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Description
液晶表示装置を具備する電子機器に関する。
るまで、普及が進んでいる。今後は、より付加価値の高い製品が求められており開発が進
められている。近年では、地球環境への関心の高まり、及びモバイル機器の利便性向上の
点から、低消費電力型の液晶表示装置の開発が注目されている。
際のリフレッシュレートを異ならせる構成について開示している。そして静止画表示の際
の、休止期間と走査期間の信号切り替えに伴ってドレイン−コモン電圧の変動を伴い、フ
リッカが知覚されてしまうのを防ぐために、休止期間中にも信号線とコモン電極とに同位
相の交流信号を印加してドレイン−コモン電圧の変動を防ぐ構成について開示している。
とができる。しかしながら、画素トランジスタのオフ電流、及び/または液晶からの電流
のリークにより画素電極の電位が変化するため、画素電極とコモン電極との間の電圧が一
定に保持できないことがある。そのため、液晶に印加される電圧が変化することにより、
表示する画像が劣化してしまうといった問題がある。
示パネルの概略図について示している。図14(A)に示す表示パネル1400は、画素
部1401、ゲート線1402(走査線ともいう)、信号線1403(データ線ともいう
)、画素1404、共通電極1405(コモン電極ともいう)、容量線1406、端子部
1407を有する。
画素1404は、画素トランジスタ1408、液晶素子1409、容量素子1410を有
する。画素トランジスタ1408はゲートがゲート線1402に接続され、ソース又はド
レインの一方となる第1端子が信号線1403に接続され、ソース又はドレインの他方と
なる第2端子が、液晶素子1409の一方の電極及び容量素子1410の第1の電極に接
続される。なお液晶素子1409の他方の電極は、共通電極1405に接続されている。
なお容量素子1410の第2の電極は、容量線1406に接続される。なお画素トランジ
スタ1408は、薄膜の半導体層を有する薄膜トランジスタ(TFT)で構成される。
るため、書き換えたものである。各配線及び各素子の符号については、図14(B)と同
様である。なお図14(C)では、説明のため、液晶素子1409について、画素トラン
ジスタ1408の側の電極を画素電極1411、共通電極1405の側を対向電極141
2、画素電極1411と対向電極1412に挟持される液晶1413について示している
。
の電圧、及び素子を流れる電流について着目して示したものである。すなわち、信号線1
403に供給される画像信号は電圧Vdataであり、画素電極1411で保持する電圧
はVpixであり、対向電極1412の電圧はVcomである。また、液晶1413に印
加される電圧は、VLCとなる。また図15(A)では、画素トランジスタのオフ電流I
TFT、及び液晶を流れる電流ILCについても図示している。
すタイミングチャートの概略図について示したものである。図15(B)に示すタイミン
グチャートでは、期間F1乃至F4に分けて示している。なお期間F1乃至F4において
、表示する画像は、同じ画像、即ち静止画を表示することを想定して、以下に説明する。
即ち、期間F1乃至F4では、液晶1413に印加される電圧VLCが一定の電圧Vda
ta(図15(B)中、矢印1501)となるものである。また液晶素子1409では液
晶1413に一方向の電圧が印加されることで素子の劣化があることが知られており、通
常液晶素子1409に印加する電圧の極性を一定期間毎に反転させる反転駆動を用いるこ
とが知られている。例えば期間F1乃至F4で反転駆動を行うと、図15(B)のVLC
(反転駆動)のように同じ画像を表示する場合であっても一定期間毎に極性の異なる電圧
を液晶素子1409に印加することとなる。
間F1乃至F4のそれぞれの期間が長くなることとなる。期間が長くなるにつれてオフ電
流ITFT、及び/または液晶を流れる電流ILCにより、画素電極1411で保持する
電圧(Vpix)はVdataから上昇又は下降して変動する(図15(B)中、矢印1
502、矢印1503)。一方で、対向電極1412の電圧Vcomは固定電圧であり、
実際の液晶1413に印加される電圧VLCは、期間F1乃至F4の境(図15(B)中
、refresh)で大きく変動し、これが静止画を表示する際の画像の劣化の一因とな
っている。
示する画像の劣化を抑制することを課題の一とする。
素電極に電気的に接続され、他方の電極が容量線に電気的に接続された容量素子と、を有
し、画素電極には、画素トランジスタを導通状態として画像信号に基づく電圧が供給され
、その後、画素トランジスタを非導通状態にして画像信号に基づく電圧の保持を行う保持
期間を有し、画素電極において画像信号に基づく電圧の保持期間での変動に応じた保持信
号を容量線に供給して、画素電極の電位を一定にする液晶表示装置の駆動方法である。
素電極に電気的に接続され、他方の電極が容量線に電気的に接続された容量素子と、を有
し、画素電極には、画素トランジスタを導通状態として画像信号に基づく電圧が供給され
、その後、画素トランジスタを非導通状態にして画像信号に基づく電圧の保持を行う保持
期間を有し、画素電極において画像信号に基づく電圧の保持期間での変動が上昇の場合に
、画像信号に基づく電圧が下降するよう制御する保持信号を容量線に供給して、画素電極
の電位を一定にする液晶表示装置の駆動方法である。
素電極に電気的に接続され、他方の電極が容量線に電気的に接続された容量素子と、を有
し、画素電極には、画素トランジスタを導通状態として画像信号に基づく電圧が供給され
、その後、画素トランジスタを非導通状態にして画像信号に基づく電圧の保持を行う保持
期間を有し、画素電極において画像信号に基づく電圧の保持期間での変動が下降の場合に
、画像信号に基づく電圧が上昇するよう制御する保持信号を容量線に供給して、画素電極
の電位を一定にする液晶表示装置の駆動方法である。
装置の駆動方法でもよい。
でもよい。
モン反転駆動、ソースライン反転駆動、ゲートライン反転駆動、またはドット反転駆動で
駆動する液晶表示装置の駆動方法でもよい。
る画像の劣化を抑制することができる。
異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することな
くその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って
本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発
明の構成において、同じ物を指し示す符号は異なる図面間において共通とする。
形のなまりは、明瞭化のために誇張されて表記している場合がある。よって、必ずしもそ
のスケールに限定されない。
要素の混同を避けるために付したものであり、数的に限定するものではないことを付記す
る。
本実施の形態について説明するため、まず図1(A)には、液晶表示装置の表示パネルの
概略図について示している。図1(A)に示す表示パネル100は、画素部101、ゲー
ト線102(走査線ともいう)、信号線103(データ線ともいう)、画素104、共通
電極105(コモン電極ともいう)、容量線106、端子部107、ゲート線駆動回路1
02D、信号線駆動回路103Dを有する。
103Dを設ける構成について示したが、図14(A)と同様に必ずしも表示パネル10
0上に設ける必要はない。表示パネル100上にゲート線駆動回路102D、信号線駆動
回路103Dを設けることで、端子部107の端子数を削減することができ、液晶表示装
置の小型化を図ることができる。
スに配置(配列)されているとは、縦方向もしくは横方向において、画素が直線上に並ん
で配置されている場合や、ギザギザな線上に配置されている場合を含む。よって、例えば
三色の色要素(例えばRGB)でフルカラー表示を行う場合に、ストライプ配列されてい
る場合や、三つの色要素のドットがデルタ配列されている場合も含む。
04は、画素トランジスタ108、液晶素子109、容量素子110を有する。画素トラ
ンジスタ108はゲートがゲート線102に接続され、ソース又はドレインの一方となる
第1端子が信号線103に接続され、ソース又はドレインの他方となる第2端子が、液晶
素子109の一方の電極及び容量素子110の第1の電極に接続される。なお液晶素子1
09の他方の電極は、共通電極105に接続されている。なお容量素子110の第2の電
極は、容量線106に接続される。なお画素トランジスタ108は、薄膜の半導体層を有
する薄膜トランジスタ(TFT)で構成される。
されている場合と、AとBとが機能的に接続されている場合と、AとBとが直接接続され
ている場合とを含むものとする。
クロクリスタル、セミアモルファスとも言う)シリコン、単結晶シリコンを有する薄膜ト
ランジスタ(TFT)などを用いることができる。または、ZnO、a−InGaZnO
、SiGe、GaAsなどの化合物半導体または酸化物半導体を有するトランジスタや、
さらに、これらの化合物半導体または酸化物半導体を薄膜化した薄膜トランジスタなどを
用いることができる。これらにより、製造温度を低くでき、例えば、室温でトランジスタ
を製造することが可能となる。
は、一画素とは、一つの色要素を示すものとし、その色要素一つで明るさを表現する。従
って、R(赤)G(緑)B(青)の色要素からなるカラー表示装置の場合には、画像の最
小単位は、Rの画素とGの画素とBの画素との三画素から構成されるものとする。なお、
色要素は、RGB以外の色を用いても良い。例えば、イエロー、シアン、マゼンタの三画
素から構成されるものであってもよい。
子を有する素子であり、ドレイン領域とソース領域の間にチャネル領域を有しており、ド
レイン領域とチャネル領域とソース領域とを介して電流を流すことができる。ここで、ソ
ースとドレインとは、トランジスタの構造や動作条件等によって変わるため、いずれがソ
ースまたはドレインであるかを限定することが困難である。そこで、本書類(明細書、特
許請求の範囲又は図面など)においては、ソース及びドレインとして機能する領域を、ソ
ースもしくはドレインと呼ばない場合がある。その場合、一例としては、それぞれを第1
端子、第2端子と表記する場合がある。あるいは、それぞれを第1の電極、第2の電極と
表記する場合がある。あるいは、ソース領域、ドレイン領域と表記する場合がある。
、書き換えたものである。各配線及び各素子の符号については、図1(B)と同様である
。なお図1(C)では、説明のため、液晶素子109について、画素トランジスタ108
の側の電極を画素電極111、共通電極105の側を対向電極112、画素電極111と
対向電極112に挟持される液晶113について示している。なお図1(C)において、
図14(C)と異なる点は、容量素子110の第2の電極に接続される容量線106に供
給する電圧として固定電圧を供給する構成でなく、一定の周期で印加する電圧の異なる信
号を容量素子110の第2の電極に印加する構成とする点にある。
、各配線の電位、電極間の電圧、及び素子を流れる電流について着目して示したものであ
る。すなわち、信号線103に供給される画像信号は電圧Vdataであり、容量線10
6に供給される信号(保持信号)は電圧Vcapであり、画素電極111で保持する電圧
はVpixであり、対向電極112の電圧はVcomである。また、液晶113に印加さ
れる電圧は、VLCとなる。また図2(A)では、画素トランジスタのオフ電流ITFT
、及び液晶113を流れる電流ILCについても図示している。
状態にして画像信号に基づく電圧Vdataを画素電極111に供給する期間(以下、書
き込み期間という)を有し、画素電極111で保持する電圧はVpixとするものである
。電圧Vpixは、画素トランジスタを非導通状態とすることでVpixの保持を行う。
なおVpixを保持する期間(以下、保持期間という)では、オフ電流ITFT、及び/
または電流ILCにより変動し、上昇または下降の変動をすることとなり、定期的なリフ
レッシュ動作が必要となる。なお書き込み期間と保持期間を併せて1フレーム期間ともい
う。
ングチャートでは特に書き込み期間について図示せず、保持期間を1フレーム期間として
説明することもある。
フ電流ITFTを極端に低減することができる。そのため、電圧Vpixの変動の要因を
、液晶113を流れる電流ILCのみが大きく寄与するものとする構成とすることができ
る。その結果、前述の保持期間を60秒以上に大幅に延ばすことができ、リフレッシュレ
ートを大幅に低減することができる。
示す場合が多い。よって、電圧、電位、電位差を、各々、電位、電圧、電圧差と言い換え
ることが可能である。
電極間の電圧について示すタイミングチャートの概略図について示したものである。図2
(B)に示すタイミングチャートでは、期間F1乃至F4に分けて示している。なお期間
F1乃至F4において、表示する画像は、同じ画像、即ち静止画を表示することを想定し
て説明するものである。即ち、期間F1乃至F4では、液晶113に印加される電圧VL
Cが一定の電圧Vdata(図2(B)中、矢印121)となるものである。また液晶素
子109では液晶113に一方向の電圧が印加されることで素子の劣化があることが知ら
れており、通常液晶素子に印加する電圧の極性を一定期間毎に反転させる反転駆動を用い
ることが知られている。例えば期間F1乃至F4のそれぞれの期間を1フレーム期間とし
、1フレーム期間毎に反転駆動を行うとフレーム反転駆動となり、図2(B)のVLC(
反転駆動)のように同じ画像を表示する場合であっても一定期間毎に極性の異なる電圧を
液晶素子に印加することとなる。
間F1乃至F4のそれぞれの期間が長くなることとなる。期間が長くなるにつれてオフ電
流ITFT、及び/または液晶を流れる電流ILCにより、図15(B)を用いて説明し
たように、画素電極111で保持する電圧Vpixが上昇又は下降して変動することとな
る。
び/または液晶を流れる電流ILCにより、画素電極111で保持する電圧(Vpix)
がVdataから上昇又は下降した分の電圧を相殺することにより静止画を表示する際の
画像の劣化を低減するものである。具体的には1フレーム期間である期間F1乃至F4毎
に、上述のVpixの電圧の変動分となるよう保持信号Vcapの電圧を上昇または下降
させる(図2(B)中の矢印122、矢印123)。言い換えれば、Vpixの電圧の変
動が上昇する変動であれば保持信号Vcapの電圧を下降するようにし、Vpixの電圧
の変動が下降する変動であれば保持信号Vcapの電圧を上昇するようにする。そして、
固定電圧である対向電極112の電圧Vcomとの間に印加される電圧VLCは、期間F
1乃至F4の境(図2(B)中、refresh)で大きく変動することなく、静止画を
表示する際の画像の劣化を低減することができる。なおVLC(反転駆動)が期間F1乃
至F4毎に反転した電圧となるため、電圧Vcapの変動は、上昇と下降を交互に繰り返
す信号となる。なお、以上の保持信号Vcapの電圧の制御により、VpixすなわちV
LCの変動を低減することを、VpixすなわちVLCの電圧を一定にすると言い換える
こともあるが、この場合の一定とは、実施の表示にほとんど影響のない微小の電圧の変動
について含むものであることを付記する。
ものである。特に画像信号がほとんど画素電極に供給されない場合、電圧の変動もほとん
どないことになる。ここで、液晶113の印加電圧に対する透過率の関係について図3に
示す。図3からもわかるように、印加電圧に応じた透過率は、画像信号がほとんど画素電
極に供給されない場合、すなわち印加電圧が小さい場合には、印加電圧が少し変動しても
透過率がほとんど変動しないため問題ない。
4に示す。図4に示す液晶表示装置は、表示パネル部301及び周辺回路部302を有す
る。表示パネル部301は、上記図1(A)の表示パネル100の構成と同様であり、説
明を省略する。周辺回路部302は、動静画像切り替え回路303、表示制御回路304
、及び保持信号生成回路305を有する。なお表示パネル部301と周辺回路部302と
は別の基板に形成されることが望ましいが、同じ基板上に形成される構成であってもよい
。
あるかを判定し画像を切り替える回路である。動静画像切り替え回路303は、外部から
供給される画像信号をフレーム期間毎に比較して動画像であるか静止画であるかを自動的
に判別する構成としてもよいし、外部からの信号に応じて動画像か静止画かを切り替える
構成としてもよい。
ための信号、例えば画像信号及びクロック信号等を表示パネル部301に供給するための
回路である。また表示制御回路304は、動静画像切り替え回路303で静止画であれば
静止画を表示するための信号、例えばリフレッシュレートを低減して、所定のタイミング
により画像信号及びクロック信号等を表示パネル部301に供給するための回路である。
6に供給する保持信号Vcapを生成するための回路である。なお、動静画像切り替え回
路303で動画像であれば、一定の固定電圧、例えば共通電圧Vcomと同じ信号を表示
パネル部301に供給するための回路である。
準電位以下の電位のことをいう。なお高電源電位及び低電源電位ともに、薄膜トランジス
タが動作できる程度の電位であることが望ましい。なお高電源電位VDD及び低電源電位
VSSを併せて、電源電圧と呼ぶこともある。
号生成回路305の一例は、第1の電流源回路501、第1のスイッチ502、第2のス
イッチ503、第2の電流源回路504、第3のスイッチ505を有する。図5に示す保
持信号生成回路305は、静止画を表示する期間において、第1のスイッチ502と第2
のスイッチ503とが切り替え端子507の制御によりオンまたはオフを交互に切り替え
て動作することにより、第1の電流源回路501及び第2の電流源回路504によって容
量線106の電圧の上昇または下降を制御するための回路である。なお容量線106の電
圧を一定の固定電圧とする場合には、第3のスイッチ505をオンにし、共通電圧Vco
mが供給される端子506との接続を図ればよい。
ジスタで構成すればよく、第1のスイッチ502、及び第2のスイッチ503は極性の異
なるトランジスタで構成すればよい。
レートを低減しても、表示する画像の劣化を抑制することができる。
である。
本実施の形態においては、上記実施の形態で説明した構成と異なる構成について説明する
。
ついて説明したが、図6(B)に示す信号線毎に異なる極性の反転駆動を行うソースライ
ン反転駆動、図6(C)に示すゲート線毎に異なる極性の反転駆動を行うゲートライン反
転駆動、図6(D)に示す隣り合う画素毎に異なる極性の反転駆動を行うドット反転駆動
について、画素の回路構成等を用いて説明を行う。なお、実施の形態1と同じ説明の箇所
については説明を省略する。また、コモン反転駆動については、フレーム反転駆動と同じ
動作を行うので説明を省略するものである。なお図6で、N(Nは自然数)フレームと(
N+1)フレームとで交互に極性の異なる画像信号(図6中、プラス記号、またはマイナ
ス記号)を供給する例を示しているが他の駆動法であってもよい。
る図6(A)との違いは、1フレーム期間において異なる極性の画像信号が供給される点
にある。そのため、容量線に供給する電圧を画像信号の極性毎に変えるような構成とする
ことである。
ソースライン反転駆動での画素の回路構成について示している。図7(A)では、ゲート
線102、信号線103、画素104、共通電極105、第1の容量線106A、第2の
容量線106Bについて示している。第1の容量線106A、第2の容量線106Bは、
図6(B)で説明した極性の異なる画像信号が供給される画素毎に接続される構成となる
。また、図7(B)には、図6(C)に対応させてゲートライン反転駆動での画素の回路
構成について示している。図7(B)では、ゲート線102、信号線103、画素104
、共通電極105、第1の容量線106A、第2の容量線106Bについて示している。
第1の容量線106A、第2の容量線106Bは、図6(C)で説明した極性の異なる画
像信号が供給される画素毎に接続される構成となる。また図7(C)には、図6(D)に
対応させてドット反転駆動での画素の回路構成について示している。図7(C)では、ゲ
ート線102、信号線103、画素104、共通電極105、第1の容量線106A、第
2の容量線106Bについて示している。第1の容量線106A、第2の容量線106B
は、図6(D)で説明した極性の異なる画像信号が供給される画素毎に接続される構成と
なる。以上説明した図7(A)乃至(C)の第1の容量線106A、第2の容量線106
Bには、異なる保持信号となる第1の保持信号Vcap1、第2の保持信号Vcap2が
供給されることとなる。
、及び素子を流れる電流について着目して示したものである。なお図2(A)と異なる点
として、図7(A)乃至(C)で説明した第1の保持信号Vcap1、第2の保持信号V
cap2について示した点にある。
極間の電圧について示すタイミングチャートの概略図について示したものである。液晶素
子109では極性の異なる画像信号が供給され、それぞれ液晶113にフレーム期間毎に
反転する第1の電圧VLC、第2の電圧VLCが印加されることとなる。そして、オフ電
流ITFT、及び/または液晶を流れる電流ILCにより画素電極111で保持する電圧
(Vpix)がVdataから上昇又は下降した分を相殺する第1の保持信号Vcap1
、第2の保持信号Vcap2を供給する。そして1フレーム期間である期間F1乃至F4
毎に、極性の異なる画像信号が供給される画素での第1のVpix及び第2のVpixは
、期間F1乃至F4の境(図8(B)中、refresh)で大きく変動することなく、
静止画を表示する際の画像の劣化を低減することができる。
レートを低減しても、表示する画像の劣化を抑制することができる。
である。
本実施の形態では、本明細書に開示する液晶表示装置に適用できるトランジスタの例を示
す。
あり、逆スタガ型薄膜トランジスタともいう。
絶縁層402、酸化物半導体層403、ソース電極層405a、及びドレイン電極層40
5bを含む。また、トランジスタ410を覆い、酸化物半導体層403に積層する絶縁層
407が設けられている。絶縁層407上にはさらに保護絶縁層409が形成されている
。
)と呼ばれるボトムゲート構造の一つであり逆スタガ型薄膜トランジスタともいう。
絶縁層402、酸化物半導体層403、酸化物半導体層403のチャネル形成領域上に設
けられたチャネル保護層として機能する絶縁層427、ソース電極層405a、及びドレ
イン電極層405bを含む。また、トランジスタ420を覆い、保護絶縁層409が形成
されている。
表面を有する基板である基板400上に、ゲート電極層401、ゲート絶縁層402、ソ
ース電極層405a、ドレイン電極層405b、及び酸化物半導体層403を含む。また
、トランジスタ430を覆い、酸化物半導体層403に接する絶縁層407が設けられて
いる。絶縁層407上にはさらに保護絶縁層409が形成されている。
1上に接して設けられ、ゲート絶縁層402上にソース電極層405a、ドレイン電極層
405bが接して設けられている。そして、ゲート絶縁層402、及びソース電極層40
5a、ドレイン電極層405b上に酸化物半導体層403が設けられている。
ある。トランジスタ440は、絶縁表面を有する基板400上に、絶縁層447、酸化物
半導体層403、ソース電極層405a、及びドレイン電極層405b、ゲート絶縁層4
02、ゲート電極層401を含み、ソース電極層405a、ドレイン電極層405bにそ
れぞれ配線層446a、配線層446bが接して設けられ電気的に接続している。
や、三元系金属酸化物であるIn−Ga−Zn−O膜、In−Sn−Zn−O膜、In−
Al−Zn−O膜、Sn−Ga−Zn−O膜、Al−Ga−Zn−O膜、Sn−Al−Z
n−O膜や、二元系金属酸化物であるIn−Zn−O膜、Sn−Zn−O膜、Al−Zn
−O膜、Zn−Mg−O膜、Sn−Mg−O膜、In−Mg−O膜や、In−O膜、Sn
−O膜、Zn−O膜などの酸化物半導体層を用いることができる。また、上記酸化物半導
体層にSiO2を含んでもよい。
用いることができる。ここで、Mは、Ga、Al、MnおよびCoから選ばれた一または
複数の金属元素を示す。例えばMとして、Ga、Ga及びAl、Ga及びMn、またはG
a及びCoなどがある。InMO3(ZnO)m(m>0)で表記される構造の酸化物半
導体膜のうち、MとしてGaを含む構造の酸化物半導体を、上記したIn−Ga−Zn−
O酸化物半導体とよび、その薄膜をIn−Ga−Zn−O膜ともよぶこととする。
から除去し、酸化物半導体の主成分以外の不純物が極力含まれないように高純度化するこ
とにより真性(i型)とし、又は実質的に真性型としたものである。すなわち、不純物を
添加してi型化するのでなく、水素や水等の不純物を極力除去したことにより、高純度化
されたi型(真性半導体)又はそれに近づけることを特徴としている。従って、薄膜トラ
ンジスタが有する酸化物半導体層は、高純度化及び電気的にi型(真性)化された酸化物
半導体層である。
リア濃度は1×1014/cm3未満、好ましくは1×1012/cm3未満、さらに好
ましくは1×1011/cm3未満である。
とができる。具体的には、上述の酸化物半導体層を具備する薄膜トランジスタは、チャネ
ル幅1μmあたりのオフ電流を10aA/μm(1×10−17A/μm)以下にするこ
と、さらには1aA/μm(1×10−18A/μm)以下、さらには10zA/μm(
1×10−20A/μm)にすることが可能である。つまりトランジスタの非導通状態に
おいて、酸化物半導体は絶縁体とみなせて回路設計を行うことができる。一方で、酸化物
半導体層は、薄膜トランジスタの導通状態においては、非晶質シリコンで形成される半導
体層よりも高い電流供給能力を見込むことができる。
態における電流値(オフ電流値)を低くすることができる。よって、画像イメージデータ
等の電気信号の保持時間を長くすることができ、書き込み間隔も長く設定できる。よって
、リフレッシュの頻度を少なくすることができるため、より消費電力を抑制する効果を高
くできる。
非晶質半導体を用いたものとしては比較的高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動
が可能である。よって、表示装置の高機能化及び高速応答化が実現できる。
とも、後の加熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有していることが必要となる。バリウムホ
ウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板を用いることができる。
のものを用いると良い。また、ガラス基板には、例えば、アルミノシリケートガラス、ア
ルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスなどのガラス材料が用いられている
。なお、実用的な耐熱ガラスである、酸化ホウ素(B2O3)より酸化バリウム(BaO
)を多く含むガラス基板を用いてもよい。
縁体でなる基板を用いても良い。他にも、結晶化ガラスなどを用いることができる。また
、プラスチック基板等も適宜用いることができる。
を基板とゲート電極層の間に設けてもよい。下地膜は、基板からの不純物元素の拡散を防
止する機能があり、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、又は酸化窒
化シリコン膜から選ばれた一又は複数の膜による積層構造により形成することができる。
アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料またはこれらを主成分とする合
金材料を用いて、単層でまたは積層して形成することができる。
層が積層された2層の積層構造、または銅層上にモリブデン層を積層した2層構造、また
は銅層上に窒化チタン層若しくは窒化タンタルを積層した2層構造、窒化チタン層とモリ
ブデン層とを積層した2層構造とすることが好ましい。3層の積層構造としては、タング
ステン層または窒化タングステン層と、アルミニウムとシリコンの合金層またはアルミニ
ウムとチタンの合金層と、窒化チタン層またはチタン層とを積層した積層とすることが好
ましい。なお、透光性を有する導電膜を用いてゲート電極層を形成することもできる。透
光性を有する導電膜としては、透光性導電性酸化物等をその例に挙げることができる。
ン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、酸化アルミニウム層
、窒化アルミニウム層、酸化窒化アルミニウム層、窒化酸化アルミニウム層、又は酸化ハ
フニウム層を単層で又は積層して形成することができる。
構造とすることもできる。例えば、第1のゲート絶縁層としてスパッタリング法により膜
厚50nm以上200nm以下の窒化シリコン層(SiNy(y>0))を形成し、第1
のゲート絶縁層上に第2のゲート絶縁層として膜厚5nm以上300nm以下の酸化シリ
コン層(SiOx(x>0))を積層して、膜厚100nmのゲート絶縁層とする。ゲー
ト絶縁層402の膜厚は、薄膜トランジスタに要求される特性によって適宜設定すればよ
く350nm乃至400nm程度でもよい。
、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、Wからから選ばれた元素、または上述した元素を成分
とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金膜等を用いることができる。また、Al
、Cuなどの金属層の下側又は上側の一方または双方にCr、Ta、Ti、Mo、Wなど
の高融点金属層を積層させた構成としても良い。また、Si、Ti、Ta、W、Mo、C
r、Nd、Sc、YなどAl膜に生ずるヒロックやウィスカーの発生を防止する元素が添
加されているAl材料を用いることで耐熱性を向上させることが可能となる。
6bのような導電膜も、ソース電極層405a、ドレイン電極層405bと同様な材料を
用いることができる。
層構造としてもよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、アルミニウム
膜上にチタン膜を積層する2層構造、Ti膜と、そのTi膜上に重ねてアルミニウム膜を
積層し、さらにその上にTi膜を成膜する3層構造などが挙げられる。
層を含む)となる導電膜としては導電性の金属酸化物で形成しても良い。導電性の金属酸
化物としては酸化インジウム(In2O3)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO
)、酸化インジウム酸化スズ合金(In2O3―SnO2、ITOと略記する)、酸化イ
ンジウム酸化亜鉛合金(In2O3―ZnO)または前記金属酸化物材料にシリコン若し
くは酸化シリコンを含ませたものを用いることができる。
層などの無機絶縁膜を好適に用いることができる。
化アルミニウム膜、または酸化窒化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができ
る。
酸化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。
を形成してもよい。平坦化絶縁膜としては、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン
、ポリアミド、エポキシ等の、耐熱性を有する有機材料を用いることができる。また上記
有機材料の他に、低誘電率材料(low−k材料)、シロキサン系樹脂、PSG(リンガ
ラス)、BPSG(リンボロンガラス)等を用いることができる。なお、これらの材料で
形成される絶縁膜を複数積層させることで、平坦化絶縁膜を形成してもよい。
より、さらに低消費電力化が達成された高機能な液晶表示装置を提供することができる。
である。
薄膜トランジスタを作製し、該薄膜トランジスタを画素部、さらには駆動回路に用いて表
示機能を有する液晶表示装置を作製することができる。また、薄膜トランジスタを用いて
駆動回路の一部または全体を、画素部と同じ基板上に一体形成し、システムオンパネルを
形成することができる。
Circuit)もしくはTAB(Tape Automated Bonding)
テープもしくはTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられた
モジュール、TABテープやTCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、また
は表示素子にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)が直接
実装されたモジュールも全て表示装置に含むものとする。
)は、薄膜トランジスタ4010、4011、及び液晶素子4013を、第1の基板40
01と第2の基板4006との間にシール材4005によって封止した、パネルの平面図
であり、図10(B)は、図10(A1)(A2)のM−Nにおける断面図に相当する。
むようにして、シール材4005が設けられている。また画素部4002と、ゲート線駆
動回路4004の上に第2の基板4006が設けられている。よって画素部4002と、
ゲート線駆動回路4004とは、第1の基板4001とシール材4005と第2の基板4
006とによって、液晶層4008と共に封止されている。また第1の基板4001上の
シール材4005によって囲まれている領域とは異なる領域に、別途用意された基板上に
単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜で形成された信号線駆動回路4003が実装されてい
る。
ワイヤボンディング方法、或いはTAB方法などを用いることができる。図10(A1)
は、COG方法により信号線駆動回路4003を実装する例であり、図10(A2)は、
TAB方法により信号線駆動回路4003を実装する例である。
、薄膜トランジスタを複数有しており、図10(B)では、画素部4002に含まれる薄
膜トランジスタ4010と、ゲート線駆動回路4004に含まれる薄膜トランジスタ40
11とを例示している。薄膜トランジスタ4010、4011上には絶縁層4041a、
4041b、4042a、4042b、4020、4021が設けられている。
ジスタを適用することができる。本実施の形態において、薄膜トランジスタ4010、4
011はnチャネル型薄膜トランジスタである。
チャネル形成領域と重なる位置に導電層4040が設けられている。導電層4040を酸
化物半導体層のチャネル形成領域と重なる位置に設けることによって、BT(Bias
Temperature)試験前後における薄膜トランジスタ4011のしきい値電圧の
変化量を低減することができる。また、導電層4040は、電位が薄膜トランジスタ40
11のゲート電極層と同じでもよいし、異なっていても良く、第2のゲート電極層として
機能させることもできる。また、導電層4040の電位がGND、0V、或いはフローテ
ィング状態であってもよい。
気的に接続されている。そして液晶素子4013の対向電極層4031は第2の基板40
06上に形成されている。画素電極層4030と対向電極層4031と液晶層4008と
が重なっている部分が、液晶素子4013に相当する。なお、画素電極層4030、対向
電極層4031はそれぞれ配向膜として機能する絶縁層4032、4033が設けられ、
絶縁層4032、4033を介して液晶層4008を挟持している。
き、ガラス、セラミックス、プラスチックを用いることができる。プラスチックとしては
、FRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)板、PV
F(ポリビニルフルオライド)フィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリル樹脂フィ
ルムを用いることができる。
画素電極層4030と対向電極層4031との間の距離(セルギャップ)を制御するため
に設けられている。なお球状のスペーサを用いていても良い。また、対向電極層4031
は、薄膜トランジスタ4010と同一基板上に設けられる共通電位線と電気的に接続され
る。共通接続部を用いて、一対の基板間に配置される導電性粒子を介して対向電極層40
31と共通電位線とを電気的に接続することができる。なお、導電性粒子はシール材40
05に含有させることができる。
あり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直
前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善
するために5重量%以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を用いて液晶層4008に
用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が1msec
以下と短く、光学的等方性であるため配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。
子に用いる電極層という順に設ける例を示すが、偏光板は基板の内側に設けてもよい。ま
た、偏光板と着色層の積層構造も本実施の形態に限定されず、偏光板及び着色層の材料や
作製工程条件によって適宜設定すればよい。また、表示部以外にブラックマトリクスとし
て機能する遮光膜を設けてもよい。
物半導体層の積層の周縁部(側面を含む)を覆う絶縁層4041bとが形成されている。
同様に薄膜トランジスタ4010は、チャネル保護層として機能する絶縁層4042aと
、酸化物半導体層の積層の周縁部(側面を含む)を覆う絶縁層4042bとが形成されて
いる。
b、4042bは、ゲート電極層と、その上方または周辺に形成される配線層(ソース配
線層や容量配線層など)との距離を大きくし、寄生容量の低減を図ることができる。また
、薄膜トランジスタの表面凹凸を低減するため平坦化絶縁膜として機能する絶縁層402
1で覆う構成となっている。ここでは、絶縁層4041a、4041b、4042a、4
042bとして、一例としてスパッタ法により酸化珪素膜を形成する。
成されている。絶縁層4020は、一例としてRFスパッタ法により窒化珪素膜を形成す
る。
ミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、エポキシ等の、耐熱性を有する有機
材料を用いることができる。また上記有機材料の他に、低誘電率材料(low−k材料)
、シロキサン系樹脂、PSG(リンガラス)、BPSG(リンボロンガラス)等を用いる
ことができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、絶縁層
4021を形成してもよい。
としてもよい。絶縁層4020とゲート絶縁層とに窒化物絶縁膜を用いて、少なくともア
クティブマトリクス基板の画素部の周縁を囲むように絶縁層4020とゲート絶縁層とが
接する領域を設ける構成とすればよい。この製造プロセスでは、外部からの水分の侵入を
防ぐことができる。また、液晶表示装置としてデバイスが完成した後にも長期的に、外部
からの水分の侵入を防ぐことができデバイスの長期信頼性を向上することができる。
i結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は置換基としては有機基(例えばアルキ
ル基やアリール基)やフルオロ基を用いても良い。また、有機基はフルオロ基を有してい
ても良い。
、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法(インクジェット法、スクリーン
印刷、オフセット印刷等)、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイ
フコーター等を用いることができる。絶縁層4021の焼成工程と半導体層のアニールを
兼ねることで効率よく液晶表示装置を作製することが可能となる。
、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、
酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物(以下、ITOと示す)、イ
ンジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性の導電性材
料を用いることができる。
ともいう)を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性組成物を用いて形
成した画素電極は、シート抵抗が10000Ω/□以下、波長550nmにおける透光率
が70%以上であることが好ましい。また、導電性組成物に含まれる導電性高分子の抵抗
率が0.1Ω・cm以下であることが好ましい。
ば、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンま
たはその誘導体、若しくはこれらの2種以上の共重合体などがあげられる。
4002に与えられる各種信号及び電位は、FPC4018から供給されている。
ら形成され、端子電極4016は、薄膜トランジスタ4010、4011のソース電極層
及びドレイン電極層と同じ導電膜で形成されている。
て電気的に接続されている。
装している例を示しているがこの構成に限定されない。ゲート線駆動回路を別途形成して
実装しても良いし、信号線駆動回路の一部またはゲート線駆動回路の一部のみを別途形成
して実装しても良い。
2602により固着され、その間にTFT等を含む画素部2603、液晶層を含む表示素
子2604、着色層2605が設けられ表示領域を形成している。着色層2605はカラ
ー表示を行う場合に必要であり、RGB方式の場合は、赤、緑、青の各色に対応した着色
層が各画素に対応して設けられている。TFT基板2600と対向基板2601の外側に
は偏光板2606、偏光板2607、拡散板2613が配設されている。光源は冷陰極管
2610と反射板2611により構成され、回路基板2612は、フレキシブル配線基板
2609によりTFT基板2600の配線回路部2608と接続され、コントロール回路
や電源回路などの外部回路が組みこまれている。また偏光板と、液晶層との間に位相差板
を有した状態で積層してもよい。
(In−Plane−Switching)モード、FFS(Fringe Field
Switching)モード、MVA(Multi−domain Vertical
Alignment)モード、PVA(Patterned Vertical Al
ignment)モード、ASM(Axially Symmetric aligne
d Micro−cell)モード、OCB(Optically Compensat
ed Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric L
iquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric
Liquid Crystal)などを用いることができる。
晶表示装置を作製することができる。
である。
本実施の形態においては、上記実施の形態で説明した液晶表示装置を具備する電子機器の
例について説明する。
、操作キー9635、接続端子9636、記録媒体読込部9672、等を有することがで
きる。図12(A)に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデ
ータを読み出して表示部に表示する機能、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共
有する機能、等を有することができる。なお、図12(A)に示す携帯型遊技機が有する
機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
3、操作キー9635、接続端子9636、シャッターボタン9676、受像部9677
、等を有することができる。図12(B)に示すデジタルカメラは、静止画を撮影する機
能、動画を撮影する機能、撮影した画像を自動または手動で補正する機能、アンテナから
様々な情報を取得する機能、撮影した画像、又はアンテナから取得した情報を保存する機
能、撮影した画像、又はアンテナから取得した情報を表示部に表示する機能、等を有する
ことができる。なお、図12(B)に示すデジタルカメラが有する機能はこれに限定され
ず、様々な機能を有することができる。
、操作キー9635、接続端子9636、等を有することができる。図12(C)に示す
テレビ受像機は、テレビ用電波を処理して画像信号に変換する機能、画像信号を処理して
表示に適した信号に変換する機能、画像信号のフレーム周波数を変換する機能、等を有す
ることができる。なお、図12(C)に示すテレビ受像機が有する機能はこれに限定され
ず、様々な機能を有することができる。
ともいう)であり、筐体9630、表示部9631等を有することができる。図12(D
)に示すモニターは、ウインドウ型表示部9653が表示部9631にある例について示
している。なお説明のために表示部9631にウインドウ型表示部9653を示したが、
他のシンボル、例えばアイコン、画像等であってもよい。パーソナルコンピュータ用途の
モニターでは、静止画の表示が多く、上記実施の形態における液晶表示装置の駆動方法を
適用する際に好適である。なお、図12(D)に示すモニターが有する機能はこれに限定
されず、様々な機能を有することができる。
、操作キー9635、接続端子9636、ポインティングデバイス9681、外部接続ポ
ート9680等を有することができる。図13(A)に示すコンピュータは、様々な情報
(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、様々なソフトウェア(プ
ログラム)によって処理を制御する機能、無線通信又は有線通信などの通信機能、通信機
能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、通信機能を用いて様々なデ
ータの送信又は受信を行う機能、等を有することができる。なお、図13(A)に示すコ
ンピュータが有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
3、操作キー9635、マイクロフォン9638等を有することができる。図13(B)
に示した携帯電話は、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示する機能、
カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報を操作又
は編集する機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能、等を
有することができる。なお、図13(B)に示した携帯電話が有する機能はこれに限定さ
れず、様々な機能を有することができる。
示部9631、操作キー9632等を有することができる。図13(C)に示した電子ペ
ーパーは、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示する機能、カレンダー
、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報を操作又は編集する
機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能、等を有すること
ができる。なお、図13(C)に示した電子ペーパーが有する機能はこれに限定されず、
様々な機能を有することができる。別の電子ペーパーの構成について図13(D)に示す
。図13(D)に示す電子ペーパーは、図13(C)の電子ペーパーに太陽電池9651
、及びバッテリー9652を付加した構成について示している。表示部9631として反
射型の液晶表示装置を用いる場合、比較的明るい状況下での使用が予想され、太陽電池9
651による発電、及びバッテリー9652での充電を効率よく行うことができ、好適で
ある。なおバッテリー9652としては、リチウムイオン電池を用いると、小型化を図れ
る等の利点がある。
減することができる。
である。
101 画素部
102 ゲート線
102D ゲート線駆動回路
103 信号線
103D 信号線駆動回路
104 画素
105 共通電極
106 容量線
106A 第1の容量線
106B 第2の容量線
107 端子部
108 画素トランジスタ
109 液晶素子
110 容量素子
111 画素電極
112 対向電極
113 液晶
121 矢印
122 矢印
123 矢印
301 表示パネル部
302 周辺回路部
303 動静画像切り替え回路
304 表示制御回路
305 保持信号生成回路
400 基板
401 ゲート電極層
402 ゲート絶縁層
403 酸化物半導体層
405a ソース電極層
405b ドレイン電極層
407 絶縁層
409 保護絶縁層
410 トランジスタ
420 トランジスタ
427 絶縁層
430 トランジスタ
440 トランジスタ
446a 配線層
446b 配線層
447 絶縁層
501 第1の電流源回路
502 第1のスイッチ
503 第2のスイッチ
504 第2の電流源回路
505 第3のスイッチ
506 端子
507 切り替え端子
1400 表示パネル
1401 画素部
1402 ゲート線
1403 信号線
1404 画素
1405 共通電極
1406 容量線
1407 端子部
1408 画素トランジスタ
1409 液晶素子
1410 容量素子
1411 画素電極
1412 対向電極
1413 液晶
1501 矢印
1502 矢印
1503 矢印
2600 TFT基板
2601 対向基板
2602 シール材
2603 画素部
2604 表示素子
2605 着色層
2606 偏光板
2607 偏光板
2608 配線回路部
2609 フレキシブル配線基板
2610 冷陰極管
2611 反射板
2612 回路基板
2613 拡散板
4001 第1の基板
4002 画素部
4003 信号線駆動回路
4004 ゲート線駆動回路
4005 シール材
4006 第2の基板
4008 液晶層
4010 薄膜トランジスタ
4011 薄膜トランジスタ
4013 液晶素子
4015 接続端子電極
4016 端子電極
4018 FPC
4019 異方性導電膜
4020 絶縁層
4021 絶縁層
4030 画素電極層
4031 対向電極層
4032 絶縁層
4033 絶縁層
4035 スペーサ
4040 導電層
4041a 絶縁層
4041b 絶縁層
4042a 絶縁層
4042b 絶縁層
9630 筐体
9631 表示部
9632 操作キー
9633 スピーカ
9635 操作キー
9636 接続端子
9638 マイクロフォン
9651 太陽電池
9652 バッテリー
9653 ウインドウ型表示部
9672 記録媒体読込部
9676 シャッターボタン
9677 受像部
9680 外部接続ポート
9681 ポインティングデバイス
Claims (2)
- 画素を有し、
前記画素は、トランジスタと、液晶素子と、容量素子と、を有し、
前記トランジスタのソース又はドレインの一方は、前記液晶素子の画素電極と電気的に接続され、
前記容量素子の第1の電極は、前記液晶素子の画素電極と電気的に接続される表示装置であって、
静止画表示を行う第1の期間と、動画表示を行う第2の期間と、を有し、
前記容量素子の第2の電極には、保持信号が供給され、
前記第1の期間において、前記保持信号の電位は、前記第1の電極の電位の変動が低減されるように変動し、
前記第2の期間において、前記保持信号の電位は、一定の固定電位であって、前記液晶素子の共通電極の電位と同じであり、
前記第1の期間におけるフレーム期間は、前記第2の期間におけるフレーム期間よりも長い表示装置。 - 画素と、保持信号生成回路と、を有し、
前記画素は、トランジスタと、液晶素子と、容量素子と、を有し、
前記トランジスタのソース又はドレインの一方は、前記液晶素子の画素電極と電気的に接続され、
前記容量素子の第1の電極は、前記液晶素子の画素電極と電気的に接続される表示装置であって、
静止画表示を行う第1の期間と、動画表示を行う第2の期間と、を有し、
前記保持信号生成回路は、前記容量素子の第2の電極に保持信号を供給する機能を有し、
前記保持信号生成回路は、前記第1の期間において、前記第1の電極の電位の変動が低減されるように前記保持信号の電位を変動させる機能を有し、
前記保持信号生成回路は、前記第2の期間において、前記保持信号の電位を一定の固定電位とし、かつ、前記液晶素子の共通電極の電位と同じにする機能を有し、
前記第1の期間におけるフレーム期間は、前記第2の期間におけるフレーム期間よりも長い表示装置。
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