專利名稱：液晶顯示裝置及采用該液晶顯示裝置的大型液晶顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示裝置及采用該液晶顯示裝置的大型液晶顯示裝置，特別是涉及可大型化、高分辨率化、低耗電化的液晶顯示裝置及采用該液晶顯示裝置的大型液晶顯示裝置。
背景技術：
液晶顯示裝置是將液晶用作光閘來控制光，并顯示所要圖像的器件。就是說，液晶顯示裝置并非如等離子體顯示器或有機EL(electro-luminescence)那樣的自發光型，而是非自發光型的顯示裝置。因此，在液晶顯示裝置中需要幾個光源。一般用于PC等的透射型液晶顯示裝置的場合，在背面設置稱為背光源的光源。另外，用于便攜終端等的反射型液晶顯示裝置等的場合，在前面設置稱為前光源的光源，或將外光作為光源。
另外，液晶顯示裝置一般是低耗電的，而光源以外的液晶屏部分的耗電特別低。因此，不需要光源的反射型液晶顯示裝置廣泛用于電池驅動的設備。
還有，液晶顯示裝置從段方式進化到矩陣方式、從無源驅動進化到有源驅動，從而進行高分辨率化、大型化。但是，液晶顯示裝置的高分辨率化、大型化與液晶顯示裝置的低耗電特性相反。若將液晶顯示裝置大型化，則源極布線或柵極布線的布線距離變長，存在該布線的布線電容增大、耗電增加的問題。
另外，若使液晶顯示裝置高分辨率化，則1幀周期內源極布線或柵極布線的電壓變化增多，存在耗電增加的問題。還有，若使液晶顯示裝置大型化、高分辨率化，則供給各布線的信號延遲變大，由源極布線或柵極布線一側驅動的方式存在預定期間內來不及對液晶施加預定電壓的問題。
于是，在專利文獻1或專利文獻2中為達成低耗電而提出了設有太陽電池的液晶顯示裝置。
專利文獻1特開2001-184033號公報專利文獻2特開2004-191645號公報發明內容但是，如專利文獻1或專利文獻2那樣單純設置太陽電池是不能解決伴隨大型化、高分辨率化的耗電增加及信號延遲。另外，使液晶顯示裝置進一步大型化、高分辨率化時，需要進一步增大太陽電池等手段。
于是，本發明的目的在于提供即便將液晶顯示裝置大型化、高分辨率化的場合，也能實現低耗電的液晶顯示裝置及采用該液晶顯示裝置的大型液晶顯示裝置。
本發明的解決裝置中設有第一基板；與第一基板相對的第二基板；夾于第一基板和第二基板之間的液晶；按第一基板上的每個像素設置的、驅動液晶的驅動電路；以及按每個像素或按每多個像素設置的、供給為驅動液晶而發電的電力的光發電元件。
本發明所記載的液晶顯示裝置，設有按每個像素設置的、將發電的電力供給像素及驅動電路的光發電元件，因此即便將液晶顯示裝置大型化、高分辨率化的場合，也能實現低耗電。
圖1是本發明實施例1的液晶顯示裝置的剖視圖。
圖2是本發明實施例1的液晶顯示裝置的電路圖。
圖3是表示本發明實施例1的驅動電路一部分的電路圖。
圖4是本發明實施例1的濾波片的透射率特性示圖。
圖5是本發明實施例1的驅動電路的波形示圖。
圖6是本發明實施例1的啟動脈沖信號傳達的說明圖。
圖7是本發明實施例1的液晶顯示裝置布線的說明圖。
圖8是將本發明實施例1的液晶顯示裝置無縫連接的大型液晶顯示裝置的平面圖。
圖9是本發明實施例3的驅動電路的波形示圖。
圖10是本發明實施例3的液晶顯示裝置的電路圖。
圖11是本發明實施例3的液晶顯示裝置的電路圖。
圖12是本發明實施例3的液晶顯示裝置的電路圖。
圖13是表示本發明實施例3的驅動電路一部分的電路圖。
圖14是本發明實施例3的驅動電路的波形示圖。
圖15是本發明實施例4的液晶顯示裝置的電路圖。
圖16是本發明實施例4的液晶顯示裝置的電路圖。
圖17是本發明實施例4的液晶顯示裝置的電路圖。
圖18是本發明實施例5的驅動電路的波形示圖。
圖19是本發明實施例6的液晶顯示裝置的剖視圖。
圖20是本發明實施例6的液晶顯示裝置的平面圖。
圖21是本發明實施例6的液晶顯示裝置的平面圖。
(符號說明)101 液晶，102 透明電極，103 透明基板，104 密封材料，110 彩色濾波片，151 導光體，152 主光源，201 光發電元件，210 分壓電路，301 驅動電路，302 多路轉換器，303 開關，304緩沖器，305 充電開關，306 放電開關，307 電容器，311、312 光傳感器，313 濾波片，314、321、322 AND門，315、316、323 寄存器，320 倒相器，401 LED，701 像素，702 傳送方向的箭頭，703 啟動脈沖布線，801 液晶顯示裝置。
具體實施例方式
實施例1以下，就本實施例的液晶顯示裝置設背光源作光源，并按與顯示面垂直的方向施加電壓的透射型液晶顯示裝置進行說明。但是，本發明的液晶顯示裝置并不限于此，可為按顯示面水平方向施加電壓的液晶顯示裝置(例如，IPS(In-plane Switching面內開關)方式)或反射型液晶顯示裝置。
圖1示出本實施例的液晶顯示裝置的剖視圖。在圖1所示的液晶顯示裝置中，在各像素中液晶101夾于相對的透明電極102(例如，ITOIndium Tin Oxide)之間。透明電極102形成于玻璃等一對透明基板103上。還有，一對透明基板103用密封材料104粘合。另外，在一方透明基板103上設有按每個像素驅動液晶101的驅動電路301。在另一方透明基板103上形成彩色顯示用彩色濾波片(未圖示)。
本實施例的液晶顯示裝置在形成有驅動電路301的透明基板103上的像素周圍還設有串聯連接的光發電元件201。光發電元件201與驅動電路301及透明電極102連接。還有，光發電元件201設于背光源的光通過的像素開口部周邊，且設于普通液晶顯示裝置上使用的黑矩陣(以下稱為BM)的位置上。
本實施例的背光源中設有通常使用的主光源152(例如冷陰極管(CCFLCold Cathode Fluorescent Lamp))和具有特定波長的個別LED401(Light Emitting Diode)。LED401是控制用光源(控制用電磁波源)，供給驅動電路301的控制信號即光(電磁波)。還有，來自主光源152的光和來自LED401的光(電磁波)在導光體151中混合，并供給液晶屏。從而，無需另外設置將來自LED401的光供給整個液晶屏面的裝置。
另外，本實施例的光發電元件201是在物理特性上具有光電電動勢的元件，PIN結的半導體顯示良好特性。還有，PIN結是為減少少數載流子的再耦合而在p型層和n型層之間設置非摻雜層(i型層)的結構，廣泛用于非晶硅太陽電池中。另外，光發電元件201可在透明基板103上形成，也可安裝其它途徑制造的光發電元件。
本實施例的驅動電路301與現有的TFT(Thin Film Transistor)液晶屏同樣，可用非晶硅或多晶硅TFT制程制作。
接著就本實施例的液晶顯示裝置的動作進行說明。首先光發電元件201接受來自背光源的光(來自主光源的光)而發電。發電電壓供給驅動電路301，經調整成為所要電壓之后，施加到液晶101上。一般光發電元件201單位電池的發電電壓較小，當只需要數V規模電壓時串接數個電池使用。但是，如果光發電元件201的發電電壓較大，可采用對每個像素設置一個電池的結構(未圖示)。圖2是將用光發電元件201發電的電壓施加到液晶101時的示意圖。圖2中多路轉換器302從串接3個電池的光發電元件201抽取所要電壓并施加到液晶101。
在普通的光發電元件201中，一定光強度下的輸出電壓隨著輸出電流增加而減少。但是，當對液晶101上施加輸出電壓時，由于液晶101可等效地看成電容器，一旦充電結束就不會有電流流過。因此，最終到達的液晶101的施加電壓成為光發電元件201的飽和電壓。另外，該飽和電壓如果光強度依存性小，且為可忽略的范圍時，不設電壓調節器也能調節背光源的光(減光)。還有，光發電元件201可按每個像素獨立設置，也可令同一光發電元件被周圍多個像素所共有。
接著，為在液晶顯示裝置上顯示圖像，必須向各像素的驅動電路301發送預定控制信號。如傳統的液晶顯示裝置那樣，也能在液晶屏內引出源極布線或柵極布線。但是，正如背景技術中的說明，在大型化、高分辨率化時，基于布線電容增大等理由，存在耗電增加的問題。因此，在本實施例的液晶顯示裝置，利用可降低耗電的其它方法來向各像素的驅動電路301傳送預定控制信號。
就是說，本實施例的液晶顯示裝置中，液晶屏內不引出源極布線或柵極布線，利用控制用光(以下簡稱為電磁波)向各像素的驅動電路301傳送控制信號。因此，本實施例的液晶顯示裝置中，需要對傳送到各像素的驅動電路301的電磁波進行解調的解調部。該解調部需要選擇特定頻率電磁波的部件(例如，光學濾波片)或從選擇的電磁波中取出必要信號的部件(例如，光傳感器)。還有，如光那樣波長短時，可采用具有物理特性的頻率選擇部件。
但是，在液晶顯示裝置中像素非常多，因此對所有像素分配載波并控制驅動電路301是并非有效率的。于是，在本實施例的液晶顯示裝置中，只有對像素施加電壓的定時即啟動脈沖信號才在設于相鄰像素間的布線上傳送，在驅動電路301的控制定時即時鐘信號及施加到像素的數據信號上采用電磁波。還有，時鐘信號和數據信號采用不同頻率(波長)的電磁波。
具體地說，本實施例中，使用設于背光源的具有特定波長的LED401，向驅動電路301傳送時鐘信號或數據信號。如圖3所示，在驅動電路301中設有接受時鐘信號光的光傳感器311和接受數據信號光的光傳感器312，各光傳感器311、312具備可選擇不同波長電磁波的濾波片313。還有，圖3中設有兩個光傳感器312。
用濾波片313從背光源光分離出在導光體151中與主光源152混色的控制用光(電磁波)。該濾波片313能采用一般彩色濾波片或棱鏡、狹縫等干涉濾波片等。還有，圖4中對于三個不同波長有三個不同濾波片的透射率特性。通過使用圖4所示的各濾波片，可將控制用光(電磁波)分離成各種波長。
控制用光源用LED401來進行了說明，但其波長范圍可考慮從紫外到紅外的300nm到1μm左右。但是，不管采用何種模式的控制信號，要不對顯示產生影響，最好采用如紫外或紅外那樣可見光范圍以外的波長。這認為是控制用光源選擇可見光的光源時，根據控制信號的模式點亮期間和非點亮期間的比率改變，會對顯示產生影響。但是，光傳感器311、312的靈敏度充分高于視覺靈敏度時，就是說即便觀看顯示面也幾乎不能辨別不出控制用光(電磁波)的點亮/非點亮時，即便點亮期間和非點亮期間的比率變化時也不會對顯示產生影響。還有，當光傳感器311、312的靈敏度充分高于視覺靈敏度時，使用主光源152光譜弱的波段時其S/N比高而優選。
接著，在圖5中示出本實施例的液晶顯示裝置的一個像素中被處理的信號波形圖。這里，為方便起見設光傳感器311、312接受選擇的光時輸出高電平，而不受光時輸出低電平。首先，光傳感器311經由濾波片313接受時鐘信號用LED401的閃爍情況，從而光傳感器311生成全像素同時的時鐘信號。在最初寫入的像素中光傳感器接受來自啟動脈沖信號用LED401的光，生成啟動脈沖信號(圖3中未圖示)。生成的啟動脈沖信號經由設于相鄰像素間的布線，依次傳送給相鄰的像素。
像素上被輸入如圖5所示的啟動脈沖輸入，且圖3所示的AND門314上被鎖定為高電平時，光傳感器312接受的LED401(數據信號用)的光轉送給寄存器315。圖5中啟動脈沖輸入為高電平且時鐘信號上升時(圖中用虛線表示的定時)，基于光傳感器312上接受的數據0輸入及數據1輸入，數據0及數據1變化。
在圖3示例中，由于設有兩種光傳感器312，數據信號用LED401也為兩種，能選擇2比特(4灰度)的施加電壓。從寄存器315向多路轉換器302傳送D/A轉換所需的數字比特信息，多路轉換器302基于該比特信息，選擇預定施加電壓后施加到液晶101上。
驅動電路301在數據信號轉送結束時，用圖3的寄存器316生成下個像素用的啟動脈沖信號。然后，驅動電路301將如圖5所示的啟動脈沖輸出輸出到級聯的下個像素。還有，對其后的像素也重復與圖5所示的波形相同的動作。這樣，在本實施例的液晶顯示裝置中，著眼于一個像素時，在下個啟動脈沖信號來之前的期間(1更新率期間)保持相同數據。
因而，常用的液晶顯示裝置需要至少在1水平期間內將預定施加電壓寫入到像素，但本實施例中寫入時間并不限于1水平期間，可在下個啟動脈沖信號來之前的期間確保，因此能取較長的充電期間。因而，即便光發電元件201的發電功率弱也能在較長的時間(數ms)內進行充電，并可將光發電元件201的尺寸小型化。還有，本實施例的液晶顯示裝置中，設于各像素上的驅動電路301的電源也來自光發電元件201。
如上所述，啟動脈沖信號通過電線在相鄰像素之間傳送。通常，矩陣型顯示裝置中的像素的控制是從左到右掃描后，反饋到下一行左側地動作。但是在本實施例的液晶顯示裝置中，要將啟動脈沖信號從右到左反饋需要較長布線。因此，在本實施例的液晶顯示裝置中，如圖6所示，能夠通過一筆寫入地傳送啟動脈沖信號來有效地布線。還有，圖6中用箭頭702表示像素701間的啟動脈沖信號傳送方向。
就是說，本實施例中，將啟動脈沖信號從左到右掃描后，再從右到左地掃描。但是，由數據信號用的LED401等傳送的數據信號的同一側，與一筆寫入的掃描一致地進行并替。具體的像素結構在圖7中示出。圖7中像素701與光發電元件201用驅動電路301來連接，相鄰的像素701的驅動電路301之間通過啟動脈沖布線703連接。還有，圖7中還示出驅動電路301內的光傳感器311、312。
如上所述，只有作為啟動脈沖信號起點的最初寫入的像素，才需要電線或專用解調部。如上所述，設有專用解調部時，使用具有專用波長的光源，并需要另外在驅動電路301設置選擇該專用波長并受光的濾波片和光傳感器。另一方面，設有電線時，需要利用該電線與外部電路連接，并向像素供給該電路上生成的啟動脈沖信號的結構。
還有，作為生成起點的啟動脈沖信號的方法，可考慮通過暫時將主光源152熄滅并利用另外準備的傳感器檢出或者暫時將主光源152熄滅并檢出光發電元件201的發電電壓降低來生成作為起點的啟動脈沖信號的方法。另外，可考慮作成不可能為通常的控制信號的經組合的信號，利用該信號生成作為起點的啟動脈沖信號的方法。
但是，作為生成成為起點的開始脈沖信號的方法，選擇設置電線以外的方法具有更大優點。這是由于如果開始脈沖信號的生成也不使用電線，就可完全不需要連接到液晶屏的外部布線。若不需要連接到液晶屏的外部布線，則無需在液晶屏外周部分設置與外部布線連接的連接端子(數mm左右)。本實施例中能夠將液晶屏外形減小到密封材料104部分，成為邊框非常窄的液晶屏。
另外，將設有主光源152及控制用光源(LED401)的背光源也與液晶屏一樣進行窄框化，從而將液晶顯示裝置致密地無縫連接，可構成大型液晶顯示裝置。圖8是將液晶顯示裝置致密地無縫連接時的概念圖。通過液晶屏的窄框化，能夠減小無縫連接的接縫部分對顯示的影響。如圖8那樣將液晶顯示裝置801無縫連接時，如果背光源的光學系統也各自獨立，則各個控制用光源就無需控制相鄰的液晶屏。因此，可顯著減小控制用光源的頻率。
具體地說，考慮將100像素×100像素的液晶顯示裝置801無縫連接而作成1000像素×1000像素的大型液晶顯示裝置的場合。首先用一個控制用光源控制全部1000像素×1000像素時，若更新率為60Hz，則必須用60Hz×1000×1000＝60MHz的頻率進行控制。但是按每100像素×100像素的液晶顯示裝置801設有獨立的控制用光源時，若更新率為60Hz，則用60Hz×100×100＝600kHz的頻率控制即可。
并且，不作無縫連接而制作極大的大型液晶顯示裝置時，受制造上母板玻璃尺寸的限制。例如，除母板玻璃的限制以外，還存在上述那樣布線變長、布線電容肥大化且耗電增大的問題。
如上所述，本實施例的液晶顯示裝置中，利用光發電元件201在液晶屏內部生成驅動所需的電壓，且各個驅動電路301的控制采用電磁波，因此基本上在內部不需要較長的布線，即便大型化、高分辨率化也能使耗電極低。另外，在本實施例的液晶顯示裝置中，能夠使液晶屏窄框化，因此通過無縫連接，可容易構成大型液晶顯示裝置，從而不受母板玻璃尺寸的限制而能作成高分辨率的大型液晶顯示裝置。
還有，本實施例的液晶顯示裝置中，有效利用由傳統BM吸收的光產生驅動液晶101所需的電力，因此基本上能使對液晶屏的投入電力成為零。另外，本實施例的液晶顯示裝置中，沒有連接到液晶屏的布線，因此可期待作為無線液晶屏的各種用途。
還有，本實施例中說明了背光源上加控制用光源的方式，但本發明并不限于此，可為在前光源上加控制用光源的方式。另外，在反射型液晶顯示裝置的場合，可為只將控制用光源組裝到前光源或背光源，由外光作為主光源的方式。還有，本發明也可只將主光源組裝到背光源，并將控制用光源組裝到前光源。還有，當主光源安裝于前光源時或反射型時，光發電元件201設于顯示面側基板。
實施例2令液晶顯示裝置進行彩色顯示時，一般采用彩色濾波片分離三基色，分別控制透射率來顯示各種顏色。本發明也可采用同樣的方式進行彩色顯示，通過在各像素上設置彩色濾波片來實現。
另一方面，關注光發電元件201的特性時，近年開發出薄膜化的光發電元件201，該光發電元件201具有光透射性。并且，該光發電元件201也開發成具有帶色性。
本實施例的液晶顯示裝置中，使用具有該帶色性的薄膜化的光發電元件201作為彩色濾波片。從而，不需要個別的彩色濾波片。另外，由于無需將光發電元件201的配置部位限定在BM區域，也可在像素的開口部上配置，能夠在廣面積上配置光發電元件201。
還有，本實施例的液晶顯示裝置中，子像素的配色并不限于一般的RGB三基色。另外，本實施例的液晶顯示裝置中，三基色可同時進行驅動液晶101的控制信號的傳送，例如可按R→G→B→R→G→…的順序。
實施例3實施例1中說明的液晶顯示裝置中，說明各像素表現4灰度。但是，一般液晶顯示裝置中可顯示更多的灰度。因此，在本實施例中，就液晶顯示裝置的多灰度化進行說明。這里，液晶顯示裝置的多灰度化需要控制的信號的多數化和施加到液晶101的電壓的微調。
首先，通過液晶顯示裝置的多灰度化來使控制的信號多數化指的是增加數據信號的數據比特。實施例1中，當數據比特增加時，需要相應增加控制用光源(種類)。另外，伴隨控制用光源的增加，有必要在驅動電路301內增加光傳感器或濾波片的種類。但是，增加控制用光源的種類，存在更窄波長范圍內動作的帶通濾波片的問題。
因此，在本實施例的液晶顯示裝置中，采用單個控制用光源上重疊多個信號的方式。具體地說，對1像素的驅動電路301上設置圖3所示的2個光傳感器312，該2個光傳感器312用2次的時鐘信號捕獲數據。圖9示出本實施例的液晶顯示裝置的驅動波形。圖9中時鐘信號、啟動脈沖輸入、數據0輸入及數據1輸入基本上與圖5相同。還有，數據0輸入及數據1輸入是分別輸入2個光傳感器312的數據。
圖9中與圖5的不同部分是自啟動脈沖輸入的上升沿開始經過2次的時鐘信號后輸出啟動脈沖輸出。就是說，傳送數據信號的期間(自啟動脈沖輸入開始啟動脈沖輸出為止)所包含的時鐘信號數成為兩倍。從而，本實施例1中，在第一次的時鐘信號上升沿(虛線I)捕獲與以往相同的數據0和數據1，在第二次的時鐘信號上升沿(虛線II)，可重新捕獲數據2和數據3。因而，本實施例中能夠得到2倍于實施例1的數據比特(4bit)。
如上所述，通過使傳送數據信號的期間所包含的時鐘信號數成為兩倍，能夠得到控制用光源(數據信號用)種類的2倍的灰度數據。同樣地，需要灰度信息時，可根據需要增加傳送數據信號的期間所包含的時鐘信號數。即，本實施例的液晶顯示裝置中，設數據信號用光源的種類為m，且設傳送數據信號的期間所包含的時鐘信號數為n時，能夠傳送m×n比特的灰度數據。即，本實施例中將數據信號的發送并-串行傳送化。
接著，就對液晶101施加電壓的微調方法進行說明。首先，圖10中示出設有將光發電元件201的發電電壓分壓的分壓電路210和選擇該分壓電路210的多路轉換器302的驅動電路301的一部分。在圖10所示的分壓電路210示出單純電阻分壓的例子，但本發明的分壓電路210并不限于電阻，可采用其它各種方法。另外，圖10中在多路轉換器302的后級設有電壓輸出器用的緩沖器304。但是，只要能在預期內結束對液晶101的寫入(充電)，就無需特別設置緩沖器304。
接著，在圖11示出其它調整方法。圖11中按串聯連接的光發電元件201設置電阻。還有，該電阻可在光發電元件201以外部分形成，也可為光發電元件201的內部電阻。另外，圖11中改變光發電元件201符號的大小來表示飽和發電電壓分別不同的情況。例如，圖11的光發電元件201由上至下分別具有8V、4V、2V、1V的飽和發電電壓。
在各發電元件201上并聯地設有開關303。與光發電元件201上設置的電阻相比，該開關303可以充分低的電阻值導通。還有，圖11的開關303由上至下表示為比特3、比特2、比特1、比特0。當所有比特的開關303打開時，向液晶101施加15V。還有，例如將比特3的開關303關閉時，對液晶101施加7V。
即，當任一開關303(可為多個)關閉而短路時，對液晶101施加從15V減低至相應光發電元件201的飽和電壓的電壓。通過采用圖11所示的電路結構，可具備最小飽和發電電壓量的電壓分解能力。還有，為減低飽和發電電壓，可調整光發電元件201本身的特性，也可通過在各光發電元件201和電阻上并聯插入其它電阻，在開關303打開的狀態下也能取出光發電元件201飽和發電電壓以下的電壓(未圖示)。
接著，在圖12示出其它調整方法。圖12中進行D/A轉換的電路采用取樣/保持型電路結構。圖13是與該電路結構對應的控制用光源的受光系統的電路圖。還有，在圖14中示出圖13的驅動波形。如圖12至圖14所示，通過驅動電路301結構也能對液晶101施加任意電壓。
首先，圖14所示的波形與圖5的不同點在于不存在數據信號；時鐘信號的高電平期間和低電平期間并不固定。在圖12至圖14所示的結構中，啟動脈沖信號也通過設于相鄰像素間的電線傳送。還有，如圖14所示，從像素n-1傳送來的啟動脈沖信號作為啟動脈沖輸入而輸入到像素n。與像素n啟動脈沖輸入的上升沿和時鐘信號的下降沿同步(虛線α)地、生成像素n放電信號(上升)。借助圖13進行說明時，像素n啟動脈沖信號的高電平和倒相器320中反相的時鐘信號的高電平輸入到AND門電路321，生成像素n放電信號。
若生成像素n放電信號，則圖12所示的放電開關306處于導通狀態，與放電開關306并聯連接的電容器307短路且電荷被抽取。接著，當時鐘信號上升時(虛線β)，放電信號消失、生成充電信號。借助圖13說明時，像素n啟動脈沖信號的高電平和時鐘信號的高電平輸入AND門322，生成像素n充電信號。
通過放電信號的消失，圖12所示的放電開關306成為斷開狀態，且通過像素n充電信號的生成，充電開關305成為導通狀態。然后，經過預定時間且時鐘信號下降時(虛線γ)，充電開關305成為斷開狀態。在該充電開關305成為導通狀態的期間(充電期間)，預定電荷被充電至電容器307中。圖14示出伴隨像素n的充電信號變化的像素n的充電電壓變化。還有，預定電荷由電容器307、光發電元件201的發電電壓、在光發電元件201和充電開關305之間設置的電阻及充電期間決定。
充電至電容器307的電壓在下個啟動脈沖信號(例如，1更新率期間)到來之前，經由緩沖器304施加到液晶101。與像素n啟動脈沖輸入下降同時(虛線γ)，在圖13所示的寄存器323中也生成下個像素n+1的啟動脈沖輸入(＝像素n啟動脈沖輸出)。像素n+1上也進行同樣的驅動。具體地說，若時鐘信號上升(虛線δ)，則像素n+1的放電信號消失，生成像素n+1的充電信號。然后，經過預定時間且時鐘信號下降時(虛線ε)，充電開關305成為斷開狀態。圖14中像素n+1具有長于像素n的充電期間。因此，圖14所示的像素n+1的充電電壓高于像素n的充電電壓。
像素n+2之后，能夠通過依次重復同樣的驅動，對所有像素施加任意電壓。還有，圖1 2示出將電容器307上充電的電壓經由緩沖器304施加到液晶101的例子，在可充分延長充電期間的場合也可省略緩沖器304及電容器307，向液晶101直接施加光發電元件201的發電電壓。另外，圖14中使時鐘周期一定，然后按高電平期間和低電平期間的比率(占空比)改變施加電壓，但不必將時鐘周期限定為一定。
如上所述，在本實施例的液晶顯示裝置中，通過采用數據信號上重疊多個信號等多灰度化方法，能夠實現與現有液晶顯示裝置同等的多灰度化。還有，本發明并不限于本實施例所示的多灰度化方法，也可采用抖動(dither)方法或脈寬調制方法等其它多灰度化方法。
實施例4若對液晶101持續施加直流電壓，則在液晶顯示裝置上發生稱為像素燒壞的現象。因此，在一般的液晶顯示裝置中，進行按每個幀等一定周期反轉施加到液晶101的電壓極性的交流反轉驅動。在本發明的液晶顯示裝置也可進行與一般液晶顯示裝置同樣的驅動。
圖15是一例本實施例的光發電元件201及驅動電路301的結構圖。圖15所示的光發電元件201串接成能夠獲得施加到液晶101的最大電壓之2倍以上電壓。圖3所示的光發電元件201串接3個電池，但圖15所示的光發電元件201串接6個電池。
圖15中串接的光發電元件201中央的電池(從上第三個電池)與液晶101的一方電極連接。將該一方電極電位設為零，另一方電極構成為可通過多路轉換器302選擇正負任意電位。通過圖1 5所示的結構，由于能任意改變施加到液晶101的電壓極性，可交流反轉驅動液晶101。還有，改變電壓極性的控制可與控制灰度的信號同樣可解調。
接著，圖16示出改變施加電壓極性的其它結構。圖16中串接光發電元件201，并可使各光發電元件201的端子與液晶101的一方或另一方電極都連接地、在兩方電極上采用多路轉換器302。通過在液晶101的兩電極上采用多路轉換器302，可選擇各任意電位。因此，通過各選擇電位的大小關系，可改變施加到液晶101的電壓極性。還有，改變電壓極性的控制可通過組合灰度的控制信號來實現。還有，通過如圖16所示的結構，與圖15的場合相比可減少光發電元件201的數量/面積。
還有，圖17示出改變施加電壓極性的其它結構。圖17是減少光發電元件201及多路轉換器302的數量的結構例。圖17中液晶101的電極經由極性選擇用開關303連接到光發電元件201。極性選擇用開關303通過極性選擇信號導通/斷開，改變施加到液晶101的電壓極性。還有，灰度選擇通過多路轉換器302選擇串接的多個光發電元件201來實現。另外，極性選擇信號可通過組合灰度的控制信號來實現。
如上所述，本實施例的液晶顯示裝置將施加到液晶101的電壓極性按預定周期反轉，因此可防止像素的燒壞現象。
實施例5在上述實施例中選擇控制用光源(LED401)的波長與背光源的主光源152波長不同的場合進行了說明。但本發明的液晶顯示裝置并不限于此，也可將主光源152直接用作控制用光源。因此，本實施例的液晶顯示裝置中，就將主光源152用作控制用光源的結構進行說明。
本實施例的液晶顯示裝置中，將可見光范圍的主光源152用作控制用光源，因此不管控制信號為怎樣的模式(例如，全屏白和全屏黑)，光源的光強度最好一定。就是說，將一個控制用光源的點亮時發光強度設為I、點亮/非點亮期間比率的平均值(占空比)設為D時，只要I×D一定，就肉眼感覺到的光強度(白顯示時)也一定。還有，將控制用光源與主光源152個別地設置時，若采用可見光范圍的控制用光源，最好也同樣使光源的光強度一定。
因此，如時鐘信號那樣常時按一定周期反復導通/斷開的控制信號的場合，平均的發光強度I成為一定。但是，對于數據信號，認為有必要也按照占空比D變更發光強度I或使發光強度I和占空比D均一定，以使I×D一定。
按照占空比D變更發光強度I時，將多個圖像數據暫時保存在存儲器中，由該圖像數據算出控制用光源的導通狀態下成為“1”的圖像數據在一定期間內的總和作為總計值S。由該總計值S算出占空比D。占空比D可通過將總計值S除以總計值S可取得的最大值來求出。具體地說，將12Bit設成一定期間內圖像數據時，若在控制用光源導通狀態下成為“1”的圖像數據為9Bit，則總計值S成為9，由于總計值S可取得的最大值為12，因此占空比D成為9/12＝0.25。
然后，設定發光強度I，并轉送保存在存儲器中的圖像數據。還有，發光強度I與占空比D的倒數(1/D)成比例地設定，但總計值S成為零時離散且不能設定。
為避免該情況，當數據轉送具有數據轉送期間ta和數據轉送停止期間tb時，在數據轉送停止期間tb將控制用光源常時點亮即可。由此，占空比D不會成為零，并可設定發光強度I。還有，發光強度I的最大值有界限，因此需要適當調節數據轉送期間ta和數據轉送停止期間tb之比率。另外，數據轉送期間ta和數據轉送停止期間tb的重復周期一般為1幀周期或1掃描線周期，但并不限于此，可為數像素周期。但若長于1幀周期，則控制用光源的占空比D的變化比眼睛可感覺的頻率遲，因此可感覺到閃爍。
另一方面，若使發光強度I和占空比D均一定，則無需將圖像數據保存在存儲器或變更發光強度I，因此可簡化控制。無論怎樣的數據信號，為使占空比D一定，以與時鐘信號相同的周期翻轉數據信號即可。具體方法則借助圖1 8的波形進行說明。首先，圖18的波形表示時鐘信號、原來的數據信號以及使發光強度I和占空比D均一定地轉換的數據信號。轉換后的數據信號在1數據循環(與時鐘周期相同的周期)的期間必有各一半的數據信號的導通期間和斷開期間，且數據信號的變化點相對時鐘信號的變化點錯開1/4周期。
由圖18可知，在轉換后的數據信號被鎖定(圖18的場合時鐘上升(虛線部))的時刻被供給與原來數據信號相同的電平。為從原來數據信號作成轉換后的數據信號，在離時鐘信號下降沿遲1/4周期的時刻對照原來數據信號的導通/斷開狀態，再遲1/2周期(離時鐘信號下降沿為3/4周期)的時刻成為與前面對照的原來數據信號的狀態相反的狀態即可。
還有，自時鐘信號下降沿開始的周期延遲并不限于1/4周期。但是，存在周期延遲較長時像素的驅動電路的啟動期間變短，相反周期延遲較短時施加到液晶101的電壓的保持期間較短等弊端。因而，在像素的驅動電路的動作可能頻率上，時鐘信號的頻率充分延遲，就可調節到某一程度的寬度。
如上所述，本實施例的液晶顯示裝置中，控制用光源采用可見光范圍或將主光源152用作控制用光源時，經控制可使控制用光源的點亮/非點亮期間的比率上乘以點亮期間的光強度的值一定，因此人眼感覺的光強度一定，可構成感覺不到閃爍的液晶顯示裝置。另外，在普通的液晶顯示裝置上也有使用具有RGB等顏色的LED作為背光源的主光源152的情況，因此將主光源152用作控制用光源的場合，能夠減少光源的部件數量，并可減少成本。
實施例6實施例5中說明了將背光源的主光源152也作為控制用光源使用的結構。特別是，采用具有RGB等顏色的LED等作為光源時，該光源的譜線寬度窄，并可獨立控制名色。因此，能夠將光源的各色用作各自不同的控制信號的控制用光源。
在上述那樣的場合，可將一般彩色顯示用的彩色濾波片的一部分用作設于驅動電路301的光傳感器311、312的濾波片313。圖19是將彩色濾波片用作濾波片313的液晶顯示裝置的剖視圖。圖19中在玻璃的透明基板103上形成有彩色濾波片110，并在該彩色濾波片110之間形成有驅動電路301。還有圖19中省略構成像素的透明電極102等。
設于驅動電路301上的光傳感器311、312接受通過透明基板103及彩色濾波片110的光(電磁波)。如上所述，彩色濾波片110具有選擇特定波長的光(電磁波)的濾波片313的功能。因此，光傳感器311、312例如在使用RGB的LED401作為光源、并使用RGB的彩色濾波片110時，可有選擇地接受RGB的光。
但是，在以上實施例中主要說明的結構中為捕獲數據而最少也必須設置時鐘信號和數據信號兩種光源。因此，設于一個像素中的驅動電路301上至少要設兩種光傳感器311、312。但是，將彩色濾波片110用作光傳感器311、312的濾波片313時，在一個像素上只能設置一種彩色濾波片110，難以在一個像素上設置兩種光傳感器311、312。
另外，若為普通的電路則容易將單一光解調而數據化，但限于液晶顯示裝置那樣的各像素內實際難以用那樣的電路實現。
于是，在本實施例的液晶顯示裝置中，通過如圖20或圖21那樣配置光傳感器311、312，解決上述問題。圖20中在相鄰兩個像素的邊界設置光傳感器311、312，并共用相鄰兩種彩色濾波片110。還有，圖21中在相接的四個像素的邊界設置光傳感器311、312，并共用相接的四種彩色濾波片110。
還有，光傳感器311、312本身可作成不被多個像素共用，但這種情況下，需要通過布線將設于相鄰像素的光傳感器311、312的輸出傳達。因此，認為不令多個像素共用光傳感器311、312時，因結構復雜、布線電容等影響而產生信號延遲且降低動作可能頻率。
如上所述，本實施例的液晶顯示裝置中，將彩色濾波片110的一部分用作光傳感器311、312的濾波片313，因此無需另外設置濾波片313，并可減小成本。
權利要求
1.一種液晶顯示裝置，其特征在于設有第一基板；與所述第一基板相對的第二基板；夾于所述第一基板和所述第二基板之間的液晶；按所述第一基板上的每個像素設置并驅動所述液晶的驅動電路；以及按每個所述像素或者按每多個所述像素設置，且為驅動所述液晶而發電并供給電壓的光發電元件。
2.如權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述光發電元件設于所述像素的開口部周邊。
3.如權利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述光發電元件具有預定顏色，且由可透光的薄膜形成，并設于所述像素的開口部。
4.如權利要求1至3中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于還設有供給對所述驅動電路進行控制的電磁波的控制用電磁波源；所述驅動電路設有對所述電磁波進行解調的解調部。
5.如權利要求4所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述電磁波具有從紫外到紅外的波長。
6.如權利要求5所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述控制用電磁波源組裝到背光源；在所述背光源的導光體中，所述電磁波和來自所述背光源的主光源的光混合。
7.如權利要求5所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述控制用電磁波源組裝到前光源；在所述前光源的導光體中，所述電磁波和來自所述前光源的主光源的光混合。
8.如權利要求5所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述電磁波具有可見光范圍以外的非可見光范圍的波長。
9.如權利要求5所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述控制用電磁波源作為主光源起作用。
10.如權利要求9所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述控制用電磁波源的點亮/非點亮期間的比率一定。
11.如權利要求9所述的液晶顯示裝置，其特征在于在所述控制用電磁波源的點亮/非點亮期間的比率上乘以點亮期間的光強度的值一定。
12.如權利要求4所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述驅動電路還設有使所述電磁波中特定波長范圍的電磁波有選擇地通過的濾波片，根據通過所述濾波片的所述電磁波進行控制。
13.如權利要求12所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述濾波片利用彩色顯示用的彩色濾波片之一部分。
14.如權利要求12所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述電磁波至少包含所述驅動電路的驅動定時即時鐘信號和寫入所述像素的數據信號；所述驅動電路利用多個所述濾波片，從所述電磁波至少將所述時鐘信號及所述數據信號分別分離。
15.如權利要求12所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述電磁波至少包含所述驅動電路的驅動定時即時鐘信號，所述驅動電路根據所述時鐘信號的高電平期間或低電平期間的長度，控制施加到所述液晶的電壓。
16.如權利要求14所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述驅動電路用設于除預定像素以外的所述像素間的布線傳送所述像素的寫入定時即啟動脈沖信號。
17.如權利要求14所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述數據信號疊加多個信號。
18.如權利要求1至3中任一項所述的液晶顯示裝置，其特征在于所述驅動電路將施加到所述液晶的電壓極性按預定周期反轉。
19.一種大型液晶顯示裝置，其特征在于將多個權利要求1至3中任一項所述的液晶顯示裝置無縫連接而形成。
全文摘要
本發明提供即便將液晶顯示裝置大型化、高分辨率化的場合，也能實現低耗電的液晶顯示裝置及采用該液晶顯示裝置的大型液晶顯示裝置。本發明的液晶顯示裝置中設有第一基板(透明基板(103))；與第一基板(透明基板(103))相對的第二基板(透明基板(103))；夾于第一基板(透明基板(103))和第二基板(透明基板(103))之間的液晶(101)；按第一基板(透明基板(103))上的每個像素設置的、驅動液晶(101)的驅動電路(301)；以及按每個像素或按每多個像素設置的、供給為驅動液晶而發電的電力的光發電元件(201)。
文檔編號G09F9/30GK1854828SQ20061006817
公開日2006年11月1日 申請日期2006年3月17日 優先權日2005年4月1日
發明者石口和博 申請人:三菱電機株式會社