顯示裝置的制作方法

專利名稱：顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及用低電力驅動的顯示裝置，特別是涉及組合了太陽電池和液晶的、低電力并且不需要充電的電子顯示裝置及其控制方式。
背景技術：
此前，提出了很多具有使用太陽電池來提供電力的電源的顯示裝置。例如，在“專利文獻1”中公開了使用具有太陽電池和存儲器性質的液晶材料來形成顯示區域，并且顯示時不需要電力的顯示裝置。另外，在“專利文獻2”中公開了在太陽電池和顯示裝置之間連接存儲電力的電力緩存器來驅動顯示電路的裝置。
在以太陽電池為電源的顯示裝置中，提供電力隨著照射到太陽電池上的照射光量而大幅度地變動。因此，如果電力不足，就無法進行顯示驅動，導致顯示消失。因此，一般通過組合太陽電池和能充電的二次電池，同時設置用于補充電力的輔助性電源部件，使得即使太陽電池停止了輸出也能進行顯示驅動。另外，在“專利文獻3”中公開了設置檢測入射到太陽電池上的光量的照度傳感器，當周圍的照度較高時，限制調整顯示亮度的背光的電力來降低電力消耗的驅動方式。須指出的是，近年來，使用了高分子、低分子有機薄膜的有機太陽電池由于質量輕、薄型，作為實現高電力容量的部件而為人們所關注。在“非專利文獻1”中詳細說明了這種有機太陽電池。
特開2001-184033號公報[專利文獻2]特開平5-73117號公報[專利文獻3]
特開2000-112441號公報[專利文獻1]2002年4月10日，應用物理學會發行，“應用物理”第71卷第4號(第425～428頁)。
如上所述，在配置有作為電源的太陽電池的現有顯示裝置中，一般除了太陽電池外，還配置有用來提供顯示驅動所需要的電力的大容量二次電池等。因此，導致裝置的重量過重，厚度增大。另外，為了給二次電池充電，需要用電線連接固定電源和顯示裝置，而便攜式儀器在充電期間無法攜帶，所以限制了使用的方便性。而且，在具有背光和前光等輔助照明裝置的顯示裝置中，一般是轉換顯示模式，進行背光的電源控制，當周圍的照度(外光的亮度)較強時，由太陽電池向該輔助照明裝置提供電力，而當該照度較低時，由二次電池向該輔助照明裝置提供電力。其結果，導致顯示圖象質量大幅度下降。以往，并沒有充分地考慮解決上述各問題的方法。

發明內容
鑒于以上所述問題的存在，本發明的目的在于提供配置太陽電池和維持性地存儲電力的蓄電元件，并具有低電力驅動模式，使電力獨立，不需要充電和電源布線的顯示裝置。
為了實現上述目的，本發明的特征在于具有以下結構。即本發明的代表性結構具有供給電力的電源部；顯示圖象的顯示部；和輸入相當于所述圖象的顯示數據的數據輸入電路和控制電路；所述電源部包括電力供給能力與時間一起變化的、或轉換多種不同的供電能力的、或平均產生電力比1畫面的改寫所需要的平均電力還低的電源；具有保持比1畫面的改寫所需要的平均電力還大的電力的蓄電電容的蓄電部；和檢測所述蓄電部的蓄電量的蓄電檢測電路；所述電源通過所述蓄電部連接著所述顯示部；所述顯示部包括把多個具有能通過電壓或電流改變亮度、反射率、透射率以及顏色的光學調制功能的象素排列成矩陣狀的矩陣顯示區域；和包含驅動所述矩陣顯示區域的時序電路的驅動電路；所述數據輸入電路的輸入連接著數據輸入端子，輸出連接著所述顯示部的所述驅動電路；所述象素具有保持顯示數據的象素存儲器，通過改寫所述顯示部的顯示內容的象素改寫期間和保持顯示內容的象素保持期間被驅動；所述控制電路控制所述驅動電路，通過從所述蓄電檢測電路輸出檢測到至少為畫面的改寫所需要的平均電力以上的蓄電量的蓄電檢測信號，來改寫所述顯示部的顯示內容，從而改寫所述顯示部的畫面。
另外，本發明在太陽電池和顯示部之間設置使用二次電池和電容器存儲顯示驅動所需要的電力的蓄電部，通過該蓄電元件向顯示部提供電力。在蓄電部上連接蓄電檢測電路，監視蓄電量和發電電力，用蓄電檢測電路生成表示存儲了驅動所需要的電力、能進行改寫顯示內容的掃描驅動的電力、能連續地進行改寫的電力的蓄電電平的信號。
另外，本發明在顯示部中設置按每一象素存儲顯示內容的象素存儲器，用按線順序的掃描驅動來改寫象素存儲器的內容，驅動象素的象素驅動電路根據用象素的存儲器功能存儲的顯示內容使透射率、反射率變化，來進行顯示。
另外，本發明具有控制掃描驅動的控制電路，與基于指示靜止畫面顯示和靜止畫面更新以及動畫顯示的顯示模式變更的按鈕開關和鼠標、筆等的顯示改寫指示相對應，當可改寫的蓄電電平的信號為有效時，執行改寫顯示的改寫動作。
另外，本發明中，控制電路與基于指示顯示變更的按鈕開關和鼠標、筆等的顯示改寫指示對應，控制掃描驅動，當可連續改寫的蓄電電平的信號為有效時，執行連續改寫顯示的改寫動作。
采用了上述結構的本發明的顯示裝置按照以下的要領來執行顯示動作。(a)太陽電池把入射的光能變換為電力。蓄電部存儲產生的電力。蓄電檢測電路監視蓄電部的蓄電量，生成表示存儲了驅動所需要的電力、能進行改寫顯示內容的掃描驅動的電力、能進行連續改寫的電力的多個蓄電電平的信號。(b)象素的存儲功能通過按線順序的掃描驅動來存儲每一象素的顯示內容，象素驅動電路根據用象素的存儲器功能存儲的顯示內容使透射率、反射率變化，進行顯示。(c)控制驅動電路檢測基于指示顯示變更的按鈕開關和鼠標、筆等的顯示改寫指示，并且檢測多個蓄電電平信號哪個有效，當可改寫的蓄電電平信號有效時，控制掃描驅動，使其執行改寫顯示的改寫動作，當可連續改寫的蓄電電平信號有效時，控制掃描驅動，使其執行連續改寫顯示的改寫動作。
須指出的是，本發明并不局限于上述的結構和下述的實施例中公開的結構，在不脫離本發明技術思想的范圍內可以進行各種各樣的變更是不言自明的。


下面簡要說明附圖。
圖1是本發明實施例1的顯示裝置的系統結構圖。
圖2是本發明實施例1的顯示裝置的外觀圖。
圖3是本發明實施例1的顯示裝置的電源部的結構圖。
圖4是說明本發明實施例1的顯示裝置襯底的構造例的模式剖視圖。
圖5是說明本發明實施例1的變形例的顯示裝置襯底構造的模式剖視圖。
圖6是說明本發明實施例1的密封結構例的俯視圖。
圖7是本發明實施例1的顯示畫面的改寫和電源部的蓄電量的說明圖。
圖8是有關本發明實施例1的顯示改寫控制的顯示轉換開關的操作和蓄電量的關系的說明圖。
圖9是在本發明實施例1的顯示中，在靜止畫面的改寫基礎上顯示動畫時的控制邏輯的說明圖。
圖10是綜合本發明的實施例1顯示的階段性的顯示模式結構的說明圖。
圖11是本發明顯示裝置的象素電路的說明圖。
圖12是說明本發明顯示裝置的顯示部周圍配置的驅動電路結構的電路圖。
圖13是本發明實施例2的電泳顯示面板的象素結構的說明圖。
圖14是本發明實施例2的象素電路變形例的說明圖。
圖15是本發明實施例2的象素電路的其他變形例的說明圖。
圖16是本發明實施例2的蓄電電力量與驅動模式的關系的說明圖。
下面簡要說明附圖符號。
1-太陽電池；1-蓄電元件(蓄電部)；3-蓄電檢測電路；4-驅動電路；5-輸入端子；6-數據緩存器；7-控制電路；8-矩陣顯示部；9-開關；10-玻璃襯底；21-襯底；22-太陽電池；23-顯示區域；26-驅動電路LSI；24-數據輸入輸出LSI；28-太陽；32-基準電壓電路；33-電源；34a、34b、34c-比較器；51a、51b、51c-邏輯運算電路；81-掃描布線；82-信號布線；83-象素TFT；84-存儲電路；85-顯示電極；86-對置電極；87-驅動用TFT；88-斷開電壓布線；89-導通電壓布線；99-存儲電路的輸出端子；91-保持電容器；94a、94b-COMSTFT；95-顯示電極；96-電泳元件；97a、97b-電源布線；111-保持變換器；112-反饋布線；121-采樣TFT；122-輔助電容；142-玻璃襯底；144-液晶密封；145-太陽電池密封；146-多晶硅TFT；147-薄膜太陽電池；149-AL電極；151-反射防止膜；166-島狀硅；167-柵絕緣膜；168-柵極；165-布線層；31-MOS電容器；190-有機半導體層；161-非晶硅層；162-透明電極；163-鈍化層；171-對置襯底；170-密封口。
具體實施例方式
下面，參照實施例的附圖來詳細說明本發明的液晶顯示裝置。圖1是本發明實施例1的顯示裝置的系統結構圖。本實施例的顯示裝置是反射型液晶顯示面板。液晶顯示面板具有矩陣顯示部8，從由太陽電池1、構成蓄電部的蓄電元件2和蓄電檢測電路3構成的電源部，通過控制電路7向驅動電路4提供電力，驅動矩陣顯示部8。顯示數據從未圖示的外部信號源通過輸入端子5輸入，通過數據緩存器6和控制電路7提供給驅動電路4。數據緩存器6存儲1幀的顯示數據。以上的結構形成、配置在適合采用玻璃襯底的襯底10上，形成密封狀的顯示裝置。下面，把玻璃襯底簡單稱作襯底。
本實施例的顯示裝置是在矩陣顯示部8的象素選擇上使用了薄膜晶體管等有源元件的有源矩陣方式。在以下的說明中，作為有源元件，以使用了薄膜晶體管(TFT)的液晶顯示面板(TFT-LCD)為例來進行說明。而且，TFT-LCD以反射型顯示模式來進行顯示，驅動電路4通過組合了LSI和多晶硅(多晶硅poly-Si)薄膜晶體管的結構，集成在襯底10上，實現高精細顯示。在形成多晶硅TFT后，通過使用有機薄膜材料的低溫工序制作了太陽電池。通過該工序對多晶硅TFT的特性不施加影響，在與顯示裝置同一襯底上形成薄膜太陽電池，實現薄型輕型化。另外，在襯底10上配置有用于產生轉換顯示內容的信號的開關9，向控制電路7指示畫面的轉換。
圖2是本實施例顯示裝置的外觀圖。顯示裝置由2塊襯底21、21’所構成。2塊襯底21、21’通過包含布線功能的薄膜連接部27彼此連接，分別配置有太陽電池22和22’、顯示區域23和23’、驅動電路LSI26和26’。而且，在一方的襯底21上配置有數據輸入輸出LSI24。通過太陽28等外來光，太陽電池22產生電力，驅動顯示部即顯示區域23的矩陣顯示部8(圖1)。數據輸入輸出LSI24具有無線接口，通過無線數據通信輸入顯示數據，把它向由矩陣顯示部8構成的顯示部傳輸。
圖3是本實施例顯示裝置的電源部的結構例。對太陽電池22(因為與圖2的太陽電池22’相關的電源部也同樣，所以在此說明太陽電池22)使用了有機薄膜太陽電池。另外，在太陽電池22的下層層疊了大容量的電容器31作為蓄電元件。電容器31使用了薄膜晶體管(以下，僅稱作TFT)的MOS構造。據此，具有用TFT的層間電容能獲得最大電容這一優點。在該結構中，具有絕緣耐壓高、能獲得高成品率的優點。須指出的是，作為電容器31，當然也可以采用用金屬層夾著絕緣層的構造。
太陽電池22和電容器31都需要大容量，但太陽電池22為了獲得高的光電轉換效率，需要設置在裝置表面上，所以通過使電容器31位于下層的層疊構造，能擴大面積。另外，因為電容器31能使用由TFT工序而形成的薄膜，所以存在不增加工序就能形成的優點。須指出的是，雖然未圖示，但是太陽電池在單體的元件中電壓低，所以通過采用把多個電池串聯的構造，能獲得系統所需要的電壓。
這樣一來，作為測定存儲在蓄電元件中的電力蓄電量的蓄電檢測電路，由通過電壓基準電路32和電源33驅動的比較器34a、34b、34c構成。從電壓基準電路32向比較器34a、34b、34c供給不同的電位，通過比較該電位和蓄電元件即電容器31的電壓，就能以高精度來檢測蓄電電力。在本實施例中，作為改寫顯示的方式，檢測能顯示維持靜止畫面的靜止畫面顯示電平信號A、相當于能改寫一次靜止畫面的電力的靜止畫面更新電平B、相當于能連續改寫2畫面以上靜止畫面的電力的動畫驅動電平信號C這3個電平。
須指出的是，作為太陽電池的結構，能使用在非晶硅、多晶硅(多晶硅poly-Si)上使用了薄膜太陽電池、共軛系高分子、色素敏化系等有機薄膜半導體的太陽電池。另外，如圖2所示，在另一方襯底21’上也能形成太陽電池22’。而且，可以在一方或另一方襯底上粘貼形成在單晶硅襯底上的太陽電池。通過在另一方襯底上也形成太陽電池，變換效率高，另外，因為能彌補太陽電池單體的缺陷，所以具有成品率提高的優點。
圖4是說明本實施例的顯示裝置襯底的構造例的模式剖視圖。在玻璃襯底10上形成了多晶硅TFT146、薄膜太陽電池147。多晶硅TFT146用一般方法形成。即在玻璃襯底10上形成非晶硅的薄膜，通過激光退火法而多結晶化，然后對島狀硅166進行構圖，形成柵絕緣膜167，形成柵極168，生成摻雜的MOS晶體管。然后，形成布線層165，形成鋁(Al)電極149作為象素顯示電極。多晶硅TFT146的制造工序的最高溫度低于形成柵絕緣膜167的溫度400℃。在該多晶硅TFT146的制造后，形成太陽電池147。在太陽電池147之下用多晶硅TFT工序形成MOS的電容器31，通過把表面的布線層165和太陽電池147的電極148兼用來簡化制造工序。
太陽電池147是使用共軛系高分子的有機薄膜構造。顯示裝置是反射型顯示裝置，所以在顯示裝置的使用時，是從TFT襯底即玻璃襯底10的表面進行觀察的方式。此時，入射到太陽電池147的光也來自襯底10的表面。因此，在襯底上有金屬電極，在表面上需要透明的電極構造，所以在用多晶硅TFT工序形成的布線層165的AL電極149’上形成有機導體層190。首先，作為n型層，把電子接受體的材料即C60、PCBM、MEHCN-PPV等導電性高分子溶解于氯仿等溶液中，用旋轉鍍膜涂敷后使其干燥。膜厚在干燥后約為50nm。
接著，作為p型半導體，把成為電子提供體的π共軛系高分子即PEDOT、P3DOT、POPT、MDMO-PPVMEH-PPV溶解于與底層極性不同的甲苯、二甲苯等溶劑中，通過旋轉鍍膜來層疊膜，并使其干燥。P型層的膜厚在干燥后為50nm。最后，作為透明電極150，通過離子束濺射法，把ITO形成為膜厚70nm。太陽電池147的元件由于水分而導致發電特性下降，所以利用密封對置襯底142和液晶層143的液晶密封144、太陽電池密封145，與干燥氮一起進行密封。
根據該結構，用一塊對置襯底142就能兼用顯示部的液晶密封144、太陽電池密封145，使結構變得簡單。特別是因為在太陽電池部的對置電極142的反射光降低對提高發電效率有利，所以在太陽電池部涂敷了反射防止膜151作為多層層疊膜。作為密封材料，液晶密封144、太陽電池密封145都使用了紫外線硬化的樹脂。據此，不需要密封步驟中的熱處理就能防止太陽電池元件的劣化。
須指出的是，作為太陽電池，也可以使用并五苯的蒸鍍薄膜、OMeTAD等的成功輸送層作為低分子型導電性有機半導體，另外，作為無機半導體薄膜，也可以通過PECVD法形成非結晶Si膜。它們都是通過多晶硅TFT的工序溫度以下的低溫工序，在多晶硅TFT的形成后形成薄膜太陽電池，能防止多晶硅TFT的特性下降，能在同一襯底上形成顯示部和太陽電池。
圖5是說明本發明實施例1的變形例的顯示裝置的襯底構造的模式剖視圖。當采用了對該太陽電池部分使用非晶硅的結構時，如圖5所示，可以在太陽電池的透明電極162之上形成基于無機薄膜的鈍化層163。對鈍化層163的材料使用SiN，通過低溫等離子體CVD法形成膜。太陽電池使用了非晶硅層161。通過采用圖4的結構，當入射光入射太陽電池表面時，通過作為對置襯底的玻璃襯底142入射的光中沒有界面上的反射，所以有能無損失地入射太陽電池中的優點。此時，由于2塊襯底密封液晶，所以只是液晶密封144。對該液晶密封144使用環氧樹脂。
圖6是說明本實施例密封結構例的俯視圖，所述圖4相當于沿著圖5的A-A’線的截面。在襯底10上配置有顯示區域即矩陣顯示部8和太陽電池1，如圖6所示，作為密封它們的密封層，配置有太陽電池密封145、液晶密封144。在襯底10上形成TFT，形成太陽電池1后，與對置襯底171粘貼在一起后，通過真空密封法封入液晶。此時，在密封口170不配置太陽電池1，并且設置在沒有端子部(圖6的右邊)的一邊。通過在該位置配置密封口170不會減小太陽電池的設置面積，另外能有效使用端子部的設置區域，獲得高發電電力，具有能使端子部上設置的端子的連接間隔增大的優點。換句話說，設置密封口170的一邊適合為對置襯底171和襯底10的端部幾乎一致的圖6所示的一邊，至少必須配置在不形成太陽電池1的一邊。因為有機太陽電池熔化于溶劑中，所以需要配置為與液晶不接觸。因此，如圖6所示，重要的是配置在液晶密封的外側。
另外，如圖1所示，關于太陽電池1的配置，是配置在遠離用于操作的開關9的位置上。如果把操作開關9配置在太陽電池1的附近或與太陽電池重疊，則當進行畫面的操作時，遮擋太陽電池，成為使發電能力顯著下降的原因。因此，把太陽電池1和操作開關9配置在遠離的位置對于提高電力供給的效率是有效的。
下面，說明顯示部的驅動控制。圖7是顯示畫面的改寫和電源部的蓄電量的說明圖。太陽電池的發電量不一定，按照外來光量而變動，存儲在蓄電元件中的電力或電荷量與時間一起漸漸增加，但是增加率不一樣。因此，在此把改寫1畫面所需要的電力換算為電壓，檢測達到了靜止畫面更新電平的電壓后開始改寫動作。因為在改寫掃描期間消耗電力，所以當發電量為進行掃描電路動作時的電力消耗以下時，如圖所示，蓄電量下降。在改寫期間掃描后再次通過來自太陽電池的電力，蓄電量再次增加。這樣，通過每次蓄電量達到某電力來間歇進行畫面改寫掃描，就能實現把電力消耗降低到極限的驅動。
另外，關于顯示的改寫控制，與顯示轉換開關9的操作和蓄電量都有關系，進一步實現了低電力消耗化。圖8是有關顯示的改寫控制的顯示轉換開關的操作和蓄電量的關系的說明圖。在圖8中，如果由使用者按下要求顯示轉換的開關，就檢測有沒有檢測是否能存儲1改寫畫面所需要的電力的電力檢測信號，如果信號有效，就執行顯示的改寫動作。但是，如果電力不足，就進行控制使其不改寫。據此，顯示的改寫在不按下開關時，能節約顯示的改寫電力；即使按下開關，也能在電力不足時，進行驅動使其停止改寫，不更新顯示而繼續維持現狀，進行控制使電力降低，從而實現低電力化。
圖9是在顯示中改寫靜止畫面并使動畫顯示時的控制邏輯的說明圖。在靜止畫面的改寫基礎上加上使動畫顯示時，根據圖9所示的控制邏輯進行控制。通過在圖3中表示了蓄電元件的蓄電電力量那樣的電路結構，提供檢測出靜止畫面顯示電平信號A、靜止畫面更新電平信號B、動畫驅動電平信號C等3種電平的邏輯信號。另外，作為表示圖象改寫要求的邏輯信號，提供了靜止畫面的畫面改寫和動畫顯示的要求信號，根據圖9所示的邏輯運算電路51a、51b、51c而獲得驅動控制信號。當低于靜止畫面顯示電平時，3種電平信號都無效，停止液晶顯示。如果靜止畫面顯示電平信號A變為有效，則輸出液晶的顯示驅動動作信號，供給象素部顯示所需要的電力。如果是在靜止畫面顯示電平和靜止畫面改寫電平之間，就能進行部分改寫動作。只在顯示部分改寫必要的部分，能使最小限度的信息更新。
當靜止畫面更新電平信號B有效，并且畫面改寫要求信號有效時，顯示改寫操作信號變為有效，只執行1畫面的顯示電路的掃描驅動，改寫顯示。另外，當動畫的要求信號來到時，顯示低速的動畫。此時，每當獲得改寫電力時畫面就改變，所以能獲得緩慢的動畫顯示。當動畫驅動電平信號C有效時，當靜止畫面的改寫要求信號來到時，重復顯示靜止畫面，而當動畫要求信號來到時則連續改寫動畫。
圖10是綜合所述本實施例的階段性的顯示模式結構的說明圖。在圖10中，伴隨著蓄電電力量的增加，從顯示驅動、畫面改寫驅動、靜止畫面的連續改寫驅動以及動畫的間歇驅動，來進行控制，使改寫的間隔縮短，變為通常的動畫驅動。通過這樣驅動，即使電力供給量大幅度變化，也能改寫顯示模式，以低電力顯示。在現有驅動方式中，因為不進行與電力量聯動而轉換掃描模式的控制，所以如果發電量低于連續改寫模式，就會停止顯示。如果是在靜止畫面顯示電平和靜止畫面改寫電平之間，就能進行部分改寫動作。只在顯示部分改寫必要的部分，從而能最小限度地更新信息。
圖11是本發明顯示裝置的象素電路的說明圖。在象素中，驅動夾持在顯示電極85、形成在對置襯底上的對置電極86之間的液晶。顯示電極85以反射型液晶顯示模式來進行驅動，所以由金屬薄膜顯示。象素的顯示數據通過信號布線82而輸入象素中，通過掃描布線81供給按線順序的選擇信號即掃描信號。如果由掃描信號選擇連接掃描布線和信號布線的象素的薄膜晶體管(TFT)83，則把顯示數據取入象素內的存儲電路84中。存儲電路84使用了所謂的靜態RAM的電路結構。存儲電路84的輸出端子99有2個，按照存儲的狀態輸出彼此極性相反的信號。
兩個驅動用TFT87連接著顯示電極85。連接著斷開電壓布線88或導通電壓布線89，按照存儲狀態使任意的驅動用TFT導通，所以能有選擇地在顯示電極85上外加斷開電壓布線88或導通電壓布線89電壓。斷開電壓布線88、導通電壓布線89彼此連接，在斷開電壓布線88上外加了0V，在導通電壓布線89上外加了驅動液晶的閾值以上的交流液晶驅動電壓。另外，在對置電極86上經常外加0V。據此，在象素中，能根據存儲在儲器電路84中的數據進行驅動，在顯示電極85上外加0V或液晶驅動電壓，從而能驅動點亮或不點亮2個狀態。
圖12是說明本發明的顯示部周圍配置的驅動電路結構的電路圖。驅動電路由以下部分構成組合了由掃描開始信號136、時鐘1布線135a、時鐘2布線135b驅動的倒相電路134的移位寄存器133；取入數據的采樣閂鎖137；行閂鎖138；和把數據變換為顯示部的數據電壓的數據開關139。數據根據掃描開始信號136開始移位寄存器的工作，與此同步，從數據線發送各象素的數據，取入采樣閂鎖137中。
在獲得了1行數據的時刻，輸入閂鎖信號，向行閂鎖138傳輸數據。驅動顯示部的輸出140分別連接著顯示部的數據布線。須指出的是，在時鐘和掃描開始信號的輸入一側分別設置有開關131、132，在能進行圖象改寫時進行控制，使其為導通狀態，進行控制使其執行顯示改寫。
下面，說明本發明的實施例2。上述實施例在顯示部使用了液晶顯示面板，但本實施例使用的是電泳顯示面板。電泳顯示面板是在顯示電極和對置電極之間使帶電的微小粒子分散到絕緣性介質中，通過來自外部的電場使微小粒子向顯示電極或對置電極移動并使其凝集而進行顯示的顯示方式。轉換了顯示后，在改寫顯示前，即使沒有來自外部的電場也能維持長時間的顯示，所以具有能以比液晶顯示面板更低的電力來進行驅動這一優點。本顯示裝置的結構中，其元件構造使用夾持在2塊襯底間的顯示元件等，大致與實施例1相同。但構成矩陣顯示部的象素電路不同。
圖13是本發明實施例2的電泳顯示面板象素結構的說明圖。在圖13中，掃描布線81、數據布線82、象素的薄膜晶體管(TFT)83與圖11相同，但數據電壓存儲在保持電容器91中，并且通過由CMOSTFT94a、94b所構成的變換器連接顯示電極95。由2條驅動布線97a、97b驅動變換器。在此，一條電源布線和保持電容器91的公共電極連接公共布線，從而減少了布線根數。在該結構中，被寫入的數據電壓由變換器(倒相器)來進行倒相放大，驅動電泳元件96。寫入是掃描信號選擇的短時間，電泳元件92的響應因為伴隨著微小粒子的移動，所以響應不結束。通過保持電容器91和變換器，選擇結束后在存儲在象素內的保持期間仍驅動元件，所以即使電泳元件92的響應較慢，也仍能外加足夠時間的電壓來驅動元件，具有能彌補電泳元件92的響應時間這一優點。
圖14是本發明實施例2的象素電路的變形例的說明圖，在圖13所示的結構中追加了保持變換器111和反饋布線112。保持變換器111與變換器前級組合而構成數據保持電路，所以改寫的數據具有在供給電源的期間內，即使不進行改寫動作也能保持數據這一優點。須指出的是，作為液晶顯示面板，當然在使用透射型或半透射反射型的顯示裝置、或在液晶顯示面板的背面，在具有所謂背光的液晶顯示裝置中也同樣能適用。
圖15是本發明實施例2的象素電路的其他變形例的說明圖，由采樣用的TFT121、輔助電容122構成了象素電路。寫入象素中的數據電壓在選擇結束后存在微小粒子的移動，所以為了補償電泳元件的電壓與時間一起下降，把輔助電容122和電泳元件92并聯連接來抑制電壓變動。采樣TFT121獲得保持特性，所以適合于雙柵極TFT。使用這樣的象素電路而構成的顯示裝置的驅動在顯示的維持中不需要電力，所以電力控制也不同。
圖16是本發明實施例2的蓄電電力量和驅動模式的關系說明圖。如圖16所示，在靜止畫面的改寫電力以下的發電量，顯示的維持電平不存在，能以比液晶還低的電力進行驅動。在使用液晶顯示面板的裝置中，如用圖11所說明的那樣，通常需要液晶驅動電壓，而在使用電泳顯示面板的裝置中則不需要維持顯示的電力。因此，很明顯在圖10中的顯示消失、顯示驅動的區域在圖16中不存在。
綜上所述，根據本發明，就能提供電力消耗極低，按照供給電力來改變圖象的改寫速度、象素數的顯示裝置。而且，根據本發明，即使使用發電電力因環境而大幅度變化的太陽電池，在勉強能判斷讀文字的環境下也能進行顯示，通過開關操作，在室內光線條件下鮮明地顯示出靜止畫面，能通過開關操作來順利可靠地轉換明亮的地方和黑暗的地方的畫面顯示。
而且，很容易構成便攜式顯示裝置，不用為需要連接電源布線或進行充電而煩擾就能使用在明亮的地方使顯示內容不斷地變化或者能提供象動畫那樣信息量豐富的顯示的顯示裝置。而且，在本發明中，即使點亮顯示裝置后原封不動地放置也與電池沒有用盡無關，能使重量大、體積大的二次電池的容量比以往顯著地減小，能使顯示裝置薄型化、輕量化。
根據本發明，就能提供即使配置的電力緩存器的容量較低電力也能獨立，且沒有電池壽命問題的便攜性能優異的顯示裝置。
而且，本發明的顯示裝置不需要進行電源管理，且具有在環境光充分的情況下，其顯示容量、圖象質量、信息量豐富這一特征，能提供具有適應人的視角能力的顯示控制的合理顯示裝置。
權利要求
1.一種顯示裝置，具有供給電力的電源部、顯示圖象的顯示部、輸入相當于顯示在所述顯示部上的圖象的顯示數據的數據輸入電路和控制電路，其特征在于所述電源部包括電力供給能力與時間一起變化的、或轉換多種不同的供電能力的、或平均產生電力比1畫面的改寫所需要的平均電力還低的電源；具有保持比1畫面的改寫所需要的平均電力還大的電力的蓄電電容的蓄電部；和檢測所述蓄電部的蓄電量的蓄電檢測電路；所述電源通過所述蓄電部連接著所述顯示部；所述顯示部包括把多個具有能通過電壓或電流改變亮度、反射率、透射率以及顏色的光學調制功能的象素排列成矩陣狀的矩陣顯示區域；和包含驅動所述矩陣顯示區域的時序電路的驅動電路；所述數據輸入電路的輸入連接著數據輸入端子，輸出連接著所述顯示部的所述驅動電路；所述象素具有保持顯示數據的象素存儲器，通過改寫所述顯示部的顯示內容的象素改寫期間和保持顯示內容的象素保持期間進行驅動；所述控制電路控制所述驅動電路，使其通過從所述蓄電檢測電路輸出檢測到至少為畫面的改寫所需要的平均電力以上的蓄電量的蓄電檢測信號，來改寫所述顯示部的顯示內容，從而改寫所述顯示部的畫面。
2.一種電子顯示裝置，具有供給電力的電源部、顯示圖象的顯示部、輸入相當于顯示在所述顯示部上的圖象的顯示數據的數據輸入電路、存儲輸入的顯示數據的數據緩存器和控制電路，其特征在于所述電源部包括電力供給能力與時間一起變化的、或轉換多種不同的供電能力的、或平均產生電力比1畫面的改寫所需要的平均電力還低的電源；具有保持比1畫面的改寫所需要的平均電力還大的電力的蓄電電容的蓄電部；和檢測所述蓄電部的蓄電量的蓄電檢測電路；所述電源通過所述蓄電部連接著所述顯示部；所述顯示部包括把多個具有能通過電壓或電流改變亮度、反射率、透射率以及顏色的光學調制功能的象素排列成矩陣狀的矩陣顯示區域；和包含驅動矩陣顯示區域的時序電路的驅動電路；所述數據緩存器包括存儲顯示數據的幀存儲器和檢測顯示數據的存儲量的數據存儲檢測電路，所述數據緩存器的輸入連接著數據輸入端子，所述數據緩存器的輸出連接著所述顯示部的驅動電路；所述象素具有保持顯示數據的象素存儲器，通過改寫所述顯示部的顯示內容的象素改寫期間和保持顯示內容的象素保持期間進行驅動；所述控制電路控制所述驅動電路，當來自蓄電檢測電路的至少檢測到畫面的改寫所需要的平均電力以上的蓄電量的蓄電檢測信號和檢測到在所述數據緩存器中存儲了相當于1畫面的電子數據的數據存儲檢測信號的邏輯積為正時，使其改寫所述顯示部的顯示內容。
3.一種顯示裝置，具有供給電力的電源部、顯示圖象的顯示部、輸入相當于顯示在所述顯示部上的圖象的顯示數據的數據輸入電路、存儲輸入的顯示數據的數據緩存器和控制電路，其特征在于所述電源部包括電力供給能力與時間一起變化的、或轉換多種不同的供電能力的、或平均產生電力比1畫面的改寫所需要的平均電力還低的電源；具有保持比1畫面的改寫所需要的平均電力還大的電力的蓄電電容的蓄電部；和檢測所述蓄電部的蓄電量的蓄電檢測電路；所述電源通過所述蓄電部連接著所述顯示部；所述顯示部包括把多個具有能通過電壓或電流改變亮度、反射率、透射率以及顏色的光學調制功能的象素排列成矩陣狀的矩陣顯示區域；和包含驅動所述矩陣顯示區域的時序電路的驅動電路；所述數據緩存器包括存儲顯示數據的幀存儲器和檢測顯示數據的存儲量的數據存儲檢測電路；所述數據緩存器的輸入連接著數據輸入端子，所述數據緩存器的輸出連接著所述顯示部的所述驅動電路；所述象素具有保持顯示數據的象素存儲器，通過改寫所述顯示部的顯示內容的象素改寫期間和保持顯示內容的象素保持期間進行驅動；所述控制電路控制所述驅動電路，當來自所述改寫輸入部件的改寫要求信號、來自蓄電檢測電路的至少檢測到畫面的改寫所需要的平均電力以上的蓄電量的蓄電檢測信號和檢測到在所述數據緩存器中存儲了相當于1畫面的電子數據的數據存儲檢測信號的邏輯積為正時，使其改寫所述顯示部的畫面。
4.一種顯示裝置，具有供給電力的電源部、顯示圖象的顯示部、輸入相當于顯示在所述顯示部上的圖象的顯示數據的數據輸入電路、存儲輸入的顯示數據的數據緩存器、要求改變所述顯示部的顯示內容的改寫輸入部件和控制電路，其特征在于所述電源部包括電力供給能力與時間一起變化的、或轉換多種不同的供電能力的、或平均產生電力比1畫面的改寫所需要的平均電力還低的電源；具有保持比1畫面的改寫所需要的平均電力還大的電力的蓄電電容的蓄電部；和檢測所述蓄電部的蓄電量的蓄電檢測電路；所述電源通過所述蓄電部連接著所述顯示部；所述顯示部包括把多個具有能通過電壓或電流改變亮度、反射率、透射率以及顏色的光學調制功能的象素排列成矩陣狀的矩陣顯示區域；和包含驅動所述矩陣顯示區域的時序電路的驅動電路；所述象素具有保持顯示數據的象素存儲器，通過改寫所述顯示部的顯示內容的象素改寫期間和保持顯示內容的象素保持期間進行驅動；所述控制電路，當所述蓄電檢測電路輸出了檢測到至少為畫面的改寫所需要的平均電力以上的蓄電量的蓄電檢測信號時，控制驅動電路，使其通過改寫象素顯示內容來改寫靜止畫面，當所述蓄電檢測電路輸出了檢測到連續改寫所述畫面所需要的平均電力以上的蓄電量的蓄電檢測信號時，控制所述驅動電路，使其通過連續改寫所述畫面來反復改寫所述顯示部的顯示內容，從而在所述顯示部上顯示動畫。
5.一種電子顯示裝置，具有供給電力的電源部、顯示圖象的顯示部、要求改變所述顯示部的顯示內容的改寫輸入部件、輸入相當于顯示在所述顯示部上的圖象的顯示數據的數據輸入電路、存儲輸入的顯示數據的數據緩存器和控制電路，其特征在于所述電源部包括電力供給能力與時間一起變化的、或轉換多種不同的供電能力的、或平均產生電力比1畫面的改寫所需要的平均電力還低的電源；具有保持比1畫面的改寫所需要的平均電力還大的電力的蓄電電容的蓄電部；和檢測所述蓄電部的蓄電量的蓄電檢測電路；所述電源通過所述蓄電部連接著所述顯示部；所述顯示部包括把多個具有能通過電壓或電流改變亮度、反射率、透射率以及顏色的光學調制功能的象素排列成矩陣狀的矩陣顯示區域；和包含驅動矩陣顯示區域的時序電路的驅動電路；當從所述蓄電檢測電路輸出了檢測到至少為所述顯示部的畫面改寫所需要的平均電力以下的蓄電量的蓄電檢測信號時，通過使所述驅動電路停止工作來停止所述顯示部的畫面改寫；當從所述蓄電檢測電路輸出了檢測到至少為所述顯示部的畫面改寫所需要的平均電力以上的蓄電量的蓄電檢測信號時，控制所述驅動電路，使其通過改寫象素顯示內容來改寫所述畫面；所述控制電路當所述蓄電檢測電路檢測到檢測出連續改寫畫面所需要的平均電力以上的蓄電量的蓄電檢測信號時，控制所述驅動電路，使其通過改寫象素顯示內容來改寫所述顯示部的畫面，從而顯示動畫圖象。
6.一種顯示裝置，具有供給電力的電源部、顯示圖象的顯示部、要求改變所述顯示部的顯示內容的改寫輸入部件、輸入相當于顯示在所述顯示部上的圖象的顯示數據的數據輸入電路、存儲輸入的顯示數據的數據緩存器和控制電路，其特征在于所述電源部包括電力供給能力與時間一起變化的、或轉換多種不同的供電能力的、或平均產生電力比1畫面的改寫所需要的平均電力還低的電源；具有保持比1畫面的改寫所需要的平均電力還大的電力的蓄電電容的蓄電部；和檢測所述蓄電部的蓄電量的蓄電檢測電路；所述電源通過所述蓄電部連接著所述顯示部；所述顯示部包括把多個具有能通過電壓或電流改變亮度、反射率、透射率以及顏色的光學調制功能的象素排列成矩陣狀的矩陣顯示區域；和包含驅動矩陣顯示區域的時序電路的驅動電路；所述象素具有保持顯示數據的象素存儲器，通過改寫顯示內容的象素改寫期間和保持顯示內容的象素保持期間進行驅動；所述數據緩存器具有選擇性地向所述顯示部的所述驅動電路轉送相當于比輸入的顯示數據還少的顯示區域的顯示數據的功能，通過從所述蓄電檢測電路輸出的蓄電量信號來控制轉送的顯示區域部分；所述控制電路控制所述驅動電路和所述數據緩存器，當由所述蓄電檢測電路檢測出的蓄電量少時，使其改寫所述顯示區域的一部分顯示，當蓄電量多時，使其改寫更多的部分，當蓄電量更多時，使其改寫整個畫面，這樣以多個階段變更改寫的面積，來改寫畫面。
7.一種顯示裝置，具有供給電力的電源部、顯示圖象的顯示部、要求改變所述顯示部的顯示內容的改寫輸入部件、輸入相當于顯示在所述顯示部上的圖象的顯示數據的數據輸入電路、存儲輸入的顯示數據的數據緩存器和控制電路，其特征在于所述電源部包括電力供給能力與時間一起變化的、或轉換多種不同的供電能力的、或平均產生電力比1畫面的改寫所需要的平均電力還低的電源；具有保持比1畫面的改寫所需要的平均電力還大的電力的蓄電電容的蓄電部；和檢測所述蓄電部的蓄電量的蓄電檢測電路；所述電源通過所述蓄電部連接著所述顯示部；所述顯示部包括把多個具有能通過電壓或電流改變亮度、反射率、透射率以及顏色的光學調制功能的象素排列成矩陣狀的矩陣顯示區域；和包含驅動矩陣顯示區域的時序電路且具有把顯示數據變換為信號電壓的功能的驅動電路；所述象素具有保持顯示數據的象素存儲器，通過改寫顯示內容的象素改寫期間和保持顯示內容的象素保持期間進行驅動；所述數據緩存器具有把輸入的顯示數據變換為相當于比顯示區域還低的象素密度的數據后，轉送給所述顯示部的所述驅動電路的功能；變換的象素密度由所述蓄電檢測電路的蓄電量信號進行控制；所述控制電路控制所述驅動電路和所述數據緩存器，當所述蓄電檢測電路檢測到蓄電量少時，通過向所述顯示區域的多個象素供給同一信號電壓來降低象素密度，顯示來自所述數據緩存器的變換為低密度象素結構的顯示數據，當所述蓄電檢測電路檢測到蓄電量多時，顯示為更高的清晰度，當蓄電量更多時，以與象素結構同一的清晰度進行顯示，據此，以多個階段的清晰度來改寫畫面。
8.一種顯示裝置，具有供給電力的電源部、顯示圖象的顯示部、要求改變所述顯示部的顯示內容的改寫輸入部件、輸入相當于顯示在所述顯示部上的圖象的顯示數據的數據輸入電路、存儲輸入的顯示數據的數據緩存器和控制電路，其特征在于所述電源部包括供給能力與時間一起變化的、或轉換多種不同的供電能力的、或平均產生電力比1畫面的改寫所需要的平均電力還低的電源；具有保持比1畫面的改寫所需要的平均電力還大的電力的蓄電電容的蓄電部；和檢測所述蓄電部的蓄電量的蓄電檢測電路；所述電源通過所述蓄電部連接著所述顯示部；所述顯示部包括把多個具有能通過電壓或電流改變亮度、反射率、透射率以及顏色的光學調制功能的象素排列成矩陣狀的矩陣顯示區域；和包含驅動矩陣顯示區域的時序電路且具有把顯示數據變換為信號電壓的功能的驅動電路；所述象素具有保持顯示數據的象素存儲器，通過改寫顯示內容的象素改寫期間和保持顯示內容的象素保持期間進行驅動；所述數據緩存器具有把輸入的顯示數據轉送給所述顯示部的所述驅動電路的功能；所述控制電路控制所述驅動電路，當由所述蓄電檢測電路檢測的蓄電量少時，使所述驅動電路的信號電壓的振幅變得比蓄電量多時還低，據此以多個亮度來進行顯示。
9.根據權利要求1～8中任意一項所述的顯示裝置，其特征在于所述電源是太陽電池。
10.根據權利要求9所述的顯示裝置，其特征在于所述太陽電池是與所述顯示部形成在同一襯底上的薄膜型太陽電池。
11.根據權利要求9所述的顯示裝置，其特征在于所述太陽電池是與所述顯示部形成在同一襯底上的有機薄膜型太陽電池。
12.根據權利要求1～11中任意一項所述的顯示裝置，其特征在于內置于所述顯示部的象素中的所述象素電路和驅動所述顯示部的所述驅動電路是薄膜晶體管。
全文摘要
本發明公開了一種顯示裝置，在顯示系統中具有使用薄膜半導體的太陽電池(1)、暫時存儲產生的電力的蓄電元件(2)、驅動電路(4)、矩陣顯示部(8)、輸入畫面改寫的顯示改寫指示部(9)、控制電路(7)，當太陽電池(1)的電力存儲了足以改寫畫面的電力時，開始顯示改寫。獲得按照太陽電池(1)的發電電力來控制顯示模式，在低發電時也能顯示，用小容量的蓄電元件(2)也能實現電力的獨立，沒有電池壽命問題的便攜性優異的顯示裝置。具有低電力驅動模式，使電力自主，不需要充電和電源布線。
文檔編號G02F1/00GK1506925SQ0313629
公開日2004年6月23日 申請日期2003年5月21日 優先權日2002年12月11日
發明者三上佳朗, 規, 金子浩規, 弘, 望月康弘, 己, 近藤克己 申請人:株式會社日立制作所