩陣基板，包括第一像素電極和第二像素電極，用于向橫向電場方式的液晶元件的液 晶層施加電場；存儲電路，其設(shè)置在各像素電路，且作為第一電壓和第二電壓的供給 源發(fā)揮功能；和施加電壓反相電路，其設(shè)置于各像素電路，通過對分別將由所述存儲 電路供給的所述第一和第二電壓提供給所述液晶元件的所述第一像素電極和所述第二像素電極的哪一個進(jìn)行切換，從而使被施加給所述液晶元件 的電壓發(fā)生反相。
13. —種電子設(shè)備，其搭載有權(quán)利要求1 11中任意一項所述的液晶 裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種液晶裝置，通過簡單的電路構(gòu)成以及簡單的控制，在抑制閃爍的同時，實現(xiàn)施加電壓的高精度反相，防止圖像保留，另外，在未向液晶施加電壓時，在不產(chǎn)生直流偏置的情況下實現(xiàn)液晶的兩極短路。積極采用橫向電場方式的液晶(30)，減輕驅(qū)動負(fù)載，可以使液晶的兩個電極的電壓迅速發(fā)生變化。存儲電路(10)作為電壓供給源發(fā)揮功能，施加給液晶的電壓的極性反相由施加電壓反相電路(20)來實現(xiàn)。向施加電壓反相電路(20)輸入互為反相的互補時鐘(CK、/CK)，在該互補時鐘的電平發(fā)生反相的時刻，向液晶(30)供給電壓的路徑被高速切換。
文檔編號G02F1/1362GK101196661SQ20071019288
公開日2008年6月11日 申請日期2007年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月5日
發(fā)明者渡邊賢哉 申請人:精工愛普生株式會社