DE112011101396T5

DE112011101396T5 - Anzeigevorrichtung und Treiberverfahren für dieselbe

Info

Publication number: DE112011101396T5
Application number: DE112011101396T
Authority: DE
Inventors: Masahiko Hayakawa; Shinya Okano
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2010-04-23
Filing date: 2011-04-04
Publication date: 2013-03-21
Also published as: JP7214027B2; US9799298B2; JP6852100B2; JP2015212835A; JP7407983B2; KR20180018850A; US20110261043A1; KR20130094207A; JP2017107233A; TWI559284B; JP2023055745A; JP2011242763A; TWI598868B; CN102870151A; TWI631550B; JP2024041766A; JP2019124949A; KR101887336B1; JP5775728B2; JP2022105519A

Abstract

Es wird eine Anzeigevorrichtung angegeben, in der ein Stromverbrauch während einer Bildhalteperiode unterdrückt wird. Die Anzeigevorrichtung umfasst ein Flüssigkristall-Anzeigepaneel, das durch Strom aus einem Wandler oder einer Stützschaltung betrieben wird. Während einer Schreiboperation, während welcher die Last groß ist, kann ein fixes Potential zugeführt werden und kann ein Kondensator unter Verwendung des Wandlers geladen werden. Und während einer Bildhalteperiode, während welcher die Last klein ist, kann das fixes Potential vorzugsweise von dem Kondensator ohne Verwendung des Wandlers zugeführt werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung und ein Treiberverfahren für die Anzeigevorrichtung.
Stand der Technik
Dank stärker integrierter Halbleiterelemente und verbesserten Verarbeitungsfähigkeiten von arithmetischen Elementen konnten die Größe und das Gewicht von elektronischen Geräten reduziert werden und tragbare elektronische Geräte mit einem großen Funktionsumfang entwickelt werden. Außerdem ermöglichen die in unserer Gesellschaft bereitgestellte Infrastruktur für die Informationsverbreitung und die größeren Kapazitäten von Speicherelementen, dass Benutzer unter Verwendung von tragbaren elektronischen Geräten mit großen Informationsmengen umgehen, auch wenn sie sich außer Haus befinden. Insbesondere werden Anzeigevorrichtungen, die Informationen visuell für die Benutzer darstellen, mit der fortschreitenden Entwicklung von elektronischen Geräten immer wichtiger.
Es ist wünschenswert, dass tragbare elektronische Geräte kontinuierlich über einen längeren Zeitraum hinweg betrieben werden können, auch wenn es schwierig ist, Strom von einer Netzstromversorgung zu erhalten. Die Akkukapazität muss erhöht werden und der Stromverbrauch muss reduziert werden, um die Betriebszeit der tragbaren elektronischen Geräte zu verlängern.
Ganz allgemein ist die Reduktion des Stromverbrauchs von elektronischen Geräten eine wichtige Voraussetzung für das Energiesparen. Es besteht deshalb ein Bedarf für eine Technik zum Reduzieren des Stromverbrauchs von immer größer werdenden Fernsehgeräten und von tragbaren elektronischen Geräten.
Bei einer herkömmlichen Anzeigevorrichtung werden Schreiboperationen gleicher Bilddaten mit regelmäßigen Intervallen auch dann durchgeführt, wenn die Bilddaten in aufeinanderfolgenden Perioden gleich sind. Um den Stromverbrauch einer derartigen Anzeigevorrichtung zu reduzieren, wurde zum Beispiel eine Technik vorgeschlagen, bei der eine Pausenperiode, die länger als eine Abtastperiode ist, jedesmal als eine nicht-Abtastperiode gesetzt wird, nachdem Bilddaten durch das Abtasten eines Bildschirms geschrieben wurden, wenn ein Standbild angezeigt wird (siehe z. B. das Patentdokument 1 und das nicht-Patentdokument 1).
[Patentdokument 1] US-Patent Nr. 7321353
[nicht-Patentdokument 1] K. Tsuda et al., IDW' 02, Proc., Seiten 295–298
Offenbarung der Erfindung
Der Stromverbrauch einer Anzeigevorrichtung entspricht der Summe aus dem durch das Anzeigepaneel während einer Schreiboperation verbrauchten Strom und aus dem durch das Anzeigepaneel während einer Periode, in der ein geschriebenes Bild gehalten wird (auch als Bildhalteperiode bezeichnet), verbrauchten Strom. Deshalb muss ein Stromverbrauch in der Bildhalteperiode unterdrückt werden und muss die Bildschreibfrequenz an dem Anzeigepaneel der Anzeigevorrichtung reduziert werden.
Die vorliegende Erfindung nimmt auf den oben geschilderten technischen Hintergrund Bezug. Es ist eine Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, eine Anzeigevorrichtung anzugeben, in welcher ein Stromverbrauch während einer Bildhalteperiode unterdrückt wird.
Um die oben genannte Aufgabe zu erzielen, konzentriert sich eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf den durch einen DC-DC-Wandler einer Stromversorgungsschaltung in einer Treiberschaltung für ein Anzeigepaneel verbrauchten Strom in einer Bildhalteperiode.
Zum Beispiel muss eine Stromversorgungsschaltung ein fixes Potential zu einer gemeinsamen Elektrode zuführen, sodass die Qualität der Bilddaten, die durch einen Kondensator zwischen einer Bildpunktelektrode jedes Bildpunkts und einer gemeinsamen Elektrode in einem Flüssigkristall-Anzeigepaneel gehalten werden, hoch gehalten wird, ohne die Bildhalteperiode zu verschlechtern. Das zu der gemeinsamen Elektrode zuzuführende fixe Potential wird durch den DC-DC-Wandler in der Stromversorgungsschaltung unter Verwendung von Strom erzeugt, der aus einer externen Stromquelle wie etwa einer Batterie zugeführt wird. Die Wandlungseffizienz des DC-DC-Wandlers beeinflusst den Stromverbrauch während der Bildhalteperiode.
Die Wandlungseffizienz des DC-DC-Wandlers wird als das Verhältnis des Ausgangsstroms zu dem verbrauchten Strom ausgedrückt. Vorzugsweise wird ein DC-DC-Wandler verwendet, der eine hohe Wandlungseffizienz aufweist, wenn eine verbundene Last groß ist. Die Wandlungseffizienz des DC-DC-Wandlers ändert sich jedoch in Abhängigkeit von der Größe der verbundenen Last: es ist also nicht zu erwarten, dass der DC-DC-Wandler, der eine hohe Wandlungseffizienz aufweist, wenn die Last groß ist, auch eine hohe Wandlungseffizienz aufweist, wenn die Last klein ist.
Wenn zum Beispiel ein Flüssigkristall-Anzeigepaneel als eine Last verbunden ist, wird ein DC-DC-Wandler mit einer Wandlungseffizienz von 75% in einer Schreiboperation verwendet. Der in einer Bildhalteperiode verbrauchte Strom ist jedoch ungefähr 10^–1 bis 10^–4 mal so groß wie der während der Schreiboperation verbrauchte Strom, wobei die Wandlungseffizienz des DC-DC-Wandlers in der Bildhalteperiode in einigen Fällen um ungefähr mehrere zehn Prozent reduziert wird.
Die Erfinder haben vorgeschlagen, dass ein DC-DC-Wandler mit einer hohen Wandlungseffizienz verwendet wird, wenn eine Last groß ist, und ein fixes Potential durch eine andere Einrichtung zugeführt wird, wenn die Last klein ist, um den durch den DC-DC-Wandler, mit dem die Last mit einer großen Variation verbunden ist, verbrauchten Strom zu reduzieren.
Insbesondere können ein Wandler, der eine eingehende Stromversorgung zu einem vorbestimmten Gleichstrom wandelt, und eine Stützschaltung in einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vorgesehen werden, wobei in einer Schreiboperation, während welcher die Last groß ist, ein fixes Potential zugeführt wird und ein in der Stützschaltung vorgesehener Kondensator unter Verwendung des Wandlers geladen wird. Dagegen wird in einer Bildhalteperiode, während welcher die Last klein ist, das fixe Potential vorzugsweise von dem geladenen Kondensator ohne Verwendung des Wandlers zugeführt.
Es ist zu beachten, dass die Stützschaltung einen ersten Modus aufweist, in dem Strom von einer Stromquelle zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel und dem Kondensator über den Wandler zugeführt wird, und einen zweiten Modus, in dem die Stromversorgung von der Stromquelle zu dem Wandler gestoppt ist und der in dem Kondensator gespeicherte Strom zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel zugeführt wird.
Mit anderen Worten umfasst eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: einen Wandler zum Wandeln einer eingehenden Stromversorgung zu einem vorbestimmten Gleichstrom; eine Stützschaltung, die einen Kondensator umfasst, der mit dem Strom aus dem Wandler geladen wird; und ein Flüssigkristall-Anzeigepaneel, das durch den Strom aus dem Wandler oder aus der Stützschaltung betrieben wird, über eine Funktion zum Halten eines Bildes in einer bestimmten Periode verfügt und einen Stromverbrauch während des Bildschreibens aufweist, der 10 mal bis 10⁴ mal so groß ist wie der Stromverbrauch während einer Bildhalteperiode. Weiterhin weist die Stützschaltung einen ersten Modus auf, in dem Strom zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel und dem Kondensator über den Wandler zugeführt wird, und einen zweiten Modus, in dem die Stromversorgung zu dem Wandler gestoppt ist und der in dem Kondensator gespeicherte Strom zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel zugeführt wird. Außerdem ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die während der Bildhalteperiode Strom zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel in dem zweiten Modus zuführt.
Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in einer Periode, in der das Flüssigkristall-Anzeigepaneel ein Bild hält, der Wandler zum Wandeln einer eingehenden Stromversorgung zu einem vorbestimmten Gleichstrom gestoppt und führt der Kondensator in der Stützschaltung ein fixes Potential zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel zu. Dementsprechend verbraucht der Wandler keinen Strom in der Bildhalteperiode des Flüssigkristall-Anzeigepaneels, die ein Lastbereich mit einer geringen Wandlungseffizienz des Wandlers insbesondere ein Bereich mit einer extrem kleinen Last ist. Auf diese Weise kann eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vorgesehen werden, bei der ein Stromverbrauch in der Bildhalteperiode unterdrückt wird.
Weiterhin umfasst eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: einen Wandler zum Wandeln einer eingehenden Stromversorgung zu einem vorbestimmten Gleichstrom; eine Stützschaltung, die einen Kondensator umfasst, der mit einer Stromausgabe aus dem Wandler geladen wird; und ein Flüssigkristall-Anzeigepaneel, das durch von dem Wandler oder der Stützschaltung zugeführten Strom betrieben wird, über eine Funktion zum Halten des Bildes für eine bestimmte Periode verfügt und einen Stromverbrauch während des Bildschreibens aufweist, der 10 mal bis 10⁴ mal so groß ist wie der Stromverbrauch während einer Bildhalteperiode. Weiterhin weist die Stützschaltung einen ersten Modus auf, in dem Strom zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel und dem Kondensator, mit dem eine Begrenzungsschaltung verbunden ist, über den Wandler zugeführt wird, und einen zweiten Modus, in dem die Stromversorgung zu dem Wandler gestoppt ist und der in dem Kondensator gespeicherte Strom zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel zugeführt wird. Außerdem ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die während der Bildhalteperiode Strom zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel in dem zweiten Modus zuführt.
Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in einer Periode, in welcher das Flüssigkristall-Anzeigepaneel ein Bild hält, der Wandler gestoppt und führt der Kondensator in der Stützschaltung einschließlich eines Ladebegrenzers ein fixes Potential zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel zu. Dementsprechend verbraucht der Wandler keinen Strom in der Bildhalteperiode des Flüsigkristall-Anzeigepaneels, die ein Lastbereich mit einer niedrigen Wandlungseffizienz des Wandlers und insbesondere ein Bereich mit einer extrem kleinen Last ist. Auf diese Weise kann eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vorgesehen werden, bei der ein Stromverbrauch in der Bildhalteperiode unterdrückt ist.
Weiterhin ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit der Stützschaltung einschließlich eines Ladebegrenzers versehen. Der Kondensator in der Stützschaltung einschließlich des Ladebegrenzers ist mit dem Wandler über die Begrenzungsschaltung verbunden, sodass auch dann, wenn der Kondensator, bevor er mit elektrischer Ladung gefüllt wurde, mit dem Wandler verbunden wird, ein Defekt des Kondensators aufgrund eines raschen Ladens verhindert werden kann.
Weiterhin werden gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der oben genannten Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung dieselben Bildsignale in das Flüssigkristall-Anzeigepaneel mit Intervallen geschrieben, die länger oder gleich 10 Sekunden und kürzer oder gleich 600 Sekunden sind.
Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Länge der Periode, während welcher der Wandler gestoppt ist, verlängert werden, was eine deutliche Auswirkung auf die Reduktion des Stromverbrauchs hat.
Weiterhin ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Treiberverfahren für eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, das folgende Schritte umfasst: Laden eines Kondensators in einer Stützschaltung und Schreiben eines Bildes zu einem Flüssigkristall-Anzeigepaneel unter Verwendung von Strom, der durch einen Wandler zum Wandeln einer eingehenden Stromversorgung zu einem vorbestimmten Gleichstrom zugeführt wird; Überwachen eines Gate-Potentials eines Bildpunkttransistors des Flüssigkristall-Anzeigepaneels und des Potentials des Kondensators in der Stützschaltung mit gesetzten Intervallen; Zuführen von Strom zu dem Wandler, wenn der absolute Wert des Gate-Potentials des Bildpunkttransistors kleiner als ein erstes gesetztes Potential ist; Beenden der Stromversorgung zu dem Wandler, wenn das Potential des Kondensators größer als ein zweites gesetztes Potential ist; und Wiederholen der oben genannten Überwachungsoperation, bis eine gesetzte Zeit erreicht wird oder ein Unterbrechungsbefehl erhalten wird.
Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein fixes Potential für das Zuführen zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel in einer Bildhalteperiode in Übereinstimmung mit dem Potential des Kondensators in der Stützschaltung gewählt. Dementsprechend verbraucht der Wandler keinen Strom in der Bildhalteperiode des Flüssigkristall-Anzeigepaneels, die ein Lastbereich mit einer geringen Wandlungseffizienz des Wandlers und insbesondere ein Bereich mit einer extrem kleinen Last ist. Auf diese Weise kann ein Treiberverfahren für eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vorgesehen werden, bei der ein Stromverbrauch in der Bildhalteperiode unterdrückt wird.
Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird Strom zu dem Wandler zugeführt, wenn der absolute Wert des Gate-Potentials des Bildpunkttransistors kleiner als das gesetzte Potential ist, und wird die Stromversorgung zu dem Wandler beendet, wenn das Potential des Kondensators auf der Seite des Flüssigkristall-Anzeigepaneels höher als das gesetzte Potential ist. Dementsprechend dient die Stützschaltung als eine Last des Wandlers und kann der Kondensator in der Stützschaltung unter Verwendung eines Bereichs mit einer hohen Wandlungseffizienz geladen werden.
Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in dem oben genannten Treiberverfahren für die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung das erste gesetzte Potential größer als oder gleich 5 V.
Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der absolute Wert des Gate-Potentials des Bildpunkttransistors in einem Bildpunktteil des Flüssigkristall-Anzeigepaneels größer als 5 V gehalten. Dementsprechend kann der Bildpunkttransistor mit dem durch die Stützschaltung zugeführten Potential ausgeschaltet bleiben und kann eine Verzerrung eines gespeicherten Bildes verhindert werden.
Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das zweite gesetzte Potential kleiner als oder gleich 98% des Ausgangspotentials des Wandlers in dem oben genannten Treiberverfahren für die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung.
Wenn gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Laden des Kondensators in der Stützschaltung zu nahe an seinem Ende ist, wird die Last klein. Ein Laden in diesem Bereich mit einer kleinen Last wird unterbunden, sodass der Kondensator in der Stützschaltung vorzugsweise unter Verwendung eines Bereichs mit einer hohen Wandlungseffizienz geladen werden kann.
Es ist zu beachten, dass in dieser Beschreibung unter einem hohen Stromversorgungspotential Vdd ein Potential zu verstehen ist, das höher als ein Bezugspotential ist, und unter einem niedrigen Stromversorgungspotential Vss ein Potential zu verstehen ist, das niedriger oder gleich einem Bezugspotential ist. Weiterhin liegen das hohe Stromversorgungspotential Vdd und das niedrige Stromversorgungspotential Vss vorzugsweise bei einem Potential, bei dem ein Transistor betrieben werden kann. Es ist zu beachten, dass das hohe Stromversorgungspotential Vdd und das niedrige Stromversorgungspotential Vss in einigen Fällen auch gesammelt als Stromversorgungsspannung bezeichnet werden können. Weiterhin ist in der vorliegenden Beschreibung unter einem „verbundenen” Zustand ein „elektrisch verbundener” Zustand zu verstehen.
Weiterhin kann in dieser Beschreibung ein gemeinsames Potential Vcom ein beliebiges Potential sein, solange es sich um ein fixes Potential handelt, das als Bezug für ein Potential eines zu einer Bildpunktelektrode zugeführten Bildsignals dient. Das gemeinsame Potential kann zum Beispiel ein Erdungspotential sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Anzeigevorrichtung vorgesehen werden, in der ein Stromverbrauch in einer Bildhalteperiode unterdrückt wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Stromversorgungsschaltung gemäß einer Ausführungsform zeigt.
3 ist ein entsprechendes Schaltungsdiagramm, das einen Aufbau eines Flüssigkristall-Anzeigepaneels gemäß einer Ausführungsform zeigt.
4 ist ein Zeitdiagramm, das ein Treiberverfahren für die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt.
5A und 5B sind Zeitdiagramme, die Treiberverfahren für die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigen.
6 ist ein Zeitdiagramm, das ein Treiberverfahren für die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt.
7 ist ein Diagramm, das ein Treiberverfahren für die Stromversorgungsschaltung gemäß einer Ausführungsform zeigt.
8 ist ein Diagramm, das ein Treiberverfahren für die Stromversorgungsschaltung gemäß einer Ausführungsform zeigt.
9A bis 9E zeigen ein Herstellungsverfahren für einen Transistor gemäß einer Ausführungsform.
10 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß einem Beispiel zeigt.
11 ist ein Schaltungsdiagram, das eine Konfiguration einer Stützschaltung gemäß einem Beispiel zeigt.
12 zeigt die Beziehung zwischen der Bildhaltezeit und der Zeit, während welcher eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß einem Beispiel betrieben werden kann.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Im folgenden werden verschiedene Ausführungsformen, ein Beispiel und ein Vergleichsbeispiele im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht durch die folgende Beschreibung eingeschränkt wird, wobei dem Fachmann deutlich sein sollte, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird. Die vorliegende Erfindung ist also nicht auf die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele beschränkt. Es ist zu beachten, dass in den im Folgenden beschriebenen Aufbauten gleiche Teile oder mit ähnlichen Funktionen versehene Teile durch jeweils gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Zeichnungen angegeben werden, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Teile verzichtet wird.
(Ausführungsform 1)
In dieser Ausführungsform wird eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung einschließlich eines Flüssigkristall-Anzeigepaneels, das durch Strom aus einem Wandler zum Wandeln eines eingehenden Stromversorgungspotentials zu einem Gleichstrompotential oder aus einer Stützschaltung betrieben wird, mit Bezug auf 1 und 2 beschrieben.
Der Aufbau einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 100, die als ein Beispiel in dieser Ausführungsform beschrieben wird, wird im Folgenden mit Bezug auf das Blockdiagramm von 1 erläutert. Die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 100 umfasst einen Treiberschaltungsteil 110, ein Flüssigkristall-Anzeigepaneel 120, eine Speichereinrichtung 140, einen Stromversorgungsteil 150 und eine Eingabeeinrichtung 160. Es ist zu beachten, dass bei Bedarf auch ein Hintergrundbeleuchtungsteil 130 vorgesehen sein kann.
In der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 100 wird eine Stromversorgungsschaltung 116 mit Strom aus dem Stromversorgungsteil 150 versorgt. Die Stromversorgungsschaltung 116 führt Stromversorgungspotentiale zu einer Anzeigesteuerschaltung 113 und zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel 120 zu. Die Anzeigesteuerschaltung 113 nimmt in der Speichereinrichtung 140 gespeicherte elektronische Daten auf und gibt die elektronischen Daten zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel 120 aus. Wenn der Hintergrundbeleuchtungsteil 130 vorgesehen ist, gibt die Anzeigesteuerschaltung 113 Stromversorgungspotentiale und Steuersignale zu dem Hintergrundbeleuchtungsteil 130 aus.
Der Treiberschaltungsteil 110 umfasst eine Schaltschaltung 112, die Anzeigesteuerschaltung 113 und die Stromversorgungsschaltung 116. Die Anzeigesteuerschaltung 113 umfasst eine arithmetische Schaltung 114, eine Signalerzeugungsschaltung 115a und eine Flüssigkristall-Treiberschaltung 115b. Die Stromversorgungsschaltung 116 umfasst eine Stromversorgungspotential-Erzeugungsschaltung 117, einen ersten DC-DC-Wandler 118a, einen zweiten DC-DC-Wandler 118b, einen dritten DC-DC-Wandler 118c, eine erste Stützschaltung 119a und eine zweite Stützschaltung 119b.
In der Stromversorgungsschaltung 116 verstärkt der erste DC-DC-Wandler 118a ein Stromversorgungspotential, das von dem Stromversorgungsteil 150 zugeführt wird, mit der ersten Stützschaltung 119a, wobei dann das Potential zu der Stromversorgungspotential-Erzeugungsschaltung 117 zugeführt wird, und invertiert der zweite DC-DC-Wandler 118b ein Stromversorgungspotential, das von dem Stromversorgungsteil 150 zugeführt wird, mit der zweiten Stützschaltung 119b, wobei dann das Potential zu der Stromversorgungspotential-Erzeugungsschaltung 117 zugeführt wird. Die Stromversorgungspotential-Erzeugungsschaltung 117 führt Stromversorgungspotentiale (ein hohes Stromversorgungspotential Vdd und ein niedriges Stromversorgungspotential Vss) zu der Anzeigesteuerschaltung 113 zu und führt ein gemeinsames Potential Vcom zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel 120 zu. Außerdem stuft der dritte DC-DC-Wandler 118c den von dem Stromversorgungsteil 150 zugeführten Strom herunter und führt dann den Strom zu der arithmetischen Schaltung 114 in der Anzeigesteuerschaltung 113 zu.
Konfigurationen der ersten Stützschaltung 119a und der zweiten Stützschaltung 119b werden im Folgenden mit Bezug auf das Blockdiagramm von 2 beschrieben. Es ist zu beachten, dass 2 ein Blockdiagramm ist, das vor allem eine Konfiguration der Stromversorgungsschaltung 116 in 1 zeigt, und dass Komponenten in 2, die mit denjenigen von 1 identisch sind, durch gleiche Bezugszeichen wie in 1 angegeben werden. Die erste Stützschaltung 119a und die zweite Stützschaltung 119b weisen dieselbe Konfiguration auf, sodass hier nur die erste Stützschaltung 119a beschrieben wird.
In der ersten Stützschaltung 119a ist einer der Anschlüsse eines ersten Schalters 190a mit einem Anschluss des ersten DC-DC-Wandlers 118a verbunden. Außerdem ist einer der Anschlüsse einer ersten Begrenzungsschaltung 191a mit dem Anschluss des ersten DC-DC-Wandlers 118a verbunden und ist der andere Anschluss der ersten Begrenzungsschaltung 191a mit einem der Anschlüsse eines zweiten Schalters 193a verbunden.
Der andere Anschluss des zweiten Schalters 193a ist mit einem der Anschlüsse, nämlich einem Anschluss 195a, eines Kondensators 192a und einem der Anschlüsse eines dritten Schalters 194a verbunden, wobei der andere Anschluss des Kondensators 192a geerdet ist. Der andere Anschluss des ersten Schalters 190a und der andere Anschluss des dritten Schalters 194a sind beide mit der Stromversorgungspotential-Erzeugungsschaltung 117 verbunden, sodass ein von dem ersten DC-DC-Wandler 118a zugeführtes Potential über die Stromversorgungspotential-Erzeugungsschaltung 117 zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel 120 (nicht in 2 gezeigt) ausgegeben wird.
Die erste Stützschaltung 119a, die als ein Beispiel in dieser Ausführungsform beschrieben wird, ist mit der ersten Begrenzungsschaltung 191a und dem Kondensator verbunden und kann deshalb auch als eine Stützschaltung mit einem Ladebegrenzer bezeichnet werden. Die erste Begrenzungsschaltung 191a steuert den durch den ersten DC-DC-Wandler 118a fließenden Strom, wenn sich der Kondensator 192a in einem niedrigen Ladezustand befindet, unterdrückt eine Verminderung der Potentialausgabe aus der ersten DC-DC-Schaltung 118a und stabilisiert den Betrieb der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 100. Es ist zu beachten, dass auch ein Aufbau verwendet werden kann, in dem keine Begrenzungsschaltung eingesetzt wird.
Die arithmetische Schaltung 114 überwacht die Stromversorgungsschaltung 116. Insbesondere überwacht die arithmetische Schaltung 114 ein Potential des Anschlusses 195a des Kondensators 192a in der ersten Stützschaltung 119a, ein Potential eines Anschlusses 195b des Kondensators 192b in der zweiten Stützschaltung 119b und die Stromversorgungspotentiale (z. B. Vdd und Vss), die aus der Stromversorgungspotential-Erzeugungsschaltung 117 ausgegeben werden. Eine Überwachung dieser Potentiale ermöglicht es, die Ladezustände des Kondensators 192a und des Kondensators 192b und den Anzeigezustand des Flüssigkristall-Anzeigepaneels 120 in Erfahrung zu bringen.
Weiterhin steuert die arithmetische Schaltung 114 die Schaltschaltung 112. Die arithmetische Schaltung 114 kann die Stromversorgung zu dem ersten DC-DC-Wandler 118a und dem zweiten DC-DC-Wandler 118b unter Verwendung der Schaltschaltung 112 in Übereinstimmung mit den Ladezuständen des Kondensators 192a und des Kondensators 192b (oder den Potentialen des Anschlusses 195a und des Anschlusses 195b) oder mit dem Gate-Potential eines Bildpunkttransistors (oder dem Potential einer elektrisch mit einer Gate-Elektrode des Bildpunkttransistors verbundenen Verdrahtung) steuern.
Es ist zu beachten, dass der Zeitpunkt für die Verbindung und die Trennung des ersten Schalters 190a, eines ersten Schalters 190b, des zweiten Schalters 193a, eines zweiten Schalters 193b, des dritten Schalters 194a und eines dritten Schalters 194b mit dem Zeitpunkt der Verbindung und der Trennung der Schaltschaltung 112 synchronisiert wird. Insbesondere in einem Zustand, in dem der Stromversorgungsteil 150 und die Stromversorgungsschaltung 116 miteinander über die Schaltschaltung 112 verbunden sind, befinden sich der erste Schalter 190a, der erste Schalter 190b, der zweite Schalter 193a und der zweite Schalter 193b alle in einem Verbindungszustand, während sich der dritte Schalter 194a und der dritte Schalter 194b in einem Trennungszustand befinden. Und wenn sich die Schaltschaltung 112 in einem Trennungszustand befindet, befinden sich der erste Schalter 190a, der erste Schalter 190b, der zweite Schalter 193a und der zweite Schalter 193b alle in einem Trennungszustand, während sich der dritte Schalter 194a und der dritte Schalter 194b in einem Verbindungszustand befinden. Es ist zu beachten, dass die Stützschaltung auch ein Gleichrichtungselement anstelle des Schalters enthalten könnte.
Die Stromversorgung zu dem ersten DC-DC-Wandler 118a und dem zweiten DC-DC-Wandler 118b wird gesteuert, sodass fixe Potentiale in einer Schreiboperation, während welcher eine Last groß ist, unter Verwendung der DC-DC-Wandler zugeführt werden können und die Kondensatoren geladen werden können, während in einer Bildhalteperiode, während welcher die Last klein ist, die fixen Potentiale vorzugsweise von den Kondensatoren ohne Verwendung der DC-DC-Wandler zugeführt werden können.
In der Anzeigesteuerschaltung 113 (siehe 1) analysiert, berechnet und verarbeitet die arithmetische Schaltung 114 elektronische Daten aus der Speichereinrichtung 140. Ein verarbeitetes Bild und ein Steuersignal werden zu der Flüssigkristall-Treiberschaltung 115b ausgegeben, wobei die Flüssigkristall-Treiberschaltung 115b das Bild zu Bildsignaldaten, die das Flüssigkristall-Anzeigepaneel 120 anzeigen kann, wandelt und die Bildsignaldaten ausgibt. Weiterhin wird die Signalerzeugungsschaltung 115a mit der arithmetischen Schaltung 114 synchronisiert und führt Steuersignale (einen Startimpuls SP und ein Taktsignal CK), die unter Verwendung eines Stromversorgungspotentials erzeugt werden, zu dem Flüssigkristallanzeigepaneel 120 zu. Es ist zu beachten, dass die arithmetische Schaltung 114 ein Steuersignal, das dazu dient, das Potential einer gemeinsamen Elektrode 128 in dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel 120 zu einem schwebenden Zustand zu bringen, über die Signalerzeugungsschaltung 115a zu einem Schaltelement 127 ausgeben kann.
Das Bildsignal „Daten” kann durch ein Verfahren wie etwa ein Punktinversionstreiben, ein Source-Leitung-Inversionstreiben, ein Gate-Leitung-Inversionstreiben oder ein Rahmeninversionstreiben invertiert werden. Weiterhin kann ein Bildsignal von außen eingegeben werden. Und wenn das Bildsignal ein analoges Signal ist, kann es durch einen A/D-Wandler oder ähnliches zu einem digitalen Signal gewandelt werden, um zu der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 100 zugeführt zu werden.
Weiterhin steuert die arithmetische Schaltung 114 die Stromversorgung von dem Stromversorgungsteil 150 zu dem ersten DC-DC-Wandler 118a und dem zweiten DC-DC-Wandler 118b unter Verwendung der Schaltschaltung 112. Weiterhin überwacht die arithmetische Schaltung 114 die Ladezustände der Kondensatoren in der ersten Stützschaltung 119a und der zweiten Stützschaltung 119b sowie das Gate-Potential des Anzeigepaneels.
Für die Analyse, Berechnung und Verarbeitung der elektronischen Daten aus der Speichereinrichtung, die durch die arithmetische Schaltung 114 durchgeführt werden, kann die arithmetische Schaltung 114 zum Beispiel die elektronischen Daten analysieren, um zu bestimmen, ob die Daten für ein Bewegtbild oder ein Standbild sind, und kann ein Steuersignal einschließlich des Bestimmungsergebnisses zu der Signalerzeugungsschaltung 115a und der Flüssigkristall-Treiberschaltung 115b ausgeben. Weiterhin kann die arithmetische Schaltung 114 Daten eines Standbildes für einen Rahmen aus dem Daten für ein Standbild enthaltenden Bildsignal „Daten” extrahieren und kann die extrahierten Daten sowie ein Steuersignal, das angibt, dass die extrahierten Daten für ein Standbild sind, zu der Signalerzeugungsschaltung 115a und der Flüssigkristall-Treiberschaltung 115b ausgeben. Weiterhin kann die arithmetische Schaltung 114 Daten für ein Bewegtbild aus dem die Daten für ein Bewegtbild enthaltenden Bildsignal „Daten” erfassen und weiterhin Daten für aufeinander folgende Rahmen und ein Steuersignal, das angibt, dass die erfassten Daten für ein Bewegtbild sind, zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel 120 geben.
Die arithmetische Schaltung 114 sorgt dafür, dass die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 100 dieser Ausführungsform in Abhängigkeit von eingegebenen elektronischen Daten auf verschiedene Weise betrieben wird. Es ist zu beachten, dass in dieser Ausführungsform der Betriebsmodus, der ausgeführt wird, wenn die arithmetische Schaltung 114 ein Bild als ein Standbild bestimmt, als Standbild-Anzeigemodus bezeichnet wird, während der Betriebsmodus, der ausgeführt wird, wenn die arithmetische Schaltung 114 ein Bild als ein Bewegtbild bestimmt, als Bewegtbild-Anzeigemodus bezeichnet wird. Weiterhin wird in dieser Beschreibung ein in dem Standbild-Anzeigemodus angezeigtes Bild als ein Standbild bezeichnet.
Weiterhin kann die arithmetische Schaltung 114, die als ein Beispiel in dieser Ausführungsform beschrieben wird, eine Funktion zum Wechseln des Anzeigemodus aufweisen. Die Funktion zum Wechseln des Anzeigemodus ist eine Funktion zum Wechseln des Anzeigemodus zwischen dem Bewegtbild-Anzeigemodus und dem Standbild-Anzeigemodus ohne eine Bestimmung durch die arithmetische Schaltung 114, wobei ein Benutzer einen Betriebsmodus der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung manuell oder unter Verwendung einer externen Verbindungsvorrichtung wählt.
Die oben genannte Funktion ist ein Beispiel für die Funktionen der arithmetischen Schaltung 114, wobei verschiedene Bildverarbeitungsfunktionen in Abhängigkeit von den Anwendungen der Anzeigevorrichtung angewendet werden können.
Es ist zu beachten, dass eine arithmetische Operation (z. B. das Erfassen einer Differenz zwischen Bildsignalen) einfach auf einem zu einem digitalen Signal gewandelten Bildsignal durchgeführt werden kann. Wenn also ein eingegebenes Bildsignal (das Bildsignal „Daten”) ein analoges Signal ist, kann ein A/D-Wandler oder ähnliches in der arithmetischen Schaltung 114 vorgesehen sein.
Die Speichereinrichtung 140 umfasst ein Speichermedium und eine Leseeinrichtung. Es ist zu beachten, dass ein Aufbau verwendet werden kann, in dem Daten auf das Speichermedium geschrieben werden können.
Der Stromversorgungsteil 150 umfasst eine sekundäre Batterie 151 und eine Solarzelle 155. Ein Kondensator kann als sekundäre Batterie verwendet werden. Es ist zu beachten, dass der Stromversorgungsteil 150 nicht darauf beschränkt ist, sondern ein mit einer Netzstromversorgung verbundener AC-AC-Wandler neben einer Batterie, einer Stromerzeugungsvorrichtung oder ähnlichem an dem Stromversorgungsteil 150 vorgesehen sein kann.
Als Eingabeeinrichtung 160 kann ein Schalter oder eine Tastatur verwendet werden, wobei das Flüssigkristall-Anzeigepaneel 120 auch mit einem Berührungspaneel ausgestattet sein kann. Ein Benutzer kann in der Speichereinrichtung 140 gespeicherte elektronische Daten wählen, indem er die Eingabeeinrichtung 160 verwendet, und kann einen Befehl zum Anzeigen eines Bildes auf der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 100 eingeben.
Das Flüssigkristall-Anzeigepaneel 120 umfasst ein Paar von Substraten (ein erstes Substrat und ein zweites Substrat). Eine Flüssigkristallschicht ist zwischen dem Paar von Substraten eingeschlossen, und es ist ein Flüssigkristallelement 215 ausgebildet. Ein Bildpunkt-Treiberschaltungsteil 121, ein Bildpunktteil 122 und ein Anschlussteil 126 sind über dem ersten Substrat vorgesehen. Außerdem kann das Schaltelement 127 vorgesehen sein. Die gemeinsame Elektrode (auch als Gegenelektrode bezeichnet) 128 ist auf dem zweiten Substrat vorgesehen. Es ist zu beachten, dass in dieser Ausführungsform ein gemeinsamer Verbindungsteil (auch als gemeinsamer Kontakt bezeichnet) für das erste Substrat oder das zweite Substrat vorgesehen ist, sodass ein Verbindungsteil über dem ersten Substrat mit der gemeinsamen Elektrode 128 auf dem zweiten Substrat verbunden ist.
In dem Bildpunktteil 122 sind eine Vielzahl von Gate-Leitungen (Abtastleitungen) 124 und eine Vielzahl von Source-Leitungen (Signalleitungen) 125 vorgesehen. Eine Vielzahl von Bildpunkten 123 sind in einer Matrix angeordnet, sodass jeder aus der Vielzahl von Bildpunkten 123 durch die Gate-Leitungen 124 und die Source-Leitungen 125 umgeben ist. Es ist zu beachten, dass sich in dem als ein Beispiel in dieser Ausführungsform beschriebenen Flüssigkristall-Anzeigepaneel 120 die Gate-Leitungen 124 von einer Gate-Leitung-Treiberschaltung 121A erstrecken und die Source-Leitungen 125 von einer Source-Leitung-Treiberschaltung 121B erstrecken.
Die Bildpunkte 123 enthalten jeweils einen Transistor 214 als ein Schaltelement sowie weiterhin einen Kondensator 210 und das Flüssigkristallelement 215, die mit dem Transistor 214 verbunden sind.
In dem Transistor 214 ist eine Gate-Elektrode mit einer aus der Vielzahl von Gate-Leitungen 124 in dem Bildpunktteil 122 verbunden, ist eine Source-Elektrode oder eine Drain-Elektrode mit einer aus der Vielzahl von Source-Leitungen 125 verbunden und ist entsprechend die Drain-Elektrode oder die Source-Elektrode mit einer der Elektroden des Kondensators 210 und einer der Elektroden (einer Bildpunktelektrode) des Flüssigkristallelements 215 verbunden.
Als Transistor 214 wird vorzugsweise ein Transistor mit einem kleineren Aus-Zustand-Strom verwendet, wobei der in der Ausführungsform 3 beschriebene Transistor zu bevorzugen ist. Wenn der Aus-Zustand-Strom des Transistors 214 klein ist, kann eine elektrische Ladung stabil in dem Flüssigkristallelement 215 und in dem Kondensator 210 gehalten werden. Weiterhin ermöglicht die Verwendung eines Transistors 214 mit einem ausreichend reduzierten Aus-Zustand-Strom, dass der Bildpunkt 123 ohne den Kondensator 210 ausgebildet wird.
Ein derartiger Aufbau ermöglicht, dass der Bildpunkt 123 den Zustand der vor dem Ausschalten des Transistors 214 geschriebenen Daten für eine lange Zeitdauer aufrechterhält, sodass der Stromverbrauch reduziert werden kann.
Das Flüssigkristallelement 215 ist ein Element, das das Senden und nicht-Senden von Licht durch die optische Modulationsaktion von Flüssigkristallen steuert. Die optische Modulationsaktion von Flüssigkristallen wird durch ein elektrisches Feld gesteuert, das an den Flüssigkristallen angelegt wird. Die Richtung des an den Flüssigkristallen angelegten elektrischen Felds hängt von dem Flüssigkristallmaterial, dem Treiberverfahren und der Elektrodenstruktur ab und wird entsprechend gewählt. Wenn zum Beispiel ein Treiberverfahren, in dem ein elektrisches Feld in einer Dickenrichtung eines Flüssigkristalls (in einer so genannten senkrechten Richtung) angelegt wird, verwendet wird, sind eine Bildpunktelektrode und eine gemeinsame Elektrode jeweils auf dem ersten Substrat und auf dem zweiten Substrat vorgesehen, sodass der Flüssigkristall zwischen der Bildpunktelektrode und der gemeinsamen Elektrode angeordnet ist. Wenn ein Treiberverfahren, in dem ein elektrisches Feld in einer Ebenenrichtung des Substrats (so genannte horizontale Richtung) angelegt wird, verwendet wird, können die Bildpunktelektrode und die gemeinsame Elektrode auf demselben Substrat in Bezug auf den Flüssigkristall vorgesehen sein. Die Bildpunktelektrode und die gemeinsame Elektrode können verschiedene Öffnungsmuster aufweisen.
Beispiele für einen in dem Flüssigkristallelement verwendeten Flüssigkristall sind: ein nematischer Flüssigkristall, ein cholesterischer Flüssigkristall, ein smektischer Flüssigkristall, ein diskotischer Flüssigkristall, ein thermotroper Flüssigkristall, ein lyotroper Flüssigkristall, ein niedermolekularer Flüssigkristall, ein polymerdispergierter Flüssigkristall (PDLC), ein ferroelektrischer Flüssigkristall, ein anti-ferroelektrischer Flüssigkristall, ein Hauptketten-Flüssigkristall, ein Nebenketten-Flüssigkristall, ein bananenförmiger Flüssigkristall oder ähnliches.
Außerdem kann ein beliebiger der folgenden Treibermodi für einen Flüssigkristall verwendet werden: ein verdrillt nematischer Modus (TN), ein superverdrillt nematischer Modus (STN), ein optisch kompensierter Doppelbrechungsmodus (OCB), ein ferroelektrischer Flüssigkristallmodus (FLC), ein anti-ferroelektrischer Flüssigkristallmodus (AFLC), ein polymerdispergierter Flüssigkristallmodus (PDLC), ein Polymernetz-Flüssigkristallmodus (PNLC), ein Guest-Host-Modus oder ähnliches. Alternativ hierzu kann ein Ebenenschaltmodus (IPS), ein Fringe-Field-Switching-Modus (FFS), ein Mehrdomänen-Vertikalausrichtung-Modus (MVA), ein Gemusterte-Vertikalausrichtung-Modus (PVA), ein Axialsymmetrisch-Ausgerichtete-Mikrozelle-Modus (ASM) oder ähnliches verwendet werden. Natürlich werden in dieser Ausführungsform keine besonderen Beschränkungen hinsichtlich des Flüssigkristallmaterials, des Treiberverfahrens und der Elektrodenstruktur vorgegeben, solange das Flüssigkristallelement das Senden und nicht-Senden von Licht durch die optische Modulationsaktion steuert.
Es ist zu beachten, dass die Ausrichtung der Flüssigkristalle in dem als ein Beispiel in dieser Ausführungsform beschriebenen Flüssigkristallelement durch ein vertikales elektrisches Feld gesteuert wird, das zwischen der Bildpunktelektrode, die für das erste Substrat vorgesehen ist, und der gemeinsamen Elektrode, die für das zweite Substrat vorgesehen ist und der Bildpunktelektrode zugewandt ist, erzeugt wird, wobei die Ausrichtung der Flüssigkristalle durch ein laterales elektrisches Feld gesteuert werden kann, indem die Bildpunktelektrode in Abhängigkeit von dem Flüssigkristallmaterial oder dem Treibermodus eines Flüssigkristalls gewechselt wird.
Der Anschlussteil 126 ist ein Eingangsanschluss zum Zuführen von bestimmten Signalen (z. B. dem hohen Stromversorgungspotential Vdd, dem niedrigen Stromversorgungspotential Vss, dem Startimpuls SP, dem Taktsignal CK und dem Bildsignal „Daten”), des gemeinsamen Potentials Vcom und ähnlichem, die aus der Anzeigesteuerschaltung 113 ausgegeben werden, zu dem Bildpunkt-Treiberschaltungsteil 121.
Der Bildpunkt-Treiberschaltungsteil 121 umfasst die Gate-Leitung-Treiberschaltung 121A und die Source-Leitung-Treiberschaltung 121B. Die Gate-Leitung-Treiberschaltung 121A und die Source-Leitung-Treiberschaltung 121B sind Treiberschaltungen zum Treiben des Bildpunktteils 122 mit der darin enthaltenen Vielzahl von Bildpunkten und enthalten jeweils eine Schieberegisterschaltung (auch als Schieberegister bezeichnet).
Es ist zu beachten, dass die Gate-Leitung-Treiberschaltung 121A und die Source-Leitung-Treiberschaltung 121B über demselben Substrat wie der Bildpunktteil 122 oder über einem anderen Substrat als dem Substrat, wo der Bildpunktteil 122 ausgebildet ist, ausgebildet sein können.
Das hohe Stromversorgungspotential Vdd, das niedrige Stromversorgungspotential Vss, der Startimpuls SP, das Taktsignal CK und das Bildsignal „Daten”, die durch die Anzeigesteuerschaltung 113 gesteuert werden, werden zu dem Bildpunkt-Treiberschaltungsteil 121 zugeführt.
Ein Transistor kann als Schaltelement 127 verwendet werden. Eine Gate-Elektrode des Schaltelements 127 ist mit einem Anschluss 126A verbunden, wobei das Schaltelement 127 das gemeinsame Potential Vcom zu der gemeinsamen Elektrode 128 über einen Anschluss 126B in Übereinstimmung mit einem Steuersignal aus der Anzeigesteuerschaltung 113 zuführt. Eine Gate-Elektrode sowie eine Source-Elektrode oder Drain-Elektrode des Schaltelements 127 können mit dem Anschlussteil 126 verbunden sein, und entsprechend kann die Drain-Elektrode oder die Source-Elektrode des Schaltelements 127 mit der gemeinsamen Elektrode 128 verbunden sein, sodass das gemeinsame Potential Vcom von der Stromversorgungspotential-Erzeugungsschaltung 117 zu der gemeinsamen Elektrode 128 zugeführt wird. Es ist zu beachten, dass das Schaltelement 127 über demselben Substrat wie der Bildpunkt-Treiberschaltungsteil 121 oder Bildpunktteil 122 oder über einem anderen Substrat als dem Substrat, wo der Bildpunkt-Treiberschaltungsteil 121 oder der Bildpunktteil 122 ausgebildet sind, ausgebildet sein kann.
Weiterhin wird zum Beispiel der in der Ausführungsform 3 beschriebene Transistor mit einem kleineren Aus-Zustand-Strom als das Schaltelement 127 verwendet, wodurch eine Reduktion des an beiden Anschlüssen des Flüssigkristallelements 215 angelegten Potentials über die Zeit unterdrückt werden kann.
Die gemeinsame Elektrode 128 ist elektrisch mit einer gemeinsamen Potentialleitung verbunden, um das gemeinsame Potential Vcom aus der Stromversorgungspotential-Erzeugungsschaltung 117 über den gemeinsamen Verbindungsteil zuzuführen.
Als ein spezifisches Beispiel des gemeinsamen Verbindungsteils ist ein leitendes Partikel, in dem eine isolierende Sphäre durch einen dünnen Metallfilm bedeckt ist, zwischen der gemeinsamen Elektrode 128 und der gemeinsamen Potentialleitung angeordnet, sodass die gemeinsame Elektrode 128 und die gemeinsame Potentialleitung elektrisch miteinander verbunden werden können. Es ist zu beachten, das eine Vielzahl von gemeinsamen Verbindungsteilen in dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel 120 vorgesehen sein können.
Weiterhin kann die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung eine fotometrische Schaltung enthalten. Die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit der darin enthaltenen fotometrischen Schaltung kann die Helligkeit der Umgebung erfassen, in der die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung platziert ist. Wenn die fotometrische Schaltung feststellt, dass die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung in einer dunklen Umgebung verwendet wird, steuert die Anzeigesteuerschaltung 113 das Licht von der Hintergrundbeleuchtung 132, um die Intensität des Lichts zu erhöhen, sodass eine vorteilhafte Sicht des Anzeigebildschirms sichergestellt wird. Wenn die fotometrische Schaltung dagegen feststellt, dass die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung in einem extrem hellen, externen Licht (z. B. bei einer direkten Sonneneinstrahlung im Freien) verwendet wird, steuert die Anzeigesteuerschaltung 113 das Licht von der Hintergrundbeleuchtung 132, um die Intensität des Lichts zu vermindern, damit der Stromverbrauch der Hintergrundbeleuchtung 132 reduziert wird. Die Anzeigesteuerschaltung 113 kann also das Treiberverfahren einer Lichtquelle wie etwa einer Hintergrundbeleuchtung oder einer Seitenbeleuchtung in Übereinstimmung mit einem aus der fotometrischen Schaltung eingegebenen Signal steuern.
Der Hintergrundbeleuchtungsteil 130 umfasst eine Hintergrundbeleuchtungs-Steuerschaltung 131 und eine Hintergrundbeleuchtung 132. Die Hintergrundbeleuchtung 132 kann in Übereinstimmung mit der Verwendung der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 100 gewählt und kombiniert werden. Für die Hintergrundbeleuchtung 132 kann eine LED oder ähnliches verwendet werden. Zum Beispiel kann eine weiße LED in der Hintergrundbeleuchtung 132 angeordnet sein. Ein Hintergrundbeleuchtungssignal zum Steuern der Hintergrundbeleuchtung und des Stromversorgungspotentials werden von der Anzeigesteuerschaltung 113 zu der Hintergrundbeleuchtungs-Steuerschaltung 131 zugeführt. Natürlich wird vorzugsweise ein reflektives Flüssigkristall-Anzeigepaneel verwendet, das eine Anzeige unter Verwendung von externem Licht und ohne den Hintergrundbeleuchtungsteil 130 durchführen kann, weil in diesem Fall der Stromverbrauch niedrig ist.
Ein Bereich, durch den sichtbares Licht hindurchgelassen wird, ist in dem Hintergrundbeleuchtungsteil 130 und in der Bildpunktelektrode des Flüssigkristall-Anzeigepaneels 120 vorgesehen, sodass eine durchlässige Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung oder eine transflektive Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vorgesehen werden können. Die durchlässige Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung oder die transflektive Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung sind praktisch, weil die angezeigten Bilder auch an einem dunklen Ort visuell erkannt werden können.
Es ist zu beachten, dass bei Bedarf ein optischer Film (z. B. ein Polarisierungsfilm, ein Verzögerungsfilm oder ein Antireflexionsfilm) in Kombination verwendet werden können. Eine Lichtquelle wie etwa eine Hintergrundbeleuchtung, die in einer halbdurchlässigen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung verwendet wird, kann in Übereinstimmung mit der Verwendung der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 100 gewählt und kombiniert werden, wobei eine Kaltkathodenröhre, eine LED oder ähnliches verwendet werden können. Weiterhin kann eine Oberflächenlichtquelle unter Verwendung einer Vielzahl von LED-Lichtquellen oder einer Vielzahl von elektroluminiszenten Lichtquellen ausgebildet sein. Als Oberflächenlichtquelle können drei oder mehr Arten von LEDs oder eine weißes Licht emittierende LED verwendet werden. Es ist zu beachten, dass nicht immer ein Farbfilter vorgesehen ist, wenn LEDs für RGB oder ähnliches in einer Hintergrundbeleuchtung angeordnet sind und ein folgendes additives Farbmischverfahren (ein Feld-sequentielles Verfahren) mit einer durch eine Zeitteilung erzielten Farbanzeige verwendet wird. Die Verwendung des Feldsequentiellen Verfahrens, in dem kein Farbfilter zum Absorbieren von Licht einer Hintergrundbeleuchtung zum Einsatz kommt, ermöglicht eine Reduktion des Stromverbrauchs.
In der als ein Beispiel in dieser Ausführungsform beschriebenen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung kann der DC-DC-Wandler in einer Periode gestoppt werden, in der das Flüssigkristall-Anzeigepaneel ein Bild hält. Der Kondensator in der Stützschaltung führt das fixe Potential zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel zu, während der DC-DC-Wandler gestoppt ist. Dementsprechend verbraucht der DC-DC-Wandler keinen Strom in einer Bildhalteperiode des Flüssigkristall-Anzeigepaneels, die ein Lastbereich mit einer geringen Wandlungseffizienz des DC-DC-Wandlers und insbesondere ein Bereich mit einer extrem kleinen Last ist. Es kann also eine Anzeigevorrichtung vorgesehen werden, in der ein Stromverbrauch in der Bildhalteperiode unterdrückt wird.
Weiterhin enthält die als ein Beispiel in dieser Ausführungsform beschriebene Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung die Stützschaltung mit dem Ladebegrenzer. Der Kondensator in der Stützschaltung mit dem Ladebegrenzer ist mit dem DC-DC-Wandler über die Begrenzungsschaltung verbunden. Also auch dann, wenn der nicht vollständig mit elektrischer Ladung gefüllte Kondensator mit dem DC-DC-Wandler verbunden wird, kann ein Defekt des Kondensators aufgrund eines raschen Ladens verhindert werden.
Es ist zu beachten, dass diese Ausführungsform mit beliebigen anderen der hier beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann.
(Ausführungsform 2)
In dieser Ausführungsform wird ein Treiberverfahren für eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die ein Flüssigkristall-Anzeigepaneel enthält, das mit Leistung aus einem DC-DC-Wandler oder einer Stützschaltung betrieben wird, mit Bezug auf 3, 4, 5A und 5B, 6, 7 und 8 beschrieben.
Ein Treiberverfahren der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 100, die in 1 als ein Beispiel gezeigt ist, wird im Folgenden mit Bezug auf 3, 4, 5A und 5B und 6 beschrieben. Das Treiberverfahren der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die in dieser Ausführungsform beschrieben wird, ist ein Anzeigeverfahren, in dem die Bildschreibfrequenz an dem Anzeigepaneel in Übereinstimmung mit Eigenschaften eines anzuzeigenden Bilds geändert wird, wobei während einer Schreiboperation mit einer großen Last ein fixes Potential zugeführt wird und der Kondensator unter Verwendung des DC-DC-Wandlers geladen wird und während einer Bildhalteperiode mit einer kleinen Last das fixe Potential vorzugsweise von dem Kondensator ohne Verwendung des DC-DC-Wandlers zugeführt wird.
Insbesondere wenn sich Bildsignale in aufeinander folgenden Rahmen voneinander unterscheiden (d. h. ein Bewegtbild angezeigt wird), wird ein Anzeigemodus verwendet, in dem ein Bildsignal in jeden Rahmen geschrieben wird. Wenn dagegen Bildsignale in aufeinander folgenden Rahmen gleich sind (d. h. ein Standbild angezeigt wird), wird ein Anzeigemodus verwendet, in dem kein Schreiben der Bildsignale durchgeführt wird oder die Schreibfrequenz während einer Periode, in der nur ein Bild angezeigt wird, extrem reduziert wird. Die an dem Flüssigkristallelement angelegte Spannung wird gehalten, indem Potentiale der Bildpunktelektrode und der gemeinsamen Elektrode, die die Spannung an dem Flüssigkristallelement in einem schwebenden Zustand anlegen, gesetzt werden, sodass ein Standbild ohne zusätzliche Potentialzufuhr angezeigt wird.
Weiterhin wird während der Schreiboperation mit der großen Last das fixe Potential zugeführt und wird der Kondensator unter Verwendung des DC-DC-Wandlers geladen. Dagegen wird während der Periode, in der nur ein Bild angezeigt wird, die Stromversorgung zu dem DC-DC-Wandler gestoppt und wird das fixe Potential vorzugsweise von dem Kondensator zugeführt.
Es ist zu beachten, dass die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ein Bewegtbild und ein Standbild in Kombination anzeigt. Das Bewegtbild ist ein Bild, das durch das menschliche Auge als ein Bewegtbild wahrgenommen wird, indem rasch zwischen einer Vielzahl von verschiedenen Bildern, die in eine Vielzahl von Rahmen Zeit-geteilt sind, gewechselt wird. Und insbesondere wenn die Bilder wenigstens 60 mal pro Sekunde gewechselt werden (60 Rahmen), werden die Bilder durch das menschliche Auge als ein Bewegtbild mit einem geringeren Flackern wahrgenommen. Im Gegensatz zu einem Bewegtbild und einem Teilbewegtbild ist ein Standbild ein Bild, das sich in aufeinander folgenden Rahmenperioden wie etwa einem n-ten Rahmen und einem (n + 1)-ten Rahmen nicht ändert, obwohl eine Vielzahl von Bildern, die in eine Vielzahl von Rahmenperioden Zeit-geteilt sind, mit einer hohen Geschwindigkeit gewechselt werden.
Zuerst wird Strom zu der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 100 zugeführt. Die Stromversorgungspotential-Erzeugungsschaltung 117 führt ein gemeinsames Potential Vcom zu und führt Stromversorgungspotentiale (ein hohes Stromversorgungspotential Vdd und ein niedriges Stromversorgungspotential Vss) und Steuersignale (einen Startimpuls SP und ein Taktsignal CK) zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel 120 über die Anzeigesteuerschaltung 113 zu.
Die arithmetische Schaltung 114 der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 100 analysiert elektronische Daten für die Anzeige. Es wird hier ein Fall beschrieben, in dem die elektronischen Daten Daten für ein Bewegtbild und Daten für ein Standbild enthalten, wobei die arithmetische Schaltung 114 bestimmt, ob die Daten für ein Bewegtbild oder ein Standbild sind, sodass verschiedene Signale für das Bewegtbild und das Standbild ausgegeben werden.
Wenn die durch die arithmetische Schaltung 114 angezeigten elektronischen Daten von Daten für ein Bewegtbild zu Daten für ein Standbild wechseln, kann die arithmetische Schaltung 114 Daten für ein Standbild aus den elektronischen Daten extrahieren, wobei sie dann die extrahierten Daten sowie ein Steuersignal, das angibt, dass die extrahierten Daten für ein Standbild sind, zu der Signalerzeugungsschaltung 115a und der Flüssigkristall-Treiberschaltung 115b ausgibt. Und wenn die elektronischen Daten von Daten für ein Standbild zu Daten für ein Bewegtbild wechseln, gibt die arithmetische Schaltung 114 ein Bildsignal, das Daten für ein Bewegtbild und ein Steuersignal, das angibt, dass das Bildsignal für ein Bewegtbild ist, zu der Signalerzeugungsschaltung 115a und der Flüssigkristall-Treiberschaltung 115b aus.
Im Folgenden werden die Zustände von zu den Bildpunkten zugeführten Signalen mit Bezug auf 3, die ein Schaltungsdiagramm der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ist, und 4, die ein entsprechendes Zeitdiagramm ist, beschrieben.
4 zeigt ein Taktsignal GCK und einen Startimpuls GSP, die durch die Anzeigesteuerschaltung 113 zu der Gate-Leitung-Treiberschaltung 121A zugeführt werden. Außerdem sind ein Taktsignal SCK und eine Startimpuls SSP gezeigt, die durch die Anzeigesteuerschaltung 113 zu der Source-Leitung-Treiberschaltung 121B zugeführt werden. Es ist zu beachten, dass für die Beschreibung des Zeitablaufs, mit dem das Taktsignal ausgegeben wird, die Wellenlänge des Taktsignals in 4 durch eine einfache Rechteckwelle wiedergegeben ist.
Weiterhin sind die Daten-Leitung, das Potential der Bildpunktelektrode und das Potential der gemeinsamen Elektrode in 4 gezeigt. Es ist zu beachten, dass das Potential der Source-Leitung 125, das Potential der Bildpunktelektrode, das Potential des Anschlusses 126A, das Potential des Anschlusses 126B und das Potential der gemeinsamen Elektrode für den Fall gezeigt sind, dass das Schaltelement 127 vorgesehen ist.
In 1 entspricht eine Periode 1401 einer Periode, in der Bildsignale für das Anzeigen eines Bewegtbilds geschrieben werden. In der Periode 1401 wird eine Operation durchgeführt, mit der Bildsignale zu den Bildpunkten in dem Bildpunktteil 122 zugeführt werden und das gemeinsame Potential zu der gemeinsamen Elektrode zugeführt wird. Und weil eine Schreiboperation mit einer großen Last fortgesetzt wird, wird das fixe Potential zugeführt und wird der Kondensator unter Verwendung des DC-DC-Wandlers geladen.
Eine Periode 1402 entspricht einer Periode, in der ein Standbild angezeigt wird (auch als Bildhalteperiode bezeichnet). In der Periode 1402 wird das Zuführen des Bildsignals „Daten” zu den Bildpunkten in dem Bildpunktteil 122 gestoppt, wird ein Potential, bei dem der Bildpunkttransistor ausgeschaltet wird, zu der Gate-Leitung zugeführt und wird das gemeinsame Potential zu der gemeinsamen Elektrode 128 zugeführt. Es ist zu beachten, dass in der Bildhalteperiode 1402 mit der kleinen Last das fixe Potential vorzugsweise von dem Kondensator zugeführt wird. Und obwohl der Aufbau von 4 zeigt, dass jedes Signal zugeführt wird, sodass die Signalerzeugungsschaltung 115a und die Flüssigkristall-Treiberschaltung 115b ihren Betrieb in der Periode 1402 stoppen, wird vorzugsweise ein Aufbau verwendet, in dem Bildsignale regelmäßig in Übereinstimmung mit der Länge der Periode 1402 und der Bildwiederholrate geschrieben werden, um eine Verschlechterung eines Standbilds zu vermeiden.
Zuerst wird das Zeitdiagramm in der Periode 1401, in der Bildsignale zum Anzeigen eines Bewegtbildes geschrieben werden, beschrieben. In der Periode 1401 wird ein Taktsignal konstant als das Taktsignal GCK zugeführt und wird ein Impuls in Übereinstimmung mit einer Vertikalsynchronisationsfrequenz als der Startimpuls GSP zugeführt. In der Periode 1401 wird ein Taktsignal konstant als das Taktsignal SCK zugeführt und wird ein Impuls in Übereinstimmung mit einer Gate-Auswahlperiode als der Startimpuls SSP zugeführt.
Ein Bildsignal „Daten” wird zu Bildpunkten in jeder Reihe über die Source-Leitung 125 zugeführt, und ein Potential der Source-Leitung wird zu der Bildpunktelektrode in Übereinstimmung mit einem Potential einer Gate-Leitung 124 zugeführt.
Weiterhin wird ein Potential, bei dem das Schaltelement 127 eingeschaltet wird, von der Anzeigesteuerschaltung 113 zu dem Anschluss 126A des Schaltelements 127 zugeführt, sodass das gemeinsame Potential zu der gemeinsamen Elektrode über den Anschluss 126B zugeführt wird.
Im Folgenden wird das Zeitdiagramm in der Periode 1402, in der ein Standbild angezeigt wird, beschrieben. In der Periode 1402 wird das Zuführen des Taktsignals GCK, des Startimpulses GSP, des Taktsignals SCK und des Startimpulses SSP gestoppt. Außerdem wird das Zuführen des Bildsignals „Daten” zu der Source-Leitung 125 in der Periode 1402 gestoppt. In der Periode 1402, in der das Zuführen des Taktsignals GCK und des Startimpulses GSP gestoppt wird, wird der Transistor 214 ausgeschaltet und wird das Potential der Bildpunktelektrode zu dem schwebenden Zustand gebracht.
Ebenfalls in der Periode 1402 führt die Stromversorgungspotential-Erzeugungsschaltung 117 das gemeinsame Potential Vcom zu der gemeinsamen Elektrode 128, wobei das Flüssigkristallelement 215 mit der darin enthaltenen Flüssigkristallschicht zwischen der Bildpunktelektrode, deren Potential im schwebenden Zustand ist, und der gemeinsamen Elektrode 128, deren Potential das gemeinsame Potential Vcom ist, ein Standbild stabil halten kann. Weiterhin wird dabei das fixe Potential vorzugsweise von dem Kondensator ohne Verwendung des DC-DC-Wandlers zugeführt, wodurch der Stromverbrauch in der Bildhalteperiode reduziert werden kann.
Wenn das Flüssigkristall-Anzeigepaneel das Schaltelement 127 enthält, führt die Anzeigesteuerschaltung 113 ein Potential, bei dem das Schaltelement 127 ausgeschaltet wird, zu dem Anschluss 126A des Schaltelements 127 zu, sodass das Potential der gemeinsamen Elektrode 128 zu einem schwebenden Zustand gebracht werden kann.
In der Periode 1402 werden die Potentiale der Elektroden an gegenüberliegenden Enden des Flüssigkristallelements 215, d. h. der Bildpunktelektrode und der gemeinsamen Elektrode, zu einem schwebenden Zustand versetzt, sodass ein Standbild angezeigt werden kann. Wenn das Schaltelement 127 vorgesehen ist, muss die Stromversorgungspotential-Erzeugungsschaltung 117 das gemeinsame Potential Vcom nicht zu der gemeinsamen Elektrode 128 in der Periode 1402 zuführen und kann somit das Erzeugen des gemeinsamen Potentials Vcom stoppen. Das Erzeugen des gemeinsamen Potentials Vcom wird vorzugsweise unter Verwendung der arithmetischen Schaltung 114 gesteuert, wobei in diesem Fall der Stromverbrauch weiter reduziert werden kann.
Weiterhin werden das Zuführen eines Taktsignals und eines Startimpulses zu der Gate-Leitung-Treiberschaltung 121A und der Source-Leitung-Treiberschaltung 121B gestoppt, wodurch ein niedriger Stromverbrauch erzielt werden kann. Weiterhin wird die Stromversorgung zu den DC-DC-Wandlern gestoppt und werden die fixen Potentiale von den Kondensatoren in der ersten Stützschaltung 119a und der zweiten Stützschaltung 119b zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel 120 über die Stromversorgungspotential-Erzeugungsschaltung 117 gestoppt, sodass die Ruheleistung der DC-DC-Wandler reduziert werden kann.
Insbesondere wird vorzugsweise ein Transistor mit einem reduzierten Aus-Zustand-Strom anstelle des Transistors 214 und des Schaltelements 127 verwendet, wobei in diesem Fall eine Verminderung in der an beiden Anschlüssen des Flüssigkristallelements 215 angelegten Spannung über die Zeit unterdrückt werden kann.
Im Folgenden werden Operationen der Anzeigesteuerschaltung in einer Periode, in der ein Bewegtbild zu einem Standbild wechselt (Periode 1403 in 4), und in einer Periode, in der ein Standbild zu einem Bewegtbild wechselt oder ein Standbild neu geschrieben wird (Periode 1404 in 4), mit Bezug auf 5A und 5B beschrieben. 5A und 5B zeigen das hohe Stromversorgungspotential Vdd, das Taktsignal (hier GCK), das Startimpulssignal (hier GSP), die aus der Anzeigesteuerschaltung ausgegeben werden, und das Potential des Anschlusses 126A.
5A zeigt den Betrieb der Anzeigesteuerschaltung in der Periode 1403, in der ein Bewegtbild zu einem Standbild wechselt. Die Anzeigesteuerschaltung stoppt das Zuführen des Startimpulses GSP (E1 in 5A: erster Schritt). Das Zuführen des Startimpulses GSP wird gestoppt, wobei dann das Zuführen einer Vielzahl von Taktsignalen GCK gestoppt wird, nachdem die Impulsausgabe die letzte Stufe des Schieberegisters erreicht hat (E2 in 5A: zweiter Schritt). Dann wird das hohe Stromversorgungspotential Vdd, das ein Stromversorgungspotential ist, zu dem niedrigen Stromversorgungspotential Vss gewechselt (E3 in 5A: dritter Schritt).
Wenn das Flüssigkristall-Anzeigepaneel 120 das Schaltelement 127 enthält, wird danach das Potential des Anschlusses 126A zu einem Potential gewechselt, bei dem das Schaltelement 127 ausgeschaltet wird (E4 in 5A: vierter Schritt). Weiterhin kann die arithmetische Schaltung 114 die Stromversorgungspotential-Erzeugungsschaltung 117 steuern, um das Erzeugen des gemeinsamen Potentials Vcom zu stoppen.
Durch die oben beschriebenen Schritte kann das Zuführen der Signale zu dem Bildpunkt-Treiberschaltungsteil 121 gestoppt werden, ohne eine Fehlfunktion des Bildpunkt-Treiberschaltungsteils 121 zu verursachen. Weil eine Fehlfunktion, die erzeugt wird, wenn das angezeigte Bild von einem Bewegtbild zu einem Standbild wechselt, ein Rauschen verursacht und das Rauschen als ein Standbild gehalten wird, kann eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die mit einer Anzeigesteuerschaltung mit wenigen Fehlfunktionen ausgestattet ist, ein Standbild mit einer geringeren Bildverschlechterung anzeigen.
Im Folgenden wird der Betrieb der Anzeigesteuerschaltung in der Periode 1404, in der ein angezeigtes Bild von einem Standbild zu einem Bewegtbild wechselt oder ein Standbild neu geschrieben wird, mit Bezug auf 5B beschrieben. Wenn das Flüssigkristall-Anzeigepaneel 120 das Schaltelement 127 enthält, wechselt die Anzeigesteuerschaltung das Potential des Anschlusses 126A zu einem Potential, bei dem das Schaltelement 127 eingeschaltet wird (S1 in 5B: erster Schritt).
Unabhängig davon, ob das Schaltelement 127 vorgesehen ist, wird dann das Stromversorgungspotential von dem niedrigen Stromversorgungspotential Vss zu dem hohen Stromversorgungspotential Vdd gewechselt (S2 in 5B: zweiter Schritt). Dann wird ein hohes Potential eines Impulssignals, das eine längere Impulsbreite aufweist als das später zuzuführende normale Taktsignal GCK, als das Taktsignal GCK angelegt, wobei dann eine Vielzahl von normalen Taktsignalen GCK zugeführt werden (S3 in 5B: dritter Schritt). Danach wird das Startimpulssignal GSP zugeführt (S4 in 5B: vierter Schritt).
Durch die oben genannten Schritte kann das Zuführen von Treibersignalen zu dem Bildpunkt-Treiberschaltungsteil 121 wiederaufgenommen werden, ohne eine Fehlfunktion des Bildpunkt-Treiberschaltungsteils 121 zu verursachen. Die Potentiale der Verdrahtungen werden sequentiell zu denjenigen während des Anzeigens eines Bewegtbilds zurückgeführt, wobei der Bildpunkt-Treiberschaltungsteil 121 betrieben werden kann, ohne eine Fehlfunktion zu verursachen.
6 zeigt schematisch die Schreibfrequenz von Bildsignalen in jeder Rahmenperiode in einer Periode 601, in der ein Bewegtbild angezeigt wird, oder in einer Periode 602, in der ein Standbild angezeigt wird. In 6 gibt „W” eine Periode an, in der ein Bildsignal geschrieben wird, und gibt „H” eine Periode an, in der das Bildsignal gehalten wird. Außerdem ist eine Periode 603 in 6 eine Rahmenperiode, wobei die Periode 603 jedoch auch eine andere Periode sein kann.
In dem Aufbau der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung dieser Ausführungsform wird ein Bildsignal für ein in der Periode 602 anzuzeigendes Standbild, in einer Periode 604 geschrieben, wobei das in der Periode 604 geschriebene Bildsignal in der Periode 602 gehalten wird.
Im Folgenden wird ein Treiberverfahren der Stromversorgungsschaltung 116 mit Bezug auf 7 und 8 beschrieben. In der als ein Beispiel in dieser Ausführungsform beschriebenen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 100 wird während der Schreiboperation mit der großen Last zusätzlich zu dem Ändern der Bildschreibfrequenz zu dem Anzeigepaneel 120 gemäß den Eigenschaften eines anzuzeigenden Bildes das fixe Potential zugeführt und der Kondensator unter Verwendung des DC-DC-Wandlers aufgeladen und wird während der Bildhalteperiode mit der kleinen Last das fixe Potential vorzugsweise von dem Kondensator ohne Verwendung des DC-DC-Wandlers zugeführt.
In einer Bewegtbild-Anzeigeperiode, in der häufig Bilder geschrieben werden, wird das fixe Potential von dem Stromversorgungsteil 150 zu dem Flüssigkristall-Anzeigepanel 120 über die DC-DC-Wandler und die Stromversorgungspotential-Erzeugungsschaltung 117 zugeführt, wobei die Kondensatoren in der ersten Stützschaltung 119a und der zweiten Stützschaltung 119b geladen werden können. Es ist zu beachten, dass ein DC-DC-Wandler, der eine hohe Wandlungseffizienz in einem Zustand aufweist, in dem eine Last zum Schreiben eines Bildes an dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel 120 und eine Last zum Laden des Kondensators verbunden sind, als DC-DC-Wandler verwendet werden kann.
Wenn die Ladungsmenge jedes der Kondensatoren in der ersten Stützschaltung 119a und der zweiten Stützschaltung 119b zu klein ist, wird der Kondensator mit dem DC-DC-Wandler verbunden, wobei in diesem Fall eine Reduktion des Ausgangspotentials des DC-DC-Wandlers verursacht wird. Dadurch wird ein Defekt verursacht, weil die Stromversorgungspotential-Erzeugungsschaltung 117 kein entsprechendes fixes Potential zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel ausgeben kann. Die Stützschaltung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Begrenzungsschaltung, wobei die Begrenzungsschaltung den in den Kondensator fließenden Strom begrenzt, sodass ein Defekt des Kondensators aufgrund eines raschen Ladens verhindert werden kann.
Ein Treiberverfahren der Stromversorgungsschaltung in einer Periode mit einer niedrigen Bildschreibfrequenz wie etwa einer Standbild-Anzeigeperiode (auch als Bildhalteperiode bezeichnet) wird mit Bezug auf das Flussdiagramm von 7 beschrieben.
In der Bildhalteperiode wird ein Standbild auf dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel 120 angezeigt, wobei die arithmetische Schaltung 114 regelmäßig (z. B. nach jeweils einigen Sekunden) den Zustand der Anzeigevorrichtung überwacht, während sie die Zeit zählt (diese Operation wird als Zähloperation bezeichnet). Insbesondere überwacht die arithmetische Schaltung 114 die Potentiale der Kondensatoren in der ersten Stützschaltung 119a und der zweiten Stützschaltung 119b und das Gate-Potential des Bildpunkttransistors. Details der Überwachungsoperation werden weiter unten erläutert.
Wenn während der Zähloperation ein Befehl zum Schreiben eines Bildes durch die Eingabeeinrichtung 160 gegeben wird, liest die arithmetische Schaltung 114 elektronische Daten aus der Speichereinrichtung 140 und wird die Zähloperation gestoppt.
Dann verbindet die arithmetische Schaltung 114 den Stromversorgungsteil 150 mit dem ersten DC-DC-Wandler 118a und dem zweiten DC-DC-Wandler 118b unter Verwendung der Schaltschaltung 112, sodass Strom zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel 120 über die Stromversorgungspotential-Erzeugungsschaltung 117 zugeführt wird.
Die arithmetische Schaltung 114 wandelt die elektronischen Daten zu einem Bildsignal und schreibt Bilddaten in das Flüssigkristall-Anzeigepaneel 120 unter Verwendung des von dem ersten DC-DC-Wandler 118a und von dem zweiten DC-DC-Wandler 118b zugeführten Stroms. Nach dem Schreiben überwacht die arithmetische Schaltung 114 den Zustand der Anzeigevorrichtung.
Dann startet die Zähloperation. Die zu zählende Zeit wird in Entsprechung zu Intervallen eines automatischen Schreibens von Anzeigebilddaten gesetzt und kann von einigen Sekunden bis zu einigen zehn Minuten betragen. Insbesondere ist die zu zählende Zeit vorzugsweise länger als oder gleich 10 Sekunden und kürzer als oder gleich 600 Sekunden. Wenn die zu zählende Zeit länger als oder gleich 10 Sekunden gesetzt ist, kann eine wesentliche Reduktion des Stromverbrauchs erzielt werden. Und wenn die zu zählende Zeit auf kürzer als oder gleich 600 Sekunden gesetzt ist, kann eine Verschlechterung der Qualität eines gehaltenen Bildes verhindert werden.
Es ist zu beachten, dass die arithmetische Schaltung 114 Leistung von dem dritten DC-DC-Wandler 118c empfängt, der konstant mit dem Stromversorgungsteil 150 verbunden ist, sodass sie ohne Verzögerung auf einen Unterbrechungsbefehl von einem Benutzer oder ähnlichem reagieren kann. Die arithmetische Schaltung 114 kann während der Zeitzähloperation zu einem Ruhemodus wechseln, wodurch der Stromverbrauch noch weiter reduziert werden kann.
Die Überwachungsoperation der arithmetischen Schaltung 114 wird mit Bezug auf das Flussdiagramm von 8 beschrieben. Die arithmetische Schaltung 114 überwacht regelmäßig den Zustand der Anzeigevorrichtung in der Zeitzähloperation und steuert eine Operation zum Verbinden des Stromversorgungsteils 150 mit dem ersten DC-DC-Wandler 118a und dem zweiten DC-DC-Wandler 118b unter Verwendung der Schaltschaltung 112.
Die arithmetische Schaltung 114 prüft regelmäßig (z. B. nach jeweils einigen Sekunden) das Gate-Potential des Bildpunkttransistors und verbindet den Stromversorgungsteil 150 mit dem ersten DC-DC-Wandler 118a und dem zweiten DC-DC-Wandler 118b unter Verwendung der Schaltschaltung 112, wenn der absolute Wert des Gate-Potentials des Bildpunkttransistors kleiner als ein gesetztes Potential ist. Das Gate-Potential des Bildpunkttransistors kann mit Bezug auf das Potential einer elektrisch mit der Gate-Elektrode des Bildpunkttransistors verbundenen Verdrahtung in Erfahrung gebracht werden. Das gesetzte Potential kann zum Beispiel 5 V oder mehr in einem absoluten Wert betragen. Der absolute Wert des gesetzten Potentials kann derart gesetzt werden, dass der Aus-Zustand-Strom des Bildpunkttransistors in einem Bildhaltezustand ausreichend niedrig ist und ein versehentliches Einschalten des Transistors aufgrund von Rauschen oder ähnlichem verhindert werden kann. Insbesondere kann das Gate-Potential des Bildpunkttransistors bei –5 V oder niedriger gehalten werden, wenn ein normalerweise ausgeschalteter n-Kanal-Transistor, der eine Schwellspannung Vth von ungefähr 0 V aufweist und eine Oxidhalbleiterschicht in einem Kanalbildungsbereich verwendet, als Bildpunkttransistor verwendet wird.
In einem Zustand, in dem kein Strom zu dem ersten DC-DC-Wandler 118a und dem zweiten DC-DC-Wandler 118b zugeführt wird, beeinflussen die Ausgangspotentiale der Kondensatoren in der ersten Stützschaltung 119a und der zweiten Stützschaltung 119b den absoluten Wert des Gate-Potentials des Bildpunkttransistors. Der Kondensator in der ersten Stützschaltung 119a oder der zweiten Stützschaltung 119b entlädt sich aufgrund eines in den Schaltungen in der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 100 erzeugten Leckstroms, sodass das Ausgangspotential des Kondensators vermindert wird.
Wenn also die Ladungsmenge der Kondensatoren in der ersten Stützschaltung 119a und der zweiten Stützschaltung 119b nicht ausreicht und der absolute Wert des Gate-Potentials des Bildpunkttransistors kleiner als der Wert des gesetzten Potentials ist, verbindet die arithmetische Schaltung 114 den Stromversorgungsteil 150 mit dem ersten DC-DC-Wandler 118a und dem zweiten DC-DC-Wandler 118b unter Verwendung der Schaltschaltung 112, sodass der absolute Wert des Gate-Potentials des Bildpunkttransistors unter Verwendung der Stromversorgungspotential-Erzeugungsschaltung 117 größer gehalten werden kann als der Wert des gesetzten Potentials.
Weiterhin prüft die arithmetische Schaltung 114 regelmäßig die Potentiale der Kondensatoren in der ersten Stützschaltung 119a und der zweiten Stützschaltung 119b und trennt den ersten DC-DC-Wandler 118a und den zweiten DC-DC-Wandler 118b von dem Stromversorgungsteil 150 unter Verwendung der Schaltschaltung 112, wenn das Potential jedes der Kondensatoren höher als das gesetzte Potential ist. Vorzugsweise beträgt das gesetzte Potential zum Beispiel ungefähr 98% des Ausgangspotentials des ersten DC-DC-Wandlers 118a oder des zweiten DC-DC-Wandlers 118b, mit denen der Kondensator verbunden ist.
Das gesetzte Potential beträgt ungefähr 98% des Ausgangspotentials des ersten DC-DC-Wandlers 118a oder des zweiten DC-DC-Wandlers 118b, mit denen der Kondensator verbunden ist, sodass der Stromverbrauch reduziert werden kann, während eine Last des Wandlers in dem Bereich gesetzt ist, der kein Problem für die tatsächliche Nutzung verursacht.
In der als ein Beispiel in dieser Ausführungsform beschriebenen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung kann der DC-DC-Wandler in einer Periode gestoppt werden, in der das Flüssigkristall-Anzeigepaneel ein Bild hält. Der Kondensator in der Stützschaltung führt das fixe Potential zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel zu, während der DC-DC-Wandler gestoppt ist. Dementsprechend verbraucht der DC-DC-Wandler keinen Strom in einer Bildhalteperiode des Flüssigkristall-Anzeigepaneels, die ein Lastbereich mit einer geringen Wandlungseffizienz des DC-DC-Wandlers und insbesondere ein Bereich mit einer extrem kleinen Last ist. Es kann also eine Anzeigevorrichtung vorgesehen werden, bei der ein Stromverbrauch in der Bildhalteperiode unterdrückt wird.
Weiterhin enthält die als ein Beispiel in dieser Ausführungsform beschriebene Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung die Stützschaltung einschließlich eines Ladebegrenzers. Der Kondensator in der Stützschaltung einschließlich des Ladebegrenzers ist über die Begrenzungsschaltung mit dem DC-DC-Wandler verbunden, sodass auch dann, wenn der nicht vollständig mit elektrischer Ladung gefüllte Kondensator mit dem DC-DC-Wandler verbunden wird, ein Defekt des Kondensators aufgrund eines raschen Ladens verhindert werden kann.
Insbesondere werden Transistoren mit einem kleineren Aus-Zustand-Strom für jeden Bildpunkt und ein Schaltelement der gemeinsamen Elektrode in der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung dieser Ausführungsform verwendet, sodass das Potential in einem Speicherkondensator für eine lange Zeitdauer gehalten werden kann. Dadurch kann die Schreibfrequenz der Bildsignale beträchtlich reduziert werden, was eine wesentliche Reduktion des Stromverbrauchs während der Anzeige eines Standbilds und eine wesentlich geringere Anstrengung für die Augen mit sich bringt.
Es ist zu beachten, dass diese Ausführungsform mit einer beliebigen anderen der hier beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann.
(Ausführungsform 3)
In dieser Ausführungsform werden ein Beispiel für einen Transistor mit einer darin enthaltenen Oxidhalbleiterschicht für die Verwendung in der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung der Ausführungsform 1 oder 2 und ein Beispiel für ein Herstellungsverfahren für den Transistor im Detail mit Bezug auf 9A bis 9E beschrieben. Gleiche Teile wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen, Teile mit ähnlichen Funktionen wie bei den Teilen der oben beschriebenen Ausführungsformen und ähnliche Schritte wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen werden nicht nochmals ausführlich beschrieben.
9A bis 9E zeigen ein Beispiel für einen Querschnittaufbau eines Transistors. Der in 9A bis 9E gezeigte Transistor ist ein invertierter, gestapelter Transistor mit einem untenliegenden Gate, der in der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung der Ausführungsform 1 oder 2 verwendet werden kann. In einem Transistor, der wie für diese Ausführungsform beschrieben eine Oxidhalbleiterschicht in einem Kanalbildungsbereich aufweist, ist der zwischen einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode während des Aus-Zustands des Transistors fließende Strom extrem klein. Indem der Transistor als der Bildpunkttransistor des Flüssigkristall-Anzeigepaneels verwendet wird, kann eine Verschlechterung der zu dem Bildpunkt geschriebenen Bilddaten in einer Bildhalteperiode unterdrückt werden.
Im Folgenden werden Schritte zum Herstellen des Transistors 510 über einem Substrat 505 mit Bezug auf 9A bis 9E beschrieben.
Zuerst wird ein leitender Film über dem mit einer isolierenden Oberfläche versehenen Substrat 505 ausgebildet, wobei dann eine Gate-Elektrodenschicht 511 in einem ersten Fotolithographieschritt ausgebildet wird. Es ist zu beachten, dass eine Resistmaske durch ein Tintenstrahlverfahren ausgebildet werden kann. Für das Ausbilden der Resistmaske durch ein Tintenstrahlverfahren ist keine Fotomaske erforderlich, sodass die Herstellungskosten reduziert werden können.
In dieser Ausführungsform wird ein Glassubstrat als das Substrat 505 mit einer isolierenden Oberfläche verwendet.
Ein Isolationsfilm, der als Basisfilm dient, kann zwischen dem Substrat 505 und der Gate-Elektrodenschicht 511 vorgesehen sein. Der Basisfilm weist eine Funktion zum Verhindern einer Diffusion von Verunreinigungselementen aus dem Substrat 505 auf und kann mit einem einschichtigen Aufbau oder einem gestapelten Aufbau unter Verwendung eines Siliciumnitridfilms, eines Siliciumoxidfilms, eines Siliciumnitridoxidfilms und/oder eines Siliciumoxinitridfilms ausgebildet werden.
Die Gate-Elektrodenschicht 511 kann mit einem einschichtigen Aufbau oder einem gestapelten Aufbau unter Verwendung eines Metallmaterials wie etwa Molybdän, Titan, Tantal, Wolfram, Aluminium, Kupfer, Neodym oder Scandium bzw. einer Legierung, die ein beliebiges dieser Materialien als Hauptkomponente enthält, ausgebildet werden.
Dann wird eine Gate-Isolationsschicht 507 über der Gate-Elektrodenschicht 511 ausgebildet. Die Gate-Isolationsschicht 507 kann mit einem einschichtigen Aufbau oder einem gestapelten Aufbau unter Verwendung einer Siliciumoxidschicht, einer Siliciumnitridschicht, einer Siliciumoxinitridschicht, einer Siliciumnitridoxidschicht, einer Alumniumoxidschicht, einer Aluminiumnitridschicht, einer Aluminiumoxinitridschicht, einer Aluminiumnitridoxidschicht und/oder einer Hafniumoxidschicht durch ein Plasma-CVD-Verfahren, ein Sputteringverfahren oder ähnliches ausgebildet werden.
Als Oxidhalbleiter wird in dieser Ausführungsform ein Oxidhalbleiter verwendet, der durch das Entfernen von Verunreinigungen zu einem i-Typ-Halbleiter oder zu im Wesentlichen einem i-Typ-Halbleiter umgebildet wurde. Ein derartiger gereinigter Oxidhalbleiter ist sehr empfindlich gegenüber einem Grenzflächenzustand und einer Grenzflächenladung, sodass die Grenzfläche zwischen der Oxidhalbleiterschicht und der Gate-Isolationsschicht wichtig ist. Aus diesem Grund muss die Gate-Isolationsschicht, die in Kontakt mit der gereinigten Oxidhalbleiterschicht ist, eine hohe Qualität aufweisen.
Zum Beispiel wird vorzugsweise ein Hochdichtes-Plasma-CVD-Verfahren unter Verwendung von Mikrowellen (z. B. mit einer Frequenz von 2,45 GHz) verwendet, wobei in diesem Fall eine dichte Isolationsschicht mit einer hohen Spannungsfestigkeit und einer hohen Qualität ausgebildet werden kann. Der gereinigte Oxidhalbleiter und die hochqualitative Gate-Isolationsschicht sind in einem engen Kontakt miteinander, wodurch die Grenzflächenzustandsdichte reduziert werden kann und vorteilhafte Grenzflächeneigenschaften erhalten werden können.
Natürlich kann auch ein anderes Filmbildungsverfahren wie etwa ein Sputteringverfahren oder ein Plasma-CVD-Verfahren verwendet werden, solange das Verfahren die Bildung einer hochqualitativen Isolationsschicht als der Gate-Isolationsschicht gestattet. Weiterhin kann eine Isolationsschicht, deren Filmqualität und Grenzflächeneigenschaft zwischen der Isolationsschicht und einem Oxidhalbleiter durch eine Wärmebehandlung nach dem Bilden der Isolationsschicht verbessert werden, als Gate-Isolationsschicht ausgebildet werden. Es kann eine beliebige Isolationsschicht als Gate-Isolationsschicht ausgebildet werden, solange die Isolationsschicht Eigenschaften aufweist, die eine Reduktion der Grenzflächenzustandsdichte an der Grenzfläche zwischen der Isolationsschicht und einem Oxidhalbleiter und eine Bildung einer vorteilhaften Grenzfläche und einer vorteilhaften Filmqualität gestatten.
Und damit möglichst wenig Wasserstoff, Hydroxylgruppe und Feuchtigkeit in der Gate-Isolationsschicht 507 und dem Oxidhalbleiterfilm 530 enthalten sind, wird das Substrat 505, über dem die Gate-Elektrodenschicht 511 ausgebildet wird bzw. das Substrat 505, über dem die Gate-Elektrodenschicht 511 und die Gate-Isolationsschicht 507 ausgebildet werden, in einer Vorheizkammer einer Sputtering-Vorrichtung vorgeheizt, um an dem Substrat 505 adsorbierte Verunreinigungen wie etwa Wasserstoff und Feuchtigkeit zu beseitigen. In der Vorheizkammer wird vorzugsweise eine Kryopumpe als Abführeineinheit verwendet. Es kann jedoch auch auf diese Vorheizbehandlung verzichtet werden. Weiterhin kann die Vorheizbehandlung auf ähnliche Weise auf dem Substrat 505, über dem Schichten bis zu einschließlich einer Source-Elektrodenschicht 515a und einer Drain-Elektrodenschicht 515b ausgebildet sind, durchgeführt werden, bevor eine Isolationsschicht 516 ausgebildet wird.
Dann wird der Oxidhalbleiterfilm 530 mit einer Dicke von größer als oder gleich 2 nm und kleiner als oder gleich 200 nm und vorzugsweise größer als oder gleich 5 nm und kleiner als oder gleich 30 nm über der Gate-Isolationsschicht 507 ausgebildet (siehe 9A).
Es ist zu beachten, dass vor dem Ausbilden der Oxidhalbleiterschicht 530 durch ein Sputteringverfahren pulvrige Substanzen (auch als Partikeln oder Staub bezeichnet), die an einer Oberfläche der Gate-Isolationsschicht 507 haften, vorzugsweise durch ein Umkehrsputtering entfernt werden, in dem ein Plasma durch das Einführen eines Argongases erzeugt wird. Das Umkehrsputtering ist ein Verfahren, in dem eine Hochfrequenz-Stromversorgung verwendet wird, um eine Spannung an einer Substratseite in einer Argonatmosphäre anzulegen, und ein Plasma um das Substrat herum erzeugt wird, um eine Oberfläche zu modifizieren. Anstelle einer Argonatmosphäre kann auch eine Stickstoffatmosphäre, eine Heliumatmosphäre, eine Sauerstoffatmosphäre oder ähnliches verwendet werden.
Als Oxidhalbleiter für den Oxidhalbleiterfilm 530 kann eines der folgenden Metalloxide verwendet werden: ein Vier-Komponenten-Metalloxid wie etwa ein In-Sn-Ga-Zn-O-basierter Oxidhalbleiter; ein Drei-Komponenten-Metalloxid wie etwa ein In-GA-Zn-O-basierter Oxidhalbleiter, ein In-Sn-Zn-O-basierter Oxidhalbleiter, ein In-Al-Zn-O-basierter Oxidhalbleiter, ein Sn-Ga-Zn-O-basierter Oxidhalbleiter, ein Al-Ga-Zn-O-basierter Oxidhalbleiter oder ein Sn-Al-Zn-O-basierter Oxidhalbleiter; ein Zwei-Komponenten-Metalloxid wie etwa ein In-Zn-O-basierter Oxidhalbleiter, ein Sn-Zn-O-basierter Oxidhalbleiter, ein Al-Zn-O-basierter Oxidhalbleiter, ein Zn-Mg-O-basierter Oxidhalbleiter, ein Sn-Mg-O-basierter Oxidhalbleiter, ein In-Mg-O-basierter Oxidhalbleiter oder ein In-Ga-O-basierter Oxidhalbleiter; ein In-O-basierter Oxidhalbleiter; ein Sn-O-basierter Oxidhalbleiter; ein Zn-O-basieter Oxidhalbleiter oder ähnliches. Weiterhin kann SiO₂ in dem Oxidhalbleiter enthalten sein. Zum Beispiel ist unter einem In-Ga-Zn-O-basierten Oxidhalbleiter ein Oxidfilm zu verstehen, der Indium (In), Gallium (Ga) und Zink (Zn) enthält, wobei keine besondere Beschränkung hinsichtlich des stöchiometrischen Verhältnisses vorgegeben ist. Der In-Ga-Zn-O-basierte Oxidhalbleiter kann auch ein anderes Element als In, Ga und Zn enthalten. In dieser Ausführungsform wird der Oxidhalbleiterfilm 530 durch ein Sputteringverfahren unter Verwendung eines In-Ga-Zn-O-basierten Oxidhalbleitertargets aufgetragen. Ein dieser Phase entsprechender Querschnitt ist in 9A gezeigt.
Als Target zum Ausbilden des Oxidhalbleiterfilms 530 durch ein Sputteringverfahren wird zum Beispiel ein Oxidtarget mit einem Zusammensetzungsverhältnis von In₂O₃:Ga₂O₃:ZnO=1:1:1 [Molarverhältnis] verwendet, um einen In-Ga-Zn-O-Film zu bilden. Ohne Beschränkungen hinsichtlich des Materials und der Komponente des Targets kann zum Beispiel ein Oxidtarget mit einem Zusammensetzungsverhältnis von In₂O₃:Ga₂O₃:ZnO=1:1:2 [Molarverhältnis] verwendet werden.
Weiterhin liegt die Füllungsrate des Oxidtargets bei 90% bis 100% und in bestimmten Ausführungsformen bei 95% bis 99,9%. Unter Verwendung eines Oxidtargets mit einer hohen Füllungsrate kann ein dichter Oxidhalbleiterfilm ausgebildet werden.
Vorzugsweise wird ein hochreines Gas, aus dem Verunreinigungen wie etwa Wasserstoff, Wasser, Hydroxylgruppe oder Hydrid entfernt wurden, als Sputteringgas für die Ausbildung des Oxidhalbleiterfilms 530 verwendet.
Das Substrat wird in einer Depositionskammer mit einem reduzierten Druck gehalten, wobei die Substrattemperatur auf Temperaturen von höher als oder gleich 100°C und niedriger als oder gleich 600°C und vorzugsweise auf höher als oder gleich 200°C und niedriger als oder gleich 400°C gesetzt wird. Indem der Oxidhalbleiterfilm ausgebildet wird, während das Substrat erhitzt wird, kann die Konzentration der in dem ausgebildeten Oxidhalbleiterfilm enthaltenen Verunreinigungen reduziert werden. Außerdem kann eine Beschädigung aufgrund des Sputterings reduziert werden. Dann wird ein Sputteringgas, aus dem Wasserstoff und Feuchtigkeit entfernt wurden, in die Depositionskammer eingeführt, während die darin verbleibende Feuchtigkeit entfernt wird, und wird der Oxidhalbleiterfilm 530 über dem Substrat 505 unter Verwendung des oben genannten Targets ausgebildet. Um die in der Depositionskammer verbleibende Feuchtigkeit zu entfernen, wird vorzugsweise eine Einschlussvakuumpumpe wie etwa eine Kryopumpe, eine Ionenpumpe oder eine Titansublimationspumpe verwendet. Die Evakuierungseinheit kann eine Turbopumpe mit einer Kühlfalle sein. In der Depositionskammer, die durch die Kryopumpe evakuiert wird, werden ein Wasserstoffatom, eine Verbindung mit einem darin enthaltenen Wasserstoffatom wie etwa Wasser (H₂O) (und vorzugsweise auch eine Verbindung mit einem darin enthaltenen Kohlenstoffatom) und ähnliches entfernt, sodass die Konzentration der Verunreinigungen in dem in der Depositionskammer ausgebildeten Oxidhalbleiterfilm reduziert werden kann.
Die Atmosphäre für das Sputteringverfahren kann eine Edelgasatmosphäre (gewöhnlich Argon), eine Sauerstoffatmosphäre oder eine gemischte Atmosphäre aus einem Edelgas und Sauerstoff sein.
In einem Beispiel für die Depositionsbedingungen beträgt die Distanz zwischen dem Substrat und dem Target 100 mm, liegt der Druck bei 0,6 Pa, führt die Gleichstromquelle eine Leistung von 0,5 kW zu und ist die Atmosphäre eine Sauerstoffatmosphäre (liegt das Verhältnis der Sauerstoffflussrate bei 100%). Vorzugsweise wird eine gepulste Gleichstromquelle verwendet, wobei in diesem Fall pulverige Substanzen (auch als Partikeln oder Staub bezeichnet), die bei der Deposition erzeugt werden, reduziert werden können und die Filmdicke gleichmäßig vorgesehen werden kann.
Dann wird der Oxidhalbleiterfilm 530 in einem zweiten Fotolithographieschritt zu einer inselförmigen Oxidhalbleiterschicht verarbeitet. Eine Resistmaske zum Ausbilden der inselförmigen Oxidhalbleiterschichten kann durch ein Tintenstrahlverfahren ausgebildet werden. Für das Ausbilden der Resistmaske durch ein Tintenstrahlverfahren ist keine Fotomaske erforderlich, sodass die Herstellungskosten reduziert werden können.
Wenn ein Kontaktloch in der Gate-Isolationsschicht 507 ausgebildet wird, kann ein Schritt zum Ausbilden des Kontaktlochs gleichzeitig zu der Verarbeitung des Oxidhalbleiterfilms 530 durchgeführt werden.
Für das Ätzen des Oxidhalbleiterfilms 530 kann ein Nass- oder Trockenätzen verwendet werden. Als Ätzmittel für das Nassätzen des Oxidhalbleiterfilms 530 kann zum Beispiel eine gemischte Lösung aus Phosphorsäure, Essigsäure, Salpetersäure oder ähnlichem verwendet werden. Außerdem kann ITO07N (hergestellt von KANTO CHEMICAL CO., INC.) verwendet werden.
Dann wird eine erste Wärmebehandlung auf der Oxidhalbleiterschicht durchgeführt. Die Oxidhalbleiterschicht kann durch diese erste Wärmebehandlung dehydriert oder dehydrogeniert werden. Die Temperatur der ersten Wärmebehandlung ist höher als oder gleich 400°C und niedriger als oder gleich 750°C und vorzugsweise höher als oder gleich 400°C und niedriger als die Belastungsgrenze des Substrats. Dabei wird das Substrat in einen elektrischen Ofen gegeben, der eine Art von Wärmebehandlungsvorrichtung ist, und wird die Wärmebehandlung auf der Oxidhalbleiterschicht bei 450°C eine Stunde lang in einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt, wobei die Oxidhalbleiterschicht dann nicht an die Luft ausgesetzt wird, um das Eindringen von Wasser oder Wasserstoff in die Oxidhalbleiterschicht zu verhindern. Auf diese Weise wird eine Oxidhalbleiterschicht 531 erhalten (siehe 9B).
Es ist zu beachten, dass die Wärmebehandlungsvorrichtung nicht auf einen elektrischen Ofen beschränkt ist, wobei auch eine beliebige andere Vorrichtung zum Erhitzen eines zu verarbeitenden Objekts durch eine Wärmeleitung oder Wärmestrahlung von einem Heizelement wie etwa einem Widerstandsheizelement verwendet werden kann. Zum Beispiel kann eine RTA-Vorrichtung für eine schnelle thermische Verarbeitung wie etwa eine Gas-RTA(GRTA)-Vorrichtung oder eine Lampen-RTA(LRTA)-Vorrichtung verwendet werden. Eine LRTA-Vorrichtung ist eine Vorrichtung zum Erhitzen eines zu verarbeitenden Objekts durch eine Lichtstrahlung (eine elektromagnetische Welle), die von einer Lampe wie etwa einer Halogenlampe, einer Metallhalidlampe, einer Xenonbogenlampe, einer Kohlenbogenlampe, einer Hochdruck-Sodiumlampe oder einer Hochdruck-Quecksilberlampe emittiert wird. Eine GRTA-Vorrichtung ist eine Vorrichtung für eine Wärmebehandlung unter Verwendung eines Hochtemperaturgases. Als Hochtemperaturgas wird ein Inertgas, das nicht mit dem durch die Wärmebehandlung zu verarbeitenden Objekt reagiert, wie etwa Stickstoff oder ein Edelgas wie etwa Argon verwendet.
Zum Beispiel kann als erste Wärmebehandlung eine GRTA durchgeführt werden, bei der das Substrat in ein auf eine Temperatur von 650°C bis 700°C geheiztes Inertgas bewegt wird, für mehrere Minuten erhitzt wird und aus dem auf die hohe Temperatur geheizten Gas heraus bewegt wird.
In der ersten Wärmebehandlung ist vorzugsweise kein Wasser, Wasserstoff oder ähnliches in der Stickstoffatmosphäre oder in dem Edelgas wie etwa Helium, Neon oder Argon enthalten. Vorzugsweise ist die Reinheit des Stickstoffs oder Edelgases wie etwa Helium, Neon oder Argon, das in die Wärmebehandlungsvorrichtung eingeführt wird, auf 6 N (99,9999%) oder höher und noch besser auf 7 N (99,99999%) oder höher gesetzt (d. h. die Verunreinigungskonzentration liegt bei 1 ppm oder weniger und noch besser bei 0,1 ppm oder weniger).
Nachdem die Oxidhalbleiterschicht in der ersten Wärmebehandlung erhitzt wurde, kann ein hochreines Sauerstoffgas, ein hochreines N₂O-Gas oder ultratrockene Luft (mit einem Taupunkt von weniger oder gleich –40°C und vorzugsweise von weniger oder gleich –60°C) in den Ofen eingeführt werden. Vorzugsweise sind kein Wasser, Wasserstoff oder ähnliches in dem Sauerstoffgas oder N₂O-Gas enthalten. Die Reinheit des Sauerstoffgases oder N₂O-Gases, das in die Wärmebehandlungsvorrichtung eingeführt wird, liegt vorzugsweise bei 6 N oder höher und noch besser bei 7 N oder höher (d. h. die Verunreinigungskonzentration in dem Sauerstoffgas oder N₂O-Gas liegt vorzugsweise bei 1 ppm oder weniger und noch besser bei 0,1 ppm oder weniger). Sauerstoff, der eine Hauptkomponente des Oxidhalbleiters ist und durch den Schritt zum Entfernen von Verunreinigungen mittels einer Dehydrierung oder Dehydrogenierung reduziert wurde, wird unter Verwendung des Effekts des Sauerstoffgases oder N₂O-Gases zugeführt, sodass die Oxidhalbleiterschicht zu einem i-Typ (intrinsischen Typ) gereinigt werden kann.
Die erste Wärmebehandlung der Oxidhalbleiterschicht kann auf dem Oxidhalbleiterfilm 530 durchgeführt werden, der noch nicht zu der inselförmigen Oxidhalbleiterschicht verarbeitet wurde. In diesem Fall wird das Substrat nach der ersten Wärmebehandlung aus der Heizvorrichtung genommen, wobei dann ein Fotolithographieprozess durchgeführt wird.
Es ist zu beachten, dass die erste Wärmebehandlung zu einem der folgenden Zeitpunkte ohne Einschränkungen in Bezug auf den oben genannten Zeitablauf durchgeführt werden kann, solange die erste Wärmebehandlung nach der Ausbildung der Oxidhalbleiterschicht, nach der Ausbildung einer Source-Elektrodenschicht und einer Drain-Elektrodenschicht über der Oxidhalbleiterschicht und nach der Ausbildung einer Isolationsschicht über der Source-Elektrodenschicht und der Drain-Elektrodenschicht durchgeführt wird.
Weiterhin kann der Schritt zum Ausbilden des Kontaktlochs in der Gate-Isolationsschicht 507 entweder vor oder nach der Durchführung der ersten Wärmebehandlung auf dem Halbleiterfilm 530 durchgeführt werden.
Alternativ hierzu kann die Oxidhalbleiterschicht in zwei separaten Filmausbildungsschritten und zwei separaten Wärmebehandlungsschritten ausgebildet werden. Die derart ausgebildete Oxidhalbleiterschicht weist einen dicken kristallinen Bereich auf, d. h. einen kristallinen Bereich, dessen c-Achse mit der Richtung senkrecht zu einer Oberfläche der Schicht ausgerichtet ist, auch wenn ein Oxid, ein Nitrid, ein Metall oder ähnliches als Material für eine Basiskomponente verwendet wird. Zum Beispiel wird ein erster Oxidhalbleiterfilm mit einer Dicke größer als oder gleich 3 nm und kleiner als oder gleich 15 nm ausgebildet und wird eine erste Wärmebehandlung in einem Stickstoff, Sauerstoff, Edelgas oder in einer Trockenluftatmosphäre bei 450°C bis 850°C und vorzugsweise bei 550°C bis 750°C durchgeführt, sodass der erste Oxidhalbleiterfilm einen kristallinen Bereich (einschließlich eines plattenartigen Kristalls) in einem Bereich einschließlich seiner Oberfläche aufweist. Dann wird ein zweiter Oxidhalbleiterfilm mit einer größeren Dicke als der erste Oxidhalbleiterfilm ausgebildet und wird eine zweite Wärmebehandlung bei 450°C bis 850°C und vorzugsweise bei 600°C bis 700°C durchgeführt, sodass das Kristallwachstum nach oben fortschreitet, wobei der erste Oxidhalbleiterfilm als ein Seed für das Kristallwachstum verwendet wird und der gesamte zweite Oxidhalbleiterfilm kristallisiert wird. Auf diese Weise kann der Oxidhalbleiterfilm mit einem dicken kristallinen Bereich ausgebildet werden.
Dann wird ein leitender Film, der als die Source-Elektrodenschicht und die Drain-Elektrodenschicht dient (einschließlich einer Verdrahtung, die unter Verwendung derselben Schicht wie die Source-Elektrodenschicht und die Drain-Elektrodenschicht gebildet wird), über der Gate-Isolationsschicht 507 und der Oxidhalbleiterschicht 531 ausgebildet. Als leitender Film, der als die Source-Elektrodenschicht und die Drain-Elektrodenschicht dient, kann zum Beispiel ein Metallfilm mit einem aus der Gruppe von Al, Cr, Cu, Ta, Ti, Mo und W gewählten Element oder ein Metallnitridfilm, der eines der oben genannten Elemente als Komponente enthält (wie z. B. ein Titannitridfilm, ein Molybdännitridfilm oder ein Wolframnitridfilm) verwendet werden. Alternativ hierzu kann ein Film aus einem Metall mit einem hohen Schmelzpunkt wie etwa Ti, Mo oder W oder ein Metallnitridfilm (wie z. B. ein Titannitridfilm, ein Molybdännitridfilm oder ein Wolframnitridfilm) über und/oder unter dem Metallfilm wie etwa einem Al-Film oder Cu-Film ausgebildet werden. Insbesondere wird ein leitender Film mit darin enthaltenem Titan auf der Seite in Kontakt mit der Oxidhalbleiterschicht vorgesehen.
Eine Resistmaske wird über dem leitenden Film in einem dritten Fotolithographieschritt ausgebildet, wobei ein wahlweises Ätzen durchgeführt wird, um die Source-Elektrodenschicht 515a und die Drain-Elektrodenschicht 515b auszubilden, wobei die Resistmaske anschließend entfernt wird (siehe 9C).
Eine Belichtung während der Ausbildung der Resistmaske in dem dritten Fotolithographieschritt kann unter Verwendung von ultraviolettem Licht, KrF-Laserlicht oder ArF-Laserlicht durchgeführt werden. Eine Kanallänge (L) eines später ausgebildeten Transistors wird durch die Distanz zwischen unteren Enden der Source-Elektrodenschicht und der Drain-Elektrodenschicht bestimmt, die einander über die Oxidhalbleiterschicht 531 benachbart sind. Wenn eine Belichtung für eine Kanallänge (L) von weniger als 25 nm durchgeführt wird, kann die Belichtung während der Ausbildung der Resistmaske in dem dritten Fotolithographieschritt unter Verwendung eines extremem ultravioletten Lichts mit einer extrem kurzen Wellenlänge von mehreren Nanometern bis mehreren zehn Nanometern durchgeführt werden. Bei der Belichtung durch ein extremes ultraviolettes Licht ist die Auflösung hoch und ist die Fokustiefe groß. Die Kanallänge (L) des später auszubildenden Transistors kann also größer als oder gleich 10 nm und kleiner als oder gleich 1000 nm sein, wobei die Schaltung mit einer höheren Geschwindigkeit betrieben werden kann.
Um die Anzahl von Photomasken und die Anzahl von Schritten in der Fotolithographie zu reduzieren, kann ein Ätzschritt unter Verwendung einer Resistmaske durchgeführt werden, die unter Verwendung einer Mehrtonmaske ausgebildet wird, die eine Belichtungsmaske ist, durch die Licht mit einer Vielzahl von Intensitäten durchgelassen wird. Eine unter Verwendung einer Mehrtonmaske ausgebildete Resistmaske weist eine Vielzahl von Dicken auf, wobei ihre Form durch Ätzen geändert werden kann. Die Resistmaske kann also in einer Vielzahl von Ätzschritten zum Ausbilden von verschiedenen Mustern verwendet werden. Es kann also eine Resistmaske in Entsprechung zu wenigstens zwei Arten von verschiedenen Mustern unter Verwendung einer einzelnen Mehrtonmaske ausgebildet werden. Deshalb kann die Anzahl der Belichtungsmasken reduziert werden und kann auch die Anzahl der entsprechenden Fotolithographieschritte reduziert werden, sodass also ein Prozess vereinfacht werden kann.
Vorzugsweise werden die Ätzbedingungen derart optimiert, dass die Oxidhalbleiterschicht 531 nicht geätzt und geteilt wird, wenn der leitende Film geätzt wird. Es ist jedoch schwierig, Bedingungen zu erhalten, unter denen nur der leitende Film geätzt wird und die Oxidhalbleiterschicht 531 gar nicht geätzt wird. Aus diesem Grund wird in einigen Fällen nur ein Teil der Oxidhalbleiterschicht 531 zu einer Oxidhalbleiterschicht mit einer Vertiefung geätzt, während der leitende Film geätzt wird.
Weil in dieser Ausführungsform ein Ti-Film als leitender Film verwendet wird und ein In-Ga-Zn-O-basierter Oxidhalbleiterfilm für die Oxidhalbleiterschicht 531 verwendet wird, wird eine Ammoniak-Wasserstoffperoxid-Mischung (eine Mischlösung aus Ammoniak, Wasser und einer Wasserstoffperoxidlösung) als Ätzmittel verwendet.
Dann kann durch eine Plasmabehandlung unter Verwendung eines Gases wie etwa N₂O, N₂ oder Ar an der Oberfläche eines freiliegenden Teils der Oxidhalbleiterschicht adsorbiertes Wasser oder ähnliches entfernt werden. Wenn die Plasmabehandlung durchgeführt wird, wird die Isolationsschicht 516, die als Schutzisolationsfilm in Kontakt mit dem Teil der Oxidhalbleiterschicht dient, ohne eine Aussetzung an die Luft ausgebildet.
Die Isolationsschicht 516 kann mit einer Dicke von wenigstens 1 nm durch ein Verfahren wie etwa ein Sputteringverfahren ausgebildet werden, in dem keine Verunreinigungen wie etwa Wasser und Wasserstoff in die Isolationsschicht 516 eindringen. Wenn Wasserstoff in der Isolationsschicht 516 enthalten ist, kann Wasserstoff in die Oxidhalbleiterschicht eindringen oder kann Sauerstoff aus der Oxidhalbleiterschicht durch den Wasserstoff extrahiert werden, sodass ein Rückkanal der Oxidhalbleiterschicht einen kleineren Widerstand (des n-Typs) aufweisen kann und dadurch ein parasitärer Kanal gebildet wird. Deshalb ist es wichtig, dass ein Ausbildungsverfahren verwendet wird, in dem kein Wasserstoff eingesetzt wird, damit die Isolationsschicht 516 möglichst wenig Wasserstoff enthält.
In dieser Ausführungsform wird als Isolationsschicht 516 ein Siliciumoxidfilm mit einer Dicke von 200 nm durch ein Sputteringverfahren ausgebildet. Die Substrattemperatur bei der Filmausbildung kann höher als oder gleich der Raumtemperatur und niedriger als oder gleich 300°C sein und liegt in dieser Ausführungsform bei 100°C. Der Siliciumoxidfilm kann durch ein Sputteringverfahren in einer Edelgasatmosphäre (gewöhnlich Argon), einer Sauerstoffatmosphäre oder einer gemischten Atmosphäre aus einem Edelgas und Sauerstoff ausgebildet werden. Als ein Ziel kann ein Siliciumoxidtarget oder ein Siliciumtarget verwendet werden. Zum Beispiel kann der Siliciumoxidfilm unter Verwendung eines Siliciumtargets durch ein Suptteringverfahren in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre ausgebildet werden. Als Isolationsschicht 516, die in Kontakt mit der Oxidhalbleiterschicht ausgebildet ist, kann ein anorganischer Isolationsfilm, der keine Verunreinigungen wie etwa Feuchtigkeit, Wasserstoffionen und OH^– enthält und das Eindringen von Verunreinigungen von außen verhindert, verwendet werden. Gewöhnlich wird ein Siliciumoxidfilm, ein Siliciumoxintridfilm, ein Aluminiumoxidfilm, ein Aluminiumoxinitridfilm oder ähnliches verwendet.
Wie bei der Ausbildung des Oxidhalbleiterfilms 530 wird vorzugsweise eine Einschlussvakuumpumpe (z. B. eine Kryopumpe) verwendet, um in einer Depositionskammer zum Ausbilden der Isolationsschicht 516 verbleibende Feuchtigkeit zu entfernen. Die Isolationsschicht 516 wird in einer Depositionskammer ausgebildet, in der eine Evakuierung mittels einer Kryopumpe durchgeführt wurde, wodurch die Konzentration von Verunreinigungen in der Isolationsschicht 516 reduziert werden kann. Eine Turbopumpe mit einer Kühlfalle kann als eine Evakuierungseinheit verwendet werden, um eine in der Depositionskammer zum Ausbilden der Isolationsschicht 516 verbleibende Feuchtigkeit zu entfernen.
Vorzugsweise wird ein hochreines Gas, aus dem Verunreinigungen wie etwa Wasserstoff, Wasser, Hydroxylgruppe oder Hydrid entfernt wurden, als ein Sputteringgas zum Ausbilden der Isolationsschicht 516 verwendet.
Dann wird eine zweite Wärmebehandlung (vorzugsweise bei 200°C bis 400°C und zum Beispiel bei 250°C bis 350°C) in einer Inertgasatmosphäre oder einer Sauerstoffgasatmosphäre durchgeführt. Zum Beispiel wird die zweite Wärmebehandlung in einer Stickstoffatmosphäre bei 250°C eine Stunde lang durchgeführt. In der zweiten Wärmebehandlung wird ein Teil der Oxidhalbleiterschicht (ein Kanalausbildungsbereich) erhitzt, während er in Kontakt mit der Isolationsschicht 516 ist.
Wie oben beschrieben, wird die erste Wärmbehandlung auf dem Oxidhalbleiterfilm durchgeführt, wodurch Verunreinigungen wie etwa Wasserstoff, Feuchtigkeit, Hydroxylgruppe oder Hydrid (auch als Wasserstoffverbindung bezeichnet) wunschgemäß aus der Oxidhalbleiterschicht entfernt werden können und Sauerstoff, der eine der Hauptkomponenten des Oxidhalbleiters ist, aber durch den Schritt zum Beseitigen der Verunreinigungen reduziert wurde, zugeführt werden kann. Durch die oben genannten Schritte wird die Oxidhalbleiterschicht zu einem i-Typ-Halbleiter (des intrinsischen Typs) gereinigt.
Durch die vorstehend beschriebenen Schritte wird der Transistor 510 ausgebildet (9D).
Wenn eine Siliciumoxidschicht mit vielen Defekten als Isolationsschicht 516 verwendet wird, weist eine Wärmebehandlung nach der Ausbildung der Silciumoxidschicht den Effekt auf, dass in der Oxidhalbleiterschicht enthaltene Verunreinigungen wie etwa Wasserstoff, Feuchtigkeit, eine Hydroxylgruppe oder Hydrid zu der Oxidisolationsschicht diffundiert werden, sodass die in der Oxidhalbleiterschicht enthaltenen Verunreinigungen weiter reduziert werden können.
Eine Schutzisolationsschicht 506 kann zusätzlich über der Isolationsschicht 516 ausgebildet werden. Als die Schutzisolationsschicht 506 wird zum Beispiel ein Siliciumnitridfilm durch ein HF-Sputteringverfahren ausgebildet. Ein HF-Sputteringverfahren weist eine hohe Produktivität auf und wird also vorzugsweise als ein Ausbildungsverfahren für die Schutzisolationsschicht verwendet. Als Schutzisolationsschicht wird ein anorganischer Isolationsfilm, der keine Verunreinigungen wie etwa Feuchtigkeit enthält und das Eindringen von Verunreinigungen von außen verhindert, verwendet. Zum Beispiel wird ein Siliciumnitridfilm, ein Aluminiumnitridfilm oder ähnliches verwendet. In dieser Ausführungsform wird die Schutzisolationsschicht 506 unter Verwendung eines Siliciumnitridfilms ausgebildet (siehe 9E).
In dieser Ausführungsform wird als Schutzisolationsschicht 506 ein Siliciumnitridfilm ausgebildet, indem das Substrat 505, über dem Schichten bis hin zu der Isolationsschicht 516 ausgebildet sind, auf eine Temperatur von 100°C bis 400°C erhitzt wird, ein Sputteringgas mit einem darin enthaltenen hochreinen Stickstoff, aus dem Wasserstoff und Feuchtigkeit entfernt wurden, eingeführt wird und ein Target aus einem Siliciumhalbleiter verwendet wird. In diesem Schritt wird die Schutzisolationsschicht 506 vorzugsweise ausgebildet, während die in der Depositionskammer verbleibende Feuchtigkeit wie bei der Ausbildung der Isolationsschicht 516 entfernt wird.
Nachdem die Schutzisolationsschicht ausgebildet wurde, kann eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur höher als oder gleich 100°C und niedriger als oder gleich 200°C eine Stunde und 30 Minuten lang in der Luft durchgeführt werden. Die Wärmebehandlung kann mit einer fixen Heiztemperatur durchgeführt werden. Alternativ hierzu kann die folgende Änderung in der Heiztemperatur mehrfach durchgeführt werden, wobei die Heiztemperatur von der Raumtemperatur zu einer Temperatur höher als oder gleich 100°C und niedriger als oder gleich 200°C erhöht und dann auf Raumtemperatur gesenkt wird.
Bei dem für dieses Beispiel beschriebenen Transistor ist der zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode im ausgeschalteten Zustand der Transistors fließende Strom extrem klein. Wenn also der Transistor als ein Bildpunkttransistor eines Flüssigkristall-Anzeigepaneels verwendet wird, kann eine Verschlechterung der an einem Bildpunkt geschriebenen Bilddaten während einer Bildhalteperiode unterdrückt werden. Deshalb kann die Bildhalteperiode verlängert werden und kann die Bildschreibfrequenz reduziert werden. Es kann also der Stromverbrauch reduziert werden, indem ein Flüssigkristall-Anzeigepaneel verwendet wird, in dem der als ein Beispiel in dieser Ausführungsform beschriebene Transistor verwendet wird. Weiterhin wird während der Bildhalteperiode ein fixes Potential von dem Kondensator in der Stützschaltung zugeführt, sodass der DC-DC-Wandler gestoppt werden kann. Außerdem leckt die in dem Kondensator geladene elektrische Ladung nicht über den als Beispiel in dieser Ausführungsform beschriebenen Transistor. Auf diese Weise kann der Stromverbrauch weiter reduziert werden.
Es ist zu beachten, dass diese Ausführungsform mit einer beliebigen der anderen hier beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann.
[Beispiel]
In diesem Beispiel werden die Effekte einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung beschrieben, die ein Flüssigkristall-Anzeigepaneel enthält, das durch Strom aus einem DC-DC-Wandler oder einer Stützschaltung betrieben wird und Standbilder mit verschiedenen Frequenzen schreibt.
Der Aufbau einer beispielhaften Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung wird im folgenden mit Bezug auf das Blockdiagramm von 10 beschrieben. Die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung umfasst eine Solarzelle, einen Lithium-Ionen-Kondensator, eine Treiberschaltung, ein Wandlungssubstrat und ein Flüssigkristall-Anzeigepaneel.
Die Treiberschaltung umfasst einen DC-DC-Wandler, der +3,3 V zu einem Mikroprozessor ausgibt, einen DC-DC-Wandler, der +14 V zu einer Stromversorgungs-Erzeugungsschaltung über eine Stützschaltung ausgibt, und einen DC-DC-Wandler, der –14 V zu der Stromversorgungs-Erzeugungsschaltung über eine Stützschaltung ausgibt. Die Stromversorgungsschaltung führt Strom zu einer Signalerzeugungsschaltung zu und führt Strom zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel über das Wandlungssubstrat zu.
Der Mikroprozessor liest Bilddaten aus einem Flash-Speicher und sendet die Daten zu einem Flüssigkristalltreiber-IC. Der Flüssigkristalltreiber-IC führt die Bilddaten zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel über das Wandlungssubstrat zu. Die Solarzelle lädt den Lithium-Ionen-Kondensator durch das Zuführen von Strom auf. Der Lithium-Ionen-Kondensator führt Strom zu der Treiberschaltung zu. Die Treiberschaltung treibt das Flüssigkristall-Anzeigepaneel unter Verwendung des Wandlungssubstrats.
Eine Konfiguration der Stützschaltung in der hier beispielhaft beschriebenen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ist in 11 gezeigt. Die Stützschaltung enthält eine erste Schaltung, in welcher der aus dem DC-DC-Wandler ausgegebene Strom die Stromversorgungs-Erzeugungsschaltung über Gleichrichterelemente erreicht, und eine zweite Schaltung, in welcher der aus dem DC-DC-Wandler ausgegebene Strom die Stromversorgungs-Erzeugungsschaltung über eine Begrenzungsschaltung und zwei Gleichrichterelemente erreicht. Ein Kondensator ist zwischen den zwei Gleichrichterelementen der zweiten Schaltung verbunden. Der Mikroprozessor überwacht das Potential des Kondensators.
Es wurde die Zeitdauer gemessen, für welche die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau unter Verwendung des Lithium-Ionen-Kondensators betrieben werden kann. Es ist zu beachten, dass die Messung derart durchgeführt wurde, dass ein Lithium-Ionen-Kondensator mit einer Speicherkapazität von 4,1 mAh verwendet wurde und die Zeitdauer, die der Anfangswert der Ausgangsspannung des Lithium-Ionen-Kondensator für ein Absinken von 4 V auf 3,5 V benötigt, als die Zeitdauer betrachtet wurde, für welche die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung betrieben werden kann. Außerdem wurde das Potential des Kondensators alle zwei Sekunden geprüft.
In dem Kurvendiagramm von 12 sind die Ergebnisse zu der Zeitdauer, für welche der Lithium-Ionen-Kondensator die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung betreiben kann, in Bezug auf die Intervalle zwischen Bildschreiboperationen durch eine durchgezogene Linie wiedergegeben. Wenn das Intervall zwischen den Bildschreiboperationen von 10 Sekunden auf 600 Sekunden vergrößert wurde, war die Zeitdauer, für welche die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung dieses Beispiels betrieben werden konnte, ungefähr 6,7 mal länger. Die Zeitdauer, für welche die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung dieses Beispiels betrieben werden konnte, hing stark von dem Intervall zwischen den Bildschreiboperationen ab, wobei der DC-DC-Wandler in einer Bildhalteperiode gestoppt wurde und ein Effekt für eine Reduktion des Stromverbrauchs erzielt wurde.
[Vergleichsbeispiel]
Es wurde die Zeitdauer gemessen, für welche eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ohne eine Stützschaltung wie in der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des oben genannten Beispiels unter Verendung des Lithium-Ionen-Kondensators 1 betrieben werden kann. Dabei waren zwei Wandler verbunden, sodass die Potentiale direkt zu der Stromversorgungs-Erzeugungsschaltung ausgegeben wurden, wobei die Ausgangspotentiale der Wandler auf +13 V und –13 V gesetzt waren.
In dem Kurvendiagramm von 12 sind die Ergebnisse zu der Zeitdauer, für welche der Lithium-Ionen-Kondensator die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung betreiben kann, in Bezug auf die Intervalle zwischen Bildschreiboperationen durch eine Strichlinie wiedergegeben. Wenn das Intervall zwischen den Bildschreiboperationen von 10 Sekunden auf 600 Sekunden erhöht wurde, war die Zeitdauer, für welche die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung dieses Vergleichsbeispiels betrieben werden konnte, ungefähr 1,7 mal länger.
Die Zeitdauer, für welche die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung des Beispiels mit der Stützschaltung betrieben werden konnte, war 3,46 mal länger als die Zeitdauer, für welche die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung dieses Vergleichsbeispiels betrieben werden konnte.
Die vorliegende Anmeldung beruht auf der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennummer 2010-100365 , die am 23. April 2010 am japanischen Patentamt eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hier unter Bezugnahme eingeschlossen ist.
Liste der Bezugszeichen

100: Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung; 110: Treiberschaltungsteil; 112: Schaltschaltung; 113: Anzeigesteuerschaltung; 114: arithmetische Schaltung; 115a: Signalerzeugungsschaltung; 115b: Flüssigkristall-Treiberschaltung; 116: Stromversorgungsschaltung; 117: Stromversorgungspotential-Erzeugungsschaltung; 118a: DC-DC-Wandler; 118b: DC-DC-Wandler; 118c: DC-DC-Wandler; 119a: Stützschaltung; 119b: Stützschaltung; 120: Flüssigkristall-Anzeigepaneel; 121: Bildpunkt-Treiberschaltungsteil; 121A: Gate-Leitung-Treiberschaltung; 121B: Source-Leitung-Treiberschaltung; 122: Bildpunktteil; 123: Bildpunkt; 124: Gate-Leitung; 125: Source-Leitung; 126: Anschlussteil; 126A: Anschluss; 126B: Anschluss; 127: Schaltelement; 128: gemeinsame Elektrode; 130: Hintergrundbeleuchtungsteil; 131: Hintergrundbeleuchtungs-Steuerschaltung; 132: Hintergrundbeleuchtung; 140: Speichereinrichtung; 150: Stromversorgungsteil; 151: sekundäre Batterie; 155: Solarzelle; 160: Eingabeeinrichtung; 190a: erster Schalter; 190b: zweiter Schalter; 191a: erste Begrenzungsschaltung; 192a: Kondensator; 192b: Kondensator; 193a: zweiter Schalter; 193b: zweiter Schalter; 194a: dritter Schalter; 194b: dritter Schalter; 195a: Anschluss; 195b: Anschluss; 210: Bildpunkt; 214: Transistor; 215: Flüssigkristallelement; 505: Substrat; 506: Schutzisolationsschicht; 507: Gate-Isolationsschicht; 510: Transistor; 511: Gate-Elektrodenschicht; 515a: Source-Elektrodenschicht; 515b: Drain-Elektrodenschicht; 516: Isolationsschicht; 530: Oxidhalbleiterfilm; 531: Oxidhalbleiterschicht; 601: Periode; 602: Periode; 603: Periode; 604: Periode; 1401: Periode; 1402; Periode; 1403: Periode; und 1404: Periode.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7321353 [0005]
JP 2010-100365 [0208]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

K. Tsuda et al., IDW' 02, Proc., Seiten 295–298 [0005]

Claims

Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die umfasst: einen Wandler, der konfiguriert ist, um eine eingehende Stromversorgung zu einem vorbestimmten Gleichstrom zu wandeln, eine Stützschaltung, die einen Kondensator umfasst, der mit Strom aus dem Wandler geladen wird, ein Flüssigkristall-Anzeigepaneel, das elektrisch mit dem Wandler und der Stützschaltung verbunden ist, wobei das Flüssigkristall-Anzeigepaneel über eine Funktion zum Halten eines Bilds für eine bestimmte Zeitdauer verfügt und einen Stromverbrauch pro Einheitszeit während eines Bildschreibens aufweist, der 10 mal bis 10⁴ mal so groß ist wie der Stromverbrauch während einer Bildhalteperiode, wobei die Stützschaltung umfasst: einen ersten Modus, in dem Strom zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel und dem Kondensator über den Wandler zugeführt wird, und einen zweiten Modus, in dem die Stromversorgung zu dem Wandler gestoppt ist und in dem Kondensator gespeicherter Strom zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel zugeführt wird, und wobei während der Bildhalteperiode Strom zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel in dem zweiten Modus zugeführt wird.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei gleiche Bildsignale zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel mit Intervallen geschrieben werden, die länger als oder gleich 10 Sekunden und kürzer als oder gleich 600 Sekunden sind.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin umfasst: eine Bildpunktelektrode, eine gemeinsame Elektrode, und einen Flüssigkristall, der zwischen der Bildpunktelektrode und der gemeinsamen Elektrode vorgesehen ist.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3, wobei in dem ersten Modus ein gemeinsames Potential zu der gemeinsamen Elektrode durch den Wandler zugeführt wird.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4, wobei das gemeinsame Potential ein fixes Potential ist, das als ein Bezug für das Potential eines zu der Bildpunktelektrode zugeführten Bildsignals dient.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3, wobei in dem zweiten Modus ein gemeinsames Potential zu der gemeinsamen Elektrode unter Verwendung von in dem Kondensator gespeichertem Strom zugeführt wird.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 6, wobei das gemeinsame Potential ein fixes Potential ist, das als ein Bezug für das Potential eines zu der Bildpunktelektrode zugeführten Bildsignals dient.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die umfasst: einen Wandler, der konfiguriert ist, um eine eingehende Stromversorgung zu einem vorbestimmten Gleichstrom zu wandeln, eine Stützschaltung, die einen Kondensator umfasst, der mit Strom aus dem Wandler geladen wird, ein Flüssigkristall-Anzeigepaneel, das elektrisch mit dem Wandler und der Stützschaltung verbunden ist, wobei das Flüssigkristall-Anzeigepaneel über eine Funktion zum Halten eines Bilds für eine bestimmte Zeitperiode verfügt und einen Stromverbrauch pro Einheitszeit während eines Bildschreibens aufweist, der 10 mal bis 10⁴ mal so groß ist wie der Stromverbrauch während einer Bildhalteperiode, wobei die Stützschaltung umfasst: einen ersten Modus, in dem Strom zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel und dem Kondensator, mit dem eine Begrenzungsschaltung verbunden ist, über den Wandler zugeführt wird, und einen zweiten Modus, in dem die Stromversorgung zu dem Wandler gestoppt ist und in dem Kondensator gespeicherter Strom zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel zugeführt wird, und wobei während der Bildhalteperiode Strom zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel in dem zweiten Modus zugeführt wird.
Flüssigkristall-Anzeigepaneel nach Anspruch 8, wobei gleiche Bildsignale zu dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel mit Intervallen geschrieben werden, die länger als oder gleich 10 Sekunden und kürzer als oder gleich 600 Sekunden sind.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8, die weiterhin umfasst: eine Bildpunktelektrode, eine gemeinsame Elektrode, und einen Flüssigkristall, der zwischen der Bildpunktelektrode und der gemeinsamen Elektrode vorgesehen ist.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 10, wobei in dem ersten Modus ein gemeinsames Potential zu der gemeinsamen Elektrode durch den Wandler zugeführt wird.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 11, wobei das gemeinsame Potential ein fixes Potential ist, das als ein Bezug für das Potential eines zu der Bildpunktelektrode zugeführten Bildsignals dient.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 10, wobei in dem zweiten Modus ein gemeinsames Potential zu der gemeinsamen Elektrode unter Verwendung von in dem Kondensator gespeichertem Strom zugeführt wird.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 13, wobei das gemeinsame Potential ein fixes Potential ist, das als ein Bezug für das Potential eines zu der Bildpunktelektrode zugeführten Bildsignals dient.
Verfahren zum Treiben einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, das umfasst: Laden eines Kondensators, der in einer Stützschaltung vorgesehen ist, und Schreiben eines Bildes zu einem Flüssigkristall-Anzeigepaneel unter Verwendung von Strom, der durch einen Wandler zugeführt wird, der konfiguriert ist, um eine eingehende Stromversorgung zu einem vorbestimmten Gleichstrom zu wandeln, Überwachen eines Gate-Potentials eines Bildpunkttransistors des Flüssigkristall-Anzeigepaneels und eines Potentials des Kondensators in der Stützschaltung mit gesetzten Intervallen, Zuführen von Strom zu dem Wandler, wenn ein absoluter Wert des Gate-Potentials des Bildpunkttransistors kleiner als ein erstes gesetztes Potential ist, Beenden der Stromversorgung zu dem Wandler, wenn das Potential des Kondensators größer als ein zweites gesetztes Potential ist, und Wiederholen der Überwachungsoperation, bis ein gesetzter Zeitpunkt erreicht wird oder ein Unterbrechungsbefehl erhalten wird.
Verfahren zum Treiben der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 15, wobei das erste gesetzte Potential größer als oder gleich 5 V ist.
Verfahren zum Treiben der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 15, wobei das zweite gesetzte Potential kleiner als oder gleich 98% eines Ausgangspotentials des Wandlers ist.
Verfahren zum Treiben der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung umfasst: eine Bildpunktelektrode, eine gemeinsame Elektrode, und einen Flüssigkristall, der zwischen der Bildpunktelektrode und der gemeinsamen Elektrode vorgesehen ist.
Verfahren zum Treiben der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 18, das weiterhin umfasst: Beenden der Stromversorgung zu dem Wandler in einem Standbild-Anzeigemodus, und Zuführen eines gemeinsamen Potentials zu der gemeinsamen Elektrode unter Verwendung von in dem Kondensator gespeichertem Strom in dem Standbild-Anzeigemodus.
Verfahren zum Treiben der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 19, wobei das gemeinsame Potential ein fixes Potential ist, das als ein Bezug für das Potential eines zu der Bildpunktelektrode zugeführten Bildsignals dient.