JPH04340932A - 液晶表示装置およびその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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マトリクス型
の液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶表示装置は、液晶の書き込み
を行うために各画素を電気的に選択するものが主流であ
る。アクティブマトリクス型の液晶表示装置においては
、液晶に印加する電圧を制御する薄膜素子をマトリクス
状に配置している。前記制御素子として、薄膜トランジ
スタや薄膜ダイオードを用いるものがある。この従来例
については「カラー液晶ディスプレイ　　小林駿介編著
　　産業図書刊　　ｐ１３７〜１８１」等に記載されて
いる。

【０００３】薄膜トランジスタ素子を用いた液晶表示装
置は、ビデオカメラ用のビューファインダ、液晶プロジ
ェクタ用のライトバルブ等の高画質、高精細を要求され
る表示装置に用いられる。しかし、前記薄膜トランジス
タ素子を用いた液晶表示装置は製造工程が複雑であり、
歩留まりが悪く、そのため高価格にならざるを得ない。

【０００４】これに対し薄膜ダイオ−ド素子を用いた液
晶表示装置では、前記薄膜トランジスタ素子を用いた液
晶表示装置に比べ、多少画質は見劣りするものの、製造
工程が簡易であり、低価格かつ大画面の液晶表示装置を
提供できる。

【０００５】以下、図２を用いて薄膜ダイオ−ド素子を
用いた液晶表示装置の構成を説明する。図２は前記薄膜
ダイオ−ド素子を用いたアクティブマトリクス型の液晶
表示装置の等価回路図である。薄膜ダイオ−ド２０３、
２０３’の第１の電極には走査線２０１、２０１’が接
続されている。また、前記薄膜ダイオ−ド２０３、２０
３’の第２の電極には画素電極が接続されている。対向
基板側の信号線２０２、２０２’と前記画素電極との間
隙には液晶が封入されている。図２の２０４および２０
４’は前記液晶の容量を等価的に表したものである。

【０００６】以上の構成を持った液晶表示装置の駆動方
法の一例について、前記図２および図３を用いて説明す
る。図３は薄膜ダイオ−ド素子を用いた液晶表示装置の
駆動方法の一例を説明する図である。

【０００７】まず走査線２０１には一定期間毎に極性を
変えた交流波形の走査線信号３０４が入力される。一方
、信号線２０２には、画素に書き込むビデオ信号を有す
る交流波形の信号線信号３０５が入力されるこのとき薄
膜ダイオード２０３に印加される電圧は前記走査線信号
３０４と前記信号線信号３０５の差分である。

【０００８】次に画素の選択期間３０７に、前記信号線
信号３０５と前記走査信号３０４との電位差が、前記薄
膜ダイオードが導通状態になる電圧以上になるようなパ
ルス波形が前記走査線３０４に入力される。このとき前
記薄膜ダイオ−ドは導通状態になり、これにより前記画
素に前記ビデオ信号を書き込む。

【０００９】前記選択期間に前記ビデオ信号を書き込ん
だ画素は、再び前記選択期間に至るまで書き込んだ電圧
を保持する。

【００１０】以上の操作を水平走査方向で一斉に行うこ
とにより、前記ビデオ信号を水平走査方向の画素に書き
込むことができる。

【００１１】また以上の操作を垂直走査方向に繰り返す
ことにより、全画素への書き込みを行い、画像を表示す
ることができる。

【００１２】なお、図３中の前記駆動方法ではパルス幅
変調方式による階調表示を用いているが、パルス高さ変
調方式による階調表示を用いるものもある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】一般に非線形素子を用
いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置において、
走査線の配線容量には薄膜ダイオードの寄生容量が並列
に付加され、走査線の長さは信号線より長いため、走査
線の時定数は信号線の時定数よりも大きい。この走査線
の時定数が１水平走査期間に対して無視できない程大き
いときには、走査線入力信号の遅延により以下のような
問題が生じる。すなわち、前記走査線の走査線信号入力
端から遠い画素ほど薄膜ダイオードの導通状態での抵抗
が高くなり、画素に前記信号線の電圧を与えられず書き
込み不足になるという問題である。特に大面積のアクテ
ィブマトリクス型の液晶表示装置においては、必然的に
走査線が長くなるために前記走査線の抵抗が大きくなっ
て、画素は書き込み不足になり画像を表示できない。こ
のため、従来の技術を用いてアクティブマトリクス型の
液晶表示装置を大面積化することは非常に困難である。 そこで、大面積化のためには前記走査線入力信号の遅延
による画素の書き込みの限界をなくすことが必要になる
。

【００１４】また薄膜ダイオ−ド素子を用いた液晶表示
装置において、薄膜ダイオ−ド自体が持つ寄生容量が、
液晶容量に比べ無視できないときには、前記液晶容量に
書き込んだ電圧が前記寄生容量との容量分割によりシフ
トし、液晶に十分な電圧を印加できないという問題があ
る。この前記シフト量を減少させる方法が２つ考えられ
る。１つの方法は、前記液晶容量に比べ無視できるほど
に前記薄膜ダイオード素子の寄生容量を小さくすること
である。具体的な方法としては、ラテラル型の薄膜ダイ
オードを用いること等が知られている。第２の方法は、
選択期間に薄膜ダイオードに印加される電圧を下げるこ
とである。しかし前記薄膜ダイオード素子は、高電圧印
加時に流れるプールフレンケル電流を導通状態として利
用する素子である。そのため薄膜ダイオード素子を用い
た液晶表示装置においては、前記第２の方法で前記選択
期間の前記印加電圧を下げるのは難しい。このため、前
記薄膜ダイオード素子に代わる制御素子が必要になる。

【００１５】

【課題を解決するための手段】第１の基板上に複数の走
査線および画素電極アレイを備え、前記走査線と前記画
素電極間に非線形素子を備え、第２の基板上に複数の信
号線を備え、前記第１の基板と第２の基板の間隙に液晶
を挾持してなるアクティブマトリクス型の液晶表示装置
において、画素電極と走査線との間に光導電膜を挟み、
前記光導電膜に近接する光伝導層を設け、前記非線形素
子に光伝導膜を用い、前記光伝導層に光を伝播し、前記
光伝導層から前記光導電膜に前記光を照射することによ
って生じる前記光導電膜の抵抗の変化を利用して前記画
素電極に電圧を印加し、画素に書き込みを行うことによ
り上記課題を解決した。

【００１６】また、前記液晶表示装置において、前記画
素群が垂直走査方向に分けられた複数のブロックからな
り、前記走査線が前記ブロック毎に電気的に独立してい
る液晶表示装置を用い、前記ブロック毎に画素群に選択
を行い、前記選択期間が前記ブロック毎に重複せずに、
前記ブロック毎に前記走査線の入力信号の極性を反転し
、１フィールド毎に前記入力信号の極性を反転する駆動
方法を用いることで上記の課題を解決した。

【００１７】また、前記液晶表示装置において、光伝導
層の一部が走査線電極を兼ねることにより開口率を下げ
ること無く、高速かつ大画面の液晶表示装置を提供する
ことができる。

【００１８】

【作用】本発明は、前記光照射によって抵抗の変化する
前記光導電膜を、画素に印加する電圧の制御素子として
用いている。そのため前記走査線の遅延がほとんどなく
、非常に高速に前記画素に電圧を印加することができる
。これにより上述した走査線の遅延による大面積化の制
限がなくなり、アクティブマトリクス型の大面積液晶表
示装置を実現できる。

【００１９】また走査線がブロック毎に電気的に独立し
た前記液晶表示装置では、前記各ブロックの画素群の書
き込みをブロック間で重複しないようにすることによっ
て、前記各ブロックの保持期間を長くとることができ、
アクティブマトリクス型の大面積液晶表示装置を非常に
高速に駆動することができる。

【００２０】また本発明の液晶表示装置および駆動方法
を用いると、従来の薄膜ダイオ−ドを用いた液晶表示装
置に比べ、前記走査線信号と前記信号線信号との電位差
を小さくして、前記液晶表示装置を駆動することができ
る。これにより、前記容量分割による書き込み電圧のシ
フト量を小さくすることができる。

【００２１】また、前記液晶表示装置において、光伝導
層の一部が走査線を兼ねることにより前記走査線を前記
光伝導層とは別に設ける必要がなくなるので、開口率を
下げることなく、光伝導層と走査線を設けることができ
る。

【００２２】

【実施例】以下図５を用いて本発明の液晶表示装置の製
造方法の一例について説明する。まず、石英、ガラス等
の第１の絶縁体基板５０１上にスパッタ等を用いてＩＴ
Ｏ等の透明導電性薄膜を堆積し、フォトエッチングを行
い透明導電性薄膜５０２および５０２’を形成する。前
記透明導電性薄膜５０２は画素電極として、前記透明導
電性薄膜５０２’は光伝導層のコアおよび走査線として
用いられる。ここで、前記透明導電性薄膜５０２’は光
伝導層のコアとしての機能および走査線としての機能を
兼ね備えており、新たに光導電層のコアもしくは走査線
を設ける必要はない。

【００２３】次に、減圧化学気相成長法等を用いてＳｉ
Ｏ２膜を堆積し、フォトエッチングを行い、光伝導層の
クラッドとして用いられるＳｉＯ２膜５０３を形成する
。前記ＳｉＯ２膜５０３は前記透明導電性薄膜５０２’
よりも屈折率の小さい物質を代わりに用いても良い。

【００２４】次に、プラズマ化学気相成長法等を用いて
ｐ型非晶質Ｓｉ膜、非晶質Ｓｉ膜、ｎ型非晶質Ｓｉ膜を
連続堆積した後、フォトエッチングを行い、非晶質Ｓｉ
膜５０４を形成する。前記非晶質Ｓｉ膜５０４は光導電
膜として用いられる。前記非晶質Ｓｉ膜５０４の代わり
に、非晶質Ｓｅ等の非晶質金属、ＣｄＳｅ等の化合物半
導体、有機金属等の光導電材料を用いても良い。

【００２５】次にＴｉ膜をスパッタ等を用いて堆積した
後、フォトエッチングを行い、前記透明導電性薄膜５０
２と前記非晶質Ｓｉ膜５０４とに近接するＴｉ膜５０５
を形成する。前記Ｔｉ膜には、代わりにＡｌ、Ｃｒ、Ｔ
ａ、Ｃｕ等の金属を用いても構わない。

【００２６】その後、スパッタ等を用いてＳｉＯ２膜５
０６を堆積し、フォトエッチングを行う。この前記Ｓｉ
Ｏ２膜５０６はパッシベーション膜として用いられ、Ｓ
ｉＮＸ、ポリイミド等の絶縁膜を用いても良い。

【００２７】図４は前記液晶表示装置を前記第１の絶縁
体基板上方から見た図である。

【００２８】一方、第２の絶縁体基板にはＩＴＯ等の透
明導電性膜をスパッタ等で堆積し、フォトエッチングを
行う。この前記ＩＴＯは信号線として用いられる。

【００２９】この前記第２の絶縁体基板と前記第１の絶
縁体基板とを向かい合わせ、数μｍの間隙を設けて配置
し、前記間隙に液晶を封入することで液晶表示装置が得
られる。

【００３０】次に以上の構造を有する本発明の液晶表示
装置の駆動方法について図１および図６を用いて説明す
る。図１は本発明の液晶表示装置の等価回路図である。 図６は前記液晶表示装置の駆動方法を説明する図である
。なお、図１の１０３は前記液晶の液晶容量を等価的に
表したものである。

【００３１】一般に液晶は交流で駆動する必要がある。 このため信号線１０５には、一定期間毎に極性を反転し
たビデオ信号６０７を入力している。一方走査線１０１
には、液晶の光学的閾値を示す電圧値と前記ビデオ信号
の最大振幅の１／２の電圧値の和の電圧値よりも、少な
くとも振幅が大きい走査線信号６０８を入力する。前記
走査線信号の周期は１フィールドの２倍である。前記走
査線信号は、１フィールド毎に極性を反転することによ
り、前記走査線から液晶への直流成分の漏洩を無くすこ
とができる。

【００３２】このとき光伝導層１０２、１０２’にはレ
ーザ光ＬＺ１およびＬＺ２が伝播され、光導電膜１０４
に照射されている。前記レーザ光によって抵抗の下がっ
た前記光導電膜１０４は、前記走査線１０１の電圧を前
記液晶に印加する。これにより前記液晶には前記ビデオ
信号が書き込まれる。なお、前記レーザ光は前記光導電
膜に光エネルギーを伝播して与えることさえできれば、
代わりに他のコヒーレント光やインコヒーレント光を用
いても構わない。

【００３３】次に、表示するビデオ信号が前記画素に書
き込まれた後、前記レーザ光ＬＺ１の照射を止める。こ
のとき前記光導電膜１０４は高抵抗になるため、前記走
査線１０１の電圧は前記液晶に印加されない。これによ
り、前記画素の保持を開始する。

【００３４】次に、光導電層１０２’に近接した画素に
ついて以上の操作を繰り返すことで、第１のブロックの
画素群に前記ビデオ信号を書き込み、保持を開始するこ
とができる。前記画素群は、再びレーザ光ＬＺ１および
ＬＺ２が照射されるまで、前記ビデオ信号を保持し続け
る。

【００３５】次に第２のブロックの画素群に対して上記
の操作と同様の操作を行い、前記画素群にビデオ信号を
書き込み、保持を開始することができる。前記画素群は
、再びレーザ光ＬＺ１およびＬＺ２が照射されるまで、
前記ビデオ信号を保持し続ける。ただし、走査線の電位
は前記第１のブロックの走査線の電位と極性が反対であ
る。

【００３６】以上のようにして、順次各ブロックに前記
ビデオ信号を書き込み、前記ビデオ信号を保持し、画像
を表示する。

【００３７】

【発明の効果】本発明の液晶表示装置を用いることで、
薄膜ダイオ−ド素子を用いた液晶表示装置に比べ特に構
造が複雑になることはないため、低価格の液晶表示装置
を提供できる。および本発明の駆動方法を用いることに
より、従来では実現できなかった大面積かつ高速のアク
ティブマトリクス型の液晶表示装置を提供できる。

【００３８】また、従来の電気的に走査するアクティブ
マトリクス液晶表示装置では走査線の断線があると、前
記走査線の遅延のために断線部の左右での電位が異なり
表示ムラとなる。本発明の液晶表示装置を用いてレーザ
光を光伝導層の両側から同時に入力することで、光伝導
層１本に対して断線部が１箇所であるならば前述の様な
表示ムラは生じない。

【００３９】また、前記液晶表示装置の前記透明導電性
薄膜は光伝導層のコアとしての機能および走査線として
の機能を兼ね備えており、新たに光導電層のコアもしく
は走査線を設ける必要はない。そのため工程が簡易にな
り、なおかつ開口率を減少させることなく大画面かつ高
速の液晶表示装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の液晶表示装置の等価回路図。

【図２】　　従来の薄膜ダイオ−ド素子を用いた液晶表
示装置の等価回路図。

【図３】　　従来の薄膜ダイオ−ド素子を用いた液晶表
示装置の駆動方法を説明する図。

【図４】　　本発明の液晶表示装置を第１の絶縁体基板
上方から見た図。

【図５】　　図４のＡ−Ａ’断面図。

【図６】　　本発明の液晶表示装置の駆動方法を説明す
る図。

【符号の説明】

１０１　　走査線 １０２、１０２’　　光伝導層 １０３　　液晶容量 １０４　　光導電膜 １０５　　信号線 １０６　　走査線 １０７　　光伝導層 １０８、１０８’　　走査線電圧源 ２０１、２０１’　　走査線 ２０２、２０２’　　信号線 ２０３、２０３’　　薄膜ダイオ−ド ２０４、２０４’　　液晶容量 ３０１　　時間を表す軸 ３０２　　電圧を表す軸 ３０３　　接地電位 ３０４　　走査線信号 ３０５　　信号線信号 ３０６　　画素に印加される信号 ３０７　　選択期間 ４０１　　ＩＴＯ膜 ４０２　　ＩＴＯ膜 ４０３　　ＳｉＯ２膜 ４０４　　光導電膜 ４０５　　Ｔｉ膜 ５０１　　絶縁体基板 ５０２、５０２’　　ＩＴＯ膜 ５０３　　ＳｉＯ２膜 ５０４　　光導電膜 ５０５　　Ｔｉ膜 ５０６　　ＳｉＯ２膜 ６０１　　時間を表す軸 ６０２　　信号線の電圧を表す軸 ６０３　　走査線の電圧を表す軸 ６０４　　画素に印加される電圧を表す軸６０５　　レ
ーザ光の光強度を表す軸 ６０６　　接地電位 ６０７　　信号線信号 ６０８、６０８’　　走査線信号 ６０９　　レーザ光 ６１０　　画素に印加される信号

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　第１の基板上に複数の走査線および画
   素電極アレイを備え、前記走査線と前記画素電極間に非
   線形素子を備え、第２の基板上に複数の信号線を備え、
   前記第１の基板と第２の基板の間隙に液晶を挾持してな
   るアクティブマトリクス型の液晶表示装置において、画
   素電極と走査線との間に光導電膜を挟み、前記光導電膜
   に近接する光伝導層を設け、前記非線形素子に光伝導膜
   を用い、前記光伝導層に光を伝播し、前記光伝導層から
   前記光導電膜に前記光を照射することによって生じる前
   記光導電膜の抵抗の変化を利用して前記画素電極に電圧
   を印加し、画素に書き込みを行うことを特徴とする液晶
   表示装置。
2. 【請求項２】　　請求項１に記載された液晶表示装置に
   おいて、前記画素群が垂直走査方向に分けられた複数の
   ブロックからなり、前記走査線が前記ブロック毎に電気
   的に独立していることを特徴とする液晶表示装置。
3. 【請求項３】　　請求項２に記載された液晶表示装置の
   駆動方法において、前記ブロック毎に画素群に選択を行
   い、前記選択期間が前記ブロック毎に重複しないことを
   特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
4. 【請求項４】　　請求項３に記載された液晶表示装置の
   駆動方法において、前記ブロック毎に前記走査線の入力
   信号の極性を反転し、１フィールド毎に前記入力信号の
   極性を反転することを特徴とする液晶表示装置の駆動方
   法。
5. 【請求項５】　　請求項１に記載された液晶表示装置に
   おいて、光伝導層の一部が走査線を兼ねることを特徴と
   した液晶表示装置。