JPH02127615A - 液晶表示装置の駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マトリクス表示方式の液晶表示装置を＠＠す
るＣ夜晶表示装置崖の駆動方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、マ）　ＩＪクス状に配列された液晶セルからな
る液晶表示装置は、第５図に示すように、複数の信号電
極（Ｙ、　）、　（Ｙｚ）、・・・と複数の走査電極（
Ｘ、）。

（Ｘ２）、・・・とが接触しないように直交して設けら
れ、各信号電極（Ｙ、）、・・・と各走査電極（Ｘ、）
、・・・との＠交差部にそれぞれ液晶セル（ＬＣ）が設
けられ、各液晶セル（ＬＣ）がマ）　ＩＪクス状に配列
されると共に、各交差部にそれぞれ薄膜トランジスタ（
以下ＴＰＴという）　（、Ｔｒ）が設けら奴、各ＴＦ’
Ｔ　（Ｔｒ）のゲートが走査電極に接続され、ドレイン
、ソースが信号電極（Ｙｌ）、・・・及び液晶セル（Ｌ
Ｃ）に接続されてマトリクス表示方式の液晶表示装置が
構成されている。

そして、図示されていない、駆動回路にエリ、映像信号
全所定のサンプリングクロックによりサンプリングし、
連続する１水平走査分の映像信号を各信号電極（Ｙ、）
、・・・の数の並列の映像信号に変換し、水平同期信号
に同期して各信号電極（Ｙ’、）、・・に出力すると共
に、水平同期信号に同期して各走査電極（Ｘ、　）、・
・・に１１目次に走査パルスを出力して各走査電極（Ｘ
＋）、・・・にゲートが接続された各ＴＦＴ（Ｔυをオ
ン状態にし、各液晶セル（ＣＬ）に通電し、液晶表示装
置を駆動している。

ところで、このような液晶表示装置では、液晶セル（Ｌ
Ｃ）の劣化防止のために、共通の対向電極の電位を一定
にし、各１戸号電極（Ｙ’）、・・・に加える映１埃信
号の電圧原性を、所定周期（例えばフィールド周期）ご
とに反転するいわゆる交流駆動が行われている。

即ち、各信号波形は第６図のようになり、同図中の破線
に示すように、対向電極は一定電圧ＶＯに護持され、１
つの水平ラインの各ＴｆＩ″Ｔ（Ｔｒ）のドレイン電圧
が、同図中の実線に示すように、例えはフィールド周期
Ｔごとに極性反転される。このとき、第６図中の１点鎖
線に示すように、当該水平ラインの１４目のＴＦＴ（Ｔ
ｒ）をオンするためのゲート電圧がドレイン電圧の正極
性への立上がり及び負礪性への立下がりに同期して立上
る。

しかし、このような液晶表示装置の交流駆動方式は、Ｔ
ＰＴが常に安定して動作することを前提とし、例えば液
晶テレビジョン受像機の場合、使用時に、Ｔ　Ｐ　Ｔが
バラツクライトや外光等による光照射を受けるが、ＴＰ
Ｔが半導体材料からなるため、光照射により’ｌ’　Ｆ
　’Ｉ’にフォトキャリアが発生してＴ　Ｉ”　Ｔのオ
フ時に光′電流が流れ、液晶表示装置の背景画像が不鮮
明になるという不都合が生じる。

そこで従来、このような光の悪影響を防止する対策とし
て、例えば特開昭５６−７４８０号公報（ＨＯＩＬ２９
７７Ｂ）や特開昭５６−１０７２８７号公報（００９Ｆ
９／３５）に記載されているように、非晶質半導体層に
光の侵入を防止する光阻止層や金属遮光膜全形成するこ
とが考えられている。

さらに、その他にＴＰＴの半導体材料として光学的バン
ドギャップの大きいもの全使用し、或いは半導体の撲厚
を厚くし、フォトキャリアの発生量を低減することなど
も考えられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のように、光阻止層や金楓遮光嘆を設ける場合、Ｔ
ＰＴの製造プロセスが非常に複雑になり、歩留まりの低
下を招き、半導体のワイドバンドギャップ化及び薄膜化
を図る場合、ＴＦＴ自体の緒特性が変わってしまうため
に、根本的に光照射の悪影響全解決することはできない
という問題点がある。

本発明は、前記の点に留意してなされ、従来のように、
’１’　Ｆ’　Ｔの！！！造プロセスの複雑化やＴＰＴ
の緒特性の変化を招くことなく、光照射による液晶表示
装置の背景画像の不鮮明化を防止できるようにすること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、複数の信号電極と前記各信
号電極に直交した複数の走査電極との各交差部に設けら
れマドＩＪクス状に配列きれた液晶セルと、前記各交差
部において前記信号電極、走査電極、液晶セルにそれぞ
れ接続された非結晶半導体からなる薄膜トランジスタと
を清元、前記トランジスタのオンにより前記液晶セルを
通電する液晶表示装置の１駆動方法にＳいて、本発明で
は、前記各トランジスタのオフ時のゲート電＝ｔ、前記
トランジスタのドレイン電圧−ドレイン電流特性が非オ
ーミック特性にならない電圧にしたことを特徴としてい
る。

［作用］ 以上のように構成されているため、薄膜トランジスタの
ドレイン電圧−ドレイン電流特性が非オーミック特性に
ならない最適ゲート’＜圧を予め測定しておき、各トラ
ンジスタのオフ時のゲート電圧を、予め求めた最適ゲー
ト電圧にすることにより、バックライト用などの光照射
によるトランジスタのオフ時の光電流量が従来よりも抑
制され、従来のようにトランジスタの製造プロセスの複
雑化や、トランジスタのワイドバンドギャップ化等によ
るトランジスタの緒特性の変化金柑くこともなく、液晶
表示装置の背景画像が不鮮明ＶＣなることが防止される
。

〔実施例〕

実施例について第１図ないし第４図を参照して説明する
。

な３、液晶表示装置の基本構成は第５図と同様である。

まず、本発明の詳細な説明する。

第５図に示す’Ｉ”　Ｆ　Ｔ　（Ｔｒ）を非結晶半導体
で形成するト、例えばアモルファスシリコン（以下ａ−
８＋という）の場合、単結晶シリコンに比べ高抵抗であ
るため、オーミック接触するドレイン、ソース用の金楓
電極からのキャリアの注入及び光の影響により、単結晶
シリコンの場合と異なったキャリア輸送を示す。

即ち、ａ−８ｉのＴＰＴは通常ｎチャンネルで用いられ
、ドレイン、ソース用の両金桟電極とのオーミック接触
を行う為に、ドレイン、ソース電極付近にリン［Ｐ］等
の不純物の高＃に度唄域が形成され、購遣上、ドレイン
、ソース間はｎ−ｒ−ｎｇ造となり、Ｔ　Ｐ　Ｔに光を
照射した状態でドレインに電圧Ｖｄを印加したときに、
待にＶｄが負の場合に、光照射の影響によって、ドレイ
ン電圧Ｖｄ−ドレイン電流Ｉｄ特性がオーミック特性か
ら非オーミック特性に変化し、この変化は前記したキャ
リア襟送のメカニズトに起因する。な２、Ｖｄ−Ｉｄ特
性の変化の発生条件は、１領域の厚さ、ＴＰＴのチャン
ネル長やゲート電圧によって変わる。

ところで、Ｖｄが負のときに、Ｖｄ−Ｉｄ特性が非オー
ミック特性になると、ドレイン電流Ｉｄが急増するため
、前述したように、液晶表示装置の背景画像が不鮮明に
なるという現象が生じ、これを防止するには、Ｖｄ−Ｉ
　ｄ特性が非オーミック特性にならないようにすればよ
く、その為には、１層の厚さやチャンネル長を適正化す
るか、ＴＰＴのオフ時のゲート電圧を最適値に設定する
かの方策が考えられるが、を層の；９さやチャンネル長
はＴＰＴの設計で決まってしまうため、ゲート電圧を最
適値に設定する方策が最良である。

そこで、Ｔ　Ｐ　Ｔのオフ時のゲート′ｌ：框壬の最適
値を求めるために、第２図に示すように、Ｔ　Ｆ　’１
”（／ｌ！、）に一定照度の光音照射し、Ｔ　Ｆ　’Ｉ
”　（Ｔｒ）のドレインＤに可変直流電源（Ｅｌ）によ
りドレイン電圧Ｖｄを与えると共に、ゲート０に他の五
コ変直流電源（Ｅ２）によりゲート電工Ｖｇ　ｋ与え、
ソースＳに接続した電流計因によりドレイン電流Ｉｄを
測定し、ゲート電圧ＶｇをパラメータとしてＶｄ−Ｉｄ
特性を測定し、Ｖｄ−Ｉｄ特性が非オーミック特性とな
らないゲート電ＥＶｇを求める。

そしてチャンネル長りが１０（μｍ）、チャンネル１喝
Ｗが７０（μｍ）のＴＰＴに対し、第２図に示す測定回
路により得られたＶｄ−１：ｄ特性は、第３図［ａ）、
　（ｂｌに示すようになり、ここで同図ｆａｌはＶｄが
正の場合を、同図ｔｂｌはＶｄが負の場合を示し、それ
ぞれの場合にＳいて、ゲート電Ｅ　Ｖｇ　ｔｒｉ　−５
Ｖ、　−ｔｏＶ、　−２０Ｖに可変設定した。

第３図ｆａｔに示すように、ドレイン電圧Ｖｄが正の場
合には、ゲート電圧Ｖｇに関係なく、ドレイン電流Ｉｄ
がドレイン電圧Ｖｄに比例して変化し、Ｖｄ−Ｉｄ特性
はオーミック特性となるのに対し、同図（ｂｌに示すよ
うに、ドレイン電圧Ｖｄが負の場合には、ゲート電圧Ｖ
ｇが−５（Ｖ）、−１０（Ｖ）のときには、ドレイン電
流Ｉｄはドレイン電Ｂｖｃｔに比例せずにＶｄの増加に
伴って急峻にを加し、Ｖｄ−Ｉｄ特性が非オーミック特
性になり、ゲート電圧が一２０■）のときには、ドレイ
ン′五流１ｄがドレイン電圧Ｖｄに比例して変化し、こ
れらの結果から、Ｖｄ　−Ｉｄ特性が非オーミック特性
にならないゲート電圧の最適値Ｖｇ。

は、Ｖｇｏ　＝−２０（Ｖｌであることがわかる。

従って、チャンネル長Ｌ−１０（μｍ）、チャンネル幅
Ｗ＝７０（μｍ）のＴＰＴのオフ時のゲート電工を最適
値Ｖｇｏ　（＝　２０　Ｖ）　Ｋ　Ｔることニヨリ、Ｔ
ＰＴのオフ時の光電流量を従来よりも抑制することがで
き、液晶表示装置の背景画像が不祥・σ１になること全
防止できる。

また、このような最適ゲート電圧のＴ　Ｆ　Ｔのチャン
ネル長りへの依存性を調べたところ、Ｔ、＝８゜１０、
１３．１６（μｍ）に対する最適ゲートＦ匡匡は第４図
に示すようになり、同図はチャンネル幅Ｗを７０（μｍ
）、照射する光照度を１０００（ｌ　ｕ　ｘ　）とした
場合のデータであり、同図中のバーが各ナヤン不ル長に
２ける最適ゲート岨圧の範囲を示し、例えば、Ｌ＝１ｏ
（ｌ１ｍ）では最適ゲート％　ｌＥｆＶｇｏは一２５■
）≦Ｖｇ。

≦−１５■）となる。

ただし、第４図中の各バーの下限値は、前記したＶｄ−
１ｄ特性がオーミック特性になるしきい値であり、各バ
ーの上限値は、ゲート電圧の絶対値が大きくなることに
よる消費電力を考慮して定めた項である。

このように、第５図に示すような液晶表示装置を交流駆
動する場合に、第１図に示すように、Ｔ　Ｆ　Ｔ　（Ｔ
ｒ）のオフ時のゲート電圧を、Ｖｄ−Ｉｄ特性が非オー
ミック特性にならない最適ゲート電圧Ｖｇｏにすること
により、光照射によるＴＰＴ（Ｔｒ）のオフ時の光電流
を従来よりも抑制でき、従来のように液晶表示装置の背
景画像が不鮮明になること全防止できる。

な３、’ｌ”　Ｆ　Ｔ　（’Ｊ’ｒ　）のチャンネル長
５ナヤンネル幅。

映像信号レベルに基づくドレイン′祇匡及び照射される
光の照度の各条件に対応するために、使用する’ｒ　ｈ
”ｒアレイに対し、’４１ｉ２用時のドレイン電圧。

光照度に８ける最適ゲート電圧を予め測定してＳけば工
い。このと＠、ＴＦＴアレイのすべてのＩｌｌ　ＦＩｒ
（′■ｌｒ）について測定を行う必要がないのは勿論で
ある。

［発明の効果〕 本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載する効果を奏する。

マドＩＪクス表示方式の液晶表示装置全交流駆動する場
合に、ドレイン電圧−ドレイン電流特性が非オーミック
特性にならない最適ゲート電圧を予め測定しておき、薄
膜トランジスタのオフ時のゲート眠王を、予め求めた最
適ゲート電圧にしたため、バックライト用などの光照射
によるトランジスタのオフ時の光電流量を従来よりも抑
制することができ、従来のようにトランジスタの製造プ
ロセスの複雑化を招くこともなく、トランジスタのワイ
ドバンドギャップ化等による緒特性の変化を招くことも
なく、液晶表示装置の背景画像が不鮮明になることを防
止でき、強い光を照射するプロジェクション型の液晶表
示装置において極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の液晶表示装置の駆動方法
の１実施例を示し、第１図は駆動時の各部の印加電圧波
形図、第２図は最適ゲート電工の測定回路の結線図、第
３図ｆａＬ　ｆｂ）はドレイン電圧−ドレイン電流特性
図、第４図はチャンネル長と最適ゲート電圧との関係図
、第５図は一般の液晶表示装置の一部の結線図、第６図
は従来例の駆動時の各部の印加′１圧波形図である。 （Ｘｌ）　、　（Ｘ２　）・走査電極、（ＹＩ）、　（
Ｙ２　）（Ｔｒ）　−Ｔ　Ｆ”　Ｔ、（１，（、’）−
・・液晶セル。 ・・・信号電極、 代理人　弁理士　藤　１）龍太部 ヌ 図 図 Ｃつ ←１ΔＹ・＼１１ｇ１１瘤況９ ←工Δやへ擾讐！？ 帽 嘴 ト Ｌ−県　と 絵 ぐ 包

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　複数の信号電極と前記各信号電極に直交した複数の
   走査電極との各交差部に設けられマトリクス状に配列さ
   れた液晶セルと、前記各交差部において前記信号電極、
   走査電極、液晶セルにそれぞれ接続された非結晶半導体
   からなる薄膜トランジスタとを備え、前記トランジスタ
   のオンにより前記液晶セルを通電する液晶表示装置の駆
   動方法において、 前記各トランジスタのオフ時のゲート電圧を、前記トラ
   ンジスタのドレイン電圧−ドレイン電流特性が非オーミ
   ック特性にならない電圧にしたことを特徴とする液晶表
   示装置の駆動方法。