JPH10333650A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
装置を提供する。 【解決手段】 アクティブマトリクス型表示装置におい
て、ソース側駆動回路およびゲイト線側駆動回路に設け
られた書き込み制御回路によって、シフトレジスタの出
力信号を選択的にソース線およびゲイト線に供給する。
このことによって、画像の非表示部を明確にすることが
でき、良好な画像表示が行なえる。
Description
により画像の表示を行う表示装置およびその表示方法に
関する。特に、アクティブマトリクス型の液晶表示装置
およびEL表示装置に関する。
形成した半導体装置、例えば薄膜トランジスタ(TF
T)を作製する技術が急速に発達してきている。その理
由は、アクティブマトリクス型液晶表示装置の需要が高
まってきたことによる。
マトリクス状に配置された数十〜数百万個もの画素領域
にそれぞれTFTが配置され、各画素電極に出入りする
電荷をTFTのスイッチング機能により制御するもので
ある。
晶表示装置の構成を示す。シフトレジスタやバッファ回
路は一般に周辺駆動回路と総称され、近年、アクティブ
マトリクス回路と同一基板上に一体形成される。
板上に形成されたアモルファスシリコンを利用した薄膜
トランジスタが配置されている。
素膜でもって薄膜トランジスタを作製する構成も知られ
ている。この場合、周辺駆動回路もアクティブマトリク
ス回路も石英基板上に形成される薄膜トランジスタでも
って構成される。
ることにより、ガラス基板上に結晶性珪素膜を用いた薄
膜トランジスタを作製する技術も知られている。この技
術を利用すると、ガラス基板にアクティブマトリクス回
路と周辺駆動回路とを集積化することができる。
線側駆動回路のシフトレジスタ回路(水平走査用のシフ
トレジスタ)からの信号により、画像信号線に供給され
る画像信号が(B)に示すようなタイミングで選択され
る。そして対応するソース信号線に所定の画像信号が供
給される。
素の薄膜トランジスタにより選択され、所定の画素電極
に書き込まれる。
イト線側駆動回路のシフトレジスタ(垂直走査用のシフ
トレジスタ)からゲイト信号線を介して供給される選択
信号により動作する。
ジスタからの信号とゲイト線側駆動回路のシフトレジス
タからの信号により、適当なタイミング設定により順次
繰り返し行うことによって、マトリクス状に配置された
各画素に順次情報が書き込まる。
画面の画像情報の書込みを行う。こうして画像の表示が
次々に行われる。普通、この1画面分の情報の書込み
は、1秒間に30回、あるいは60回行われる。
量の増大化および表示解像度の高精細化が図られてき
た。ここで、一般に用いられているコンピュータの表示
解像度の例を、画素数と規格名とによって下記に示す。
においても、ディスプレイ上で性格の異なる複数の表示
を行うソフトウェアが普及しているため、VGAやSV
GA規格よりも、さらに表示解像度の高いXGAやSX
GA規格に対応する表示装置へと移行してきている。
置が、パーソナルコンピュータにおけるデータ信号の表
示以外にテレビジョン信号の表示にも用いられるように
なってきた。
NTSC方式、PAL方式、SECAM方式がある。N
TSC方式は走査線数525本(有効走査線数約480
本)の解像度を有する。PAL方式およびSECAM方
式は走査線数625本(有効走査線数576本)の解像
度を有する。
に対応する液晶表示装置上に、NTSC方式、PAL方
式やSECAM方式のテレビジョン信号による画像を表
示する場合、これらの解像度の違いにより画像非表示部
(無画部)が必要となってくる。
規格に対応する周辺駆動回路一体型の液晶表示装置の概
略図である。図2(A)において、201はソース側駆
動回路である。202はゲイト線側駆動回路である。2
03はTFTアクティブマトリクス回路部である。図2
(B)において、207はソース側駆動回路である。2
08はゲイト線側駆動回路である。209はTFTアク
ティブマトリクス回路部である。
L方式のテレビジョン信号による画像を表示する場合、
図2(A)に示すように、画像表示部204と、画像非
表示部205および206とが必要となる。
にNTSC方式のテレビジョン信号による画像を表示す
る場合、図2(B)に示すように、画像表示部210
と、画像非表示部211とが必要となる。
は、画像表示部204および210との差異を明確にす
るため完全な黒色表示とすることが望ましい。
とする試みがなされてきた。しかし、従来の技術では、
画像非表示部を完全な黒色表示とすることは困難であっ
た。その結果、画質の低下が生じていた。
にテレビジョン信号による画像を表示する別の方法とし
て、テレビジョン信号を、一旦パーソナルコンピュータ
など取り込み、XGA規格に対応する信号に変換、加工
した後で液晶表示装置の駆動回路へ入力するといった方
法がある。この場合、テレビジョン信号を変換、加工す
る装置あるいは回路が別途必要となる。また、テレビジ
ョン信号が、このような装置あるいは回路を通ることに
よって、信号の減衰、あるいは劣化が生じ、結果として
画質の低下につながっていた。
FTと、前記複数のTFTの動作タイミングを決定する
信号を発生する信号発生手段と、前記動作タイミングを
決定する信号の出力を制御する書き込み制御手段と、前
記動作タイミングを決定する信号に基づいて外部からの
画像信号を前記TFTに出力する手段と、前記画像信号
に基づく画像を表示する表示手段と、を少なくとも含む
表示装置であって、前記画像信号は複数の画像規格から
一つが選択され、前記表示手段は複数の画像規格の表示
を行うために画像表示部と画像非表示部とを有し、前記
書き込み制御手段は前記表示手段の前記画像表示部と前
記画像非表示部との割合を制御する表示装置が提供され
る。このことによって上記目的が達成される。。
にしてもよい。
あって、前記画像規格を変化させても前記シフトレジス
タ回路の動作は変化しないようにしてもよい
ピュータからのデータ信号のうちの一つであってもよ
い。
ジスタ回路とソース線側書き込み制御回路とスイッチン
グ回路とを少なくとも含むソース線側駆動回路と、シフ
トレジスタ回路とゲイト線側書き込み制御回路とを少な
くとも含むゲイト線側駆動回路と、前記ソース線と前記
ゲイト線との交点付近に配置された少なくとも1つのT
FTと、を少なくとも有するアクティブマトリクス基板
と、前記アクティブマトリクス基板に対向する対向基板
と、前記アクティブマトリクス基板と前記対向基板との
間に挟持された、印加電圧によって光学的応答が制御さ
れる表示媒体と、を少なくとも備えた表示装置であっ
て、前記スイッチング回路は、前記ソース線側書き込み
制御回路からの信号によって制御され、かつ複数の画像
規格から選択される画像信号を前記ソース線に出力し、
前記ゲイト側書き込み制御回路からの信号は、ゲイト線
に出力される表示装置が提供される。このことによって
上記目的が達成される。
表示する表示部は、画像表示部と画像非表示部とを含ん
でいてもよい。
にしてもよい。
ピュータからのデータ信号のうちの一つであってもよ
い。
れる表示媒体は、液晶、エレクトロルミネセンス素子の
うちの1つであってもよい。
表示装置について説明する。本実施例の液晶表示装置
は、テレビジョン信号(NTSC信号)の画像表示を行
うことができる。なお、本実施例では、テレビジョン信
号およびコンピュータからのデータ信号などの規格を画
像規格と呼ぶ、
よる液晶表示装置の簡略回路図である。ソース側駆動回
路301は、シフトレジスタ回路302、書き込み制御
回路303、およびスイッチング回路304を有する。
また、ゲイト線側駆動回路305は、シフトレジスタ回
路306、および書き込み制御回路307を有する。
TFTアクティブマトリクス回路を有する。1024×
768画素のアクティブマトリクス回路には、(0、
0)、(1、0)のような符号がつけられている。本実
施例では、これらの画素を(0、0)、(1、0)のよ
うに符号で呼ぶことにする。
を構成するTFTのソース線s0〜s1023に信号を
供給する。また、ゲイト線側駆動回路305は、表示部
308を構成するTFTのゲイト線g0〜g767に信
号を供給する。
ン電極に接続された電極と対向電極との間に表示媒体と
して液晶層が挟持されている
EO信号が入力される。
路の回路例を示す。シフトレジスタ回路302は、複数
のフリップフロップ回路によって構成されている。シフ
トレジスタ回路に入力されるSPは、スタートパルスの
略であり、このスタートパルス信号の入力により、シフ
トレジスタが所定のタイミングで動作を開始する。ま
た、シフトレジスタ回路に入力されるCLKは、クロッ
ク信号の略であり、所定のクロック信号がシフトレジス
タに入力される。このシフトレジスタ回路302は、ソ
ース信号線に対応した回路に動作タイミングを決定する
信号を供給する機能を有している。本実施例では、シフ
トレジスタ回路302の出力信号x0〜x1023は、
書き込み制御回路303に入力される。
3は、複数のAND回路によって構成されている。書き
込み制御回路303には、シフトレジスタ回路302の
出力信号x0〜x1023とEN信号とが入力される。
このEN信号によって、シフトレジスタの出力信号x0
〜x1023が、選択的にソース信号線に対応した回路
に動作タイミングを決定する信号が、スイッチング回路
304へ供給される。
チング素子によって構成されており、外部からのVID
EO信号と書き込み制御回路303の出力とが入力され
る。書き込み制御回路303の出力がHiの時に、VI
DEO信号がソース線s0〜s1023に供給される。
回路の回路例を示す。シフトレジスタ回路306は、複
数のフリップフロップ回路によって構成されている。図
5においても、SPはスタートパルスを示し、CLKは
クロック信号を示している。また、本実施例では、シフ
トレジスタの出力信号y0〜y767は、書き込み制御
回路307に入力される。
7は、複数のAND回路によって構成されている。書き
込み制御回路307には、シフトレジスタ回路306の
出力信号y0〜y767とEN信号とが入力される。ゲ
イト線側駆動回路においても、EN信号によってシフト
レジスタの出力信号y0〜y767が、選択的にゲイト
線g0〜g767に供給される。
印加されていないとき黒色表示となる、ノーマリーブラ
ックモードを使用している。よって、ソース線s0〜s
1023の信号とゲイト線g0〜g767の信号とによ
って選択された表示部308のTFTが点灯、画像を形
成する。
ゲイト線側駆動回路の構成は、一実施例にすぎない。ソ
ース側あるいはゲイト側周辺駆動回路には、メモリ回
路、バッファ回路、他のスイッチング回路などが必要に
応じて配置される。また、その他の回路が必要に応じて
配置される。
3、767)のすべての画素が表示の対象となる場合
は、書き込み制御回路303および307へ入力される
EN信号は、タイミングに関係なくHiである。このこ
とによって、シフトレジスタ回路302の出力信号x0
〜x1023は、順次スイッチング回路304へ入力さ
れ、シフトレジスタ回路306の出力信号y0〜y76
7は、順次、ゲイト線g0〜g767へ入力される。ソ
ース側駆動回路においては、スイッチング回路304に
入力される出力信号x0〜x1023によって、VID
EO信号が出力され、順次ソース線s0〜s1023へ
入力される。
g0〜g767に供給される信号によって選択された表
示部308のTFTが作動し、画像を形成する。
みが表示の対象となる場合を考える。例えば、本実施例
の液晶表示装置にテレビジョン信号(NTSC信号)に
よる画像を表示する場合について説明する。本実施例で
は、NTSC信号による画像を表示する際のアスペクト
比は、16:9とする。
68画素であり、XGA規格に対応している。よって、
本実施例の液晶表示装置にNTSC信号(有効走査線数
480本)による画像を表示させる場合は、非画像表示
部が必要となる。この場合、非画像表示部を黒色表示す
ることが望ましい。以下に、この非画像表示部を黒色表
示し、NTSC信号による画像を表示する表示方法を説
明する。
に、NTSC信号による画像を表示する場合、画素(8
5、144)〜(938、623)に画像を表示する。
その他の画素は、画像の表示を行なわず、黒色表示とな
るようにする。
チャートを示す。画像の表示を行わない画素のソース線
およびゲイト線、つまりs0〜s84、s939〜s1
023、g0〜g143、およびg624〜g767に
は、信号の出力がLoとなるように書き込み制御回路3
03および307へ入力されるEN信号が制御される。
入力されるEN信号は、シフトレジスタからの信号x8
5〜x938とタイミングが一致するときのみHiであ
り、この時スイッチング回路304へHiの信号が出力
される。Hiの信号が入力されたスイッチング回路は、
ソース線s85〜s938へVIDEO信号を順次出力
する。
07に入力されるEN信号は、シフトレジスタからの信
号y144〜y623とタイミングが一致するときのみ
Hiであり、ゲイト線g144〜g623へ信号を順次
出力する
938およびゲイト線g144〜g623のみに信号が
出力され、所望の画素を点灯させることができ、NTS
C信号による画像を表示することができる。さらに、表
示に関係しない画素には、信号は出力されないので、完
全な黒色表示を行うことができる。
程について説明する。本実施例の液晶表示装置は反射型
であるが、本発明は透過型の液晶表示装置にも用いられ
得る。
の表面に下地膜(図示せず)を形成する。基板801に
は、ガラス基板、あるいは石英基板などの透光性を有す
る基板が用いられる。
805を形成する。なお、活性層803および804
は、後に駆動回路のTFTを構成し、活性層405は、
後に画素マトリクス回路のTFTを構成することにな
る。
って直接的に形成しても良いし、非晶質珪素膜を結晶化
させても良い。本実施例では10〜75nm(代表的に
は15〜45nm)の非晶質珪素膜を特開平7−130
652号公報記載の技術を用いて結晶化させる。活性層
803〜805は、上記の公報に記載の技術により得ら
れた結晶性珪素膜を島状にパターニングして形成したも
のである。
ト絶縁膜806として酸化珪素膜を120nmの厚さに
成膜する。ゲイト絶縁膜806としては、他にもSiO
x Ny で示される酸化窒化珪素膜、あるいは窒化珪素膜
を用いてもよいし、それらの積層膜を用いても良い。
する金属膜を成膜し、パターニングによって後のゲイト
電極およびゲイト配線の原型を形成する。ここで特開平
7−135318号公報に記載の技術を利用する。同公
報記載の技術を利用することで、図8(B)に示すよう
に、多孔状の陽極酸化膜807〜809、緻密な陽極酸
化膜810〜812、ゲイト電極813〜815、およ
びゲイト配線(図示せず)が形成される。なお、ゲイト
電極およびゲイト配線を第1の配線と呼ぶ。
は、アルミニウムを主成分とする材料以外にもタンタ
ル、モリブデン、タングステン等の陽極酸化可能な材料
を用いることもできる。また、ゲイト電極には一導電性
を付与した結晶性珪素膜を用いても良い。
状の陽極酸化膜807〜809をマスクとしてゲイト絶
縁膜806をドライエッチング法によりエッチングし、
ゲイト絶縁膜816〜818を形成する。そしてその
後、多孔質状の陽極酸化膜807〜809を除去する。
こうしてゲイト絶縁膜816〜818の端部が露出した
状態となる(図8(C))。
に分けて添加する。本実施例では、まず1回目の不純物
添加を高加速電圧で行い、n- 領域を形成する。この
時、加速電圧が高いので不純物イオンは露出した活性層
表面だけでなく露出したゲイト絶縁膜の端部の下にも添
加される。さらに、2回目の不純物添加を低加速電圧で
行い、n+ 領域を形成する。この時は加速電圧が低いの
でゲイト絶縁膜がマスクとして機能する。
路を構成するNチャネル型TFTの不純物領域であるソ
ース領域819、ドレイン領域820、低濃度不純物領
域821、チャネル形成領域822が形成される。ま
た、画素TFTを構成する不純物領域であるNチャネル
型TFTのソース領域823、ドレイン領域824、低
濃度不純物領域825、チャネル形成領域826が確定
する(図8(C))。
S回路を構成するPチャネル型TFTもNチャネル型T
FTと同じ構成となっている。
トマスク827を設け、P型を付与する不純物イオンの
添加を行う。この工程も前述の不純物添加工程と同様に
2回に分けて行い、CMOS回路を構成するPチャネル
型TFTのソース領域828、ドレイン領域829、低
濃度不純物領域830、チャネル形成領域831を形成
する(図8(D))。
ーネスアニール、レーザーアニール、ランプアニール等
による加熱処理を施し、活性層に添加された不純物イオ
ンの活性化を行う。またこの時、不純物イオンを添加す
ることによって活性層が受けたダメージを修復させるこ
とができる。
ってTFTの基本的な部分が完成した後、第1の層間絶
縁層832として酸化珪素膜を0.3〜1μmに形成
し、コンタクトホールを介してソース配線833〜83
5、ドレイン配線836、837を形成する(これらの
配線を第2の配線と呼ぶ)。また、第1の層間絶縁膜8
32として有機性樹脂膜を用いることもできる。
m に形成する。本実施例では、第2の層間絶縁膜838
には、ポリイミドを用いた。なお、第2の層間絶縁膜8
38には、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド等
を用いてもよい。
性を有する膜から成るブラックマスク839を100n
mに形成する。本実施例では、ブラックマスク839に
はチタン膜を用いるが、黒色顔料を含む樹脂膜を用いて
もよい。
の層間絶縁膜840を0.1〜0.3μm に形成する。
本実施例では、第3の層間絶縁膜には酸化珪素膜を用い
たが、窒化珪素膜、有機性樹脂膜のいずれか、あるいは
これらの積層膜を用いてもよい。
3の層間絶縁膜840にコンタクトホールを形成し、画
素電極841を形成する。この時、ブラックマスク83
9と画素電極841とが重なる領域では、補助容量が形
成される。本実施例では、画素電極841はアルミニウ
ムを主成分とする材料からなる。
料を用いる。本実施例ではアルミニウムを主成分とする
材料を用いたが、チタン、アルミニウムとシリコンとの
合金、アルミニウムとチタンとの合金、あるいはアルミ
ニウムとスカンジウムとの合金等を用いてもよい。ある
いは画素電極841は、これら複数の材料の積層構造を
とってもよい。
理を施し、活性層の不対結合手を水素で終端する。この
水素化処理によってTFTの特性が大幅に改善される。
(Chemical Mchanical Polis
h:化学機械研磨)処理を施す。本実施例では、この絶
縁膜にはポリイミド膜を用いた。上記絶縁膜に用いられ
る有機性樹脂としては、ポリアミド、ポリイミドアミ
ド、あるいはアクリル等が好ましい。
(B)に示すように、絶縁膜842、843が形成され
る。しかも、絶縁膜842、843および画素電極84
1の上部は平坦化されている。
素マトリクス回路およびドライバー回路を含むアクティ
ブマトリクス基板が形成される。
(画素電極841および絶縁膜842、843)の上面
に配向膜844を形成する。また、対向電極845、配
向膜846を形成した対向基板847を準備する。な
お、対向基板847には必要に応じてカラーフィルター
を設けてもよい。
ず)を印刷し、アクティブマトリクス基板側にはスペー
サ(図示せず)を散布して両基板の貼り合わせを行う。
さらに、両基板間に液晶材料を注入して封止材(図示せ
ず)で封止する。この様にして、対向基板とアクティブ
マトリクス基板との間に液晶層848が挟持される。
なアクティブマトリクス型の反射型液晶表示装置が完成
する。なお、動作時には図9(C)に示す様に入射光が
画素電極441に反射されて画像が表示される。
み制御回路に入力するEN信号を適切に制御することに
よって、表示領域を制限することができ、しかも表示に
関係しない画素を完全に黒色表示とすることができる。
方法によると、XGA規格に対応する液晶表示装置にテ
レビジョン信号(NTSC信号)を良好に表示すること
ができる。
構成する回路としてAND回路を用いたが、外部からの
入力信号によってシフトレジスタからの入力信号を制御
できる回路ならば、いかなる回路を用いてもよい。
る液晶表示装置にNTSC信号による画像を表示する場
合について述べたが、SVGAやSXGAなどの規格、
あるいはその他の規格に対応する液晶表示装置に、NT
SC信号やPAL信号などのテレビジョン信号による画
像を表示する場合にも、本発明の表示方法を適用するこ
とができる。
カラー表示を行なう場合は、必要に応じてカラーフィル
タを設けるとよい。特に、投射型液晶表示装置に本発明
の表示方法を用いる場合は、本実施例の液晶表示装置を
3枚用い、それぞれに赤、青、および緑の映像を表示さ
せ、スクリーン上に投射し、合成することによって良好
なカラー表示が行なえる。
を用いる場合について説明してきたが、本発明の表示装
置の表示方法は、液晶と高分子との混合層、いわゆる高
分子分散型液晶表示装置にも用いることができる。ま
た、本発明の表示装置の表示方法を、印加電圧に応答し
て光学的特性が変調され得るその他のいかなる表示媒体
を備えた表示装置に用いてもよい。例えば、エレクトロ
ルミネセンス素子などを表示媒体として備えた表示装置
に用いてもよい。
は、EN信号を制御することによってパーソナルコンピ
ュータからの信号の表示と、テレビジョン信号の表示と
を切り替えることができる。この信号の切り替えは、使
用者がその都度行なうようにしてもよい。あるいは、表
示装置の出荷時にディップスイッチなどによって特定の
信号による画像を表示するように設定されてもよい。こ
の場合においても、表示装置に変更を要しないので、同
一の表示装置を量産することができる。
と、異なる規格に対応する表示装置にテレビジョン信号
による画像を表示することができる。
置の概略図である。
ン信号による画像を表示した時の画像の非表示部を説明
する図である。
示装置の概略図である。
示装置のソース線側駆動回路の構成図である。
示装置のゲイト線側駆動回路の構成図である。
示装置のソース線側駆動回路のタイミングチャートであ
る。
示装置のゲイト線側駆動回路のタイミングチャートであ
る。
示装置の作製工程を示す図である。
示装置の作製工程を示す図である。
Claims (9)
- 【請求項1】複数のTFTと、 前記複数のTFTの動作タイミングを決定する信号を発
生する信号発生手段と、 前記動作タイミングを決定する信号の出力を制御する書
き込み制御手段と、 前記動作タイミングを決定する信号に基づいて外部から
の画像信号を前記TFTに出力する手段と、 前記画像
信号に基づく画像を表示する表示手段と、を少なくとも
含む表示装置であって、 前記画像信号は複数の画像規格から一つが選択され、前
記表示手段は複数の画像規格の表示を行うために画像表
示部と画像非表示部とを有し、前記書き込み制御手段は
前記表示手段の前記画像表示部と前記画像非表示部との
割合を制御する表示装置。 - 【請求項2】前記画像非表示部は、黒色を表示する請求
項1に記載の表示装置。 - 【請求項3】前記信号発生手段はシフトレジスタ回路で
あって、前記画像規格を変化させても前記シフトレジス
タ回路の動作は変化しない請求項2に記載の表示装置。 - 【請求項4】前記画像規格は、テレビジョン信号、コン
ピュータからのデータ信号のうちの一つである請求項3
に記載の表示装置。 - 【請求項5】シフトレジスタ回路とソース線側書き込み
制御回路とスイッチング回路とを少なくとも含むソース
線側駆動回路と、シフトレジスタ回路とゲイト線側書き
込み制御回路とを少なくとも含むゲイト線側駆動回路
と、前記ソース線と前記ゲイト線との交点付近に配置さ
れた少なくとも1つのTFTと、を少なくとも有するア
クティブマトリクス基板と、 前記アクティブマトリクス基板に対向する対向基板と、 前記アクティブマトリクス基板と前記対向基板との間に
挟持された、印加電圧によって光学的応答が制御される
表示媒体と、を少なくとも備えた表示装置であって、 前記スイッチング回路は、前記ソース線側書き込み制御
回路からの信号によって制御され、かつ複数の画像規格
から選択される画像信号を前記ソース線に出力し、前記
ゲイト側書き込み制御回路からの信号は、ゲイト線に出
力される表示装置。 - 【請求項6】請求項5に記載の表示装置において、前記
画像信号を表示する表示部は、画像表示部と画像非表示
部とを含む表示装置。 - 【請求項7】前記画像非表示部は、黒色を表示する請求
項6に記載の表示装置。 - 【請求項8】前記画像規格は、テレビジョン信号、コン
ピュータからのデータ信号のうちの一つである請求項7
に記載の表示装置。 - 【請求項9】前記印加電圧によって光学的応答が制御さ
れる表示媒体は、液晶、エレクトロルミネセンス素子の
うちの1つである、請求項5乃至8に記載の表示装置。
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