專利名稱：顯示器件以及其驅動方法
技術領域：
本發明涉及一種液晶顯示器件，尤其涉及使用液晶構成的像素和背光燈的結構。
背景技術：
液晶顯示器件由在一對襯底之間夾持液晶的液晶面板和在該液晶面板背面的被稱為背光燈的照明設備而構成。作為液晶面板，單純矩陣類型以及使用薄膜晶體管(TFT)的有源矩陣類型的結構是公知的(例如，參照專利文件I)。總之，通過控制對夾持液晶的電極施加的電壓，并且調節照射整個液晶面板的背光燈的透射光量，來顯示圖像。因此，例如即使在全黑色顯示的情況下，背光燈也一直發光且持續不斷地耗費電力。另一方面，已提出了使用發光二極管(LED)作為背光燈的液晶顯示器件。LED有長 壽命、由于可用直流低電壓電源直接驅動所以不需要變換器、以及耗電量小等的優點。作為背光燈，根據LED的設置位置已知正下型和側光型。在正下型背光燈中，在液晶面板的正下方配置有LED，并通過利用擴散板等使其表面均勻地發光。另外，在側光型背光燈中，使LED從面板的側面發光，并經過導光板或擴散板給液晶面板提供光線，因此，側光型與正下型相比具有能夠進一步實現薄型化的優點。專利文件I日本專利申請公開Hei9_90404號公報

發明內容
在現有的使用液晶的透過型顯示器件中，液晶背面因來自背光燈的光而均勻地發光。因此，當顯示黑色時光也從液晶元件泄漏，而不能顯示完美的黑色顯示，從而導致對比度的惡化。鑒于上述問題，本發明的目的是提供一種顯示器件，其解決了在要顯示黑色時發生光從液晶元件泄漏的問題，而提高了對比度。本發明通過在顯示黑色色調時使發光元件不發光，來解決上述問題。此外，本發明通過在每個像素中提供發光元件，并使像素電路具有根據顯示色調分別控制發光元件的發光和非發光的功能，來解決上述問題。本發明是一種顯示器件，其中，在像素中與液晶元件重疊設置發光元件，并且發光元件的發光穿過液晶元件。在該顯示器件中，液晶元件電連接到被施加基于模擬信號的電位的數據線。該顯示器件具有用于比較數據線的電位和參考電位的比較器(comparator)，并且發光元件和比較器電連接。在本發明提供的顯示器件中，對根據變化為正值和負值的模擬值的數據信號來驅動液晶元件的情況進行研討。通常，在顯示色調時，利用將根據液晶元件的特性而設定的模擬電位作為數據電位進行寫入的驅動方法。因為液晶元件按像素電極和相對電極之間的電位差控制透射光，所以與施加電壓的方向沒有特別的相關。因此，由于液晶的壽命等的問題，傳統上采用將數據信號的電壓值反轉到正值和負值而進行輸入的方法。此時，進行相同的色調顯示的數據電位分別存在于正值和負值中。
本發明之一的顯示器件，包括具有發光元件以及與發光元件重疊而設置的液晶元件的像素部分；與液晶元件電連接且被施加基于模擬信號的電位的數據線；以及，與數據線及發光元件電連接的比較器。根據本發明，在以使用液晶的顯示器件進行黑色顯示的情形中，通過使背光燈不發光，可以消除漏光并提高對比度。本發明之一的顯示器件，包括具有發光元件以及與發光元件重疊而設置的液晶元件的像素部分；與液晶元件電連接且被施加基于模擬信號的電位的數據線；與數據線及發光元件電連接的第一比較器；與數據線及發光元件電連接的第二比較器；與數據線及第一比較器電連接的第一開關；以及，與數據線及第二比較器電連接的第二開關。根據本發明，在以使用液晶的顯示器件進行黑色顯示的情形中，通過使背光燈不發光，可以消除漏光并提高對比度。而且，根據本發明，通過使像素電路具有在各個像素中分別控制發光元件的發光狀態的功能，可以回避在為了進行黑色顯示的像素而使背光燈不發光的情況下，其他像素也都成為黑色顯示的問題。本發明之一的顯示器件的驅動方法，其中所述顯示器件包括具有發光元件以及與發光元件重疊而設置的液晶元件的像素部分；與液晶元件電連接且被施加基于模擬信號的電位的數據線；以及，與數據線及發光元件電連接的比較器，所述顯示器件的驅動方法 包括以下步驟在比較器中比較所述數據線的電位和參考電位；根據所述比較器的比較結果，控制所述發光元件的發光。根據本發明，在以使用液晶的顯示器件進行黑色顯示的情形中，通過使背光燈不發光，可以消除漏光并提高對比度。本發明之一的顯示器件的驅動方法，其中所述顯示器件包括具有發光元件以及與發光元件重疊而設置的液晶元件的像素部分；與液晶元件電連接且被施加基于模擬信號的電位的數據線；分別與數據線及發光元件電連接的第一比較器以及第二比較器；與數據線及第一比較器電連接的第一開關；以及，與數據線及第二比較器電連接的第二開關，所述顯示器件的驅動方法包括以下步驟當數據線的電位處于負值時，使第一開關導通，以在第一比較器中比較數據線的電位和第一參考電位；當數據線的電位處于正值時，使第二開關導通，以在第二比較器中比較數據線的電位和第二參考電位；根據第一比較器的比較結果或第二比較器的比較結果，控制發光元件的發光。根據本發明，在以使用液晶的顯示器件進行黑色顯示的情形中，通過使背光燈不發光，可以消除漏光并提高對比度。而且，根據本發明，通過使像素電路具有在各個像素中分別控制發光元件的發光狀態的功能，可以回避在為了進行黑色顯示的像素而使背光燈不發光的情況下，其他像素也都成為黑色顯示的問題。此外，本發明是一種在其顯示部分中包括上述顯示器件的電子器具。注意，在本發明中，連接與電連接的意思相同。因此，在本發明公開的結構中，除了預定的連接關系以外，還包括在其中配置有可以電連接的其他元件(例如，別的元件或開關等)的情況。注意，對在像素中設置的發光元件沒有特別的限制。作為在像素中設置的發光元件，可以使用任何發光元件，比如EL(電致發光)元件、在場發射顯示器(FED)中使用的元件、場發射顯示器(FED)之一的SED (表面導電的電子發射器顯示器)、等離子體顯示器面板(PDP)或壓電陶瓷顯示器等。注意，由于晶體管在其結構上不容易區別源極和漏極。此外，根據電路的工作，電位的高低有時交替。因此，在本說明書中，將源極和漏極表示為第一端子和第二端子而并不特定。例如，在第一端子是源極的情況下，第二端子是漏極，與此相反在第一端子是漏極的情況下，第二端子是源極。在本發明中，對可以應用的晶體管的種類并沒有限制，因此，可以適用使用以非晶硅和多晶硅為代表的非單晶半導體膜形成的薄膜晶體管(TFT)、使用半導體襯底或SOI襯底形成的晶體管、MOS晶體管、結合型晶體管、雙極晶體管、使用有機半導體或碳納米管形成的晶體管、或者其他晶體管。另外，對配置晶體管的襯底的種類沒有限制，可以在單晶襯底、SOI襯底、玻璃襯底等襯底上設置晶體管。 在本發明中，作為比較器，只要是能夠實現其功能的電路，就可以采用任何種類的電路，例如可以使用運算放大器、斬波變換器(chopper inverter)電路等。本發明在以使用液晶的顯示器件進行黑色顯示的情形中，通過使背光燈不發光，可以消除漏光并提高對比度。此外，本發明通過在每一個像素中配置背光燈，并使像素電路具有在各個像素中分別控制發光元件的發光狀態的功能，可以回避在為了進行黑色顯示的像素而使背光燈不發光的情況下，其他像素也都成為黑色顯示的問題。而且，由于可以分別使不需要發光的部分的背光燈不發光，所以在節電方面也具有效果。在常規的液晶顯示器件中，由于對多個像素使用相同的背光燈作為光源，所以在為了進行黑色顯示而使背光燈不發光的情況下，發生其他的像素也都成為黑色顯示的問題。針對上述問題，本發明通過提供對應于每個像素的背光燈，在顯示黑色色調時可以使作為背光燈的發光元件不發光，從而可以防止因液晶元件的漏光導致的對比度降低。


圖IA和IB是表示本發明的發光元件的發光范圍以及數據電位之間的關系的圖；圖2是表示本發明的顯示器件的像素電路的示例性結構的電路圖，圖3是表示本發明的顯示器件的像素電路的電路圖，圖4A至C是表示在本發明的顯示器件的像素電路中設有的比較器的工作的電路圖，圖5是表示本發明的像素的設定工作的定時圖，圖6是表示本發明的顯示器件的像素電路的示例性結構的電路圖，圖7是表示本發明的顯示器件的像素電路的電路圖，圖8是表示本發明的像素的設定工作的定時圖，圖9A至9H是表示可應用本發明的顯示器件的電子器具的實例的圖，圖IOA和IOB是表示本發明的顯示器件的像素電路的工作的圖，圖IlA至IlC是表示根據實施方式3的顯示器件的結構的截面圖，圖12是表示根據實施方式3的顯示器件的結構的框圖。
具體實施例方式以下參照

本發明的實施方式。注意，本發明可以變換為各種不同的方式，本領域人員可以很容易地理解一個事實就是其方式和詳細內容可以被變換為各種各樣的形式，而不脫離本發明的宗旨及其范圍。因此，本發明不應該被解釋為僅限定在實施方式所記載的內容中。此外，在用于說明實施方式的所有附圖中，使用同一標號表示同一部分或具有同樣功能的部分，并省略其重復說明。以獲取完美的黑色色調時的數據電壓的范圍的最大值或最小值為標準電位，并進行數據電位和標準電位的比較來選擇發光元件的發光或不發光。圖IA和IB示出標準電位的設定方法。圖IA示出在具有常白(normally white)顯示模式的液晶(下文中稱為常白液晶)中的標準電位的設定方法。常白顯示模式是指，在不對液晶元件施加電壓的狀態下處于透過光的偏振狀態的模式。在液晶元件的色調101中，以在負電壓的區域中進行完美的黑色顯示的數據電壓的范圍104的上限值為標準電位Vrefl。而且，以在正電壓的區域中進行完美的黑色顯示的數據電壓的范圍103的下限值為標準電位Vref2。反之，常黑顯示模式是指，在對液晶元件施加電壓的狀態下處于透過光的偏振狀態的模式。同樣在圖IB示出在具有常黑顯示模式的液晶(下文中稱為常黑液晶)中的標準電位的設定方法。在采用常黑液晶時，如圖IB所示，只在OV附近存在進行完美的黑色顯示的數據電壓的范圍106。在液晶元件的色調101中，以進行完美的黑色顯示的數據電壓的 范圍106的上限值為標準電位Vrefl。而且，以進行完全的黑色顯示的數據電壓的范圍106的下限值為標準電位Vref2。在圖IA和IB中，需要將判斷數據電位是否處于使發光元件發光的電壓的范圍105中的電路提供在像素電路中。在本發明中，通過使用比較標準電位和數據電位的電路，而在數據電位低于Vref2或數據電位高于Vrefl時，使發光元件發光。實施方式I圖2示出本發明的顯示器件所具有的像素的一個實施方式的示例性結構。圖2所示的電路中配置有數據線201以及掃描線202。此外，還配置有對液晶元件204進行寫入的晶體管203以及相對電極205。此外，該電路具有用作背光燈的發光元件212、第一比較器207以及第二比較器209。此外，還具有用于向第一比較器207寫入數據信號的第一開關213以及用于向第二比較器209寫入數據信號的第二開關214。而且，與數據電位進行比較的第一標準電位206輸入到第一比較器207，與數據電位進行比較的第二標準電位208輸入到第二比較器209。此外，該電路具有第三開關210和第四開關211，其用于選擇從第一比較器207和第二比較器209中哪個比較器對發光元件212進行輸出。接下來，將說明圖2所示的電路的連接關系。數據線201與晶體管203的第一端子連接，而晶體管203的第二端子與液晶元件204的第一電極連接。晶體管203的柵端子與掃描線202連接。液晶元件204的第二電極與相對電極205連接。第一比較器207的輸入通過第一開關213與數據線201連接。第一比較器207的輸出通過第三開關210與發光元件212的第一電極連接。此外，第二比較器209的輸入通過第二開關214與數據線201連接。第二比較器209的輸出通過第四開關211與發光元件212的第一電極連接。注意，與數據電位進行比較的第一標準電位206被施加到第一比較器207。同樣地，第二標準電位208被施加到第二比較器209。接著，對電路工作進行簡單說明。從數據線201寫入到液晶元件204的數據電位輸入于第二比較器209及第一比較器207。第一比較器207是比較從數據線輸入的數據電位和第一標準電位206的比較器。第二比較器209是比較從數據線輸入的數據電位和第二標準電位208的電壓的比較器。
第一開關213是用于將來自數據線201的信號寫入到第一比較器207的開關。第二開關214是用于將來自數據線201的信號寫入到第二比較器209的開關。第三開關210以及第四開關211是用于從第一比較器207的輸出和第二比較器209的輸出中選擇出其中一方并將選出的一方傳送到發光兀件212的開關。由此,需要適當設定操作定時，以便不使第三開關210和第四開關211同時導通。圖10示出圖2所示的電路的工作。圖IOa示出在將來自數據線201的負電位引入到比較器時的工作。使第一開關213導通來將數據電位寫入到第一比較器207中，用第一比較器207比較數據電位和第一標準電位206，而使第三開關210導通來將第一比較器207的輸出輸出到發光元件212。在該工作期間中，與第二比較器209的輸入或輸出連接的第二開關214及第四開關211處于關斷狀態。圖IOb示出在將來自數據線201的正電位引入到比較器時的工作。使第二開關214導通來將數據電位寫入到第二比較器209中，用第二比較器209比較數據電位和第二標準電位208，而使第四開關211導通來將第二比較器209的輸出輸出到發光元件212。在該工作期間中，與第一比較器207的輸入或輸出連接的第一開關213及第三開關210處于關斷狀態。 注意，發光元件212可以為LED，也可以為有機EL等。也就是說，只要是可由電壓或電流等來控制的發光元件，即可。注意，上述開關只要可以控制電流流動即可，其可以是電開關或機械開關。該開關可以是晶體管、二極管或由這些組合的邏輯電路。在使用晶體管作為開關的情況中，晶體管僅作為開關工作。因此，對晶體管的極性(導電類型)沒有特別限制。但是，在希望關斷電流低時，優選使用具有低關斷電流極性的晶體管。作為具有低關斷電流的晶體管，可以使用具有LDD區域的晶體管、具有多柵極結構的晶體管等。另外，當要使作為開關工作的晶體管在其源端子電位接近低電位側電源(如VSS、GND或0V)的狀態下工作時，優選使用N溝道型晶體管，相反，當要使晶體管在其源端子電位接近高電位側電源(如VDD等)的狀態下工作時，優選使用P溝道型晶體管。這是因為，可以增加柵-源電壓的絕對值，從而可以使晶體管作為開關更加準確地工作。注意開關可以是使用N溝道型晶體管和P溝道型晶體管兩者的CMOS型。VDD是高電源電位，VSS是低電源電位。在此，高電源電位VDD的電位高于低電源電位VSS的電位。圖3示出圖2所示的像素的電路的詳細例子。圖3所示的電路的特征在于，使用兩個CMOS斬波變換器電路作為比較器。亦即，該電路具有第一比較器326以及第二比較器327。在第一比較器326中包括第一電容兀件318、第一晶體管317、由第二晶體管319和第三晶體管320構成的第一變換器、由第四晶體管321和第五晶體管322構成的第二變換器。在第二比較器327中包括第二電容元件314、第六晶體管313、由第七晶體管315和第八晶體管316構成的第三變換器。此外，該電路包括第一標準電位線301、第二標準電位線303以及數據線302作為布線。此外，該電路還包括掃描線306、第一比較器初始化線307、第二比較器初始化線305、比較器選擇線304、第一數據接受線331以及第二數據接受線330。此夕卜，還包括將數據電壓寫入于液晶元件310的第九晶體管308、液晶元件的相對電極311。此夕卜，還包括對第一比較器326進行寫入的第十晶體管312及第十一晶體管329。此外，還包括對第二比較器327進行寫入的第十二晶體管309及第十三晶體管328。此外，還包括將第一比較器326的輸出傳送到發光兀件325的第十四晶體管324、將第二比較器327的輸出傳送到發光元件325的第十五晶體管323。注意，使第二晶體管319的極性為P溝道型，而使第三晶體管320的極性為N溝道型。使第四晶體管321的極性為P溝道型，而使第五晶體管322的極性為N溝道型。使第七晶體管315的極性為P溝道型，而使第八晶體管316的極性為N溝道型。接下來，對圖3的各個部分的連接關系進行說明。第九晶體管308的第一端子、第十三晶體管328的第一端子、第十一晶體管329的第一端子連接到數據線302。第九晶體管308的第二端子與液晶元件310的第一電極連接，并第九晶體管308的柵端子與掃描線306連接。液晶元件310的第二電極與相對電極311連接。第二標準電位線303與第十二晶體管309的第一端子連接。第十三晶體管328及第十二晶體管309的第二端子與第二比較器327中的第二電容元件314的第一電極連接。第十三晶體管328的柵端子與第二數據接受線330連接，并且第十二晶體管309的柵端子與第二比較器初始化線305連接。第七晶體·管315和第八晶體管316構成變換器。第七晶體管315的柵端子以及第八晶體管316的柵端子連接到第二電容元件314的第二電極及第六晶體管313的第一端子。第七晶體管315的第二端子及第八晶體管316的第二端子連接到第六晶體管313的第二端子及第十五晶體管323的第一端子。第六晶體管313的柵端子與第二比較器初始化線305連接。第一標準電位線301與第十晶體管312的第一端子連接。第十晶體管312的柵端子與第一比較器初始化線307連接。第十一晶體管329的第二端子及第十晶體管312的第二端子連接到在第一比較器326中的第一電容元件318的第一電極。第十一晶體管329的柵端子與第一數據接受線331連接。第二晶體管319及第三晶體管320構成變換器，并且第二晶體管319的柵端子及第三晶體管320的柵端子連接到第一電容元件318的第二電極及第一晶體管317的第一端子。第二晶體管319的第二端子及第三晶體管320的第二端子連接到第一晶體管317的第二端子及構成另一個變換器的第四晶體管321和第五晶體管322的柵端子。第四晶體管321的第二端子及第五晶體管322的第二端子連接到第十四晶體管324的第一端子。第一晶體管317的柵端子與第一比較器初始化線307連接。第十五晶體管323的柵端子及第十四晶體管324的柵端子連接到比較器選擇線304。此外，第十五晶體管323的第二端子及第十四晶體管324的第二端子連接到發光元件325的第一電極。接著，對該像素電路的工作進行說明。第一比較器326具有如下功能當負電壓施加到液晶元件310時，比較數據線302的電位和第一標準電位線301的電位Vrefl。如果數據線302的電位高于Vrefl，輸出電源電壓VDD，而如果反之，則輸出0V。第二比較器327具有如下功能當正電壓施加到液晶元件310時，比較數據線302的電位和第二標準電位線303的電位Vref2。如果數據線302的電位低于Vref2，輸出電源電壓VDD，而如果反之，則輸出0V。比較器內部的詳細工作將在后面另外說明。注意，在本實施方式中，使用CMOS斬波變換器電路作為比較器，但只要實現作為比較器的功能，就可以采用任何種類的電路。第十五晶體管323是選擇是否將第二比較器327的輸出輸出到發光元件325的開關。同樣，第十四晶體管324是選擇是否將第一比較器326的輸出輸出到發光兀件325的開關。例如，在常白液晶中，可以給比較器選擇線304供應當數據線302的電位為正值時，使第十五晶體管323導通，而當數據線302的電位為負值時，使第十四晶體管324導通的信號。另一方面，在常黑液晶中，可以給比較器選擇線304供應當數據線302的電位為負值時，使第十五晶體管323導通，而當數據線302的電位為正值時，使第十四晶體管324導通的信號。根據來自比較器選擇線304的信號使第十五晶體管323和第十四晶體管中的一個晶體管導通的期間相當于，從掃描線306處于工作狀態并且像素電路接受數據電位到第一比較器326和第二比較器327中的一個比較器被初始化的期間。每個晶體管需要具有彼此不同的極性(導電類型)，以便不使第十五晶體管323和第十四晶體管324同時導通。各個晶體管的工作時序將在后面詳細說明。當信號輸入到第二比較器初始化線305時，第十二晶體管309導通并且接受Vref2而進行初始化。此外，當信號輸入到第一比較器初始化線307時，第十晶體管312導通并且將Vrefl引入到第一比較器326而進行初始化。需要適當設定分別輸入到第一比較器初始化線307以及第二比較器初始化線305的信號的定時，以便不使第十二晶體管309以及第十晶體管312同時導通。第十三晶體管328及第十一晶體管329具有將要寫入到液晶元件310的數據電位分別寫入到被初始化了的比較器的功能。第十三晶體管328當數據電位處于正值時將數據·電位寫入到第二比較器327。第十一晶體管329當數據電位處于負值時將數據電位寫入到第一比較器326。第十三晶體管328和第十一晶體管329中的任一方的導通的時序需要與掃描線306為工作狀態并且向液晶元件進行寫入的第九晶體管308導通的時序同步。后面將對該時序進行詳細說明。圖4A和4B是說明圖3所示的第一比較器326的工作的圖。圖4A和4B所示的各個元件與圖3所示的元件相互對應。第一開關401、第二開關403和第三開關405分別表示第H^一晶體管329、第十晶體管312以及第一晶體管317的工作。此外，標準電位402相當于Vrefl。第一變換器406相當于由第二晶體管319及第三晶體管320構成的變換器。第二變換器407相當于由第四晶體管321及第五晶體管322構成的變換器。此外，輸入電壓Vin表示來自數據線302的輸入電壓。首先，如圖4A所示，在使第二開關403及第三開關405導通，并使第一開關401保持關斷的狀態下，進行比較器的初始化。此時，第一變換器406的邏輯閾值(后面稱為Vthinv)的電位施加到點b上。此外,在使標準電位402為Vref時,Vrefl施加到點a。因此，在電容404的兩個電極之間保持有Vrefl-Vth inv的電壓。變換器的邏輯閾值是指當變換器的輸入電壓和輸出電壓相同時的電壓。注意，需要將比較器初始化的緣故在于，因構成變換器的晶體管的尺寸或閾值的不均勻可能導致在各個像素中變換器的邏輯閾值不均勻。通過進行比較器的初始化，可以排除因各個像素的變換器的邏輯閾值不均勻而導致的不良影響。然后，如圖4B所示，使第二開關403及第三開關405關斷，并使第一開關401導通。此時，點a的電位成為輸入電壓Vin程度。點b的電位從點a的電位降低在電容404的兩個電極之間保持的電壓量程度，因此點b的電位成為Vin-(Vrefl-Vth inv)。將以上總結為算式I。算式I Vin+Vth inv-Vref I可以得知，第一變換器406的輸出，S卩，點c的電位(稱為Vc)由算式I所示的點b的電位(稱為Vb)和Vth inv的大小來確定。如果Vb > Vth inv,則Ov輸出到Vc。在此，由于在第二變換器407中發生邏輯反轉，所以電源電壓VDD輸出到輸出電壓Vout。反之，在Vb < Vth inv的情形中，VDD輸出到Vc，并且由于在第二變換器407中發生邏輯反轉。因此，OV輸出到Vout。根據上述，在Vin > Vrefl的情況下，輸出VDD，而在Vin < Vref I的情況下，輸出0V。圖4C是說明第二比較器327的工作的圖。與第一比較器326不同的部分在于，沒有變換器407并且點c的電位成為輸出電壓Vout程度的值。圖4C所示的各個元件分別對應于圖3所示的元件。第一開關401、第二開關403和第三開關405分別表示第十三晶體管328、第十二晶體管309以及第六晶體管313的工作。此外，標準電位402相當于Vref2。變換器406相當于由第七晶體管315及第八晶體管316構成的變換器。此外，輸入電壓Vin表示來自數據線302的輸入電壓。關于比較器的初始化，由于與圖4A所示的相同，因而省略其說明。但是，在第二比較器327中，標準電位402為從第二標準電位線303輸入的電位Vref2而代替從第一標準電位線301輸入的電位Vrefl。在比較器被初始化了的情況下，在電容404的兩個電極之間保持有Vref2-Vth inv的電壓，并且滿足Vb = Vth inv。在此,如圖4C所示,使第二開關403及第三開關405關斷，并使第一開關401導通。此時，點a的電位成為輸入電壓Vin，Vb成為算式2所示的值。根據上述，在Vin >Vref2的情況下，OV輸出到Vout。反之，在Vin< Vref2的情況下，VDD輸出到Vout。算式2 Vin+Vth inv-Vref2圖5示出圖3所示的電路的各個控制信號的時序。就是說，對于數據線302、掃描線306、第二比較器初始化線305、第一比較器初始化線307、第二數據接受線330、第一數據接受線331、比較器選擇線304的各種信號線進行說明。由于數據線302的信號具有交流的特性，所以在每個寫入工作中，寫入到一個像素中的數據信號的電位的正負值反轉。在圖5的期間b、e中，掃描線306處于高電位，并對液晶元件進行寫入。但是，在此情況下，數據線302的電位在期間b和期間e中處于相反的狀態。首先，對將正電位的數據信號寫入到液晶元件的情況進行說明。將正電位的數據信號寫入到液晶元件的工作在圖5的期間a、b、c中執行。在從數據線302寫入正電位的情況下，為了對第二比較器327進行初始化，在此前面的期間a中，使第二比較器初始化線305處于高電位，并將Vref2施加到第二電容元件314，以對第二比較器327進行初始化。接著，在期間b中，通過使第二數據接受線330處于高電位，使第十三晶體管328成為導通，從而寫入到液晶元件310的數據電位寫入到第二比較器327中。而且，在期間c中，通過使比較器選擇線304處于高電位，使第十五晶體管323成為導通，并且使第十四晶體管324成為關斷，從而第二比較器327的輸出傳送到發光元件325。接著，對將負電位的數據信號寫入到液晶元件的情況進行說明。將負電位的數據信號寫入到液晶元件的工作在圖5的期間d、e、f中執行。在從數據線302寫入負電位的情況下，為了對第一比較器326進行初始化，在此前面的期間d中，使第一比較器初始化線307處于高電位，并將Vrefl施加到第一電容元件318，以對第一比較器326進行初始化。接著，在期間e中，通過使第一數據接收線331處于高電位，使第十一晶體管329成為導通，從而寫入到液晶元件的數據電位寫入到第一比較器326中。而且，在期間f中，通過使比較器選擇線304處于低電位，使第十四晶體管324成為導通，并且使第十五晶體管323成為關斷，從而第一比較器326的輸出傳送到發光兀件325。根據本實施方式，在以使用液晶的顯示器件進行黑色顯示的情形中，通過使背光燈不發光，可以消除漏光并提高對比度。此外，根據本實施方式，通過在每一個像素中配置背光燈，并使像素電路具有在各個像素中分別控制發光元件的發光狀態的功能，可以回避在為了進行黑色顯示的像素而使背光燈關閉的情況下，其他像素也都成為黑色顯示的問題。而且，由于可以分別使不需要發光的部分的背光燈不發光，所以在節電方面也具有效果O實施方式2在本實施方式中，對與上述實施方式不同的像素電路的結構進行說明。圖6示出從實施方式I所示的結構中消減一個比較器的電路的簡要結構。圖6所示的電路中配置有數據線601以及掃描線602。此外，還配置有對液晶元件604進行寫入的晶體管603以及相對電極605。此外，該電路具有用作背光燈的發光元件612。此外，還具有向比較器608寫入數據信號的第一開關613。此外，還具有與數據電位進行比較的第一標準電位606和第二 標準電位607。此外，還具有第二開關609和第三開關610，其用于選擇從比較器對發光元件輸出正電位或負電位。接下來，將說明圖6所示的電路的連接關系。數據線601與晶體管603的第一端子連接，而晶體管603的第二端子與液晶元件604的第一電極連接。晶體管603的柵端子與掃描線202連接。數據線601與第一開關613的第一端子連接。液晶元件604的第二電極與相對電極605連接。第一開關613的第二端子與比較器608連接。比較器608的輸出與第二開關609及變換器611連接。比較器608的輸出通過第二開關609與發光元件612連接。第三開關610與變換器611的輸出及發光元件612連接。比較器608與和數據電位進行比較的第一標準電位606及第二標準電位607連接。接著，對電路工作進行簡單說明。寫入到液晶元件604的數據電位通過第一開關613輸入于比較器608。比較器608是比較從數據線601輸入的數據電位和第一標準電位606或第二標準電位607的電壓的比較器。在常白液晶中當負電壓施加到液晶元件604時，比較器608比較從數據線601輸入的數據電位的值和第一標準電位606的值。此時，使第三開關610導通，來將被變換器611邏輯反相了的比較器608的輸出傳送到發光元件612。如果數據線601的電位高于第一標準電位606,則電源電壓VDD輸出到發光兀件612,如果數據線601的電位低于第一標準電位606，則輸出OV。在常白液晶中當正電壓施加到液晶元件604時，比較器608比較數據線601的電位和第二標準電位607。此時，使第二開關609導通，來將比較器的輸出傳送到發光元件612。如果數據線601的電位高于第二標準電位607，則電源電壓VDD輸出到發光元件612，而如果反之，則輸出0V。注意，發光元件612可以為LED，也可以為有機EL等。也就是說，只要是可由電壓或電流等來控制的發光元件，即可。接著，將用圖7表示圖6所示的像素的電路的詳細例子。圖7所示的電路配置有數據線702以及掃描線704。此外，還配置有對液晶元件711進行寫入的第一晶體管709以及相對電極712。圖7所示的電路的特征在于，使用一個CMOS斬波變換器電路作為比較器。也就是比較器722。在比較器722中包括電容元件726、第二晶體管714、由第三晶體管715和第四晶體管716構成的第一變換器。此外，該電路包括第一標準電位線701、第二標準電位線703以及數據線702作為布線。此外，還包括掃描線704、比較器初始化線705、第二標準電位選擇線706、第一標準電位選擇線707、第一發光元件驅動信號選擇線708、第二發光元件驅動信號選擇線725、以及數據接受線724。此外，該電路包括對比較器722進行寫入的第五晶體管710、第六晶體管723、第七晶體管713。此外，還包括將比較器的輸出傳送到發光元件的第八晶體管719、第九晶體管720、以及由第十晶體管717和第十一晶體管718構成的第二變換器。此外，還包括用作背光燈的發光元件721。注意，第十晶體管717的極性為P溝道型，而第i^一晶體管718的極性為N溝道型。接下來，對圖7所示的電路的各個部分的連接關系進行說明。第一晶體管709的第一端子及第六晶體管723的第一端子連接到數據線702。第一晶體管709的第二端子與液晶元件711的第一電極連接，而第一晶體管709的柵端子與掃描線704連接。液晶元件711的第二電極與相對電極712連接。第一標準電位線701與第七晶體管713的第一端子連接。第二標準電位線703與第五晶體管710的第一端子連接。第七晶體管713的第二端子、第六晶體管723的第二端子以及第五晶體管710的第二端子連接到比較器722中的電容元件726的第一電極。第六晶體管723的柵端子與數據接受線724連接，而第一晶體管 709的柵端子與掃描線704連接。第五晶體管710的柵端子與第二標準電位選擇線706連接，而第七晶體管713的柵端子與第一標準電位選擇線707連接。由第三晶體管715和第四晶體管716構成第一變換器，并且，該兩個晶體管的柵端子連接到電容元件726的第二電極及第二晶體管714的第一端子。第三晶體管715的第二端子及第四晶體管716的第二端子連接到第二晶體管714的第二端子、第八晶體管719的第一端子、以及構成第二變換器的第十晶體管717的柵端子和第十一晶體管718的柵端子。第十晶體管717的第二端子及第十一晶體管718的第二端子連接到第九晶體管720的第一端子。第二晶體管714的柵端子與比較器初始化線705連接。第八晶體管719的柵端子與第二發光元件驅動信號選擇線725連接，而第九晶體管720的柵端子與第一發光元件驅動信號選擇線708連接。第八晶體管719的第二端子及第九晶體管720的第二端子連接到發光元件721的第一電極。接著，對圖7所示的電路的工作進行說明。當第二標準電位選擇線706為高電位時，第五晶體管710導通且將第二標準電位線703的電位Vref2傳送到比較器722。當第一標準電位選擇線707為高電位時，第七晶體管713導通且將第一標準電位線701的電位Vrefl傳送到比較器722。當比較器初始化線705為高電位時，第二晶體管714導通且使比較器722初始化。比較器722內部的工作與比較器326同樣。當數據接受線724為高電位時，第六晶體管723將要寫入到液晶元件711的數據電位也寫入到被初始化了的比較器722。當第二發光元件驅動信號選擇線725為高電位時，第八晶體管719導通且將比較Vref2和數據線702的電位時的比較器722的輸出傳送到發光元件721。此外，當第一發光元件驅動信號選擇線708為高電位時，第九晶體管720導通且將比較Vrefl和數據線702的電位時的比較器722的輸出傳送到發光元件721。注意，在本實施方式中，使用CMOS斬波變換器電路作為比較器，但只要能夠實現比較器的功能，就可以采用任何種類的電路。圖8示出圖7所示的電路的各個控制信號的時序。就是說，對于數據線702、掃描線704、比較器初始化線705、第二標準電位選擇線706、第一標準電位選擇線707、數據接受線724、第二發光兀件驅動信號選擇線706、第一發光兀件驅動信號選擇線708的各個信號CN 102915707 A
書
明
說
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線進行說明。由于數據線702的信號具有交流的特性，所以在每個寫入工作中，寫入到ー個像素中的數據信號的電位的正負值反轉。在圖8的期間b、e中，掃描線704處于高電位，并對液晶元件進行寫入。但是，在此情況下，數據線702的電位在期間b和期間e中處于相反的狀態。首先，對將正電位的數據信號寫入到液晶元件的情況進行說明。將正電位的數據信號寫入到液晶元件的工作在圖8的期間a、b、c中執行。在從數據線702寫入正電位的情·況下，為了對比較器722進行初始化，在此前面的期間a中，使比較器初始化線705處于高電位，以對比較器722進行初始化。與此同吋，使第二標準電位選擇線706處于高電位，以給電容元件726施加Vref2。接著，在期間b中，通過使數據接受線724處于高電位，以使第六晶體管723導通，從而要寫入到液晶元件711的數據電位也寫入到比較器722中。而且，在期間c中，通過使第二發光元件驅動信號選擇線725處于高電位，以使第八晶體管719導通，從而使比較器722的輸出傳送到發光元件721。接著，對將負電位的數據信號寫入到液晶元件的情況進行說明。將負電位的數據信號寫入到液晶元件的工作在圖8的期間d、e、f中執行。在從數據線702寫入負電位的情況下，為了對比較器722進行初始化，在此前面的期間d中，使比較器初始化線705處于高電位，以對比較器722進行初始化。與此同吋，使第一標準電位選擇線707處于高電位，以給電容元件726施加VrefI。接著，在期間e中，通過使數據接受線724處于高電位，以使第六晶體管723導通，從而要寫入到液晶元件711的數據電位也寫入到比較器722中。而且，在期間f中，通過使第一發光元件驅動信號選擇線708處于高電位，以使第九晶體管720導通，從而比較器722的輸出通過形成第二變換器的第十晶體管717和第十一晶體管718傳送到發光元件721。在圖8的期間a、b、d、e中，第一發光元件驅動信號選擇線708和第二發光元件驅動信號選擇線725的雙方都處于低電位。這是因為，從進行比較器的初始化到確定輸出之間有邏輯不定的期間的緣故。由于在該期間中發光元件一定不發光，所以優選使該期間縮短為用眼睛不能識別不發光狀態程度的短時間。根據本實施方式，在以使用液晶的顯示器件進行黑色顯示的情形中，通過使背光燈不發光，可以消除漏光井提高對比度。此外，根據本實施方式，通過在每一個像素中配置背光燈，并使像素電路具有在各個像素中分別控制發光元件的發光狀態的功能，可以回避在為了進行黑色顯示的像素而使背光燈不發光的情況下，其他像素也都成為黑色顯示的問題。而且，由于可以分別使不需要發光的部分的背光燈不發光，所以在節電方面也具有效果。此外，由于在本實施方式中采用比實施方式I所示的電路少一個比較器的結構，因此可以減少構成電路的晶體管的數量，從而還有可以提高像素的開ロ率的優點。實施方式3圖IlA不出本實施方式的顯不器件的ー種模式。在玻璃襯底1101上形成有基底膜1115,在其上形成有液晶元件驅動晶體管1113以及發光元件驅動晶體管1114。液晶元件驅動晶體管1113包括第一雜質區域1117a和第二雜質區域1117b。在第一雜質區域1117a和第二雜質區域1117b之間形成有第一溝道區域1116a。在第一雜質區域1117a、第二雜質區域1117b和第一溝道區域1116a上形成有柵絕緣膜1118，并在柵絕緣膜1118上形成有第一柵電極1119a。發光元件驅動晶體管1114也同樣包括第三雜質區域1117c和第四雜質區域
131117d。在第三雜質區域1117c和第四雜質區域1117d之間形成有第二溝道區域1116b。在第三雜質區域1117c、第四雜質區域1117d和第二溝道區域1116b上形成有柵絕緣膜1118，并在柵絕緣膜1118上形成有第二柵電極111%。在液晶元件驅動晶體管1113和發光元件驅動晶體管1114上形成有第一層間膜1109，并且形成有第一電極1111a、第二電極1111b、第三電極1111c、第四電極Illld以及第一布線1120。在第三電極Illlc和第一布線1120上提供有各向異性導電粒子1112，并在其上配置有發光二極管1110。如果發光二極管1110為白色發光二極管，則可以通過與顏色濾光片組合而進行彩色顯示。另外，也可以通過在每個像素中提供發紅色(R)、緑色(G)、藍色(B)光的發光二極管1110，來進行彩色顯示。在此情況下，也可以通過與顏色濾光片組合來提高顏色純度。而且，在第一層間膜1109上形成有第二層間膜1108。在第二層間膜1108上形成有像素電極1107，并在其上提供有液晶層1306。在液晶層1306上提供有定向膜1121，在其上形成有相對電極1105，并在其上提供有遮光層1103以及顏色濾光片1104。在遮光層1103以及顏色濾光片1104上提供有相對襯底ー側的玻璃襯底1102。液晶層1306優選采用高分子分散型液晶。如圖IlB所示，高分子分散型液晶是在高分子1321中分散液晶1322而獲取的。如圖IlC所示，在將微小粒子狀的液晶1322分散到高分子1321中且施加電場的情況下，在高分子1321中進行液晶的定向，因此，不需要定向膜。此外，由于也不需要偏振片，所以可以大幅度減少光量的吸收，而實現明亮的屏幕。接著，描述圖11的各個部分的連接關系。液晶元件驅動晶體管1113的第一雜質區域1117a與第一電極Illla連接，并第二雜質區域1117b與第二電極Illlb連接。第二電極Illlb與像素電極1107連接。發光元件驅動晶體管1114的第三雜質區域1117c與第三電極Illlc連接，并第四雜質區域1117d與第四電極Illld連接。第三電極Illlc通過各向異性導電粒子1112連接到發光二極管1110的第一電極1122。發光二極管1110的第ニ電極1123通過各向異性導電粒子1112連接到第一布線1120。注意，只要是能夠進行電連接的材料就也可以采用焊料等其它物質作為各向異性導電粒子1112而不局限于各向異性導電粒子。圖12示出本實施方式的顯示器件的框圖。圖12所示的顯示器件包括像素部分1201，其在襯底1200上具有多個設有發光元件的像素；掃描線驅動電路1202，其選擇各個像素；數據線驅動電路1203，其控制對被選擇了的像素輸入數據信號；比較器驅動電路1204，其控制各個像素中的比較器。根據本實施方式的顯示器件，在以使用液晶的顯示器件進行黑色顯示的情形中，通過使背光燈不發光，可以消除漏光井提高對比度。此外，根據本實施方式，通過在每一個像素中配置背光燈，并使像素電路具有在各個像素中分別控制發光元件的發光狀態的功能，可以回避在為了進行黑色顯示的像素而使背光燈不發光的情況下，其他像素也都成為黑色顯示的問題。而且，由于可以分別使不需要發光的部分的背光燈不發光，所以在節電方面也具有效果。實施方式4作為使用本發明的顯示器件的電子器具，可以舉出攝像機、數碼相機等的攝像設備、護目鏡式顯示器(頭戴式顯示器)、導航系統、音頻再現裝置(例如，汽車音頻裝置、音頻組件裝置等)、筆記型個人計算機、游戲機、便攜式信息終端(例如，移動計算機、移動電話、便攜式游戲機、電子圖書等)、擁有記錄介質的圖像再現裝置(具體來說，可以再現諸如數字通用光盤(DVD)之類的記錄介質并包括能夠顯示再現圖像的顯示器的裝置)等。圖9A至圖9H示出上述電子器具的具體例子。圖9A是ー種電視裝置，其包括框體901、支架902、顯示部分903、揚聲器部分904、視頻輸入端子905等。本發明可以用于構成顯示部分903的顯示器件。根據本發明，可以看到對比度提高了的圖像。該電視裝置除了用于收看電視廣播之外，也可用作如電視游戲機或計算機等的顯示器。圖9B是ー種數字照相機，其包括主體906、顯示部分907、圖像接收部分908、操作鍵909、外部連接端ロ 910、快門911等。本發明可以用于構成顯示部分907的顯示器件。根據本發明，可以看到對比度提高了的圖像。圖9C是ー種筆記型個人計算機，其包括主體912、框體913、顯示部分914、鍵盤915、外部連接端ロ 916、指向鼠標917等。本發明可以用于構成顯示部分914的顯示器件。根據本發明，可以看到對比度提高了的圖像。圖9D是ー種移動計算機，其包括主體918、顯示部分919、開關920、操作鍵921、紅外端ロ 922等。本發明可以用于構成顯示部分919的顯示器件。根據本發明，可以看到對比度提高了的圖像。圖9E是ー種設有記錄介質裝置的便攜式圖像再現裝置(具體來說是DVD再現裝置)，其包括主體923、框體924、顯示部分A925、顯示部分B926、記錄介質(DVD等)讀取部分927、操作鍵928、揚聲器部分929等。顯示部分A925主要顯示圖像信息，而顯示部分B926主要顯示文本信息。本發明可以用于構成顯示部分A925和顯示部分B926的顯示器件。根據本發明，可以看到對比度提高了的圖像。注意，設有記錄介質的圖像再現裝置還包括家用游戲機等。圖9F是ー種護目鏡式顯示器(頭戴式顯示器)，其包括主體930、顯示部分931、臂部分932等。本發明可以用于構成顯示部分931的顯示器件。根據本發明，可以看到對比度提聞了的圖像。圖9G是ー種攝像機，其包括主體933、顯示部分934、框體935、外部連接端ロ 936、遙控接收部分937、圖像接收部分938、電池939、音頻輸入部分940、操作鍵941等。本發明可以用于構成顯示部分934的顯示器件。根據本發明，可以看到對比度提高了的圖像。圖9H是ー種移動電話，其包括主體942、框體943、顯示部分944、音頻輸入部分945、音頻輸出部分946、操作鍵947、外部連接端ロ 948、天線949等。本發明可以用于構成顯示部分944的顯示器件。注意，通過在顯示部分944以黑色背景顯示白色文字，可以降低移動電話的電流消耗。此外，根據本發明，可以看到對比度提高了的圖像。注意，如果使用具有高發光亮度的發光材料，則本發明還可以應用于正面或后面投影儀，該投影儀通過利用透鏡等放大包含輸出的圖像信息的光來投射圖像。此外，由于發光器件在其發光部分消耗電力，因此優選通過利用盡可能小的發光部分來顯示信息。因此，在使用發光器件作為主要顯示文本信息的便攜式信息終端，尤其是移動電話或音頻再現裝置的顯示部分的情況下，優選以如下方式驅動發光器件，即，利用發光部分顯示文本信息而使用非發光部分作為背景。如上所述，本發明的適用范圍非常寬，并且可以應用于各種領域的電子器具。此
15外，本實施方式的電子器具可以使用實施 方式I和2所描述的任何一種結構的顯示器件。本說明書根據2006年4月14日在日本專利局受理的日本專利申請編號2006-112533而制作，所述申請內容包括在本說明書中。
權利要求
1.一種顯不器件，包括 多個像素，所述多個像素中的每個像素包括導電層；以及 通過各向異性導電粒子電連接到所述導電層的發光二極管。
2.根據權利要求I的顯示器件，其中所述多個像素中的每個像素還包括電連接到所述導電層的晶體管。
3.根據權利要求I的顯示器件，其中所述多個像素中的每個像素還包括與所述發光二極管重疊的顏色濾光片。
4.根據權利要求I的顯示器件，其中所述發光二極管發射紅光、綠光或藍光。
5.根據權利要求I的顯示器件， 其中所述多個像素至少包括第一像素、第二像素和第三像素， 其中所述第一像素中的發光二極管發射紅光， 其中所述第二像素中的發光二極管發射綠光，并且 其中所述第三像素中的發光二極管發射藍光。
6.根據權利要求I的顯示器件，其中所述顯示器件是電視裝置。
7.根據權利要求I的顯示器件，其中所述多個像素中的每個像素還包括與所述發光二極管重疊的液晶元件。
8.—種顯不器件,包括 多個像素，所述多個像素中的每個像素包括 導電層；以及 通過焊料電連接到所述導電層的發光二極管。
9.根據權利要求8的顯示器件，其中所述多個像素中的每個像素還包括電連接到所述導電層的晶體管。
10.根據權利要求8的顯示器件，其中所述多個像素中的每個像素還包括與所述發光二極管重疊的顏色濾光片。
11.根據權利要求8的顯示器件，其中所述發光二極管發射紅光、綠光或藍光。
12.根據權利要求8的顯示器件， 其中所述多個像素至少包括第一像素、第二像素和第三像素， 其中所述第一像素中的發光二極管發射紅光， 其中所述第二像素中的發光二極管發射綠光，并且 其中所述第三像素中的發光二極管發射藍光。
13.根據權利要求8的顯示器件，其中所述顯示器件是電視裝置。
14.根據權利要求8的顯示器件，其中所述多個像素中的每個像素還包括與所述發光二極管重疊的液晶元件。
全文摘要
本發明的目的是提供一種顯示器件，該顯示器件通過解決或減少在顯示黑色時發生光從液晶元件泄漏的問題來提高對比度。而且，本發明的目的是提供一種像素電路，其具有在各個像素中分別控制背光燈的發光狀態的功能。本發明通過在顯示黑色色調時使發光元件不發光，來解決上述問題。此外，本發明通過在每個像素中提供發光元件，并使像素電路具有根據顯示的色調分別控制發光元件的發光和非發光的功能，來解決上述問題。本發明通過提供對應于每個像素的背光燈，在顯示黑色色調時可以使作為背光燈的發光元件不發光，從而可以防止因液晶元件的漏光導致的對比度降低。
文檔編號G09F9/35GK102915707SQ201210383139
公開日2013年2月6日 申請日期2007年4月13日 優先權日2006年4月14日
發明者木村肇, 吉田泰則, 宍戶英明, 梅崎敦司, 柳澤真, 山崎舜平 申請人:株式會社半導體能源研究所