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JP2003228336A - 平面表示装置 - Google Patents

平面表示装置

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Publication number
JP2003228336A
JP2003228336A JP2002024732A JP2002024732A JP2003228336A JP 2003228336 A JP2003228336 A JP 2003228336A JP 2002024732 A JP2002024732 A JP 2002024732A JP 2002024732 A JP2002024732 A JP 2002024732A JP 2003228336 A JP2003228336 A JP 2003228336A
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pixel
display
display device
thin film
video signal
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Pending
Application number
JP2002024732A
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English (en)
Inventor
Norio Tada
典生 多田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Priority to US10/352,889 priority patent/US7148870B2/en
Priority to KR10-2003-0005878A priority patent/KR100519468B1/ko
Priority to TW092102306A priority patent/TWI227800B/zh
Priority to CNB031200583A priority patent/CN100362563C/zh
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Abstract

(57)【要約】 【課題】点欠陥を低減して高い品質と信頼性を確保す
る。 【解決手段】平面表示装置は複数の表示画素PXと、外
部から映像信号を取り込んで複数の表示画素PXに印加
する複数の画素スイッチ11と、複数の画素スイッチ1
1から複数の表示画素PXに印加された映像信号を保持
する複数のスタティックメモリ部13と、複数の表示画
素PXおよび複数のスタティックメモリ部13間の電気
的な接続を制御する複数の接続制御部14とを備える。
特に、各接続制御部14は対応表示画素PXおよび対応
スタティックメモリ部13間に接続されるダブルゲート
構造の薄膜トランジスタQ6を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は静止画表示のために
表示画素毎にメモリ部を設けた平面表示装置に関し、特
に表示画素が静止画以外の通常表示のためにメモリ部か
ら電気的に分離される平面表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば液晶表示装置は薄型、小型、軽量
という特徴から携帯電話やPDA(Portable Digital As
sistance)のような携帯用端末機器の画像モニタとして
広く利用されている。こうした携帯用端末機器は一般に
充電池を電源として動作するため、電池の消耗率が利用
可能時間に大きく影響する。このような理由により、液
晶表示装置の低消費電力化が盛んに研究されている。
【0003】最近では、SRAM(Static Random Acce
ss Memory)に代表されるメモリ技術が液晶表示装置を
低消費電力化するために用いられている。このSRAM
技術では、複数のメモリ部が表示画面を構成する複数の
表示画素に対してそれぞれ設けられる。各メモリ部は接
続制御部を介して対応表示画素に電気的に接続される。
外部駆動回路がこの状態で映像信号を供給すると、この
映像信号が画素スイッチにより取り込まれて表示画素に
印加される。メモリ部は表示画素に印加された映像信号
を保持しこの映像信号に対応して表示画素を駆動する。
従って、映像信号の頻繁な更新を必要としない場合に外
部駆動回路の出力動作を断続的にして静止画表示を行う
ことが可能である。
【0004】ところで、液晶表示装置の分野では、一般
に液晶材料の偏在化を防止するために複数の表示画素に
印加される映像信号電圧の極性を例えば垂直走査(フレ
ーム)期間単位で反転させるフレーム反転駆動が知られ
ている。 また、フリッカの発生を抑制するために、フレ
ーム反転駆動に加え、一又は複数行毎に表示画素に印加
される電圧の極性を反転させるHライン反転駆動、一又
は複数列毎に表示画素に印加される電圧の極性を反転さ
せるVライン反転駆動が知られている。さらにメモリ内
蔵型液晶表示装置にあっては、例えば通常表示モード時
はHライン反転駆動、静止画表示モード時には一層の低
消費電力化を達成するためフレーム反転駆動が採用され
ている。接続制御部は表示画素およびメモリ部間の電気
的な接続を制御するだけでなくこのような極性反転を制
御するためにも用いられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たメモリ内蔵型液晶表示装置では、表示画面の点欠陥が
通常表示モード時において高い発生率にあることが報告
されている。
【0006】本発明の目的は通常表示モード時に発生す
る点欠陥を低減して高い品質と信頼性を確保できる平面
表示装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
表示画素と、外部から映像信号を取り込んで複数の表示
画素に印加する複数のスイッチ素子と、複数のスイッチ
素子から複数の表示画素に印加された映像信号を保持す
る複数のメモリ部と、複数の表示画素および複数のメモ
リ部間の電気的な接続を制御する複数の接続制御部とを
備え、各接続制御部は対応表示画素および対応メモリ部
間に接続される縦列スイッチ素子を含む平面表示装置が
提供される。
【0008】本願発明者は、点欠陥が通常表示モード時
に高い発生率となることに着目して実験を繰り返した結
果、この点欠陥の原因が接続制御部にあることをつきと
めた。すなわち、接続制御部は一般にシングルゲート構
造の薄膜トランジスタを用いて構成されるが、通常表示
モードで表示画素をメモリ部から電気的に分離すること
により高まる薄膜トランジスタのソース−ドレイン間電
圧によってリーク電流が流れ、これが映像信号に対応し
て表示画素を正常に駆動できなくすることを確認した。
【0009】上述の平面表示装置では、各接続制御部が
対応表示画素および対応メモリ部間に接続される縦列ス
イッチ素子を含む。この縦列スイッチ素子は例えばダブ
ルゲート構造の薄膜トランジスタ等であり、上述のよう
なリーク電流を防止して点欠陥を低減し高い品質と信頼
性を確保することを可能にする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態に係る
平面表示装置について図面を参照して説明する。この平
面表示装置は動画および静止画を表示可能な通常表示モ
ードの他に、例えば低消費電力化のために静止画を表示
する静止画表示モードを持つ携帯端末機器の画像モニタ
として用いられる液晶表示装置である。
【0011】図1はこの平面表示装置の概略的な回路構
成を示し、図2はこの平面表示装置の概略的な断面構造
を示し、図3は図1に示す表示画素周辺の等価回路を示
す。
【0012】この平面表示装置は、液晶表示パネル1お
よびこの液晶表示パネル1を制御する液晶コントローラ
2を備える。液晶表示パネル1は、例えば液晶層LQが
アレイ基板ARおよび対向基板CT間に保持される構造
を有し、液晶コントローラ2は液晶表示パネル1から独
立した駆動回路基板上に配置される。
【0013】アレイ基板ARは、ガラス基板上の表示領
域DSにおいてマトリクス状に配置される複数の画素電
極PE、複数の画素電極PEの行に沿って形成される複
数の走査線Y(Y1〜Ym)、複数の画素電極PEの列に
沿って形成される複数の信号線X(X1〜Xn)、信号線
X1〜Xnおよび走査線Y1〜Ymの交差位置にそれぞれ隣
接して配置され各々対応走査線Yからの走査信号に応答
して対応信号線Xからの映像信号Vpixを取り込み対応
画素電極PEに印加する画素スイッチ11、走査線Y1
〜Ymを駆動する走査線駆動回路3、並びに信号線X1〜
Xnを駆動する信号線駆動回路4を備える。各画素スイ
ッチ11は例えばNチャネルポリシリコン薄膜トランジ
スタにより構成される。走査線駆動回路3および信号線
駆動回路4は、画素スイッチ11の薄膜トランジスタと
同様にアレイ基板AR上に形成される複数のポリシリコ
ン薄膜トランジスタにより一体的に構成される。対向基
板CTは複数の画素電極PEに対向して配置されコモン
電位Vcomに設定される単一の対向電極CEおよび図示
しないカラーフィルタ等を含む。
【0014】液晶コントローラ2は、例えば外部から供
給される映像信号および同期信号を受取り、通常表示モ
ードで画素映像信号Vpix、垂直走査制御信号YCTお
よび水平走査制御信号XCTを発生する。垂直走査制御
信号YCTは例えば垂直スタートパルス、垂直クロック
信号、出力イネーブル信号ENAB等を含み、走査線駆
動回路3に供給される。水平走査制御信号XCTは水平
スタートパルス、水平クロック信号、極性反転信号等を
含み、映像信号Vpixと共に信号線駆動回路4に供給さ
れる。
【0015】走査線駆動回路3はシフトレジスタを含
み、画素スイッチ11を導通させる走査信号を1垂直走
査(フレーム)期間毎に走査線Y1〜Ymに順次供給する
よう垂直走査制御信号YCTによって制御される。シフ
トレジスタは1垂直走査期間毎に供給される垂直スター
トパルスを垂直クロック信号に同期してシフトさせるこ
とにより複数の走査線Y1〜Ymのうちの1本を選択し、
出力イネーブル信号ENABを参照して選択走査線に走
査信号を出力する。出力イネーブル信号ENABは垂直
走査(フレーム)期間のうちの有効走査期間において走
査信号の出力を許可するために高レベルに維持され、こ
の垂直走査期間から有効走査期間を除いた垂直ブランキ
ング期間で走査信号の出力を禁止するために低レベルに
維持される。
【0016】信号線駆動回路4はシフトレジスタおよび
サンプリング出力回路を有し、各走査線Yが走査信号に
より駆動される1水平走査期間(1H)において入力さ
れる映像信号を直並列変換してサンプリングしたアナロ
グ映像信号Vpixを信号線X1〜Xnにそれぞれ供給する
ように水平走査制御信号XCTによって制御される。
【0017】尚、対向電極CEは、図3に示すようにコ
モン電位Vcomに設定される。コモン電位Vcomは通常表
示モードにおいて1水平走査期間(H)毎に0Vおよび
5Vの一方から他方にレベル反転され、静止画表示モー
ドにおいて1フレーム期間(F)毎に0Vおよび5Vの
一方から他方にレベル反転される。また、通常表示モー
ドにおいて、本実施形態のように1水平走査期間(H)
毎にコモン電位Vcomをレベル反転させる代わりに、例
えば2H毎、あるいは1フレーム期間(F)毎にコモン
電位Vcomをレベル反転させてもかまわない。
【0018】極性反転信号はこのコモン電位Vcomのレ
ベル反転に同期して信号線駆動回路4に供給される。そ
して、信号線駆動回路4は、通常表示モードにおいては
0Vから5Vの振幅を持つ映像信号Vpixをコモン電位
Vcomに対して逆極性となるように極性反転信号に応答
してレベル反転し出力し、静止画表示モードでは静止画
用に階調制限した映像信号を出力した後にその動作を停
止する。
【0019】この液晶表示パネル1の液晶層LQは、例
えば対向電極CEに設定される0Vのコモン電位Vcom
に対して5Vの映像信号Vpixを画素電極PEに印加す
ることにより黒表示を行うノーマリホワイトであり、上
述したように通常表示モードでは映像信号Vpixおよび
コモン電位Vcomの電位関係が1水平走査期間(H)毎に
交互に反転されるHコモン反転駆動が採用され、静止画
表示モードでは1フレーム毎に交互に反転されるフレー
ム反転駆動が採用されている。表示画面は複数の表示画
素PXにより構成される。各表示画素PXは画素電極P
Eおよび対向電極CE、並びにこれらの間に挟持された
液晶層LQの液晶材料を含む。さらに、複数のスタティ
ックメモリ部13および複数の接続制御部14が複数の
表示画素PXに対してそれぞれ設けられる。図3に示す
ように、画素電極PEはこの信号線X上の映像信号Vpi
xを選択的に取り込む画素スイッチ11に接続され、さ
らに例えば対向電極CEのコモン電位Vcomに等しい電
位Vcsに設定される補助容量線に容量結合する。画素電
極PEおよび対向電極CEは液晶材料を介して液晶容量
を構成し、画素電極PEおよび補助容量線は液晶材料を
介さず液晶容量に並列的な補助容量12を構成する。
【0020】画素スイッチ11は走査線Yからの走査信
号によって駆動されたときに信号線X上の映像信号Vpi
xを表示画素PXに印加する。補助容量12は液晶容量
に比べて十分大きな容量値を有し、表示画素PXに印加
された映像信号Vpixにより充放電される。補助容量1
2がこの充放電により映像信号Vpixを保持すると、こ
の映像信号Vpixは画素スイッチ11が非導通となった
ときに液晶容量に保持された電位の変動を補償し、これ
により画素電極PEおよび対向電極CE間の電位差が維
持される。
【0021】さらに、各スタティックメモリ部13はP
チャネルポリシリコン薄膜トランジスタQ1,Q3,Q
5およびNチャネルポリシリコン薄膜トランジスタQ
2,Q4を有すし、画素スイッチ素子から表示画素PX
に印加された映像信号Vsigを保持する。各接続制御部
14はNチャネルポリシリコン薄膜トランジスタQ6お
よびQ7を有し、表示画素PXおよびスタティックメモ
リ部13間の電気的な接続を制御するだけでなくスタテ
ィックメモリ部13に保持された映像信号の出力極性を
制御する極性制御回路を兼ねる。薄膜トランジスタQ
1,Q2は電源端子Vdd(=5V)および電源端子V
ss(=0V)間の電源電圧で動作する第1インバータ
回路INV1を構成し、薄膜トランジスタQ3,Q4は
電源端子Vdd,Vss間の電源電圧で動作する第2イ
ンバータINV2を構成する。インバータ回路INV1
の出力端は走査線Yを介して制御される薄膜トランジス
タQ5を介してインバータ回路INV2の入力端に接続
され、インバータ回路INV2の出力端はインバータ回
路INV1の入力端に接続される。薄膜トランジスタQ
5は、画素スイッチ11が走査線Yからの走査信号の立
ち上がりにより導通するフレーム期間において導通せ
ず、このフレームの次のフレーム期間において導通す
る。これにより、少なくとも画素スイッチ11が映像信
号Vpixを取り込むまで、薄膜トランジスタQ5は非導
通状態に維持される。
【0022】薄膜トランジスタQ6は図4に示すように
2つのゲート電極G1およびG2がポリシリコン半導体
薄膜SF上に絶縁して形成されるダブルゲート構造を有
し、薄膜トランジスタQ7も薄膜トランジスタQ6と同
様なダブルゲート構造を有する。より詳しくは、薄膜ト
ランジスタQ6,Q7は、LDD(Lightly doped drai
n)構造で構成され、例えばそれぞれのW/Lが3μm/
3μmであり、またLDD長は1μmに設定されている。
これら薄膜トランジスタQ6およびQ7は静止画表示モ
ードにおいて例えば1フレーム毎に交互に高レベルに設
定される極性制御信号POL1およびPOL2によりそ
れぞれ制御される。薄膜トランジスタQ6は画素電極P
Eとインバータ回路INV2の入力端並びに薄膜トラン
ジスタQ5を介してインバータ回路INV1の出力端と
の間に接続され、薄膜トランジスタQ7は画素電極PE
とインバータ回路INV1の入力端並びにインバータ回
路INV2の出力端との間に接続される。
【0023】ここで、上述の平面表示装置の動作を説明
する。図5に示すように通常表示モードでは、液晶コン
トローラ2が極性制御信号POL1およびPOL2を低
レベルに維持する一方で、走査線駆動回路3が走査信号
を1フレーム期間毎に順次複数の走査線Y(Y1からY
m)に供給する。各走査線Yは走査信号により1水平走
査期間(1H)だけ高レベルに維持される。信号線駆動
回路4は各水平走査期間毎にレベル反転される1行分の
映像信号Vpixをそれぞれ複数の信号線X(X1〜X
n)に供給する。各表示画素PXの画素スイッチは対応
走査線Yからの走査信号により導通し、対応信号線Xに
供給された映像信号Vpixを取り込み画素電極PEに印
加する。画素スイッチ11が1水平走査期間後に非導通
となって、画素電極PEを電気的なフローティング状態
にすると、この映像信号Vpixは再び画素スイッチ11
が導通するまで液晶容量および補助容量12によって保
持される。この間、表示画素PXは対向電極CEと画素
電極PE間の電位差に対応する光透過率に設定される。
【0024】静止画表示モードに移行する場合には、極
性制御信号POL1が最初の1フレーム期間である静止
画書込期間で高レベルに、POL2が低レベルに維持さ
れ、静止画用の映像信号Vpixがこのフレーム期間にお
いて1水平走査期間毎に信号線Xに供給される。これに
続く静止画保持期間では、極性制御信号POL1および
POL2がスタティックメモリ部13の出力極性を反転
させるために1フレーム期間毎に交互に高レベルに設定
される。
【0025】極性制御信号POL1が上述のように静止
画表示モードの静止画書込み期間に相当する第1フレー
ム期間において高レベルに維持されると、2値の静止画
情報に対応する映像信号Vpixが画素スイッチ11を介
して画素電極PEに印加されると共に、薄膜トランジス
タQ6を介してスタティックメモリ部13に供給され
る。静止画保持期間で例えば極性制御信号POL1が低
レベル、POL2が高レベルになると、この映像信号V
pixはインバータ回路INV2によってレベル反転され
出力映像信号として薄膜トランジスタQ7を介して画素
電極PEに印加される。ここで、静止画表示モードの静
止画書込期間の動作について補足する。通常表示モード
の最後のフレーム期間において、第1行目から第4行目
までの表示画素PXの画素電位VP1,VP2,VP
3,VP4がライン反転駆動で同じ明るさとなるように
それぞれ5V,0V,5V,0Vに設定されていて、さ
らに静止画用の映像信号Vpixが例えば第4走査線Y4が
駆動される水平走査期間だけ5Vに設定され、それ以外
で0Vに設定されると仮定する。この場合、画素電位V
P1は静止画書込期間において5Vから0Vに遷移し、
画素電位VP2は静止画書込期間において0Vのまま遷
移しない。他方、画素電位VP3は5Vから0Vに遷移
し、画素電位VP4は0Vから5Vに遷移する。
【0026】本実施形態の平面表示装置では、各接続制
御部14が対応表示画素PXおよび対応スタティックメ
モリ部13間に接続される薄膜トランジスタQ6,Q7
を含む。これら薄膜トランジスタQ6,Q7の各々はL
DD構造のダブルゲート構造を有し、通常表示モードで
オフしたときに表示画素PXおよびスタティックメモリ
部13間に流れるリーク電流を防止して点欠陥を低減す
る。このため、平面表示装置の高い品質と信頼性を確保
することが可能となる。特にLDD構造とダブルゲート
構造(複数のゲートを有する構成)との組み合わせによ
り、単にシングルゲート構造でチャネル長を増大させる
場合に比べてLDD長を増大させることができ、これに
より効果的にオフリークを低減させることができる。し
かも、薄膜トランジスタQ6,Q7の実質的なLDD長
の増大は、ダブルゲート構造であるため、他の薄膜トラ
ンジスタのLDD長に影響することがない。これによ
り、選択的に薄膜トランジスタQ6,Q7の実質的なL
DD長のみを増大させることができるため、他の薄膜ト
ランジスタの動作特性に影響することもない。尚、本発
明は上述の実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しな
い範囲で様々に変形可能である。
【0027】図6は図3に示す回路構成の変形例を示
す。上述の実施形態では、Nチャネルポリシリコン薄膜
トランジスタQ6,Q7の各々がLDD構造のダブルゲ
ート構造を有したが、図6に示すように縦列接続された
一対のLDD構造のNチャネルポリシリコン薄膜トラン
ジスタQ8およびQ9に薄膜トランジスタQ6を置き換
え、縦列接続された一対のLDD構造のNチャネルポリ
シリコン薄膜トランジスタQ10およびQ11に薄膜ト
ランジスタQ7を置き換えてもよい。この場合において
も、通常表示モードで表示画素PXおよびスタティック
メモリ部13間に流れるリーク電流を防止することが可
能である。また、スタティックメモリ部13の薄膜トラ
ンジスタQ5がNチャネル型であるような場合には、例
えば液晶コントローラ2の信号発生部から発生される制
御信号REVにより薄膜トランジスタQ5を独立に制御
してもよい。
【0028】さらに、上述の実施形態では平面表示装置
が液晶表示装置である場合について説明したが、本発明
はこの他にも有機EL表示装置等にも適用可能である。
【0029】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、通常表示
モード時に発生する点欠陥を低減して高い品質と信頼性
を確保できる平面表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る平面表示装置の概略
的な回路構成を示す図である。
【図2】図1に示す平面表示装置の概略的な断面構造を
示す図である。
【図3】図1に示す表示画素周辺の等価回路を示す図で
ある。
【図4】図3に示すダブルゲート構造の薄膜トランジス
タの平面構造を示す図である。
【図5】図1に示す平面表示装置の動作波形を示す図で
ある。
【図6】図3に示す回路構成の変形例を示す図である。
【符号の説明】
X…信号線 Y…走査線 PX…液晶表示画素 11…画素スイッチ 12…補助容量 13…スタテックメモリ部 14…接続制御部 PE…画素電極 AR…アレイ基板 CT…対向基板 CE…対向電極 LQ…液晶層 Q6,Q7…ダブルゲート構造の薄膜トランジスタ
フロントページの続き Fターム(参考) 2H092 GA40 JA24 JB61 KA04 NA25 2H093 NA16 NA31 NC07 NC22 NC34 ND48 5C006 AA01 AA02 AF44 AF51 AF53 AF61 AF69 BB16 BC03 BC06 BC11 BC20 BF27 BF34 EB04 EB05 FA47 5C080 AA10 BB05 DD09 DD26 EE17 FF11 JJ02 JJ03 JJ04 KK07 KK47

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の表示画素と、外部から映像信号を
    取り込んで前記複数の表示画素に印加する複数のスイッ
    チ素子と、前記複数のスイッチ素子から前記複数の表示
    画素に印加された映像信号を保持する複数のメモリ部
    と、前記複数の表示画素および前記複数のメモリ部間の
    電気的な接続を制御する複数の接続制御部とを備え、各
    接続制御部は対応表示画素および対応メモリ部間に接続
    される縦列スイッチ素子を含むことを特徴とする平面表
    示装置。
  2. 【請求項2】 前記縦列スイッチ素子はダブルゲート構
    造の薄膜トランジスタを含むことを特徴とする請求項1
    に記載の平面表示装置。
  3. 【請求項3】 前記メモリ部は第1および第2インバー
    タ回路により構成されるスタティックメモリを含むこと
    を特徴とする請求項1に記載の平面表示装置。
  4. 【請求項4】 前記接続制御部は前記第1インバータ回
    路の出力および第2インバータ回路の出力を所定周期で
    交互に前記表示画素に印加する第1および第2縦列スイ
    ッチ素子により構成される極性制御回路を含むことを特
    徴とする請求項3に記載の平面表示装置。
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