JP3934370B2 - Liquid crystal display device, electronic device - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体表示装置（以下表示装置と表記する）の駆動回路および駆動回路を用いた表示装置に関し、特に、絶縁体上に作成される薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型表示装置の駆動回路および駆動回路を用いたアクティブマトリクス型表示装置に関する。その中で特に、映像ソースとしてデジタル映像信号を用いるアクティブマトリクス型液晶表示装置の駆動回路および駆動回路を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、絶縁体上、特にガラス基板上に半導体薄膜を形成した表示装置、特に薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと表記する）を用いたアクティブマトリクス型表示装置の普及が顕著となっている。ＴＦＴを使用したアクティブマトリクス型表示装置は、マトリクス状に配置された数十万から数百万のＴＦＴを有し、各画素の電荷を制御することによって画像の表示を行っている。
【０００３】
さらに最近の技術として、画素を構成する画素ＴＦＴの他に、画素部の周辺部に、ＴＦＴを用いて駆動回路を同時形成するポリシリコンＴＦＴに関する技術が発展してきており、装置の小型化、低消費電力化に大いに貢献し、それに伴って、近年その応用分野の拡大が著しいモバイル機器の表示部等に、液晶表示装置は不可欠なデバイスとなってきている。
【０００４】
通常のデジタル方式の液晶表示装置の概略図を、図１３に示す。中央に画素部１３０８が配置されている。画素部の上側には、ソース信号線を制御するための、ソース信号線駆動回路１３０１が配置されている。ソース信号線駆動回路１３０１は、第１のラッチ回路１３０４、第２のラッチ回路１３０５、Ｄ／Ａ変換回路１３０６、アナログスイッチ１３０７等を有する。画素部の左右には、ゲート信号線を制御するための、ゲート信号線駆動回路１３０２が配置されている。なお、図１３においては、ゲート信号線駆動回路１３０２は、画素部の左右両側に配置されているが、片側配置でも構わない。ただし、両側配置とした方が、駆動効率、駆動信頼性の面から見て望ましい。
【０００５】
ソース信号線駆動回路１３０１に関しては、図１４に示すような構成を有している。図１４に例として示す駆動回路は、水平方向解像度１０２４画素、３ビットデジタル階調の表示に対応したソース信号線駆動回路であり、シフトレジスタ回路（ＳＲ）１４０１、第１のラッチ回路（ＬＡＴ１）１４０２、第２のラッチ回路（ＬＡＴ２）１４０３、Ｄ／Ａ変換回路（Ｄ／Ａ）１４０４等を有する。なお、図１４では図示していないが、必要に応じてバッファ回路、レベルシフト回路等を配置しても良い。
【０００６】
図１３および図１４を用いて動作について簡単に説明する。まず、シフトレジスタ回路１３０３（図１４中、ＳＲと表記）にクロック信号（Ｓ−ＣＬＫ、Ｓ−ＣＬＫｂ）およびスタートパルス（Ｓ−ＳＰ）が入力され、順次サンプリングパルスが出力される。続いて、サンプリングパルスは第１のラッチ回路１３０４（図１４中、ＬＡＴ１と表記）に入力され、同じく第１のラッチ回路１３０４に入力されたデジタル映像信号（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｄａｔａ）をそれぞれ保持していく。この期間を、ドットデータサンプリング期間という。ここで、Ｄ１が最上位ビット（ＭＳＢ：Most Significant Bit）、Ｄ３が最下位ビット（ＬＳＢ：Least Significant Bit）である。第１のラッチ回路１３０４において、１水平周期分のデジタル映像信号の保持が完了すると、帰線期間中に、第１のラッチ回路１３０４で保持されているデジタル映像信号は、ラッチ信号（Ｌａｔｃｈ Ｐｕｌｓｅ）の入力に従い、一斉に第２のラッチ回路１３０５（図１４中、ＬＡＴ２と表記）へと転送される。第１のラッチ回路から、第２のラッチ回路にデジタル映像信号が転送される期間を、ラインデータラッチ期間という。
【０００７】
その後、再びシフトレジスタ回路１３０３が動作し、次の水平周期分のデジタル映像信号の保持が開始される。同時に、第２のラッチ回路１３０５で保持されているデジタル映像信号は、Ｄ／Ａ変換回路１３０６（図１４中、ＤＡＣと表記）にてアナログ映像信号へと変換される。このアナログ化されたデジタル映像信号は、ソース信号線を経由して画素に書き込まれる。この動作を繰り返すことによって、画像の表示が行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般的なアクティブマトリクス型液晶表示装置においては、動画の表示をスムーズに行うため、１秒間に６０回前後、画面表示の更新が行われる。すなわち、１フレーム毎にデジタル映像信号を供給し、その都度画素への書き込みを行う必要がある。たとえ、映像が静止画であったとしても、１フレーム毎に同一の信号を供給しつづけなければならないため、駆動回路が連続して同じデジタル映像信号の繰り返し処理を行う必要がある。
【００１０】
静止画のデジタル映像信号を一旦、外部の記憶回路に書き込み、以後は１フレーム毎に外部の記憶回路から液晶表示装置にデジタル映像信号を供給する方法もあるが、いずれの場合にも外部の記憶回路と駆動回路は動作し続ける必要があることに変わりはない。
【００１１】
特にモバイル機器においては、低消費電力化が大きく望まれている。さらに、このモバイル機器においては、静止画モードで使用されることが大部分を占めているにもかかわらず、前述のように駆動回路は静止画表示の際にも動作し続けているため、低消費電力化への足かせとなっている。
【００１２】
本発明は前述のような問題点を鑑みて、新規の回路を用いることにより、静止画の表示時における駆動回路の消費電力を低減することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本発明では次のような手段を用いた。
【００１４】
画素内に複数の記憶回路を配置し、画素毎にデジタル映像信号を記憶させる。静止画の場合、一度書き込みを行えば、それ以降、画素に書き込まれる情報は同様であるので、フレーム毎に信号の入力を行わなくとも、記憶回路に記憶されている信号を読み出すことによって静止画を継続的に表示することができる。すなわち、静止画を表示する際は、最低１フレーム分の信号の処理動作を行って以降は、ソース信号線駆動回路を停止させておくことが可能となり、それに伴って電力消費を大きく低減することが可能となる。
【００１５】
以下に、本発明の液晶表示装置の構成について記載する。
【００１６】
本発明の液晶表示装置は、
複数の画素を有する液晶表示装置において、
前記複数の画素はそれぞれ、複数の記憶回路を有することを特徴としている。
【００１７】
本発明の液晶表示装置は、
複数の画素を有する液晶表示装置において、
前記複数の画素はそれぞれ、ｎビット（ｎは自然数、２≦ｎ）のデジタル映像信号をｍフレーム分（ｍは自然数、１≦ｍ）記憶するｎ×ｍ個の記憶回路を有することを特徴としている。
【００１８】
本発明の液晶表示装置は、
複数の画素を有する液晶表示装置において、
前記複数の画素はそれぞれ、ソース信号線と、ｎ本（ｎは自然数、２≦ｎ）の書き込み用ゲート信号線と、ｎ本の読み出し用ゲート信号線と、ｎ個の書き込み用トランジスタと、ｎ個の読み出し用トランジスタと、ｎビットのデジタル映像信号をｍフレーム分（ｍは自然数、１≦ｍ）記憶するｎ×ｍ個の記憶回路と、ｎ個の書き込み用記憶回路選択部と、ｎ個の読み出し用記憶回路選択部と、液晶素子とを有し、
前記ｎ個の書き込み用トランジスタのゲート電極はそれぞれ、前記ｎ本の書き込み用ゲート信号線の、それぞれ異なるいずれか１本と電気的に接続され、ソース領域とドレイン領域とはそれぞれ、一方はソース信号線と電気的に接続され、他方は前記ｎ個の書き込み用記憶回路選択部の、それぞれ異なるいずれか１個の信号入力部と電気的に接続され、
前記ｎ個の書き込み用記憶回路選択部はそれぞれｍ個の信号出力部を有し、前記ｍ個の信号出力部はそれぞれ、異なるｍ個の前記記憶回路の信号入力部と電気的に接続され、
前記ｎ個の読み出し用記憶回路選択部はそれぞれｍ個の信号入力部を有し、前記ｍ個の信号入力部はそれぞれ、前記異なるｍ個の前記記憶回路の信号出力部と電気的に接続され、
前記ｎ個の読み出し用トランジスタのゲート電極はそれぞれ、前記ｎ本の読み出し用ゲート信号線の、それぞれ異なるいずれか１本と電気的に接続され、ソース領域とドレイン領域とはそれぞれ、一方は前記ｎ個の前記読み出し用記憶回路選択部の、それぞれ異なるいずれか１個の信号出力部と電気的に接続され、他方は、前記液晶素子の一方の電極と電気的に接続されていることを特徴としている。
【００１９】
本発明の液晶表示装置は、
複数の画素を有する液晶表示装置において、
前記複数の画素はそれぞれ、ｎ本（ｎは自然数、２≦ｎ）のソース信号線と、書き込み用ゲート信号線と、ｎ本の読み出し用ゲート信号線と、ｎ個の書き込み用トランジスタと、ｎ個の読み出し用トランジスタと、ｎビットのデジタル映像信号をｍフレーム分（ｍは自然数、１≦ｍ）記憶するｎ×ｍ個の記憶回路と、ｎ個の書き込み用記憶回路選択部と、ｎ個の読み出し用記憶回路選択部と、液晶素子とを有し、
前記ｎ個の書き込み用トランジスタのゲート電極はそれぞれ、前記書き込み用ゲート信号線と電気的に接続され、ソース領域とドレイン領域とはそれぞれ、一方は前記ｎ本のソース信号線の、それぞれ異なる１本と電気的に接続され、他方は他方は前記ｎ個の書き込み用記憶回路選択部の、それぞれ異なるいずれか１個の信号入力部と電気的に接続され、
前記ｎ個の書き込み用記憶回路選択部はそれぞれｍ個の信号出力部を有し、前記ｍ個の信号出力部はそれぞれ、異なるｍ個の前記記憶回路の信号入力部と電気的に接続され、
前記ｎ個の読み出し用記憶回路選択部はそれぞれｍ個の信号入力部を有し、前記ｍ個の信号入力部はそれぞれ、前記異なるｍ個の前記記憶回路の信号出力部と電気的に接続され、
前記ｎ個の読み出し用トランジスタのゲート電極はそれぞれ、前記ｎ本の読み出し用ゲート信号線の、それぞれ異なるいずれか１本と電気的に接続され、ソース領域とドレイン領域とはそれぞれ、一方は前記ｎ個の前記読み出し用記憶回路選択部の、それぞれ異なるいずれか１個の信号出力部と電気的に接続され、他方は、前記液晶素子の一方の電極と電気的に接続されていることを特徴としている。
【００２０】
本発明の液晶表示装置は、
請求項３もしくは請求項４のいずれか１項において、
前記書き込み用記憶回路選択部は、前記ｍ個の記憶回路のうちいずれか１個を選択して、前期書き込み用トランジスタのソース領域とドレイン領域のうち一方と導通して前記デジタル映像信号の記憶回路への書き込みを行い、
前記読み出し用記憶回路選択部は、前記デジタル映像信号が記憶されている前記記憶回路のうちいずれか１個を選択して、前記読み出し用トランジスタのソース領域とドレイン領域のうち一方と導通して前記記憶されたデジタル映像の読み出しを行うことを特徴としている。
【００２１】
本発明の液晶表示装置は、
請求項３において、
クロック信号とスタートパルスとにしたがって、順次サンプリングパルスを出力するシフトレジスタと、
前記サンプリングパルスにしたがって、ｎビット（ｎは自然数、２≦ｎ）のデジタル映像信号を保持する第１のラッチ回路と、
前記第１のラッチ回路に保持された前記ｎビットのデジタル映像信号が転送される第２のラッチ回路と、
前記第２のラッチ回路に転送された前記ｎビットのデジタル映像信号を１ビットずつ順に選択し、前記ソース信号線に出力する、ビット信号選択スイッチとを有することを特徴としている。
【００２２】
本発明の液晶表示装置は、
請求項４において、
クロック信号とスタートパルスとにしたがって、順次サンプリングパルスを出力するシフトレジスタと、
前記サンプリングパルスにしたがって、ｎビット（ｎは自然数、２≦ｎ）のデジタル映像信号のうち、１ビットの前記デジタル映像信号を保持する第１のラッチ回路と、
前記第１のラッチ回路に保持された前記１ビットの前記デジタル映像信号が転送され、前記ソース信号線に前記１ビットの前記デジタル映像信号を出力する第２のラッチ回路とを有することを特徴としている。
【００２３】
本発明の液晶表示装置は、
請求項４において、
クロック信号とスタートパルスとにしたがって、順次サンプリングパルスを出力するシフトレジスタと、
前記サンプリングパルスにしたがって、ｎビット（ｎは自然数、２≦ｎ）のデジタル映像信号のうち、１ビットの前記デジタル映像信号を保持し、前記ソース信号線に前記１ビットの前記デジタル映像信号を出力する第１のラッチ回路とを有することを特徴としている。
【００２４】
本発明の液晶表示装置は、
請求項１乃至請求項８のいずれか１項において、
前記記憶回路はスタティック型メモリ（ＳＲＡＭ）であることを特徴としている。
【００２５】
本発明の液晶表示装置は、
請求項１乃至請求項８のいずれか１項において、
前記記憶回路は強誘電体メモリ（ＦｅＲＡＭ）であることを特徴としている。
【００２６】
本発明の液晶表示装置は、
請求項１乃至請求項８のいずれか１項において、
前記記憶回路はダイナミック型メモリ（ＤＲＡＭ）であることを特徴としている。
【００２７】
本発明の液晶表示装置は、
請求項１乃至請求項１１のいずれか１項において、
前記記憶回路は、ガラス基板上に形成されていることを特徴としている。
【００２８】
本発明の液晶表示装置は、
請求項１乃至請求項１１のいずれか１項において、
前記記憶回路は、プラスチック基板上に形成されていることを特徴としている。
【００２９】
本発明の液晶表示装置は、
請求項１乃至請求項１１のいずれか１項において、
前記記憶回路は、ステンレス基板上に形成されていることを特徴としている。
【００３０】
本発明の液晶表示装置は、
請求項１乃至請求項１１のいずれか１項において、
前記記憶回路は、単結晶ウェハ上に形成されていることを特徴としている。
【００３１】
本発明の液晶表示装置の駆動方法は、
ｎビット（ｎは自然数、２≦ｎ）のデジタル映像信号を用いて映像の表示を行う液晶表示装置の駆動方法において、
前記液晶表示装置は、ソース信号線駆動回路と、ゲート信号線駆動回路と、複数の画素とを有し
前記ソース信号線駆動回路においては、
シフトレジスタからサンプリングパルスが出力されてラッチ回路に入力され、前記ラッチ回路においては、前記サンプリングパルスにしたがって前記デジタル映像信信号が保持され、
前記保持されたデジタル映像信号はソース信号線へと書き込みが行われ、
前記ゲート信号線駆動回路においては、
ゲート信号線選択パルスが出力されてゲート信号線が選択され、
前記複数の画素においてはそれぞれ、
前記ゲート信号線が選択されている行において、
ソース信号線より入力されるｎビットのデジタル映像信号の記憶回路への書き込みと、
前記記憶回路に記憶された前記ｎビットのデジタル映像信号の読み出しとを行うことを特徴としている。
【００３２】
本発明の液晶表示装置の駆動方法は、
ｎビット（ｎは自然数、２≦ｎ）のデジタル映像信号を用いて映像の表示を行う液晶表示装置の駆動方法において、
前記液晶表示装置は、ゲート信号線駆動回路と、複数の画素とを有し
前記ソース信号線駆動回路においては、
シフトレジスタからサンプリングパルスが出力されてラッチ回路に入力され、
前記ラッチ回路においては、前記サンプリングパルスにしたがって前記デジタル映像信信号が保持され、
前記保持されたデジタル映像信号はソース信号線へと書き込みが行われ、
前記ゲート信号線駆動回路は、ゲート信号線選択パルスを出力して、前記ゲート信号線を、１行目から順次選択し、
前記複数の画素においては、１行目から順次前記ｎビットのデジタル映像信号の書き込みが行われることを特徴としている。
【００３３】
本発明の液晶表示装置の駆動方法は、
ｎビット（ｎは自然数、２≦ｎ）のデジタル映像信号を用いて映像の表示を行う液晶表示装置の駆動方法において、
前記液晶表示装置は、ゲート信号線駆動回路と、複数の画素とを有し
前記ソース信号線駆動回路においては、
シフトレジスタからサンプリングパルスが出力されてラッチ回路に入力され、
前記ラッチ回路においては、前記サンプリングパルスにしたがって前記デジタル映像信信号が保持され、
前記保持されたデジタル映像信号はソース信号線へと書き込みが行われ、
前記ゲート信号線駆動回路は、ゲート信号線選択パルスを、前記ゲート信号線の任意の行を特定して出力することによって選択し、
前記複数の画素においては、前記ゲート信号線が選択されている任意の行において、前記ｎビットのデジタル映像信号の書き込みが行われることを特徴としている。
【００３４】
本発明の液晶表示装置の駆動方法は、
請求項１６乃至請求項１８のいずれか１項において、
静止画像の表示期間においては、
前記記憶回路に記憶された前記ｎビットのデジタル映像信号を繰り返し読み出して静止画像の表示を行うことにより、前記ソース信号線駆動回路を停止することを特徴としている。
【００３５】
【発明の実施の形態】
図２は、複数の記憶回路を有する画素を用いた表示装置における、ソース信号線駆動回路および一部の画素の構成を示したものである。この回路は、３ビットデジタル階調信号に対応したものであり、シフトレジスタ回路２０１、第１のラッチ回路２０２、第２のラッチ回路２０３、ビット信号選択スイッチ２０４、画素２０５を有する。２１０は、ゲート信号線駆動回路あるいは外部から直接供給される、ゲート信号線選択信号が入力されるゲート信号線であり、画素の説明とともに後述する。
【００３６】
図１は、図２における画素２０５の構成を詳細に示したものである。この画素は、３ビットデジタル階調に対応したものであり、液晶素子（ＬＣ）、保持容量（Ｃｓ）、記憶回路（Ａ１〜Ａ３およびＢ１〜Ｂ３）等を有している。１０１はソース信号線、１０２〜１０４は書き込み用ゲート信号線、１０５〜１０７は、読み出し用ゲート信号線、１０８〜１１０は書き込み用ＴＦＴ、１１１〜１１３は読み出し用ＴＦＴ、１１４は第１の書き込み用記憶回路選択部、１１５は第１の読み出し用記憶回路選択部、１１６は第２の書き込み用記憶回路選択部、１１７は第２の読み出し用記憶回路選択部、１１８は第３の書き込み用記憶回路選択部、１１９は第３の読み出し用記憶回路選択部である。
【００３７】
図１に示した画素が有する記憶回路（Ａ１〜Ａ３およびＢ１〜Ｂ３）は、それぞれ１ビットのデジタル映像信号を記憶することが出来、ここではＡ１〜Ａ３を１組、Ｂ１〜Ｂ３を１組として用い、各々３ビットのデジタル映像信号の記憶を行う。つまり、図１に示した画素は、３ビットのデジタル映像信号を２フレーム分記憶することが出来る。
【００３８】
図３は、図１に示した本発明の表示装置におけるタイミングチャートである。表示装置は３ビットデジタル階調、ＶＧＡのものを対象としている。図１〜図３を用いて、駆動方法について説明する。なお、各番号は、図１〜図３のものをそのまま用いる（図番は省略する）。
【００３９】
図２および図３（Ａ）（Ｂ）を参照する。図３（Ａ）において、各フレーム期間をα、β、γ、δと表記して説明する。まず、フレーム期間αにおける回路動作について説明する。
【００４０】
従来のデジタル方式の駆動回路の場合と同様に、シフトレジスタ回路２０１にクロック信号（Ｓ−ＣＬＫ、Ｓ−ＣＬＫｂ）およびスタートパルス（Ｓ−ＳＰ）が入力され、順次サンプリングパルスが出力される。続いて、サンプリングパルスは第１のラッチ回路２０２（ＬＡＴ１）に入力され、同じく第１のラッチ回路２０２に入力されたデジタル映像信号（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｄａｔａ）をそれぞれ保持していく。１水平期間分のドットデータサンプリング期間は、図３（Ａ）において１〜４８０で示す各期間である。デジタル映像信号は３ビットであり、Ｄ１がＭＳＢ（Most Significant Bit：最上位ビット）、Ｄ３がＬＳＢ（Least Significant Bit：最下位ビット）である。第１のラッチ回路２０２において、１水平周期分のデジタル映像信号の保持が完了すると、帰線期間中に、第１のラッチ回路２０２で保持されているデジタル映像信号は、ラッチ信号（Ｌａｔｃｈ Ｐｕｌｓｅ）の入力に従い、一斉に第２のラッチ回路２０３（ＬＡＴ２）へと転送される。
【００４１】
続いて、再びシフトレジスタ回路２０１から出力されるサンプリングパルスに従い、次の水平周期分のデジタル映像信号の保持動作が行われる。
【００４２】
一方、第２のラッチ回路２０３に転送されたデジタル映像信号は、画素内に配置された記憶回路に書き込まれる。図３（Ｂ）に示すように、次列のドットデータサンプリング期間をI、IIおよびIIIと３分割し、第２のラッチ回路に保持されているデジタル映像信号をソース信号線に出力する。このとき、ビット信号選択スイッチ２０４によって、各ビットの信号が順番にソース信号線に出力されるように選択的に接続される。
【００４３】
期間Iでは、書き込み用ゲート信号線１０２にパルスが入力されて、書き込み用ＴＦＴ１０８が導通し、記憶回路選択部１１４が記憶回路Ａ１を選択し、記憶回路Ａ１にデジタル映像信号が書き込まれる。続いて、期間IIでは、書き込み用ゲート信号線１０３にパルスが入力されて、書き込み用ＴＦＴ１０９が導通し、記憶回路選択部１１６が記憶回路Ａ２を選択し、記憶回路Ａ２にデジタル映像信号が書き込まれる。最後に、期間IIIでは、書き込み用ゲート信号線１０４にパルスが入力されて、書き込み用ＴＦＴ１１０が導通し、記憶回路選択部１１８が記憶回路Ａ３を選択し、記憶回路Ａ３にデジタル映像信号が書き込まれる。
【００４４】
以上で、１水平期間分のデジタル映像信号の処理が終了する。図３（Ｂ）の期間は、図３（Ａ）において※印で示された期間である。以上の動作を最終段まで行うことにより、１フレーム分のデジタル映像信号が記憶回路Ａに書き込まれる。
【００４５】
ところで、本発明の表示装置においては、３ビットのデジタル階調を、時間階調方式により表現する。時間階調方式とは、画素に印加する電圧によって輝度の制御を行う通常の方式と異なり、画素には２種類の電圧のみを印加してＯＮ、ＯＦＦ（表示上は白、黒）の２状態を用い、表示時間の差を利用して階調を得る方式である。時間階調方式においてｎビットの階調表現を行う際には、その表示期間をｎ個の期間に分割し、各期間の長さの比を２n-1：２n-2：・・・：２0のように２のべき乗とし、どの期間で画素をＯＮの状態にするかによって、表示期間の長さに差を生じ、もって階調の表現を行う。なお、ここで画素がＯＮの状態にあるとは、電圧が印加されている状態をいい、ＯＦＦの状態にあるとは、電圧が印加されていない状態を言う。以下このような状態をＯＮ、ＯＦＦとして表記する。
【００４６】
また、表示期間の長さを２のべき乗以外の区分によって階調表示を行うようにしても表示は可能である。
【００４７】
以上をふまえて、フレーム期間βにおける動作について説明する。最終段における記憶回路への書き込みが終了すると、１フレーム目の表示が行われる。図３（Ｃ）は、３ビットの時間階調方式について説明する図である。今、デジタル映像信号は、ビットごとに記憶回路Ａ１〜Ａ３に記憶されている。Ｔｓ１は、第１ビットデータによる表示期間、Ｔｓ２は、第２ビットデータによる表示期間、Ｔｓ３は、第３ビットデータによる表示期間であり、各表示期間の長さは、Ｔｓ１：Ｔｓ２：Ｔｓ３＝４：２：１となっている。
【００４８】
ここでは３ビットであるから、輝度は０〜７までの８段階が得られる。Ｔｓ１〜Ｔｓ３のいずれの期間においても表示が行われない場合には輝度０、全ての期間を用いて表示を行えば輝度７を得る。例えば、輝度５を表示したい場合には、Ｔｓ１とＴｓ３において画素をＯＮの状態とし、表示させればよい。
【００４９】
具体的に図を用いて説明する。Ｔｓ１においては、読み出し用ゲート信号線１０５にパルスが入力されて、読み出し用ＴＦＴ１１１が導通し、記憶回路選択部１１５が記憶回路Ａ１を選択し、記憶回路Ａ１に記憶されたデジタル映像信号にしたがって画素が駆動される。続いて、Ｔｓ２においては、読み出し用ゲート信号線１０６にパルスが入力されて、読み出し用ＴＦＴ１１２が導通し、記憶回路選択部１１７が記憶回路Ａ２を選択し、記憶回路Ａ２に記憶されたデジタル映像信号にしたがって画素が駆動される。最後に、Ｔｓ３においては、読み出し用ゲート信号線１０７にパルスが入力されて、読み出し用ＴＦＴ１１３が導通し、記憶回路選択部１１９が記憶回路Ａ３を選択し、記憶回路Ａ３に記憶されたデジタル映像信号によって画素に電圧が印加される。
【００５０】
ここで、液晶表示装置の場合は、ノーマリーホワイトモードと、ノーマリーブラックモードがある。両者において、画素のＯＮ、ＯＦＦで白、黒が逆となるため、前述の説明と輝度とが逆になる場合もある。
【００５１】
以上のようにして、１フレーム期間分の表示が行われる。一方、駆動回路側では、同時に次のフレーム期間のデジタル映像信号の処理が行われている。第２のラッチ回路へのデジタル映像信号の転送までは前述と同様の手順である。続く記憶回路への書き込み期間においては、前のフレーム期間でデジタル映像信号を記憶した記憶回路とは異なる記憶回路を用いる。
【００５２】
期間Iでは、書き込み用ゲート信号線１０２にパルスが入力されて、書き込み用ＴＦＴ１０８が導通し、記憶回路選択部１１４が記憶回路Ｂ１を選択し、記憶回路Ｂ１にデジタル映像信号が書き込まれる。続いて、期間IIでは、書き込み用ゲート信号線１０３にパルスが入力されて、書き込み用ＴＦＴ１０９が導通し、記憶回路選択部１１６が記憶回路Ｂ２を選択し、記憶回路Ｂ２にデジタル映像信号が書き込まれる。最後に、期間IIIでは、書き込み用ゲート信号線１０４にパルスが入力されて、書き込み用ＴＦＴ１１０が導通し、記憶回路選択部１１８が記憶回路Ｂ３を選択し、記憶回路Ｂ３にデジタル映像信号が書き込まれる。
【００５３】
続いて、フレーム期間γに入り、記憶回路Ｂ１〜Ｂ３に記憶されたデジタル映像信号に従って２フレーム目の表示が行われる。同時に、次のフレーム期間のデジタル映像信号の処理が開始される。このデジタル映像信号は、１フレーム目の表示が終了した記憶回路Ａ１〜Ａ３に再び記憶される。
【００５４】
その後、記憶回路Ａ１〜Ａ３に記憶されたデジタル映像信号の表示がフレーム期間δで行われ、同時に次のフレーム期間のデジタル映像信号の処理が開始される。このデジタル映像信号は、２フレーム目の表示が終了した記憶回路Ｂ１〜Ｂ３に再び記憶される。
【００５５】
以上の動作を繰り返して、映像の表示が継続的に行われる。ここで、静止画を表示する場合には、最初の動作で記憶回路Ａ１〜Ａ３にいったんデジタル映像信号が記憶されてからは、各フレーム期間で記憶回路Ａ１〜Ａ３に記憶されたデジタル映像信号を反復して読み出せば良い。したがってこの静止画が表示されている期間中は、ソース信号線駆動回路の駆動を停止させることが出来る。
【００５６】
さらに、記憶回路へのデジタル映像信号の書き込み、あるいは記憶回路からのデジタル映像信号の読み出しは、ゲート信号線１本単位で行うことが可能である。すなわち、画面の書き換えを要する行においてのみ、ゲート信号線を選択し、ソース信号線駆動回路を短期間のみ動作させ、画面の一部のみを書き換えるなどといった表示方法をとることも出来る。
【００５７】
また、本実施形態においては、１画素内にＡ１〜Ａ３およびＢ１〜Ｂ３の記憶回路を有し、３ビットのデジタル映像信号を２フレーム分だけ記憶する機能を有しているが、本発明はこの数に限定しない。つまり、ｎビットのデジタル映像信号をｍフレーム分だけ記憶するには、１画素内にｎ×ｍ個の記憶回路を有していれば良い。
【００５８】
以上の方法により、画素内に実装された記憶回路を用いてデジタル映像信号の記憶を行うことにより、静止画を表示する際に各フレーム期間で記憶回路に記憶されたデジタル映像信号を反復して用い、ソース信号線駆動回路を駆動することなく、継続的に静止画表示が可能となる。よって、液晶表示装置の低消費電力化に大きく貢献することが出来る。
【００５９】
また、ソース信号線駆動回路に関しては、ビット数に応じて増加するラッチ回路等の配置の問題から、必ずしも絶縁体上に一体形成する必要はなく、その一部あるいは全部を外付けで構成しても良い。
【００６０】
さらに、本実施形態にて示したソース信号線駆動回路においては、ビット数に応じたラッチ回路を配置しているが、１ビット分のみ配置して動作させることも可能である。この場合、上位ビットから下位ビットのデジタル映像信号を直列にラッチ回路に入力すれば良い。
【００６１】
【実施例】
以下に本発明の実施例について記述する。
【００６２】
[実施例１]
本実施例においては、実施形態において示した回路における記憶回路選択部を、具体的にトランジスタ等を用いて構成し、その動作について説明する。
【００６３】
図４（Ａ）は、図１に示した画素と同様のもので、記憶回路選択部１１４〜１１９を実際に回路で構成した例である。図中、各部に付した番号において、図１と同じ部位については、図１と同じ番号を付している。記憶回路Ａ１〜Ａ３およびＢ１〜Ｂ３の各々に、書き込み選択用ＴＦＴ４０１、４０３、４０５、４０７、４０９、４１１と、読み出し選択用ＴＦＴ４０２、４０４、４０６、４０８、４１０、４１２とを設け、記憶回路選択信号線４１３、４１４によって制御する。
【００６４】
図４（Ｂ）は、記憶回路の一例を示したものである。点線枠４５０で示される部分が記憶回路（図４（Ａ）中、Ａ１〜Ａ３およびＢ１〜Ｂ３で示す部分）であり、４５１は書き込み選択用ＴＦＴ、４５２は読み出し選択用ＴＦＴである。ここで示した記憶回路には、ループ状に接続された２つのインバータを用いてなるスタティック型メモリ（Static RAM : SRAM）を用いているが、記憶回路に関してはこの構成に限定しない。ここで、記憶回路にＳＲＡＭを使用する場合には、画素は特に保持容量（Ｃｓ）を持たない構造としても良い。
【００６５】
本実施例にて図４（Ａ）で示した回路の駆動は、実施形態にて図３を用いて示したタイミングチャートに従って駆動することが出来る。図３、図４（Ａ）を用いて、記憶回路選択部の実際の駆動方法を加えて、回路動作について説明する。なお、各番号は、図３、図４（Ａ）のものをそのまま用いる（図番は省略する）。
【００６６】
図３（Ａ）（Ｂ）を参照する。図３（Ａ）において、各フレーム期間をα、β、γ、δと表記して説明する。まず、フレーム期間αにおける回路動作について説明する。
【００６７】
シフトレジスタ回路から第２のラッチ回路までの駆動方法に関しては実施形態にて示したものと同様であるのでそれに従う。
【００６８】
まず、記憶回路選択信号線４１３にパルスが入力されて書き込み選択用ＴＦＴ４０１、４０５、４０９が導通し、記憶回路Ａ１〜Ａ３への書き込みが可能な状態となる。期間Iでは、書き込み用ゲート信号線１０２にパルスが入力されてＴＦＴ１０８が導通し、記憶回路Ａ１にデジタル映像信号が書き込まれる。続いて、期間IIでは、書き込み用ゲート信号線１０３にパルスが入力されてＴＦＴ１０９が導通し、記憶回路Ａ２にデジタル映像信号が書き込まれる。最後に、期間IIIでは、書き込み用ゲート信号線１０４にパルスが入力されてＴＦＴ１１０が導通し、記憶回路Ａ３にデジタル映像信号が書き込まれる。
【００６９】
以上で、１水平期間分のデジタル映像信号の処理が終了する。図３（Ｂ）の期間は、図３（Ａ）において※印で示された期間である。以上の動作を最終段まで行うことにより、１フレーム分のデジタル映像信号が記憶回路Ａ１〜Ａ３に書き込まれる。
【００７０】
続いて、フレーム期間βにおける動作について説明する。最終段における記憶回路への書き込みが終了すると、１フレーム目の表示が行われる。図３（Ｃ）は、３ビットの時間階調方式について説明する図である。今、デジタル映像信号は、ビットごとに記憶回路Ａ１〜Ａ３に記憶されている。Ｔｓ１は、第１ビットデータによる表示期間、Ｔｓ２は、第２ビットデータによる表示期間、Ｔｓ３は、第３ビットデータによる表示期間であり、各表示期間の長さは、Ｔｓ１：Ｔｓ２：Ｔｓ３＝４：２：１となっている。
【００７１】
ただし、表示期間の長さを２のべき乗以外の区分によって階調表示を行うようにしても表示は可能である。
【００７２】
ここでは３ビットであるから、輝度は０〜７までの８段階が得られる。Ｔｓ１〜Ｔｓ３のいずれの期間においても表示が行われない場合には輝度０、全ての期間を用いて表示を行えば輝度７を得る。例えば、輝度５を表示したい場合には、Ｔｓ１とＴｓ３において画素をＯＮの状態とし、表示させればよい。
【００７３】
具体的に図を用いて説明する。記憶回路への書き込み動作が終了した後、表示期間に移る際に、記憶回路選択信号線４１３に入力されていたパルスが終了し、同時に記憶回路選択信号線４１４にパルスが入力され、書き込み用ＴＦＴ４０１、４０５、４０９は非導通状態となり、読み出し用ＴＦＴ４０２、４０６、４１０が導通して、記憶回路Ａ１〜Ａ３からの読み出しが可能な状態となる。Ｔｓ１においては、読み出し用ゲート信号線１０５にパルスが入力されてＴＦＴ１１１が導通し、記憶回路Ａ１に記憶されたデジタル映像信号にしたがって画素が駆動される。続いて、Ｔｓ２においては、読み出し用ゲート信号線１０６にパルスが入力されてＴＦＴ１１２が導通し、記憶回路Ａ２に記憶されたデジタル映像信号にしたがって画素が駆動される。最後に、Ｔｓ３においては、読み出し用ゲート信号線１０７にパルスが入力されてＴＦＴ１１３が導通し、記憶回路Ａ３に記憶されたデジタル映像信号によって画素に電圧が印加される。
【００７４】
以上のようにして、１フレーム期間分の表示が行われる。一方、駆動回路側では、同時に次のフレーム期間のデジタル映像信号の処理が行われている。第２のラッチ回路へのデジタル映像信号の転送までは前述と同様の手順である。続く記憶回路への書き込み期間においては、記憶回路Ｂ１〜Ｂ３を用いる。
【００７５】
なお、記憶回路Ａ１〜Ａ３に信号が書き込まれる期間においては、記憶回路Ａ１〜Ａ３への書き込み用ＴＦＴ４０１、４０５、４０９が導通しているが、同時に記憶回路Ｂ１〜Ｂ３からの読み出し用ＴＦＴ４０４、４０８、４１２も導通している。同様に、記憶回路Ａ１〜Ａ３からの読み出し用ＴＦＴ４０２、４０６、４１０が導通しているときは、同時に記憶回路Ｂ１〜Ｂ３への書き込み用ＴＦＴ４０３、４０７、４１１も導通しており、互いの記憶回路はあるフレーム期間において書き込みと読み出しが交互に行われる。
【００７６】
期間Iでは、書き込み用ゲート信号線１０２にパルスが入力されてＴＦＴ１０８が導通し、記憶回路Ｂ１にデジタル映像信号が書き込まれる。続いて、期間IIでは、書き込み用ゲート信号線１０３にパルスが入力されてＴＦＴ１０９が導通し、記憶回路Ｂ２にデジタル映像信号が書き込まれる。最後に、期間IIIでは、書き込み用ゲート信号線１０４にパルスが入力されてＴＦＴ１１０が導通し、記憶回路Ｂ３にデジタル映像信号が書き込まれる。
【００７７】
続いて、フレーム期間γに入り、記憶回路Ｂ１〜Ｂ３に記憶されたデジタル映像信号に従って２フレーム目の表示が行われる。同時に、次のフレーム期間のデジタル映像信号の処理が開始される。このデジタル映像信号は、１フレーム目の表示が終了した記憶回路Ａ１〜Ａ３に再び記憶される。
【００７８】
その後、記憶回路Ａ１〜Ａ３に記憶されたデジタル映像信号の表示がフレーム期間δで行われ、同時に次のフレーム期間のデジタル映像信号の処理が開始される。このデジタル映像信号は、２フレーム目の表示が終了した記憶回路Ｂ１〜Ｂ３に再び記憶される。
【００７９】
以上の手順を繰り返すことにより、映像の表示を行う。なお、静止画の表示を行う場合には、あるフレームのデジタル映像信号の、記憶回路への書き込みが終了したら、ソース信号線駆動回路を停止させ、同じ記憶回路に書き込まれている信号を毎フレームで読み込んで表示を行う。このような方法により、静止画の表示中における消費電力を大きく低減することが出来る。
【００８０】
[実施例２]
本実施例においては、画素部の記憶回路への書き込みを点順次で行うことにより、ソース信号線駆動回路の第２のラッチ回路を省略した例について記す。
【００８１】
図５は、記憶回路を有する画素を用いた液晶表示装置における、ソース信号線駆動回路および一部の画素の構成を示したものである。この回路は、３ビットデジタル階調信号に対応したものであり、シフトレジスタ回路５０１、ラッチ回路５０２、画素５０３を有する。５１０は、ゲート信号線駆動回路あるいは外部から直接供給される信号であり、画素の説明とともに後述する。
【００８２】
図２０は、図５に示した画素５０３の回路構成の詳細図である。実施例１と同様、３ビットデジタル階調に対応したものであり、液晶素子（ＬＣ）、保持容量（Ｃｓ）、記憶回路（Ａ１〜Ａ３およびＢ１〜Ｂ３）等を有している。書き込み用記憶回路選択部２０１４、２０１６、２０１８および読み出し用記憶回路選択部２０１５、２０１７、２０１９を、実施例１にならって構成したものを図６に示す。６０１は第１ビット（ＭＳＢ）信号用ソース信号線、６０２は第２ビット信号用ソース信号線、６０３は第３ビット（ＬＳＢ）信号用ソース信号線、６０４は書き込み用ゲート信号線、６０５〜６０７は、読み出し用ゲート信号線、６０８〜６１０は書き込み用ＴＦＴ、６１１〜６１３は読み出し用ＴＦＴである。記憶回路選択部は、書き込み選択用ＴＦＴ６１４、６１６、６１８、６２０、６２２、６２４および読み出し選択用ＴＦＴ６１５、６１７、６１９、６２１、６２３、６２５等を用いて構成される。６２６および６２７は、記憶回路選択信号線である。
【００８３】
図７は、本実施例にて示した回路の駆動に関するタイミングチャートである。図６および図７を用いて説明する。
【００８４】
シフトレジスタ回路５０１からラッチ回路（ＬＡＴ１）５０２までの動作は実施形態および実施例１と同様に行われる。図７（Ｂ）に示すように、第１段目でのラッチ動作が終了すると、直ちに画素の記憶回路への書き込みを開始する。書き込み用ゲート信号線６０４にパルスが入力され、書き込み用ＴＦＴ６０８〜６１０が導通し、さらに記憶回路選択信号線６２６にパルスが入力されて書き込み選択用ＴＦＴ６１４、６１８、６２２が導通して、記憶回路Ａ１〜Ａ３への書き込みが可能な状態となる。ラッチ回路５０２に保持されたビット毎のデジタル映像信号は、３本のソース信号線６０１〜６０３を経由して、同時に書き込まれる。
【００８５】
第１段目でラッチ回路に保持されたデジタル映像信号が、記憶回路へ書き込まれているとき、次段では続くサンプリングパルスに従って、ラッチ回路においてデジタル映像信号の保持が行われている。このようにして、順次記憶回路への書き込みが行われていく。
【００８６】
以上を１水平期間（図７（Ａ）中、※※で示す期間）内に行い、ゲート信号線の本数分が繰り返されて、フレーム期間αにおける１フレーム分のデジタル映像信号の記憶回路への書き込みが終了すると、フレーム期間βで示される、１フレーム目の表示期間に移る。書き込み用ゲート信号線６０４に入力されていたパルスが停止し、さらに記憶回路選択信号線６２６に入力されていたパルスが停止し、代わって記憶回路選択信号線６２７にパルスが入力されて読み出し選択用ＴＦＴ６１５、６１９、６２３が導通し、記憶回路Ａ１〜Ａ３からの読み出しが可能な状態となる。
【００８７】
続いて、実施例１で示した時間階調方式により、図７（Ｃ）に示すように、表示期間Ｔｓ１では、読み出し用ゲート信号線６０５にパルスが入力されて読み出し用ＴＦＴ６１１が導通し、記憶回路Ａ１に書き込まれているデジタル映像信号により、表示が行われる。続いてＴｓ２では、読み出し用ゲート信号線６０６にパルスが入力されて読み出し用ＴＦＴ６１２が導通し、記憶回路Ａ２に書き込まれているデジタル映像信号により、表示が行われ、同様にＴｓ３では、読み出し用ゲート信号線６０７にパルスが入力されて読み出し用ＴＦＴ６１３が導通し、記憶回路Ａ３に書き込まれているデジタル映像信号により、表示が行われる。
【００８８】
以上で、１フレーム目の表示期間が完了する。フレーム期間βでは、同時に次のフレームにおけるデジタル映像信号の処理が行われる。ラッチ回路５０２へのデジタル映像信号の保持までは前述と同様の手順である。続く記憶回路への書き込み期間においては、記憶回路Ｂ１〜Ｂ３を用いる。
【００８９】
なお、記憶回路Ａ１〜Ａ３に信号が書き込まれる期間においては、記憶回路Ａ１〜Ａ３への書き込み用ＴＦＴ６１４、６１８、６２２が導通しているが、同時に記憶回路Ｂ１〜Ｂ３からの読み出し用ＴＦＴ６１７，６２１，６２５も導通している。同様に、記憶回路Ａ１〜Ａ３からの読み出し用ＴＦＴ６１５，６１９，６２３が導通しているときは、同時に記憶回路Ｂ１〜Ｂ３への書き込み用ＴＦＴ６１６，６２０，６２４も導通しており、互いの記憶回路は、あるフレーム期間において書き込みと読み出しが交互に行われる。
【００９０】
記憶回路Ｂ１〜Ｂ３への書き込み動作、読み出し動作は記憶回路Ａ１〜Ａ３の場合と同様である。記憶回路Ｂ１〜Ｂ３への書き込みが終了すると、フレーム期間γに入り、２フレーム目の表示期間に移る。さらにこのフレーム期間では、次のフレームにおけるデジタル映像信号の処理が行われる。ラッチ回路５０２へのデジタル映像信号の保持までは前述と同様の手順である。続く記憶回路への書き込み期間においては、再び記憶回路Ａ１〜Ａ３を用いる。
【００９１】
その後、記憶回路Ａ１〜Ａ３に記憶されたデジタル映像信号の表示がフレーム期間δで行われ、同時に次のフレーム期間のデジタル映像信号の処理が開始される。このデジタル映像信号は、２フレーム目の表示が終了した記憶回路Ｂ１〜Ｂ３に再び記憶される。
【００９２】
以上の手順を繰り返すことにより、映像の表示を行う。なお、静止画の表示を行う場合には、あるフレームのデジタル映像信号の、記憶回路への書き込みが終了したら、ソース信号線駆動回路を停止させ、同じ記憶回路に書き込まれている信号を毎フレームで読み込んで表示を行う。このような方法により、静止画の表示中における消費電力を大きく低減することが出来る。さらに、実施例１にて示した回路と比較すると、ラッチ回路の数を１／２とすることが出来、回路配置の省スペース化による装置全体の小型化に貢献出来る。
【００９３】
[実施例３]
本実施例においては、実施例２にて示した、第２のラッチ回路を省略した液晶表示装置の回路構成を応用し、線順次駆動により画素内の記憶回路への書き込みを行う方法を用いた液晶表示装置の例について記す。
【００９４】
図１７は、本実施例にて示す液晶表示装置のソース信号線駆動回路の回路構成例を示している。この回路は、３ビットデジタル階調信号に対応したものであり、シフトレジスタ回路１７０１、ラッチ回路１７０２、スイッチ回路１７０３、画素１７０４を有する。１７１０は、ゲート信号線駆動回路あるいは外部から直接供給される信号である。画素の回路構成に関しては、実施例２のものと同様で良いので、図６をそのまま参照する。
【００９５】
図１８は、本実施例にて示した回路の駆動に関するタイミングチャートである。図６、図１７および図１８を用いて説明する。
【００９６】
シフトレジスタ回路１７０１からサンプリングパルスが出力され、ラッチ回路１７０２で、サンプリングパルスに従ってデジタル映像信号を保持するまでの動作は、実施例１および実施例２と同様である。本実施例では、ラッチ回路１７０２と画素１７０４内の記憶回路との間に、スイッチ回路１７０３を有しているため、ラッチ回路でのデジタル映像信号の保持が完了しても、直ちに記憶回路への書き込みが開始されない。ドットデータサンプリング期間が終了するまでの間は、スイッチ回路１７０３は閉じたままであり、その間、ラッチ回路ではデジタル映像信号が保持され続ける。
【００９７】
図１８（Ｂ）に示すように、１水平期間分のデジタル映像信号の保持が完了すると、その後の帰線期間中にラッチ信号（Ｌａｔｃｈ Ｐｕｌｓｅ）が入力されてスイッチ回路１７０３が一斉に開き、ラッチ回路１７０２で保持されていたデジタル映像信号は一斉に画素１７０４内の記憶回路に書き込まれる。このときの書き込み動作に関わる、画素１７０４内の動作、さらに次のフレーム期間における表示の再の読み出し動作に関わる、画素１７０４内の動作については、実施例２と同様で良いので、ここでは説明を省略する。
【００９８】
以上の方法によって、ラッチ回路を省略したソース信号線駆動回路においても、線順次の書き込み駆動を容易に行うことが出来る。
【００９９】
[実施例４]
本実施例では、本発明の表示装置の画素部とその周辺に設けられる駆動回路部（ソース信号線側駆動回路、ゲート信号線側駆動回路、画素選択信号線側駆動回路）のＴＦＴを同時に作製する方法について説明する。但し、説明を簡単にするために、駆動回路部に関しては基本単位であるＣＭＯＳ回路を図示することとする。
【０１００】
まず、図１０（Ａ）に示すように、コーニング社の＃７０５９ガラスや＃１７３７ガラスなどに代表されるバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスから成る基板５００１上に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの絶縁膜から成る下地膜５００２を形成する。例えば、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜５００２ａを１０〜２００[nm]（好ましくは５０〜１００[nm]）形成し、同様にＳｉＨ4、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化水素化シリコン膜５００２ｂを５０〜２００[nm]（好ましくは１００〜１５０[nm]）の厚さに積層形成する。本実施例では下地膜５００２を２層構造として示したが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造として形成しても良い。
【０１０１】
島状半導体層５００３〜５００６は、非晶質構造を有する半導体膜をレーザー結晶化法や公知の熱結晶化法を用いて作製した結晶質半導体膜で形成する。この島状半導体層５００３〜５００６の厚さは２５〜８０[nm]（好ましくは３０〜６０[nm]）の厚さで形成する。結晶質半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成すると良い。
【０１０２】
レーザー結晶化法で結晶質半導体膜を作製するには、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザーやＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザーを用いる。これらのレーザーを用いる場合には、レーザー発振器から放射されたレーザー光を光学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣選択するものであるが、エキシマレーザーを用いる場合はパルス発振周波数３０[Hz]とし、レーザーエネルギー密度を１００〜４００[mJ/cm2](代表的には２００〜３００[mJ/cm2])とする。また、ＹＡＧレーザーを用いる場合にはその第２高調波を用いパルス発振周波数１〜１０[kHz]とし、レーザーエネルギー密度を３００〜６００[mJ/cm2](代表的には３５０〜５００[mJ/cm2])とすると良い。そして幅１００〜１０００[μm]、例えば４００[μm]で線状に集光したレーザー光を基板全面に渡って照射し、この時の線状レーザー光の重ね合わせ率（オーバーラップ率）を８０〜９８[％]として行う。
【０１０３】
次いで、島状半導体層５００３〜５００６を覆うゲート絶縁膜５００７を形成する。ゲート絶縁膜５００７はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０〜１５０[nm]としてシリコンを含む絶縁膜で形成する。本実施例では、１２０[nm]の厚さで酸化窒化シリコン膜で形成する。勿論、ゲート絶縁膜はこのような酸化窒化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。例えば、酸化シリコン膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Tetraethyl Orthosilicate）とＯ2とを混合し、反応圧力４０[Pa]、基板温度３００〜４００[℃]とし、高周波（１３．５６[MHz]）、電力密度０．５〜０．８[W/cm2]で放電させて形成することが出来る。このようにして作製される酸化シリコン膜は、その後４００〜５００[℃]の熱アニールによりゲート絶縁膜として良好な特性を得ることが出来る。
【０１０４】
そして、ゲート絶縁膜５００７上にゲート電極を形成するための第１の導電膜５００８と第２の導電膜５００９とを形成する。本実施例では、第１の導電膜５００８をＴａで５０〜１００[nm]の厚さに形成し、第２の導電膜５００９をＷで１００〜３００[nm]の厚さに形成する。
【０１０５】
Ｔａ膜はスパッタ法で、ＴａのターゲットをＡｒでスパッタすることにより形成する。この場合、Ａｒに適量のＸｅやＫｒを加えると、Ｔａ膜の内部応力を緩和して膜の剥離を防止することが出来る。また、α相のＴａ膜の抵抗率は２０[μΩcm]程度でありゲート電極に使用することが出来るが、β相のＴａ膜の抵抗率は１８０[μΩcm]程度でありゲート電極とするには不向きである。α相のＴａ膜を形成するために、Ｔａのα相に近い結晶構造をもつ窒化タンタルを１０〜５０[nm]程度の厚さでＴａの下地に形成しておくとα相のＴａ膜を容易に得ることが出来る。
【０１０６】
Ｗ膜を形成する場合には、Ｗをターゲットとしたスパッタ法で形成する。その他に６フッ化タングステン（ＷＦ6）を用いる熱ＣＶＤ法で形成することも出来る。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０[μΩcm]以下にすることが望ましい。Ｗ膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を図ることが出来るが、Ｗ中に酸素などの不純物元素が多い場合には結晶化が阻害され高抵抗化する。このことより、スパッタ法による場合、純度９９．９９９９[％]のＷターゲットを用い、さらに成膜時に気相中からの不純物の混入がないように十分配慮してＷ膜を形成することにより、抵抗率９〜２０[μΩcm]を実現することが出来る。
【０１０７】
なお、本実施例では、第１の導電膜５００８をＴａ、第２の導電膜５００９をＷとしたが、特に限定されず、いずれもＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕなどから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜を用いてもよい。本実施例以外の組み合わせの一例で望ましいものとしては、第１の導電膜５００８を窒化タンタル（ＴａＮ）で形成し、第２の導電膜５００９をＷとする組み合わせ、第１の導電膜５００８を窒化タンタル（ＴａＮ）で形成し、第２の導電膜５００９をＡｌとする組み合わせ、第１の導電膜５００８を窒化タンタル（ＴａＮ）で形成し、第２の導電膜５００９をＣｕとする組み合わせ等が挙げられる。
【０１０８】
次に、レジストによるマスク５０１０を形成し、電極及び配線を形成するための第１のエッチング処理を行う。本実施例ではＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2を混合し、１[Pa]の圧力でコイル型の電極に５００[W]のＲＦ（１３．５６[MHz]）電力を投入してプラズマを生成して行う。基板側（試料ステージ）にも１００[W]のＲＦ（１３．５６[MHz]）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した場合にはＷ膜及びＴａ膜とも同程度にエッチングされる。
【０１０９】
上記エッチング条件では、レジストによるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。テーパー部の角度は１５〜４５°となる。ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０[％]程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。Ｗ膜に対する酸化窒化シリコン膜の選択比は２〜４（代表的には３）であるので、オーバーエッチング処理により、酸化窒化シリコン膜が露出した面は２０〜５０[nm]程度エッチングされることになる。こうして、第１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層から成る第１の形状の導電層５０１１〜５０１６（第１の導電層５０１１ａ〜５０１６ａと第２の導電層５０１１ｂ〜５０１６ｂ）を形成する。このとき、ゲート絶縁膜５００７においては、第１の形状の導電層５０１１〜５０１６で覆われない領域は２０〜５０[nm]程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。（図１０（Ａ））
【０１１０】
そして、第１のドーピング処理を行いＮ型を付与する不純物元素を添加する。ドーピングの方法はイオンドープ法もしくはイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜５×１０14[atoms/cm2]とし、加速電圧を６０〜１００[keV]として行う。Ｎ型を付与する不純物元素として１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いるが、ここではリン（Ｐ）を用いる。この場合、導電層５０１１〜５０１６がＮ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に第１の不純物領域５０１７〜５０２０が形成される。第１の不純物領域５０１７〜５０２０には１×１０20〜１×１０21[atoms/cm3]の濃度範囲でＮ型を付与する不純物元素を添加する。（図１０（Ｂ））
【０１１１】
次に、図１０（Ｃ）に示すように、レジストマスクは除去しないまま、第２のエッチング処理を行う。エッチングガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用い、Ｗ膜を選択的にエッチングする。この時、第２のエッチング処理により第２の形状の導電層５０２１〜５０２６（第１の導電層５０２１ａ〜５０２６ａと第２の導電層５０２１ｂ〜５０２６ｂ）を形成する。このとき、ゲート絶縁膜５００７においては、第２の形状の導電層５０２１〜５０２６で覆われない領域はさらに２０〜５０[nm]程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【０１１２】
Ｗ膜やＴａ膜のＣＦ4とＣｌ2の混合ガスによるエッチング反応は、生成されるラジカルまたはイオン種と反応生成物の蒸気圧から推測することが出来る。ＷとＴａのフッ化物と塩化物の蒸気圧を比較すると、Ｗのフッ化物であるＷＦ6が極端に高く、その他のＷＣｌ5、ＴａＦ5、ＴａＣｌ5は同程度である。従って、ＣＦ4とＣｌ2の混合ガスではＷ膜及びＴａ膜共にエッチングされる。しかし、この混合ガスに適量のＯ2を添加するとＣＦ4とＯ2が反応してＣＯとＦになり、ＦラジカルまたはＦイオンが多量に発生する。その結果、フッ化物の蒸気圧が高いＷ膜のエッチング速度が増大する。一方、ＴａはＦが増大しても相対的にエッチング速度の増加は少ない。また、ＴａはＷに比較して酸化されやすいので、Ｏ2を添加することでＴａの表面が酸化される。Ｔａの酸化物はフッ素や塩素と反応しないためさらにＴａ膜のエッチング速度は低下する。従って、Ｗ膜とＴａ膜とのエッチング速度に差を作ることが可能となりＷ膜のエッチング速度をＴａ膜よりも大きくすることが可能となる。
【０１１３】
そして、図１１（Ａ）に示すように第２のドーピング処理を行う。この場合、第１のドーピング処理よりもドーズ量を下げて高い加速電圧の条件としてＮ型を付与する不純物元素をドーピングする。例えば、加速電圧を７０〜１２０[keV]とし、１×１０13[atoms/cm2]のドーズ量で行い、図１０（Ｂ）で島状半導体層に形成された第１の不純物領域の内側に新たな不純物領域を形成する。ドーピングは、第２の形状の導電層５０２１〜５０２６を不純物元素に対するマスクとして用い、第１の導電層５０２１ａ〜５０２６ａの下側の領域の半導体層にも不純物元素が添加されるようにドーピングする。こうして、第２の不純物領域５０２７〜５０３１が形成される。この第２の不純物領域５０２７〜５０３１に添加されたリン（Ｐ）の濃度は、第１の導電層５０２１ａ〜５０２６ａのテーパー部の膜厚に従って緩やかな濃度勾配を有している。なお、第１の導電層５０２１ａ〜５０２６ａのテーパー部と重なる半導体層において、第１の導電層５０２１ａ〜５０２６ａのテーパー部の端部から内側に向かって若干、不純物濃度が低くなっているものの、ほぼ同程度の濃度である。
【０１１４】
続いて、図１１（Ｂ）に示すように第３のエッチング処理を行う。エッチングガスにＣＨＦ6を用い、反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）を用いて行う。第３のエッチング処理により、第１の導電層５０２１ａ〜５０２６ａのテーパー部を部分的にエッチングして、第１の導電層が半導体層と重なる領域が縮小される。第３のエッチング処理によって、第３の形状の導電層５０３２〜５０３７（第１の導電層５０３２ａ〜５０３７ａと第２の導電層５０３２ｂ〜５０３７ｂ）を形成する。このとき、ゲート絶縁膜５００７においては、第３の形状の導電層５０３２〜５０３７で覆われない領域はさらに２０〜５０[nm]程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【０１１５】
第３のエッチング処理によって、第２の不純物領域５０２７〜５０３１においては、第１の導電層５０３２ａ〜５０３７ａと重なる第２の不純物領域５０２７ａ〜５０３１ａと、第１の不純物領域と第２の不純物領域との間の第３の不純物領域５０２７ｂ〜５０３１ｂとが形成される。
【０１１６】
そして、図１１（Ｃ）に示すように、Ｐチャネル型ＴＦＴを形成する島状半導体層５００４に、第1の導電型とは逆の導電型の第４の不純物領域５０３９〜５０４４を形成する。第３の形状の導電層５０３３ｂを不純物元素に対するマスクとして用い、自己整合的に不純物領域を形成する。このとき、Ｎチャネル型ＴＦＴを形成する島状半導体層５００３、５００５、保持容量部５００６および配線部５０３４はレジストマスク５０３８で全面を被覆しておく。不純物領域５０３９〜５０４４にはそれぞれ異なる濃度でリンが添加されているが、ジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で形成し、そのいずれの領域においても不純物濃度が２×１０20〜２×１０21[atoms/cm3]となるようにする。
【０１１７】
以上までの工程でそれぞれの島状半導体層に不純物領域が形成される。島状半導体層と重なる第３の形状の導電層５０３２、５０３３、５０３５、５０３６がゲート電極として機能する。また、５０３４は島状のソース信号線として機能する。５０３７は容量配線として機能する。
【０１１８】
レジストマスク５０３８を除去した後、導電型の制御を目的として、それぞれの島状半導体層に添加された不純物元素を活性化する工程を行う。この工程はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で行う。その他に、レーザーアニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）を適用することが出来る。熱アニール法では酸素濃度が１[ppm]以下、好ましくは０．１[ppm]以下の窒素雰囲気中で４００〜７００[℃]、代表的には５００〜６００[℃]で行うものであり、本実施例では５００[℃]で４時間の熱処理を行う。ただし、第３の形状の導電層５０３７〜５０４２に用いた配線材料が熱に弱い場合には、配線等を保護するため層間絶縁膜（シリコンを主成分とする）を形成した後で活性化を行うことが好ましい。
【０１１９】
さらに、３〜１００[％]の水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０[℃]で１〜１２時間の熱処理を行い、島状半導体層を水素化する工程を行う。この工程は熱的に励起された水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。
【０１２０】
次いで、第１の層間絶縁膜５０４５は酸化窒化シリコン膜から１００〜２００[nm]の厚さで形成する。その上に有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜５０４６を形成する。次いで、コンタクトホールを形成するためのエッチング工程を行う。
【０１２１】
そして、駆動回路部において島状半導体層のソース領域とコンタクトを形成するソース配線５０４７、５０４８、ドレイン領域とコンタクトを形成するドレイン配線５０４９を形成する。また、画素部においては、接続電極５０５０、画素電極５０５１、５０５２を形成する（図１２（Ａ））。この接続電極５０５０により、ソース信号線５０３４は、画素ＴＦＴと電気的な接続が形成される。なお、画素電極５０５２及び保持容量は隣り合う画素のものである。
【０１２２】
以上のようにして、Ｎチャネル型ＴＦＴ、Ｐチャネル型ＴＦＴを有する駆動回路部と、画素ＴＦＴ、保持容量を有する画素部とを同一基板上に形成することができる。本明細書中ではこのような基板をアクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【０１２３】
本実施例は、ブラックマトリクスを用いることなく、画素電極間の隙間を遮光することができるように、画素電極の端部を信号線や走査線と重なるように配置されている。
【０１２４】
また、本実施例で示す工程に従えば、アクティブマトリクス基板の作製に必要なフォトマスクの数を５枚（島状半導体層パターン、第１配線パターン（走査線、信号線、容量配線）、Ｐチャネル領域のマスクパターン、コンタクトホールパターン、第２配線パターン（画素電極、接続電極含む））とすることができる。その結果、工程を短縮し、製造コストの低減及び歩留まりの向上に寄与することができる。
【０１２５】
続いて、図１２（Ｂ）の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、アクティブマトリクス基板上に配向膜５０５３を形成しラビング処理を行う。
【０１２６】
一方、対向基板５０５４を用意する。対向基板５０５４にはカラーフィルタ層５０５５〜５０５７、オーバーコート層５０５８を形成する。カラーフィルタ層はＴＦＴの上方で赤色のカラーフィルタ層５０５５と青色のカラーフィルタ層５０５６とを重ねて形成し遮光膜を兼ねる構成とする。少なくともＴＦＴと、接続電極と画素電極との間を遮光する必要があるため、それらの位置を遮光するように赤色のカラーフィルタと青色のカラーフィルタを重ねて配置することが好ましい。
【０１２７】
また、接続電極５０５０に合わせて赤色のカラーフィルタ層５０５５、青色のカラーフィルタ層５０５６、緑色のカラーフィルタ層５０５７とを重ね合わせてスペーサを形成する。各色のカラーフィルタはアクリル樹脂に顔料を混合したもので１〜３[μm]の厚さで形成する。これは感光性材料を用い、マスクを用いて所定のパターンに形成することができる。スペーサの高さはオーバーコート層５０５８の厚さ１〜４[μm]を考慮することにより２〜７[μm]、好ましくは４〜６[μm]とすることができ、この高さによりアクティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせた時のギャップを形成する。オーバーコート層５０５８は光硬化型または熱硬化型の有機樹脂材料で形成し、例えば、ポリイミドやアクリル樹脂などを用いる。
【０１２８】
スペーサの配置は任意に決定すれば良いが、例えば図１２（Ｂ）で示すように接続電極上に位置が合うように対向基板５０５４上に配置すると良い。また、駆動回路部のＴＦＴ上にその位置を合わせてスペーサを対向基板５０５４上に配置してもよい。このスペーサは駆動回路部の全面に渡って配置しても良いし、ソース配線およびドレイン配線を覆うようにして配置しても良い。
【０１２９】
オーバーコート層５０５８を形成した後、対向電極５０５９をパターニング形成し、配向膜５０６０を形成した後ラビング処理を行う。
【０１３０】
そして、画素部と駆動回路部が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール剤５０６２で貼り合わせる。シール剤５０６２にはフィラーが混入されていて、このフィラーとスペーサによって均一な間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料５０６１を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止する。液晶材料５０６１には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１２（Ｂ）に示すアクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。
【０１３１】
なお、上記の行程により作成されるアクティブマトリクス型液晶表示装置におけるＴＦＴはトップゲート構造をとっているが、ボトムゲート構造のＴＦＴやその他の構造のＴＦＴに対しても本実施例は容易に適用され得る。
【０１３２】
また、本実施例においては、ガラス基板上を使用しているが、ガラス基板に限らず、プラスチック基板、ステンレス基板、単結晶ウェハ等、ガラス基板以外のものを使用することによっても実施が可能である。
【０１３３】
[実施例５]
本発明の表示装置においては、階調の表現手段として時間階調方式を用いている。よって、画素に液晶素子を用いる場合には、通常のアナログ階調方式に比較して、より迅速な応答速度が要求されるため、強誘電性液晶（Ferroelectrics Liquid Crystal：ＦＬＣ）を用いることが望ましい。本実施例においては、実施例４で紹介した表示装置の作成工程において、液晶素子に強誘電性液晶を用いる場合の基板の作成例について記述する。説明には、図９を用いる。
【０１３４】
実施例４に従い、図９（Ａ）に示すアクティブマトリクス基板（図１２（Ａ）と同様）および対向基板５０５４を作成する。
【０１３５】
アクティブマトリクス基板と対向基板に配向膜５１０１、５１０２を形成する。日産化学社製の配向膜ＲＮ１２８６を形成し、９０℃で５分間プリベークした後、２５０[℃]で一時間ポストベークした。ポストベーク後の膜厚は４０[nm]であった。配向膜の形成方法はフレキソ印刷法あるいはスピナー塗布法で行えば良い。ＲＮ１２８６はシール剤との密着性が悪いため、シール剤が配置される位置は配向膜を除去する。また、アクティブマトリクス基板と対向基板を電気的に接続するコンタクトパッド上の配向膜と、フレキシブルプリント配線板（Flexible Print Circuit : FPC）を接続するリード線の上には配向膜を形成しない。
【０１３６】
配向膜５１０１、５１０２をラビングする。このとき、対向基板５０５４とアクティブマトリクス基板を貼り合わせたときのラビング方向がパラレルになるようにする。ラビング処理はラビングの布として吉川化工社製のＹＡ−２０Ｒを用いた。常陽工学社製のラビング装置により、押しこみ量が０．２５[mm]、ロール回転数が１００[rpm]、ステージ速度が１０[mm/sec.]、ラビング回数が１回でラビングした。ラビングロールの直径は１３０[mm]である。ラビング後に水流を基板面に照射して配向膜を洗浄した。
【０１３７】
次に、シール剤５１０３を形成した。シール剤は液晶材料の注入口を一箇所に設け、真空下で注入ができるパターンとすることが出来る。
【０１３８】
シール剤を日立化成社製のシールディスペンサーにより対向基板上に形成した。シール剤は三井化学社製のＸＮ−２１Ｓを用いた。シール剤の仮焼成は９０[℃]で３０分行い、次の１５分で徐冷した。
【０１３９】
シール剤ＸＮ−２１Ｓは熱プレスをしても、２．３〜２．６[μm]のセルギャップしか得られないことがわかっている。そこで１．０[μm]のセルギャップを形成するために、画素部に比べて、１．５[μm]以上積層膜の厚さが薄い領域を設けてシール剤を配置すると良い。本実施例では、第１の層間絶縁膜５０４５と第２の層間絶縁膜５０４６をエッチングにより除去した領域にシール材５１０３を配置する。
【０１４０】
シール剤を形成すると同時に導電性スペーサ（図示しない）を形成する。
【０１４１】
スペーサ（図示しない）を対向基板あるいはアクティブマトリクス基板に形成する。スペーサは球状のビーズを散布しても良い。あるいは、表示領域において感光性の樹脂をドット状またはストライプ状にパターニングしても良い。スペーサにより液晶材料の配向欠陥がでないようにする。
【０１４２】
反射型の液晶表示装置ではリタデーションの関係からセルギャップは０．５〜１．５[μm]が望ましい。本実施例ではセルギャップを画素部において１．０[μm]になるようにする。
【０１４３】
その後、ニュートム社製の貼り合わせ装置により、対向基板とアクティブマトリクス基板のマーカーを合わせ、貼り合わせを行った。
【０１４４】
次に、０．３〜１．０[kgf/cm2]の圧力を基板平面に垂直な方向にかつ基板全面に加えながら、クリーンオーブンにて１６０[℃]、３時間で熱硬化を行い、シール剤を硬化し、対向基板とアクティブマトリクス基板を接着させる。
【０１４５】
対向基板とアクティブマトリクス基板を貼り合わせてできる一対の基板を分断する。
【０１４６】
液晶材料５１０４は双安定性を示す強誘電性液晶や、三安定性を示す反強誘電性液晶等を用いる。
【０１４７】
液晶材料を等方相まで加熱し注入をする。その後、０．１[℃/min.]で室温まで徐冷した。
【０１４８】
封止剤として注入口を覆うように小型のディスペンサーにより紫外線硬化型樹脂（図示しない）を塗布する。
【０１４９】
その後、フレキシブルプリント配線板（図示しない）を異方性導電膜（図示しない）により接着して、アクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。
【０１５０】
アクティブマトリクス基板の画素電極を透明導電膜にすれば、本実施例の工程により透過型の液晶表示装置も作製することができる。透過型の液晶表示装置ではセルギャップはリタデーションの関係及び強誘電性液晶の螺旋構造を抑制する目的から１．０〜２．５[μm]とすることが望ましい。
【０１５１】
[実施例６]
本発明の液晶表示装置は、その画素部に記憶回路を複数有するため、１つの画素を構成する素子の数が通常の画素よりも多くなる。よって、透過型の液晶表示装置の場合、開口率の低下による輝度不足が考えられることから、本発明は、反射型の液晶表示装置に適用されるのが望ましい。本実施例において、作成工程の一例を示す。
【０１５２】
実施例４に従い、図１９（Ａ）に示すアクティブマトリクス基板（図１２（Ａ）と同様）を作成する。続いて、第３の層間絶縁膜５２０１として、樹脂膜を形成した後、画素電極部にコンタクトホールを開口し、反射電極５２０２を形成する。反射電極５２０２としては、Ａｌ、Ａｇを主成分とする膜、あるいはそれらの積層膜等の、反射性に優れた材料を用いることが望ましい。
【０１５３】
一方、対向基板５０５４を用意する。対向基板５０５４には、本実施例においては対向電極５２０５をパターニングして形成している。対向電極５２０５は、透明導電膜として形成する。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物（ＩＴＯと呼ばれる）または酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物からなる材料を用いることが出来る。
【０１５４】
特に図示していないが、カラー液晶表示装置の作成の際には、カラーフィルタ層を形成する。このとき、隣接した色の異なるカラーフィルタ層を重ねて形成し、ＴＦＴ部分の遮光膜を兼ねる構成とすると良い。
【０１５５】
その後、アクティブマトリクス基板および対向基板に、配向膜５２０３および５２０４を形成し、ラビング処理を行う。
【０１５６】
そして、画素部と駆動回路部が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール剤５２０６で貼り合わせる。シール剤５２０６にはフィラーが混入されていて、このフィラーとスペーサによって均一な間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料５２０７を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止する。液晶材料５２０７には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１９（Ｂ）に示す反射型の液晶表示装置が完成する。
【０１５７】
なお、本実施例においては、ガラス基板に限らず、プラスチック基板、ステンレス基板、単結晶ウェハ等、ガラス基板以外のものを使用することも可能である。
【０１５８】
また、画素の半分を反射電極、残る半分を透明電極とした、半透過型の表示装置として作成する場合にも、本発明は容易に適用することが出来る。
【０１５９】
[実施例７]
実施例１〜実施例３にて示した、本発明の液晶表示装置の画素部においては、記憶回路としてスタティック型メモリ（Static RAM : ＳＲＡＭ）を用いて構成していたが、記憶回路はＳＲＡＭのみに限定されない。本発明の液晶表示装置の画素部に適用可能な記憶回路には、他にダイナミック型メモリ（Dynamic RAM : ＤＲＡＭ）等があげられる。本実施例においては、それらの記憶回路を用いて回路を構成する例を紹介する。
【０１６０】
図８（Ａ）は、画素に配置された記憶回路Ａ１〜Ａ３およびＢ１〜Ｂ３にＤＲＡＭを用いた例を示している。基本的な構成は、実施例１で示した回路と同様である。記憶回路Ａ１〜Ａ３およびＢ１〜Ｂ３に用いたＤＲＡＭに関しては、一般的な構成のものを用いれば良い。本実施例では、構成の簡単な、インバータおよび容量によって構成したものを用いて図示している。
【０１６１】
ソース信号線駆動回路の動作は、実施例１と同様である。ここで、ＳＲＡＭと異なり、ＤＲＡＭの場合、一定期間ごとに記憶回路への再書き込み（以後、この動作をリフレッシュと表記する）が必要であるため、リフレッシュ用ＴＦＴ８０１〜８０３を有する。リフレッシュは、静止画を表示している期間（記憶回路に記憶されたデジタル映像信号を繰り返し読み出して表示を行っている期間）のあるタイミングで、リフレッシュ用ＴＦＴ８０１〜８０３をそれぞれ導通させ、画素部における電荷を、記憶回路側にフィードバックすることによって行われる。
【０１６２】
さらに、特に図示しないが、他の形式の記憶回路として、強誘電体メモリ（Ferroelectric RAM : ＦｅＲＡＭ）を利用して本発明の液晶表示装置の画素部を構成することも可能である。ＦｅＲＡＭは、ＳＲＡＭやＤＲＡＭと同等の書き込み速度を有する不揮発性メモリであり、その書き込み電圧が低い等の特徴を利用して、本発明の液晶表示装置のさらなる低消費電力化が可能である。またその他、フラッシュメモリ等によっても、構成は可能である。
【０１６３】
[実施例８]
本発明を適用して作成した駆動回路を用いたアクティブマトリクス型表示装置には様々な用途がある。本実施例では、本発明を適用して作成した駆動回路を用いた表示装置を組み込んだ半導体装置について説明する。
【０１６４】
このような表示装置には、携帯情報端末（電子手帳、モバイルコンピュータ、携帯電話等）、ビデオカメラ、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、テレビ等が挙げられる。それらの一例を図１５および図１６に示す。
【０１６５】
図１５（Ａ）は携帯電話であり、本体２６０１、音声出力部２６０２、音声入力部２６０３、表示部２６０４、操作スイッチ２６０５、アンテナ２６０６から構成されている。本発明は表示部２６０４に適用することができる。
【０１６６】
図１５（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２６１１、表示部２６１２、音声入力部２６１３、操作スイッチ２６１４、バッテリー２６１５、受像部２６１６から成っている。本発明は表示部２６１２に適用することができる。
【０１６７】
図１５（Ｃ）はモバイルコンピュータあるいは携帯型情報端末であり、本体２６２１、カメラ部２６２２、受像部２６２３、操作スイッチ２６２４、表示部２６２５で構成されている。本発明は表示部２６２５に適用することができる。
【０１６８】
図１５（Ｄ）はヘッドマウントディスプレイであり、本体２６３１、表示部２６３２、アーム部２６３３で構成される。本発明は表示部２６３２に適用することができる。
【０１６９】
図１５（Ｅ）はテレビであり、本体２６４１、スピーカー２６４２、表示部２６４３、受信装置２６４４、増幅装置２６４５等で構成される。本発明は表示部２６４３に適用することができる。
【０１７０】
図１５（Ｆ）は携帯書籍であり、本体２６５１、表示部２６５２、記憶媒体２６５３、操作スイッチ２６５４、アンテナ２６５５から構成されており、ミニディスク（ＭＤ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）に記憶されたデータや、アンテナで受信したデータを表示するものである。本発明は表示部２６５２に適用することができる。
【０１７１】
図１６（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体２７０１、画像入力部２７０２、表示部２７０３、キーボード２７０４で構成される。本発明は表示部２７０３に適用することができる。
【０１７２】
図１６（Ｂ）はプログラムを記録した記録媒体を用いるプレーヤーであり、本体２７１１、表示部２７１２、スピーカー部２７１３、記録媒体２７１４、操作スイッチ２７１５で構成される。なお、この装置は記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｔｉａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発明は表示部２７１２に適用することができる。
【０１７３】
図１６（Ｃ）はデジタルカメラであり、本体２７２１、表示部２７２２、接眼部２７２３、操作スイッチ２７２４、受像部（図示しない）で構成される。本発明は表示部２７２２に適用することができる。
【０１７４】
図１６（Ｄ）は片眼のヘッドマウントディスプレイであり、表示部２７３１、バンド部２７３２で構成される。本発明は表示部２７３１に適用することができる。
【発明の効果】
各画素の内部に配置された複数の記憶回路を用いてデジタル映像信号の記憶を行うことにより、静止画を表示する際に各フレーム期間で記憶回路に記憶されたデジタル映像信号を反復して用い、継続的に静止画表示を行う際に、ソース信号線駆動回路を停止させておくことが可能となる。よって、液晶表示装置全体の低消費電力化に大きく貢献することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 複数の記憶回路を内部に有する本発明の画素の回路図。
【図２】 本発明の画素を用いて表示を行うためのソース信号線駆動回路の回路構成例を示す図。
【図３】 本発明の画素を用いて表示を行うためのタイミングチャートを示す図。
【図４】 複数の記憶回路を内部に有する本発明の画素の詳細な回路図。
【図５】 第２のラッチ回路を持たないソース信号線駆動回路の回路構成例を示す図。
【図６】 図５のソース信号線駆動回路によって駆動される画素の詳細な回路図。
【図７】 図５および図６に記載の回路を用いて表示を行うためのタイミングチャートを示す図。
【図８】 記憶回路にダイナミック型メモリを用いる場合の本発明の画素の詳細な回路図。
【図９】 本発明の画素を有する液晶表示装置の作成工程例を示す図。
【図１０】 本発明の画素を有する液晶表示装置の作成工程例を示す図。
【図１１】 本発明の画素を有する液晶表示装置の作成工程例を示す図。
【図１２】 本発明の画素を有する液晶表示装置の作成工程例を示す図。
【図１３】 従来の液晶表示装置の全体の回路構成を簡略に示す図。
【図１４】 従来の液晶表示装置のソース信号線駆動回路の回路構成例を示す図。
【図１５】 本発明の画素を有する表示装置の適用が可能な電子装置の例を示す図。
【図１６】 本発明の画素を有する表示装置の適用が可能な電子装置の例を示す図。
【図１７】 第２のラッチ回路を持たないソース信号線駆動回路の回路構成例を示す図。
【図１８】 図１７に記載の回路を用いて表示を行うためのタイミングチャートを示す図。
【図１９】 反射型液晶表示装置の作成工程例を示す図。
【図２０】 図５のソース信号線駆動回路によって駆動される画素の回路図。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a driving circuit for a semiconductor display device (hereinafter referred to as a display device) and a display device using the driving circuit, and more particularly to a driving circuit and driving for an active matrix display device having a thin film transistor formed on an insulator. The present invention relates to an active matrix display device using a circuit. In particular, the present invention relates to an active matrix liquid crystal display device using a digital video signal as a video source, and an active matrix liquid crystal display device using the drive circuit.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a display device in which a semiconductor thin film is formed over an insulator, particularly a glass substrate, in particular, an active matrix display device using a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) has become widespread. An active matrix display device using TFTs has hundreds of thousands to millions of TFTs arranged in a matrix, and displays an image by controlling the charge of each pixel.
[0003]
Furthermore, as a recent technology, in addition to the pixel TFT constituting the pixel, a technology related to a polysilicon TFT in which a drive circuit is simultaneously formed using a TFT in the peripheral portion of the pixel portion has been developed. Along with this, the liquid crystal display device has become an indispensable device for display units of mobile devices, which have greatly contributed to power consumption, and whose application fields have been rapidly expanding in recent years.
[0004]
FIG. 13 shows a schematic diagram of a normal digital liquid crystal display device. A pixel portion 1308 is arranged in the center. A source signal
[0005]
The source signal
[0006]
The operation will be briefly described with reference to FIGS. 13 and 14. First, a clock signal (S-CLK, S-CLKb) and a start pulse (S-SP) are input to a shift register circuit 1303 (indicated as SR in FIG. 14), and sampling pulses are sequentially output. Subsequently, the sampling pulse is input to the first latch circuit 1304 (denoted as LAT1 in FIG. 14), and similarly holds the digital video signal (Digital Data) input to the first latch circuit 1304. This period is called a dot data sampling period. Here, D1 is the most significant bit (MSB: Most Significant Bit), and D3 is the least significant bit (LSB: Least Significant Bit). When the holding of the digital video signal for one horizontal period is completed in the first latch circuit 1304, the digital video signal held in the first latch circuit 1304 during the blanking period is a latch signal (Latch Pulse). Are simultaneously transferred to the second latch circuit 1305 (indicated as LAT2 in FIG. 14). A period during which the digital video signal is transferred from the first latch circuit to the second latch circuit is referred to as a line data latch period.
[0007]
Thereafter, the shift register circuit 1303 operates again, and the holding of the digital video signal for the next horizontal period is started. At the same time, the digital video signal held in the second latch circuit 1305 is converted into an analog video signal by a D / A conversion circuit 1306 (denoted as DAC in FIG. 14). The analog digital video signal is written to the pixel via the source signal line. By repeating this operation, an image is displayed.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
[0009]
In a general active matrix liquid crystal display device, the screen display is updated about 60 times per second in order to smoothly display a moving image. That is, it is necessary to supply a digital video signal for each frame and write to the pixel each time. Even if the video is a still image, the same signal must be continuously supplied for each frame, so that the drive circuit needs to continuously process the same digital video signal.
[0010]
There is a method in which a digital video signal of a still image is once written in an external storage circuit, and thereafter, the digital video signal is supplied from the external storage circuit to the liquid crystal display device for each frame. The circuit and the drive circuit need to continue to operate.
[0011]
Particularly in mobile devices, low power consumption is highly desired. In addition, in this mobile device, although it is mostly used in the still image mode, the drive circuit continues to operate even when displaying a still image as described above. This is a drag on power consumption.
[0012]
In view of the above-described problems, an object of the present invention is to reduce power consumption of a driving circuit when a still image is displayed by using a novel circuit.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention uses the following means.
[0014]
A plurality of storage circuits are arranged in the pixel, and a digital video signal is stored for each pixel. In the case of a still image, once writing is performed, the information written to the pixels thereafter is the same. Therefore, by reading the signal stored in the storage circuit without inputting the signal every frame, Can be displayed continuously. In other words, when displaying a still image, it is possible to stop the source signal line drive circuit after performing a signal processing operation for at least one frame, thereby greatly reducing power consumption. Is possible.
[0015]
The configuration of the liquid crystal display device of the present invention will be described below.
[0016]
The liquid crystal display device of the present invention is
In a liquid crystal display device having a plurality of pixels,
Each of the plurality of pixels has a plurality of memory circuits.
[0017]
The liquid crystal display device of the present invention is
In a liquid crystal display device having a plurality of pixels,
Each of the plurality of pixels has n × m storage circuits for storing digital video signals of n bits (n is a natural number, 2 ≦ n) for m frames (m is a natural number, 1 ≦ m). Yes.
[0018]
The liquid crystal display device of the present invention is
In a liquid crystal display device having a plurality of pixels,
Each of the plurality of pixels includes a source signal line, n (n is a natural number, 2 ≦ n) write gate signal lines, n read gate signal lines, n write transistors, n N read-out transistors, n × m storage circuits for storing n-bit digital video signals for m frames (m is a natural number, 1 ≦ m), n write storage circuit selection units, and n A storage circuit selection unit for reading, and a liquid crystal element,
The gate electrodes of the n write transistors are electrically connected to different ones of the n write gate signal lines, respectively, and the source region and the drain region each have a source signal. The other is electrically connected to one of the different signal input units of the n write memory circuit selection units,
Each of the n write memory circuit selection units has m signal output units, and each of the m signal output units is electrically connected to signal input units of different m memory circuits,
Each of the n read memory circuit selectors has m signal input units, and the m signal input units are electrically connected to the signal output units of the different m memory circuits. ,
Each of the gate electrodes of the n number of read transistors is electrically connected to any one of the n number of read gate signal lines, and one of the source region and the drain region is n. Each of the read memory circuit selection units is electrically connected to one of the different signal output units, and the other is electrically connected to one electrode of the liquid crystal element. Yes.
[0019]
The liquid crystal display device of the present invention is
In a liquid crystal display device having a plurality of pixels,
Each of the plurality of pixels includes n (n is a natural number, 2 ≦ n) source signal lines, write gate signal lines, n read gate signal lines, n write transistors, n N read-out transistors, n × m storage circuits for storing n-bit digital video signals for m frames (m is a natural number, 1 ≦ m), n write storage circuit selection units, and n A storage circuit selection unit for reading, and a liquid crystal element,
Each of the gate electrodes of the n write transistors is electrically connected to the write gate signal line, and each of the source region and the drain region is a different one of the n source signal lines. And the other is electrically connected to one of the different signal input units of the n number of write memory circuit selection units,
Each of the n write memory circuit selection units has m signal output units, and each of the m signal output units is electrically connected to signal input units of different m memory circuits,
Each of the n read memory circuit selectors has m signal input units, and the m signal input units are electrically connected to the signal output units of the different m memory circuits. ,
Each of the gate electrodes of the n number of read transistors is electrically connected to any one of the n number of read gate signal lines, and one of the source region and the drain region is n. Each of the read memory circuit selection units is electrically connected to one of the different signal output units, and the other is electrically connected to one electrode of the liquid crystal element. Yes.
[0020]
The liquid crystal display device of the present invention is
In any one of Claim 3 or Claim 4,
The write memory circuit selection unit selects any one of the m memory circuits and is electrically connected to one of a source region and a drain region of the previous write transistor and stores the digital video signal Write to
The read memory circuit selection unit selects any one of the memory circuits in which the digital video signal is stored, and is electrically connected to one of a source region and a drain region of the read transistor. The stored digital video is read out.
[0021]
The liquid crystal display device of the present invention is
In claim 3,
A shift register that sequentially outputs sampling pulses in accordance with a clock signal and a start pulse;
A first latch circuit for holding an n-bit (n is a natural number, 2 ≦ n) digital video signal according to the sampling pulse;
A second latch circuit to which the n-bit digital video signal held in the first latch circuit is transferred;
And a bit signal selection switch for sequentially selecting the n-bit digital video signal transferred to the second latch circuit bit by bit and outputting the selected signal to the source signal line.
[0022]
The liquid crystal display device of the present invention is
In claim 4,
A shift register that sequentially outputs sampling pulses in accordance with a clock signal and a start pulse;
A first latch circuit that holds the digital video signal of 1 bit among digital video signals of n bits (n is a natural number, 2 ≦ n) according to the sampling pulse;
And a second latch circuit that transfers the 1-bit digital video signal held in the first latch circuit and outputs the 1-bit digital video signal to the source signal line. Yes.
[0023]
The liquid crystal display device of the present invention is
In claim 4,
A shift register that sequentially outputs sampling pulses in accordance with a clock signal and a start pulse;
According to the sampling pulse, 1-bit digital video signal is held among n-bit (n is a natural number, 2 ≦ n) digital video signal, and the 1-bit digital video signal is output to the source signal line. And a first latch circuit.
[0024]
The liquid crystal display device of the present invention is
In any one of
The memory circuit is a static memory (SRAM).
[0025]
The liquid crystal display device of the present invention is
In any one of
The memory circuit is a ferroelectric memory (FeRAM).
[0026]
The liquid crystal display device of the present invention is
In any one of
The memory circuit is a dynamic memory (DRAM).
[0027]
The liquid crystal display device of the present invention is
In any one of
The memory circuit is formed on a glass substrate.
[0028]
The liquid crystal display device of the present invention is
In any one of
The memory circuit is formed on a plastic substrate.
[0029]
The liquid crystal display device of the present invention is
In any one of
The memory circuit is formed on a stainless steel substrate.
[0030]
The liquid crystal display device of the present invention is
In any one of
The memory circuit is formed on a single crystal wafer.
[0031]
The driving method of the liquid crystal display device of the present invention includes:
In a driving method of a liquid crystal display device that displays an image using a digital image signal of n bits (n is a natural number, 2 ≦ n),
The liquid crystal display device includes a source signal line driver circuit, a gate signal line driver circuit, and a plurality of pixels.
In the source signal line drive circuit,
A sampling pulse is output from the shift register and input to the latch circuit. In the latch circuit, the digital video signal is held according to the sampling pulse,
The held digital video signal is written to the source signal line,
In the gate signal line driving circuit,
The gate signal line selection pulse is output and the gate signal line is selected,
In each of the plurality of pixels,
In the row where the gate signal line is selected,
Writing an n-bit digital video signal input from the source signal line to the storage circuit;
The n-bit digital video signal stored in the storage circuit is read out.
[0032]
The driving method of the liquid crystal display device of the present invention includes:
In a driving method of a liquid crystal display device that displays an image using a digital image signal of n bits (n is a natural number, 2 ≦ n),
The liquid crystal display device includes a gate signal line driving circuit and a plurality of pixels.
In the source signal line drive circuit,
A sampling pulse is output from the shift register and input to the latch circuit.
In the latch circuit, the digital video signal is held according to the sampling pulse,
The held digital video signal is written to the source signal line,
The gate signal line drive circuit outputs a gate signal line selection pulse, sequentially selects the gate signal lines from the first row,
In the plurality of pixels, the n-bit digital video signal is sequentially written from the first row.
[0033]
The driving method of the liquid crystal display device of the present invention includes:
In a driving method of a liquid crystal display device that displays an image using a digital image signal of n bits (n is a natural number, 2 ≦ n),
The liquid crystal display device includes a gate signal line driving circuit and a plurality of pixels.
In the source signal line drive circuit,
A sampling pulse is output from the shift register and input to the latch circuit.
In the latch circuit, the digital video signal is held according to the sampling pulse,
The held digital video signal is written to the source signal line,
The gate signal line drive circuit selects a gate signal line selection pulse by specifying and outputting an arbitrary row of the gate signal line,
In the plurality of pixels, the n-bit digital video signal is written in an arbitrary row in which the gate signal line is selected.
[0034]
The driving method of the liquid crystal display device of the present invention includes:
In any one of Claims 16-18,
During the still image display period,
The source signal line driving circuit is stopped by repeatedly reading out the n-bit digital video signal stored in the storage circuit and displaying a still image.
[0035]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 2 illustrates a configuration of a source signal line driver circuit and some pixels in a display device using a pixel having a plurality of memory circuits. This circuit corresponds to a 3-bit digital gradation signal, and includes a
[0036]
FIG. 1 shows the configuration of the
[0037]
The memory circuits (A1 to A3 and B1 to B3) included in the pixels shown in FIG. 1 can each store a 1-bit digital video signal. Here, one set of A1 to A3 and one set of B1 to B3 are stored. Used to store 3-bit digital video signals. That is, the pixel shown in FIG. 1 can store two frames of 3-bit digital video signals.
[0038]
FIG. 3 is a timing chart in the display device of the present invention shown in FIG. The display device is intended for 3-bit digital gradation, VGA. The driving method will be described with reference to FIGS. In addition, as for each number, the thing of FIGS. 1-3 is used as it is (drawing number is omitted).
[0039]
Reference is made to FIGS. 2 and 3A and 3B. In FIG. 3A, each frame period is described as α, β, γ, and δ. First, circuit operation in the frame period α will be described.
[0040]
As in the case of a conventional digital driving circuit, a clock signal (S-CLK, S-CLKb) and a start pulse (S-SP) are input to the
[0041]
Subsequently, in accordance with the sampling pulse output from the
[0042]
On the other hand, the digital video signal transferred to the
[0043]
In the period I, a pulse is input to the writing
[0044]
This completes the processing of the digital video signal for one horizontal period. The period shown in FIG. 3B is a period indicated by * in FIG. By performing the above operation up to the final stage, a digital video signal for one frame is written in the memory circuit A.
[0045]
By the way, in the display device of the present invention, 3-bit digital gradation is expressed by a time gradation method. The time gray scale method is different from the normal method in which the brightness is controlled by the voltage applied to the pixel, and only two types of voltage are applied to the pixel to turn it on and off (white and black on display). And a gradation is obtained by utilizing the difference in display time. When performing n-bit gradation expression in the time gradation method, the display period is divided into n periods, and the ratio of the lengths of the periods is set to 2. n-1 : 2 n-2 : ...: 2 0 In this way, the display period is varied depending on the power of 2 and the period in which the pixel is turned on, thereby expressing gradation. Here, the pixel being in the ON state means a state where a voltage is applied, and the OFF state means a state where no voltage is applied. Hereinafter, such a state is expressed as ON and OFF.
[0046]
In addition, the display can be performed even if the display period is displayed by gradation other than the power of 2.
[0047]
Based on the above, the operation in the frame period β will be described. When writing to the memory circuit in the final stage is completed, the first frame is displayed. FIG. 3C illustrates a 3-bit time gray scale method. Now, the digital video signal is stored in the storage circuits A1 to A3 for each bit. Ts1 is a display period based on the first bit data, Ts2 is a display period based on the second bit data, Ts3 is a display period based on the third bit data, and the length of each display period is Ts1: Ts2: Ts3 = 4 : 2: 1.
[0048]
Here, since it is 3 bits, 8 levels from 0 to 7 can be obtained. When display is not performed in any period of Ts1 to Ts3, brightness 0 is obtained, and brightness is obtained 7 when display is performed using all periods. For example, when it is desired to display the luminance 5, the pixel may be turned on at Ts1 and Ts3 and displayed.
[0049]
This will be specifically described with reference to the drawings. In Ts1, a pulse is input to the readout
[0050]
Here, in the case of a liquid crystal display device, there are a normally white mode and a normally black mode. In both cases, white and black are reversed when the pixels are turned on and off, and thus the above description and luminance may be reversed.
[0051]
As described above, display for one frame period is performed. On the other hand, on the drive circuit side, processing of the digital video signal in the next frame period is simultaneously performed. The procedure up to the transfer of the digital video signal to the second latch circuit is the same as described above. In the subsequent writing period to the memory circuit, a memory circuit different from the memory circuit storing the digital video signal in the previous frame period is used.
[0052]
In the period I, a pulse is input to the writing
[0053]
Subsequently, in the frame period γ, the second frame is displayed according to the digital video signal stored in the storage circuits B1 to B3. At the same time, processing of the digital video signal in the next frame period is started. This digital video signal is stored again in the storage circuits A1 to A3 where the display of the first frame has been completed.
[0054]
Thereafter, the display of the digital video signal stored in the storage circuits A1 to A3 is performed in the frame period δ, and at the same time, the processing of the digital video signal in the next frame period is started. This digital video signal is stored again in the storage circuits B1 to B3 that have finished displaying the second frame.
[0055]
By repeating the above operation, video display is continuously performed. Here, when displaying a still image, after the digital video signal is once stored in the storage circuits A1 to A3 in the first operation, the digital video signal stored in the storage circuits A1 to A3 in each frame period is stored. Read it out repeatedly. Therefore, the driving of the source signal line driving circuit can be stopped during the period when the still image is displayed.
[0056]
Further, writing of a digital video signal to the memory circuit or reading of the digital video signal from the memory circuit can be performed in units of one gate signal line. That is, a display method such as selecting a gate signal line only in a row requiring screen rewriting, operating the source signal line driver circuit only for a short period, and rewriting only a part of the screen can be employed.
[0057]
In the present embodiment, the storage circuits A1 to A3 and B1 to B3 are provided in one pixel, and a function of storing a 3-bit digital video signal for two frames is provided. It is not limited to this number. That is, in order to store n-bit digital video signals for m frames, it is only necessary to have n × m storage circuits in one pixel.
[0058]
By the above method, the digital video signal is stored using the memory circuit mounted in the pixel, so that the digital video signal stored in the memory circuit is repeated in each frame period when the still image is displayed. It is possible to continuously display still images without driving the source signal line driving circuit. Therefore, it can greatly contribute to the reduction in power consumption of the liquid crystal display device.
[0059]
The source signal line driver circuit does not necessarily have to be integrally formed on the insulator because of the problem of the layout of the latch circuit and the like that increases with the number of bits, and part or all of the source signal line driver circuit is configured externally. Also good.
[0060]
Furthermore, in the source signal line driver circuit shown in this embodiment, a latch circuit corresponding to the number of bits is arranged, but it is also possible to arrange and operate only one bit. In this case, digital video signals from upper bits to lower bits may be input to the latch circuit in series.
[0061]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
[0062]
[Example 1]
In this example, a memory circuit selection portion in the circuit shown in the embodiment is specifically configured using a transistor and the operation thereof will be described.
[0063]
4A is the same as the pixel shown in FIG. 1, and is an example in which the memory circuit selection units 114 to 119 are actually configured by circuits. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 are assigned to the same parts as those in FIG. Each of the memory circuits A1 to A3 and B1 to B3 is provided with
[0064]
FIG. 4B illustrates an example of a memory circuit. A portion indicated by a dotted
[0065]
The circuit shown in FIG. 4A in this embodiment can be driven according to the timing chart shown in FIG. 3 in the embodiment. The circuit operation will be described with reference to FIGS. 3 and 4A in addition to the actual driving method of the memory circuit selection unit. Note that the numbers in FIG. 3 and FIG. 4A are used as they are (the figure numbers are omitted).
[0066]
Reference is made to FIGS. In FIG. 3A, each frame period is described as α, β, γ, and δ. First, circuit operation in the frame period α will be described.
[0067]
Since the driving method from the shift register circuit to the second latch circuit is the same as that shown in the embodiment, it follows.
[0068]
First, a pulse is input to the memory circuit
[0069]
This completes the processing of the digital video signal for one horizontal period. The period shown in FIG. 3B is a period indicated by * in FIG. By performing the above operation up to the final stage, a digital video signal for one frame is written in the memory circuits A1 to A3.
[0070]
Subsequently, the operation in the frame period β will be described. When writing to the memory circuit in the final stage is completed, the first frame is displayed. FIG. 3C illustrates a 3-bit time gray scale method. Now, the digital video signal is stored in the storage circuits A1 to A3 for each bit. Ts1 is a display period based on the first bit data, Ts2 is a display period based on the second bit data, Ts3 is a display period based on the third bit data, and the length of each display period is Ts1: Ts2: Ts3 = 4 : 2: 1.
[0071]
However, the display can be performed even if the display period is displayed by gradation other than a power of 2.
[0072]
Here, since it is 3 bits, 8 levels from 0 to 7 can be obtained. When display is not performed in any period of Ts1 to Ts3, brightness 0 is obtained, and brightness is obtained 7 when display is performed using all periods. For example, when it is desired to display the luminance 5, the pixel may be turned on at Ts1 and Ts3 and displayed.
[0073]
This will be specifically described with reference to the drawings. When the display period is started after the writing operation to the memory circuit is completed, the pulse input to the memory circuit
[0074]
As described above, display for one frame period is performed. On the other hand, on the drive circuit side, processing of the digital video signal in the next frame period is simultaneously performed. The procedure up to the transfer of the digital video signal to the second latch circuit is the same as described above. In the subsequent writing period to the memory circuit, the memory circuits B1 to B3 are used.
[0075]
Note that the writing
[0076]
In the period I, a pulse is input to the writing
[0077]
Subsequently, in the frame period γ, the second frame is displayed according to the digital video signal stored in the storage circuits B1 to B3. At the same time, processing of the digital video signal in the next frame period is started. This digital video signal is stored again in the storage circuits A1 to A3 where the display of the first frame has been completed.
[0078]
Thereafter, the display of the digital video signal stored in the storage circuits A1 to A3 is performed in the frame period δ, and at the same time, the processing of the digital video signal in the next frame period is started. This digital video signal is stored again in the storage circuits B1 to B3 that have finished displaying the second frame.
[0079]
The video is displayed by repeating the above procedure. When displaying a still image, when the writing of the digital video signal of a certain frame to the memory circuit is completed, the source signal line driver circuit is stopped and the signal written to the same memory circuit is transmitted every frame. To read and display. With such a method, power consumption during display of a still image can be greatly reduced.
[0080]
[Example 2]
In this embodiment, an example is described in which the second latch circuit of the source signal line driver circuit is omitted by performing writing to the memory circuit of the pixel portion in a dot sequential manner.
[0081]
FIG. 5 shows a configuration of a source signal line driver circuit and some pixels in a liquid crystal display device using a pixel having a memory circuit. This circuit corresponds to a 3-bit digital gradation signal and includes a
[0082]
FIG. 20 is a detailed diagram of the circuit configuration of the
[0083]
FIG. 7 is a timing chart relating to driving of the circuit shown in this embodiment. This will be described with reference to FIGS.
[0084]
The operations from the
[0085]
When the digital video signal held in the latch circuit in the first stage is written in the memory circuit, the digital video signal is held in the latch circuit in accordance with the sampling pulse that continues in the next stage. In this manner, writing to the storage circuit is sequentially performed.
[0086]
The above is performed within one horizontal period (period indicated by ** in FIG. 7A), and the number of gate signal lines is repeated, and the digital video signal for one frame in the frame period α is stored in the storage circuit. When the writing is completed, the display period of the first frame indicated by the frame period β is started. The pulse input to the write
[0087]
Subsequently, according to the time gray scale method described in
[0088]
Thus, the display period of the first frame is completed. In the frame period β, the digital video signal in the next frame is processed at the same time. The procedure up to the holding of the digital video signal in the
[0089]
Note that the writing
[0090]
Write operations and read operations to the memory circuits B1 to B3 are the same as those of the memory circuits A1 to A3. When writing to the memory circuits B1 to B3 is completed, the frame period γ is entered, and the display period of the second frame is started. Further, in this frame period, processing of the digital video signal in the next frame is performed. The procedure up to the holding of the digital video signal in the
[0091]
Thereafter, the display of the digital video signal stored in the storage circuits A1 to A3 is performed in the frame period δ, and at the same time, the processing of the digital video signal in the next frame period is started. This digital video signal is stored again in the storage circuits B1 to B3 that have finished displaying the second frame.
[0092]
The video is displayed by repeating the above procedure. When displaying a still image, when the writing of the digital video signal of a certain frame to the memory circuit is completed, the source signal line driver circuit is stopped and the signal written to the same memory circuit is transmitted every frame. To read and display. With such a method, power consumption during display of a still image can be greatly reduced. Furthermore, compared with the circuit shown in the first embodiment, the number of latch circuits can be halved, which can contribute to the miniaturization of the entire apparatus by saving the circuit layout.
[0093]
[Example 3]
In the present embodiment, the circuit configuration of the liquid crystal display device in which the second latch circuit is omitted as described in the second embodiment is applied, and a method of writing to the memory circuit in the pixel by line sequential driving is used. An example of a liquid crystal display device will be described.
[0094]
FIG. 17 shows a circuit configuration example of the source signal line driver circuit of the liquid crystal display device shown in this embodiment. This circuit corresponds to a 3-bit digital gradation signal, and includes a
[0095]
FIG. 18 is a timing chart relating to driving of the circuit shown in this embodiment. This will be described with reference to FIGS. 6, 17 and 18.
[0096]
The operations until the sampling pulse is output from the
[0097]
As shown in FIG. 18B, when the holding of the digital video signal for one horizontal period is completed, a latch signal (Latch Pulse) is input during the subsequent blanking period, and the
[0098]
With the above method, line-sequential writing driving can be easily performed even in the source signal line driving circuit in which the latch circuit is omitted.
[0099]
[Example 4]
In this embodiment, TFTs of a pixel portion and a driver circuit portion (a source signal line side driver circuit, a gate signal line side driver circuit, and a pixel selection signal line side driver circuit) provided around the pixel portion of the display device of the present invention are manufactured at the same time. How to do will be described. However, in order to simplify the description, a CMOS circuit which is a basic unit is illustrated in the drive circuit portion.
[0100]
First, as shown in FIG. 10A, a silicon oxide film on a
[0101]
The island-shaped
[0102]
In order to fabricate a crystalline semiconductor film by laser crystallization, a pulse oscillation type or continuous emission type excimer laser, YAG laser, YVO Four Use a laser. When these lasers are used, it is preferable to use a method in which laser light emitted from a laser oscillator is linearly collected by an optical system and irradiated onto a semiconductor film. The conditions for crystallization are appropriately selected by the practitioner. When an excimer laser is used, the pulse oscillation frequency is 30 [Hz] and the laser energy density is 100 to 400 [mJ / cm. 2 ] (Typically 200-300 [mJ / cm 2 ]). When a YAG laser is used, the second harmonic is used and the pulse oscillation frequency is set to 1 to 10 [kHz], and the laser energy density is set to 300 to 600 [mJ / cm. 2 ] (Typically 350-500 [mJ / cm 2 ]) Then, a laser beam condensed in a linear shape with a width of 100 to 1000 [μm], for example, 400 [μm] is irradiated over the entire surface of the substrate, and the superposition ratio (overlap ratio) of the linear laser light at this time is 80 Perform as ~ 98 [%].
[0103]
Next, a
[0104]
Then, a first
[0105]
The Ta film is formed by sputtering, and a Ta target is sputtered with Ar. In this case, when an appropriate amount of Xe or Kr is added to Ar, the internal stress of the Ta film can be relieved and peeling of the film can be prevented. The resistivity of the α-phase Ta film is about 20 [μΩcm] and can be used for the gate electrode, but the resistivity of the β-phase Ta film is about 180 [μΩcm] and is used as the gate electrode. It is unsuitable. In order to form an α-phase Ta film, tantalum nitride having a crystal structure close to Ta's α-phase is formed on a Ta base with a thickness of about 10 to 50 nm. It can be easily obtained.
[0106]
When forming a W film, it is formed by sputtering using W as a target. In addition, tungsten hexafluoride (WF 6 It can also be formed by a thermal CVD method using In any case, in order to use as a gate electrode, it is necessary to reduce the resistance, and it is desirable that the resistivity of the W film be 20 [μΩcm] or less. Although the resistivity of the W film can be reduced by increasing the crystal grains, if the impurity element such as oxygen is large in W, the crystallization is hindered and the resistance is increased. From this, in the case of the sputtering method, by using a W target having a purity of 99.9999 [%] and further forming a W film with sufficient consideration so that impurities are not mixed in from the gas phase during film formation, A resistivity of 9 to 20 [μΩcm] can be realized.
[0107]
Note that in this embodiment, the first
[0108]
Next, a resist
[0109]
Under the above etching conditions, by making the shape of the resist mask suitable, the end portions of the first conductive layer and the second conductive layer are tapered due to the effect of the bias voltage applied to the substrate side. The angle of the tapered portion is 15 to 45 °. In order to perform etching without leaving a residue on the gate insulating film, it is preferable to increase the etching time at a rate of about 10 to 20%. Since the selection ratio of the silicon oxynitride film to the W film is 2 to 4 (typically 3), the surface where the silicon oxynitride film is exposed is etched by about 20 to 50 [nm] by the overetching process. become. Thus, the first shape
[0110]
Then, an impurity element imparting N-type is added by performing a first doping process. As a doping method, an ion doping method or an ion implantation method may be used. The condition of the ion doping method is a dose of 1 × 10 13 ~ 5x10 14 [atoms / cm 2 The acceleration voltage is set to 60 to 100 [keV]. As an impurity element imparting N-type, an element belonging to Group 15, typically phosphorus (P) or arsenic (As) is used. Here, phosphorus (P) is used. In this case, the
[0111]
Next, as shown in FIG. 10C, a second etching process is performed without removing the resist mask. CF as etching gas Four And Cl 2 And O 2 Then, the W film is selectively etched. At this time, second shape
[0112]
CF of W film and Ta film Four And Cl 2 The etching reaction by the mixed gas can be estimated from the generated radical or ion species and the vapor pressure of the reaction product. Comparing the vapor pressure of fluoride and chloride of W and Ta, WF, which is fluoride of W 6 Is extremely high, other WCl Five , TaF Five , TaCl Five Are comparable. Therefore, CF Four And Cl 2 With this mixed gas, both the W film and the Ta film are etched. However, an appropriate amount of O is added to this mixed gas. 2 When CF is added Four And O 2 Reacts to CO and F, and a large amount of F radicals or F ions are generated. As a result, the etching rate of the W film having a high fluoride vapor pressure is increased. On the other hand, the increase in etching rate of Ta is relatively small even when F increases. Further, since Ta is more easily oxidized than W, O 2 When Ta is added, the surface of Ta is oxidized. Since the Ta oxide does not react with fluorine or chlorine, the etching rate of the Ta film further decreases. Therefore, it is possible to make a difference in the etching rate between the W film and the Ta film, and the etching rate of the W film can be made larger than that of the Ta film.
[0113]
Then, a second doping process is performed as shown in FIG. In this case, the impurity amount imparting N-type is doped as a condition of a high acceleration voltage by lowering the dose than the first doping treatment. For example, the acceleration voltage is set to 70 to 120 [keV] and 1 × 10 13 [atoms / cm 2 A new impurity region is formed inside the first impurity region formed in the island-shaped semiconductor layer in FIG. 10B. Doping is performed using the second shape
[0114]
Subsequently, a third etching process is performed as shown in FIG. CHF as etching gas 6 And using a reactive ion etching method (RIE method). By the third etching treatment, the tapered portions of the first
[0115]
By the third etching process, in the
[0116]
Then, as shown in FIG. 11C,
[0117]
Through the above steps, impurity regions are formed in each island-like semiconductor layer. The third shape
[0118]
After the resist
[0119]
Further, a heat treatment is performed at 300 to 450 [° C.] for 1 to 12 hours in an atmosphere containing 3 to 100 [%] hydrogen to perform a step of hydrogenating the island-shaped semiconductor layer. This step is a step of terminating dangling bonds in the semiconductor layer with thermally excited hydrogen. As another means of hydrogenation, plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) may be performed.
[0120]
Next, the first
[0121]
Then,
[0122]
As described above, the driver circuit portion including the N-channel TFT and the P-channel TFT and the pixel portion including the pixel TFT and the storage capacitor can be formed over the same substrate. In this specification, such a substrate is called an active matrix substrate.
[0123]
In this embodiment, the end portions of the pixel electrodes are arranged so as to overlap the signal lines and the scanning lines so that the gaps between the pixel electrodes can be shielded without using a black matrix.
[0124]
Further, according to the steps shown in this embodiment, the number of photomasks necessary for the production of the active matrix substrate is 5 (island-like semiconductor layer pattern, first wiring pattern (scanning line, signal line, capacitive wiring), P The mask pattern of the channel region, the contact hole pattern, and the second wiring pattern (including the pixel electrode and the connection electrode) can be used. As a result, the process can be shortened, and the manufacturing cost can be reduced and the yield can be improved.
[0125]
Subsequently, after obtaining an active matrix substrate in the state of FIG. 12B, an
[0126]
On the other hand, a
[0127]
In addition, a red
[0128]
The arrangement of the spacers may be arbitrarily determined. For example, as shown in FIG. 12B, the spacers may be arranged on the
[0129]
After the
[0130]
Then, the active matrix substrate on which the pixel portion and the driver circuit portion are formed and the counter substrate are attached to each other with a
[0131]
Note that the TFT in the active matrix liquid crystal display device produced by the above process has a top gate structure, but this embodiment can be easily applied to a TFT having a bottom gate structure and other structures. obtain.
[0132]
In this embodiment, the glass substrate is used. However, the present invention is not limited to the glass substrate, and can be implemented by using a substrate other than the glass substrate, such as a plastic substrate, a stainless steel substrate, and a single crystal wafer. is there.
[0133]
[Example 5]
In the display device of the present invention, a time gray scale method is used as a gray scale expressing means. Therefore, when a liquid crystal element is used for a pixel, a quicker response speed is required as compared with a normal analog gray scale method. Therefore, it is desirable to use a ferroelectric liquid crystal (FLC). . In this embodiment, an example of manufacturing a substrate in the case where a ferroelectric liquid crystal is used for a liquid crystal element in the display device manufacturing process introduced in Embodiment 4 will be described. FIG. 9 is used for the description.
[0134]
In accordance with Embodiment 4, an active matrix substrate (similar to FIG. 12A) and a
[0135]
[0136]
The
[0137]
Next, a
[0138]
A sealant was formed on the counter substrate using a seal dispenser manufactured by Hitachi Chemical. As the sealing agent, XN-21S manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. was used. The sealing agent was calcined at 90 [° C.] for 30 minutes and then gradually cooled in the next 15 minutes.
[0139]
It has been found that the sealing agent XN-21S can only obtain a cell gap of 2.3 to 2.6 [μm] even if hot pressing is performed. Therefore, in order to form a cell gap of 1.0 [μm], it is preferable to provide a sealant by providing a region where the thickness of the laminated film is 1.5 [μm] or thinner than that of the pixel portion. In this embodiment, a sealing
[0140]
At the same time as forming the sealant, a conductive spacer (not shown) is formed.
[0141]
Spacers (not shown) are formed on the counter substrate or the active matrix substrate. The spacer may be sprinkled with spherical beads. Alternatively, photosensitive resin may be patterned in a dot shape or a stripe shape in the display region. The spacer prevents the liquid crystal material from having alignment defects.
[0142]
In the reflective liquid crystal display device, the cell gap is preferably 0.5 to 1.5 [μm] because of retardation. In this embodiment, the cell gap is set to 1.0 [μm] in the pixel portion.
[0143]
Thereafter, the markers on the counter substrate and the active matrix substrate were aligned by a bonding apparatus manufactured by Newtom, and bonded.
[0144]
Next, 0.3-1.0 [kgf / cm 2 ] In a direction perpendicular to the substrate plane and over the entire surface of the substrate, heat cure in a clean oven at 160 [° C.] for 3 hours to cure the sealant, and bond the counter substrate to the active matrix substrate. .
[0145]
A pair of substrates formed by bonding the counter substrate and the active matrix substrate is separated.
[0146]
As the
[0147]
The liquid crystal material is heated to the isotropic phase and injected. Then, it was gradually cooled to room temperature at 0.1 [° C./min.].
[0148]
As a sealant, an ultraviolet curable resin (not shown) is applied by a small dispenser so as to cover the injection port.
[0149]
Thereafter, a flexible printed wiring board (not shown) is bonded with an anisotropic conductive film (not shown) to complete an active matrix liquid crystal display device.
[0150]
If the pixel electrode of the active matrix substrate is a transparent conductive film, a transmissive liquid crystal display device can also be manufactured by the process of this embodiment. In the transmissive liquid crystal display device, the cell gap is desirably set to 1.0 to 2.5 [μm] for the purpose of suppressing retardation and the spiral structure of the ferroelectric liquid crystal.
[0151]
[Example 6]
Since the liquid crystal display device of the present invention has a plurality of memory circuits in its pixel portion, the number of elements constituting one pixel is larger than that of a normal pixel. Therefore, in the case of a transmissive liquid crystal display device, it is considered that the luminance is insufficient due to a decrease in aperture ratio. Therefore, the present invention is preferably applied to a reflective liquid crystal display device. In this embodiment, an example of a creation process is shown.
[0152]
In accordance with Embodiment 4, an active matrix substrate (similar to FIG. 12A) shown in FIG. Subsequently, after forming a resin film as the third
[0153]
On the other hand, a
[0154]
Although not particularly shown, a color filter layer is formed when a color liquid crystal display device is produced. At this time, it is preferable that adjacent color filter layers of different colors are formed so as to double as a light shielding film of the TFT portion.
[0155]
After that,
[0156]
Then, the active matrix substrate on which the pixel portion and the driver circuit portion are formed and the counter substrate are attached to each other with a
[0157]
In this embodiment, not only the glass substrate but also a plastic substrate, a stainless steel substrate, a single crystal wafer, or the like other than the glass substrate can be used.
[0158]
In addition, the present invention can be easily applied to a case where a half-transmission type display device in which half of the pixels are reflective electrodes and the remaining half is a transparent electrode.
[0159]
[Example 7]
In the pixel portion of the liquid crystal display device of the present invention shown in
[0160]
FIG. 8A shows an example in which a DRAM is used for the memory circuits A1 to A3 and B1 to B3 arranged in the pixel. The basic configuration is the same as that of the circuit shown in the first embodiment. Regarding the DRAM used for the memory circuits A1 to A3 and B1 to B3, a DRAM having a general configuration may be used. In the present embodiment, a simple configuration and an inverter and a capacitor are used.
[0161]
The operation of the source signal line driving circuit is the same as that in the first embodiment. Here, unlike an SRAM, a DRAM includes
[0162]
Further, although not particularly illustrated, the pixel portion of the liquid crystal display device of the present invention can be configured using a ferroelectric memory (Ferroelectric RAM: FeRAM) as another type of storage circuit. FeRAM is a non-volatile memory having a writing speed equivalent to that of SRAM or DRAM, and can further reduce power consumption of the liquid crystal display device of the present invention by utilizing the characteristics such as low writing voltage. In addition, the configuration can be made with a flash memory or the like.
[0163]
[Example 8]
An active matrix display device using a drive circuit created by applying the present invention has various uses. In this embodiment, a semiconductor device incorporating a display device using a driver circuit created by applying the present invention will be described.
[0164]
Examples of such display devices include portable information terminals (electronic notebooks, mobile computers, mobile phones, etc.), video cameras, digital cameras, personal computers, televisions, and the like. Examples of these are shown in FIGS. 15 and 16.
[0165]
FIG. 15A illustrates a mobile phone, which includes a
[0166]
FIG. 15B illustrates a video camera which includes a main body 2611, a
[0167]
FIG. 15C illustrates a mobile computer or a portable information terminal, which includes a main body 2621, a camera portion 2622, an
[0168]
FIG. 15D illustrates a head mounted display which includes a main body 2631, a
[0169]
FIG. 15E illustrates a television set including a main body 2641, a
[0170]
FIG. 15F illustrates a portable book which includes a main body 2651, a
[0171]
FIG. 16A illustrates a personal computer, which includes a main body 2701, an
[0172]
FIG. 16B shows a player that uses a recording medium in which a program is recorded, and includes a main body 2711, a
[0173]
FIG. 16C illustrates a digital camera which includes a main body 2721, a
[0174]
FIG. 16D illustrates a one-eye head-mounted display which includes a display portion 2731 and a
【The invention's effect】
By storing digital video signals using a plurality of storage circuits arranged inside each pixel, the digital video signals stored in the storage circuit are repeatedly used in each frame period when displaying a still image. When continuously displaying still images, the source signal line driver circuit can be stopped. Therefore, it can greatly contribute to the reduction in power consumption of the entire liquid crystal display device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a pixel of the present invention having a plurality of memory circuits therein.
FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration example of a source signal line driver circuit for performing display using a pixel of the present invention.
FIG. 3 is a timing chart for performing display using the pixel of the present invention.
FIG. 4 is a detailed circuit diagram of a pixel of the present invention having a plurality of memory circuits therein.
FIG. 5 is a diagram showing a circuit configuration example of a source signal line driver circuit that does not have a second latch circuit;
6 is a detailed circuit diagram of a pixel driven by the source signal line driver circuit of FIG.
7 is a timing chart for performing display using the circuits described in FIGS. 5 and 6. FIG.
FIG. 8 is a detailed circuit diagram of a pixel of the present invention when a dynamic memory is used as a memory circuit.
FIG. 9 is a diagram showing an example of a manufacturing process of a liquid crystal display device having a pixel of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing an example of a manufacturing process of a liquid crystal display device having a pixel of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing an example of a manufacturing process of a liquid crystal display device having a pixel of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing an example of a manufacturing process of a liquid crystal display device having a pixel of the present invention.
FIG. 13 is a diagram schematically showing an overall circuit configuration of a conventional liquid crystal display device.
FIG. 14 is a diagram showing a circuit configuration example of a source signal line driver circuit of a conventional liquid crystal display device.
FIG 15 illustrates an example of an electronic device to which a display device including a pixel of the invention can be applied.
FIG 16 is a diagram showing an example of an electronic device to which a display device having a pixel of the invention can be applied;
FIG. 17 is a diagram showing a circuit configuration example of a source signal line driver circuit that does not have a second latch circuit;
FIG. 18 is a timing chart for performing display using the circuit described in FIG. 17;
FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of a reflective liquid crystal display device.
20 is a circuit diagram of a pixel driven by the source signal line driver circuit of FIG.
Claims (25)
前記複数の画素はそれぞれ、ｎ個（ｎは自然数、２≦ｎ）の書き込み用トランジスタと、ｎ個の読み出し用トランジスタと、ｎビットのデジタル映像信号をｍフレーム分（ｍは自然数、１≦ｍ）記憶するｎ×ｍ個の記憶回路と、ｎ個の書き込み用記憶回路選択部と、ｎ個の読み出し用記憶回路選択部と、液晶素子とを有し、
前記ｎ個の書き込み用トランジスタのゲート電極はそれぞれ、ｎ本の書き込み用ゲート信号線の、それぞれ異なるいずれか１本と電気的に接続され、ソース領域とドレイン領域とは、一方はソース信号線と電気的に接続され、他方は前記ｎ個の書き込み用記憶回路選択部の、それぞれ異なるいずれか１個の信号入力部と電気的に接続され、
前記ｎ個の書き込み用記憶回路選択部はそれぞれｍ個の信号出力部を有し、前記ｍ個の信号出力部はそれぞれ、異なる前記記憶回路の信号入力部と電気的に接続され、
前記ｎ個の読み出し用記憶回路選択部はそれぞれｍ個の信号入力部を有し、前記ｍ個の信号入力部はそれぞれ、前記異なる前記記憶回路の信号出力部と電気的に接続され、
前記ｎ個の読み出し用トランジスタのゲート電極はそれぞれ、ｎ本の読み出し用ゲート信号線の、それぞれ異なるいずれか１本と電気的に接続され、ソース領域とドレイン領域とは、一方は前記ｎ個の読み出し用記憶回路選択部の、それぞれ異なるいずれか１個の信号出力部と電気的に接続され、他方は、前記液晶素子の一方の電極と電気的に接続されていることを特徴とする液晶表示装置。In a liquid crystal display device having a plurality of pixels,
Each of the plurality of pixels includes n (n is a natural number, 2 ≦ n) write transistors, n read transistors, and n-bit digital video signals for m frames (m is a natural number, 1 ≦ m ) N × m memory circuits to store, n write memory circuit selection units, n read memory circuit selection units, and a liquid crystal element,
Each said n is the gate electrode of the writing transistor, the n number of writing gate signal lines are connected differently to any one of the electrically respectively, the source and drain regions, one source signal line Electrically connected, and the other one is electrically connected to any one of the different n signal input units of the n write memory circuit selection units,
Each of the n write memory circuit selection units has m signal output units, and each of the m signal output units is electrically connected to a signal input unit of a different memory circuit,
Each of the n read memory circuit selection units has m signal input units, and each of the m signal input units is electrically connected to a signal output unit of the different storage circuit,
The gate electrodes of the n readout transistors are electrically connected to any one of n readout gate signal lines, and one of the source region and the drain region is the n number of the readout gate signal lines . the readings out storage circuit selecting unit, connected differently to any one of the signal output unit electrically respectively, and the other, characterized in that it is one electrode electrically connected to the liquid crystal element Liquid crystal display device.
前記複数の画素はそれぞれ、ｎ個（ｎは自然数、２≦ｎ）の書き込み用トランジスタと、ｎ個の読み出し用トランジスタと、ｎビットのデジタル映像信号をｍフレーム分（ｍは自然数、１≦ｍ）記憶するｎ×ｍ個の記憶回路と、ｎ個の書き込み用記憶回路選択部と、ｎ個の読み出し用記憶回路選択部と、液晶素子とを有し、
前記ｎ個の書き込み用トランジスタのゲート電極はそれぞれ、書き込み用ゲート信号線と電気的に接続され、ソース領域とドレイン領域とは、一方はｎ本のソース信号線の、それぞれ異なる１本と電気的に接続され、他方は前記ｎ個の書き込み用記憶回路選択部の、それぞれ異なるいずれか１個の信号入力部と電気的に接続され、
前記ｎ個の書き込み用記憶回路選択部はそれぞれｍ個の信号出力部を有し、前記ｍ個の信号出力部はそれぞれ、異なる前記記憶回路の信号入力部と電気的に接続され、
前記ｎ個の読み出し用記憶回路選択部はそれぞれｍ個の信号入力部を有し、前記ｍ個の信号入力部はそれぞれ、前記異なる前記記憶回路の信号出力部と電気的に接続され、
前記ｎ個の読み出し用トランジスタのゲート電極はそれぞれ、ｎ本の読み出し用ゲート信号線の、それぞれ異なるいずれか１本と電気的に接続され、ソース領域とドレイン領域とは、一方は前記ｎ個の読み出し用記憶回路選択部の、それぞれ異なるいずれか１個の信号出力部と電気的に接続され、他方は、前記液晶素子の一方の電極と電気的に接続されていることを特徴とする液晶表示装置。In a liquid crystal display device having a plurality of pixels,
Each of the plurality of pixels includes n (n is a natural number, 2 ≦ n) write transistors, n read transistors, and n-bit digital video signals for m frames (m is a natural number, 1 ≦ m). ) N × m memory circuits to store, n write memory circuit selectors, n read memory circuit selectors, and a liquid crystal element,
Each said n is the gate electrode of the writing transistor, is connected to write-out gate signal line electrically for write, the source region and the drain region, the source signal line of one is n present, a different one Electrically connected, and the other is electrically connected to one of the different signal input units of each of the n write memory circuit selection units,
Each of the n write memory circuit selection units has m signal output units, and each of the m signal output units is electrically connected to a signal input unit of a different memory circuit,
Each of the n read memory circuit selection units has m signal input units, and each of the m signal input units is electrically connected to a signal output unit of the different storage circuit,
The gate electrodes of the n readout transistors are electrically connected to any one of n readout gate signal lines, and one of the source region and the drain region is the n number of the readout gate signal lines . the readings out storage circuit selecting unit, connected differently to any one of the signal output unit electrically respectively, and the other, characterized in that it is one electrode electrically connected to the liquid crystal element Liquid crystal display device.
前記複数の画素はそれぞれ、複数の書き込み用トランジスタと、複数の読み出し用トランジスタと、デジタル映像信号を記憶する複数の記憶回路と、複数の書き込み用記憶回路選択部と、複数の読み出し用記憶回路選択部と、液晶素子とを有し、Each of the plurality of pixels includes a plurality of writing transistors, a plurality of reading transistors, a plurality of storage circuits for storing digital video signals, a plurality of writing storage circuit selection units, and a plurality of reading storage circuit selections. And a liquid crystal element,
前記複数の書き込み用トランジスタのゲート電極はそれぞれ、複数本の書き込み用ゲート信号線の、それぞれ異なるいずれか１本と電気的に接続され、ソース領域とドレイン領域とは、一方はソース信号線と電気的に接続され、他方は前記複数の書き込み用記憶回路選択部の、それぞれ異なるいずれか１個の信号入力部と電気的に接続され、Each of the gate electrodes of the plurality of writing transistors is electrically connected to any one of the plurality of writing gate signal lines, and one of the source region and the drain region is electrically connected to the source signal line. The other is electrically connected to any one of the different signal input units of the plurality of write memory circuit selection units,
前記複数の書き込み用記憶回路選択部はそれぞれ複数の信号出力部を有し、前記複数の信号出力部はそれぞれ、異なる前記記憶回路の信号入力部と電気的に接続され、Each of the plurality of write memory circuit selection units has a plurality of signal output units, and each of the plurality of signal output units is electrically connected to a signal input unit of a different storage circuit,
前記複数の読み出し用記憶回路選択部はそれぞれ複数の信号入力部を有し、前記複数の信号入力部はそれぞれ、前記異なる前記記憶回路の信号出力部と電気的に接続され、Each of the plurality of read memory circuit selection units includes a plurality of signal input units, and each of the plurality of signal input units is electrically connected to a signal output unit of the different storage circuit,
前記複数の読み出し用トランジスタのゲート電極はそれぞれ、複数本の読み出し用ゲート信号線の、それぞれ異なるいずれか１本と電気的に接続され、ソース領域とドレイン領域とは、一方は前記複数の読み出し用記憶回路選択部の、それぞれ異なるいずれか１個の信号出力部と電気的に接続され、他方は、前記液晶素子の一方の電極と電気的に接続されていることを特徴とする液晶表示装置。Each of the gate electrodes of the plurality of read transistors is electrically connected to any one of the plurality of read gate signal lines, and one of the source region and the drain region is the plurality of read gate signals. A liquid crystal display device, wherein the memory circuit selection unit is electrically connected to any one of the different signal output units, and the other is electrically connected to one electrode of the liquid crystal element.
前記複数の画素はそれぞれ、複数の書き込み用トランジスタと、複数の読み出し用トランジスタと、デジタル映像信号を記憶する複数の記憶回路と、複数の書き込み用記憶回路選択部と、複数の読み出し用記憶回路選択部と、液晶素子とを有し、Each of the plurality of pixels includes a plurality of writing transistors, a plurality of reading transistors, a plurality of storage circuits that store digital video signals, a plurality of writing storage circuit selection units, and a plurality of reading storage circuit selections. And a liquid crystal element,
前記複数の書き込み用トランジスタのゲート電極はそれぞれ、書き込み用ゲート信号線と電気的に接続され、ソース領域とドレイン領域とは、一方は複数本のソース信号線の、それぞれ異なる１本と電気的に接続され、他方は前記複数の書き込み用記憶回路選択部の、それぞれ異なるいずれか１個の信号入力部と電気的に接続され、The gate electrodes of the plurality of write transistors are electrically connected to the write gate signal line, and one of the source region and the drain region is electrically connected to a different one of the plurality of source signal lines. And the other is electrically connected to any one of the different signal input units of the plurality of write memory circuit selection units,
前記複数の書き込み用記憶回路選択部はそれぞれ複数の信号出力部を有し、前記複数の信号出力部はそれぞれ、異なる前記記憶回路の信号入力部と電気的に接続され、Each of the plurality of write memory circuit selection units has a plurality of signal output units, and each of the plurality of signal output units is electrically connected to a signal input unit of a different storage circuit,
前記複数の読み出し用記憶回路選択部はそれぞれ複数の信号入力部を有し、前記複数の信号入力部はそれぞれ、前記異なる記憶回路の信号出力部と電気的に接続され、Each of the plurality of read storage circuit selection units has a plurality of signal input units, and each of the plurality of signal input units is electrically connected to a signal output unit of the different storage circuit,
前記複数の読み出し用トランジスタのゲート電極はそれぞれ、複数本の読み出し用ゲート信号線の、それぞれ異なるいずれか１本と電気的に接続され、ソース領域とドレイン領域とは、一方は前記複数の読み出し用記憶回路選択部の、それぞれ異なるいずれか１個の信号出力部と電気的に接続され、他方は、前記液晶素子の一方の電極と電気的に接続されていることを特徴とする液晶表示装置。Each of the gate electrodes of the plurality of read transistors is electrically connected to any one of the plurality of read gate signal lines, and one of the source region and the drain region is the plurality of read gate signals. A liquid crystal display device, wherein the memory circuit selection unit is electrically connected to any one of the different signal output units, and the other is electrically connected to one electrode of the liquid crystal element.
クロック信号とスタートパルスとにしたがって、順次サンプリングパルスを出力するシフトレジスタと、
前記サンプリングパルスにしたがって、前記ｎビットのデジタル映像信号を保持する第１のラッチ回路と、
前記第１のラッチ回路に保持された前記ｎビットのデジタル映像信号が転送される第２のラッチ回路と、
前記第２のラッチ回路に転送された前記ｎビットのデジタル映像信号を１ビットずつ順に選択し、前記ソース信号線に出力する、ビット信号選択スイッチとを有することを特徴とする液晶表示装置。In claim 1 ,
A shift register that sequentially outputs sampling pulses in accordance with a clock signal and a start pulse;
In accordance with the sampling pulse, a first latch circuit for holding the digital video signal of the n bits,
A second latch circuit to which the n-bit digital video signal held in the first latch circuit is transferred;
A liquid crystal display device comprising: a bit signal selection switch that sequentially selects the n-bit digital video signal transferred to the second latch circuit bit by bit and outputs the selected signal to the source signal line.
クロック信号とスタートパルスとにしたがって、順次サンプリングパルスを出力するシフトレジスタと、
前記サンプリングパルスにしたがって、前記ｎビットのデジタル映像信号のうち、１ビットの前記デジタル映像信号を保持する第１のラッチ回路と、
前記第１のラッチ回路に保持された前記１ビットの前記デジタル映像信号が転送され、前記ｎ本のソース信号線に前記１ビットの前記デジタル映像信号を出力する第２のラッチ回路とを有することを特徴とする液晶表示装置。In claim 2 ,
A shift register that sequentially outputs sampling pulses in accordance with a clock signal and a start pulse;
In accordance with the sampling pulse, among the digital video signal of the n bits, a first latch circuit for holding the digital video signal of one bit,
A second latch circuit that transfers the 1-bit digital video signal held in the first latch circuit and outputs the 1-bit digital video signal to the n source signal lines; A liquid crystal display device.
クロック信号とスタートパルスとにしたがって、順次サンプリングパルスを出力するシフトレジスタと、
前記サンプリングパルスにしたがって、前記ｎビットのデジタル映像信号のうち、１ビットの前記デジタル映像信号を保持し、前記ｎ本のソース信号線に前記１ビットの前記デジタル映像信号を出力するラッチ回路とを有することを特徴とする液晶表示装置。In claim 2 ,
A shift register that sequentially outputs sampling pulses in accordance with a clock signal and a start pulse;
In accordance with the sampling pulse, said among the n bit digital video signal, 1 the retaining digital video signal bits, said n number of source signal lines in the one bit of the digital video signal output to Lula pitch A liquid crystal display device comprising a circuit.
クロック信号とスタートパルスとにしたがって、順次サンプリングパルスを出力するシフトレジスタと、A shift register that sequentially outputs sampling pulses in accordance with a clock signal and a start pulse;
前記サンプリングパルスにしたがって、前記デジタル映像信号を保持する第１のラッチ回路と、A first latch circuit for holding the digital video signal in accordance with the sampling pulse;
前記第１のラッチ回路に保持された前記デジタル映像信号が転送される第２のラッチ回路と、A second latch circuit to which the digital video signal held in the first latch circuit is transferred;
前記第２のラッチ回路に転送された前記デジタル映像信号を前記ソース信号線に出力する、ビット信号選択スイッチとを有することを特徴とする液晶表示装置。A liquid crystal display device comprising: a bit signal selection switch for outputting the digital video signal transferred to the second latch circuit to the source signal line.
クロック信号とスタートパルスとにしたがって、順次サンプリングパルスを出力するシフトレジスタと、A shift register that sequentially outputs sampling pulses in accordance with a clock signal and a start pulse;
前記サンプリングパルスにしたがって、前記デジタル映像信号を保持する第１のラッチ回路と、A first latch circuit for holding the digital video signal in accordance with the sampling pulse;
前記第１のラッチ回路に保持された前記デジタル映像信号が転送され、前記複数本のソース信号線に前記デジタル映像信号を出力する第２のラッチ回路とを有することを特徴とする液晶表示装置。2. A liquid crystal display device comprising: a second latch circuit that transfers the digital video signal held in the first latch circuit and outputs the digital video signal to the plurality of source signal lines.
クロック信号とスタートパルスとにしたがって、順次サンプリングパルスを出力するシフトレジスタと、A shift register that sequentially outputs sampling pulses in accordance with a clock signal and a start pulse;
前記サンプリングパルスにしたがって、前記デジタル映像信号を保持し、前記複数本のソース信号線に前記デジタル映像信号を出力するラッチ回路とを有することを特徴とする液晶表示装置。A liquid crystal display device comprising: a latch circuit that holds the digital video signal according to the sampling pulse and outputs the digital video signal to the plurality of source signal lines.
前記複数の画素はそれぞれ、前記記憶回路をリフレッシュするためのリフレッシュ用トランジスタを有することを特徴とする液晶表示装置。Each of the plurality of pixels has a refresh transistor for refreshing the memory circuit.
前記書き込み用トランジスタは、薄膜トランジスタであることを特徴とする液晶表示装置。The liquid crystal display device, wherein the writing transistor is a thin film transistor.
前記読み出し用トランジスタは、薄膜トランジスタであることを特徴とする液晶表示装置。The liquid crystal display device, wherein the reading transistor is a thin film transistor.
前記記憶回路は、スタティック型メモリ（ＳＲＡＭ）であることを特徴とする液晶表示装置。In any one of Claims 1 thru | or 13 ,
The liquid crystal display device , wherein the memory circuit is a static memory (SRAM).
前記記憶回路は、強誘電体メモリ（ＦｅＲＡＭ）であることを特徴とする液晶表示装置。In any one of Claims 1 thru | or 13 ,
The liquid crystal display device , wherein the memory circuit is a ferroelectric memory (FeRAM).
前記記憶回路は、ダイナミック型メモリ（ＤＲＡＭ）であることを特徴とする液晶表示装置。In any one of Claims 1 thru | or 13 ,
The liquid crystal display device , wherein the memory circuit is a dynamic memory (DRAM).
前記記憶回路は、ガラス基板上に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。In any one of Claims 1 thru | or 16 ,
The liquid crystal display device, wherein the memory circuit is formed on a glass substrate.
前記記憶回路は、プラスチック基板上に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。In any one of Claims 1 thru | or 16 ,
The liquid crystal display device, wherein the memory circuit is formed on a plastic substrate.
前記記憶回路は、ステンレス基板上に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。In any one of Claims 1 thru | or 16 ,
The liquid crystal display device, wherein the memory circuit is formed on a stainless steel substrate.
前記記憶回路は、単結晶ウェハ上に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。In any one of Claims 1 thru | or 16 ,
The liquid crystal display device, wherein the memory circuit is formed on a single crystal wafer.
前記記憶回路は、薄膜トランジスタを有することを特徴とする液晶表示装置。The liquid crystal display device, wherein the memory circuit includes a thin film transistor.
前記書き込み用記憶回路選択部は、薄膜トランジスタを有することを特徴とする液晶表示装置。The liquid crystal display device, wherein the memory circuit selection unit for writing includes a thin film transistor.
前記読み出し用記憶回路選択部は、薄膜トランジスタを有することを特徴とする液晶表示装置。The liquid crystal display device, wherein the memory circuit selection unit for reading includes a thin film transistor.
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