JP6423586B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
1.実施の形態1 (本発明の一態様に関する基本構成について)
2.実施の形態2 (液晶表示装置の構成)
3.実施の形態3 (駆動方法の一例)
4.実施の形態4 (その他の駆動方法の一例について)
5.実施の形態5 (その他の駆動方法の一例について)
6.実施の形態6 (パネルモジュールの構成)
7.実施の形態7 (タッチパネル機能付きパネルモジュールの構成)
8.実施の形態8 (トランジスタの構成)
9.実施の形態9 (半導体膜の構成)
10.実施の形態10 (電子機器)
11.実施の形態11 (リフレッシュレートを低減する意義について)
12.実施例 (パネルにした際の透過率の時間変化について)
本実施の形態では、本発明の一態様に係る基本構成について説明する。本発明の一態様による基本的な作用については、図1乃至図6に示すグラフ及び模式図をもって説明することができる。
本実施の形態では、実施の形態1に示した液晶層を備えた液晶表示装置の一例について、図7及び図8を参照しながら説明する。
本実施の形態で、図7に例示して説明する表示機能を有する液晶表示装置600は、入力される第1の駆動信号(S信号ともいう)633_Sを保持し、S信号633_Sに応じて画像を表示する表示素子635を含む画素回路634を有する画素部631と、S信号633_Sを画素回路634に出力する第1の駆動回路(S駆動回路ともいう)633と、画素回路634を選択する第2の駆動信号(G信号ともいう)632_Gを画素回路634に出力する第2の駆動回路(G駆動回路ともいう)632と、を有する。
演算装置620は、一次画像信号625_V及び一次制御信号625_Cを生成する。
制御部610は、一次画像信号625_Vから生成した二次画像信号615_Vを出力する(図7参照)。なお、一次画像信号625_Vを表示部630に直接出力する構成としても良い。
表示部630は、各画素に表示素子635を有する画素部631と、S駆動回路633、G駆動回路632などの駆動回路を有する。画素部631は、表示素子635が設けられた画素631pを、複数有する(図7参照)。
各画素631pは、表示素子635と、当該表示素子635を含む画素回路634を有する。
本実施の形態では、画素回路634の一例として、液晶素子635LCを表示素子635に適用する構成を図8(B)に示す。
液晶素子635LCは、第1電極及び第2電極並びに第1電極と第2電極の間の電圧が印加される液晶材料を含んだ液晶層を有している。液晶素子635LCは、第1電極と第2電極の間に与えられる電圧の値に従って、液晶分子の配向が変化して、透過率が変化する。よって、表示素子635は、S信号633_Sの電位によってその透過率が制御されることで、階調を表示することができる。
トランジスタ634tは、表示素子635の第1電極に、信号線Sの電位を与えるか否かを制御する。表示素子635の第2電極には、所定の基準電位Vcomが与えられている。
光供給部650には、複数の光源が設けられている。制御部610は、光供給部650が有する光源の駆動を制御する。
入力手段500としては、タッチパネル、タッチパッド、マウス、ジョイスティック、トラックボール、データグローブ、撮像装置などを用いることができる。演算装置620は、入力手段500から入力される電気信号と表示部の座標を関連づけることができる。これにより、使用する者が表示部に表示される情報を処理するための命令を入力することができる。
本実施の形態では、実施の形態2に示した液晶表示装置(表示装置ともよぶ)の駆動方法の一例について、図8乃至図10を参照しながら説明する。
<1.S信号の画素部への書き込み方法>
図8(A)または図9に例示する画素部631に、S信号633_Sを書き込む方法の一例を説明する。具体的には、S信号633_Sを、画素部631の、図8(B)に例示する画素回路を備える画素631pのそれぞれに書き込む方法を説明する。
第1フレーム期間において、走査線G1にパルスを有するG信号632_Gが入力されることで、走査線G1が選択される。選択された走査線G1に接続された複数の各画素631pにおいて、トランジスタ634tが導通状態になる。
また、表示部630の構成の変形例を図9に示す。
G駆動回路632が出力するG信号632_Gが入力された画素回路634に、S信号633_Sが入力される。G信号632_Gが入力されない期間、画素回路634は、S信号633_Sの電位を保持する。言い換えると、画素回路634は、S信号633_Sの電位が書き込まれた状態を保持する。
G駆動回路632の第1のモードは、G信号632_Gを、画素に1秒間に30回以上好ましくは1秒間に60回以上960回未満の頻度で出力する。
G駆動回路632の第2のモードは、G信号632_Gを、画素に1日に1回以上1秒間に0.1回未満、好ましくは1時間に1回以上1秒間に1回未満の頻度で出力する。
本実施の形態では、実施の形態2に示した液晶表示装置の駆動方法の一例について、図10乃至図12を参照しながら説明する。
液晶は、電圧が印加されてからその透過率が収束するまでの応答時間が、一般的に十数msec程度である。よって、液晶の応答の遅さが動画のぼやけとして視認されやすい。
図10に例示する画素回路の信号線Siに接続されている画素631pにおいて、画素電極635_1が、信号線Siと、信号線Siに隣接している信号線Si+1に挟まれるように、画素631p内に配置されている。トランジスタ634tがオフの状態であるならば、画素電極635_1と信号線Siは、理想的には電気的に分離している。また、画素電極635_1と信号線Si+1も、理想的には、電気的に分離している。しかし、実際には、画素電極635_1と信号線Siの間には寄生容量634c(i)が存在しており、なおかつ、画素電極635_1と信号線Si+1の間には寄生容量634c(i+1)が存在している(図11(C)参照)。なお、図11(C)には、図10に図示されている液晶素子635LCの替わりに、液晶素子635LCの第1の電極または第2の電極として機能する画素電極635_1が図示されている。
ソースライン反転は、任意の一フレーム期間において、一の信号線に接続されている複数の画素と、当該信号線に隣接する他の信号線に接続されている複数の画素とに逆の極性を有する画像信号を入力するものである。
ドット反転は、任意の一フレーム期間において、一の信号線に接続されている複数の画素と、当該信号線に隣接する他の信号線に接続されている複数の画素とに、逆の極性を有する画像信号を入力し、なおかつ、同一の信号線に接続されている複数の画素において、隣接する画素に逆の極性を有する画像信号を入力するものである。
次いで、図12に、図10に示した画素部631をソースライン反転で動作させた場合のタイミングチャートを示す。具体的に、図12では、走査線G1に与えられる信号の電位と、信号線S1から信号線Sxに与えられる画像信号の電位と、走査線G1に接続された各画素の有する画素電極の電位の、時間変化を示している。
本実施の形態では、本発明の一態様の液晶表示装置で表示可能な画像の生成方法について説明する。特に、画像の切り替えを行う際に使用者の目に優しい画像の切り替え方法、使用者の目の疲労を軽減する画像の切り替え方法、使用者の目に負担を与えない画像の切り替え方法について説明する。
以下に、互いに異なる画像Aと画像Bとを切り換える方法の一例について説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様の液晶表示装置の表示手段に適用可能なパネルモジュールの構成例について、図面を参照して説明する。
実施の形態6で説明したパネルモジュールに、タッチセンサ(接触検出装置)を設けることで、タッチパネルとして機能させることができる。本実施の形態では、図14及び図15を参照して、タッチパネルについて説明する。以下において、上記実施の形態と重複する部分については、説明を省略する場合がある。
本実施の形態では、液晶表示装置の画素に適用できるトランジスタの構成例について、図面を参照して説明する。
図16(A)に、以下で例示するトランジスタ100の上面概略図を示す。また図16(B)に図16(A)中に示す切断線A−Bにおけるトランジスタ100の断面概略図を示す。本構成例で例示するトランジスタ100はボトムゲート型のトランジスタである。
基板101の材質などに大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有する材料を用いる。例えば、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイヤ基板、YSZ(イットリア安定化ジルコニア)基板等を、基板101として用いてもよい。また、シリコンや炭化シリコンなどの単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウムなどの化合物半導体基板、SOI基板等を適用することも可能である。また、これらの基板上に半導体素子が設けられたものを、基板101として用いてもよい。
ゲート電極102は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンから選ばれた金属、または上述した金属を成分とする合金か、上述した金属を組み合わせた合金等を用いて形成することができる。また、マンガン、ジルコニウムのいずれか一または複数から選択された金属を用いてもよい。また、ゲート電極102は、単層構造でも、二層以上の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等がある。また、アルミニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた一または複数の金属を組み合わせた合金膜、もしくはこれらの窒化膜を用いてもよい。
絶縁層103は、ゲート絶縁膜として機能する。酸化物半導体層104の下面と接する絶縁層103は、非晶質膜であることが好ましい。
一対の電極105a及び105bは、トランジスタのソース電極またはドレイン電極として機能する。
絶縁層106は、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜を用いることが好ましい。化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜は、加熱により一部の酸素が脱離する。化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜は、昇温脱離ガス分光法(TDS:Thermal Desorption Spectroscopy)分析にて、酸素原子に換算しての酸素の脱離量が1.0×1018atoms/cm3以上、好ましくは3.0×1020atoms/cm3以上である酸化物絶縁膜である。
続いて、図16に例示するトランジスタ100の作製方法の一例について説明する。
ゲート電極102の形成方法を以下に示す。はじめに、スパッタリング法、CVD法、蒸着法等により導電膜を形成し、導電膜上に第1のフォトマスクを用いてフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成する。次に、該レジストマスクを用いて導電膜の一部をエッチングして、ゲート電極102を形成する。その後、レジストマスクを除去する。
絶縁層103は、スパッタリング法、CVD法、蒸着法等で形成する。
次に、図17(B)に示すように、絶縁層103上に酸化物半導体層104を形成する。
次に、図17(C)に示すように、一対の電極105a、105bを形成する。
次に、図17(D)に示すように、酸化物半導体層104及び一対の電極105a、105b上に、絶縁層106を形成し、続いて絶縁層106上に絶縁層107を形成する。
以下では、トランジスタ100と一部が異なるトランジスタの構成例について説明する。
図18(A)に、以下で例示するトランジスタ110の断面概略図を示す。トランジスタ110は、酸化物半導体層の構成が異なる点で、トランジスタ100と相違している。
図18(B)に、以下で例示するトランジスタ120の断面概略図を示す。トランジスタ120は、酸化物半導体層の構成が異なる点で、トランジスタ100及びトランジスタ110と相違している。
以下では、本発明の一態様の酸化物半導体膜を適用可能な、トップゲート型のトランジスタの構成例について説明する。
図19(A)に、以下で例示するトップゲート型のトランジスタ150の断面概略図を示す。
以下では、トランジスタ150と一部が異なるトランジスタの構成例について説明する。
上記実施の形態で例示したトランジスタのチャネルが形成される領域に好適に用いることができる半導体及び半導体膜の一例について、以下に説明する。
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した液晶表示装置を用いて作製される電子機器の具体例について、図20を用いて説明する。
本実施の形態では、上記実施の形態で説明したリフレッシュレートを低減する意義に関して説明を行う。
本実施例では、上記実施の形態1で説明した本発明の一態様による液晶層を用いて実際にパネルを作製し、透過率を測定した結果について説明する。本実施例で測定に用いたパネルは、液晶素子が横電界により配向する液晶層を有するFFSモードの液晶表示装置である。
G2 走査線
S1 信号線
S2 信号線
S3 信号線
10 領域
11 第1の電極
12 第2の電極
13 配向膜
14 配向膜
15 液晶分子
21 偏光板
22 偏光板
23 光検出器
24 矢印
25 矢印
100 トランジスタ
101 基板
102 ゲート電極
103 絶縁層
104 酸化物半導体層
105a 電極
105b 電極
106 絶縁層
107 絶縁層
110 トランジスタ
114 酸化物半導体層
114a 酸化物半導体層
114b 酸化物半導体層
120 トランジスタ
124 酸化物半導体層
124a 酸化物半導体層
124b 酸化物半導体層
124c 酸化物半導体層
150 トランジスタ
151 絶縁層
152 絶縁層
160 トランジスタ
164 酸化物半導体層
164a 酸化物半導体層
164b 酸化物半導体層
164c 酸化物半導体層
164d 側壁保護層
200 パネルモジュール
201 第1の基板
202 第2の基板
203 シール材
204 FPC
205 外部接続電極
206 配線
208 接続層
211 画素部
212 IC
213 ゲート駆動回路
231 トランジスタ
232 トランジスタ
237 絶縁層
238 絶縁層
239 絶縁層
242 ブラックマトリクス
243 カラーフィルタ
250 液晶素子
251 第1の電極
252 液晶
253 第2の電極
254 スペーサ
255 オーバーコート
256 トランジスタ
400 タッチパネル
401 第1の基板
402 第2の基板
403 基板
404 FPC
405 外部接続電極
406 配線
411 表示部
412 ソース駆動回路
413 ゲート駆動回路
414 画素部
415 FPC
416 外部接続電極
417 配線
420 液晶表示装置
421 電極
422 電極
424 絶縁層
423 配線
430 タッチセンサ
431 液晶
433 絶縁層
434 接着層
435 カラーフィルタ層
436 封止材
437 スイッチング素子層
438 配線
439 接続層
440 センサ層
441 偏光板
500 入力手段
500_C 信号
600 液晶表示装置
610 制御部
615_C 二次制御信号
615_V 二次画像信号
620 演算装置
625_C 一次制御信号
625_V 一次画像信号
630 表示部
631 画素部
631a 領域
631b 領域
631c 領域
631p 画素
632 G駆動回路
632_G G信号
633 S駆動回路
633_S S信号
634 画素回路
634c(i) 寄生容量
634c 容量素子
634t トランジスタ
635 表示素子
635_1 画素電極
635LC 液晶素子
650 光供給部
701 演算装置
702 記憶装置
703 グラフィックユニット
704 表示手段
1400 携帯情報端末
1401 筐体
1402 表示部
1403 操作ボタン
1410 携帯電話機
1411 筐体
1412 表示部
1413 操作ボタン
1414 スピーカー
1415 マイク
1420 音楽再生装置
1421 筐体
1422 表示部
1423 操作ボタン
1424 アンテナ
2601 点線
2602 実線
2603 点線
2604 実線
Claims (6)
- フレーム周波数を60Hz以上で駆動する第1のモードと、フレーム周波数を1Hz以下として駆動する第2のモードと、を有し、ページめくり動作の際、前記第2のモードから前記第1のモードへ切り替えて表示を行う機能を有する画素を有し、
前記画素は、複数の配向膜の間に挟まれた液晶層を有し、
前記液晶層は、誘電率の異方性が2以上5以下であり、
前記複数の配向膜の抵抗率はそれぞれ、下記式(1)を満たすように前記液晶層の抵抗率と近い値をとり、
(式(1)においてεLCは液晶層の誘電率、ρLCは液晶層の抵抗率、εALは配向膜の誘電率、ρALは配向膜の抵抗率を表している。)
前記第2のモードで表示される同一静止画像における階調値のずれは、表示する最大階調数の1.2%以内であり、
前記第2のモードで表示される静止画像は、420nmより長い波長の光を発するバックライトを用いて表示されることを特徴とする液晶表示装置。 - フレーム周波数を60Hz以上で駆動する第1のモードと、フレーム周波数を1Hz以下として駆動する第2のモードと、を有し、
ページめくり動作の際、前記第2のモードから前記第1のモードへ切り替えて表示を行う機能を有する画素を有し、
前記画素は、複数の配向膜の間に挟まれた液晶層を有し、
前記液晶層は、誘電率の異方性が2以上5以下であり、
前記第2のモードで表示される同一静止画像における階調値のずれは、表示する最大階調数の1.2%以内であり、
前記第2のモードで表示される静止画像は、420nmより長い波長の光を発するバックライトを用いて表示されることを特徴とする液晶表示装置。 - フレーム周波数を60Hz以上で駆動する第1のモードと、フレーム周波数を1Hz以下として駆動する第2のモードと、を有し、
ページめくり動作の際、前記第2のモードから前記第1のモードへ切り替えて表示を行う機能を有する画素を有し、
前記画素は、トランジスタと、前記トランジスタと電気的に接続され、複数の配向膜の間に挟まれた液晶層を有し、
前記液晶層は、誘電率の異方性が2以上5以下であり、
前記第2のモードで表示される同一静止画像における階調値のずれは、表示する最大階調数の1.2%以内であり、
前記第2のモードで表示される静止画像は、420nmより長い波長の光を発するバックライトを用いて表示されることを特徴とする液晶表示装置。 - フレーム周波数を60Hz以上で駆動する第1のモードと、フレーム周波数を1Hz以下として駆動する第2のモードと、を有し、
ページめくり動作の際、前記第2のモードから前記第1のモードへ切り替えて表示を行う機能を有する画素を有し、
前記画素は、酸化物半導体を有するトランジスタと、前記トランジスタと電気的に接続され、複数の配向膜の間に挟まれた液晶層を有し、
前記液晶層は、誘電率の異方性が2以上5以下であり、
前記第2のモードで表示される同一静止画像における階調値のずれは、表示する最大階調数の1.2%以内であり、
前記第2のモードで表示される静止画像は、420nmより長い波長の光を発するバックライトを用いて表示されることを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一において、
前記誘電率の異方性が3以上3.8以下である液晶層を有することを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項1乃至5のいずれか一において、
前記第2のモードのフレーム周波数は、0.2Hz以下であることを特徴とする液晶表示装置。
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