JPH0795161B2 - 液晶表示装置の駆動方法 - Google Patents

液晶表示装置の駆動方法

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JPH0795161B2
JPH0795161B2 JP63281620A JP28162088A JPH0795161B2 JP H0795161 B2 JPH0795161 B2 JP H0795161B2 JP 63281620 A JP63281620 A JP 63281620A JP 28162088 A JP28162088 A JP 28162088A JP H0795161 B2 JPH0795161 B2 JP H0795161B2
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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駆動す
る液晶表示装置の駆動方法に関する。
〔従来の技術〕
一般に、マトリ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
(Y1),(Y2),…と複数の走査電極(X1),(X2),
…とが接触しないように直交して設けられ、各信号電極
(Y1),…と各走査電極(X1),…との各交差部にそれ
ぞれ液晶セル(LC)が設けられ、各液晶セル(LC)がマ
トリ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TFTという)(Tr)が設けられ、
各TFT(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(Y1),…及び液晶セル(LC)に
接続されてマトリクス表示方式の液晶装置が構成されて
いる。
そして、図示されていない駆動回路により、映像信号を
所定のサンプリングクロツ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(Y1),…
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(Y1),…に出力すると共に、水平同期信
号に同期して各走査電極(X1),…に順次に走査パルス
を出力して各走査電極(X1),…にゲートが接続された
各TFT(Tr)をオン状態にし、各液晶セル(LC)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、各信号電極(Y1),…に加える映像信号の電圧極
性を、所定周期(例えばフイールド周期)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に保持され、1つ
の水平ラインの各TFT(Tr)のドレイン電圧が、同図中
の実線に示すように、例えばフイールド周期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1番目のTFT(Tr)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
及び負極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、TF
Tが常に安定して動作することを前提とし、例えば液晶
テレビジヨン受像機の場合、使用時に、TFTがバツクラ
イトや外光等による光照射を受けるが、TFTが半導体材
料からなるため、光照射によりTFTにフオトキヤリアが
発生してTFT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(H01L 29/78)や特開
昭56-107287号公報(G09F 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
属遮光膜を形成することが考えられている。
さらに、その他にTFTの半導体材料として光学的バンド
ギヤツプの大きいものを使用し、或いは半導体の膜厚を
薄くし、フオトキヤ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、光阻止層や金属遮光膜を設ける場合、TF
T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ヤツプ化及び薄膜化を
図る場合、TFT自体の諸特性が変わつてしまうために、
根本的に光照射の悪影響を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、
TFTの製造プロセスの複雑化やTFTの諸特性の変化を招く
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、本発明では、 前記各トランジスタのオフ時のゲート電圧を、前記非結
晶半導体に光照射した状態下で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
ない電圧に設定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ツク特性に
ならない最適ゲート電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、バツ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ヤツプ化等による
トランジスタの諸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。
なお、液晶表示装置の基本構成は第5図と同様である。
まず、本発明の原理を説明する。
第5図に示すTFT(Tr)を非結晶半導体で形成すると、
例えばアモルフアスシリコン(以下a−Siという)の場
合、単結晶シリコンに比べ高抵抗であるため、オーミツ
ク接触するドレイン,ソース用の金属電極からのキヤリ
アの注入及び光の影響により、単結晶シリコンの場合と
異なつたキヤリア輸送を示す。
即ち、a−SiのTFTは通常nチヤンネルで用いられ、ド
レイン,ソース用の両金属電極とのオーミツク接触を行
う為に、ドレイン,ソース電極付近にリン〔P〕等の不
純物の高濃度領域が形成され、構造上、ドレイン,ソー
ス間はn−i−n構造となり、TFT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、特にVdが負の場
合に、光照射の影響によつて、ドレイン電圧Vd−ドレイ
ン電流Id特性がオーミツク特性から非オーミツク特性に
変化し、この変化は前記したキヤリア輸送のメカニズム
に起因する。なお、Vd−Id特性の変化の発生条件は、i
領域の厚さ,TFTのチヤンネル長やゲート電圧によつて変
わる。
ところで、Vdが負のときに、Vd−Id特性が非オーミツク
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−Id特性が非オ
ーミツク特性にならないようにすればよく、その為に
は、i層の厚さやチヤンネル長を適正化するか、TFT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、i層の厚さやチヤンネル長はTFTの設計で決
まつてしまうため、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、TFTのオフ時のゲート電圧の最適値を求めるた
めに、第2図に示すように、TFT(Tr)に一定照度の光
を照射し、TFT(Tr)のドレインDに可変直流電源(E
1)によりドレイン電圧Vdを与えると共に、ゲートGに
他の可変直流電源(E2)によりゲート電圧Vgを与え、ソ
ースSに接続した電流計(A)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特性が非オーミツク特性とならないゲー
ト電圧Vgを求める。
そしてチヤンネル長Lが10(μm),チヤンネル幅Wが
70(μm)のTFTに対し、第2図に示す測定回路により
得られたVd−Id特性は、第3図(a),(b)に示すよ
うになり、ここで同図(a)はVdが正の場合を、同図
(b)はVdが負の場合を示し、それぞれの場合におい
て、ゲート電圧Vgは−5V,−10V,−20Vに可変設定した。
第3図(a)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特性はオーミツク
特性となるのに対し、同図(b)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Vgが−5(V),
−10(V)のときには、ドレイン電流Idはドレイン電圧
Vdに比例せずにVdの増加に伴つて急峻に増加し、Vd−Id
特性が非オーミツク特性になり、ゲート電圧が−20
(V)のときには、ドレイン電流Id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
ーミツク特性にならないゲート電圧の最適値Vgoは、Vgo
=−20(V)であることがわかる。
従つて、チヤンネル長L=10(μm),チヤンネル幅W
=70(μm)のTFTのオフ時のゲート電圧を最適値Vgo
(=−20V)にすることにより、TFT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
画像が不鮮明になることを防止できる。
また、このような最適ゲート電圧のTFTのチヤンネル長
Lへの依存性を調べたところ、L=8,10,13,16(μm)
に対する最適ゲート電圧は第4図に示すようになり、同
図はチヤンネル幅Wを70(μm),照射する光照度を10
00(1ux)とした場合のデータであり、同図中のバーが
各チヤンネル長における最適ゲート電圧の範囲を示し、
例えば、L=10(μm)では最適ゲート電圧Vgoは−25
(V)≦Vgo≦−15(V)となる。
ただし、第4図中の各バーの下限値は、前記したVd−Id
特性がオーミツ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値である。
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、TFT(Tr)のオフ
時のゲート電圧を、Vd−Id特性が非オーミツク特性にな
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TFT(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
ることを防止できる。
なお、TFT(Tr)のチヤンネル長,チヤンネル幅,映像
信号レベルに基づくドレイン電圧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TFTアレイに対
し、実使用時のドレイン電圧,光照度における最適ゲー
ト電圧を予め測定しておけばよい。このとき、TFTアレ
イのすべてのTFT(Tr)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。
マトリクス表示方式の液晶表示装置を交流駆動する場合
に、ドレイン電圧−ドレイン電流特性が非オーミツク特
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電圧を、予め求めた最適
ゲート電圧にしたため、バツ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
バンドギヤツプ化等による諸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エクシヨン型の液晶表示
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図は最適ゲート電圧の測定回路の結線図、第
3図(a),(b)はドレイン電圧−ドレイン電流特性
図、第4図はチヤ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電圧波形図である。 (X1),(X2)…走査電極、(Y1),(Y2)…信号電
極、(Tr)…TFT、(LC)…液晶セル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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、前記各交差点において前記信
    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、前記非結
    晶半導体に光照射した状態下で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
    ない電圧に設定したことを特徴とした液晶表示装置の駆
    動方法。
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