JP2015114376A - 表示装置 - Google Patents

表示装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2015114376A
JP2015114376A JP2013254207A JP2013254207A JP2015114376A JP 2015114376 A JP2015114376 A JP 2015114376A JP 2013254207 A JP2013254207 A JP 2013254207A JP 2013254207 A JP2013254207 A JP 2013254207A JP 2015114376 A JP2015114376 A JP 2015114376A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
display device
thin film
film transistor
pixel
power supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013254207A
Other languages
English (en)
Inventor
中尾　健次
Kenji Nakao
健次 中尾
幸生 田中
Yukio Tanaka
幸生 田中
大一 鈴木
Daiichi Suzuki
大一 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Display Inc
Original Assignee
Japan Display Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Display Inc filed Critical Japan Display Inc
Priority to JP2013254207A priority Critical patent/JP2015114376A/ja
Priority to US14/564,142 priority patent/US9666150B2/en
Publication of JP2015114376A publication Critical patent/JP2015114376A/ja
Priority to US15/496,308 priority patent/US9905156B2/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/2092—Details of a display terminals using a flat panel, the details relating to the control arrangement of the display terminal and to the interfaces thereto
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/36—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
    • G09G3/3611—Control of matrices with row and column drivers
    • G09G3/3648—Control of matrices with row and column drivers using an active matrix
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/136286—Wiring, e.g. gate line, drain line
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/22—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources
    • G09G3/30—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels
    • G09G3/32—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED]
    • G09G3/3208—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED]
    • G09G3/3225—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED] using an active matrix
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G02F1/134372—Electrodes characterised by their geometrical arrangement for fringe field switching [FFS] where the common electrode is not patterned
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00—Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/08—Active matrix structure, i.e. with use of active elements, inclusive of non-linear two terminal elements, in the pixels together with light emitting or modulating elements
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00—Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/08—Active matrix structure, i.e. with use of active elements, inclusive of non-linear two terminal elements, in the pixels together with light emitting or modulating elements
    • G09G2300/0809—Several active elements per pixel in active matrix panels
    • G09G2300/0819—Several active elements per pixel in active matrix panels used for counteracting undesired variations, e.g. feedback or autozeroing
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2320/00—Control of display operating conditions
    • G09G2320/02—Improving the quality of display appearance
    • G09G2320/0209—Crosstalk reduction, i.e. to reduce direct or indirect influences of signals directed to a certain pixel of the displayed image on other pixels of said image, inclusive of influences affecting pixels in different frames or fields or sub-images which constitute a same image, e.g. left and right images of a stereoscopic display
    • G09G2320/0214—Crosstalk reduction, i.e. to reduce direct or indirect influences of signals directed to a certain pixel of the displayed image on other pixels of said image, inclusive of influences affecting pixels in different frames or fields or sub-images which constitute a same image, e.g. left and right images of a stereoscopic display with crosstalk due to leakage current of pixel switch in active matrix panels
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2320/00—Control of display operating conditions
    • G09G2320/02—Improving the quality of display appearance
    • G09G2320/0233—Improving the luminance or brightness uniformity across the screen
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2320/00—Control of display operating conditions
    • G09G2320/02—Improving the quality of display appearance
    • G09G2320/0247—Flicker reduction other than flicker reduction circuits used for single beam cathode-ray tubes
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2330/00—Aspects of power supply; Aspects of display protection and defect management
    • G09G2330/02—Details of power systems and of start or stop of display operation
    • G09G2330/021—Power management, e.g. power saving

Abstract

【課題】表示装置において、リーク電流を抑制し、低消費電力で高精細な表示装置を提供する。【解決手段】基板上に配置された画素に対し、第一の薄膜トランジスタを介して画素電位を供給するソース電源と、前記第一の薄膜トランジスタの導通と非導通を制御するゲート電源と、を有する表示装置であって、前記第一の薄膜トランジスタと前記ゲート電源の間に、前記第一の薄膜トランジスタと独立して制御可能な第二の薄膜トランジスタを備えることを特徴とする表示装置。【選択図】 図１

Description

本発明は、表示装置に係り、特にアクティブマトリクス方式の表示装置に関する。
液晶表示装置は、マトリクス状に形成された画素に対し、それぞれの画素に薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；以下、ＴＦＴ）からなる画素トランジスタを有し、書き込み時以外はＴＦＴ画素トランジスタをＯＰＥＮ状態すなわち電気的解放状態にして表示電荷を保持する、アクティブマトリクス液晶表示装置が一般的である。
携帯電話やスマートフォンを長時間利用するため、低電力の液晶パネルが求められる。通常の液晶パネルは、毎秒６０回もの書き込みを行っているが、この駆動電力が無視できない。メールやウェブページの表示などの場合、静止画表示が多く、毎秒６０回の書き込みは必須ではない。動画主体のテレビとは異なる。また、毎秒６０コマの表示を行う動画モードと間欠的に駆動しその間は前の画面を保持する静止画モードを切り替えるデバイスも想定できる。駆動電力を下げるためには、たとえば1秒に一回だけ書き込むように、駆動周波数を下げるのが効果的である。しかし、人間の目は、低周波の輝度変化に対して敏感に反応するため、書き込みの前後で輝度が変化しないようにしなければ、ちらつきが発生して利用者に不快感を与えてしまう。一般に、人間の目は６０Ｈｚ以上の周波数ではちらつきは認識できないので輝度変化があっても問題ないが、その周波数以下では輝度変化は認識限界以下でなければならない。
前述したとおり、アクティブマトリクス液晶表示装置では、データ書き込み後の保持期間では、各画素に形成されたＴＦＴトランジスタをＯＰＥＮ状態すなわち電気的解放状態にして画素電極のチャージを保持させる。もし、このＴＦＴ画素トランジスタのＯＦＦ特性が悪ければ、保持期間中にチャージが抜けてしまい、保持期間後の電圧値が初期値と異なり輝度が変化してしまう。こうなると、再度書き込んだ時に輝度が変化する現象として現れてしまう。このＯＦＦ特性すなわち保持期間中のチャージをいかに確実に長時間保持できるかが重要なパラメータになる。
また、近年、酸化物半導体を用い、このＯＦＦ電流の小ささを特徴としたアクティブマトリクス液晶表示素子も発表されている。しかし、一般にスマートフォンなどの高精細なＴＦＴアクティブマトリクス液晶表示素子では、低温ポリシリコンＴＦＴを用いる場合が多い。これはＴＦＴサイズを小さくできるメリットや、走査回路などのロジック回路も形成できるメリットによるものであり、今後もこの低温ポリシリコンＴＦＴが主流であると思われる。ただし、本願発明者の検討では、この低温ポリシリコンＴＦＴを用いて低周波での間欠駆動を行うと、輝度変化が大きく、表示のちらつき（フリッカ）として認識されやすいとの課題があることが判った。
特許第３４０２９０９号公報
特許文献１では、ゲートを容量接続することでリーク電流を小さくする方式が開示されている。この方式では、中間的な電極を形成していることで、実効的な容量は、容量の直列接続となるため、ゲート容量を小さくすることは可能である。しかし、低温ポリシリコンＴＦＴを用いる場合、間欠駆動において、リーク電流を抑制するには不十分であった。
本発明の目的は、低温ポリシリコンＴＦＴを用いる表示装置において、間欠駆動する際のリーク電流を抑制し、低消費電力で高精細な表示装置を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様は、 基板上に配置された画素に対し、第一の薄膜トランジスタを介して画素電位を供給するソース電源と、
前記第一の薄膜トランジスタの導通と非導通を制御するゲート電源と、を有する表示装置であって、
前記第一の薄膜トランジスタと前記ゲート電源の間に、前記第一の薄膜トランジスタと独立して制御可能な第二の薄膜トランジスタを備えることを特徴とする表示装置である。
さらに、他の一態様として、 基板上にマトリクス状に配置された複数の画素に対し、第一の薄膜トランジスタを介して画素電位を供給するソース電源群と、
前記第一の薄膜トランジスタの導通と非導通を制御するゲート電源群と、を有する表示装置であって、
前記第一の薄膜トランジスタと前記ゲート電源の間に、前記第一の薄膜トランジスタと独立して制御可能な第二の薄膜トランジスタを備える特徴を有していても良い。
本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の一部回路構成を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の作用を概略的に示すタイムチャートである。 本発明の一実施形態に係る表示装置の一部回路構成を概略的に示す図である。 代表的な液晶表示装置の構成を模式的に示す図である。 代表的な液晶表示装置における課題を模式的に示す図である。 代表的な液晶表示装置における課題を模式的に示す図である。 代表的な液晶表示装置における課題を模式的に示す図である。 従来の液晶表示装置の構成を模式的に示す図である。
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまでも一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするために、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
図５は、本発明の原理を説明するために、低温ポリシリコンを用いた代表的なアクティブマトリクス型液晶表示装置のひとつの画素の構造を模式的に示したものである。代表的な液晶表示装置の画素構造では画素容量（主に補助容量Ｃｓｔと液晶容量ＣＬＣとで形成される）にチャージを蓄積し、番号１−５からなる画素ＴＦＴでこの画素容量への充電、保持を制御する。ＶＧＬにはこのＴＦＴのＯＮ−ＯＦＦを制御するゲート線を接続し、Ｖｓには画素電極に充電する電位を供給するソース電圧を印加する。なお、画素容量の反対側には共通電極Ｖｃｏｍに接続するものとする。
画素ＴＦＴは、チャネル形成領域１とその両側にチャネル形成領域１を挟むように形成されたソース・ドレイン領域２、ゲート絶縁膜４を介してチャネル形成領域１の上に形成されたゲート電極３、およびこれらを覆う絶縁膜５から構成されている。一方のソース・ドレイン領域は画素と電気的に接続され、他方のソース・ドレイン領域は信号線電位ＶＳを供給する部位へ電気的に接続されている。後述するが、説明の便宜上、ゲート電極３とチャネル形成領域１の間の容量を、ゲート電極−チャネル間容量Ｃｃｈとする。また、当該画素ＴＦＴがＯＰＥＮ状態すなわち電気的解放状態にある場合、チャネル−ソース・ドレイン領域間の抵抗値を、ＯＦＦ抵抗、Ｒｏｆｆと定義する。
図６、図７、図８に上記の代表的な液晶表示装置における課題を模式的に示す。アクティブマトリクスディスプレイの場合、画素に書き込んだ後で、ＴＦＴをＯＰＥＮにすることで画素電位を保持する。通常のデバイスではこの保持期間が６０分の1秒が多いが、間欠駆動の場合はこの期間をどこまで伸ばせるかがポイントになる。
図６に示すように、ＴＦＴ画素トランジスタをＣＬＯＳＥ状態すなわち電気的接続状態にして画素に電荷をチャージした後、ＴＦＴをＯＰＥＮ状態にする。ここで、低温ポリシリコンＴＦＴを用いて間欠駆動を実施すると、輝度変化が発生する問題が生じる。これは、ＯＦＦ電流によるリーク電流で画素チャージが減少することに起因する。ポリシリコンは、アモルファスシリコンよりも結晶性が高いため、ＯＦＦ特性が悪く、リークしやすい欠点がある。
つまり、図６のように、画素に電荷をチャージし、書き込みを行った後、一定時間放置すると、Ｒｏｆｆを介してゲート電極−チャネル間容量Ｃｃｈ側へチャージが抜ける問題が生じる。チャージが抜けた結果、画素電位は、ＶａからＶａ−Δへと低下してしまう。問題は画素電極のチャージがリークすることにあり、最も基本的なモードは、この画素電極からソース電極に抜ける抵抗を介してリークするモードであり、これはデュアルゲート構造の採用やゲート線幅設計、半導体材料の精製で調整、設計可能である。但し、この画素からソースへのリークが十分に高抵抗を実現できたとしても、ゲート電極−チャネル間容量Ｃｃｈへのリークが問題になる場合がある。これは、ゲート電極とポリシリコンのチャネル間に容量Cchが存在し、この充電電流が無視できないことに起因する。放置期間中にポリシリコン中にチャージが発生すると、このチャージによって徐々にゲート電極−チャネル間容量Ｃｃｈを充電していく。概念的にはＣｃｈとＲｏｆｆによるＣＲ時定数で充電されるようなものである。
画素に電荷をチャージし、書き込みを行い、一定時間放置後にＲｏｆｆを介してゲート電極−チャネル間容量Ｃｃｈ側へチャージが抜けてしまうと、図７に示すように、画素電位が低下した分、すなわちΔＶ分、液晶表示装置の輝度が低下する。アクティブマトリクス方式の表示装置では、図８のように周期的に書き込み動作を行うが、この画素電位の低下分、すなわちΔＶ分の輝度低下が表示のちらつき（フリッカ）となって認識されてしまう。
ところで、代表的な液晶表示装置では、外部光による誤動作を防ぐため遮光層が形成される場合があるが、遮光層によりポリシリコンへの光照射を小さくすればこの時定数がさらに長くなることが判った。この時定数は1秒程度であった。間欠駆動の周波数が１Ｈｚ程度であれば、非常に大きな問題となるレベルである。補助容量Ｃｓｔを含む画素容量が１９０ｆFに対し、ゲート容量が６ｆFと３％程度になる。この程度の容量でも、光学的な変化としては輝度の２０％の変化となって現れるため、高精細な液晶表示装置では大きな問題となる。輝度変化が認識されないためには、輝度変化を１．４％以下に抑えなければならない。この輝度変化を抑える方法として、例えば、ゲート電極−チャネル間容量Ｃｃｈを小さくすればこのＣｃｈへのリーク電流が小さくできるので、低減効果は期待できるが、ゲート電極−チャネル間容量Ｃｃｈはゲート線幅の最小値、ゲート酸化膜の厚みに依存するため、極端に小さくすることは困難である。
ゲート電極−チャネル間容量Ｃｃｈを低減する手段として、上述の特許文献１のような容量結合のゲートを用いた例（図９）もあるが、表示装置の開口率を大きく低下させるデメリットがある。
そこで本実施の形態における液晶表示装置は、図１に示すように、基板上に配置された画素に対し、第一の薄膜トランジスタを介して画素電位を供給するソース電源と、前記第一の薄膜トランジスタの導通と非導通を制御するゲート電源と、を有する表示装置であって、前記第一の薄膜トランジスタと前記ゲート電源の間に、前記第一の薄膜トランジスタと独立して制御可能な第二の薄膜トランジスタを備えることを特徴としている。
図１について、図５の説明と重複する部分を省略して説明する。図１に示すように、ゲート電源ＶＧおよびＴＦＴ画素トランジスタを構成するゲート電極３の間に、ＴＦＴ画素トランジスタとは独立して制御することが可能なＴＦＴすなわち薄膜トランジスタＡ６が設けられている。画素への電荷のチャージ後、すなわち書き込み後、放置期間中にこの薄膜トランジスタＡ６のコントロールゲート電源ＣＴＬ_ＶＧに電圧を印加し、薄膜トランジスタＡ６をＯＰＥＮ状態つまり電気的解放状態とすることにより、画素に保持された電荷が、チャネル−ソース・ドレイン領域間抵抗すなわちＲｏｆｆを介してゲート電極−チャネル間容量Ｃｃｈへ再充電されるのを抑制することができる。解放状態の容量では、その電荷は保持されるためである。これにより、駆動周波数を低減させることができ、たとえば１Ｈｚの駆動周波数を実現した場合に、駆動電力は約６０分の１にすることができる。また、画素にチャージされた電荷が保持期間中にリークしてしまうのを抑制できるため、一定時間放置後に画素電位が低下するのを防止することができ、液晶表示装置のちらつき、いわゆるフリッカ現象を低減することができる。これにより、低消費電力で、高精細な液晶表示装置を実現することが可能となる。
上記で説明した薄膜トランジスタＡ６、ゲート電源ＶＧ、対向電極電位すなわち共通電位Ｖｃｏｍの状態を表すタイムチャートを図３に示す。書き込み期間において、ＶＧを−７Ｖ程度（ＶＧＬ）から８Ｖ程度（ＶＧＨ）へ昇圧し、画素に電荷をチャージする。このとき、薄膜トランジスタＡ６のコントロールゲート電源ＣＴＬ_ＶＧは−１０Ｖ程度に保ち、薄膜トランジスタＡ６をＣＬＯＳＥ状態すなわち電気的接続状態としている。その後の保持期間において、薄膜トランジスタＡ６のコントロールゲート電源ＣＴＬ_ＶＧを５Ｖ程度まで昇圧し、薄膜トランジスタＡ６をＯＰＥＮ状態すなわち電気的解放状態とし、画素に保持された電荷が、チャネル−ソース・ドレイン領域間抵抗すなわちＲｏｆｆを介してゲート電極−チャネル間容量Ｃｃｈへ再充電されるのを抑制する。
本実施の形態における液晶表示装置においては、基板を、ガラス基板上に成膜されたアモルファスシリコン膜をレーザーアニールにより多結晶化して形成される低温ポリシリコン基板いわゆるＬＴＰＳ−ＴＦＴ（Ｌｏｗ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ−Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ−ＴＦＴ：低温ポリシリコンＴＦＴ）で製造しても良い。低温ポリシリコンはオフ電流が大きいため、この発明によるリーク電流を低減する効果が大きく、液晶表示装置のちらつき（フリッカ）を抑制することができる。
また、本実施の形態における液晶表示装置は、第一の薄膜トランジスタを周期的に駆動させる間欠駆動型の表示装置に用いることができる。間欠駆動型の表示装置では、画素への電荷のチャージ後の放置期間に電荷が放電されやすいため本発明が、液晶表示装置のちらつき（フリッカ）防止には有効な解決手段となる。
また、本実施の形態における液晶表示装置は、フリンジ電界を利用して液晶分子を駆動させるＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ−Ｆｅｉｌｄ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式や液晶分子を基板と平行な面内で回転させ、複屈折の変化で光をスイッチングするＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式、初期状態で液晶を垂直に配向させ、電圧を印加させて液晶を倒すことにより変化する複屈折を利用して、透過状態（白）と非透過状態（黒）を表現するＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ−Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式、捻じれネマティック液晶いわゆるＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ−Ｎｅｍａｔｉｃ）方式等の液晶表示装置に用いることもできる。特に、ＦＦＳ方式の液晶表示装置では、補助容量Ｃｓｔが大きいため、本発明によるリーク電流が多少あってもフリッカ抑制に効果が高い。
また、本実施の形態における液晶表示装置は、画素を有機化合物を含む有機発光ダイオードで形成する、いわゆる有機ＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ−Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置に適用することもできる。発光期間中の電流量変化が表示に影響を与えるため、有機ＥＬでもフリッカの抑制、低消費電力化、高精細化に有効な手段となる。
本発明における他の実施例を図２に示す。図２は、本実施例に係る液晶表示装置の一部回路構成を概略的に示している。この液晶表示装置は、基板上にマトリクス状に形成された画素に対し、それぞれの画素にＴＦＴ画素トランジスタを個別に有し、書き込み時以外はＴＦＴ画素トランジスタをＯＰＥＮ状態すなわち電気的解放状態にして表示電荷を保持する、いわゆるアクティブマトリクス液晶表示装置となっている。画素と同様に基板上にマトリクス状に配置された複数のＴＦＴ画素トランジスタのゲート端子を一列毎に１つのゲート線に接続し、ゲート線の末端に電源供給部が接続されている。この電源供給部は、ゲート低電圧ＶＧＬとゲート高電圧ＶＧＨに接続され、どちらかに切り替える構造になっている。本実施の形態において、電源供給部はゲート低電圧ＶＧＬとゲート高電圧ＶＧＨのいずれかに切り替える構造の例を説明しているが、任意の電圧値が供給可能な電源すなわち複数の異なる電圧を印加できる電源を設けても良い。また、マトリクス状に配置された複数のＴＦＴ画素トランジスタのそれぞれのソース・ドレイン領域は、容量すなわち液晶容量および補助容量を介して１つの共通電位線に接続され、一列毎に纏めて対向電極電位すなわち共通電位Ｖｃｏｍ供給部へ接続されている。本実施例では、上記のようにマトリクス状に配置された複数のＴＦＴ画素トランジスタのゲート端子を一列毎に纏めて接続する１つのゲート線および電源供給部との間に、ゲート線毎に薄膜トランジスタＢ７、薄膜トランジスタＣ８、薄膜トランジスタＤ９が設けられている。これにより、実施例１と同様に、画素への電荷のチャージ後すなわち書き込み後の保持期間に、これらの薄膜トランジスタＢ〜ＤをＯＰＥＮ状態すなわち電気的解放状態とすることで、画素にチャージされた電荷が、保持期間中にチャネル−ソース・ドレイン領域間抵抗すなわちＲｏｆｆを介してゲート電極−チャネル間容量Ｃｃｈへ再充電されるのを抑制することができ、液晶表示装置の低消費電力化、高精細化が可能となる。本実施例では、1秒間の保持期間後も輝度変化が１％以下であり、良好な間欠駆動特性を得ることができた。
なお、本実施例における液晶表示装置において、実施例１と同様に、基板を、ガラス基板上に成膜されたアモルファスシリコン膜をレーザーアニールにより多結晶化して形成される低温ポリシリコン基板で製造しても良い。また、同様に間欠駆動型の表示装置に用いることもできる。さらには、ＦＳＳ方式、ＩＰＳ方式、ＶＡ方式、ＴＮ方式等の液晶表示装置や、いわゆる有機ＥＬ表示装置に採用しても良い。いずれの表示装置においても、低消費電力化、高精細化に有効な手段となる。
本発明に係る別の実施例を図４に示す。図４は、本実施例における液晶表示装置の一部回路構成を概略的に示している。スマートフォン等では、カラム反転駆動と呼ばれる、ソース線の奇数番目と偶数番目で書き込み信号の符号を変えてちらつきを抑制する駆動法が要求される場合がある。このカラム反転駆動は、極性が同じ画素毎にゲート線を束ねて結合させることで、保持特性を向上することができる。本実施例では図４のように、極性が同じ画素毎にゲート線を束ねて結合させることで、カラム反転駆動が可能となっている。また、本実施例においては、極性毎に束ねたゲート線毎にそれぞれ個別に、薄膜トランジスタＥ１０、薄膜トランジスタＦ１１、薄膜トランジスタＧ１２、薄膜トランジスタＨ１３、薄膜トランジスタＩ１４、薄膜トランジスタＪ１５を設けることにより、実施例１と同様に、画素にチャージされた電荷が、保持期間中にチャネル−ソース・ドレイン領域間抵抗すなわちＲｏｆｆを介してゲート電極−チャネル間容量Ｃｃｈへ再充電されるのを抑制することができ、液晶表示装置の低消費電力化、高精細化が可能となる。
画素をマトリクス状に配置したアクティブマトリクス方式の表示装置においては、複数の画素間でリークチャージの移動が発生する場合がある。これは個々の画素の電荷のチャージ量が大きく異なると電荷の移動が起きやすくなるためである。そこで、本実施例のようにプラス極性とマイナス極性を別々に束ねた構成とすることで、各画素における電荷の保持特性が改善される。但し、ゲート線が各行に２本づつになるため、開口率が低下する点ではデメリットとなる。
なお、本実施例における液晶表示装置において、実施例１と同様に、基板を、ガラス基板上に成膜されたアモルファスシリコン膜をレーザーアニールにより多結晶化して形成される低温ポリシリコン基板で製造しても良い。また、同様に間欠駆動型の表示装置に用いることもできる。さらには、ＦＳＳ方式、ＩＰＳ方式、ＶＡ方式、ＴＮ方式等の液晶表示装置や、いわゆる有機ＥＬ表示装置に採用しても良い。いずれの表示装置においても、低消費電力化、高精細化に有効な手段となる。
以上の各実施例においては、画素に電荷をチャージ後、すなわち書き込み後の保持期間中にゲート線すなわちゲート電源をＯＰＥＮすなわち電気的解放状態にすることで、ゲート容量の変動を抑える例について説明しているが、原理的にはソース線においても同様の効果があり、保持期間中にソース線もＯＰＥＮ状態にした場合は、なお一層の効果を得ることができる。
また、以上の各実施形態においては、開示例として液晶表示装置の場合を主に例示したが、その他の適用例として、有機ＥＬ表示装置、その他の自発光型表示装置、あるいは電気泳動素子等を有する電子ペーパー型表示装置等、あらゆるフラットパネル型の表示装置が挙げられる。また、中小型から大型まで、特に限定することなく適用が可能であることは言うまでもない。
１…チャネル形成領域、２…ソース・ドレイン領域、３…ゲート電極、４…ゲート絶縁膜、５…絶縁膜、６…薄膜トランジスタＡ、７…薄膜トランジスタＢ、８…薄膜トランジスタＣ、９…薄膜トランジスタＤ、１０…薄膜トランジスタＥ、１１…薄膜トランジスタＦ、１２…薄膜トランジスタＧ、１３…薄膜トランジスタＨ、１４…薄膜トランジスタＩ、１５…薄膜トランジスタＪ。

Claims (16)

  1. 基板上に配置された画素に対し、第一の薄膜トランジスタを介して画素電位を供給するソース電源と、
    前記第一の薄膜トランジスタの導通と非導通を制御するゲート電源と、を有する表示装置であって、
    前記第一の薄膜トランジスタと前記ゲート電源の間に、前記第一の薄膜トランジスタと独立して制御可能な第二の薄膜トランジスタを備えることを特徴とする表示装置。
  2. 前記基板は、ガラス基板上に成膜されたアモルファスシリコン膜をレーザーアニールにより多結晶化して形成される低温ポリシリコン基板であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  3. 前記表示装置は、前記第一の薄膜トランジスタを周期的に駆動させ、いずれかの画素を書き込む書き込み期間と前記画素の電位を保持する保持期間からなる間欠駆動型の表示装置であることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
  4. 前記表示装置は、フリンジ電界を利用して液晶分子を駆動させるＦＦＳ（フリンジ・フィールド・スイッチング）方式の液晶表示装置であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の表示装置。
  5. 前記画素は、有機化合物を含む有機発光ダイオードであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の表示装置。
  6. 基板上にマトリクス状に配置された複数の画素に対し、第一の薄膜トランジスタを介して画素電位を供給するソース電源群と、
    前記第一の薄膜トランジスタの導通と非導通を制御するゲート電源群と、を有する表示装置であって、
    前記第一の薄膜トランジスタと前記ゲート電源の間に、前記第一の薄膜トランジスタと独立して制御可能な第二の薄膜トランジスタを備えることを特徴とする表示装置。
  7. 前記基板は、ガラス基板上に成膜されたアモルファスシリコン膜をレーザーアニールにより多結晶化して形成される低温ポリシリコン基板であることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
  8. 前記表示装置は、前記第一の薄膜トランジスタを周期的に駆動させ、いずれかの画素を書き込む書き込み期間と前記画素の電位を保持する保持期間からなる間欠駆動型の表示装置であることを特徴とする請求項６または７に記載の表示装置。
  9. 前記ソース電源は、複数の異なる電圧を印加することが可能な電源であることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の表示装置。
  10. 前記表示装置は、フリンジ電界を利用して液晶分子を駆動させるＦＦＳ（フリンジ・フィールド・スイッチング）方式の液晶表示装置であることを特徴とする請求項６から９のいずれかに記載の表示装置。
  11. 前記画素は、有機化合物を含む有機発光ダイオードであることを特徴とする請求項６から９のいずれかに記載の表示装置。
  12. 基板上に一定の間隔を空けて画素を配置した第一の画素群に対し、複数の第一の薄膜トランジスタを介して画素電位を供給する第一のソース電源群と、
    前記基板上の前記第一の画素群と異なる領域に、一定の間隔を空けて画素を配置した第二の画素群に対し、複数の第二の薄膜トランジスタを介して前記画素電位と異なる極性の電位を供給する第二のソース電源群と、
    前記第一の薄膜トランジスタの導通と非導通を制御する第一のゲート電源群と、
    前記第二の薄膜トランジスタの導通と非導通を制御する第二のゲート電源群と、を有する表示装置であって、
    前記第一の薄膜トランジスタと前記第一のゲート電源群の間に、独立して制御可能な第三の薄膜トランジスタと、
    前記第二の薄膜トランジスタと前記第二のゲート電源群の間に、独立して制御可能な第四の薄膜トランジスタと、を備えることを特徴とする表示装置。
  13. 前記基板は、ガラス基板上に成膜されたアモルファスシリコン膜をレーザーアニールにより多結晶化して形成される低温ポリシリコン基板であることを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
  14. 前記表示装置は、前記第一、第二の薄膜トランジスタを周期的に駆動させ、いずれかの画素を書き込む書き込み期間と前記画素の電位を保持する保持期間からなる間欠駆動型の表示装置であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の表示装置。
  15. 前記表示装置は、フリンジ電界を利用して液晶分子を駆動させるＦＦＳ（フリンジ・フィールド・スイッチング）方式の液晶表示装置であることを特徴とする請求項１２から１４のいずれかに記載の表示装置。
  16. 前記画素は、有機化合物を含む有機発光ダイオードであることを特徴とする請求項１２から１４のいずれかに記載の表示装置。
JP2013254207A 2013-12-09 2013-12-09 表示装置 Pending JP2015114376A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013254207A JP2015114376A (ja) 2013-12-09 2013-12-09 表示装置
US14/564,142 US9666150B2 (en) 2013-12-09 2014-12-09 Display device
US15/496,308 US9905156B2 (en) 2013-12-09 2017-04-25 Display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013254207A JP2015114376A (ja) 2013-12-09 2013-12-09 表示装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015114376A true JP2015114376A (ja) 2015-06-22

Family

ID=53271789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013254207A Pending JP2015114376A (ja) 2013-12-09 2013-12-09 表示装置

Country Status (2)

Country Link
US (2) US9666150B2 (ja)
JP (1) JP2015114376A (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102597024B1 (ko) 2015-11-23 2023-11-02 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치
JP6753450B2 (ja) * 2018-11-12 2020-09-09 セイコーエプソン株式会社 電気光学装置用基板、電気光学装置、電子機器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07181927A (ja) * 1993-12-24 1995-07-21 Sharp Corp 画像表示装置
US6124840A (en) * 1997-04-07 2000-09-26 Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. Low power gate driver circuit for thin film transistor-liquid crystal display (TFT-LCD) using electric charge recycling technique
JP2002358051A (ja) * 2001-05-31 2002-12-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶表示装置の駆動方法および液晶表示装置
JP2010266849A (ja) * 2009-04-14 2010-11-25 Nec Lcd Technologies Ltd 走査線駆動回路、表示装置及び走査線駆動方法
JP2011048225A (ja) * 2009-08-28 2011-03-10 Sony Corp 液晶表示装置
WO2012042566A1 (ja) * 2010-09-29 2012-04-05 パナソニック株式会社 表示装置用薄膜半導体装置、表示装置用薄膜半導体装置の製造方法、ｅｌ表示パネル及びｅｌ表示装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW277129B (ja) 1993-12-24 1996-06-01 Sharp Kk
JP3402909B2 (ja) 1996-03-12 2003-05-06 アルプス電気株式会社 薄膜トランジスタ装置及び液晶表示装置
KR100686334B1 (ko) * 2003-11-14 2007-02-22 삼성에스디아이 주식회사 표시장치 및 그의 구동방법
JP2006184577A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd 表示装置、アレイ基板、及び表示装置の製造方法
WO2011007677A1 (en) * 2009-07-17 2011-01-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing the same
US8718224B2 (en) * 2011-08-05 2014-05-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Pulse signal output circuit and shift register

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07181927A (ja) * 1993-12-24 1995-07-21 Sharp Corp 画像表示装置
US6124840A (en) * 1997-04-07 2000-09-26 Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. Low power gate driver circuit for thin film transistor-liquid crystal display (TFT-LCD) using electric charge recycling technique
JP2002358051A (ja) * 2001-05-31 2002-12-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶表示装置の駆動方法および液晶表示装置
JP2010266849A (ja) * 2009-04-14 2010-11-25 Nec Lcd Technologies Ltd 走査線駆動回路、表示装置及び走査線駆動方法
JP2011048225A (ja) * 2009-08-28 2011-03-10 Sony Corp 液晶表示装置
WO2012042566A1 (ja) * 2010-09-29 2012-04-05 パナソニック株式会社 表示装置用薄膜半導体装置、表示装置用薄膜半導体装置の製造方法、ｅｌ表示パネル及びｅｌ表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20170229058A1 (en) 2017-08-10
US20150161966A1 (en) 2015-06-11
US9905156B2 (en) 2018-02-27
US9666150B2 (en) 2017-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9202441B2 (en) Electronic apparatus system for dynamically adjusting display mode and drive method of display panel
JP5351974B2 (ja) 表示装置
JP5452616B2 (ja) 画素回路及び表示装置
JP5346381B2 (ja) 画素回路及び表示装置
JP6334114B2 (ja) 表示装置
US20150161946A1 (en) Display systems
JP5351973B2 (ja) 画素回路及び表示装置
US10636373B2 (en) Pixel circuit, memory circuit, display panel and driving method
US9530384B2 (en) Display device that compensates for changes in driving frequency and drive method thereof
JP5342657B2 (ja) 表示装置
US20160254276A1 (en) Display device
US10204590B2 (en) Pixel unit, driving method thereof, array substrate, and display device
US20160307527A1 (en) Liquid crystal display device and method of driving the same
US20130147783A1 (en) Pixel circuit and display device
WO2012056804A1 (ja) 表示装置
US9412324B2 (en) Drive device and display device
US9905156B2 (en) Display device
US20120313915A1 (en) Thin-film transistor (tft) array and liquid crystal display (lcd) panel thereof
US8766888B2 (en) In plane switching mode liquid crystal display device
US9355606B2 (en) Liquid crystal display device and liquid crystal display device driving method
US20090201437A1 (en) Liquid crystal display device and method of driving the same
US10127881B2 (en) Display driving circuit, display device and driving method thereof
CN107422558B (zh) 液晶面板及其驱动方法
US20190088222A1 (en) Liquid crystal display device
KR20070002533A (ko) 액정 표시 패널

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160909

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170725

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170815

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20180306