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CN1248715A - 液晶板驱动装置及液晶装置 - Google Patents

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Abstract

能以在适当地保持反射型显示时的亮度的同时提高透射型显示时的对比度的方式,驱动半透反射型液晶板。备有:Y驱动电路(100)及X驱动电路(110),用于将有效值的大小与灰度数据指示的灰度等级对应的施加电压供给液晶元件(10);及驱动控制电路(310),用于将X驱动电路的与各灰度等级对应的施加电压的各有效值大小的设定根据光源(212)的未点亮而切换为反射型显示用的设定,且根据光源的点亮而切换为透射型显示用的设定。

Description

液晶板驱动装置及液晶装置
本发明涉及用于驱动采用TFD(Thin Film Diode：薄膜二极管)驱动、TFT(Thin Film Transistor：薄膜晶体管)驱动、简单阵列驱动等方式的液晶板的驱动装置及包含这类液晶板和驱动装置的液晶装置的技术领域，尤其是涉及备有偏振片、半透反射板、光源等并可兼作通过反射外来光而进行显示的反射型和通过透射光源光而进行显示的透射型使用的半透反射型液晶板的驱动装置及包含这类液晶板和驱动装置的液晶装置的技术领域。
在现有的采用TN(Twisted Nematic：扭转向列)液晶或STN(Super-Twisted Nematic：超扭转向列)液晶等的透射型液晶板中，一般都可以由光源光获得较为良好的亮度。另一方面，为了避免对比度的不足，采用着这样的结构，即在与对置衬底的各象素相对的开口区域周围按网格状形成被称作黑掩模或黑底等的遮光膜以便将相邻接的象素分隔开，从而当进行采用了滤色器的彩色显示时防止各象素间的混色，并且，无论是彩色显示还是黑白显示都能使对比度得到提高。
在图20和图21中，分别示出在按上述方式形成了分隔各象素的遮光膜及在各象素上形成了RGB滤色器的屏面显示区域内的对置衬底的放大断面图及放大平面图。在图20中，在对置衬底500的面向液晶一侧的表面上，相对于各个象素形成RGB滤色器501，并在各象素的开口区域的间隙、即滤色器501的边界上形成由遮光性金属或遮光性有机膜等构成的遮光膜502。并且，在滤色器501上，隔着覆盖(OC)层503形成着构成数据线或扫描线(在采用TFD有源阵列驱动方式、简单阵列驱动方式等的液晶板的情况下)及对置电极(在采用TFT有源阵列驱动方式的液晶板的情况下)等的透明电极504。
另外，作为其平面配置，分别如图21(a)、(b)、(c)所示，有马赛克状配置、三角形配置、条纹状配置。在图21(a)、(b)、(c)中，在滤色器501a、501b和501c的边界区域(即，图中的斜线区域)上，分别形成遮光膜502a、502b、502c。
在这种透射型的液晶板上，利用按如上方式分隔各象素形成的遮光膜，通常可以获得例如100∶1左右的非常高的对比度。这里，所谓＂对比度″，指的是在正常白色模式下不对液晶元件施加驱动电压时的显示亮度与对液晶元件施加驱动电压时的显示亮度之比、或在正常黑色模式下对液晶元件施加驱动电压时的显示亮度与不对液晶元件施加驱动电压时的显示亮度之比。
另一方面，在以往的采用TN液晶或STN液晶等的反射型液晶板中，由于显示的亮度取决于外来光强度，一般说来，其显示的明亮程度达不到透射型显示时的亮度。即，在反射型的液晶装置中，亮度不足，与对比度不足相比被认为是主要的问题，因此，在对置衬底上一般不形成在上述透射型液晶板情况下的遮光膜。
在图22和23中，分别示出在各象素上形成了RGB滤色器而没有形成上述的用于分隔各象素的遮光膜的屏面显示区域内的对置衬底的放大断面图及放大平面图。此外，对与图20和21相同的构成要素标以相同的参照符号，并将其说明省略。
在反射型液晶板中，由于不形成如上所述的用于分隔各象素的遮光膜，所以通过对置衬底的光量将增加相当于不再被遮光膜遮住的部分，因而使显示变得明亮了。但是，由于没有遮光膜，所以当进行采用了滤色器的彩色显示时在各象素间将发生混色。此外，无论是彩色显示还是黑白显示，在相邻象素的开口区域的间隙(非开口区域)中将发生光的漏泄(白色减少)，所以，得到例如10∶1左右的对比度。
如上所述，在利用外来光进行显示的反射型液晶板的情况下，在暗的环境中，随着光量的减少显示变暗，因而很难观看。与此相反，在上述的采用背照光等光源进行显示的透射型液晶板的情况下，无论是亮的环境还是暗的环境，都将增加与光源对应的耗电量，特别是对用电池供电的携带式显示装置等不适用。
因此，近年来，开发了可兼作反射型和透射型使用的半透反射型液晶板。该半透反射型液晶板，当用于亮的环境时，主要进行反射型显示，其工作方式是，在由装置内部所设有的半透反射膜反射从显示屏面入射的外来光的同时，利用配置在其光路上的液晶、偏振光分离器等光学元件按每个象素对从显示屏面射出的光量进行控制。另一方面，当用于暗的环境时，在结构上主要进行透射型显示，其工作方式是，在以背照光等内装光源从上述半透反射膜的背面进行照射光源光的同时，利用上述液晶、偏振光分离器等光学元件按每个象素对从显示屏面射出的光量进行控制。
用于驱动按以上方式构成的反射型、透射型、半透反射型等各种液晶板的液晶板驱动装置，一般备有以与显示数据对应的方式分别对配置在构成液晶元件的衬底上的多条数据线及多条扫描线供给数据信号及扫描信号的数据线驱动电路及扫描线驱动电路等驱动电路。该驱动电路，在构成液晶元件的衬底上形成，或从外部附装于液晶板。上述液晶板驱动装置，还备有对驱动电路供给如下信号从而控制该驱动电路的驱动控制电路，即(i)用于控制数据信号及扫描信号的电压值和供给定时的各种控制信号；(ii)与显示数据相对应并基于显示数据的规定格式的数据信号等。另外，上述液晶板驱动装置，还备有对驱动电路供给规定的高电位、低电位、基准电位等各种控制电位的控制功率供给电路。该驱动控制电路及控制功率供给电路，一般按IC电路的形式构成，并从外部附装于液晶板。
尤其是，当显示数据为灰度数据时，由上述驱动控制电路及驱动电路例如按各灰度等级改变数据信号的电压值(峰值)和施加时间(脉冲宽度)等，以便与灰度等级对应地改变施加于液晶的施加电压的有效值。这时，驱动电路的与各灰度等级对应的施加电压的各有效值大小的设定(即，灰度等级与施加电压有效值的对应关系，或与灰度等级对应的施加电压有效值的变化特性)，预先根据各液晶板的特性单一地设定，而与反射型、透射型、半透反射型的区别无关。
但是，在现有的半透反射型液晶板中，与上述反射型液晶板时一样，通常采用在对置衬底上不设置用于分隔各象素的遮光膜的结构(参照图22图23)。如采用这种结构，则当进行反射型显示时，与上述反射型液晶板的情况一样，得到10∶1左右的对比度，但在进行透射型显示时，由于光源光从没有遮光膜的象素间隙(非开口区域)漏出，所以只能得到比上述对比度低得多的对比度。因此，在现有的半透反射型液晶板中，存在着当进行透射型显示时不能得到满意的对比度的问题。另外，在将显示模式从反射型显示模式切换到透射型显示模式时，在该切换的瞬间，对比度将显著降低。或者，相反在将显示模式从透射型显示模式切换到反射型显示模式时，在该切换的瞬间，对比度则显著升高。因此，还存在着当进行显示模式切换时使用户在视觉上有不谐调感的问题。
另外，假如使半透反射型液晶板与上述透射型液晶板时一样采用在对置衬底上设置用于分隔各象素的遮光膜的结构(图20和图21)，则在进行透射型显示时可以得到良好的对比度，但在进行依赖于外来光强度的反射型显示时显示将变暗，所以这种液晶板不能投入实际使用。
如上所述，在液晶板驱动装置中，驱动电路的与各灰度等级对应的施加电压的各有效值大小的设定，预先根据各液晶板的特性单一地设定，而与反射型、透射型、半透反射型的区别无关。因此，在半透反射型液晶板中，通过对这种设定进行调整，如上所述可以满足使反射型显示时的亮度提高的要求。另外，也可以满足使透射型显示时的对比度提高的要求。但是，存在着这样的问题，即，无论是在对置衬底上设遮光膜的结构还是不设置遮光膜的结构，能同时满足上述两种要求的单一设定，实际上是不存在的。
本发明是鉴于上述问题而开发的，其课题是提供一种在适当地保持半透反射型液晶板的反射型显示时的亮度的同时可以提高透射型显示时的对比度并能使反射型显示时的对比度与透射型显示时的对比度之差减小的液晶板的驱动装置及备有该液晶板和驱动装置的液晶装置。
为解决上述课题，本发明的液晶板驱动装置，用于驱动半透反射型液晶板，该液晶板备有：液晶元件，将液晶夹持在一对衬底之间，可根据施加于该液晶的施加电压的有效值改变该液晶的定向状态；一对偏振光分离装置，以将该液晶元件夹在中间的方式配置；及光源，将光源光通过该偏振光分离装置入射到上述液晶元件；当该光源未点亮时通过上述液晶元件和上述偏振光分离装置对外来光进行反射，从而进行反射型显示，同时，当上述光源点亮时使上述光源光通过上述液晶元件和上述偏振光分离装置透射，从而进行透射型显示，该液晶板驱动装置备有：供给装置，将有效值的大小与灰度数据指示的灰度等级对应的上述施加电压供给上述液晶元件；及切换装置，将该供给装置的与各灰度等级对应的上述各有效值大小的设定根据上述光源的未点亮而切换为反射型显示用的设定、且根据上述光源的点亮而切换为透射型显示用的设定。
按照本发明的液晶板驱动装置，由供给装置将有效值的大小与灰度数据指示的灰度等级对应的施加电压供给液晶元件。因此，在光源未点亮时，如根据该施加电压的有效值改变液晶元件的液晶的定向状态，则与通过液晶元件和偏振光分离装置反射的外来光对应的透射率将随着定向状态而改变。因此，相对于灰度等级衰减了的外来光的反射光从显示屏面射出。即，进行反射型显示。而当光源点亮时，如根据该施加电压的有效值改变液晶元件的液晶的定向状态，则与通过液晶元件和偏振光分离装置透射的光源光对应的透射率将随着定向状态而改变。因此，相对于灰度等级衰减了的光源光从显示屏面射出。即，进行透射型显示。这里，特别是可以利用切换装置将供给装置的与各灰度等级对应的施加电压的各有效值大小的设定根据上述光源的未点亮而切换为反射型显示用的设定或根据上述光源的点亮而切换为透射型显示用的设定。
因此，与像以往的情况那样不区分反射型显示用和透射型显示用的设定(单一设定)相比，如果使反射型显示用的设定为提高亮度的设定、且使透射型显示用的设定为提高对比度的设定，则在光源未点亮时可以进行比以往明亮的反射型显示，而当光源点亮时可以进行对比度比以往高的透射型显示。特别是，也可以以稍微降低对比度为代价使反射型显示用的设定为使亮度得到相应提高的设定，同时以使亮度稍微暗一些为代价使透射型显示用的设定为使对比度得到相应提高的设定。
另外，当在液晶元件内没有遮光膜时(图22和图23)，如果在进行反射型显示用的设定和透射型显示用的设定时通过提高透射型显示时的对比度或降低反射型显示时的对比度而使反射型显示时的对比度与透射型显示时的对比度之差比以往小，并最好是使二者相等，则可以将光源点亮或熄灭时的对比度变化减小到不那么引人注目或几乎感觉不到的程度。
从以上的结果可以看出，利用本发明的液晶板驱动装置，无论是在反射型显示模式还是在透射型显示模式下，都能适当地调整亮度和对比度，而且，切换该两种显示模式时的对比度和亮度的变化在视觉上也不引人注目，借助半透反射型液晶装置可以实现没有不谐调感的非常宜于观看的显示。
另外，所谓″施加电压的有效值的大小″，例如可以是施加具有规定脉冲宽度的脉冲形电压信号时的峰值等施加电压的本身电压值，也可以是施加具有规定峰值的脉冲形电压信号时的脉冲宽度等电压施加时间，例如，还可以是由多个象素构成的微小块内的施加了电压的象素数与总象素数的比率等屏面显示区域的二维施加电压密度。即，当采用众所周知的任何灰度显示方式时，在半透反射型的液晶板中，本发明都能发挥有效的功能，并能获得上述的本发明所独有的作用及效果。
在本发明的液晶板驱动装置的一种形态中，上述液晶元件，还备有配置在上述衬底上的用于供给数据信号的多条数据线及配置在上述衬底上的用于供给扫描信号的多条扫描线，并以与通过上述数据线及上述扫描线分别供给的上述数据信号及上述扫描信号中的至少一个相对应的方式按各象素的每个液晶部分对上述液晶施加上述施加电压，上述供给装置，备有用于将具有与上述灰度等级对应的脉冲宽度的上述数据信号供给上述数据线的数据信号供给装置，上述切换装置，根据上述光源的未点亮而将上述数据信号供给装置的与各灰度等级对应的上述数据信号的各脉冲宽度的设定切换为反射型显示用的设定，且根据上述光源的点亮而切换为透射型显示用的设定，从而切换上述各有效值大小的设定。
按照这种形态，由数据信号供给装置将具有与灰度等级对应的脉冲宽度的数据信号供给数据线。于是，能以与通过数据线及扫描线分别供给的数据信号及扫描信号中的至少一个相对应的方式按各象素的每个液晶部分将施加电压施加于液晶元件的液晶。这里，特别是，当利用切换装置根据光源的未点亮而将数据信号供给装置的与各灰度等级对应的数据信号的各脉冲宽度的设定切换为反射型显示用的设定或根据光源的点亮而切换为透射型显示用的设定时，可将施加电压的各有效值大小的设定切换为反射型显示用的设定或透射型显示用的设定。因此，通过利用对灰度数据进行脉宽调制(PWM)得到的数据信号的长短，在光源未点亮时可以进行明亮的反射型显示，在光源点亮时能以高对比度进行透射型显示。并且，还可以将光源点亮或熄灭时的对比度变化减小到不那么引人注目或几乎感觉不到的程度。
在本形态中，上述切换装置，可以备有：第1脉冲生成装置，用于生成由相对于用作上述反射型显示用的上述脉冲宽度设定基准的上述灰度等级的分级排列的多个脉冲构成的第1灰度控制用脉冲信号；第2脉冲生成装置，用于生成由相对于用作上述透射型显示用的上述脉冲宽度设定基准的上述灰度等级的分级排列的多个脉冲构成的第2灰度控制用脉冲信号；及脉冲信号切换装置，根据上述光源的未点亮有选择地将上述第1灰度控制用脉冲信号供给上述数据信号供给装置，且根据上述光源的点亮有选择地将上述第2灰度控制用脉冲信号供给上述数据信号供给装置。
如采用上述结构，则由第1脉冲生成装置生成第1灰度控制用脉冲信号，另一方面，由第2脉冲生成装置生成第2灰度控制用脉冲信号。由脉冲信号切换装置根据光源的未点亮有选择地将第1灰度控制用脉冲信号供给数据信号供给装置。或者，由脉冲信号切换装置根据光源的点亮有选择地将第2灰度控制用脉冲信号供给数据信号供给装置。因此，通过脉冲信号切换装置的比较简单的切换动作，可以迅速且可靠地进行反射型显示模式与透射型显示模式的切换。
在本发明的液晶板驱动装置的另一形态中，上述液晶元件，还备有配置在上述衬底上的用于供给数据信号的多条数据线及配置在上述衬底上的用于供给扫描信号的多条扫描线，并以与通过上述数据线及上述扫描线分别供给的上述数据信号及上述扫描信号中的至少一个相对应的方式按各象素的每个液晶部分对上述液晶施加上述施加电压，上述供给装置，备有用于将具有与上述灰度等级对应的脉冲宽度的上述数据信号供给上述数据线的数据信号供给装置及用于将具有规定宽度的上述扫描信号供给上述扫描线的扫描信号供给装置，上述切换装置，根据上述光源的未点亮而将上述扫描信号供给装置的上述扫描信号的峰值的设定切换为反射型显示用的设定，且根据上述光源的点亮而切换为透射型显示用的设定，从而切换上述各有效值大小的设定。
按照本形态，由数据信号供给装置将具有与灰度等级对应的脉冲宽度的数据信号供给数据线。与之并行地，由扫描信号供给装置将具有规定宽度的上述扫描信号供给扫描线。于是，能以与通过数据线及扫描线分别供给的数据信号及扫描信号中的至少一个相对应的方式按各象素的每个液晶部分将施加电压施加于液晶元件的液晶。这里，特别是，当利用切换装置根据光源的未点亮而将扫描信号供给装置的上述扫描信号的峰值的设定切换为反射型显示用的设定或根据光源的点亮而切换为透射型显示用的设定时，可将施加电压的各有效值大小的设定切换为反射型显示用的设定或透射型显示用的设定。因此，通过利用基于数据信号电压与扫描信号电压之差的施加电压的电压值的高低，在光源未点亮时可以进行明亮的反射型显示，在光源点亮时能以高对比度进行透射型显示。并且，还可以将光源点亮或熄灭时的对比度变化减小到不那么引人注目或几乎感觉不到的程度。
在本形态中，上述切换装置，可以备有：第1控制电压供给装置，用于供给用作上述反射型显示用的上述峰值设定基准的第1控制电压；第2控制电压供给装置，用于供给用作上述透射型显示用的上述峰值设定基准的第2控制电压；控制电压切换装置，根据上述光源的未点亮有选择地将上述第1控制电压供给上述扫描信号供给装置，且根据上述光源的点亮有选择地将上述第2控制电压供给上述扫描信号供给装置。
如采用上述结构，则由第1控制电压供给装置供给第1控制电压，另一方面，由第2控制电压供给装置供给第2控制电压。由控制电压切换装置根据光源的未点亮有选择地将第1控制电压供给扫描信号供给装置。或者，由控制电压切换装置根据光源的点亮有选择地将第2控制电压供给扫描信号供给装置。因此，通过控制电压切换装置的比较简单的切换动作，可以迅速且可靠地进行反射型显示模式与透射型显示模式的切换。
在本发明的液晶板驱动装置的另一形态中，上述切换装置，对上述有效值大小的设定进行切换，以便在上述反射型显示用的设定中使上述液晶装置的上述外来光的透射率在上述灰度等级的整个范围内相对地变大，并在上述透射型显示用的设定中使上述液晶装置的上述光源光的透射率在上述灰度等级的整个范围内相对地变小。
按照本形态，通过切换装置的切换，在反射型显示用的设定中使液晶装置的外来光的透射率在灰度等级的整个范围内相对地变大，所以，在整个灰度范围内使显示变得明亮。相反，在透射型显示模式中使液晶装置的光源光的透射率在灰度等级的整个范围内相对地变小，所以，在整个灰度范围内使显示变暗。因此，特别是，即使当液晶元件内没有遮光膜(参照图22和图23)时，也能减小反射型显示时与透射型显示时的对比度及亮度之差，因而可以将光源点亮或熄灭时的对比度及亮度的变化减小到不那么引人注目或几乎感觉不到的程度。
在本发明的液晶板驱动装置的另一形态中，上述切换装置，对上述有效值大小的设定进行切换，以便在上述反射型显示用的设定中使与上述灰度等级的变化对应的上述液晶装置的上述外来光的透射率变化相对地变小，并在上述透射型显示用的设定中使与上述灰度等级的变化对应的上述液晶装置的上述光源光的透射率变化相对地变大。
按照本形态，通过切换装置的切换，在反射型显示模式中使与灰度等级的变化对应的液晶装置的外来光的透射率变化相对地变小，所以对比度变小。与此相反，在透射型显示模式中使与灰度等级的变化对应的外来光的透射率变化相对地变大，所以对比度变大。因此，特别是，即使当液晶元件内没有遮光膜(参照图22和图23)时，也能减小反射型显示时与透射型显示时的对比度之差，因而可以将光源点亮或熄灭时的对比度变化减小到不那么引人注目或几乎感觉不到的程度。
在本发明的液晶板驱动装置的另一形态中，还备有控制上述光源的点亮及非点亮的点亮控制装置，上述切换装置，以与上述点亮控制装置的点亮及非点亮控制同步的方式切换上述有效值大小的设定。
按照本形态，由点亮控制装置对光源的点亮及非点亮进行控制。于是，借助切换装置能以与点亮控制装置的点亮及非点亮控制同步的方式切换施加电压大小的设定。因此，可以根据光源的未点亮(熄灭)及点亮可靠且无延迟地切换为反射型显示用的设定及透射型显示用的设定。
为解决上述课题，本发明的液晶装置，备有上述本发明的液晶板驱动装置及液晶板。
按照本发明的液晶装置，由于备有上述本发明的液晶板驱动装置，所以，无论是在反射型显示模式中还是在透射型显示模式中，都能以经过适当调整的亮度和对比度进行显示，而且，切换该两种显示模式时的对比度和亮度的变化在视觉上也不引人注目，因而可以进行没有不谐调感的非常宜于观看的显示。
在本发明的液晶装置的一种形态中，上述液晶元件，备有配置在上述衬底上的用于供给数据信号的多条数据线、配置在上述衬底上的用于供给扫描信号的多条扫描线、及在该多条数据线与该多条扫描线之间分别以串联方式与各象素的液晶部分连接在一起的多个双端子型非线性元件。
按照本形态，对各象素的液晶部分，通过与其串联连接的双端子型非线性元件，从数据线供给数据信号，从扫描线供给扫描信号。因此，例如，通过利用基于数据信号电压与扫描信号电压之差的施加电压的电压值的高低或数据信号的脉冲宽度的长短，在光源未点亮时可以进行明亮的反射型显示，在光源点亮时能以高对比度进行透射型显示。
在本形态中，上述双端子型非线性元件，可以由TFD(Thin FilmDiode)驱动元件构成。
按照这种结构，在采用TFD有源阵列驱动方式的半透反射型液晶板中，在光源未点亮时可以进行明亮的反射型显示，在光源点亮时能以高对比度进行透射型显示。
另外，作为可应用本发明的半透反射型液晶板，除采用TFD有源阵列驱动方式的液晶板外，还可以举出采用TFT有源阵列驱动方式的液晶板、采用简单阵列驱动方式的液晶板等各种液晶板。即，当采用众所周知的任何液晶板时，在半透反射型的液晶板中，本发明都能发挥有效的功能，并能获得上述的本发明所独有的作用及效果。
在本发明的液晶装置的另一形态中，上述一对偏振光分离装置，由配置成使透射轴相互间成规定角度的一对偏振片构成，上述液晶板，还备有与该一对偏振片中的一个偏振片相对地配置在与上述液晶元件相反一侧的半透反射板，上述光源，将上述光源光通过该半透反射膜及上述的一个偏振片入射到上述液晶元件。
按照本形态，当光源未点亮时，外来光，通过配置成使透射轴相互间成规定角度(例如，当备有TN液晶元件而设定为正常白色模式时为90度，当备有TN液晶元件而设定为正常黑色模式时为0度等)的一对偏振片中的另一个偏振片(显示屏面侧的偏振片)入射到液晶元件，进一步通过一个偏振片(靠近光源的内侧偏振片)由半透反射膜反射。然后，被反射的外来光，通过一个偏振片、液晶元件及另一个偏振片并根据液晶元件的定向状态有选择地从显示屏面射出。因此，当光源未点亮时，进行反射型显示。而当光源点亮时，光源光，通过半透反射膜及一个偏振片入射到液晶元件，进一步通过另一个偏振片并根据液晶元件的定向状态有选择地从显示屏面射出。因此，当光源点亮时，进行透射型显示。
另外，也可以由除反射偏振器等偏振片以外的众所周知的偏振光分离器构成一对偏振光分离装置中的一个或双方。例如，如果由反射偏振器构成，则由于通过反射进行偏振光分离，所以，与采用偏振片时相比，光的利用效率提高，反射型显示的亮度也与之相应地提高。另外，也可以在结构上使配置在靠近光源一侧的反射偏振器具有半透反射膜的功能。进一步，根据所要采用的偏振光分离装置的性质和组合，在反射型显示与透射型显示之间有时会发生所谓的正负反转，但当对此实施众所周知的正负反转对策技术时，本发明仍能有效地发挥作用。
本发明的上述作用及其他优点，可从以下说明的实施形态清楚地看出。
图1是用于说明本发明各实施形态所备有的液晶板在反射型显示时及透射型显示时的动作原理的示意断面图。
图2是本发明各实施形态所备有的液晶板的断面图。
图3是将本发明各实施形态所备有的TFD驱动元件的一例与象素电极一起表示的俯视图。
图4是图3的A-A断面图。
图5是表示本发明各实施形态所备有的TFD驱动元件的另一例的与图3的A-A断面图对应的断面图。
图6是将本发明各实施形态所备有的TFD驱动元件的另一例与象素电极一起表示的俯视图。
图7是图6的B-B断面图。
图8是表示本发明实施形态的构成液晶板的电路及驱动电路的等效电路图。
图9是示意地表示本发明实施形态的液晶板的局部剖视斜视图。
图10是由本发明第1实施形态的液晶板和驱动装置构成的液晶装置的框图。
图11是本发明第1实施形态中所生成的第1和第2GSP信号的波形图。
图12是本发明第1实施形态所备有的驱动装置中包含的X驱动电路的一部分的框图。
图13是表示本发明第1实施形态所备有的驱动装置的动作的时间图。
图14是表示本发明第1实施形态的与灰度等级对应的1H周期中的数据信号驱动用脉冲的接通宽度变化的特性图。
图15是表示本发明第1实施形态的灰度等级与透射率的对应关系的一例的特性图(图15(a))及表示另一例的特性图(图15(b))。
图16是表示本发明各实施形态的与施加电压(有效值)对应的透射率变化的特性图。
图17是由本发明第2实施形态的液晶板和驱动装置构成的液晶装置的框图。
图18是本发明第2实施形态中所生成的两种扫描信号的波形图。
图19是表示本发明第2实施形态的扫描信号峰值(DC电压)与透射率的对应关系的特性图、
图20是已形成有滤色器及分隔各象素的遮光膜的液晶元件的对置衬底的断面图。
图21是形成滤色器及分隔各象素的遮光膜且象素分别按三角形配置、马赛克状配置及条纹状配置的液晶元件的对置衬底的俯视图(图21(a)、(b)、及(c))。
图22是形成滤色器而没有形成分隔各象素的遮光膜的液晶元件的对置衬底的断面图。
图23是形成滤色器而没有形成分隔各象素的遮光膜且象素分别按三角形配置、马赛克状配置及条纹状配置的液晶元件的对置衬底的俯视图(图23(a)、(b)、及(c))。
(符号的说明)10...液晶元件12...扫描线14...数据线18...液晶层20、20’、40a、40b...TFD驱动元件30...TFD阵列衬底32...对置衬底34、45...象素电极100...Y驱动电路110...X驱动电路205...上侧偏振片210...下侧偏振片211...半透反射膜212...光源212a...光源灯212b...导光板310、310’...驱动控制电路311...第1GCP生成电路311’...GCP生成电路312...第2GCP生成电路315...脉冲信号开关320、320’...控制功率供给电路321...X侧功率供给电路322...Y侧功率供给电路323...第1Y侧功率供给电路324...第2Y侧功率供给电路325...控制电压开关330...点亮控制电路500...对置衬底501...滤色器502...遮光膜504...透明电极
以下，根据附图说明本发明的实施形态。
(半透反射型液晶板)
首先，作为本发明各实施形态所采用的半透反射型液晶板的一例，用图1和图2说明结构为由两个偏振片夹持TN液晶元件的液晶板的基本结构以及反射型显示和透射型显示的原理。图1是半透反射型液晶板的图解断面图，图2是半透反射型液晶板的断面图。
在图1中，液晶板，备有上侧偏振片205、上侧玻璃衬底206、包含电压施加区域207和非电压施加区域208的TN液晶层、下侧玻璃板209、下侧偏振片210、半透反射板211及光源212。作为半透反射板211，例如采用形成得很薄的Al(铝)板。或者，也可以通过在反射板上形成开口部而构成半透反射板211。另外，上侧偏振片205及下侧偏振片210，假定为可进行正常白色模式显示并配置成使透射偏振轴相互正交。
首先，说明反射型显示时的白色显示。以光的路径201示出的光，由上侧偏振片205变成与纸面平行方向的直线偏振光，并由TN液晶层的非电压施加区域208将偏振方向扭转90°而变成与纸面垂直的直线偏振光，由下侧偏振片210使与纸面垂直方向的直线偏振光以原有状态透射，然后由半透反射板211反射并使一部分透过。被反射后的光再次以与纸面垂直的直线偏振光的原有状态透过下侧偏振片210，并由TN液晶层的非电压施加区域208将偏振方向扭转90°而变成与纸面平行的直线偏振光，并从上侧偏振片205射出。这样，当未施加电压时，为白色显示。与此不同，以光的路径203示出的光，由上侧偏振片205变成与纸面平行方向的直线偏振光，并且在TN液晶层的电压施加区域207中不改变偏振方向而仍以与纸面平行方向的直线偏振光的原有状态透过，然后由下侧偏振片210吸收而构成黑色显示。
其次，说明透射型显示时的白色和黑色显示。从光源212发出并以光的路径202示出的光的一部分，透过半透反射板211，由下侧偏振片210变成与纸面垂直方向的直线偏振光，并由TN液晶层的非电压施加区域208将偏振方向扭转90°而变成与纸面平行的直线偏振光，并以与纸面平行的直线偏振光的原有状态透过上侧偏振片205，构成白色显示。与此不同，从光源212发出并以光的路径204示出的光的一部分，透过半透反射板211，由下侧偏振片210变成与纸面垂直方向的直线偏振光，在TN液晶层的电压施加区域207中也不改变偏振方向地透过，然后由上侧偏振片205吸收而构成黑色显示。
另外，在图1中，为了说明各位置的光的状态，以各个板及液晶层等在空间离开的形式画出，但实际上如图2所示，上述各个构件以相互贴紧的形式配置。此外，如图2所示，光源212，由在透射型显示模式时发光的光源灯212a、及将从光源灯212a发出的光导向半透反射板211一侧的导光板212b构成。
在图1和图2中，作为一对偏振光分离装置一例的偏振片205和210，分别通过吸收入射光中的方向与特定偏振轴方向不同的偏振光分量而进行偏振光分离，所以光的利用效率较差。因此，作为本实施形态的一对偏振光分离装置，也可以采用通过反射入射光中的方向与特定偏振轴方向不同的偏振光分量(reflective polarizer：反射式偏振器)而进行偏振光分离的反射偏振器，用以取代2个偏振片205和210中的至少一个。如以这种方式构成，则可以由反射偏振器提高光的利用效率，因而与采用了上述偏振片的上述例相比可以得到更为明亮的显示。在特愿平8-245346号、特表平9-506985号公报(国际申请公报：WO/95/17692号)、国际申请公报：WO/95/27819号中，公开了这种反射偏振器。
另外，除上述偏振片及反射偏振器以外，作为本发明的偏振光分离装置，例如还可以采用将胆甾醇结构液晶层与(1/4)λ波片组合的装置、利用布儒斯特角分离为反射偏振光和透射偏振光的装置(SID 92 DIGEST第427页～第429页)、利用全息图的形式、以及在国际公开的国际申请(国际申请公报：WO95/27819号及WO95/17692号)中公开的装置等。
(TFD驱动元件)
其次，参照图3～图7说明作为在构成本发明各实施形态采用的半透反射型液晶板的一例即TFD有源阵列驱动方式的液晶板的液晶元件中所备有的双端子型非线性元件一例的TFD驱动元件。这里，图3是示意地将TFD驱动元件与象素电极一起表示的俯视图，图4是图3的A-A断面图。而图5是表示TFD驱动元件的一个变形例的断面图，图6和图7是表示TFD驱动元件的另一变形例的俯视图和断面图。另外，在图4、图5和图7中，为了使各层和各构件在图上的大小都达到可以识别的程度，对每个层和每个构件采用不同的缩小比例尺。
在图3和图4中，TFD驱动元件20，以在TFD阵列衬底30上形成的绝缘膜31为基底并在其上形成，从绝缘膜31一侧起按顺序由第1金属膜22、绝缘层24及第2金属膜26构成，并具有TFD结构(薄膜二极管)或MIM结构(Metal Insulator Metal结构：金属 绝缘体 金属结构)。并且，双端子型TFD驱动元件20的第1金属膜22，作为一个端子与在TFD阵列衬底30上形成的扫描线12连接，第2金属膜26，作为另一个端子与象素电极34连接。此外，也可以代替扫描线12而在TFD阵列衬底30上形成数据线(参照图8)，并与象素电极34连接。
TFD阵列衬底30，例如由玻璃、塑料等具有绝缘性和透明性的衬底构成。
构成基底的绝缘膜31，例如由氧化钽构成。但是，形成绝缘膜31的主要目的在于，防止在淀积了第2金属膜26等之后因进行热处理而导致第1金属膜22与基底剥离并防止杂质从基底向第1金属膜22扩散。因此，当例如由石英衬底之类的在耐热性及纯度上优良的衬底构成TFD阵列衬底30从而在上述剥离和杂质扩散上不存在问题时，可以将绝缘膜31省去。
第1金属膜22，由导电性的金属薄膜构成，例如，由钽单体或钽合金构成。或者，也可以以钽单体或钽合金为主要成分而对其添加例如钨、铬、钼、铼、钇、镧、镝等在周期表上属于第6、第7或第8族的元素。在这种情况下，作为添加的元素，最好是钨，其含有比例，例如最好为1～6原子％。
绝缘膜24，例如由在化成溶液中通过阳极氧化而在第1金属膜22的表面上形成的氧化膜构成。
第2金属膜26，由导电性的金属薄膜构成，例如，由钽单体或铬合金构成。
象素电极34，例如由ITO(铟锡氧化物)膜等透明导电膜构成。
另外，如图5的断面图所示，上述第2金属膜及象素电极，也可以由以同一个ITO膜等形成的透明导电膜36构成。具有这种结构的TFD驱动元件20’，具有在制造时可以按照相同工序形成第2金属膜及象素电极的优点。此外，对图5中与图4相同的构成要素标以相同的参照符号，并将其说明省略。
进一步，如图6的俯视图和图7的B-B断面图所示，TFD驱动元件40，也可以具有所谓的背对背(Back to Back)结构，即构成使第1TFD驱动元件40a与第2TFD驱动元件40b以相反的极性串联连接的结构。此外，对图6和图7中与图3和图4相同的构成要素标以相同的参照符号，并将其说明省略。
在图6和图7中，第1TFD驱动元件40a，以在TFD阵列衬底30上形成的绝缘膜31为基底，并由在其上按顺序形成的以钽等制成的第1金属膜42、以阳极氧化膜等形成的绝缘膜44及以铬等制成的第2金属膜46构成。另一方面，第2TFD驱动元件40b，以在TFD阵列衬底30上形成的绝缘膜31为基底，并由在其上按顺序形成的第1金属膜42、绝缘膜44及与第2金属膜46a分离开的第2金属膜46b构成。
第1TFD驱动元件40a的第2金属膜46a，与扫描线48连接，第2TFD驱动元件40b的第2金属膜46b，与由ITO膜等构成的象素电极45连接。因此，扫描信号，从扫描线48通过第1和第2TFD驱动元件40a和40b供给象素电极45。此外，在结构上也可以代替扫描线48而在TFD阵列衬底30上形成数据线(参照图8)，并与第1TFD驱动元件40a的第2金属膜46a连接。
在该图6和图7所示的例中，绝缘膜44的膜厚小于图4和图5所示的例中的绝缘膜24，例如设定为一半左右的膜厚。
以上，说明了作为双端子型非线性元件的TFD驱动元件的几个例，但也可以将ZnO(氧化锌)变阻器、MSI(Metal Semi-Insulator：金属 半绝缘体)驱动元件、RD(Ring Diode：环形二极管)等具有双向二极管特性的双端子型非线性元件应用于本实施形态的有源阵列驱动方式的液晶板。
(TFD有源阵列驱动方式的液晶元件)
其次，参照图8～图9说明在结构上备有按如上所述方式构成的TFD驱动元件的液晶元件的结构和动作。这里，图8是将液晶元件与驱动电路一起示出的等效电路图，图9是示意地表示液晶元件的局部剖视斜视图。
在图8中，在液晶元件10内，配置在TFD阵列衬底30或其对置衬底上的多条扫描线12，与构成扫描信号供给装置一例的Y驱动电路100连接，配置在TFD阵列衬底30或其对置衬底上的多条数据线14，与构成数据信号供给装置一例的X驱动电路110连接。此外，Y驱动电路100及X驱动电路110，可以在图3和图4所示的TFD阵列衬底30或其对置衬底上形成，在这种情况下，构成包含驱动电路的液晶板。或者，Y驱动电路100及X驱动电路110，也可以由与液晶板独立的IC构成并经规定的配线与扫描线12及数据线14连接，在这种情况下，构成不包含驱动电路的液晶板。
在各象素区域16内，扫描线12与TFD驱动元件20的一个端子连接(参照图3)，数据线14，通过液晶层18及图3所示的象素电极34与TFD驱动元件20的另一个端子连接。因此，当对与各象素区域16对应的扫描线12供给扫描信号、对数据线14供给数据信号时，使该象素区域的TFD驱动元件20变为接通状态，并通过TFD驱动元件20对位于象素电极34与数据线14之间的液晶层18施加驱动电压。
另外，如果将Y驱动电路100及X驱动电路110设置在TFD阵列衬低30上，则具有能使对TFD驱动元件20的薄膜形成工序与对Y驱动电路100及X驱动电路110的薄膜形成工序同时进行的优点。但是，如果采用通过设在TFD阵列衬底30的周边部的各向异性导电薄膜将扫描线12及数据线14与包含以TAB(带式自动焊接)方式安装的Y驱动电路100及X驱动电路110的LSI连接的结构，则液晶元件10将变得更容易制造。此外，也可以采用将上述LSI以COG(玻璃衬底芯片)方式通过各向异性导电薄膜直接安装在TFD阵列衬底及其对置衬底上从而与扫描线12及数据线14连接的结构。
在图9中，液晶元件10，备有TFD阵列衬底30、及构成与其相对配置的透明的第2衬底的一例的对置衬底32。对置衬底32，例如由玻璃衬底构成。在TFD阵列衬底30上按矩阵形式设置着多个透明的象素电极34。多个象素电极34，分别沿规定的X方向延伸，并分别与沿着与X方向正交的Y方向配置的多条扫描线12连接。在象素电极34、TFD驱动元件20、扫描线12等的面向液晶的一侧，设有例如由聚酰亚胺薄膜等有机薄膜构成的进行过磨光处理等规定的定向处理的定向膜。
另一方面，在对置衬底32上，设置着分别沿Y方向延伸并在X方向上按窄长方形配置的多条数据线14。在数据线14的下侧，设有例如由聚酰亚胺薄膜等有机薄膜构成的进行过磨光处理等规定的定向处理的定向膜。在这种情况下，数据线14，在至少与象素电极34相对的部分，由ITO等透明导电膜形成。但是，当代替数据线14而在对置衬底32一侧形成扫描线12时，由ITO膜等透明导电膜形成扫描线12。
在本实施形态的液晶元件的情况下，根据液晶元件10的用途，也可以在对置衬底32上设置按照如图22和图23所示的条纹状、马赛克状、三角形等配置的由彩色材料膜构成的滤色器，进一步，还可以设置例如如图20和图21所示的铬或镍等金属材料及在光致抗蚀剂中分散了碳或钛的树脂炭黑等的遮光膜。利用上述滤色器和遮光膜，可以由一个液晶板进行彩色显示，并可以通过提高对比度及防止彩色材料混色等而显示高质量的图象。在本实施形态中，特别是，利用后文所述的本申请独有的驱动方式，无论是否有遮光膜，在反射型显示及透射型显示中都能获得适当的对比度和亮度。
再来看图8和图9，在按如上方式构成并配置成使象素电极34与数据线14彼此相对的TFD阵列衬底30和对置衬底32之间，在沿着对置衬底32的周边配置的由密封剂围绕的空间内封入液晶，形成液晶层18(参照图8)。液晶层18，在不施加来自象素电极34及数据线14的电场的状态下，采取由上述定向膜规定的定向状态。液晶层18，例如由将一种或多种向列液晶混合后的液晶构成。密封剂，是用于将两个衬底30和32沿其周边粘合的粘结剂，其中掺入用于使两个衬底间的距离为规定值的间隔物。
另外，在液晶元件10中，为了抑制TFD阵列衬底30侧的液晶分子的定向不良，可以在象素电极34、TFD驱动元件20、扫描线12等的整个表面上以旋转涂敷法等涂布平坦化膜，或者也可以进行CMP处理。另外，在上述实施形态的液晶元件10中，作为一例由向列液晶构成了液晶层18，但如采用将液晶作为微小粒分散在高分子内的高分子分散型液晶，则不需要上述定向膜、偏振膜、偏振片等，并因光利用效率提高而具有使液晶板的亮度提高且耗电量减低的优点。此外，通过由Al等反射率高的金属膜构成象素电极34，在将液晶元件10应用于反射型液晶装置时，可以采用在非电压施加状态下使液晶分子基本上垂直定向的SH(超各向同性)型液晶等。另外，在液晶元件10中，将数据线14设在对置衬底32一侧，以便施加垂直于液晶层的电场(纵向电场)，但也可以由一对用于产生横向电场的电极分别构成象素电极34，以便施加与液晶层平行的电场(横向电场)(即，在TFD阵列衬底30一侧设置用于产生横向电场的电极，而在对置衬底32一侧不设置用于产生纵向电场的电极)。当采用这种横向电场时，与采用纵向电场时相比，在扩大视角上是有利的。另外，也可以在对置衬底32上以1个象素对应1个的方式形成微型透镜。按照这种结构，由于使入射光的聚光效率提高，所以可以实现明亮的液晶装置。除此之外，可以将本实施形态应用于各种液晶材料(液晶相)、动作模式、液晶定向、驱动方法等。
以下，参照图8说明按如上所述方式构成的液晶元件的动作。
在图8中，由Y驱动电路100按线的顺序向TFD驱动元件20发送具有后文所述的规定波形的脉冲状扫描信号，与之同步地，X驱动电路110根据如后文所述的灰度数据指示的灰度等级向多条数据线14同时发送由脉冲宽度及峰值规定的电量变化的脉冲所构成的数据信号。当以这种方式对象素电极34及数据线14施加电压时，夹在象素电极34和数据线14之间的部分的液晶层18的定向状态，将随着通过已变成接通状态的TFD驱动元件20施加的施加电压而变化。
然后，随着液晶层18的定向状态的变化，在结构上备有液晶元件10的图1和图2所示的半透反射型液晶板对外来光和光源光的透射率也发生变化。其结果是，使外来光和光源光透过各象素的液晶板部分的程度随灰度等级而变化，作为整体从液晶元件10射出与灰度数据对应的显示光。即，在显示屏面上，通过反射型显示或透射型显示形成与灰度数据(显示数据)对应的图象。
(驱动装置的第1实施形态)
其次，参照图10～图16说明包含图8所示Y驱动电路100及X驱动电路110的用于驱动上述半透反射型液晶板的驱动装置的第1实施形态的结构和动作。图10是表示驱动装置的具体结构的框图，图11是第1GCP信号和第2GCP信号的波形图，图12是X驱动电路中的驱动一条数据线的部分的框图，图13是表示驱动装置中的各种信号的波形及时间关系的时间图。图14是表示与各灰度等级对应的1H周期中对1个象素的施加信号脉冲的接通宽度变化的特性图，图15(a)、(b)分别为与灰度等级对应的透射率(T)的变化特性图，图16是与施加于正常白色模式的液晶的施加电压的有效值(Veff)对应的透射率(T)的变化特性图。
如图10所示，驱动装置，备有Y驱动电路100及X驱动电路110，它们分别作为将具有大小与灰度数据(显示数据)指示的灰度等级对应的有效值的施加电压供给液晶元件10的扫描信号供给装置和数据信号供给装置的一例。驱动装置，还备有：构成切换装置一例的驱动控制电路310，所说的切换装置通过切换X驱动电路110的与各灰度等级对应的数据信号的各脉冲宽度的设定，将与各灰度等级对应的施加电压的各有效值大小的设定根据光源灯212a的未点亮而切换为反射型显示用的设定、且根据光源灯212a的点亮而切换为透射型显示用的设定；控制功率供给电路320，用于向Y驱动电路100及X驱动电路110供给具有规定的高电位、低电位、基准电位的控制电压；及点亮控制电路330，用于控制光源灯212b的点亮和非点亮(熄灭)。
驱动控制电路310，在结构上备有：第1GCP生成电路311和第2GCP生成电路312，分别用于生成当如后文所述在X驱动电路110中生成脉冲宽度与灰度等级对应的数据信号时用作脉宽调制的基础的第1GCP(灰度控制脉冲)信号及第2GCP信号；数据控制电路313，当输入RGB灰度数据时将其变换为规定格式的数据信号并输出到X驱动电路110；及LCD驱动信号生成电路314，输入X时钟信号、垂直同步信号、水平同步信号等各种控制信号、定时信号等，并生成用于控制第1和第2GCP生成电路311和312的第1和第2GCP信号的生成定时的LCD驱动信号。
第1GCP生成电路311，构成第1脉冲生成装置的一例，用于生成作为第1灰度控制用脉冲信号的一例的第1GCP信号，该第1灰度控制用脉冲信号，由相对于用作上述反射型显示用的脉冲宽度设定基准的灰度等级的分级排列的多个脉冲构成。
第2GCP生成电路312，构成第2脉冲生成装置的一例，用于生成作为第2灰度控制用脉冲信号的一例的第2GCP信号，该第2灰度控制用脉冲信号，由相对于用作上述透射型显示用的脉冲宽度设定基准的灰度等级的分级排列的多个脉冲构成。
如图11所示，第1和第2GCP信号，具有彼此不同的脉冲排列形式，在根据第1GCP信号从X驱动电路110供给的数据信号与根据第2GCP信号从X驱动电路110供给的数据信号之间，与同一灰度数据对应的脉冲宽度不同。当灰度数据为N个灰度时，第1和第2GCP信号，分别由从与显示灰度等级(1)用的数据信号的脉冲宽度对应的脉冲到与显示灰度等级(N-1)用的数据信号的脉冲宽度对应的脉冲总计N-2个脉冲构成，并分别排列成使脉冲间隔与灰度等级的分级相对应。
上述第1和第2GCP生成电路311和312，例如，分别由多个比较电路及对其比较结果进行″或″运算的″或″电路构成，利用这些比较电路，将LCD驱动信号的电压值与预先根据与各灰度等级的分级对应的脉冲宽度的变化幅度按反射型显示用或透射型显示用设定的多个电压值进行比较。然后，通过对这些比较电路的比较结果进行″或″运算，作为其运算结果，相对于与各灰度等级的分级对应的脉冲宽度的变化幅度，生成由间隔不同的每1个选择周期为N-2个脉冲的序列构成的如图11所示的第1和第2GCP信号。
再来看图10，驱动控制电路310，还备有作为脉冲信号切换装置一例的脉冲信号开关315，用于将上述第1和第2GCP信号中的任何一个有选择地供给X驱动电路110。并且，脉冲信号开关315的切换方式是，使脉冲信号开关315与由点亮控制电路330采用点亮开关331进行的非点亮(熄灭)控制同步地供给第1GCP信号，并与由点亮控制电路330采用点亮开关331进行的点亮控制同步地供给第2GCP信号。此外，点亮控制电路330的点亮和非点亮控制，例如，可以由使用者通过手动切换操作进行，或通过检测外来光强度并以该检测结果为依据的自动切换操作进行。于是，能以与该点亮和非点亮控制同步的方式切换脉冲信号开关315。因此，能够根据光源灯212a的未点亮(熄灭)和点亮可靠且无延迟地在反射型显示用的设定和透射型显示用的设定之间进行切换。
另外，上述脉冲信号开关315的切换动作，如图10所示，在结构上可以根据由点亮控制电路330向点亮开关331发送的点亮控制信号Smode进行，但也可以根据来自对光源灯212a的点亮或熄灭状态进行检测的检测器的检测信号进行。
在图10中，控制功率供给电路320，在结构上备有：X侧功率供给电路321，用于供给X驱动电路110为生成数据信号而采用的高电位电压(VHX)、低电位电压(VLX)、基准电位电压(VCX)等控制电压；及Y侧功率供给电路322，用于供给Y驱动电路100为生成扫描信号而采用的高电位电压(VHY)、低电位电压(VLY)、基准电位电压(VCY)等控制电压。
如图12所示，从驱动控制电路310的数据控制电路313(参照图10)向X驱动电路110的对一条数据线供给数据信号的X驱动电路部分110a对各个象素分别输入例如用于指示64个灰度等级(灰度等级0～63)中的一个等级的由6位等规定位数构成的数字信号形式的显示数据。此外，还输入显示数据的水平同步信号HSYNC、X驱动电路110用的基准时钟XCK、每1个选择周期产生的脉冲信号即RES信号、在1个选择周期的开始时刻及终止时刻分别使电压电平反转的二进制信号即FR信号。另外，作为用于生成数据信号的电源，还从控制功率供给电路330(参照图10)供给电压VHX、VCX及VLX。进一步，特别是，在本实施形态中，还由驱动控制电路310的脉冲信号开关315供给GCP信号(第1和第2GCP信号)。
在图12中，X驱动电路部分110a，在结构上备有移位寄存器401、锁存电路402、灰度控制电路403、GCP译码电路404、FR译码电路405、电平移位电路406及LCD驱动器408。
当输入显示数据时，X驱动电路部分110a，将该显示数据按每个规定的位数依次保持在移位寄存器401内。锁存电路402，具有与多条数据线一一对应的锁存部，随着显示数据依次向移位寄存器401的传送，当已保持到与1条水平线相当的全部显示数据时，进行更新而将其锁存在该锁存电路402内。
这里，GCP译码器404，在灰度控制电路403的控制下，根据由每1个选择周期为规定个数的脉冲的序列构成的GCP信号，生成具有与由锁存电路402内的规定位数的各显示数据(数字值)指示的灰度等级对应的脉冲宽度的信号。
FR译码电路405，利用电压电平在每个选择周期改变的二进制信号即FR信号，输出具有使GCP译码电路404的信号输出的电压极性在每个选择周期反转的波形的数据信号。更具体地说，根据被锁存的显示数据(数字值)的MSB，在各选择周期中生成构成LCD驱动器408的各晶体管的通/断信号。之所以按如上方式使每个选择周期(1H周期)中与接通对应的数据信号的电压电平反转，是因为对液晶进行交流驱动，扫描信号的通/断电压，在每个1H周期中也反转。
按如上方式生成的LCD驱动器408内的各晶体管的通/断信号，由电平移位电路406移动到与各数据线对应的电压电平。当电压电平被移位后的通/断信号输入到各栅极时，LCD驱动器408的各晶体管分别导通或截止，从而将各脉冲的电压值设定为由连接于各源极或漏极的多个电压VHX、VCX及VLX的组合规定的电压值。
借助包含多个按如上所述方式构成的X驱动电路部分110a的X驱动电路110(参照图10)，可以保持与1条水平线相当的全部数字信号，并同时供给多条数据线14。
参照图13的时间图进一步说明以上的动作。
如图13所示，对X驱动电路110，在每个选择周期输入RES信号，与之并行地，在1个选择周期输入例如由62个(＝N-2个：当为64个灰度时)脉冲的序列构成的GCP信号，另外，例如，还以字段为单位对特定的象素输入指示灰度等级2、灰度等级5及灰度等级0的显示数据(数字信号)。于是，根据GCP信号，由GCP译码器404在该第2个和第5个脉冲的定时使数据信号的电平变为接通。然后，根据FR信号，由FR译码器405在每个选择周期使数据信号的接通电压或断开电压的极性反转，进一步，输出取规定峰值的数据信号。
这时，数据信号在1个选择周期(1H周期)中取2进制值的时间比例与液晶板的透射率之间，一般不存在线性关系。例如，在64个灰度的情况下，当使1H周期中取接通的宽度改变时得到的各灰度等级0(例如黑色)、1、2、...、63(例如白色)与该接通宽度，根据液晶特性及液晶板特性等而具有如图14的曲线所示的关系。因此，根据上述关系，本实施形态的灰度显示，按照输入数据指示的灰度等级改变数据信号的接通宽度。即，越是从灰度等级0侧到接近灰度等级63侧，越是要减小接通宽度的变化率，所以，为了控制更微细的接通宽度差，如从图11或图13的上起第2个时间图所示，生成由″灰度数-2″个(例如，当64灰度时为62个)脉冲的序列构成的GCP信号，使与相对于灰度等级之差的数据信号的接通宽度差对应的间隔不同。即，在如图14所示的关系下，在第1和第2GCP生成电路311和312中，分别生成由随着灰度等级的提高其间隔逐渐变窄的62个脉冲的序列构成的第1和第2GCP信号。
根据具有上述性质的GCP信号(第1和第2GCP信号)，例如，在图13中，相对于灰度等级2，在对应的1H周期内数据信号仅在从GCP信号中的第2个脉冲起到该1H周期结束的期间内为接通状态(例如，为高电平电压)。接着，对于灰度等级5，在对应的1H周期内数据信号仅在从GCP信号中的第5个脉冲起到该1H周期结束的期间内为接通状态(例如，为低电平电压)。而对于灰度等级0，则直到对应的1H周期的最后，数据信号一直为断开状态(例如，为低电压电平)。
接着，如图13的最下边的时间图所示，施加于一个象素电极(即，连接在对其供给图示显示数据的一条数据线与扫描线(第N行)之间的象素电极)的施加信号(＝扫描信号-数据信号)，仅在与相应的数据信号的接通宽度对应的期间内超过TFD驱动元件的阈值，并使该TFD驱动元件为接通状态(低电阻状态)。其结果是，将与数据信号的接通宽度对应的有效电压施加于夹在该象素电极与数据线或扫描线之间的液晶层部分。
这样，数据信号的接通宽度，决定液晶板的各象素的透射率，并且，作为液晶板的整体可进行与显示数据对应的显示。
从以上的结果可知，利用本实施形态的驱动装置，当光源灯212a未点亮时，可以进行反射型显示，当光源灯212a点亮时，可以进行透射型显示。
这里，特别是，在本实施形态中，由驱动控制电路310的脉冲信号开关315(参照图10)将X驱动电路110中的与各灰度等级对应的施加电压的各有效值大小的设定根据光源灯212a的未点亮而切换为反射型显示用的设定、或者根据光源灯212a的点亮而切换为透射型显示用的设定。
因此，当与像以往那样不区分反射型显示用和透射型显示用的设定(单一设定)相比、例如在图15(a)的特性图中将灰度等级和液晶板透射率的关系与由对应于上述以往的单一设定时的线C0所示的线性关系进行比较时，如果进行与各灰度等级对应的数据信号的各脉冲宽度的设定(具体地说，进行图11所示第1GCP信号中的与各灰度等级的分级对应的各脉冲间隔的设定)以使反射型显示具有如线C1所示的在各灰度等级的整个范围上变得更为明亮的关系，则在进行反射型显示时，由于液晶板的外来光透射率在灰度等级的整个范围上相对地变大，所以在全部灰度范围上显示变得明亮。相反，在将灰度等级和液晶板的透射率的关系与由对应于上述以往的单一设定时的线C0所示的线性关系进行比较时，如果进行与各灰度等级对应的数据信号的各脉冲宽度的设定(具体地说，进行图11所示第2GCP信号中的与各灰度等级的分级对应的各脉冲间隔的设定)以使透射型显示具有如线C2所示的在各灰度等级的整个范围上变得更暗的关系，则在进行透射型显示时，由于液晶板的外来光透射率在灰度等级的整个范围上相对地变小，所以在全部灰度范围上显示变暗。因此，特别是，即使当液晶元件内没有遮光膜(参照图22和图23)时，也能减小反射型显示时与透射型显示时的对比度及亮度之差，因而可以将光源点亮或熄灭时的对比度及亮度的变化减小到不那么引人注目或几乎感觉不到的程度。
另外，从使反射型显示时的亮度更亮、同时使透射型显示时的对比度更高的观点出发，也可以使反射型显示用的设定得到如图15(b)中的线C1’所示的各灰度等级与透射率的对应关系，并可以使透射型显示用的设定得到线C2’或C″所示的各灰度等级与透射率的对应关系。
在图16中，在表示施加电压的有效值(Veff)与透射率的对应关系的特性图上示出上述反射型显示用的设定及透射型显示用的设定。
在图16中，示出进行上述以往的单一设定时使用的施加电压区域R0，并示出进行上述使亮度变亮的反射型显示用的设定时使用的施加电压区域R1、R1’。此外，还示出进行上述使对比度提高的透射型显示用的设定时使用的施加电压区域R2、R2’。通过按上述方式切换与各灰度等级对应的施加电压的各有效值大小的设定，可以切换作为施加电压使用的区域，最终在进行反射型显示时和透射型显示时可以分别得到所需要的与各灰度等级对应的透射率。此外，关于用于获得适当对比度及亮度的具体的第1和第2GCP信号的脉冲配置，可通过对液晶装置预先通过实验、理论和模拟等求得。
如上所述，按照第1实施形态的液晶装置，当液晶元件10内没有遮光膜(参照图22和图23)时，可预先对与各灰度等级对应的施加电压的有效值大小进行反射型显示用的设定及透射型显示用的设定，通过提高透射型显示时的对比度、或降低反射型显示时的对比度，使反射型显示时的对比度与透射型显示时的对比度之差比以往小，并最好是使二者相等。由此，可以将光源灯212a点亮或熄灭时(即，进行反射型显示模式和透射型显示模式的切换时)的对比度变化减小到不那么引人注目或几乎感觉不到的程度。
此外，当液晶元件10内有遮光膜时(参照图20和图21)，可进行反射型显示用的设定及透射型显示用的设定，通过使透射型显示时的亮度变暗、或使反射型显示时的亮度变亮，使反射型显示时的亮度与透射型显示时的亮度之差比以往小，并最好是使二者相等。由此，可以将光源灯212a点亮或熄灭时的亮度变化减小到不那么引人注目或几乎感觉不到的程度。
特别是，在本实施形态中，通过脉冲信号开关315的比较简单的切换动作，可以迅速且可靠地进行反射型显示模式与透射型显示模式的切换，因而在实用上是很方便的。
(驱动装置的第2实施形态)
其次，参照图17～图19说明包含图8所示Y驱动电路100及X驱动电路110的用于驱动上述半透反射型液晶板的驱动装置的第2实施形态的结构和动作。图17是表示驱动装置的具体结构的框图，图18是表示两种扫描信号的波形的概念图，图19是与扫描信号的峰值(DC电压)对应的透射率(T)的特性图。此外，在图17中，对与图10所示第1实施形态相同的构成要素标以同样的参照符号，并将其说明省略。
如图17所示，驱动装置，备有包含单一的GCP生成电路311’的驱动控制电路310’，用以取代第1实施形态中的第1和第2GCP生成电路311和312及脉冲信号开关315。驱动装置，备有包含第1和第2Y侧功率供给电路323和324、及将来自第1和第2Y侧功率供给电路323和324的控制电压有选择地供给Y驱动电路100的控制电压开关325的控制功率供给电路320’，用以取代第1实施形态中的控制功率供给电路320。该控制电压开关325，根据由点亮控制电路330供给的点亮控制信号Smode进行切换动作。其他结构与图10所示第1实施形态相同。
这里，特别是，控制功率供给电路320’，构成切换装置的另一例，第1Y侧功率供给电路323，供给用作反射型显示用的扫描信号的峰值设定基准的高电位电压(VHY1)、低电位电压(VLY1)、基准电位的电压(VCY1)，作为一组第1控制电压。另一方面，作为第2控制电压的一例，第2Y侧功率供给电路324，供给用作透射型显示用的扫描信号的峰值设定基准的高电位电压(VHY2)、低电位电压(VLY2)、基准电位的电压(VCY2)，作为一组第2控制电压。并且，控制电压开关325，在结构上作为控制电压切换装置的一例，根据光源灯212a的未点亮有选择地将第1控制电压供给Y驱动电路100，并根据光源灯212a的点亮有选择地将第2控制电压供给Y驱动电路100。
因此，在第2实施形态中，由X驱动电路110将具有与灰度等级对应的脉冲宽度的数据信号供给数据线。与之并行地，由Y驱动电路100将具有规定宽度并具有与第1或第2控制电压对应的峰值的扫描信号供给扫描线。
图18是按如上方式生成的两种扫描信号的一例的波形图。
在图18中，在根据第1控制电压生成的按反射型显示用设定的扫描信号(图中，左侧)与根据第2控制电压生成的按透射型显示用设定的扫描信号(图中，右侧)中，后者的峰值比前者的峰值高ΔV。因此，在正常白色模式中，当用透射型显示时的扫描信号驱动时，由于施加电压的电压值大ΔV，所以显示的亮度变暗。即，当用反射型显示时的扫描信号驱动时，由于施加电压的电压值小ΔV，所以显示的亮度变亮。
因此，当与像以往那样不区分反射型显示用和透射型显示用的设定(单一设定)相比、例如，在图19的特性图中将扫描信号的峰值(DC电压)和液晶板的透射率的关系与由对应于上述以往的单一设定时的线L0所示的关系进行比较时，可以进行第1控制电压的设定(具体地说，进行电压VHY1、VLY1、VCY1值的设定)，以使反射型显示具有如线L1所示的在各灰度等级的整个范围上变得更为明亮的关系。因此，在进行反射型显示时，由于液晶板的外来光透射率在灰度等级的整个范围上相对地变大，所以在全部灰度范围上显示变得明亮。相反，在将扫描信号的峰值(DC电压)和液晶板的透射率的关系与由对应于上述以往的单一设定时的线L0所示的关系进行比较时，可以进行第2控制电压的设定(具体地说，进行电压VHY2、VLY2、VCY2值的设定)，以使透射型显示具有如线L2所示的在各灰度等级的整个范围上变得更暗的关系。因此，在进行透射型显示时，由于液晶板的外来光透射率在灰度等级的整个范围上相对地变小，所以在全部灰度范围上显示变暗。因此，即使当液晶元件内没有遮光膜(参照图22和图23)时，也能减小反射型显示时与透射型显示时的对比度及亮度之差，因而可以将光源点亮或熄灭时的对比度及亮度的变化减小到不那么引人注目或几乎感觉不到的程度。
从以上的结果可知，与第1实施形态的情况一样，如图16所示，通过切换扫描信号的峰值(DC电压)，可以切换作为施加电压使用的区域，最终在进行反射型显示时和透射型显示时可以分别得到所需要的与各灰度等级对应的透射率。此外，关于用于获得适当对比度及亮度的具体的构成第1和第2控制电压的电压VHY1、VLY1、VCY1、VHY2、VLY2、VCY2的值，可通过对液晶装置预先进行实验、理论、模拟等求得。此外，如前所述，由于采用在每个选择周期使施加电压反转的驱动方式(参照图13的最下边的时间图)，所以需要有高电位电压VHY1(VHY2)、低电位电压VLY1(VLY2)、基准电位电压VCY1(VCY2)，但只要如图18所示切换峰值，在第1控制电压与第2控制电压之间，也可以使三个电压中的一个或两个为相同的电位。即，实际上由开关切换的电压不是三个，可以是两个或一个。此外，如不进行上述的反转驱动，则第1和第2控制电压，也可以分别由一对电压构成。
如上所述，按照第2实施形态，Y驱动电路100中的扫描信号峰值的设定，在根据光源灯212a的未点亮而切换为反射型显示用的设定，或根据光源灯212a的点亮而切换为透射型显示用的设定时，施加电压各有效值大小的设定切换为反射型显示用设定或透射型显示用设定。因此，利用基于数据信号电压与扫描信号电压之差的施加电压的电压值的高低，在光源灯212a未点亮时可以进行明亮的反射型显示，而当光源灯212a点亮时能以高的对比度进行透射型显示。并且，还可以将光源点亮或熄灭时的对比度变化减小到不那么引人注目或几乎感觉不到的程度。
特别是，在本实施形态中，通过控制电压开关325的比较简单的切换动作，可以迅速且可靠地进行反射型显示模式与透射型显示模式的切换，因而在实用上是很方便的。
在以上的各实施形态中，基于所谓的″4值驱动法″，通过以与灰度等级对应的方式对由构成数据信号的脉冲的宽度和峰值规定的电量进行调制而进行了灰度控制，但也可以按照本发明根据例如特开平2-125225号公报等公开的充放电驱动法进行上述的灰度控制。
另外，在以上说明过的各实施形态中，代替采用TFD有源阵列驱动方式的液晶板，也可以驱动采用简单阵列驱动方式、或TFT有源阵列驱动方式的液晶板。特别是，在采用TFT有源阵列驱动方式的液晶板的情况下，不仅可以减小反射型显示时与透射型显示时的对比度之差，而且能同时进行γ校正。
按照本发明，无论是反射型显示时还是透射型显示时，都能对亮度和对比度进行适当的调整，而且，可以由半透反射型液晶装置实现使切换这些显示时的对比度和亮度的变化在视觉上不引人注目、且没有不谐调感的非常宜于观看的显示。

Claims (12)

1.一种液晶板驱动装置，用于驱动半透反射型液晶板，该液晶板备有：液晶元件，将液晶夹持在一对衬底之间，可根据施加于该液晶的施加电压的有效值改变该液晶的定向状态；一对偏振光分离装置，以将该液晶元件夹在中间的方式配置；及光源，将光源光通过该偏振光分离装置入射到上述液晶元件；当该光源未点亮时通过上述液晶元件和上述偏振光分离装置对外来光进行反射，从而进行反射型显示，同时，当上述光源点亮时使上述光源光通过上述液晶元件和上述偏振光分离装置透射，从而进行透射型显示，其特征在于，该液晶板驱动装置备有：供给装置，将有效值的大小与灰度数据指示的灰度等级对应的上述施加电压供给上述液晶元件；及切换装置，将该供给装置的与各灰度等级对应的上述各有效值大小的设定根据上述光源的未点亮而切换为反射型显示用的设定、且根据上述光源的点亮而切换为透射型显示用的设定。
2.根据权利要求1所述的液晶板驱动装置，其特征在于：上述液晶元件，还备有配置在上述衬底上的用于供给数据信号的多条数据线及配置在上述衬底上的用于供给扫描信号的多条扫描线，并以与通过上述数据线及上述扫描线分别供给的上述数据信号及上述扫描信号中的至少一个相对应的方式按各象素的每个液晶部分对上述液晶施加上述施加电压，上述供给装置，备有用于将具有与上述灰度等级对应的脉冲宽度的上述数据信号供给上述数据线的数据信号供给装置，上述切换装置，根据上述光源的未点亮而将上述数据信号供给装置的与各灰度等级对应的上述数据信号的各脉冲宽度的设定切换为反射型显示用的设定，且根据上述光源的点亮而切换为透射型显示用的设定，从而切换上述各有效值大小的设定。
3.根据权利要求2所述的液晶板驱动装置，其特征在于：上述切换装置，备有：第1脉冲生成装置，用于生成由相对于用作上述反射型显示用的上述脉冲宽度设定基准的上述灰度等级的分级排列的多个脉冲构成的第1灰度控制用脉冲信号；第2脉冲生成装置，用于生成由相对于用作上述透射型显示用的上述脉冲宽度设定基准的上述灰度等级的分级排列的多个脉冲构成的第2灰度控制用脉冲信号；及脉冲信号切换装置，根据上述光源的未点亮有选择地将上述第1灰度控制用脉冲信号供给上述数据信号供给装置，且根据上述光源的点亮有选择地将上述第2灰度控制用脉冲信号供给上述数据信号供给装置。
4.根据权利要求1所述的液晶板驱动装置，其特征在于：上述液晶元件，还备有配置在上述衬底上的用于供给数据信号的多条数据线及配置在上述衬底上的用于供给扫描信号的多条扫描线，并以与通过上述数据线及上述扫描线分别供给的上述数据信号及上述扫描信号中的至少一个相对应的方式按各象素的每个液晶部分对上述液晶施加上述施加电压，上述供给装置，备有用于将具有与上述灰度等级对应的脉冲宽度的上述数据信号供给上述数据线的数据信号供给装置及用于将具有规定宽度的上述扫描信号供给上述扫描线的扫描信号供给装置，上述切换装置，根据上述光源的未点亮而将上述扫描信号供给装置的上述扫描信号的峰值的设定切换为反射型显示用的设定，且根据上述光源的点亮而切换为透射型显示用的设定，从而切换上述各有效值大小的设定。
5.根据权利要求4所述的液晶板驱动装置，其特征在于：上述切换装置，备有：第1控制电压供给装置，用于供给用作上述反射型显示用的上述峰值设定基准的第1控制电压；第2控制电压供给装置，用于供给用作上述透射型显示用的上述峰值设定基准的第2控制电压；控制电压切换装置，根据上述光源的未点亮有选择地将上述第1控制电压供给上述扫描信号供给装置，且根据上述光源的点亮有选择地将上述第2控制电压供给上述扫描信号供给装置。
6.根据权利要求1～5中的任何一项所述的液晶板驱动装置，其特征在于：上述切换装置，对上述有效值大小的设定进行切换，以便在上述反射型显示用的设定中使上述液晶装置的上述外来光的透射率在上述灰度等级的整个范围内相对地变大，并在上述透射型显示用的设定中使上述液晶装置的上述光源光的透射率在上述灰度等级的整个范围内相对地变小。
7.根据权利要求1～6中的任何一项所述的液晶板驱动装置，其特征在于：上述切换装置，对上述有效值大小的设定进行切换，以便在上述反射型显示用的设定中使与上述灰度等级的变化对应的上述液晶装置的上述外来光的透射率的变化相对地变小，并在上述透射型显示用的设定中使与上述灰度等级的变化对应的上述液晶装置的上述光源光的透射率的变化相对地变大。
8.根据权利要求1～7中的任何一项所述的液晶板驱动装置，其特征在于：还备有控制上述光源的点亮及非点亮的点亮控制装置，上述切换装置，以与上述点亮制装置的点亮及非点亮控制同步的方式切换上述有效值大小的设定。
9.一种液晶装置，备有权利要求1所述的液晶板驱动装置及上述液晶板。
10.根据权利要求9所述的液晶装置，其特征在于：上述液晶元件，备有配置在上述衬底上的用于供给数据信号的多条数据线、配置在上述衬底上的用于供给扫描信号的多条扫描线、及在该多条数据线与该多条扫描线之间分别以串联方式与各象素的液晶部分连接在一起的多个双端子型非线性元件。
11.根据权利要求10所述的液晶装置，其特征在于：上述双端子型非线性元件，由TFD(Thin Film Diode)驱动元件构成。
12.根据权利要求9～11中的任何一项所述的液晶装置，其特征在于：上述一对偏振光分离装置，由配置成使透射轴相互间成规定角度的一对偏振片构成，上述液晶板，还备有与该一对偏振片中的一个偏振片相对地配置在与上述液晶元件相反一侧的半透反射板，上述光源，将上述光源光通过该半透反射板及上述的一个偏振片入射到上述液晶元件。
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