JP3000174B2 - 表示装置の駆動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アクティブ型表示装
置、特にアクティブ型液晶表示装置に関するもので、そ
れぞれの画素に相補型にＰチャネル型およびＮチャネル
型の２つの薄膜型絶縁ゲイト電界効果トランジスタ（以
下ＴＦＴという）を設けてピクセルを構成した表示装置
の駆動方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、表示装置として有効なものに、Ｔ
ＦＴを用いたアクティブ型の液晶表示装置が知られてい
る。この場合、ＴＦＴにはアモルファスまたは多結晶構
造の半導体を用い、１つの画素にＰまたはＮ型のいずれ
か一方の導電型のみのＴＦＴを用いたものである。即
ち、一般にはＮチャネル型ＴＦＴ（ＮＴＦＴという）を
画素に直列に連結している。その代表例を図８に示す。

【０００３】一般にアクティブマトリクス型の液晶表示
装置は４８０×６４０、または１２６０×９６０と非常
に多くの画素を有している。図８ではこれらと同じ意味
を示すもので、説明を簡単にするために２×２のマトリ
クス配列で示している。複数のゲイト線Ｇ_１，Ｇ_２と複
数のデータ線Ｄ_１，Ｄ_２とを直交して配置し、そのマト
リクス状の交差部に画素表示素子を設けている。この画
素表示素子は液晶部１０２とＴＦＴ部１０１で構成され
ている。それぞれの画素に対して周辺回路１０６、１０
７から信号を加えて所定の画素を選択的にオンまたはオ
フして表示を行う。

【０００４】しかし、実際にこれらの液晶表示装置を作
製して表示をさせた場合、ＴＦＴの出力、即ち液晶にと
っての入力（液晶電位という）の電圧Ｖ_ＬＣ１００は、
しばしば“１”（Ｈｉｇｈ）となるべき時に“１”（Ｈ
ｉｇｈ）にならず、また、逆に“０”（Ｌｏｗ）となる
べき時に“０”（Ｌｏｗ）にならない。これは、画素に
信号を加えるスイッチング素子、つまりＴＦＴの特性に
対称性がないために発生する。すなわち、画素電極への
充電の様子と放電の様子に電気特性上のかたよりがある
ためである。そして、液晶１０２はその動作において本
来絶縁性であり、また、ＴＦＴがオフの時に液晶電位
（Ｖ_ＬＣ）は浮いた状態になる。この液晶１０２は等価
的にキャパシタであるため、そこに蓄積された電荷によ
りＶ_ＬＣが決められる。この電荷は液晶がＲ_ＬＣで比較
的小さい抵抗となったり、ゴミやイオン性不純物の存在
によりリークしたり、またＴＦＴのゲイト絶縁膜のピン
ホールによりＲ_ＧＳ１０５が生じた場合にはそこから電
荷がもれ、Ｖ_ＬＣは中途半端な状態になってしまう。こ
のため１つのパネル中に２０万〜５００万個の画素を有
する液晶表示装置においては、高い歩留まりを成就する
ことができないという問題があった。

【０００５】液晶１０２は一般にはＴＮ（ツイステッド
ネマティック）液晶が用いられる。その液晶の配向のた
めにそれぞれの電極上にラビングした配向膜を設ける。
このラビング工程のため発生する静電気により弱い絶縁
破壊が起こり、隣の画素との間または隣の導線との間で
リークしたり、またゲイト絶縁膜が弱く、リークをした
りしてしまう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】アクティブ型の液晶表
示装置においては、液晶電位を１フレームの間はたえず
初期値と同じ値として所定のレベルを保つことがきわめ
て重要である。しかし実際はアクティブ素子の不良が多
く、必ずしも液晶電位を１フレームの間はたえず初期値
と同じ値として所定のレベルを保てないのが実情であ
る。また、液晶等の駆動において、印加する信号によ
り、液晶に加わる電圧が＋または−の何れかに偏った場
合、電気分解等が発生して液晶材料を分解、変性して表
示が十分に行えないことが発生する。この場合、印加す
る信号を交流化して液晶材料に加わる電圧に偏りが発生
しないようにするが、この交流化信号が非常に複雑であ
った。

【０００７】本発明は上述のような問題を解決し、より
電流マージンを大とする、即ち応答速度を大とする。ま
た各ピクセルにおける画素の電位、即ち液晶電位Ｖ_ＬＣ
が“１”，“０”に充分安定して固定され、１フレーム
中にそのレベルがドリフトしないようにしたものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、画素に対して
ＮＴＦＴとＰＴＦＴとを相補構成として有し、前記ＰＴ
ＦＴのソース（ドレイン）部を一対の信号線のうちの第
１の信号線に接続し、前記ＮＴＦＴのソース（ドレイ
ン）部を一対の信号線のうちの第２の信号線に接続し、
前記ＮＴＦＴとＰＴＦＴのゲイト電極を共通に第３の信
号線に接続し、前記ＮＴＦＴおよびＰＴＦＴのドレイン
（ソース）部を画素電極と接続して設けられている、表
示装置の駆動方法であって、前記一対の第１および第２
の信号線に対して、信号波形が印加されている期間中に
前記第３の信号線に対して、信号波形を印加することに
より、前記相補構成の薄膜トランジスタ（以下Ｃ／ＴＦ
Ｔという）を駆動し、画素の表示をオンまたはオフする
表示装置の駆動方法であります。

【０００９】本発明の駆動方法を適用可能な表示装置の
構成としては、１つの画素に２つまたはそれ以上のＣ／
ＴＦＴを連結して１つのピクセルを構成せしめてもよ
い。さらに１つのピクセルを２つまたはそれ以上に分割
し、それぞれにＣ／ＴＦＴを１つまたは複数個連結して
もよい。

【００１０】本発明の駆動方法を適用可能な表示装置の
構成の代表例を図２、図３、図４に回路図として示す。
また、実際のパターンレイアウト（配置図）の例をそれ
ぞれに対応して図５、図６、図７に示す。説明を簡単に
するため、ここでは２×２のマトリクス構成を例として
説明を行う。図２の２×２のマトリクスの例においてＮ
ＴＦＴとＰＴＦＴとのゲイトを互いに連結し、さらにＹ
軸方向の第３の信号線３または４に連結し、またＣ／Ｔ
ＦＴの共通出力端を液晶１５に連結している。ＰＴＦＴ
の入力端（１０側）をＸ軸方向の一対の信号線のうちの
第１の信号線５または６に連結し、ＮＴＦＴの入力端
（２０側）をＸ軸方向の一対の信号線のうちの第２の信
号線８または７に連結させている。

【００１１】この様な構成において、図１に示されてい
るように一対の第１の信号線５と第２の信号線８間にオ
ンの信号波形が印加されている期間に第３の信号線３に
対しオンの信号波形を印加した時、液晶電位（Ｖ_ＬＣ）
１４は第１の信号線に印加された電圧Ｖ_ＤＤとなる。ま
た一対の第１の信号線５と第２の信号線８間にオフの信
号波形が印加されている期間に第３の信号線３もオフの
信号波形が印加された時、液晶電位（Ｖ_ＬＣ）１４は電
位を持たない。さらにまた、一対の第１の信号線５と第
２の信号線８間にオフの信号波形が印加されている期間
に第３の信号線３に対しオンの信号波形を印加しない
時、液晶電位（Ｖ_ＬＣ）１４は第２の信号線に印加され
た電圧Ｖ_ＳＳとなる。かくの如く液晶電位（Ｖ_ＬＣ）１
４はＶ_ＤＤまたはＶ_ＳＳに固定させ得るため、フローテ
ィングとなることがない。

【００１２】また、対抗電極１６はオフセット電圧Ｖ
_{ＯＦＦＳＥＴ}が印加されており、実際に液晶１５に加わ
る電圧はＶ_ＤＤ＋Ｖ_{ＯＦＦＳＥＴ}、Ｖ_{ＯＦＦＳＥＴ}ある
いはＶ_ＳＳ＋Ｖ_{ＯＦＦＳＥＴ}の３値となる。本発明の駆
動方法では対抗電極に加えるオフセット電圧Ｖ
_{ＯＦＦＳＥＴ}を可変して、液晶駆動のオンとオフを任意
に変更することができる。また、液晶を実際に駆動する
際のしきい値が液晶材料よって異なっているため、その
液晶の持つ値に合わせ為にこのオフセット電圧Ｖ
_{ＯＦＦＳＥＴ}を可変するだけで、任意のしきい値合わせ
ることができる。

【００１３】また、液晶等の駆動において、印加する信
号により、液晶に加わる電圧が＋または−の何れかに偏
った場合、電気分解等が発生して、液晶材料を分解、変
性して表示が十分に行えないことが発生するこの場合、
印加する信号を交流化して液晶材料に加わる電圧に偏り
が発生しないようにするが、本発明の駆動方法によると
対抗電極に印加するオフセット電圧Ｖ_{ＯＦＦＳＥＴ}の極
性とデータ信号線に加える選択信号の論理を反転するの
みで、非常に容易に交流化信号を発生させることができ
る特徴をもつ。

【００１４】図３の例において、第１のＣ／ＴＦＴを構
成するＰＴＦＴ１３、ＮＴＦＴ２２と第２のＣ／ＴＦＴ
を構成するＰＴＦＴ２４、ＮＴＦＴ２５の４つのゲイト
電極を共通してＹ方向の第３の信号線３に連結せしめ、
ＰＴＦＴ１３とＰＴＦＴ２４入力端を共通化してＸ方向
の第１の信号線５にＮＴＦＴ２２とＮＴＦＴ２５入力端
を共通化してＸ方向の第２の信号線８に接続させた。ま
たその２つのＣ／ＴＦＴの出力を共通にして１つの液晶
１５の一方の電極である画素電極１７に連結させてい
る。かくすると、２つのＮＴＦＴまたは２つのＰＴＦＴ
のいずれか一方が多少リークしても同相であるためその
画素を駆動させることができる。

【００１５】図４は１つのピクセル２３において、２つ
の画素電極１７、２６とそのそれぞれに対応してＣ／Ｔ
ＦＴを２つ設けたものである。２つのＣ／ＴＦＴのゲイ
ト電極を共通とせしめ、第１の入力を行う。またそれぞ
れのＣ／ＴＦＴのそれぞれのＮＴＦＴおよびそれぞれの
ＰＴＦＴの入力を第１の信号線５および第２の信号線８
に連結したものである。かくすることにより、１つのピ
クセルの２つの画素のうち一方がＴＦＴのリーク等の不
良により非動作とならない。また、遅れた動作となって
も、他方が正常動作するため、マトリクス構成動作にお
いて不良が目立ちにくいという特長を有する。

【００１６】

【実施例１】本実施例では図２に示すような回路構成の
液晶表示装置を用いて説明を行う。この回路構成に対応
する実際の電極等の配置構成を図５に示している。これ
らは説明を簡単にする為２×２に相当する部分のみ記載
されている。また、実際の駆動信号波形を図９に示す。
これも説明を簡単にする為に４×４のマトリクス構成と
した場合の信号波形で説明を行う。

【００１７】まず、本実施例で使用する液晶表示装置の
作製方法を図１３を使用して説明する。図１３（Ａ）に
おいて、石英ガラス等の高価でない７００℃以下、例え
ば約６００℃の熱処理に耐え得るガラス５０上にマグネ
トロンＲＦ（高周波）スパッタ法を用いてブロッキング
層５１としての酸化珪素膜を１０００〜３０００Åの厚
さに作製する。プロセス条件は酸素１００％雰囲気、成
膜温度１５℃、出力４００〜８００Ｗ、圧力０．５Ｐａ
とした。ターゲットに石英または単結晶シリコンを用い
た成膜速度は３０〜１００Å／分であった。

【００１８】この上にシリコン膜をＬＰＣＶＤ（減圧気
相）法、スパッタ法またはプラズマＣＶＤ法により形成
した。減圧気相法で形成する場合、結晶化温度よりも１
００〜２００℃低い４５０〜５５０℃、例えば５３０℃
でジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）またはトリシラン（Ｓｉ_３Ｈ
_８）をＣＶＤ装置に供給して成膜した。反応炉内圧力は
３０〜３００Ｐａとした。成膜速度は５０〜２５０Å／
分であった。ＮＴＦＴとＰＴＦＴとのスレッシュホール
ド電圧（Ｖｔｈ）に概略同一に制御するため、ホウ素を
ジボランを用いて１×１０^１５〜１×１０^１８ｃｍ^−３
の濃度として成膜中に添加してもよい。

【００１９】スパッタ法で行う場合、スパッタ前の背圧
を１×１０^−５Ｐａ以下とし、単結晶シリコンをターゲ
ットとして、アルゴンに水素を２０〜８０％混入した雰
囲気で行った。例えばアルゴン２０％、水素８０％とし
た。成膜温度は１５０℃、周波数は１３．５６ＭＨｚ、
スパッタ出力は４００〜８００Ｗ、圧力は０．５Ｐａで
あった。

【００２０】プラズマＣＶＤ法により珪素膜を作製する
場合、温度は例えば３００℃とし、モノシラン（ＳｉＨ
_４）またはジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）を用いた。これらを
ＰＣＶＤ装置内に導入し、１３．５６ＭＨｚの高周波電
力を加えて成膜した。

【００２１】これらの方法によって形成された被膜は、
酸素が５×１０^２１ｃｍ^−３以下であることが好まし
い。この酸素濃度が高いと、結晶化させにくく、熱アニ
ール温度を高くまたは熱アニール時間を長くしなければ
ならない。また少なすぎると、バックライトによりオフ
状態のリーク電流が増加してしまう。そのため４×１０
^１９〜４×１０^２１ｃｍ^−３の範囲とした。水素は４×
１０^２０ｃｍ^−３であり、珪素４×１０^２２ｃｍ^−３と
して比較すると１原子％であった。また、ソース、ドレ
インに対してより結晶化を助長させるため、酸素濃度を
７×１０^１９ｃｍ^−３以下、好ましくは１×１０^１９ｃ
ｍ^−３以下とし、ピクセル構成するＴＦＴのチャネル形
成領域のみに酸素をイオン注入法により５×１０^２０〜
５×１０^２１ｃｍ^−３となるように添加してもよい。そ
の時周辺回路を構成するＴＦＴには光照射がなされない
ため、この酸素の混入をより少なくし、より大きいキャ
リア移動度を有せしめることは、高周波動作をさせるた
める有効である。

【００２２】次に、アモルファス状態の珪素膜を５００
〜５０００Å、例えば１５００Åの厚さに作製の後、４
５０〜７００℃の温度にて１２〜７０時間非酸化物雰囲
気にて中温の加熱処理、例えば水素雰囲気下にて６００
℃の温度で保持した。珪素膜の下の基板表面にアモルフ
ァス構造の酸化珪素膜が形成されているため、この熱処
理で特定の核が存在せず、全体が均一に加熱アニールさ
れる。即ち、成膜時はアモルファス構造を有し、また水
素は単に混入しているのみである。

【００２３】アニールにより、珪素膜はアモルファス構
造から秩序性の高い状態に移り、一部は結晶状態を呈す
る。特にシリコンの成膜後の状態で比較的秩序性の高い
領域は特に結晶化をして結晶状態となろうとする。しか
しこれらの領域間に存在する珪素により互いの結合がな
されるため、珪素同志は互いにひっぱりあう。レーザラ
マン分光により測定すると単結晶の珪素のピーク５２２
ｃｍ^−１より低周波側にシフトしたピークが観察され
る。それの見掛け上の粒径は半値巾から計算すると、５
０〜５００Åとマイクロクリスタルのようになっている
が、実際はこの結晶性の高い領域は多数あってクラスタ
構造を有し、各クラスタ間は互いに珪素同志で結合（ア
ンカリング）がされたセミアモルファス構造の被膜を形
成させることができた。

【００２４】結果として、被膜は実質的にグレインバウ
ンダリ（以下ＧＢという）がないといってもよい状態を
呈する。キャリアは各クラスタ間をアンカリングされた
個所を通じ互いに容易に移動し得るため、いわゆるＧＢ
の明確に存在する多結晶珪素よりも高いキャリア移動度
となる。即ちホール移動度（μｈ）＝１０〜２００ｃｍ
^２／ＶＳｅｃ、電子移動度（μｅ）＝１５〜３００ｃｍ
^２／ＶＳｅｃが得られる。

【００２５】他方、上記の如き中温でのアニールではな
く、９００〜１２００℃の高温アニールにより被膜を多
結晶化すると、核からの固相成長により被膜中の不純物
の偏析がおきて、ＧＢには酸素、炭素、窒素等の不純物
が多くなり、結晶中の移動度は大きいが、ＧＢでのバリ
ア（障壁）を作ってそこでのキャリアの移動を阻害して
しまう。結果として１０ｃｍ^２／Ｖｓｅｃ以上の移動度
がなかなか得られないのが実情である。即ち、本実施例
ではかくの如き理由により、セミアモルファスまたはセ
ミクリスタル構造を有するシリコン半導体を用いてい
る。

【００２６】図１３（Ａ）において、珪素膜を第１のフ
ォトマスクにてフォトエッチングを施し、ＰＴＦＴ用
の領域１３（チャネル巾２０μｍ）を図面の右側に、Ｎ
ＴＦＴ用の領域２２を左側に作製した。

【００２７】この上に酸化珪素膜をゲイト絶縁膜として
５００〜２０００Å例えば１０００Åの厚さに形成し
た。これはブロッキング層としての酸化珪素膜の作製と
同一条件とした。この成膜中に弗素を少量添加し、ナト
リウムイオンの固定化をさせてもよい。

【００２８】この後、この上側にリンが１〜５×１０
^２１ｃｍ^−３の濃度に入ったシリコン膜またはこのシリ
コン膜とその上にモリブデン（Ｍｏ）、タングステン
（Ｗ），ＭｏＳｉ_２またはＷＳｉ_２との多層膜を形成し
た。これを第２のフォトマスクにてパターニングして
図１３（Ｂ）を得た。ＰＴＦＴ用のゲイト電極５５、Ｎ
ＴＦＴ用のゲイト電極５６を形成した。例えばチャネル
長１０μｍ、ゲイト電極としてリンドープ珪素を０．２
μｍ、その上にモリブデンを０．３μｍの厚さに形成し
た。 図１３（Ｃ）において、フォトレジスト５７をフ
ォトマスクを用いて形成し、ＰＴＦＴ用のソース５９
ドレイン５８に対し、ホウ素を１〜５×１０^１５ｃｍ
^−２のドーズ量でイオン注入法により添加した。 次に
図１３（Ｄ）の如く、フォトレジスト６１をフォトマス
クを用いて形成した。ＮＴＦＴ用のソース６４、ドレ
イン６２としてリンを１〜５×１０^１５ｃｍ^−２のドー
ズ量でイオン注入法により添加した。

【００２９】これらはゲイト絶縁膜５４を通じて行っ
た。しかし図１３（Ｂ）において、ゲイト電極５５、５
６をマスクとしてシリコン膜上の酸化珪素を除去し、そ
の後、ホウ素、リンを直接珪素膜中にイオン注入しても
よい。

【００３０】次に、６００℃にて１０〜５０時間再び加
熱アニールを行った。ＰＴＦＴのソース５９ドレイン５
８ＮＴＦＴのソース６４、ドレイン６２を不純物を活性
化してＰ^＋、Ｎ^＋として作製した。またゲイト電極５
５、５６下にはチャネル形成領域６０、６３がセミアモ
ルファス半導体として形成されている。

【００３１】かくすると、セルフアライン方式でありな
がらも、７００℃以上にすべての工程で温度を加えるこ
とがなくＣ／ＴＦＴを作ることができる。そのため、基
板材料として、石英等の高価な基板を用いなくてもよ
く、本発明の大画素の液晶表示装置にきわめて適したプ
ロセスである。

【００３２】本実施例では熱アニールは図１３（Ａ）、
（Ｄ）で２回行った。しかし図１３（Ａ）のアニールは
求める特性により省略し、双方を図１３（Ｄ）のアニー
ルにより兼ね製造時間の短縮を図ってもよい。図１３
（Ｅ）において、層間絶縁物６５を前記したスパッタ法
により酸化珪素膜の形成として行った。この酸化珪素膜
の形成はＬＰＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、常圧ＣＶＤ法を用
いてもよい。例えば０．２〜０．６μｍの厚さに形成
し、その後、フォトマスクを用いて電極用の窓６６を
形成した。さらに、これら全体にアルミニウムをスパッ
タ法により形成し、リード７１、７２およびコンタクト
６７、６８をフォトマスクを用いて作製した後、表面
を平坦化用有機樹脂６９例えば透光性ポリイミド樹脂を
塗布形成し、再度の電極穴あけをフォトマスクにて行
った。

【００３３】図１３（Ｆ）に示す如く２つのＴＦＴを相
補型構成とし、かつその出力端を液晶装置の一方の画素
の電極を透明電極としてそれに連結するため、スパッタ
法によりＩＴＯ（インジューム・スズ酸化膜）を形成し
た。それをフォトマスクによりエッチングし、電極７
０を構成させた。このＩＴＯは室温〜１５０℃で成膜
し、２００〜４００℃の酸素または大気中のアニールに
より成就した。かくの如くにしてＰＴＦＴ２２とＮＴＦ
Ｔ１３と透明導電膜の電極７０とを同一ガラス基板５０
上に作製した。得られたＴＦＴ電気的なの特性はＰＴＦ
Ｔで移動度は２０（ｃｍ^２／Ｖｓ）、Ｖｔｈは−５．９
（Ｖ）で、ＮＴＦＴで移動度は４０（ｃｍ^２／Ｖｓ）、
Ｖｔｈは５．０（Ｖ）であった。

【００３４】上記の様な方法に従って作製された液晶装
置用の一方の基板と他方ガラス基板上に全面に透明電極
を設け、これら基板を張り合わせて液晶セルを形成し、
この中にＴＮの液晶材料を注入した。この液晶表示装置
の電極等の配置の様子を図６に示している。ＰＴＦＴ１
３を第１の走査線５とデータ線３との交差部に設け、第
１の走査線５とデータ線４との交差部にも他の画素用の
ＰＴＦＴが同様に設けられている。一方ＮＴＦＴは第２
の走査線８とデータ線３との交差部に設けられている。
また、隣接した他の第１の走査線６とデータ線３との交
差部には、他の画素用のＮＴＦＴが設けられている。こ
のようなＣ／ＴＦＴを用いたマトリクス構成を有せしめ
た。ＰＴＦＴ１３は、ドレイン１０の入力端のコンタク
トを介し第１の走査線５に連結され、ゲイト９は多層配
線形成がなされたデータ線３に連結されている。ソース
１２の出力端はコンタクトを介して画素の電極１７に連
結している。

【００３５】他方、ＮＴＦＴ２２はドレイン２０の入力
端がコンタクトを介して第２の走査線８に連結され、ゲ
イト２１はデータ線３に、ソース１８の出力端はコンタ
クトを介してＰＴＦＴと同様に画素電極１７に連結して
いる。かくして一対の走査線５、８に挟まれた間（内
側）に、透明導電膜よりなる画素２３とＣ／ＴＦＴとに
より１つのピクセルを構成せしめた。かかる構造を左
右、上下に繰り返すことにより、２×２のマトリクスを
それを拡大した６４０×４８０、１２８０×９６０とい
った大画素の液晶表示装置とすることができる。

【００３６】ここでの特長は、１つの画素に２つのＴＦ
Ｔが相補構成をして設けられていることにより、画素電
極１７は３つの値の液晶電位Ｖ_ＬＣに固定されることで
ある。その動作を図９および図１０を用いて説明する。
図９においては、４×４マトリクス構成の液晶表示を行
う際の本発明の回路図を示し、図１０は駆動信号波形の
タイミングチャートを示している。

【００３７】本実施例の場合、Ｘ_１ａＸ_１ｂ、Ｘ_２ａＸ
_２ｂ、Ｘ_３ａＸ_３ｂ、Ｘ_４ａＸ_４ｂは各々一対の走査信
号線として機能する。また、Ｙ_１、Ｙ_２、Ｙ_３、Ｙ_４は
データ線として機能している。また、図９中のＡＡ、Ａ
Ｂ・・・ＤＤは対応する位置の画素のアドレスを意味し
ている。

【００３８】この様な４×４構成の表示において、今ア
ドレスＡＡ、ＡＢ、ＢＡ、ＢＢの４つの画素に対応す
る、信号波形と液晶電位と実際に液晶に印加される電位
差のタイミングチャートを図１０に示します。図１０に
おいて、横軸は時間を示している。１フレームを時間Ｔ
１からＴ２の間としてこの間を４つに分割して、一対の
走査線４対を順次走査して走査信号を印加している。図
ではＸ_１ａ、Ｘ_２ａ、Ｘ_３ａ、Ｘ_４ａのみを記載してい
るが実際にはＸ_１ｂ、Ｘ_２ｂ、Ｘ_３ｂ、Ｘ_４ｂにはＸ
_１ａ、Ｘ_２ａ、Ｘ_３ａ、Ｘ_４ａと極性の異なる同じ波形
が印加されている。また、Ｙ_１、Ｙ_２、Ｙ_３、Ｙ_４線に
は図１０のようなデータ信号が印加されており、時間Ｔ
１からＴ２の間はＡＡの画素のみ選択されてオンまたは
オフされる。即ち、Ｔ_１からｔ_１の間にデータ線Ｙ_１に
対してデータ信号を印加して、この時間内にＡＡの画素
の液晶にはしきい値をこえる電圧が印加され液晶が駆動
される。この時、液晶表示装置の対抗電極にオフセット
電圧が印加されている。図１０では次の時間Ｔ２からＴ
３にも全く同じ信号波形を印加し、ＡＡの表示を行って
いる。

【００３９】次に時間Ｔ３からＴ４及びＴ４からＴ５で
は４つの画素を全く選択しない信号が印加されている。
さらに時間Ｔ５からＴ６では再びＡＡの画素を選択して
いる信号が印加されている。

【００４０】次に時間Ｔ６からＴ８はデータ線に印加す
る信号の論理を反転させた信号が印加され、また対抗電
極には時間Ｔ１からＴ６の間に印加されていた信号とは
極性の異なるオフセット電圧が印加されて、交流化信号
が液晶に加えられている。この交流化信号により、時間
Ｔ１からＴ６の間に正に偏っていた電荷をキャンセルす
ることができる。すなわち、時間Ｔ２からＴ４に加えら
れていた信号のうち、Ｙ_１、Ｙ_２、Ｙ_３、Ｙ_４線の論理
を反転し、すなわち選択信号と非選択信号を入れ換え、
対抗電極のオフセット電圧の正負を入れ換えることによ
り、時間Ｔ２からＴ４の前半の１フレームではＡＡの画
素を選択し、後半の１フレームでは４つの画素を選択し
ない交流化信号を印加でき液晶を駆動することが可能と
なった。これにより、容易に画素に残っている電荷をキ
ャンセルすることができる。

【００４１】このように、本発明の駆動によると非常に
簡単な、パルス信号をデータ線および一対の走査線に加
えるだけで、液晶表示を行える。

【００４２】本実施例において、１つの表示画面に対し
て、複数フレームの駆動信号を液晶に印加することによ
り１画面を表示する場合は特定の画素に加える選択信号
回数を全フレーム数より減らすことにより、容易に階調
表示を行うことができる。

【００４３】本実施例において液晶材料にＴＮ液晶を用
いるならば、液晶容器の基板間隔を約１０μｍ程度と
し、透明導電膜双方に配向膜を設け、それをラビング処
理して形成させる必要がある。

【００４４】また液晶材料にＦＬＣ（強誘電性）液晶を
用いる場合は、動作電圧を±２０Ｖとし、セルの間隔を
１．５〜３．５μｍ例えば２．３μｍとし、対抗電極１
６上にのみ配向膜を設けラビング処理を施せばよい。

【００４５】分散型液晶またはポリマー液晶を用いる場
合には、配向膜は不用であり、スイッチング速度を大と
するため、動作電圧は±１０〜±１５Ｖとし、セル間隔
は１〜１０μｍと薄くした。

【００４６】特に分散型液晶を用いる場合には、偏光板
も不用のため、反射型としても、また透過型としても光
量を大きくすることができる。そしてその液晶はスレッ
シュホールドがないため、本発明のように、明確なスレ
ッシュホールド電圧が規定されるＣ／ＴＦＴ型とするこ
とにより、大きなコントラストとクロストーク（隣の画
素との悪干渉）を除くことができた。

【００４７】また、本実施例で使用したＴＦＴの半導体
は本実施例で使用した材料以外をも使用できる。

【００４８】

【実施例２】この実施例は図３および図７に対応した液
晶表示装置の構成を有するものを使用して、本実施例を
行った。この図面より明らかな如く、Ｙ線の走査線３を
中央に配設し、一対のデータ線の第１のデータ線５と第
２のデータ線８に挟まれた部分を１つのピクセル２３と
している。１つのピクセルは１つの透明導電膜の画素１
７および２つのＰＴＦＴ１３、２４と、２つのＮＴＦＴ
２２、２５よりなる２つのＣ／ＴＦＴに連結させてい
る。ゲイト電極はすべて走査線３に連結され、２つのＰ
ＴＦＴは第１のデータ線３に、また２つのＮＴＦＴは第
２のデータ線８に連結されている。これら２つのＣ／Ｔ
ＦＴの一方が、ゲイト電極とチャネル形成領域との間に
リークがあり不良であった場合でも、ピクセルとしての
動作をさせることができる。

【００４９】ここでの特長は１つの画素に２つのＣ／Ｔ
ＦＴが設けられていることにより、画素電極１７は３つ
の値の液晶電位Ｖ_ＬＣに固定されることである。 その
動作を図９および図１１を用いて説明する。図９におい
ては、４×４マトリクス構成の液晶表示を行う際の本発
明の回路図を示し、図１１は駆動信号波形のタイミング
チャートを示している。

【００５０】本実施例の場合、Ｘ_１ａＸ_１ｂ、Ｘ_２ａＸ
_２ｂ、Ｘ_３ａＸ_３ｂ、Ｘ_４ａＸ_４ｂは各々一対のデータ
線として機能する。また、Ｙ_１、Ｙ_２、Ｙ_３、Ｙ_４は走
査線として機能している。また、図９中のＡＡ、ＡＢ・
・・ＤＤは対応する位置の画素のアドレスを意味してい
る。

【００５１】この様な４×４構成の表示において、今ア
ドレスＡＡ、ＡＢ、ＢＡ、ＢＢの４つの画素に対応す
る、信号波形と液晶電位と実際に液晶に印加される電位
差のタイミングチャートを図１１に示します。図１１に
おいて、横軸は時間を示している。１フレームを時間Ｔ
１からＴ２の間としてこの間を４つに分割して、走査線
Ｙ_１、Ｙ_２、Ｙ_３、Ｙ_４線には順次走査して走査信号を
印加している。また、Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_３、Ｘ_４線には図
１１のようなデータ信号が印加されている。図ではＸ
_１ａ、Ｘ_２ａ、Ｘ_３ａ、Ｘ_４ａのみを記載しているが実
際にはＸ_１ｂ、Ｘ_２ｂ、Ｘ_３ｂ、Ｘ_４ｂにはＸ_１ａ、Ｘ
_２ａ、Ｘ_３ａ、Ｘ_４ａと極性の異なる同じ波形が印加さ
れており、時間Ｔ１からＴ２の間はＡＡの画素のみ選択
されてオンまたはオフされる。すなわちＴ_１からｔ_１の
間に一対のデータ線Ｘ_１に対してデータ信号を印加し
て、この時間内にＡＡの画素の液晶にはしきい値をこえ
る電圧が印加されることになり液晶が駆動される。この
時、液晶表示装置の対抗電極にオフセット電圧が印加さ
れている。図１１では次の時間Ｔ２からＴ３にも全く同
じ信号波形を印加し、ＡＡの表示を行っている。

【００５２】次に時間Ｔ３からＴ４及びＴ４からＴ５で
は４つの画素を全く選択しない信号が印加されている。
さらに時間Ｔ５からＴ６では再びＡＡの画素を選択して
いる信号が印加されている。

【００５３】次に時間Ｔ６からＴ８は一対のデータ線に
印加する信号の論理を反転させた信号が印加され、また
対抗電極には時間Ｔ１からＴ６の間に印加されていた信
号とは極性の異なるオフセット電圧が印加されて、交流
化信号が液晶に加えられている。この交流化信号によ
り、時間Ｔ１からＴ６の間に正に偏っていた電荷をキャ
ンセルすることができる。実際には、時間Ｔ２からＴ４
に加えられていた信号のうち、一対のＸ_１、Ｘ_２、
Ｘ_３、Ｘ_４線の論理を反転し、つまり選択信号と非選択
信号を入れ換え、対抗電極のオフセット電圧の正負を入
れ換えることにより、前半のフレームではＡＡの画素を
選択し、後半のフレームでは４つの画素を選択しない交
流化信号を印加でき液晶を駆動することが可能となっ
た。

【００５４】このように、本発明の駆動によると非常に
簡単な、パルス信号をデータ線および一対の走査線に加
えるだけで、液晶表示を行える。

【００５５】

【実施例３】この実施例は図４および図８に対応した液
晶表示装置の構成を有するものを使用して、本実施例を
行った。この図面より明らかな如く、Ｙ線のデータ線３
を中央に配設し、一対の走査線の第１の走査線５と第２
の走査線８に挟まれた部分を１つのピクセル２３として
いる。１つのピクセルは２つの透明導電膜の画素電極１
７、２６から構成され、画素１７はＰＴＦＴ１３とＮＴ
ＦＴ２２が接続され、画素２６にはＰＴＦＴ２４と、Ｎ
ＴＦＴ２５がおのおのＣ／ＴＦＴ構成として連結させて
いる。ゲイト電極はすべてデータ線３に連結され、２つ
のＰＴＦＴは第１の走査線３に、また２つのＮＴＦＴは
第２の走査線８に連結されている。これら２つのＣ／Ｔ
ＦＴの一方が、ゲイト電極とチャネル形成領域との間に
リークがあり不良であった場合でも、ピクセルとしての
動作をさせることができる。 かくすると、たとえ一方
の画素が中途半端にしか動作しなくなっても、他方の画
素が正常動作をし、カラー化をした時、グレースケール
の劣化の程度を下げることができた。

【００５６】その動作を図９および図１２を用いて説明
する。図９においては、４×４マトリクス構成の液晶表
示を行う際の本発明の回路図を示し、図１２は駆動信号
波形のタイミングチャートを示している。

【００５７】本実施例の場合、Ｘ_１ａＸ_１ｂ、Ｘ_２ａＸ
_２ｂ、Ｘ_３ａＸ_３ｂ、Ｘ_４ａＸ_４ｂは各々一対の走査信
号線として機能する。また、Ｙ_１、Ｙ_２、Ｙ_３、Ｙ_４は
データ線として機能している。また、図９中のＡＡ、Ａ
Ｂ・・・ＤＤは対応する位置の画素のアドレスを意味し
ている。

【００５８】この様な４×４構成の表示において、今ア
ドレスＡＡ、ＡＢ、ＢＡ、ＢＢの４つの画素に対応す
る、信号波形と液晶電位と実際に液晶に印加される電位
差のタイミングチャートを図１２に示します。図１２に
おいて、横軸は時間を示している。１フレームを時間Ｔ
１からＴ２の間としてこの間を１６に分割して、一対の
走査線４対を順次走査して走査信号を印加している。図
ではＸ_１ａ、Ｘ_２ａ、Ｘ_３ａ、Ｘ_４ａのみを記載してい
るが実際にはＸ_１ｂ、Ｘ_２ｂ、Ｘ_３ｂ、Ｘ_４ｂにはＸ
_１ａ、Ｘ_２ａ、Ｘ_３ａ、Ｘ_４ａと極性の異なる同じ波形
が印加されている。また、Ｙ_１、Ｙ_２、Ｙ_３、Ｙ_４線に
は図１２のようなデータ信号が印加されておりそのタイ
ミングは選択する画素のアドレスにより、１フレーム中
の１６分割された特定の時間にデータ線にデータ信号が
印加される、時間Ｔ１からＴ２の間はＡＡの画素のみ選
択されてオンまたはオフされている。即ち、Ｔ_１からｔ
_１の間にデータ線Ｙ_１に対してデータ信号を印加して、
この時間内にＡＡの画素の液晶にはしきい値をこえる電
圧が印加され液晶が駆動される。この時、液晶表示装置
の対抗電極にオフセット電圧が印加されている。 次に
時間Ｔ２からＴ３では４つの画素を全く選択しない信号
が印加されている。

【００５９】次に時間Ｔ３からＴ４はデータ線に印加す
る信号の論理を反転させた信号が印加され、また対抗電
極には時間Ｔ１からＴ３の間に印加されていた信号とは
極性の異なるオフセット電圧が印加されて、交流化信号
が液晶に加えられている。この交流化信号により、時間
Ｔ１からＴ３の間に正に偏っていた電荷をキャンセルす
ることができる。すなわち、時間Ｔ１からＴ２に加えら
れていた信号のうち、Ｙ_１、Ｙ_２、Ｙ_３、Ｙ_４線の論理
を反転し、すなわち選択信号と非選択信号を入れ換え、
対抗電極のオフセット電圧の正負を入れ換えることによ
り、前半のフレームではＡＡの画素を選択し、後半のフ
レームでは４つの画素を選択しない交流化信号を印加で
き液晶を駆動することが可能となった。

【００６０】このように、本発明の駆動によると非常に
簡単な、パルス信号をデータ線および一対の走査線に加
えるだけで、液晶表示を行える。本実施例においては、
走査する側をＹ線として、走査を行ったが特にこの構成
に限定されることはなく、Ｘ線側を走査する側とするこ
とも可能である。また、データ信号をランダムに各デー
タ線に印加して、画素をランダムに選択してゆくことも
可能である。その他、ここに記載されていないことは実
施例１、２に記されたことと同様である。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の駆動法によ
り、液晶電位をフローティングとしないため、安定した
表示を行うことができる。また、アクティブ素子として
のＣ／ＴＦＴの駆動能力が高いため、動作マージンを拡
大でき、さらに周辺の駆動回路をより簡単にすることが
可能で表示装置の小型化、製造コストの低減に効果があ
る。また、３本の信号線と対抗電極に非常に単純な信号
で高い駆動能力を発揮することができる。

【００６２】不良ＴＦＴが一部にあっても同相出力であ
るためその補償をある程度行うことができる。

【００６３】さらに、液晶材料を電気分解させないため
に液晶の駆動としては必須の交流化信号駆動をＣ／ＴＦ
Ｔのゲイト信号線に加える信号の論理を反転させ、対抗
電極に印加するオフセット電圧の極性を反転するという
簡単なことで達成できた。

【００６４】本発明における表示媒体としては、透過型
の液晶表示装置または反射型の液晶表示装置として用い
得る。また使用可能な液晶材料としては前術のＴＮ液
晶、ＦＬＣ液晶、分散型液晶、ポリマ型液晶を用い得
る。 またゲストホスト型、誘電異方性型のネマチック
液晶にイオン性ドーパントを添加して電界を印加するこ
とによってネマチック液晶としコレステリック液晶との
混合体に電界を印加して、ネマチック相とコレステリッ
ク相との間で相変化を生じさせ、透明ないし白濁の表示
を実現する相転移液晶を用いることもできる。また液晶
以外では、例えば染料で着色した有機溶媒中にこれと色
の異なる顔料粒子を分散させたいわゆる電気泳動表示用
分散系を用いることもできることを付記する。

【００６５】本発明において、表示媒体として液晶を用
いた時、Ｃ／ＴＦＴの出力は液晶電位となる。また液晶
以外の媒体を用いることもあるため、その場合にはＣ／
ＴＦＴの出力電圧と置き換えればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の駆動波形を示す。

【図２】相補型ＴＦＴを用いたアクティブ型表示装置の
回路図を示す。

【図３】相補型ＴＦＴを用いたアクティブ型表示装置の
回路図を示す。

【図４】相補型ＴＦＴを用いたアクティブ型表示装置の
回路図を示す。

【図５】従来のアクティブ型液晶装置の回路図を示す。

【図６】図２に対応した液晶表示装置の一方の基板の平
面図を示す。

【図７】図３に対応した液晶表示装置の一方の基板の平
面図を示す。

【図８】図４に対応した液晶表示装置の一方の基板の平
面図を示す。

【図９】相補型ＴＦＴを用いた４×４アクティブ型液晶
装置の回路図を示す。

【図１０】本発明の駆動信号波形とそのタイミングチャ
ートの一例を示す。

【図１１】本発明の駆動信号波形とそのタイミングチャ
ートの一例を示す。

【図１２】本発明の駆動信号波形とそのタイミングチャ
ートの一例を示す。

【図１３】本発明で使用したＣ／ＴＦＴの作製工程図を
示す。

【符号の説明】 〜・・・フォトマスクを用いたプロセス １、２・・・周辺回路 ３、４・・・第３の信号線 ５、６・・・第１の信号線 ７、８・・・第２の信号線 １３・・・・ＰＴＦＴ １６・・・・対抗電極 １７・・・・画素電極 ２２・・・・ＮＴＦＴ ２３・・・・画素

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−96636（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−190329（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−77537（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−5633（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−177326（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−177327（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−190330（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−196171（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−220627（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−171373（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/133 550 G02F 1/136 500

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｎチャネル型薄膜トランジスタおよびＰチ
   ャネル型薄膜トランジスタからなる相補型のトランジス
   タと、 前記Ｐチャネル型薄膜トランジスタのソース（ドレイ
   ン）を第１の信号線に電気的に接続し、 前記Ｎチャネル型薄膜トランジスタのソース（ドレイ
   ン）を第２の信号線に電気的に接続し、 前記Ｎチャネル型薄膜トランジスタおよびＰチャネル型
   薄膜トランジスタのゲート電極を第３の信号線に電気的
   に接続し、 前記Ｎチャネル型薄膜トランジスタおよびＰチャネル型
   薄膜トランジスタのドレイン（ソース）を画素電極と電
   気的に接続している表示装置の駆動方法において、 前記第１および第２の信号線にオン信号を加えている期
   間に前記第３の信号線にオン信号を加えることにより、
   画素電極に電圧を印加することを特徴とする表示装置の
   駆動方法。
2. 【請求項２】Ｎチャネル型薄膜トランジスタおよびＰチ
   ャネル型薄膜トランジスタからなる相補型のトランジス
   タと、 前記Ｐチャネル型薄膜トランジスタのソース（ドレイ
   ン）を第１の走査線に電気的に接続し、 前記Ｎチャネル型薄膜トランジスタのソース（ドレイ
   ン）を第２の走査線に電気的に接続し、 前記Ｎチャネル型薄膜トランジスタおよびＰチャネル型
   薄膜トランジスタのゲート電極をデータ線に電気的に接
   続し、 前記Ｎチャネル型薄膜トランジスタおよびＰチャネル型
   薄膜トランジスタのドレイン（ソース）を画素電極と電
   気的に接続している表示装置の駆動方法において、 前記第１および第２の走査線にオン信号を加えている期
   間に前記データ線にオ ン信号を加えることにより、画素
   電極に電圧を印加することを特徴とする表示装置の駆動
   方法。
3. 【請求項３】Ｎチャネル型薄膜トランジスタおよびＰチ
   ャネル型薄膜トランジスタからなる相補型のトランジス
   タと、 前記Ｐチャネル型薄膜トランジスタのソース（ドレイ
   ン）を第１のデータ線に電気的に接続し、 前記Ｎチャネル型薄膜トランジスタのソース（ドレイ
   ン）を第２のデータ線に電気的に接続し、 前記Ｎチャネル型薄膜トランジスタおよびＰチャネル型
   薄膜トランジスタのゲート電極を走査線に電気的に接続
   し、 前記Ｎチャネル型薄膜トランジスタおよびＰチャネル型
   薄膜トランジスタのドレイン（ソース）を画素電極と電
   気的に接続している表示装置の駆動方法において、 前記走査線にオン信号を加えている期間に前記第１およ
   び第２のデータ線にオン信号を加えることにより、画素
   電極に電圧を印加することを特徴とする表示装置の駆動
   方法。
4. 【請求項４】 Ｎチャネル型薄膜トランジスタおよびＰチ
   ャネル型薄膜トランジスタからなる相補型のトランジス
   タと、 前記Ｐチャネル型薄膜トランジスタのソース（ドレイ
   ン）を第１の信号線に電気的に接続し、 前記Ｎチャネル型薄膜トランジスタのソース（ドレイ
   ン）を第２の信号線に電気的に接続し、 前記Ｎチャネル型薄膜トランジスタおよびＰチャネル型
   薄膜トランジスタのゲート電極を第３の信号線に電気的
   に接続し、 前記Ｎチャネル型薄膜トランジスタおよびＰチャネル型
   薄膜トランジスタのドレイン（ソース）を画素電極と電
   気的に接続している表示装置の駆動方法において、 対 向電極にオフセット電圧を印加し、 前記第１および第２の信号線にオン信号を加えている期
   間に前記第３の信号線にオン信号を加えることにより、
   画素電極に電圧を印加することを特徴とする表示装置の
   駆動方法。
5. 【請求項５】 Ｎチャネル型薄膜トランジスタおよびＰチ
   ャネル型薄膜トランジスタからなる相補型のトランジス
   タと、 前記Ｐチャネル型薄膜トランジスタのソース（ドレイ
   ン）を第１の信号線に電気的に接続し、 前記Ｎチャネル型薄膜トランジスタのソース（ドレイ
   ン）を第２の信号線に電気的に接続し、 前記Ｎチャネル型薄膜トランジスタおよびＰチャネル型
   薄膜トランジスタのゲート電極を第３の信号線に電気的
   に接続し、 前記Ｎチャネル型薄膜トランジスタおよびＰチャネル型
   薄膜トランジスタのドレイン（ソース）を画素電極と電
   気的に接続している表示装置の駆動方法において、 前記第１および第２の信号線にオン信号を加えている第
   １の期間に、前記第３の信号線にオン信号を加え、 対向電極にオフセット電圧を印加し、 前記第１および第２の信号線にオン信号を加える第２の
   期間に前記第３の信号線の論理を反転させたオン信号を
   加え、 対向電極には前記オフセット電圧とは極性が異なる電圧
   を印加すること によって、交流化を行い、画素電極に電
   圧を印加することを特徴とする表示装置の駆動方法。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１項において、 各 画素は２つ又はそれ以上の画素電極を有し、 前記画素電極には、Ｎチャネル型薄膜トランジスタおよ
   びＰチャネル型の薄膜トランジスタからなる相補型のト
   ランジスタがあることを 特徴とする表示装置の駆動方
   法。
7. 【請求項７】 請求項１乃至５のいずれか１項において、 画素電極に２つ又はそれ以上のＮチャネル型薄膜トラン
   ジスタおよびＰチャネル型薄膜トランジスタからなる相
   補型のトランジスタを有する ことを特徴とする表示装置
   の駆動方法。