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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO/0
(43)【国際公開日】2018年9月7日
【発行日】2019年12月26日
(54)【発明の名称】液晶表示装置及び電子機器
(51)【国際特許分類】
   G09G 3/36 20060101AFI20191129BHJP
   G09G 3/20 20060101ALI20191129BHJP
   G02F 1/133 20060101ALI20191129BHJP
【FI】
   G09G3/36
   G09G3/20 621B
   G09G3/20 624D
   G09G3/20 624B
   G09G3/20 612E
   G02F1/133 550
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
【全頁数】19
【出願番号】特願2019-502493(P2019-502493)
(21)【国際出願番号】PCT/0/0
(22)【国際出願日】2018年1月16日
(31)【優先権主張番号】特願2017-40037(P2017-40037)
(32)【優先日】2017年3月3日
(33)【優先権主張国】JP
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【識別番号】000002185
【氏名又は名称】ソニー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100094363
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 孝久
(74)【代理人】
【識別番号】100118290
【弁理士】
【氏名又は名称】吉井 正明
(72)【発明者】
【氏名】甘利 浩一
【テーマコード(参考)】
2H193
5C006
5C080
【Fターム(参考)】
2H193ZA04
2H193ZA07
2H193ZA19
2H193ZB09
2H193ZC16
2H193ZC24
2H193ZD23
2H193ZQ06
2H193ZQ11
2H193ZR03
2H193ZR04
5C006AA16
5C006AA22
5C006AC21
5C006AC25
5C006AC26
5C006AF44
5C006AF45
5C006BB16
5C006BB28
5C006BC03
5C006BC06
5C006BC11
5C006EB04
5C006EC11
5C006EC13
5C006EC14
5C006FA36
5C080AA10
5C080BB05
5C080CC03
5C080DD07
5C080DD28
5C080EE29
5C080FF11
5C080FF12
5C080JJ02
5C080JJ03
5C080JJ04
5C080JJ06
5C080KK02
5C080KK43
5C080KK47
(57)【要約】
本開示の液晶表示装置は、画素電極、画素電極に対向する対向電極、及び、画素電極−対向電極間に介在する液晶層を有する液晶部、並びに、周期的に極性が変化する正極性の映像信号及び負極性の映像信号を別々に保持する2系統の保持容量を有し、2系統の保持容量の保持電圧を液晶部の画素電極に交互に印加する液晶駆動回路部、を含む画素が配置されて成る。そして、対向電極には、正極性の映像信号及び負極性の映像信号に同期して極性が周期的に反転するコモン電圧が全画素共通に印加され、2系統の保持容量には、基準電位として異なる極性の電位が印加される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
画素電極、画素電極に対向する対向電極、及び、画素電極と対向電極との間に封入された液晶層を有する液晶部、並びに、
周期的に極性が変化する正極性の映像信号及び負極性の映像信号を別々に保持する2系統の保持容量を有し、2系統の保持容量の保持電圧を液晶部の画素電極に交互に印加する液晶駆動回路部、
を含む画素が配置されて成り、
対向電極には、正極性の映像信号及び負極性の映像信号に同期して極性が周期的に反転するコモン電圧が全画素共通に印加され、
2系統の保持容量には、基準電位として異なる極性の電位が印加される、
液晶表示装置。
【請求項2】
液晶駆動回路部は、
信号線を通して供給される正極性の映像信号及び負極性の映像信号を交互に2系統の保持容量に取り込む2系統の第1転送ゲート部、及び、
2系統の保持容量の保持電圧を液晶部の画素電極に全画素一括で交互に印加する2系統の第2転送ゲート部を有する、
請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項3】
VA方式の液晶分子配列であるとき、正極性の映像信号を保持する保持容量の基準電位を接地電位に設定し、負極性の映像信号を保持する保持容量の基準電位を電源電位に設定する、
請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項4】
TN方式の液晶分子配列であるとき、正極性の映像信号を保持する保持容量の基準電位を電源電位に設定し、負極性の映像信号を保持する保持容量の基準電位を接地電位に設定する、
請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項5】
液晶層及び液晶駆動回路部は、半導体基板上に形成されている、
請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項6】
2系統の保持容量は、トランジスタのゲート電極と半導体基板との間に形成されるゲート容量構造、又は、配線上に形成されるMIM構造から成る、
請求項5に記載の液晶表示装置。
【請求項7】
画素電極、画素電極に対向する対向電極、及び、画素電極と対向電極との間に封入された液晶層を有する液晶部、並びに、
周期的に極性が変化する正極性の映像信号及び負極性の映像信号を別々に保持する2系統の保持容量を有し、2系統の保持容量の保持電圧を液晶部の画素電極に交互に印加する液晶駆動回路部、
を含む画素が配置されて成り、
対向電極には、正極性の映像信号及び負極性の映像信号に同期して極性が周期的に反転するコモン電圧が全画素共通に印加され、
2系統の保持容量には、基準電位として異なる極性の電位が印加される、
液晶表示装置を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、液晶表示装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置において、液晶層に直流電圧を印加する直流駆動の場合、液晶層に直流電圧を印加し続けることによって液晶の寿命が短くなる。そのため、液晶表示装置では、液晶層に交流電圧を印加する交流駆動が行われている。
【0003】
交流駆動の液晶表示装置において、交流駆動周波数を任意に設定できるようにするために、画素内に保持容量を2系統設け、正極性の映像信号と負極性の映像信号とを2系統の保持容量に別々に保持し、これらの保持電圧を液晶部の画素電極に交互に印加するようにしている(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2012−220594号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述したように、画素内に保持容量を2系統設けると、1系統設ける場合に比べて、保持容量が占める面積が大きくなる。そのため、保持容量の欠陥に伴う画素電位のリークに起因する輝点不良/滅点不良が、保持容量が1系統の場合よりも多くなる。特に輝点不良の場合、1チップ内に輝点(明るい画素)が2〜3個でも存在すれば、そのチップは不良品扱いとなってしまうために、滅点不良の場合と違って歩留まりを下げる大きな要因となり得る。
【0006】
そこで、本開示は、輝点不良の発生を抑制し、歩留まりの向上を図ることができる液晶表示装置、及び、当該液晶表示装置を有する電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の目的を達成するための本開示の液晶表示装置は、
画素電極、画素電極に対向する対向電極、及び、画素電極と対向電極との間に封入された液晶層を有する液晶部、並びに、
周期的に極性が変化する正極性の映像信号及び負極性の映像信号を別々に保持する2系統の保持容量を有し、2系統の保持容量の保持電圧を液晶部の画素電極に交互に印加する液晶駆動回路部、
を含む画素が配置されて成り、
対向電極には、正極性の映像信号及び負極性の映像信号に同期して極性が周期的に反転するコモン電圧が全画素共通に印加され、
2系統の保持容量には、基準電位として異なる極性の電位が印加される、
構成となっている。また、上記の目的を達成するための本開示の電子機器は、上記の構成の液晶表示装置を有する。
【0008】
上記の構成の液晶表示装置あるいは当該液晶表示装置を有する電子機器において、保持容量の欠陥に伴って画素電位がリークしても、2系統の保持容量の基準電位を、異なる極性の電位に設定することで、画素電位がコモン電圧と同電位方向にリークするようにすることができる。そして、画素電位がコモン電圧と同電位方向にリークすることで、輝点となる画素不良を滅点化できる。これにより、保持容量の欠陥に伴う画素電位のリークに起因する画素欠陥が視認できなくなるため、輝点不良の発生を抑制できる。
【発明の効果】
【0009】
本開示によれば、輝点となる画素不良を滅点化できることによって輝点不良の発生を抑制できるため、歩留まりの向上を図ることができる。尚、ここに記載された効果に必ずしも限定されるものではなく、本明細書中に記載されたいずれかの効果であってもよい。また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、これに限定されるものではなく、また付加的な効果があってもよい。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1図1は、アクティブマトリクス型液晶表示装置のシステム構成の一例を示すシステム構成図である。
図2図2Aは、実施例1に係る画素回路の回路構成を示す回路図であり、図2Bは、実施例1に係る画素回路における映像信号Vsig及びコモン電圧Vcomの波形を示すタイミング波形図である。
図3図3Aは、参考例に係る画素回路の回路構成を示す回路図であり、図3Bは、参考例に係る画素回路における映像信号Vsig及びコモン電圧Vcomの波形を示すタイミング波形図である。
図4図4Aは、実施例2に係る画素回路の回路構成を示す回路図であり、図4Bは、実施例2に係る画素回路における映像信号Vsig及びコモン電圧Vcomの波形を示すタイミング波形図である。
図5図5は、LCOSデバイスの断面構造の一例を示す断面図である。
図6図6は、本開示の電子機器の具体例1に係る投射型表示装置(プロジェクタ)の基本的な構成を示す概略構成図である。
図7図7は、本開示の電子機器の具体例2に係るヘッドマウントディスプレイの一例を示す外観図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本開示の技術を実施するための形態(以下、「実施形態」と記述する)について図面を用いて詳細に説明する。本開示の技術は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値や材料などは例示である。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。尚、説明は以下の順序で行う。
1.本開示の液晶表示装置及び電子機器、全般に関する説明
2.液晶表示装置の基本的な構成
2−1.システム構成
2−1−1.Vcom反転駆動
2−1−2.面一括駆動
3.実施形態に係る液晶表示装置
3−1.実施例1(VA(Vertical Alignment)方式の液晶分子配列の場合の例)
3−2.参考例 (2系統の保持容量に同じ極性の基準電位を印加する例)
3−3.実施例2(TN(Twisted Nematic)方式の液晶分子配列の場合の例)
3−4.実施例3(LCOS(Liquid Crystal on Silicon)デバイスの例)
3−5.変形例
4.本開示の電子機器
4−1.具体例1(投射型表示装置の例)
4−2.具体例2(ヘッドマウントディスプレイの例)
5.本開示がとることができる構成
【0012】
<本開示の液晶表示装置及び電子機器、全般に関する説明>
本開示の液晶表示装置及び電子機器にあっては、液晶駆動回路部について、信号線を通して供給される正極性の映像信号及び負極性の映像信号を交互に2系統の保持容量に取り込む2系統の第1転送ゲート部、及び、2系統の保持容量の保持電圧を液晶部の画素電極に全画素一括で交互に印加する2系統の第2転送ゲート部を有する構成とすることができる。
【0013】
上述した好ましい構成を含む本開示の液晶表示装置及び電子機器にあっては、VA方式の液晶分子配列であるとき、正極性の映像信号を保持する保持容量の基準電位を接地電位に設定し、負極性の映像信号を保持する保持容量の基準電位を電源電位に設定する構成とすることができる。あるいは又、TN方式の液晶分子配列であるとき、正極性の映像信号を保持する保持容量の基準電位を電源電位に設定し、負極性の映像信号を保持する保持容量の基準電位を接地電位に設定する構成とすることができる。
【0014】
また、上述した好ましい構成を含む本開示の液晶表示装置及び電子機器にあっては、液晶層及び液晶駆動回路部について、半導体基板上に形成されている構成とすることができる。そして、2系統の保持容量については、トランジスタのゲート電極と半導体基板との間に形成されるゲート容量構造、又は、配線上に形成されるMIM(Metal-Insulator-Metal)構造から成る構成とすることができる。
【0015】
<液晶表示装置の基本的な構成>
先ず、液晶表示装置の基本的な構成について、アクティブマトリクス型液晶表示装置を例に挙げて説明する。アクティブマトリクス型液晶表示装置は、画素の各々に対して独立した画素電極を配置し、これら画素電極の各々にスイッチング素子を接続して画素を選択的に駆動する、所謂、アクティブマトリクス駆動方式の表示装置である。
【0016】
アクティブマトリクス型液晶表示装置では、第1の基板及び第2の基板の2枚の基板間に液晶を封入することによって液晶パネルが構成される。第1の基板は、スイッチング素子として例えばTFT(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)が形成されたTFT基板である。第2の基板は、カラーフィルタや対向電極等が形成され、TFT基板に対して対向して設けられる対向基板である。そして、液晶パネルにおいて、スイッチング素子によるスイッチング制御と映像信号に基づく電圧印加によって液晶の配向を制御し、光の透過率/反射率を変えることによって映像表示が行われる。
【0017】
[システム構成]
アクティブマトリクス型液晶表示装置のシステム構成の一例を図1に示す。図1に示すように、本例に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置は、画素10が行方向及び列方向に2次元配列されて成る画素アレイ部20、及び、画素アレイ部20の各画素10を駆動する画素駆動部を有する。画素駆動部は、走査線駆動部30及び信号線駆動部40等から成る。
【0018】
画素アレイ部20は、m行n列の画素配列となっている。このm行n列の画素配列に対して、画素行毎に走査線511〜51m(以下、代表して「走査線51」と記述する場合がある)が配線され、画素列毎に信号線521〜52n(以下、代表して「信号線52」と記述する場合がある)が配線されている。走査線51の一端は、走査線駆動部30の対応する行の出力端に接続されている。信号線52の一端は、信号線駆動部40の対応する列の出力端に接続されている。
【0019】
(Vcom反転駆動)
上記の構成のアクティブマトリクス型液晶表示装置では、交流駆動化されたアナログ映像信号を用いて、液晶に印加する電圧を一定の周期にて、基準電圧を中心に反転させる、所謂交流駆動が行われる。ここで、「交流駆動化されたアナログ映像信号」とは、基準電圧Vcom(以下、「コモン電圧Vcom」と呼ぶ)を中心に所定の周期にて極性が反転するアナログ映像信号のことを言う。コモン電圧Vcomは、液晶部の対向電極(共通電極)に印加される。
【0020】
交流駆動の場合、信号線駆動部40から信号線521〜52nに対して、交流駆動化されたアナログ映像信号、即ち、正極性の映像信号と負極性の映像信号とが交互に供給されることになる。また、本例に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置では、液晶部の対向電極に印加されるコモン電圧Vcomの極性を、正極性の映像信号及び負極性の映像信号に同期して周期的に反転する、所謂Vcom反転駆動が採用されている。
【0021】
(面一括駆動)
com反転駆動の液晶表示装置において、画素アレイ部20の各画素10の駆動方式として、画面全体に対して画素アレイ部20の各画素10を同時に(一括して)駆動する面一括駆動が知られている。この面一括駆動によれば、画面の上部から下部にかけて行単位で順に駆動する線順次駆動による画像干渉を抑制することができる。
【0022】
面一括駆動を実現するために、液晶部を駆動する液晶駆動回路部内に保持容量を2系統設け、正極性の映像信号と負極性の映像信号とを2系統の保持容量に別々に保持し、これらの保持電圧を液晶部の画素電極に交互に印加する構成が採られている。これにより、画素電極に印加する電圧を、2系統の保持容量に1表示フレーム期間に亘ってそれぞれ保持しておくことができるため、Vcom反転駆動における交流駆動周波数を、垂直走査周波数によらず、任意に設定することができる。
【0023】
一例として、60Hz駆動の液晶表示装置を考えると、倍速駆動の場合には、120Hz駆動となる。但し、60Hz駆動の場合、RGB各色毎に面一括駆動を行うとすると、60Hzの1周期の期間にRGB各色の映像信号を出しきらなければならないため、例えば180Hz(=60Hz×3(RGB3色分))での駆動となる。このように、2系統の保持容量を用いた面一括駆動を採用することにより、Vcom反転駆動における交流駆動周波数を、垂直走査周波数によらず、任意に設定することができる。
【0024】
但し、画素10内に保持容量を2系統設けた場合、1系統設ける場合に比べて、保持容量が占める面積が大きくなる。そのため、保持容量の欠陥に伴って画素電位のリークが発生し、このリークに起因して発生する輝点不良/滅点不良が、保持容量が1系統の場合よりも多くなる。特に輝点不良の場合、1チップ内に輝点が2〜3個でも存在すれば、そのチップは不良品扱いとなってしまうために、滅点不良の場合と違って歩留まりを下げる大きな要因となり得る。この点に鑑みてなされたのが、以下に説明する本開示の実施形態に係る液晶表示装置である。
【0025】
<実施形態に係る液晶表示装置>
本開示の実施形態に係る液晶表示装置は、保持容量を2系統有し、正極性の映像信号と負極性の映像信号とを2系統の保持容量に別々に保持し、これらの保持電圧を液晶部の画素電極に交互に印加する液晶駆動回路部において、2系統の保持容量に対して、基準電位として異なる極性の電位を印加する構成を採っている。
【0026】
ここで、正極性の映像信号及び負極性の映像信号に同期して極性が周期的に反転するコモン電圧Vcomが、全画素共通に対向電極に印加されるVcom反転駆動の液晶表示装置において、保持容量の欠陥に伴って画素電位がリークした場合を考える。この保持容量の欠陥に伴う画素電位のリークは、面一括駆動を実現するために、画素10内に保持容量を2系統設けた場合に、1系統設ける場合に比べて、保持容量が占める面積が大きくなることによって生じ易い。
【0027】
[例えば、VA液晶の場合]
2系統の保持容量の基準電位を、異なる極性の電位に設定することで、保持容量の欠陥に伴って画素電位がリークしたとしても、画素電位がコモン電圧と同電位方向にリークするようにすることができる。そして、画素電位がコモン電圧Vcomと同電位方向にリークすることによって、輝点となる画素不良を滅点化できる。輝点の滅点化により、保持容量の欠陥に伴う画素電位のリークに起因する画素欠陥が視認できなくなるため、輝点不良の発生を抑制し、歩留まりの向上を図ることができる。また、画素電位のリークに起因する輝点不良の発生を抑制できることで、保持容量が占める面積の増大を図ることができる。
【0028】
以下に、2系統の保持容量の基準電位を、異なる極性の電位に設定するための具体的な実施例について説明する。
【0029】
[実施例1]
実施例1は、VA(Vertical Alignment)方式の液晶分子配列の場合の例である。VA方式は、液晶に電圧がかかっていないときに、透過率あるいは反射率が最小となり、黒画面になるノーマリーブラックである。実施例1に係る画素回路の回路構成を図2Aに示し、実施例1に係る画素回路における映像信号Vsig及びコモン電圧Vcomの波形を図2B示す。図2Bのタイミング波形図は、100%ブラックの状態を表している。
【0030】
液晶部(液晶素子)60は、画素電極61、画素電極61に対向する対向電極(共通電極)62、及び、画素電極61と対向電極62との間に封入された液晶層63を有する。対向電極62には、映像信号Vsigの極性反転に同期して周期的に極性が反転するコモン電圧Vcomが、全画素共通に印加される。
【0031】
液晶部60を駆動する液晶駆動回路部70には、信号線52を通して極性が周期的に反転する映像信号Vsigが供給される。液晶駆動回路部70は、正極性の映像信号Vsigを処理する第1相(所謂、P(Positive)相)、及び、負極性の映像信号Vsigを処理する第2相(所謂、N(Negative)相)の2系統の回路、即ちP相の回路及びN相の回路から成る。
【0032】
P相の回路は、第1転送ゲート部71_p、保持容量72_p、及び、第2転送ゲート部73_pを有する。第1転送ゲート部71_pの入力端は、信号線52に接続されている。第1転送ゲート部71_pの出力端には、保持容量72_pの一端及び第2転送ゲート部73_pの入力端が接続されている。保持容量72_pの他端には、基準電位として接地電位GNDが印加されている。第2転送ゲート部73_pの出力端には、液晶部60の画素電極61が接続されている。
【0033】
第1転送ゲート部71_p及び第2転送ゲート部73_pは、例えば、Pチャネル型MOSトランジスタとNチャネル型MOSトランジスタとが並列接続されて成るCMOSトランスファゲートによって構成されている。但し、CMOSトランスファゲートに限定されるものではなく、Pチャネル型MOSトランジスタ単独又はNチャネル型MOSトランジスタ単独で第1転送ゲート部71_p及び第2転送ゲート部73_pを構成することも可能である。
【0034】
N相の回路も、基本的に、P相の回路と同様の回路構成となっている。すなわち、N相の回路は、第1転送ゲート部71_n、保持容量72_n、及び、第2転送ゲート部73_nを有する。第1転送ゲート部71_nの入力端は、信号線52に接続されている。第1転送ゲート部71_nの出力端には、保持容量72_nの一端及び第2転送ゲート部73_nの入力端が接続されている。保持容量72_nの他端には、基準電位として電源電位Vddが印加されている。第2転送ゲート部73_nの出力端には、液晶部60の画素電極61が接続されている。
【0035】
第1転送ゲート部71_n及び第2転送ゲート部73_nは、例えば、Pチャネル型MOSトランジスタとNチャネル型MOSトランジスタとが並列接続されて成るCMOSトランスファゲートによって構成されている。但し、CMOSトランスファゲートに限定されるものではなく、Pチャネル型MOSトランジスタ単独又はNチャネル型MOSトランジスタ単独で第1転送ゲート部71_n及び第2転送ゲート部73_nを構成することも可能である。
【0036】
上述したように、実施例1に係る画素回路では、Vcom反転駆動のVA方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置において、P相の保持容量72_pの基準電位を接地電位GNDに設定し、N相の保持容量72_nの基準電位を電源電位Vddに設定している。これにより、保持容量72_p,72_nの欠陥に伴う画素電位のリーク発生時に、輝点の発生を抑制することができる。
【0037】
具体的には、図2Bに示すように、N相では、映像信号Vsigが最大レベル(Vdd)で画面が黒表示のときに、保持容量72_nの基準電位が電源電位Vddであることで、画素電位がコモン電圧Vcomと同電位方向にリークする。コモン電圧Vcomと同電位方向に画素電位がリークすることで、保持容量72_nの基準電位が接地電位GNDである場合に輝点となる画素不良を滅点化できる。そして、輝点の滅点化により、画素電位のリークに起因する画素欠陥が視認できなくなるため、輝点不良の発生を抑制でき、チップとしての不良発生率を下げることができる。
【0038】
因みに、2系統の保持容量72_p,72_nに対して、基準電位として同じ極性の電位を印加する場合について、以下に参考例として説明する。
【0039】
(参考例)
参考例に係る画素回路の回路構成を図3Aに示し、参考例に係る画素回路における映像信号Vsig及びコモン電圧Vcomの波形を図3B示す。ここでは、VA方式の液晶分子配列の場合を例に挙げている。また、図3Bのタイミング波形図は、100%ブラックの状態を表している。
【0040】
参考例に係る画素回路では、Vcom反転駆動のVA方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置において、P相の保持容量72_p及びN相の保持容量72_nの基準電位を共に接地電位GNDに設定している。この場合、図3Bに示すように、N相では、映像信号Vsigが最大レベル(Vdd)で画面がブラック表示のときに、保持容量72_nの基準電位が接地電位GNDであることで、保持容量72_p,72_nの欠陥に伴うリーク発生時に、画素電位が接地電位GNDにリークし、輝点不良が発生する。先述したように、輝点不良の場合、1チップ内に輝点が2〜3個でも存在すれば、そのチップは不良品扱いとなってしまうために、滅点不良の場合と違って歩留まりを下げる大きな要因となり得る。
【0041】
[実施例2]
実施例2は、TN(Twisted Nematic)方式の液晶分子配列の場合の例である。TN方式は、液晶に電圧がかかっていないときに、透過率あるいは反射率が最大となり、白画面になるノーマリーホワイトである。実施例2に係る画素回路の回路構成を図4Aに示し、実施例2に係る画素回路における映像信号Vsig及びコモン電圧Vcomの波形を図4B示す。図4Bのタイミング波形図は、100%ブラックの状態を表している。
【0042】
実施例2に係る画素回路では、Vcom反転駆動のTN方式の液晶表示装置において、P相の保持容量72_pの基準電位を電源電位Vddに設定し、N相の保持容量72_nの基準電位を接地電位GNDに設定している。これにより、図4Bに示すように、P相では、映像信号Vsigが最大レベル(Vdd)で画面が黒表示のときに、保持容量72_pの基準電位が電源電位Vddであることで、画素電位がコモン電圧Vcomと同電位方向にリークする。コモン電圧Vcomと同電位方向に画素電位がリークすることで、保持容量72_pの基準電位が接地電位GNDである場合に輝点となる画素不良を滅点化できる。そして、輝点の滅点化により、画素電位のリークに起因する画素欠陥が視認できなくなるため、輝点不良の発生を抑制でき、チップとしての不良発生率を下げることができる。
【0043】
[実施例3]
本実施形態に係る液晶表示装置については、半導体基板と、当該半導体基板と対向する透明基板との間に液晶層を挟み込んで成るデバイス、例えば、シリコン基板と透明基板との間に液晶層を挟み込んで成るLCOS(Liquid Crystal on Silicon)デバイスとすることができる。
【0044】
LCOSデバイスの断面構造の一例を図5に示す。LCOSデバイスは、シリコン基板81に液晶駆動回路部70及び画素電極61を形成し、対向電極62を内面に有するガラス基板等の透明基板82で液晶層63を挟み込んだ構造となっている。画素電極61は、アルミニウム等から成る反射電極である。対向電極62は、IOT(Indium Tin Oxide)等から成る透明電極である。画素電極61と液晶層63との間には配向層64が介在し、液晶層63と対向電極62との間には配向層65が介在している。そして、透明基板である対向電極62及び液晶層63を通過した光は、反射電極である画素電極61にて反射される。
【0045】
LCOSデバイスにおいて、保持容量72_p,72_nを、第1転送ゲート部71_p,71_n又は第2転送ゲート部73_p,73_nを構成するトランジスタのゲート電極とシリコン基板との間に形成されるゲート容量構造、又は、配線上に形成されるMIM(Metal-Insulator-Metal)構造にて形成することができる。特に、画素ピッチの縮小化にあたっては、MIM構造にて保持容量72_p,72_nを形成することが好ましい。
【0046】
但し、MIM構造は、配線上に絶縁膜を形成することになるために、シリコン基板上に絶縁膜を形成するゲート容量構造に比べて、MIM欠陥に起因する容量欠陥の要因が増加し、その結果、輝点欠陥が増える懸念がある。これに対し、実施例1に係る画素回路あるいは実施例2に係る画素回路を用いることにより、輝点不良の発生を抑制でき、チップとしての不良発生率を下げることができるため、MIM構造を積極的に利用可能となり、その結果、画素ピッチの縮小化に寄与できることになる。
【0047】
[変形例]
実施例1,2に係る画素回路では、2系統の保持容量72_p,72_nに印加する基準電位として、接地電位GND/電源電位Vddを用いる場合を例示したが、接地電位GND/電源電位Vddに限られるものではない。すなわち、2系統の保持容量72_p,72_nに印加する基準電位として、例えば薄いクレーレベルを用いることも可能である。
【0048】
<本開示の電子機器>
以上説明した本開示の液晶表示装置は、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示部(表示装置)として用いることができる。一例として、投射型表示装置(プロジェクタ)、ヘッドマウントディスプレイ、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、携帯電話機等の携帯端末装置、ノート型パーソナルコンピュータ、テレビジョンセットなどの表示部として用いることができる。
【0049】
本開示の液晶表示装置は、封止された構成のモジュール形状のものをも含む。一例として、画素アレイ部に透明なガラス等の対向部が貼り付けられて形成された表示モジュールが該当する。尚、表示モジュールには、外部から画素アレイ部への信号等を入出力するための回路部やフレキシブルプリントサーキット(FPC)などが設けられた構成であってもよい。
【0050】
本開示の液晶表示装置、即ち、2系統の保持容量を用いて面一括駆動を実現するVcom反転駆動の液晶表示装置は、輝点不良の発生を抑制し、歩留まりの向上を図ることができる。従って、電子機器の表示部(液晶パネル)として、本開示の液晶表示装置を用いることにより、電子機器としての不良発生率を下げることができる。
【0051】
以下に、本開示の液晶表示装置を用いる電子機器の具体例として、投射型表示装置(プロジェクタ)及びヘッドマウントディスプレイを例示する。但し、ここで例示する具体例は一例に過ぎず、これに限られるものではない。
【0052】
[具体例1]
図6は、本開示の電子機器の具体例1に係る投射型表示装置(プロジェクタ)の基本的な構成を示す概略構成図である。ここでは、投射型表示装置として、単板式投射型表示装置を例に挙げている。
【0053】
本具体例1に係る単板式投射型表示装置(プロジェクタ)100は、光源101、液晶パネル(表示部)102、ビームスプリッタ103、及び、投射レンズ104を備える構成となっている。光源101は、カラー画像表示に必要とされる、例えば、R(赤),G(緑),B(青)の各色の光を所定の周期で繰り返して出射する。光源101から出射された各色の光は、ビームスプリッタ103を通して液晶パネル102に照射される。
【0054】
液晶パネル102は、例えばLCOSデバイスから成り、R,G,Bの3つの副画素によって、カラー画像を形成する単位となる1つの画素を構成している。この液晶パネル102として、本開示の液晶表示装置、即ち、2系統の保持容量を用いて面一括駆動を実現するVcom反転駆動の液晶表示装置を用いることができる。液晶パネル102からは、Rの画像光、Gの画像光、及び、Bの画像光が時間差を持って順に出射され、ビームスプリッタ103を通して投射レンズ104に導かれる。投射レンズ104は、液晶パネル102から順に出射されるRの画像光、Gの画像光、及び、Bの画像光をスクリーン110に向けて投射する。
【0055】
上述したように、2系統の保持容量を用いて面一括駆動を実現するVcom反転駆動の液晶表示装置を液晶パネル102として用いた単板式投射型表示装置100では、液晶パネル102から順に出射されるRの画像光、Gの画像光、及び、Bの画像光が時間差でスクリーン110上に投影される。そして、スクリーン110上に時間差を持って投影されるRの画像、Gの画像、及び、Bの画像が、人間の目が合成されてカラー画像として認知されることになる。
【0056】
尚、ここでは、単板式投射型表示装置において、液晶パネルとして本開示の液晶表示装置を用いる場合を例に挙げて説明したが、単板式投射型表示装置への適用に限られるものではなく、3板式投射型表示装置において、液晶パネルとして本開示の液晶表示装置を用いることができる。3板式投射型表示装置に適用する場合、3つの液晶パネルとして、R,G,Bの各色に対応した液晶表示装置を用い、3板の画像を合成することによってカラー表示を実現することになる。また、ここでは、液晶パネル102として、反射式のデバイスを用いたが、透過型のデバイスを用いることも可能である。
【0057】
[具体例2]
図7は、本開示の電子機器の具体例2に係るヘッドマウントディスプレイの一例を示す外観図である。
【0058】
本具体例2に係るヘッドマウントディスプレイ200は、本体部201、アーム部202及び鏡筒203を有する透過式ヘッドマウントディスプレイ構成となっている。本体部201は、アーム部202及び眼鏡210と接続されている。具体的には、本体部201の長辺方向の端部はアーム部202に取り付けられている。また、本体部201の側面の一方側は、接続部材(図示せず)を介して眼鏡210に連結されている。尚、本体部201は、直接的に人体の頭部に装着されてもよい。
【0059】
本体部201は、ヘッドマウントディスプレイ200の動作を制御するための制御基板や表示部を内蔵している。アーム部202は、本体部201と鏡筒203とを連結させることで、本体部201に対して鏡筒203を支える。具体的には、アーム部202は、本体部201の端部及び鏡筒203の端部と結合されることで、本体部201に対して鏡筒203を固定する。また、アーム部202は、本体部201から鏡筒203に提供される画像に係るデータを通信するための信号線を内蔵している。
【0060】
鏡筒203は、本体部201からアーム部202を経由して提供される画像光を、眼鏡210のレンズ211を透して、ヘッドマウントディスプレイ200を装着するユーザの目に向かって投射する。このヘッドマウントディスプレイ200において、本体部201に内蔵される表示部として、本開示の液晶表示装置、即ち、2系統の保持容量を用いて面一括駆動を実現するVcom反転駆動の液晶表示装置を用いることができる。
【0061】
<本開示がとることができる構成>
尚、本開示は、以下のような構成をとることもできる。
≪A.液晶表示装置≫
[A−1]画素電極、画素電極に対向する対向電極、及び、画素電極と対向電極との間に封入された液晶層を有する液晶部、並びに、
周期的に極性が変化する正極性の映像信号及び負極性の映像信号を別々に保持する2系統の保持容量を有し、2系統の保持容量の保持電圧を液晶部の画素電極に交互に印加する液晶駆動回路部、
を含む画素が配置されて成り、
対向電極には、正極性の映像信号及び負極性の映像信号に同期して極性が周期的に反転するコモン電圧が全画素共通に印加され、
2系統の保持容量には、基準電位として異なる極性の電位が印加される、
液晶表示装置。
[A−2]液晶駆動回路部は、
信号線を通して供給される正極性の映像信号及び負極性の映像信号を交互に2系統の保持容量に取り込む2系統の第1転送ゲート部、及び、
2系統の保持容量の保持電圧を液晶部の画素電極に全画素一括で交互に印加する2系統の第2転送ゲート部を有する、
A−1に記載の液晶表示装置。
[A−3]VA方式の液晶分子配列であるとき、正極性の映像信号を保持する保持容量の基準電位を接地電位に設定し、負極性の映像信号を保持する保持容量の基準電位を電源電位に設定する、
A−1又はA−2に記載の液晶表示装置。
[A−4]TN方式の液晶分子配列であるとき、正極性の映像信号を保持する保持容量の基準電位を電源電位に設定し、負極性の映像信号を保持する保持容量の基準電位を接地電位に設定する、
A−1又はA−2に記載の液晶表示装置。
[A−5]液晶層及び液晶駆動回路部は、半導体基板上に形成されている、
A−1からA−4のいずれかに記載の液晶表示装置。
[A−6]2系統の保持容量は、トランジスタのゲート電極と半導体基板との間に形成されるゲート容量構造、又は、配線上に形成されるMIM構造から成る、
A−5に記載の液晶表示装置。
≪B.電子機器≫
[B−1]画素電極、画素電極に対向する対向電極、及び、画素電極と対向電極との間に封入された液晶層を有する液晶部、並びに、
周期的に極性が変化する正極性の映像信号及び負極性の映像信号を別々に保持する2系統の保持容量を有し、2系統の保持容量の保持電圧を液晶部の画素電極に交互に印加する液晶駆動回路部、
を含む画素が配置されて成り、
対向電極には、正極性の映像信号及び負極性の映像信号に同期して極性が周期的に反転するコモン電圧が全画素共通に印加され、
2系統の保持容量には、基準電位として異なる極性の電位が印加される、
液晶表示装置を有する電子機器。
[B−2]液晶駆動回路部は、
信号線を通して供給される正極性の映像信号及び負極性の映像信号を交互に2系統の保持容量に取り込む2系統の第1転送ゲート部、及び、
2系統の保持容量の保持電圧を液晶部の画素電極に全画素一括で交互に印加する2系統の第2転送ゲート部を有する、
B−1に記載の液晶表示装置。
[B−3]VA方式の液晶分子配列であるとき、正極性の映像信号を保持する保持容量の基準電位を接地電位に設定し、負極性の映像信号を保持する保持容量の基準電位を電源電位に設定する、
B−1又はB−2に記載の液晶表示装置。
[B−4]TN方式の液晶分子配列であるとき、正極性の映像信号を保持する保持容量の基準電位を電源電位に設定し、負極性の映像信号を保持する保持容量の基準電位を接地電位に設定する、
B−1又はB−2に記載の液晶表示装置。
[B−5]液晶層及び液晶駆動回路部は、半導体基板上に形成されている、
B−1からB−4のいずれかに記載の液晶表示装置。
[B−6]2系統の保持容量は、トランジスタのゲート電極と半導体基板との間に形成されるゲート容量構造、又は、配線上に形成されるMIM構造から成る、
B−5に記載の液晶表示装置。
【符号の説明】
【0062】
10・・・画素、20・・・画素アレイ部、30・・・走査線駆動部、40・・・信号線駆動部、51(511〜51m)・・・走査線、52(521〜52m)・・・信号線、60・・・液晶部(液晶素子)、61・・・画素電極、62・・・対向電極(共通電極)、63・・・液晶層、70・・・液晶駆動回路部
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
【国際調査報告】