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JP4176385B2 - Image display device - Google Patents

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JP4176385B2
JP4176385B2 JP2002159149A JP2002159149A JP4176385B2 JP 4176385 B2 JP4176385 B2 JP 4176385B2 JP 2002159149 A JP2002159149 A JP 2002159149A JP 2002159149 A JP2002159149 A JP 2002159149A JP 4176385 B2 JP4176385 B2 JP 4176385B2
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幸夫 田中
宗広 浅見
靖 久保田
一 鷲尾
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Sharp Corp
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Sharp Corp
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル映像信号を入力する画像表示装置の駆動方法に関し、前記駆動方法を用いた画像表示装置に関する。さらに、前記画像表示装置を用いた電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、多結晶シリコン膜を活性層に用いた薄膜トランジスタ(TFT)の研究開発が活発に行われている。多結晶シリコン膜を用いたTFTは、非晶質シリコン膜を用いたTFTと比べて移動度が2桁以上高いため、TFTのゲート幅を小さく微細化しても回路の動作に必要な電流値を十分確保できる。よって、アクティブマトリクス型のフラットパネルディスプレイの画素部とその駆動回路を同一基板上に一体形成した、システム・オン・パネルの実現が可能である。
【0003】
システム・オン・パネルの実現は、ディスプレイの組立工程や検査工程の削減によるコストダウンを可能にし、また、フラットパネルディスプレイの小型化、高精細化をも可能にする。
【0004】
ところで、画像表示装置の駆動回路には、アナログのビデオ信号を用いて駆動するものと、デジタルのビデオ信号を用いて駆動するものとがある。デジタルのビデオ信号を用いて駆動する駆動回路は、デジタル方式の放送電波をアナログに変換せずにそのまま駆動回路に入力することが可能であり、近年のデジタル放送に対応することができるので有望視されている。
【0005】
デジタルのビデオ信号を用いて駆動するアクティブマトリクス型画像表示装置の一種である、アクティブマトリクス型液晶表示装置の一般的な構成を、図20に示す。図20に示すように、液晶表示装置は信号線駆動回路9001、走査線駆動回路9002、画素部9003、信号線9004、走査線9005、画素TFT9006、液晶セル9007などによって構成されている。液晶セル9007は、画素電極と、対向電極と、画素電極と対向電極の間に設けられた液晶とを有している。
【0006】
信号線駆動回路9001の詳細な構成を図21に示す。図22は図21に示した信号線駆動回路におけるタイミングチャートである。ここでは、k(水平)×l(垂直)の画素を持つ画像表示装置を例に取って説明する。説明をわかりやすくするため、デジタル映像信号が3ビットの場合を例示するが、実際の画像表示装置ではビット数は3には限定しない。また、図21、図22ではk=640と具体的な数値を用いて示した。
【0007】
一般的な信号線駆動回路は主に、シフトレジスタ9100、第1及び第2の記憶回路群9101、9102、D/A変換回路群9103を有している。シフトレジスタ9100は複数のディレイ型フリップフロップ(DFF)を有している。また、第1の記憶回路群9101及び第2の記憶回路群9102は、それぞれ複数の第1の記憶回路及び複数の第2の記憶回路を有している。なお、図21では第1の記憶回路として第1のラッチ(LAT1)、第2の記憶回路として第2のラッチ(LAT2)を用いている。そしてD/A変換回路群9103は複数のD/A変換回路(DAC)を有している。
【0008】
シフトレジスタ9100は、入力された信号線駆動回路用クロック信号(S−CLK)および信号線駆動回路用スタートパルス(S−SP)によって、出力信号のパルスを順次シフトしていく。第1の記憶回路群9101は、シフトレジスタ9100の出力信号に同期して、デジタル映像信号を順次記憶する。第2の記憶回路群9102は、第1の記憶回路群9101の出力をラッチパルスに同期して記憶する。D/A変換回路群9103は、第2の記憶回路群9102の出力信号をアナログ信号に変換する。
【0009】
以下、上記信号線駆動回路のより詳しい構成及び動作について説明する。前述したシフトレジスタ9101のDFFの段数(図21に示すDFFの個数に相当)は、水平方向の画素数がkなので、k+1段となる。シフトレジスタの出力信号である制御信号(図21ではSR−001〜SR−640)は、図22に示すように、S−CLKの1周期分ずつシフトしたパルスを有している。制御信号(SR−001〜SR−640)は、直接またはバッファを介して第1の記憶回路群9101の第1のラッチ(LAT1)に入力される。
【0010】
第1のラッチ(LAT1)は前記制御信号に同期して、入力された3ビットのデジタル映像信号(D0〜D2)を記憶する。シフトレジスタ9100から出力される制御信号のパルスが、1ライン分の画素数kと同じ数だけシフトすることによって、1ライン分の画素に対応するデジタル映像信号が第1のラッチ(LAT1)に記憶される。よって、第1のラッチ(LAT1)は、3(デジタル映像信号のビット数)×k(水平方向における画素数)必要である。
【0011】
次に、帰線期間の間に、入力されたラッチパルス(LP)によって、第2の記憶回路群9102の第2のラッチ(LAT2)が動作し、第1のラッチ(LAT1)に記憶されたデジタル映像信号(図21、図22ではL1−001〜L1−640)が、第2のラッチ(LAT2)に記憶される。よって、第2のラッチ(LAT2)も同じく3×k必要である。なお、図21では、L1−001〜L1−640を、ビット数の区別はせずに、対応する画素ごとに番号を付して示した。
【0012】
帰線期間が終了し、次の水平走査期間になると、再び、シフトレジスタ9100は動作を始めて制御信号を出力し、第1のラッチ(LAT1)へのデジタル映像信号(D0〜D2)の入力が開始される。一方、第2のラッチ(LAT2)に記憶されていたデジタル映像信号(L2−001〜L2−640)は、D/A変換回路群9103のD/A変換回路(DAC)においてアナログ信号に変換され、各ソース信号線(S1〜S640)にアナログ映像信号として入力される。このアナログ映像信号は、各画素の画素TFTがオンすると、液晶セルの画素電極に書き込まれる。
【0013】
以上の動作によって、画像表示装置は表示を行なう。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
上記動作を行うデジタル方式の駆動回路は、アナログ方式に比べてその占有面積が非常に大きいという欠点がある。デジタル方式では、信号が“Hi”または“Lo”の2値であらわせるというメリットがあるが、その代わりデータ量が膨大になり、該データを処理するため回路素子の数も多くなる。よって、基板における駆動回路の占有面積の増大が抑えられなくなり、画像表示装置における小型化の大きな妨げとなっている。
【0015】
また近年、扱う情報量の急激な増加に伴い、画素数の増大化および画素の高精細化が図られている。しかし、画素数の増加にあわせて、駆動回路が有する回路素子の数も増加し、駆動回路の面積が増大することが予想される。
【0016】
ここで、一般に用いられているコンピュータの表示解像度の例を画素数と規格名とによって以下に示す。
画素数 規格名
640×480 VGA
800×600 SVGA
1024×768 XGA
1280×1024 SXGA
1600×1200 UXGA
【0017】
例えば、SXGA規格の場合、ビット数を8とすると、上述した従来の駆動回路では1280本の信号線に対して、第1の記憶回路、第2の記憶回路がそれぞれ10240(8×1280)個必要になる。また、ハイビジョンTV(HDTV)などのような高精細なテレビ受像機が普及し、コンピュータの世界のみならず、AVの分野においても、高精細な画像が必要になってきている。米国では、地上波デジタル放送がはじまり、日本においても、デジタル放送の時代が始まることになる。デジタル放送では画素数1920×1080の規格が有力であり、駆動回路の縮小が早急に求められている。
【0018】
しかし、前述したように、信号線駆動回路の占有面積は大きく、これが画像表示装置の小型化の妨げになっている。本発明は、そのような問題点を解決するために、信号線駆動回路の占有面積を削減し、小型化に有利な技術を提供するものである。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題に鑑み、信号線駆動回路内の記憶回路やD/A変換回路をn本(nは2以上の自然数)の信号線で共用する。そして、1水平走査期間をn個に分割し、その分割された各期間に、記憶回路やD/A変換回路がそれぞれ異なる信号線に対して処理を行なうことで、1水平走査期間内に、全ての信号線に映像信号を入力することができる。こうして信号線駆動回路内の記憶回路やD/A変換回路の数を従来例のn分の1にすることが可能となる。
【0020】
さらに本発明では、該n本の信号線に映像信号を入力する順序を、1水平走査期間毎または複数の水平走査期間毎に変えるようにした。
【0021】
隣り合う信号線は、直接的あるいは間接的に容量結合されている。そのため、1つの信号線に映像信号が書き込まれると、該信号線に隣接する信号線に保持されていた電位が影響を受け、変化する。つまり、最初に映像信号を書き込まれた信号線ほど、後から映像信号が書き込まれた信号線の書き込みの影響を受けて変化しやすい。
【0022】
よって、映像信号を入力する順序が固定されていると、常に特定の信号線の電位だけが、その理想値からのずれが大きくなる。そして、電位が変化した信号線に接続された画素においては、常に他の信号線に接続された画素と相対的な階調表現が異なってしまい、人間の目に信号線と平行な縦縞が視認されてしまう。
【0023】
しかし、本発明では、一定の期間毎(具体的には1水平走査期間毎、または複数の水平走査期間毎)に、書き込み電位に変調を受けた画素の水平方向における位置が変わるため、人間の目に縦縞が視認されにくい。
【0024】
なお、映像信号を入力する信号線の順序は、ランダムでも良いし、ある一定の規則性を有していても良い。また、1水平走査期間ごとに順序を変えなくとも良く、2水平走査期間ごと、またはそれ以上の水平走査期間毎に順序を変えるようにしても良い。ただし、人間の目に縦縞が視認されにくくなる程度に、水平走査期間の数を設定することが肝要である。フレーム周波数を高くすると縦縞が見えにくくなることから、フレーム周波数との兼ね合いで、順序を変える水平走査期間の数を設定することが好ましい。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。ここでは、一般に水平方向と垂直方向の画素数をそれぞれk、lとした画像表示装置を例にとって説明する。本実施の形態では、デジタル映像信号が3ビットの場合について説明するが、本発明は3ビットに限らず、6ビット、8ビットまたはそれ以外のビット数についても適用可能である。また、以下の説明において、1つのD/A変換回路を共用している信号線の数を示すパラメータとしてnを用いるが、水平方向の画素数kがnの倍数ではないとき、新たに画素を適当に付け加え、水平方向の画素数をkよりも大きいnの倍数k’にする。この場合、画素数k’を新たにkと定義すれば良い。そして、付け加えた画素を仮想的なものとして取り扱えば、実際の動作には何ら支障をきたさない。
【0026】
図1に本実施の形態の信号線駆動回路の構成を、図2にはそのタイミングチャートを示す。ただし、図1、図2では水平方向の画素数k=640の具体例を示している。以下では、一般的な説明としてkなどの記号を用いるが、〔 〕内にはk=640の場合の具体的な数字を示すことにする。また図1ではn=4の場合について示しているが、nは2以上の自然数であれば、この数値に限定されない。
【0027】
本実施の形態の信号線駆動回路は、複数のディレイ型フリップフロップ(DFF)を有するシフトレジスタ101と、複数の第1の記憶回路を有する第1の記憶回路群102と、複数の第2の記憶回路を有する第2の記憶回路群103と、複数のD/A変換回路(DAC)を有するD/A変換回路群104と、複数の信号線選択回路(SEL)とを有する信号線選択回路群105とを有している。なお、図1では第1の記憶回路として第1のラッチ(LAT1)、第2の記憶回路として第2のラッチ(LAT2)を用いている。図1では図21で示した画像表示装置とは異なり、2種類のラッチ信号線(LPa、LPb)が供給され、第2の記憶回路の前半部(1〜80〔1〜k/2n〕段目のDFFに対応するLAT2)に第1のラッチ信号線(LPa)が、後半部(81〜160〔1+(k/2n)〜k/n〕段目のDFFに対応するLAT2)に第2のラッチ信号線(LPb)がそれぞれ接続されている。なお、本発明においてラッチ信号線は1つでも良い。
【0028】
具体的には、図1ではシフトレジスタ101は、DFFが(k/n)+1段〔161段〕、第1の記憶回路(LAT1)と第2の記憶回路(LAT2)がそれぞれ3k/n個〔480個〕、そしてD/A変換回路(DAC)がk/n個〔160個〕で構成されている。図1から判るように、信号線駆動回路を構成する回路の数が図21に示した信号線駆動回路に比べ、およそn分の1〔4分の1〕になる。
【0029】
次にその動作について、図2を参照しながら説明する。シフトレジスタ101には信号線駆動回路用スタートパルス(S−SP)と信号線駆動回路用クロック信号(S−CLK)が入力される。図22では1水平走査期間にS−SPのパルスが1回出現するのに対し、本実施の形態ではn回〔4回〕出現する。シフトレジスタ101は図22と同様に、入力されたS−SPとS−CLKによって、出力信号のパルスを順次シフトしていく。出力信号は制御信号〔SR−001〜SR−160〕として第1の記憶回路(LAT1)に入力する。
【0030】
シフトレジスタ101から出力される制御信号のパルスに同期して、デジタル映像信号(D0〜D2)が第1の記憶回路(LAT1)に順次記憶される。そしてDFFの段数は図21のおよそn分の1〔4分の1〕になり、本発明では、第1の記憶回路が1水平走査期間の間にn回〔4回〕の記憶動作を行なう。なお、図1では、第1の記憶回路群102から第2の記憶回路群103に入力するデジタル映像信号L1−001〜L1−160を、ビット数の区別はせずに、対応する信号線ごとに番号を付して示した。
【0031】
図21と異なり、デジタル映像信号L1−001〜L1−160はそれぞれ、n本の信号線に対応している。例えば図2では、デジタル映像信号L1−001は信号線S1〜Sn〔S1〜S4〕に順に対応している。同様に、デジタル映像信号L1−001〜L1−160は、対応する信号線の番号によって表すと、順に、S1〜Sn、Sn+1〜S2n、S2n+1〜S3n、…、Sk−n+1〜Sk〔S1〜S4、S5〜S8、S9〜S12、…、S637〜S640〕と表される。
【0032】
1水平走査期間に、デジタル映像信号L1−i(i=1〜160)は対応するn本の信号線の情報を出力するが、その対応する信号線の順序は必ずしも固定されてはいない。本発明では、1水平走査期間毎に、デジタル映像信号L1−i(i=1〜160)が信号線に関して出力する順番を変える。言い換えると、デジタル映像信号L1−001〜L1−160のそれぞれに対応する信号線の順序を、1水平走査期間毎に変える。この順序は、後述する信号線選択回路の信号線の選択順と同一になるようにデジタル映像信号(D0〜D2)のデータ並びを変換することで実現する。
【0033】
1水平走査期間に2種類のラッチ信号線(LPa、LPb)を介してそれぞれ第2の記憶回路群103に入力されるラッチパルスは、n個づつ、合計で2n個〔8個〕のパルスが出現する。ラッチパルスは帰線期間だけでなく、デジタル映像信号が入力されている期間も入力される。
【0034】
本実施の形態では、(k/2n)段目〔80段目〕の第1の記憶回路(LAT1)への、先の信号線に対応するデジタル映像信号の書き込みが終了してから、1段目の第1の記憶回路(LAT1)に書き込まれたデータが、次の信号線に対応するデジタル映像信号に書き換えられる前に、ラッチパルスが第1のラッチ信号線(LPa)に入力される。また、(k/n)段目〔160段目〕の第1の記憶回路(LAT1)への、先の信号線に対応するデジタル映像信号の書き込みが終了してから、(k/2n)+1段目〔81段目〕の第1の記憶回路(LAT1)に書き込まれたデータが、次の信号線に対応するデジタル映像信号に書き換えられる前に、ラッチパルスが第2のラッチ信号線(LPb)に入力される。
【0035】
つまり、前半の第1の記憶回路へのデジタル映像信号の書き込みが終了すると、後半の第1の記憶回路へのデジタル映像信号の書き込みが開始される。後半の第1の記憶回路へのデジタル映像信号の書き込みが行われている間に、前半の第1の記憶回路に書き込まれているデジタル映像信号は、前半の第2の記憶回路に転送される。後半の第1の記憶回路へのデジタル映像信号の書き込みが終了すると、前半の第1の記憶回路への、次のデジタル映像信号の書き込みが開始される。前半の第1の記憶回路へのデジタル映像信号の書き込みが行われている間に、後半の第1の記憶回路に書き込まれているデジタル映像信号は、後半の第2の記憶回路に転送される。
【0036】
これらの動作により、各信号線に対応するデジタル映像信号が第2の記憶回路群103へ順次転送される。
【0037】
なお、図1では、ラッチパルス線を2つ設け、ラッチパルスを1水平走査期間に2n回〔8回〕入力した例を示したが、本発明はこの構成に限定されない。全ての第2の記憶回路(LAT2)を1つのラッチパルス線に接続するようにしても良い。この場合、シフトレジスタ101が1回走査を終了するごとに帰線期間を設け、デジタル映像信号の第1の記憶回路への書き込みを前記帰線期間において中断する必要がある。そして該帰線期間において、全ての第1の記憶回路(LAT1)から全ての第2の記憶回路(LAT2)への転送を行う。そして、ラッチパルスの入力は1水平走査期間中にn回〔4回〕となる。
【0038】
第2の記憶回路(LAT2)から出力される3ビットのデジタル映像信号は、D/A変換回路(DAC)に入力され、アナログ映像信号に変換される。なお、第2の記憶回路とD/A変換回路の間に、バッファ回路、レベルシフト回路、出力の期間を制限するイネーブル回路などを入れても良い。変換されたアナログ映像信号は、信号線選択回路群105が有する信号線選択回路(SEL)を介して、適切な信号線へ書き込まれる。
【0039】
信号線選択回路(SEL)によって、適切な信号線へアナログ映像信号が書き込まれるタイミングは、ラッチパルスの入力されるタイミングによって決まる。1水平走査期間内に、シフトレジスタがn回走査するのに対応し、上記のように第2の記憶回路もn回記憶動作を繰り返す。よって、ある信号線に対応するデジタル映像信号が第2の記憶回路に記憶されている間に、D/A変換回路(DAC)から出力されるアナログ映像信号を対応する信号線を選択して書き込みを完了させなければならない。
【0040】
信号線選択回路(SEL)から信号線へのアナログ映像信号の入力は、信号線選択回路(SEL)に入力される選択信号のパルスに同期して行われる。選択信号のパルスは、1水平走査期間にn回出現する。
【0041】
なお本発明では、n本の信号線の、アナログ映像信号が入力される順番を1水平走査期間毎または複数の水平走査期間毎に変える。なお信号線の選択順は、信号線選択回路(SEL)に入力される選択信号SS1〜SS4〔SS1〜SSn〕によって制御される。
【0042】
アナログ映像信号を入力する信号線の順序は、ランダムでも良いし、ある一定の規則性を有していても良い。また、1水平走査期間ごとに順序を変えなくとも良く、2水平走査期間ごと、またはそれ以上の水平走査期間毎に順序を変えるようにしても良い。例えば、1フレーム期間毎に順序を変えても良い。ただし、人間の目に縦縞が視認されにくくなる程度に、水平走査期間の数を設定することが肝要である。フレーム周波数を高くすると縦縞が見えにくくなることから、フレーム周波数との兼ね合いで、順序を変える水平走査期間の数を設定することが好ましい。
【0043】
表1に本実施の形態の信号線の選択順を示す。
【0044】
【表1】

Figure 0004176385
【0045】
信号線が表1に示した順序で選択された場合に、画素にアナログ映像信号が書き込まれる順序を、図3(A)に模式図で示す。なお比較のため、画素にアナログ映像信号が書き込まれる一般的な順序を、図3(B)に模式図で示す。
【0046】
図3(A)に示すとおり、表1に示す順序で信号線を選択した場合、アナログ映像信号が最初に書き込まれる信号線が、1水平走査期間毎に異なる。一方、図3(B)に示すとおり、信号線の選択順が固定されている場合は、各水平走査期間において常に同じ信号線に最初にアナログ映像信号が書き込まれる。
【0047】
よって、表1に示した駆動方法では、最初に映像信号が書き込まれる信号線の電位が変化しても、1水平走査期間毎に変調を受けた電位が書き込まれる画素の水平方向における位置が変わるため、人間の目に縦縞が視認されにくい。なお、図3(A)の駆動例において、アナログ映像信号が最初に書きこまれる信号線が、複数の水平走査期間毎に異なっていても良い。
【0048】
なお本発明の信号線の選択順は、表1に示した順序に限定されない。表1に示すようにある一定の規則性を有していても良いし、ランダムであっても良い。表2に、本発明の信号線の選択順の、表1とは異なる例を示す。
【0049】
【表2】
Figure 0004176385
【0050】
表2では表1と異なり、1水平走査期間毎に、最初に選択される信号線の番号が異なっており、なおかつ、全ての信号線が、必ずいずれかの水平走査期間において最初に選択されている。上記構成では、最初に選択される期間が全ての信号線において設けられているので、表1の駆動方法に比べ、フレーム周波数が同じでも縦縞がより視認されにくくなる。
【0051】
また、1水平走査期間毎または複数の水平走査期間毎に信号線の選択順を変え、さらに各フレーム期間毎に信号線の選択順を変えるようにしても良い。例えば、先のフレーム期間においては表1に示した順序で信号線を選択し、次に出現するフレーム期間においては、表2に示した順序で信号線を選択するようにしても良い。この構成により、単に水平走査期間毎に順序を変える駆動方法に比べて、フレーム周波数が同じでも縦縞がより視認されにくくなる。
【0052】
なお、本発明の実施の形態では、デジタル映像信号を入力し、各信号線に対応するアナログ映像信号を出力する信号線駆動回路(いわゆるデジタル信号線駆動回路)を例に挙げて示しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、アナログ映像信号を入力し、各信号線に対応するアナログ映像信号を出力する信号線駆動回路(いわゆるアナログ信号線駆動回路)を用いていても良い。
【0053】
本発明は上記構成により、信号線駆動回路内の回路素子の数を従来例のn分の1にすることが可能である。また、階調の異なる画素の水平方向における位置が変わるため、フレーム周波数を変えなくとも人間の目に縦縞が視認されにくくなる。
【0054】
また、以上の実施の形態の説明において、第1の記憶回路を制御する回路としてシフトレジスタを用いたが、シフトレジスタではなく、デコーダ回路を使用しても良い。また、D/A変換回路はランプ型D/A変換回路を用いても良い。その場合、D/A変換回路の個数はk/nとは限定されない。
【0055】
【実施例】
以下、本発明の実施例を示す。
【0056】
(実施例1)
本実施例では、本発明の画像表示装置において用いられる信号線選択回路の詳しい構成について説明する。
【0057】
図4(A)に本実施例の信号線選択回路(SEL)の回路図を示す。なお本実施例では、1つのD/A変換回路を共用している信号線の数を示すパラメータとしてnを用いる。ただし図4では説明を簡単にするために、1つのDACが4つの信号線に対応している場合について示す。以下、一般的な説明にnを用いるが、〔 〕内にn=4の場合の具体的な数字を示す。
【0058】
本実施例では、アナログスイッチがpチャネル型トランジスタとnチャネル型トランジスタを有している。しかし本発明はこれに限定されず、pチャネル型トランジスタのみを用いたアナログスイッチでも良いし、nチャネル型トランジスタのみを用いたアナログスイッチであってもい。
【0059】
本実施例の信号線駆動回路(SEL)は、n個〔4個〕のアナログスイッチ400_1〜400_n〔400_1〜400_4〕を有している。そして各アナログスイッチには、スイッチングを制御する選択信号が入力されている。
【0060】
スイッチングを制御する選択信号は、選択信号線を介してアナログスイッチ400_1〜400_n〔400_1〜400_4〕に入力される。各アナログスイッチに異なる電位を有する選択信号が入力されており、選択信号線は各アナログスイッチごとに設ける。
【0061】
本実施例では、アナログスイッチがpチャネル型トランジスタとnチャネル型トランジスタを有しており、選択信号の極性を反転させた信号もアナログスイッチに入力する。よって、本実施例では選択信号SS1〜SSn〔SS1〜SS4〕と、各選択信号の極性を反転させた信号SSb1〜SSbn〔SSb1〜SSb4〕を、各アナログスイッチに入力する。なお、本実施例では、選択信号の極性を反転させた信号も併せて選択信号と総称する。
【0062】
図4(B)に、信号線Si〜S(i+n−1)〔S(i+3)〕を選択するときの、選択信号のタイミングチャートを示す。なお選択信号SSb1〜SSb4は、選択信号SS1〜SS4の極性を反転させただけなので、ここでは選択信号SS1〜SS4のみ示す。
【0063】
図4(B)では、同じDACに接続されたn本〔4本〕の信号線Si、S(i+1)、S(i+2)、S(i+n−1)〔S(i+3)〕を、表1に示した順序で選択する例を示している。なお本実施例の信号線の選択順は、表1に示した順序に限定されない。
【0064】
まず水平走査期間が開始されると、選択信号SS1、SSb1のパルスに同期して信号線Siが選択される。そして、DACから出力されたアナログ映像信号がアナログスイッチ400_1を介して信号線Siに入力される。
【0065】
そして同様に、選択信号SS2〜SSn〔SS2〜SS4〕、SSb2〜SSbn〔SS2〜SS4〕のパルスに同期して、順に信号線S(i+1)〜S(i+n−1)〔S(i+3)〕が選択される。そして、DACから出力されたアナログ映像信号がアナログスイッチ400_2〜400_4〔400_n〕を介して信号線S(i+1)〜S(i+3)に入力される。
【0066】
そして1水平走査期間が終了し、次の水平走査期間が開始されると、選択信号SSn、SSbn〔SS4、SSb4〕のパルスに同期して信号線S(i+n−1)〔S(i+3)〕が選択される。そして、DACから出力されたアナログ映像信号がアナログスイッチ400_n〔400_4〕を介して信号線S(i+n−1)〔S(i+3)〕に入力される。
【0067】
そして同様に、選択信号SS(n−1)〜SS1〔SS3〜SS1〕、SSb(n−1)〜SSb1〔SS(n−1)〜SS1〕のパルスに同期して、順に信号線S(i+n−2)〜Si〔S(i+2)〜Si〕が選択される。そして、DACから出力されたアナログ映像信号がアナログスイッチ400_(n−1)〔400_3〕〜400_1を介して信号線S(i+2)〜Siに入力される。
【0068】
上述したように、信号線の選択順は選択信号によって制御することが可能である。
【0069】
(実施例2)
本実施例では、駆動に関わる各種信号を生成する、本発明の画像表示装置のコントローラの構成について説明する。
【0070】
図5に本実施例の画像表示装置の構成をブロック図で示す。500は画素部、501は信号線駆動回路、502は走査線駆動回路を示している。503は信号線選択回路群であり、信号線駆動回路501に含まれる。
【0071】
504はコントローラであり各種回路を有している。具体的には主に、バッファ505、表示用メモリ506、タイミング発生回路507、選択回路用タイミング発生回路508、フォーマット回路509を有してる。なおこの他に、バイアス電圧発生回路、シリアルインターフェース等を有していても良い。
【0072】
コントローラ504は主に映像信号(Video Signals)と、基準クロック信号(Dot CLK)と、水平同期信号(Hsync)と、垂直同期信号(Vsync)とが入力される。
【0073】
映像信号はバッファ505において増幅または緩衝増幅され、表示用メモリ506に書き込まれる。なお、必ずしも映像信号をバッファ505において増幅または緩衝増幅する必要はなく、バッファ505を設けることは必須ではない。
【0074】
また、基準クロック信号、水平同期信号(Hsync)及び垂直同期信号(Vsync)は、タイミング発生回路507に入力される。なお本実施例では、基準クロック信号を画像表示装置の外部から入力しているが、本実施例はこの構成に限定されない。基準クロック信号を外部から入力せずに、画像表示装置に入力された水平同期信号(Hsync)をもとに生成するようにしても良い。
【0075】
タイミング発生回路507では、入力された基準クロック信号、水平同期信号(Hsync)及び垂直同期信号(Vsync)に従って、各種回路の動作のタイミングを決定する信号を生成する。
【0076】
具体的には、信号線駆動回路501用のクロック信号(S−CLK)及びスタートパルス信号(S−SP)と、走査線駆動回路502用のクロック信号(G−CLK)及びスタートパルス信号(G−SP)が、タイミング発生回路507において生成される。
【0077】
さらに、映像信号を表示用メモリ506に書き込むタイミングと、表示用メモリ506が保持する映像信号をフォーマット回路509に入力するタイミングが、タイミング発生回路507において決定される。
【0078】
また、信号線選択回路群503において信号線の選択されるタイミングが、タイミング発生回路507において決定される。なお、各水平走査期間内にn本の信号線が選択されるため、信号線の選択されるタイミングは、各水平走査期間内にn回出現する。ただしnは1つのDACを共用している信号線の数を意味する。信号線の選択されるタイミングを決める信号は、タイミング発生回路507から選択回路用タイミング発生回路508に入力される。
【0079】
選択回路用タイミング発生回路508は、選択信号を生成する選択信号生成回路510と、信号線の選択順のデータが蓄積されている選択順決定レジスタ511とを有している。選択信号生成回路510には、タイミング発生回路507から、信号線の選択されるタイミングを決める信号が入力される。また選択信号生成回路510には、選択順決定レジスタ511から、信号線の選択順のデータが入力される。
【0080】
選択信号生成回路510は、信号線の選択順のデータと、n回出現する信号線の選択されるタイミングを決める信号をもとに、選択信号SS1〜SSnを生成する。選択信号SS1〜SSnのそれぞれは、1水平走査期間内にパルスが1回出現する。該パルスに同期して、信号線が選択される。
【0081】
一方、フォーマット回路509にも、選択順決定レジスタ511に蓄積されている信号線の選択順のデータが送られる。そして、フォーマット回路509に入力された映像信号は、該信号線の選択順のデータに従って並び替えられ、信号線駆動回路501の第1の記憶回路群(図示せず)に入力される。なお、フォーマット部509において、映像信号をシリアル−パラレル変換して複数に分割してから、第1の記憶回路群(図示せず)に入力に入力しても良い。
【0082】
なお図5では、タイミング発生回路507と選択回路用タイミング発生回路508とを区別して示したが、選択回路用タイミング発生回路508を、タイミング発生回路507の一部とみなしても良い。また図5では、表示用メモリ506をコントローラ504の一部とみなして示したが、表示用メモリ506をコントローラ504と別にしても良い。
【0083】
また、図5は表示用メモリがコントローラ504としか接続されておらず、CPU(図示せず)が管理するシステムバスとは独立しているが、本実施例はこの構成に限定されない。CPUとコントローラ504とが同一の表示用メモリを共用していても良い。
【0084】
また、選択順決定レジスタ511に記憶されている、信号線の選択順のデータは、マスク等の設計により決められた固定データであっても良いし、CPUやディップスイッチ等による書き換えが可能なデータであっても良い。
【0085】
本実施例の構成は、実施例1と自由に組み合わせて実施することが可能である。
【0086】
(実施例3)
本実施例では、本発明の信号線駆動回路で用いられる第1及び第2の記憶回路の具体的な構成について説明する。
【0087】
記憶回路の具体例を図6に示す。図6(A)はクロックドインバータを用いたものであり、図6(B)はSRAM型のものであり、図6(C)はDRAM型のものである。これらは代表例であり、本発明はこれらの形式に限定されない。
【0088】
なお、制御信号2は、制御信号1の極性を反転させた信号に相当する。また、第2の記憶回路の場合、制御信号にラッチパルスを入力する。
【0089】
本実施例の構成は、実施例1または2と自由に組み合わせて実施することが可能である。
【0090】
(実施例4)
本実施例では、D/A変換回路にランプ型D/A変換回路を採用した場合の、信号線駆動回路の構成について説明する。
【0091】
図7にランプ型D/A変換回路を用いた場合の信号線駆動回路の概略図を示す。なお、本実施例ではXGA規格の画像表示装置で3ビットのデジタル映像信号に対応した場合を説明するが、本発明は3ビットに限らず、それ以外のビット数に対応した場合やXGA以外の規格の画像表示装置についても有効である。
【0092】
本実施例において、シフトレジスタ701、第1の記憶回路群702、第2の記憶回路群703、信号線選択回路群706の構成及び動作は、実施の形態と同じである。本実施例は、第2の記憶回路703の下段に、ビット比較パルス幅変換回路群704及びアナログスイッチ群705を有している点が実施の形態の場合と異なる。ビット比較パルス幅変換回路群704とアナログスイッチ群705との二つの回路が、ランプ型D/A変換回路として機能する。
【0093】
ビット比較パルス幅変換回路群には、本実施例では256個のビット比較パルス幅変換回路(BPC)が設けられている。BPCには、第2の記憶回路群703に記憶されていた3ビットのデジタル映像信号、カウント信号(C0〜C2)、セット信号(ST)が入力される。
【0094】
アナログスイッチ群705には、本実施例では256個のアナログスイッチ(ASW)が設けられている。アナログスイッチ群705には、ビット比較パルス幅変換回路群704の出力(PW−i、iは001〜256)と、階調電源(VR)が入力される。信号線選択回路群706にはアナログスイッチ群705の出力と選択信号(SS1〜SS4)が入力される。
【0095】
第i段目のBPCの構成を図8に例示する。BPCは排他的論理和ゲート、3入力NANDゲート、インバータ、セットリセットフリップフロップ(RS−FF)を有する。図8では、i段目の第2の記憶回路の出力を、ビットを区別して、L2−i(0)、L2−i(1)L2−i(2)(括弧内はビット番号を表す)とした。
【0096】
次に、本実施例の信号線駆動回路の動作について説明する。図7の回路動作の概略を理解するために必要な信号系のタイミングチャートを図9に示した。シフトレジスタ701から第2の記憶回路群703までの動作も、実施の形態で示した信号線駆動回路と同じである。また、信号線選択回路群706に入力される選択信号(SS1〜SS4)についても、実施の形態の図2で示した信号線駆動回路の場合と同じである。
【0097】
図9において、信号線選択回路群706により4本の信号線が順次選択されていくたびに、カウント信号(C0〜C2)、セット信号(ST)、階調電源(VR)が周期的に入力される。これにより信号線全てに情報の書き込みを同等に行なうことができる。
【0098】
ランプ型D/A変換回路の詳細な動作を説明するために、4本の信号線のうち1本が信号線選択回路により選択されている期間の、タイミングチャートを図10に示す。
【0099】
まず、セット信号のパルスに同期して、RS−FF30がセットされ、出力PW−iがHiレベルになる。次に、第2の記憶回路群703に記憶されていたデジタル映像信号は、排他的論理和ゲートによってカウント信号(C0〜C2)とビット毎に比較される。3ビット全てが一致した場合には、全ての排他的論理和ゲートの出力がHiレベルになり、その結果、3入力NANDゲートの出力(反転RC−i)はLoレベルになる(したがって、RC−iはHiレベルになる)。この3入力NANDの出力もRS−FF30に入力され、RC−iがHiレベルになるとリセットされ、出力PW−iがLoレベルに戻る。図10には、3ビットのデジタル映像信号{L2−i(0)、L2−i(1)L2−i(2)}が{0、0、1}の場合についてのRC−i、PW−i、DA−iの出力例を示した。こうして、デジタル映像信号の情報はBPCの出力PW−iのパルス幅に変換される。
【0100】
BPCの出力PW−iは、アナログスイッチ群705の開閉を制御する。本実施例では、アナログスイッチ群705はBPCの出力PW−iがHiレベルの間だけオンになり、PW−iがLoレベルになるとオフになる。アナログスイッチ群705にはカウント信号(C0〜C2)に同期した階段状の電圧レベルをもつ階調電源(VR)が印加されており、PW−iがLoレベルになる瞬間の階調電源(VR)の電圧が後段の信号線選択回路を経由して、信号線に書き込まれる。
【0101】
以上の動作により、デジタル映像信号をアナログ映像信号に変換し、信号線を駆動する。なお、階調電源(VR)は階段状である必要はなく、連続的に単調に変化するものでもよい。また、ビット比較パルス幅変換回路群704の出力とアナログスイッチ群705の間に、バッファ回路、レベルシフト回路などを入れてもよい。
【0102】
以上のように、本発明では、D/A変換回路としてランプ型D/A変換回路を用いることもでき、その回路構成は従来の約4分の1で済み、駆動回路の占有面積および、素子数の大幅な削減が可能となる。
【0103】
本実施例の構成は、実施例1〜3と自由に組み合わせて実施することが可能である。
【0104】
(実施例5)
本実施例では、本発明の画像表示装置の具体的な作製方法例として、アクティブマトリクス型液晶表示装置の作製方法を例に採りあげる。特にここでは、画素部のスイッチング素子である画素TFTと、画素部の周辺に設けられる駆動回路(信号線駆動回路、走査線駆動回路等)のTFTを同一基板上に作製する方法について工程に従って詳細に説明する。但し、説明を簡単にするために、駆動回路部としてはその基本構成回路であるCMOS回路を、画素TFT部としてはnチャネル型TFTとを図示することにする。
【0105】
図11(A)において、基板(アクティブマトリクス基板)6001には低アルカリガラス基板や石英基板を用いることができる。本実施例では低アルカリガラス基板を用いた。この場合、ガラス歪み点よりも10〜20℃程度低い温度であらかじめ熱処理しておいても良い。この基板6001のTFTを形成する表面には、基板6001からの不純物拡散を防ぐために、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下地膜6002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を100nm、同様にSiH4、N2Oから作製される酸化窒化シリコン膜を200nmの厚さに積層形成する。
【0106】
次に、20〜150nm(好ましくは30〜80nm)の厚さで非晶質構造を有する半導体膜6003aを、プラズマCVD法やスパッタ法などの公知の方法で形成する。本実施例では、プラズマCVD法で非晶質シリコン膜を54nmの厚さに形成した。非晶質構造を有する半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜があり、非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。また、下地膜6002と非晶質シリコン膜6003aとは同じ成膜法で形成することが可能であるので、両者を連続形成しても良い。その場合、下地膜を形成した後、一旦大気雰囲気に晒さないことでその表面の汚染を防ぐことが可能となり、作製するTFTの特性バラツキやしきい値電圧の変動を低減させることができる(図11(A))。
【0107】
そして、公知の結晶化技術を使用して非晶質シリコン膜6003aから結晶質シリコン膜6003bを形成する。例えば、レーザー結晶化法や熱結晶化法(固相成長法)を適用すれば良いが、ここでは、特開平7−130652号公報で開示された技術に従って、触媒元素を用いる結晶化法で結晶質シリコン膜6003bを形成した。結晶化の工程に先立って、非晶質シリコン膜の含有水素量にもよるが、400〜500℃で1時間程度の熱処理を行ない、含有水素量を5atom%以下にしてから結晶化させることが望ましい。非晶質シリコン膜を結晶化させると原子の再配列が起こり緻密化するので、作製される結晶質シリコン膜の厚さは当初の非晶質シリコン膜の厚さ(本実施例では54nm)よりも1〜15%程度減少する(図11(B))。
【0108】
そして、結晶質シリコン膜6003bを島状にパターンニングして、島状半導体層6004〜6007を形成する。その後、プラズマCVD法またはスパッタ法により50〜150nmの厚さの酸化シリコン膜によるマスク層6008を形成する。(図11(C))。
【0109】
そしてレジストマスク6009を設け、nチャネル型TFTを形成することとなる島状半導体層6005〜6007の全面に1×1016〜5×1017atoms/cm3程度の濃度でp型を付与する不純物元素としてボロン(B)を添加する。このボロン(B)の添加は、しきい値電圧を制御する目的でなされる。ボロン(B)の添加はイオンドープ法で実施しても良いし、非晶質シリコン膜を成膜するときに同時に添加しておくこともできる。ここでのボロン(B)添加は必ずしも必要ではない(図11(D))。その後、レジストマスク6009を除去する。
【0110】
駆動回路のnチャネル型TFTのLDD領域を形成するために、n型を付与する不純物元素を島状半導体層6010〜6012に選択的に添加する。そのため、あらかじめレジストマスク6013〜6016を形成する。n型を付与する不純物元素としては、リン(P)や砒素(As)を用いれば良く、ここではリン(P)を添加すべく、フォスフィン(PH3)を用いたイオンドープ法を適用した。形成された不純物領域6017、6018のリン(P)濃度は2×1016〜5×1019atoms/cm3の範囲とすれば良い。本明細書中では、ここで形成された不純物領域6017〜6019に含まれるn型を付与する不純物元素の濃度を(n-)と表す。また、不純物領域6019は、画素部の保持容量を形成するための半導体層であり、この領域にも同じ濃度でリン(P)を添加する(図12(A))。その後、レジストマスク6013〜6016を除去する。
【0111】
次に、マスク層6008をフッ酸などにより除去した後、図11(D)と図12(A)で添加した不純物元素を活性化させる工程を行なう。活性化は、500〜600℃の窒素雰囲気中で1〜4時間の熱処理や、レーザー活性化の方法により行なうことができる。また、両者を併用しておこなっても良い。本実施例では、レーザー活性化の方法を用いる。レーザー光にはKrFエキシマレーザー光(波長248nm)を用いる。本実施例では、レーザー光の形状を線状ビームに加工して用い、発振周波数5〜50Hz、エネルギー密度100〜500mJ/cm2として線状ビームのオーバーラップ割合を80〜98%で走査することによって島状半導体層が形成された基板全面を処理する。尚、レーザー光の照射条件には何ら限定される事項はなく適宣決定することができる。
【0112】
そして、ゲート絶縁膜6020をプラズマCVD法またはスパッタ法を用いて10〜150nmの厚さでシリコンを含む絶縁膜で形成する。例えば、120nmの厚さで酸化窒化シリコン膜を形成する。ゲート絶縁膜には、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。(図12(B))
【0113】
次に、ゲート電極を形成するために第1の導電層を成膜する。この第1の導電層は単層で形成しても良いが、必要に応じて二層あるいは三層といった積層構造としても良い。本実施例では、導電性の窒化物金属膜から成る導電層(A)6021と金属膜から成る導電層(B)6022とを積層させた。導電層(B)6022はタンタル(Ta)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)から選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金か、前記元素を組み合わせた合金膜(代表的にはMo−W合金膜、Mo−Ta合金膜)で形成すれば良く、導電層(A)6021は窒化タンタル(TaN)、窒化タングステン(WN)、窒化チタン(TiN)膜、窒化モリブデン(MoN)で形成する。また、導電層(A)6021は代替材料として、タングステンシリサイド、チタンシリサイド、モリブデンシリサイドを適用しても良い。導電層(B)は低抵抗化を図るために含有する不純物濃度を低減させると良く、特に酸素濃度に関しては30ppm以下とすると良い。例えば、タングステン(W)は酸素濃度を30ppm以下とすることで20μΩcm以下の比抵抗値を実現することができる。
【0114】
導電層(A)6021は10〜50nm(好ましくは20〜30nm)とし、導電層(B)6022は200〜400nm(好ましくは250〜350nm)とすれば良い。本実施例では、導電層(A)6021に30nmの厚さの窒化タンタル膜を、導電層(B)6022には350nmのTa膜を用い、いずれもスパッタ法で形成した。このスパッタ法による成膜では、スパッタ用のガスのArに適量のXeやKrを加えておくと、形成する膜の内部応力を緩和して膜の剥離を防止することができる。尚、図示しないが、導電層(A)6021の下に2〜20nm程度の厚さでリン(P)をドープしたシリコン膜を形成しておくことは有効である。これにより、その上に形成される導電膜の密着性向上と酸化防止を図ると同時に、導電層(A)または導電層(B)が微量に含有するアルカリ金属元素がゲート絶縁膜6020に拡散するのを防ぐことができる(図12(C))。
【0115】
次に、レジストマスク6023〜6027を形成し、導電層(A)6021と導電層(B)6022とを一括でエッチングしてゲート電極6028〜6031と容量配線6032を形成する。ゲート電極6028〜6031と容量配線6032は、導電層(A)から成る6028a〜6032aと、導電層(B)から成る6028b〜6032bとが一体として形成されている。この時、駆動回路を構成するTFTのゲート電極6028〜6030は不純物領域6017、6018の一部と、ゲート絶縁膜6020を介して重なるように形成する(図12(D))。
【0116】
次いで、駆動回路のpチャネル型TFTのソース領域およびドレイン領域を形成するために、p型を付与する不純物元素を添加する工程を行なう。ここでは、ゲート電極6028をマスクとして、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が形成される領域はレジストマスク6033で被覆しておく。そして、ジボラン(B26)を用いたイオンドープ法で不純物領域6034を形成した。この領域のボロン(B)濃度は3×1020〜3×1021atoms/cm3となるようにする。その後、レジストマスク6033を除去する。本明細書中では、ここで形成された不純物領域6034に含まれるp型を付与する不純物元素の濃度を(p++)と表す(図13(A))。
【0117】
次に、nチャネル型TFTにおいて、ソース領域またはドレイン領域として機能する不純物領域の形成を行った。レジストのマスク6035〜6037を形成し、n型を付与する不純物元素を添加して不純物領域6039〜6042を形成した。これは、フォスフィン(PH3)を用いたイオンドープ法で行ない、この領域のリン(P)濃度を1×1020〜1×1021atoms/cm3とした。本明細書中では、ここで形成された不純物領域6039〜6042に含まれるn型を付与する不純物元素の濃度を(n+)と表す(図13(B))。
【0118】
不純物領域6039〜6042には、既に前工程で添加されたリン(P)またはボロン(B)が含まれているが、それに比して十分に高い濃度でリン(P)が添加されるので、前工程で添加されたリン(P)またはボロン(B)の影響は考えなくても良い。また、不純物領域6038に添加されたリン(P)濃度は図13(A)で添加されたボロン(B)濃度の1/2〜1/3なのでp型の導電性が確保され、TFTの特性に何ら影響を与えることはなかった。
【0119】
レジストマスク6035〜6037を除去した後、画素部のnチャネル型TFTのLDD領域を形成するためのn型を付与する不純物添加の工程を行った。ここではゲート電極6031をマスクとして自己整合的にn型を付与する不純物元素をイオンドープ法で添加した。添加するリン(P)の濃度は1×1016〜5×1018atoms/cm3であり、図12(A)および図13(A)と図13(B)で添加する不純物元素の濃度よりも低濃度で添加することで、実質的には不純物領域6043、6044のみが形成される。本明細書中では、この不純物領域6043、6044に含まれるn型を付与する不純物元素の濃度を(n--)と表す。(図13(C))
【0120】
その後、それぞれの濃度で添加されたn型またはp型を付与する不純物元素を活性化するために熱処理工程を行なう。この工程はファーネスアニール法、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)で行なうことができる。ここではファーネスアニール法で活性化工程を行った。熱処理は酸素濃度が1ppm以下、好ましくは0.1ppm以下の窒素雰囲気中で400〜800℃、代表的には500〜600℃で行なうものであり、本実施例では500℃で4時間の熱処理を行った。また、基板6001に石英基板のような耐熱性を有するものを使用した場合には、800℃で1時間の熱処理としても良く、不純物元素の活性化と、該不純物元素が添加された不純物領域とチャネル形成領域との接合を良好に形成することができる。なお、上述のゲート電極であるTaのピーリングを防止するために層間膜を形成した場合には、この効果は得られない場合がある。
【0121】
この熱処理において、ゲート電極6028〜6031と容量配線6032を形成する金属膜6028b〜6032bは、表面から5〜80nmの厚さで導電層(C)6028c〜6032cが形成される。例えば、導電層(B)6028b〜6032bがタングステン(W)の場合には窒化タングステン(WN)が形成され、タンタル(Ta)の場合には窒化タンタル(TaN)を形成することができる。また、導電層(C)6028c〜6032cは、窒素またはアンモニアなどを用いた窒素を含むプラズマ雰囲気にゲート電極6028〜6031及び容量配線6032を晒しても同様に形成することができる。さらに、3〜100%の水素を含む雰囲気中で、300〜450℃で1〜12時間の熱処理を行ない、島状半導体層を水素化する工程を行った。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、プラズマ化した水素を用いる)をおこなっても良い。
【0122】
島状半導体層が、非晶質シリコン膜から触媒元素を用いる結晶化の方法で作製された場合、島状半導体層中には微量の触媒元素が残留した。勿論、そのような状態でもTFTを完成させることが可能であるが、残留する触媒元素を少なくともチャネル形成領域から除去する方がより好ましかった。この触媒元素を除去する手段の一つにリン(P)によるゲッタリング作用を利用する手段があった。ゲッタリングに必要なリン(P)の濃度は図13(B)で形成した不純物領域(n+)と同程度であり、ここで実施される活性化工程の熱処理により、nチャネル型TFTおよびpチャネル型TFTのチャネル形成領域から触媒元素をゲッタリングすることができた(図13(D))。
【0123】
活性化および水素化の工程が終了したら、ゲート配線(走査線)とする第2の導電膜を形成する。この第2の導電膜は低抵抗材料であるアルミニウム(Al)や銅(Cu)を主成分とする導電層(D)と、にチタン(Ti)やタンタル(Ta)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)から成る導電層(E)とで形成すると良い。本実施例では、チタン(Ti)を0.1〜2重量%含むアルミニウム(Al)膜を導電層(D)6045とし、チタン(Ti)膜を導電層(E)6046として形成した。導電層(D)6045は200〜400nm(好ましくは250〜350nm)とすれば良く、導電層(E)6046は50〜200(好ましくは100〜150nm)で形成すれば良い。(図14(A))
【0124】
そして、ゲート電極に接続するゲート配線(走査線)を形成するために導電層(E)6046と導電層(D)6045とをエッチング処理して、ゲート配線(走査線)6047、6048と容量配線6049を形成した。エッチング処理は最初にSiCl4とCl2とBCl3との混合ガスを用いたドライエッチング法で導電層(E)の表面から導電層(D)の途中まで除去し、その後リン酸系のエッチング溶液によるウエットエッチングで導電層(D)を除去することにより、下地との選択加工性を保ってゲート配線(走査線)を形成することができた。
【0125】
第1の層間絶縁膜6050は500〜1500nmの厚さで酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜で形成され、その後、それぞれの島状半導体層に形成されたソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成し、ソース配線(信号線)6051〜6054と、ドレイン配線6055〜6058を形成する。図示していないが、本実施例ではこの電極を、Ti膜を100nm、Tiを含むアルミニウム膜300nm、Ti膜150nmをスパッタ法で連続して形成した3層構造の積層膜とした。
【0126】
次に、パッシベーション膜6059として、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、または窒化酸化シリコン膜を50〜500nm(代表的には100〜300nm)の厚さで形成する。この状態で水素化処理を行なうとTFTの特性向上に対して好ましい結果が得られた。例えば、3〜100%の水素を含む雰囲気中で、300〜450℃で1〜12時間の熱処理を行なうと良く、あるいはプラズマ水素化法を用いても同様の効果が得られた。なお、ここで後に画素電極とドレイン配線を接続するためのコンタクトホールを形成する位置において、パッシベーション膜6059に開口部を形成しておいても良い。(図14(C))
【0127】
その後、有機樹脂からなる第2の層間絶縁膜6060を1.0〜1.5μmの厚さに形成する。有機樹脂としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、BCB(ベンゾシクロブテン)等を使用することができる。ここでは、基板に塗布後、熱重合するタイプのポリイミドを用い、300℃で焼成して形成した。そして、第2の層間絶縁膜6060にドレイン配線6058に達するコンタクトホールを形成し、画素電極6061、6062を形成する。画素電極は、透過型液晶表示装置とする場合には透明導電膜を用いれば良く、反射型の液晶表示装置とする場合には金属膜を用いれば良い。本実施例では透過型の液晶表示装置とするために、酸化インジウム・スズ(ITO)膜を100nmの厚さにスパッタ法で形成した。(図15)
【0128】
こうして同一基板上に、駆動回路のTFTと画素部の画素TFTとを有した基板を完成させることができた。駆動回路にはpチャネル型TFT6101、第1のnチャネル型TFT6102、第2のnチャネル型TFT6103、画素部には画素TFT6104、保持容量6105が形成した。本明細書では便宜上このような基板をアクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【0129】
駆動回路のpチャネル型TFT6101には、島状半導体層6004にチャネル形成領域6106、ソース領域6107a、6107b、ドレイン領域6108a、6108bを有している。第1のnチャネル型TFT6102には、島状半導体層6005にチャネル形成領域6109、ゲート電極6029と重なるLDD領域6110(以降、このようなLDD領域をLovと記す)、ソース領域6111、ドレイン領域6112を有している。このLov領域のチャネル長方向の長さは0.5〜3.0μm、好ましくは1.0〜1.5μmとした。第2のnチャネル型TFT6103には、島状半導体層6006にチャネル形成領域6113、LDD領域6114、6115、ソース領域6116、ドレイン領域6117を有している。このLDD領域はLov領域とゲート電極6030と重ならないLDD領域(以降、このようなLDD領域をLoffと記す)とが形成され、このLoff領域のチャネル長方向の長さは0.3〜2.0μm、好ましくは0.5〜1.5μmである。画素TFT6104には、島状半導体層6007にチャネル形成領域6118、6119、Loff領域6120〜6123、ソースまたはドレイン領域6124〜6126を有している。Loff領域のチャネル長方向の長さは0.5〜3.0μm、好ましくは1.5〜2.5μmである。さらに、容量配線6032、6049と、ゲート絶縁膜と同じ材料から成る絶縁膜と、画素TFT6104のドレイン領域6126に接続し、n型を付与する不純物元素が添加された半導体層6127とから保持容量6105が形成されている。図15では画素TFT6104をダブルゲート構造としたが、シングルゲート構造でも良いし、複数のゲート電極を設けたマルチゲート構造としても差し支えない。
【0130】
以上のように本実施例では、画素TFTおよび駆動回路が要求する仕様に応じて各回路を構成するTFTの構造を最適化し、画像表示装置の動作性能と信頼性を向上させることを可能とすることができる。
【0131】
次に、上記の工程によって作製されたアクティブマトリクス基板をもとに、透過型液晶表示装置を作製する工程を説明する。
【0132】
図16を参照する。図15の状態のアクティブマトリクス基板に配向膜6201を形成する。本実施例では、配向膜6201にはポリイミドを用いた。次に、対向基板を用意する。対向基板は、ガラス基板6202、遮光膜6203、透明導電膜からなる対向電極6204、配向膜6205とで構成される。
【0133】
なお、本実施例では、配向膜には、液晶分子が基板に対して平行に配向するようなポリイミド膜を用いた。なお、配向膜形成後、ラビング処理を施すことにより、液晶分子がある一定のプレチルト角を持って平行配向するようにした。
【0134】
次に、上記の工程を経たアクティブマトリクス基板と対向基板とを公知のセル組み工程によって、シール材やスペーサ(共に図示せず)などを介して貼り合わせる。その後、両基板の間に液晶6206を注入し、封止剤(図示せず)によって完全に封止する。よって、図16に示すような透過型液晶表示装置が完成する。
【0135】
なお、上記の行程により作製されるTFTはトップゲート構造であるが、ボトムゲート構造のTFTやその他の構造のTFTに対しても本発明は適用され得る。
【0136】
また、上記の行程により作製される画像表示装置は透過型の液晶表示装置であるが、本発明は反射型の液晶表示装置に対しても適用され得る。
【0137】
本実施例の構成は、実施例1〜4と自由に組み合わせて実施することが可能である。
【0138】
(実施例6)
本発明の画像表示装置を用いた電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはデジタルビデオディスク(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置)などが挙げられる。それら電子機器の具体例を図17に示す。
【0139】
図17(A)は液晶表示装置であり、筐体2001、支持台2002、表示部2003、スピーカー部2004、ビデオ入力端子2005等を含む。本発明の画像表示装置は表示部2003に用いることができる。なお、液晶表示装置は、パソコン用、TV放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。
【0140】
図17(B)はデジタルスチルカメラであり、本体2101、表示部2102、受像部2103、操作キー2104、外部接続ポート2105、シャッター2106等を含む。本発明の画像表示装置は表示部2102に用いることができる。
【0141】
図17(C)はノート型パーソナルコンピュータであり、本体2201、筐体2202、表示部2203、キーボード2204、外部接続ポート2205、ポインティングマウス2206等を含む。本発明の画像表示装置は表示部2203に用いることができる。
【0142】
図17(D)はモバイルコンピュータであり、本体2301、表示部2302、スイッチ2303、操作キー2304、赤外線ポート2305等を含む。本発明の画像表示装置は表示部2302に用いることができる。
【0143】
図17(E)は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置(具体的にはDVD再生装置)であり、本体2401、筐体2402、表示部A2403、表示部B2404、記録媒体(DVD等)読み込み部2405、操作キー2406、スピーカー部2407等を含む。表示部A2403は主として画像情報を表示し、表示部B2404は主として文字情報を表示するが、本発明の画像表示装置はこれら表示部A、B2403、2404に用いることができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。
【0144】
図17(F)はゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)であり、本体2501、表示部2502、アーム部2503を含む。本発明の画像表示装置は表示部2502に用いることができる。
【0145】
図17(G)はビデオカメラであり、本体2601、表示部2602、筐体2603、外部接続ポート2604、リモコン受信部2605、受像部2606、バッテリー2607、音声入力部2608、操作キー2609等を含む。本発明の画像表示装置は表示部2602に用いることができる。
【0146】
ここで図17(H)は携帯電話であり、本体2701、筐体2702、表示部2703、音声入力部2704、音声出力部2705、操作キー2706、外部接続ポート2707、アンテナ2708等を含む。本発明の画像表示装置は表示部2703に用いることができる。
【0147】
次に、本発明の画像表示装置を用いたプロジェクター(リア型またはフロント型)について説明する。それらの一例を図18及び図19に示す。
【0148】
図18(A)はフロント型プロジェクターであり、光源光学系及び表示部7601、スクリーン7602で構成される。本発明は表示部7601に適用することができる。
【0149】
図18(B)はリア型プロジェクターであり、本体7701、光源光学系及び表示部7702、ミラー7703、ミラー7704、スクリーン7705で構成される。本発明は表示部7702に適用することができる。
【0150】
なお、図18(C)は、図18(A)及び図18(B)中における光源光学系及び表示部7601、7702の構造の一例を示した図である。光源光学系及び表示部7601、7702は、光源光学系7801、ミラー7802、7804〜7806、ダイクロイックミラー7803、光学系7807、表示部7808、位相差板7809、投射光学系7810で構成される。投射光学系7810は、投射レンズを備えた複数の光学レンズで構成される。この構成は、表示部7808を三つ使用しているため三板式と呼ばれている。また、図18(C)中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、IRフィルム等を設けてもよい。
【0151】
また、図18(D)は、図18(C)中における光源光学系7801の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系7801は、リフレクター7811、光源7812、レンズアレイ7813、7814、偏光変換素子7815、集光レンズ7816で構成される。なお、図18(D)に示した光源光学系は一例であって、この構成に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、IRフィルム等を設けてもよい。
【0152】
図18(C)は三板式の例を示したが、図19(A)は単板式の一例を示した図である。図19(A)に示した光源光学系及び表示部は、光源光学系7901、表示部7902、投射光学系7903、位相差板7904で構成される。投射光学系7903は、投射レンズを備えた複数の光学レンズで構成される。図19(A)に示した光源光学系及び表示部は図18(A)及び図18(B)中における光源光学系及び表示部7601、7702に適用できる。また、光源光学系7901は図18(D)に示した光源光学系を用いればよい。なお、表示部7902にはカラーフィルター(図示しない)が設けられており、表示映像をカラー化している。
【0153】
また、図19(B)に示した光源光学系及び表示部は、図19(A)の応用例であり、カラーフィルターを設ける代わりに、RGBの回転カラーフィルター円板7905を用いて表示映像をカラー化している。図19(B)に示した光源光学系及び表示部は図18(A)及び図18(B)中における光源光学系及び表示部7601、7702に適用できる。
【0154】
また、図19(C)に示した光源光学系及び表示部は、カラーフィルターレス単板式と呼ばれている。この方式は、表示部7916にマイクロレンズアレイ7915を設け、ダイクロイックミラー(緑)7912、ダイクロイックミラー(赤)7913、ダイクロイックミラー(青)7914を用いて表示映像をカラー化している。投射光学系7917は、投射レンズを備えた複数の光学レンズで構成される。図19(C)に示した光源光学系及び表示部は図18(A)及び図18(B)中における光源光学系及び表示部7601、7702に適用できる。また、光源光学系7911としては、光源の他に結合レンズ、コリメータレンズを用いた光学系を用いればよい。
【0155】
以上の様に、本発明の画像表示装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例1〜5のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【0156】
【発明の効果】
本発明は上記構成により、信号線駆動回路内の回路素子の数を従来例のn分の1にすることが可能である。よって、信号線駆動回路の面積を大幅に縮小でき、画像表示装置の小型化に有効であり、さらには、画像表示装置のコスト低減、歩留まり向上に効果がある。また、階調の異なる画素の水平方向における位置が変わるため、フレーム周波数を変えなくとも人間の目に縦縞が視認されにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の信号線駆動回路の構成を示す図。
【図2】 本発明の信号線駆動回路のタイミングチャートを示す図。
【図3】 アナログ映像信号を画素に入力する順序を示す模式図。
【図4】 信号線選択回路の回路図及びタイミングチャート。
【図5】 本発明の画像表示装置のブロック図。
【図6】 記憶回路の具体例を示す図。
【図7】 本発明の信号線駆動回路の構成を示す図。
【図8】 ビット比較パルス幅変換回路(BPC)の構成を示す図。
【図9】 図7の駆動回路のタイミングチャートを示す図。
【図10】 ランプ型D/A変換回路の動作を説明する図。
【図11】 実施例3によるアクティブマトリクス型液晶表示装置の作製工程例を示す図。
【図12】 実施例3によるアクティブマトリクス型液晶表示装置の作製工程例を示す図。
【図13】 実施例3によるアクティブマトリクス型液晶表示装置の作製工程例を示す図。
【図14】 実施例3によるアクティブマトリクス型液晶表示装置の作製工程例を示す図。
【図15】 実施例3によるアクティブマトリクス型液晶表示装置の作製工程例を示す図。
【図16】 実施例3によるアクティブマトリクス型液晶表示装置の作製工程例を示す図。
【図17】 本発明を用いた電子機器の一例を示す図。
【図18】 投影型液晶表示装置の構成を示す図。
【図19】 投影型液晶表示装置の構成を示す図。
【図20】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の構成図。
【図21】 従来のデジタル方式の信号線駆動回路の構成図。
【図22】 従来のデジタル方式の信号線駆動回路のタイミングチャート。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a driving method of an image display device for inputting a digital video signal, and relates to an image display device using the driving method. Furthermore, the present invention relates to an electronic device using the image display device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, research and development of thin film transistors (TFTs) using a polycrystalline silicon film as an active layer have been actively conducted. A TFT using a polycrystalline silicon film has a mobility that is two orders of magnitude higher than that of a TFT using an amorphous silicon film. Enough can be secured. Therefore, it is possible to realize a system-on-panel in which a pixel portion of an active matrix flat panel display and a driving circuit thereof are integrally formed on the same substrate.
[0003]
Realization of the system-on-panel enables cost reduction by reducing the assembly process and inspection process of the display, and also enables miniaturization and high definition of the flat panel display.
[0004]
By the way, there are a drive circuit of an image display device that is driven using an analog video signal and a drive circuit that is driven using a digital video signal. A driving circuit driven using a digital video signal can input digital broadcasting radio waves into the driving circuit as they are without converting them into analog, and is promising because it can handle recent digital broadcasting. Has been.
[0005]
FIG. 20 shows a general configuration of an active matrix liquid crystal display device which is a kind of active matrix image display device driven using a digital video signal. As shown in FIG. 20, the liquid crystal display device includes a signal line driver circuit 9001, a scanning line driver circuit 9002, a pixel portion 9003, a signal line 9004, a scanning line 9005, a pixel TFT 9006, a liquid crystal cell 9007, and the like. A liquid crystal cell 9007 includes a pixel electrode, a counter electrode, and liquid crystal provided between the pixel electrode and the counter electrode.
[0006]
A detailed configuration of the signal line driver circuit 9001 is shown in FIG. FIG. 22 is a timing chart in the signal line driver circuit shown in FIG. Here, an image display apparatus having k (horizontal) × l (vertical) pixels will be described as an example. In order to make the explanation easy to understand, the case where the digital video signal is 3 bits is exemplified, but the number of bits is not limited to 3 in an actual image display apparatus. In FIG. 21 and FIG. 22, k = 640 is shown using specific numerical values.
[0007]
A general signal line driver circuit mainly includes a shift register 9100, first and second memory circuit groups 9101 and 9102, and a D / A conversion circuit group 9103. The shift register 9100 includes a plurality of delay flip-flops (DFF). The first memory circuit group 9101 and the second memory circuit group 9102 each include a plurality of first memory circuits and a plurality of second memory circuits. In FIG. 21, a first latch (LAT1) is used as the first memory circuit, and a second latch (LAT2) is used as the second memory circuit. The D / A conversion circuit group 9103 has a plurality of D / A conversion circuits (DACs).
[0008]
The shift register 9100 sequentially shifts the pulses of the output signal in accordance with the input signal line driver circuit clock signal (S-CLK) and the signal line driver circuit start pulse (S-SP). The first memory circuit group 9101 sequentially stores digital video signals in synchronization with the output signal of the shift register 9100. The second memory circuit group 9102 stores the output of the first memory circuit group 9101 in synchronization with the latch pulse. The D / A conversion circuit group 9103 converts the output signal of the second memory circuit group 9102 into an analog signal.
[0009]
Hereinafter, a more detailed configuration and operation of the signal line driving circuit will be described. The number of DFF stages in the shift register 9101 described above (corresponding to the number of DFFs shown in FIG. 21) is k + 1 because the number of pixels in the horizontal direction is k. A control signal (SR-001 to SR-640 in FIG. 21) which is an output signal of the shift register has a pulse shifted by one cycle of S-CLK as shown in FIG. The control signals (SR-001 to SR-640) are input to the first latch (LAT1) of the first memory circuit group 9101 directly or through a buffer.
[0010]
The first latch (LAT1) stores the input 3-bit digital video signal (D0 to D2) in synchronization with the control signal. By shifting the pulse of the control signal output from the shift register 9100 by the same number as the number k of pixels for one line, the digital video signal corresponding to the pixels for one line is stored in the first latch (LAT1). Is done. Therefore, the first latch (LAT1) requires 3 (the number of bits of the digital video signal) × k (the number of pixels in the horizontal direction).
[0011]
Next, during the blanking period, the second latch (LAT2) of the second memory circuit group 9102 is operated by the input latch pulse (LP) and stored in the first latch (LAT1). Digital video signals (L1-001 to L1-640 in FIGS. 21 and 22) are stored in the second latch (LAT2). Therefore, the second latch (LAT2) also needs 3 × k. In FIG. 21, L1-001 to L1-640 are shown with numbers for each corresponding pixel without distinguishing the number of bits.
[0012]
When the blanking period ends and the next horizontal scanning period starts, the shift register 9100 starts operating again to output a control signal, and the digital video signal (D0 to D2) is input to the first latch (LAT1). Be started. On the other hand, the digital video signals (L2-001 to L2-640) stored in the second latch (LAT2) are converted into analog signals in the D / A conversion circuit (DAC) of the D / A conversion circuit group 9103. The analog video signals are input to the source signal lines (S1 to S640). This analog video signal is written to the pixel electrode of the liquid crystal cell when the pixel TFT of each pixel is turned on.
[0013]
With the above operation, the image display apparatus performs display.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
The digital driving circuit that performs the above operation has a drawback that its occupied area is very large compared to the analog driving circuit. The digital method has an advantage that the signal can be expressed by binary values of “Hi” or “Lo”, but instead, the amount of data becomes enormous, and the number of circuit elements increases because the data is processed. Therefore, an increase in the area occupied by the drive circuit on the substrate cannot be suppressed, which is a major obstacle to miniaturization of the image display device.
[0015]
In recent years, with the rapid increase in the amount of information to be handled, the number of pixels has been increased and the definition of pixels has been increased. However, as the number of pixels increases, the number of circuit elements included in the drive circuit also increases, and the area of the drive circuit is expected to increase.
[0016]
Here, an example of a display resolution of a commonly used computer is shown below by the number of pixels and the standard name.
Number of pixels Standard name
640 × 480 VGA
800 × 600 SVGA
1024 x 768 XGA
1280 × 1024 SXGA
1600 × 1200 UXGA
[0017]
For example, in the case of the SXGA standard, when the number of bits is 8, in the conventional driving circuit described above, there are 10240 (8 × 1280) first memory circuits and second memory circuits for 1280 signal lines. I need it. In addition, high-definition television receivers such as high-definition TV (HDTV) have become widespread, and high-definition images have become necessary not only in the computer world but also in the AV field. In the United States, terrestrial digital broadcasting begins, and in Japan, the era of digital broadcasting will begin. In digital broadcasting, the standard of 1920 × 1080 pixels is prominent, and reduction of the driving circuit is urgently required.
[0018]
However, as described above, the area occupied by the signal line driver circuit is large, which hinders downsizing of the image display device. In order to solve such a problem, the present invention provides a technique advantageous in reducing the area occupied by a signal line driving circuit and reducing the size.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In view of the above problems, the present invention shares n memory circuits and D / A conversion circuits in a signal line driver circuit with n (n is a natural number of 2 or more) signal lines. Then, one horizontal scanning period is divided into n pieces, and in each divided period, the memory circuit and the D / A conversion circuit perform processing on different signal lines, so that within one horizontal scanning period, Video signals can be input to all signal lines. Thus, the number of memory circuits and D / A conversion circuits in the signal line driver circuit can be reduced to 1 / n of the conventional example.
[0020]
Further, in the present invention, the order of inputting the video signals to the n signal lines is changed every horizontal scanning period or every plural horizontal scanning periods.
[0021]
Adjacent signal lines are capacitively coupled directly or indirectly. Therefore, when a video signal is written to one signal line, the potential held in the signal line adjacent to the signal line is affected and changes. That is, the signal line to which the video signal is first written tends to change due to the influence of the writing of the signal line to which the video signal is written later.
[0022]
Therefore, if the order of inputting video signals is fixed, only the potential of a specific signal line always deviates from its ideal value. And in the pixel connected to the signal line whose potential has changed, the relative gradation expression is always different from the pixel connected to the other signal line, and vertical stripes parallel to the signal line are visually recognized by human eyes. Will be.
[0023]
However, in the present invention, since the position in the horizontal direction of the pixel modulated by the write potential changes every fixed period (specifically, every horizontal scanning period or every horizontal scanning period), Vertical stripes are difficult to see.
[0024]
Note that the order of signal lines for inputting video signals may be random or have a certain regularity. The order may not be changed every horizontal scanning period, and the order may be changed every two horizontal scanning periods or every more horizontal scanning periods. However, it is important to set the number of horizontal scanning periods to such an extent that vertical stripes are not easily recognized by human eyes. When the frame frequency is increased, vertical stripes are difficult to see. Therefore, it is preferable to set the number of horizontal scanning periods for changing the order in consideration of the frame frequency.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below. Here, an image display apparatus in which the number of pixels in the horizontal and vertical directions is generally set to k and l will be described as an example. In this embodiment, a case where the digital video signal is 3 bits will be described. However, the present invention is not limited to 3 bits, and can be applied to 6 bits, 8 bits, or other numbers of bits. In the following description, n is used as a parameter indicating the number of signal lines sharing one D / A conversion circuit. However, when the horizontal pixel count k is not a multiple of n, a new pixel is added. Appropriately added, the number of pixels in the horizontal direction is set to a multiple k ′ of n larger than k. In this case, the pixel number k ′ may be newly defined as k. If the added pixels are handled as virtual ones, there will be no trouble in actual operation.
[0026]
FIG. 1 shows a configuration of the signal line driver circuit of this embodiment mode, and FIG. 2 shows a timing chart thereof. However, FIGS. 1 and 2 show specific examples in which the number of pixels in the horizontal direction k = 640. In the following, symbols such as k are used for general explanation, but specific numbers in the case of k = 640 are shown in []. Although FIG. 1 shows the case of n = 4, n is not limited to this value as long as n is a natural number of 2 or more.
[0027]
The signal line driver circuit of this embodiment includes a shift register 101 including a plurality of delay flip-flops (DFFs), a first memory circuit group 102 including a plurality of first memory circuits, and a plurality of second memory circuits. A signal line selection circuit having a second memory circuit group 103 having a memory circuit, a D / A conversion circuit group 104 having a plurality of D / A conversion circuits (DAC), and a plurality of signal line selection circuits (SEL). Group 105. In FIG. 1, the first latch (LAT1) is used as the first memory circuit, and the second latch (LAT2) is used as the second memory circuit. In FIG. 1, unlike the image display device shown in FIG. 21, two types of latch signal lines (LPa, LPb) are supplied, and the first half (1 to 80 [1-k / 2n] stages of the second memory circuit is provided. The first latch signal line (LPa) is connected to the second DFF (LAT2 corresponding to the DFF in the 81st to 160 [1+ (k / 2n) to k / n) stages). Latch signal lines (LPb) are connected to each other. In the present invention, the number of latch signal lines may be one.
[0028]
Specifically, in FIG. 1, the shift register 101 includes (k / n) +1 stage [161 stage] of DFF, 3k / n each of the first memory circuit (LAT1) and the second memory circuit (LAT2). [480] and D / A conversion circuits (DACs) are composed of k / n [160]. As can be seen from FIG. 1, the number of circuits constituting the signal line driver circuit is about 1 / n [1/4] of the signal line driver circuit shown in FIG.
[0029]
Next, the operation will be described with reference to FIG. The shift register 101 receives a signal line driver circuit start pulse (S-SP) and a signal line driver circuit clock signal (S-CLK). In FIG. 22, the S-SP pulse appears once in one horizontal scanning period, whereas it appears n times [4 times] in this embodiment. Similarly to FIG. 22, the shift register 101 sequentially shifts the pulses of the output signal according to the input S-SP and S-CLK. The output signal is input to the first memory circuit (LAT1) as a control signal [SR-001 to SR-160].
[0030]
In synchronization with the control signal pulse output from the shift register 101, the digital video signals (D0 to D2) are sequentially stored in the first memory circuit (LAT1). The number of DFF stages is about 1 / n [1/4] of FIG. 21, and in the present invention, the first memory circuit performs n [4 times] memory operations during one horizontal scanning period. . In FIG. 1, the digital video signals L1-001 to L1-160 input from the first memory circuit group 102 to the second memory circuit group 103 are associated with the corresponding signal lines without distinguishing the number of bits. The numbers are indicated with numbers.
[0031]
Unlike FIG. 21, each of the digital video signals L1-001 to L1-160 corresponds to n signal lines. For example, in FIG. 2, the digital video signal L1-001 sequentially corresponds to the signal lines S1 to Sn [S1 to S4]. Similarly, when the digital video signals L1-001 to L1-160 are represented by corresponding signal line numbers, S1 to Sn, Sn + 1 to S2n, S2n + 1 to S3n,..., Sk-n + 1 to Sk [S1 to S4. , S5 to S8, S9 to S12,..., S637 to S640].
[0032]
In one horizontal scanning period, the digital video signal L1-i (i = 1 to 160) outputs information on the corresponding n signal lines, but the order of the corresponding signal lines is not necessarily fixed. In the present invention, the order in which the digital video signals L1-i (i = 1 to 160) are output with respect to the signal lines is changed every horizontal scanning period. In other words, the order of the signal lines corresponding to each of the digital video signals L1-001 to L1-160 is changed for each horizontal scanning period. This order is realized by converting the data arrangement of the digital video signals (D0 to D2) so as to be the same as the selection order of the signal lines of the signal line selection circuit described later.
[0033]
The latch pulses input to the second memory circuit group 103 via two types of latch signal lines (LPa, LPb) in one horizontal scanning period are n in total, and 2n [8] pulses in total. Appear. The latch pulse is input not only during the blanking period but also during the period during which the digital video signal is input.
[0034]
In this embodiment, after the writing of the digital video signal corresponding to the previous signal line to the first memory circuit (LAT1) at the (k / 2n) -th stage [80th stage] is completed, A latch pulse is input to the first latch signal line (LPa) before the data written in the first memory circuit (LAT1) of the eye is rewritten to a digital video signal corresponding to the next signal line. Further, after the writing of the digital video signal corresponding to the previous signal line to the first memory circuit (LAT1) at the (k / n) -th stage [160th stage] is completed, (k / 2n) +1 Before the data written in the first memory circuit (LAT1) of the stage [81th stage] is rewritten to the digital video signal corresponding to the next signal line, the latch pulse is supplied to the second latch signal line (LPb). ).
[0035]
That is, when the writing of the digital video signal to the first memory circuit in the first half is completed, the writing of the digital video signal to the first memory circuit in the second half is started. While the digital video signal is written to the first memory circuit in the second half, the digital video signal written in the first memory circuit in the first half is transferred to the second memory circuit in the first half. . When the writing of the digital video signal to the first storage circuit in the second half is completed, the writing of the next digital video signal to the first storage circuit in the first half is started. While the digital video signal is written to the first memory circuit in the first half, the digital video signal written in the first memory circuit in the second half is transferred to the second memory circuit in the second half. .
[0036]
Through these operations, digital video signals corresponding to the respective signal lines are sequentially transferred to the second memory circuit group 103.
[0037]
Although FIG. 1 shows an example in which two latch pulse lines are provided and the latch pulse is input 2n times [8 times] in one horizontal scanning period, the present invention is not limited to this configuration. All the second memory circuits (LAT2) may be connected to one latch pulse line. In this case, it is necessary to provide a blanking period every time the shift register 101 completes one scan, and to interrupt writing of the digital video signal to the first storage circuit in the blanking period. In the blanking period, transfer is performed from all the first memory circuits (LAT1) to all the second memory circuits (LAT2). The latch pulse is input n times [4 times] during one horizontal scanning period.
[0038]
The 3-bit digital video signal output from the second memory circuit (LAT2) is input to the D / A conversion circuit (DAC) and converted into an analog video signal. Note that a buffer circuit, a level shift circuit, an enable circuit for limiting an output period, or the like may be provided between the second memory circuit and the D / A converter circuit. The converted analog video signal is written to an appropriate signal line via a signal line selection circuit (SEL) included in the signal line selection circuit group 105.
[0039]
The timing at which the analog video signal is written to an appropriate signal line by the signal line selection circuit (SEL) is determined by the timing at which the latch pulse is input. Corresponding to the shift register scanning n times within one horizontal scanning period, the second memory circuit repeats the memory operation n times as described above. Therefore, while the digital video signal corresponding to a certain signal line is stored in the second memory circuit, the analog video signal output from the D / A conversion circuit (DAC) is selected and written. Must be completed.
[0040]
The input of the analog video signal from the signal line selection circuit (SEL) to the signal line is performed in synchronization with the pulse of the selection signal input to the signal line selection circuit (SEL). The pulse of the selection signal appears n times in one horizontal scanning period.
[0041]
In the present invention, the order in which analog video signals of n signal lines are input is changed for each horizontal scanning period or for each of a plurality of horizontal scanning periods. The selection order of the signal lines is controlled by selection signals SS1 to SS4 [SS1 to SSn] input to the signal line selection circuit (SEL).
[0042]
The order of the signal lines for inputting the analog video signal may be random or may have a certain regularity. The order may not be changed every horizontal scanning period, and the order may be changed every two horizontal scanning periods or every more horizontal scanning periods. For example, the order may be changed for each frame period. However, it is important to set the number of horizontal scanning periods to such an extent that vertical stripes are not easily recognized by human eyes. When the frame frequency is increased, vertical stripes are difficult to see. Therefore, it is preferable to set the number of horizontal scanning periods for changing the order in consideration of the frame frequency.
[0043]
Table 1 shows the selection order of the signal lines of the present embodiment.
[0044]
[Table 1]
Figure 0004176385
[0045]
When signal lines are selected in the order shown in Table 1, the order in which analog video signals are written to pixels is schematically shown in FIG. For comparison, FIG. 3B schematically shows a general order in which analog video signals are written to pixels.
[0046]
As shown in FIG. 3A, when the signal lines are selected in the order shown in Table 1, the signal line to which the analog video signal is first written differs for each horizontal scanning period. On the other hand, as shown in FIG. 3B, when the selection order of the signal lines is fixed, the analog video signal is always written to the same signal line first in each horizontal scanning period.
[0047]
Therefore, in the driving method shown in Table 1, even if the potential of the signal line to which the video signal is first written changes, the horizontal position of the pixel to which the modulated potential is written is changed every horizontal scanning period. Therefore, it is difficult for human eyes to visually recognize vertical stripes. Note that in the driving example of FIG. 3A, the signal line to which the analog video signal is first written may be different for each of a plurality of horizontal scanning periods.
[0048]
Note that the selection order of the signal lines of the present invention is not limited to the order shown in Table 1. As shown in Table 1, it may have a certain regularity or may be random. Table 2 shows an example of the signal line selection order of the present invention, which is different from Table 1.
[0049]
[Table 2]
Figure 0004176385
[0050]
In Table 2, unlike Table 1, the number of the signal line selected first is different for each horizontal scanning period, and all the signal lines are always selected first in any horizontal scanning period. Yes. In the above configuration, since the first selected period is provided for all the signal lines, the vertical stripes are less visible even when the frame frequency is the same as in the driving method of Table 1.
[0051]
Alternatively, the signal line selection order may be changed for each horizontal scanning period or for each of a plurality of horizontal scanning periods, and the signal line selection order may be changed for each frame period. For example, the signal lines may be selected in the order shown in Table 1 in the previous frame period, and the signal lines may be selected in the order shown in Table 2 in the next frame period. With this configuration, vertical stripes are less likely to be visually recognized even if the frame frequency is the same as compared with a driving method in which the order is simply changed every horizontal scanning period.
[0052]
In the embodiment of the present invention, a signal line driving circuit (so-called digital signal line driving circuit) that inputs a digital video signal and outputs an analog video signal corresponding to each signal line is shown as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, a signal line driving circuit (so-called analog signal line driving circuit) that inputs an analog video signal and outputs an analog video signal corresponding to each signal line may be used.
[0053]
According to the present invention, the number of circuit elements in the signal line driver circuit can be reduced to 1 / n of the conventional example. In addition, since the horizontal positions of pixels having different gradations change, it is difficult for human eyes to visually recognize vertical stripes without changing the frame frequency.
[0054]
In the description of the above embodiment, a shift register is used as a circuit for controlling the first memory circuit. However, a decoder circuit may be used instead of the shift register. The D / A conversion circuit may be a lamp type D / A conversion circuit. In that case, the number of D / A conversion circuits is not limited to k / n.
[0055]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
[0056]
(Example 1)
In this embodiment, a detailed configuration of a signal line selection circuit used in the image display apparatus of the present invention will be described.
[0057]
FIG. 4A shows a circuit diagram of the signal line selection circuit (SEL) of this embodiment. In this embodiment, n is used as a parameter indicating the number of signal lines sharing one D / A conversion circuit. However, FIG. 4 shows a case where one DAC corresponds to four signal lines for the sake of simplicity. In the following, n is used for general description, but specific numbers in the case of n = 4 are shown in [].
[0058]
In this embodiment, the analog switch has a p-channel transistor and an n-channel transistor. However, the present invention is not limited to this, and may be an analog switch using only a p-channel transistor or an analog switch using only an n-channel transistor.
[0059]
The signal line driver circuit (SEL) of this embodiment includes n [4] analog switches 400_1 to 400_n [400_1 to 400_4]. A selection signal for controlling switching is input to each analog switch.
[0060]
A selection signal for controlling switching is input to the analog switches 400_1 to 400_n [400_1 to 400_4] through the selection signal line. Selection signals having different potentials are input to each analog switch, and a selection signal line is provided for each analog switch.
[0061]
In this embodiment, the analog switch includes a p-channel transistor and an n-channel transistor, and a signal obtained by inverting the polarity of the selection signal is also input to the analog switch. Therefore, in this embodiment, the selection signals SS1 to SSn [SS1 to SS4] and the signals SSb1 to SSbn [SSb1 to SSb4] obtained by inverting the polarity of each selection signal are input to each analog switch. In this embodiment, signals obtained by inverting the polarity of the selection signal are collectively referred to as selection signals.
[0062]
FIG. 4B shows a timing chart of the selection signal when the signal lines Si to S (i + n−1) [S (i + 3)] are selected. Since the selection signals SSb1 to SSb4 are obtained by inverting the polarity of the selection signals SS1 to SS4, only the selection signals SS1 to SS4 are shown here.
[0063]
In FIG. 4B, n [4] signal lines Si, S (i + 1), S (i + 2), S (i + n−1) [S (i + 3)] connected to the same DAC are shown in Table 1 below. An example of selection in the order shown in FIG. Note that the selection order of the signal lines in this embodiment is not limited to the order shown in Table 1.
[0064]
First, when the horizontal scanning period is started, the signal line Si is selected in synchronization with the pulses of the selection signals SS1 and SSb1. Then, the analog video signal output from the DAC is input to the signal line Si via the analog switch 400_1.
[0065]
Similarly, the signal lines S (i + 1) to S (i + n-1) [S (i + 3)] are sequentially synchronized with the pulses of the selection signals SS2 to SSn [SS2 to SS4] and SSb2 to SSbn [SS2 to SS4]. Is selected. Then, the analog video signal output from the DAC is input to the signal lines S (i + 1) to S (i + 3) via the analog switches 400_2 to 400_4 [400_n].
[0066]
When one horizontal scanning period ends and the next horizontal scanning period starts, the signal line S (i + n-1) [S (i + 3)] is synchronized with the pulses of the selection signals SSn, SSbn [SS4, SSb4]. Is selected. Then, the analog video signal output from the DAC is input to the signal line S (i + n−1) [S (i + 3)] via the analog switch 400_n [400_4].
[0067]
Similarly, in synchronization with the pulses of the selection signals SS (n−1) to SS1 [SS3 to SS1] and SSb (n−1) to SSb1 [SS (n−1) to SS1], the signal lines S ( i + n-2) to Si [S (i + 2) to Si] are selected. Then, the analog video signal output from the DAC is input to the signal lines S (i + 2) to Si via the analog switches 400_ (n−1) [400_3] to 400_1.
[0068]
As described above, the selection order of the signal lines can be controlled by the selection signal.
[0069]
(Example 2)
In this embodiment, the configuration of the controller of the image display apparatus of the present invention that generates various signals related to driving will be described.
[0070]
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the image display apparatus of this embodiment. Reference numeral 500 denotes a pixel portion, 501 denotes a signal line driver circuit, and 502 denotes a scanning line driver circuit. A signal line selection circuit group 503 is included in the signal line drive circuit 501.
[0071]
Reference numeral 504 denotes a controller having various circuits. Specifically, it mainly includes a buffer 505, a display memory 506, a timing generation circuit 507, a selection circuit timing generation circuit 508, and a format circuit 509. In addition, a bias voltage generation circuit, a serial interface, or the like may be provided.
[0072]
The controller 504 mainly receives a video signal (Video Signals), a reference clock signal (Dot CLK), a horizontal synchronization signal (Hsync), and a vertical synchronization signal (Vsync).
[0073]
The video signal is amplified or buffer amplified in the buffer 505 and written in the display memory 506. Note that it is not always necessary to amplify or buffer the video signal in the buffer 505, and it is not essential to provide the buffer 505.
[0074]
Further, the reference clock signal, the horizontal synchronization signal (Hsync), and the vertical synchronization signal (Vsync) are input to the timing generation circuit 507. In this embodiment, the reference clock signal is input from the outside of the image display device, but this embodiment is not limited to this configuration. The reference clock signal may be generated based on the horizontal synchronization signal (Hsync) input to the image display device without inputting the reference clock signal from the outside.
[0075]
The timing generation circuit 507 generates signals for determining the operation timing of various circuits in accordance with the input reference clock signal, horizontal synchronization signal (Hsync), and vertical synchronization signal (Vsync).
[0076]
Specifically, a clock signal (S-CLK) and a start pulse signal (S-SP) for the signal line driver circuit 501 and a clock signal (G-CLK) and a start pulse signal (G for the scan line driver circuit 502 are displayed. -SP) is generated in the timing generation circuit 507.
[0077]
Further, the timing generation circuit 507 determines the timing for writing the video signal to the display memory 506 and the timing for inputting the video signal held in the display memory 506 to the format circuit 509.
[0078]
In addition, a timing for selecting a signal line in the signal line selection circuit group 503 is determined in the timing generation circuit 507. Since n signal lines are selected in each horizontal scanning period, the signal line selection timing appears n times in each horizontal scanning period. However, n means the number of signal lines sharing one DAC. A signal for determining the timing for selecting the signal line is input from the timing generation circuit 507 to the selection circuit timing generation circuit 508.
[0079]
The selection circuit timing generation circuit 508 includes a selection signal generation circuit 510 that generates a selection signal, and a selection order determination register 511 in which data in the selection order of signal lines is stored. The selection signal generation circuit 510 receives a signal for determining the timing for selecting a signal line from the timing generation circuit 507. The selection signal generation circuit 510 receives data in the selection order of the signal lines from the selection order determination register 511.
[0080]
The selection signal generation circuit 510 generates the selection signals SS1 to SSn based on the data in the selection order of the signal lines and a signal that determines the selection timing of the signal lines that appear n times. Each of the selection signals SS1 to SSn appears once in one horizontal scanning period. A signal line is selected in synchronization with the pulse.
[0081]
On the other hand, data in the selection order of the signal lines stored in the selection order determination register 511 is also sent to the format circuit 509. The video signals input to the format circuit 509 are rearranged according to the data in the selection order of the signal lines, and input to the first memory circuit group (not shown) of the signal line driver circuit 501. Note that in the format unit 509, the video signal may be serial-parallel converted and divided into a plurality of parts before being input to a first memory circuit group (not shown).
[0082]
In FIG. 5, the timing generation circuit 507 and the selection circuit timing generation circuit 508 are distinguished from each other, but the selection circuit timing generation circuit 508 may be regarded as a part of the timing generation circuit 507. 5 shows the display memory 506 as a part of the controller 504, the display memory 506 may be separated from the controller 504.
[0083]
In FIG. 5, the display memory is connected only to the controller 504 and is independent of a system bus managed by a CPU (not shown), but this embodiment is not limited to this configuration. The CPU and the controller 504 may share the same display memory.
[0084]
In addition, the signal line selection order data stored in the selection order determination register 511 may be fixed data determined by the design of a mask or the like, or data that can be rewritten by a CPU, a dip switch, or the like. It may be.
[0085]
The configuration of this embodiment can be implemented by freely combining with the first embodiment.
[0086]
(Example 3)
In this embodiment, specific structures of the first and second memory circuits used in the signal line driver circuit of the present invention will be described.
[0087]
A specific example of the memory circuit is shown in FIG. 6A uses a clocked inverter, FIG. 6B shows an SRAM type, and FIG. 6C shows a DRAM type. These are representative examples, and the present invention is not limited to these forms.
[0088]
The control signal 2 corresponds to a signal obtained by inverting the polarity of the control signal 1. In the case of the second memory circuit, a latch pulse is input to the control signal.
[0089]
The configuration of this embodiment can be implemented by freely combining with the first or second embodiment.
[0090]
Example 4
In this embodiment, a configuration of a signal line driver circuit when a lamp type D / A converter circuit is adopted as the D / A converter circuit will be described.
[0091]
FIG. 7 shows a schematic diagram of a signal line driving circuit in the case where a lamp type D / A conversion circuit is used. In the present embodiment, a case where an XGA standard image display apparatus supports a 3-bit digital video signal will be described. However, the present invention is not limited to 3 bits, and the case where the number of other bits is supported or other than XGA. It is also effective for standard image display devices.
[0092]
In this embodiment, the structures and operations of the shift register 701, the first memory circuit group 702, the second memory circuit group 703, and the signal line selection circuit group 706 are the same as those in the embodiment mode. This embodiment is different from the embodiment in that a bit comparison pulse width conversion circuit group 704 and an analog switch group 705 are provided in the lower stage of the second memory circuit 703. Two circuits of the bit comparison pulse width conversion circuit group 704 and the analog switch group 705 function as a ramp type D / A conversion circuit.
[0093]
In this embodiment, the bit comparison pulse width conversion circuit group is provided with 256 bit comparison pulse width conversion circuits (BPC). The 3-bit digital video signal, count signal (C0 to C2), and set signal (ST) stored in the second memory circuit group 703 are input to the BPC.
[0094]
The analog switch group 705 is provided with 256 analog switches (ASW) in this embodiment. The analog switch group 705 receives the output of the bit comparison pulse width conversion circuit group 704 (PW-i, i is 001 to 256) and the gradation power supply (VR). The signal line selection circuit group 706 receives the output of the analog switch group 705 and the selection signals (SS1 to SS4).
[0095]
The configuration of the i-th stage BPC is illustrated in FIG. The BPC has an exclusive OR gate, a 3-input NAND gate, an inverter, and a set-reset flip-flop (RS-FF). In FIG. 8, the output of the second memory circuit at the i-th stage is distinguished from the bit, and L2-i (0), L2-i (1) L2-i (2) (the parentheses indicate the bit numbers). It was.
[0096]
Next, the operation of the signal line driving circuit of this embodiment will be described. FIG. 9 shows a timing chart of a signal system necessary for understanding the outline of the circuit operation of FIG. The operation from the shift register 701 to the second memory circuit group 703 is also the same as that of the signal line driver circuit described in the embodiment mode. The selection signals (SS1 to SS4) input to the signal line selection circuit group 706 are the same as those in the signal line driver circuit shown in FIG. 2 of the embodiment.
[0097]
In FIG. 9, every time four signal lines are sequentially selected by the signal line selection circuit group 706, a count signal (C0 to C2), a set signal (ST), and a gradation power supply (VR) are periodically input. Is done. As a result, information can be equally written to all the signal lines.
[0098]
In order to explain the detailed operation of the ramp type D / A conversion circuit, FIG. 10 shows a timing chart during a period in which one of the four signal lines is selected by the signal line selection circuit.
[0099]
First, in synchronization with the pulse of the set signal, the RS-FF 30 is set and the output PW-i becomes Hi level. Next, the digital video signal stored in the second memory circuit group 703 is compared bit by bit with the count signal (C0 to C2) by the exclusive OR gate. When all three bits match, the outputs of all the exclusive OR gates become Hi level, and as a result, the output (inverted RC-i) of the three-input NAND gate becomes Lo level (thus, RC- i becomes Hi level). The output of the three-input NAND is also input to the RS-FF 30 and reset when RC-i becomes Hi level, and the output PW-i returns to Lo level. FIG. 10 shows RC-i, PW- when the 3-bit digital video signal {L2-i (0), L2-i (1) L2-i (2)} is {0, 0, 1}. The output example of i and DA-i is shown. Thus, the information of the digital video signal is converted into the pulse width of the BPC output PW-i.
[0100]
The BPC output PW-i controls the opening and closing of the analog switch group 705. In this embodiment, the analog switch group 705 is turned on only while the BPC output PW-i is at the Hi level, and is turned off when the PW-i is at the Lo level. A gradation power supply (VR) having a stepped voltage level synchronized with the count signals (C0 to C2) is applied to the analog switch group 705, and the gradation power supply (VR) at the moment when PW-i becomes Lo level. ) Is written to the signal line via the signal line selection circuit in the subsequent stage.
[0101]
Through the above operation, the digital video signal is converted into an analog video signal, and the signal line is driven. Note that the gradation power supply (VR) does not have to be stepped, and may continuously change monotonously. Further, a buffer circuit, a level shift circuit, or the like may be inserted between the output of the bit comparison pulse width conversion circuit group 704 and the analog switch group 705.
[0102]
As described above, in the present invention, a ramp type D / A conversion circuit can also be used as the D / A conversion circuit, and the circuit configuration is about one-fourth that of the conventional circuit. The number can be greatly reduced.
[0103]
The structure of a present Example can be implemented in combination freely with Examples 1-3.
[0104]
(Example 5)
In this embodiment, a method for manufacturing an active matrix liquid crystal display device is taken as an example as a specific method for manufacturing the image display device of the present invention. In particular, here, a method for manufacturing a pixel TFT which is a switching element of the pixel portion and a TFT of a driver circuit (a signal line driver circuit, a scanning line driver circuit, etc.) provided around the pixel portion on the same substrate is described in detail according to the process. Explained. However, in order to simplify the description, a CMOS circuit, which is a basic configuration circuit, is illustrated as the drive circuit unit, and an n-channel TFT is illustrated as the pixel TFT unit.
[0105]
In FIG. 11A, a low alkali glass substrate or a quartz substrate can be used as the substrate (active matrix substrate) 6001. In this example, a low alkali glass substrate was used. In this case, heat treatment may be performed in advance at a temperature lower by about 10 to 20 ° C. than the glass strain point. A base film 6002 such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film is formed on the surface of the substrate 6001 where a TFT is formed in order to prevent impurity diffusion from the substrate 6001. For example, SiH by plasma CVD method Four , NH Three , N 2 A silicon oxynitride film made from O is 100 nm, similarly SiH Four , N 2 A silicon oxynitride film formed from O is stacked to a thickness of 200 nm.
[0106]
Next, a semiconductor film 6003a having an amorphous structure with a thickness of 20 to 150 nm (preferably 30 to 80 nm) is formed by a known method such as a plasma CVD method or a sputtering method. In this embodiment, an amorphous silicon film is formed to a thickness of 54 nm by plasma CVD. As the semiconductor film having an amorphous structure, there are an amorphous semiconductor film and a microcrystalline semiconductor film, and a compound semiconductor film having an amorphous structure such as an amorphous silicon germanium film may be applied. Further, since the base film 6002 and the amorphous silicon film 6003a can be formed by the same film formation method, they may be formed continuously. In that case, after the base film is formed, it is possible to prevent contamination of the surface by not exposing it to the air atmosphere, and it is possible to reduce variations in characteristics and threshold voltage of the TFT to be manufactured (see FIG. 11 (A)).
[0107]
Then, a crystalline silicon film 6003b is formed from the amorphous silicon film 6003a using a known crystallization technique. For example, a laser crystallization method or a thermal crystallization method (solid phase growth method) may be applied. Here, in accordance with the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-130552, the crystallization method using a catalytic element is used for crystallization. A quality silicon film 6003b was formed. Prior to the crystallization step, depending on the amount of hydrogen contained in the amorphous silicon film, a heat treatment is performed at 400 to 500 ° C. for about 1 hour to reduce the amount of hydrogen to 5 atom% or less before crystallization. desirable. When the amorphous silicon film is crystallized, the rearrangement of atoms occurs and the amorphous silicon film is densified. Therefore, the thickness of the crystalline silicon film to be produced is larger than the initial thickness of the amorphous silicon film (54 nm in this embodiment). Is also reduced by about 1 to 15% (FIG. 11B).
[0108]
Then, the crystalline silicon film 6003b is patterned into an island shape to form island-like semiconductor layers 6004 to 6007. Thereafter, a mask layer 6008 made of a silicon oxide film having a thickness of 50 to 150 nm is formed by plasma CVD or sputtering. (FIG. 11C).
[0109]
Then, a resist mask 6009 is provided, and 1 × 10 6 is formed on the entire surface of the island-like semiconductor layers 6005 to 6007 where n-channel TFTs are to be formed. 16 ~ 5x10 17 atoms / cm Three Boron (B) is added as an impurity element imparting p-type at a moderate concentration. The boron (B) is added for the purpose of controlling the threshold voltage. Boron (B) may be added by an ion doping method, or may be added simultaneously with the formation of an amorphous silicon film. The addition of boron (B) here is not always necessary (FIG. 11D). Thereafter, the resist mask 6009 is removed.
[0110]
In order to form the LDD region of the n-channel TFT of the driver circuit, an impurity element imparting n-type conductivity is selectively added to the island-shaped semiconductor layers 6010 to 6012. Therefore, resist masks 6013 to 6016 are formed in advance. As the impurity element imparting n-type conductivity, phosphorus (P) or arsenic (As) may be used. Here, phosphorous (PH) is added to add phosphorus (P). Three ) Was applied. The formed impurity regions 6017 and 6018 have a phosphorus (P) concentration of 2 × 10 16 ~ 5x10 19 atoms / cm Three It may be in the range. In this specification, the concentration of an impurity element imparting n-type contained in the impurity regions 6017 to 6019 formed here is defined as (n - ). The impurity region 6019 is a semiconductor layer for forming a storage capacitor of the pixel portion, and phosphorus (P) is added to this region at the same concentration (FIG. 12A). Thereafter, the resist masks 6013 to 6016 are removed.
[0111]
Next, after removing the mask layer 6008 with hydrofluoric acid or the like, a step of activating the impurity element added in FIGS. 11D and 12A is performed. The activation can be performed by a heat treatment for 1 to 4 hours in a nitrogen atmosphere at 500 to 600 ° C. or a laser activation method. Moreover, you may carry out using both together. In this embodiment, a laser activation method is used. As the laser light, KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) is used. In this embodiment, the shape of the laser beam is processed into a linear beam, and the oscillation frequency is 5 to 50 Hz, and the energy density is 100 to 500 mJ / cm. 2 As described above, the entire surface of the substrate on which the island-shaped semiconductor layer is formed is processed by scanning the linear beam with an overlap ratio of 80 to 98%. Note that the laser light irradiation conditions are not limited and can be appropriately determined.
[0112]
Then, the gate insulating film 6020 is formed with an insulating film containing silicon with a thickness of 10 to 150 nm by a plasma CVD method or a sputtering method. For example, a silicon oxynitride film is formed with a thickness of 120 nm. As the gate insulating film, another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a stacked structure. (Fig. 12 (B))
[0113]
Next, a first conductive layer is formed to form a gate electrode. The first conductive layer may be formed as a single layer, but may have a laminated structure such as two layers or three layers as necessary. In this example, a conductive layer (A) 6021 made of a conductive nitride metal film and a conductive layer (B) 6022 made of a metal film were laminated. The conductive layer (B) 6022 is an element selected from tantalum (Ta), titanium (Ti), molybdenum (Mo), and tungsten (W), an alloy containing the element as a main component, or an alloy film in which the elements are combined. (Typically, a Mo—W alloy film or a Mo—Ta alloy film). The conductive layer (A) 6021 is a tantalum nitride (TaN), tungsten nitride (WN), titanium nitride (TiN) film, or nitride. It is made of molybdenum (MoN). Alternatively, tungsten silicide, titanium silicide, or molybdenum silicide may be applied to the conductive layer (A) 6021 as an alternative material. In the conductive layer (B), it is preferable to reduce the concentration of impurities contained in order to reduce resistance, and in particular, the oxygen concentration is preferably 30 ppm or less. For example, tungsten (W) can realize a specific resistance value of 20 μΩcm or less by setting the oxygen concentration to 30 ppm or less.
[0114]
The conductive layer (A) 6021 may be 10 to 50 nm (preferably 20 to 30 nm), and the conductive layer (B) 6022 may be 200 to 400 nm (preferably 250 to 350 nm). In this embodiment, a 30 nm thick tantalum nitride film is used for the conductive layer (A) 6021 and a 350 nm Ta film is used for the conductive layer (B) 6022, both of which are formed by sputtering. In film formation by this sputtering method, if an appropriate amount of Xe or Kr is added to the sputtering gas Ar, the internal stress of the film to be formed can be relaxed and the film can be prevented from peeling. Although not shown, it is effective to form a silicon film doped with phosphorus (P) with a thickness of about 2 to 20 nm under the conductive layer (A) 6021. This improves adhesion and prevents oxidation of the conductive film formed thereon, and at the same time, an alkali metal element contained in a trace amount in the conductive layer (A) or the conductive layer (B) diffuses into the gate insulating film 6020. Can be prevented (FIG. 12C).
[0115]
Next, resist masks 6023 to 6027 are formed, and the conductive layers (A) 6021 and (B) 6022 are etched together to form gate electrodes 6028 to 6031 and capacitor wirings 6032. The gate electrodes 6028 to 6031 and the capacitor wiring 6032 are integrally formed of 6028a to 6032a made of a conductive layer (A) and 6028b to 6032b made of a conductive layer (B). At this time, the gate electrodes 6028 to 6030 of the TFTs constituting the driver circuit are formed so as to overlap part of the impurity regions 6017 and 6018 with the gate insulating film 6020 interposed therebetween (FIG. 12D).
[0116]
Next, a step of adding an impurity element imparting p-type is performed in order to form a source region and a drain region of the p-channel TFT of the driver circuit. Here, impurity regions are formed in a self-aligning manner using the gate electrode 6028 as a mask. At this time, a region where the n-channel TFT is formed is covered with a resist mask 6033. And diborane (B 2 H 6 An impurity region 6034 was formed by an ion doping method using). The boron (B) concentration in this region is 3 × 10 20 ~ 3x10 twenty one atoms / cm Three To be. Thereafter, the resist mask 6033 is removed. In this specification, the concentration of the impurity element imparting p-type contained in the impurity region 6034 formed here (p ++ ) (FIG. 13A).
[0117]
Next, in the n-channel TFT, an impurity region functioning as a source region or a drain region was formed. Resist masks 6035 to 6037 were formed, and an impurity element imparting n-type conductivity was added to form impurity regions 6039 to 6042. This is the phosphine (PH Three ), And the phosphorus (P) concentration in this region is 1 × 10 20 ~ 1x10 twenty one atoms / cm Three It was. In this specification, the concentration of the impurity element imparting n-type contained in the impurity regions 6039 to 6042 formed here is defined as (n + ) (FIG. 13B).
[0118]
The impurity regions 6039 to 6042 already contain phosphorus (P) or boron (B) added in the previous step, but phosphorus (P) is added at a sufficiently higher concentration than that. The influence of phosphorus (P) or boron (B) added in the previous step may not be considered. Further, since the phosphorus (P) concentration added to the impurity region 6038 is 1/2 to 1/3 of the boron (B) concentration added in FIG. 13A, p-type conductivity is ensured, and TFT characteristics are obtained. It had no effect on.
[0119]
After removing the resist masks 6035 to 6037, an impurity addition step for imparting n-type for forming an LDD region of the n-channel TFT in the pixel portion was performed. Here, an impurity element imparting n-type in a self-aligning manner is added by an ion doping method using the gate electrode 6031 as a mask. The concentration of phosphorus (P) to be added is 1 × 10 16 ~ 5x10 18 atoms / cm Three By adding the impurity element at a concentration lower than that of the impurity element added in FIGS. 12A, 13A, and 13B, substantially only the impurity regions 6043 and 6044 are formed. The In this specification, the concentration of an impurity element imparting n-type contained in the impurity regions 6043 and 6044 is defined as (n - ). (Fig. 13 (C))
[0120]
Thereafter, a heat treatment step is performed to activate the impurity element imparting n-type or p-type added at each concentration. This step can be performed by a furnace annealing method, a laser annealing method, or a rapid thermal annealing method (RTA method). Here, the activation process was performed by furnace annealing. The heat treatment is performed at 400 to 800 ° C., typically 500 to 600 ° C. in a nitrogen atmosphere having an oxygen concentration of 1 ppm or less, preferably 0.1 ppm or less. In this embodiment, the heat treatment is performed at 500 ° C. for 4 hours. went. Further, in the case where a substrate 6001 having heat resistance such as a quartz substrate is used, heat treatment may be performed at 800 ° C. for 1 hour, and activation of the impurity element, impurity region to which the impurity element is added, and A junction with the channel formation region can be formed satisfactorily. Note that this effect may not be obtained when an interlayer film is formed in order to prevent the peeling of Ta, which is the gate electrode.
[0121]
In this heat treatment, conductive films (C) 6028c to 6032c are formed with a thickness of 5 to 80 nm from the surface of the metal films 6028b to 6032b forming the gate electrodes 6028 to 6031 and the capacitor wiring 6032. For example, when the conductive layers (B) 6028b to 6032b are tungsten (W), tungsten nitride (WN) can be formed, and when tantalum (Ta) is used, tantalum nitride (TaN) can be formed. The conductive layers (C) 6028c to 6032c can be formed in the same manner even when the gate electrodes 6028 to 6031 and the capacitor wiring 6032 are exposed to a plasma atmosphere containing nitrogen using nitrogen or ammonia. Further, a heat treatment was 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 or hydrogenated plasma) may be performed.
[0122]
In the case where the island-shaped semiconductor layer was formed from an amorphous silicon film by a crystallization method using a catalytic element, a trace amount of the catalytic element remained in the island-shaped semiconductor layer. Of course, it is possible to complete the TFT even in such a state, but it is more preferable to remove at least the remaining catalyst element from the channel formation region. As one of means for removing the catalyst element, there is a means for utilizing the gettering action by phosphorus (P). The concentration of phosphorus (P) necessary for gettering is the impurity region (n) formed in FIG. + The catalytic element could be gettered from the channel formation region of the n-channel TFT and the p-channel TFT by the heat treatment in the activation process performed here (FIG. 13D). .
[0123]
When the activation and hydrogenation steps are completed, a second conductive film is formed as a gate wiring (scanning line). This second conductive film includes a conductive layer (D) mainly composed of aluminum (Al) or copper (Cu), which is a low resistance material, and titanium (Ti), tantalum (Ta), tungsten (W), molybdenum. It is good to form with the conductive layer (E) which consists of (Mo). In this embodiment, an aluminum (Al) film containing 0.1 to 2% by weight of titanium (Ti) is formed as the conductive layer (D) 6045, and a titanium (Ti) film is formed as the conductive layer (E) 6046. The conductive layer (D) 6045 may be 200 to 400 nm (preferably 250 to 350 nm), and the conductive layer (E) 6046 may be 50 to 200 (preferably 100 to 150 nm). (Fig. 14 (A))
[0124]
Then, in order to form a gate wiring (scanning line) connected to the gate electrode, the conductive layer (E) 6046 and the conductive layer (D) 6045 are etched, and the gate wiring (scanning lines) 6047 and 6048 and the capacitor wiring are formed. 6049 was formed. The etching process starts with SiCl Four And Cl 2 And BCl Three The conductive layer (E) is removed from the surface of the conductive layer (E) to the middle of the conductive layer (D) by a dry etching method using a mixed gas and then the conductive layer (D) is removed by wet etching with a phosphoric acid-based etching solution. As a result, the gate wiring (scanning line) can be formed while maintaining the selective processability with the base.
[0125]
The first interlayer insulating film 6050 is formed of a silicon oxide film or a silicon oxynitride film with a thickness of 500 to 1500 nm, and then a contact hole reaching the source region or the drain region formed in each island-shaped semiconductor layer is formed. Then, source wirings (signal lines) 6051 to 6054 and drain wirings 6055 to 6058 are formed. Although not shown, in this embodiment, this electrode is a laminated film having a three-layer structure in which a Ti film is 100 nm, an aluminum film containing Ti is 300 nm, and a Ti film is 150 nm continuously formed by sputtering.
[0126]
Next, a silicon nitride film, a silicon oxide film, or a silicon nitride oxide film is formed as the passivation film 6059 with a thickness of 50 to 500 nm (typically 100 to 300 nm). When the hydrogenation treatment was performed in this state, a favorable result was obtained for improving the characteristics of the TFT. For example, heat treatment may be performed at 300 to 450 ° C. for 1 to 12 hours in an atmosphere containing 3 to 100% hydrogen, or the same effect can be obtained by using a plasma hydrogenation method. Note that an opening may be formed in the passivation film 6059 at a position where a contact hole for connecting the pixel electrode and the drain wiring is formed later. (Figure 14 (C))
[0127]
Thereafter, a second interlayer insulating film 6060 made of an organic resin is formed to a thickness of 1.0 to 1.5 μm. As the organic resin, polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, BCB (benzocyclobutene), or the like can be used. Here, it was formed by baking at 300 ° C. using a type of polyimide that is thermally polymerized after being applied to the substrate. Then, a contact hole reaching the drain wiring 6058 is formed in the second interlayer insulating film 6060, and pixel electrodes 6061 and 6062 are formed. The pixel electrode may be a transparent conductive film in the case of a transmissive liquid crystal display device, and may be a metal film in the case of a reflective liquid crystal display device. In this embodiment, an indium tin oxide (ITO) film having a thickness of 100 nm is formed by sputtering to form a transmissive liquid crystal display device. (Fig. 15)
[0128]
In this way, a substrate having the TFT of the driving circuit and the pixel TFT of the pixel portion on the same substrate was completed. A p-channel TFT 6101, a first n-channel TFT 6102, and a second n-channel TFT 6103 are formed in the driver circuit, and a pixel TFT 6104 and a storage capacitor 6105 are formed in the pixel portion. In this specification, such a substrate is referred to as an active matrix substrate for convenience.
[0129]
The p-channel TFT 6101 of the driver circuit includes a channel formation region 6106, source regions 6107a and 6107b, and drain regions 6108a and 6108b in an island-shaped semiconductor layer 6004. In the first n-channel TFT 6102, an LDD region 6110 that overlaps the island-shaped semiconductor layer 6005 with the channel formation region 6109 and the gate electrode 6029 (hereinafter, such an LDD region is referred to as Lov), a source region 6111, and a drain region 6112. have. The length of the Lov region in the channel length direction is 0.5 to 3.0 μm, preferably 1.0 to 1.5 μm. The second n-channel TFT 6103 has a channel formation region 6113, LDD regions 6114 and 6115, a source region 6116, and a drain region 6117 in the island-shaped semiconductor layer 6006. The LDD region is formed with an LDD region that does not overlap the Lov region and the gate electrode 6030 (hereinafter, such LDD region is referred to as Loff), and the length of the Loff region in the channel length direction is 0.3-2. It is 0 μm, preferably 0.5 to 1.5 μm. The pixel TFT 6104 has channel formation regions 6118 and 6119, Loff regions 6120 to 6123, and source or drain regions 6124 to 6126 in an island-shaped semiconductor layer 6007. The length of the Loff region in the channel length direction is 0.5 to 3.0 μm, preferably 1.5 to 2.5 μm. Further, the storage capacitor 6105 includes capacitor wirings 6032 and 6049, an insulating film made of the same material as the gate insulating film, and a semiconductor layer 6127 which is connected to the drain region 6126 of the pixel TFT 6104 and to which an impurity element imparting n-type conductivity is added. Is formed. Although the pixel TFT 6104 has a double gate structure in FIG. 15, it may have a single gate structure or a multi-gate structure in which a plurality of gate electrodes are provided.
[0130]
As described above, in this embodiment, the structure of the TFT constituting each circuit is optimized according to the specifications required by the pixel TFT and the drive circuit, and the operation performance and reliability of the image display apparatus can be improved. be able to.
[0131]
Next, a process of manufacturing a transmissive liquid crystal display device based on the active matrix substrate manufactured by the above process will be described.
[0132]
Refer to FIG. An alignment film 6201 is formed on the active matrix substrate in the state shown in FIG. In this embodiment, polyimide is used for the alignment film 6201. Next, a counter substrate is prepared. The counter substrate includes a glass substrate 6202, a light shielding film 6203, a counter electrode 6204 made of a transparent conductive film, and an alignment film 6205.
[0133]
In this embodiment, a polyimide film in which liquid crystal molecules are aligned in parallel to the substrate is used for the alignment film. Note that after the alignment film is formed, a rubbing process is performed so that the liquid crystal molecules are aligned in parallel with a certain pretilt angle.
[0134]
Next, the active matrix substrate and the counter substrate that have undergone the above-described steps are bonded to each other through a sealing material, a spacer (both not shown), and the like by a known cell assembling step. Thereafter, liquid crystal 6206 is injected between both the substrates and completely sealed with a sealant (not shown). Therefore, a transmissive liquid crystal display device as shown in FIG. 16 is completed.
[0135]
Although the TFT manufactured by the above process has a top gate structure, the present invention can be applied to a TFT having a bottom gate structure and other structures.
[0136]
The image display device manufactured by the above process is a transmissive liquid crystal display device, but the present invention can also be applied to a reflective liquid crystal display device.
[0137]
The structure of a present Example can be implemented in combination freely with Examples 1-4.
[0138]
(Example 6)
As an electronic device using the image display device of the present invention, a video camera, a digital camera, a goggle type display (head mounted display), a navigation system, a sound reproduction device (car audio, audio component, etc.), a notebook type personal computer, a game device , A portable information terminal (mobile computer, mobile phone, portable game machine, electronic book, etc.), an image playback device equipped with a recording medium (specifically, a recording medium such as a digital video disc (DVD), etc.) And the like). Specific examples of these electronic devices are shown in FIGS.
[0139]
FIG. 17A illustrates a liquid crystal display device which includes a housing 2001, a support base 2002, a display portion 2003, a speaker portion 2004, a video input terminal 2005, and the like. The image display device of the present invention can be used for the display portion 2003. The liquid crystal display device includes all display devices for information display such as for personal computers, for receiving TV broadcasts, and for displaying advertisements.
[0140]
FIG. 17B illustrates a digital still camera, which includes a main body 2101, a display portion 2102, an image receiving portion 2103, operation keys 2104, an external connection port 2105, a shutter 2106, and the like. The image display device of the present invention can be used for the display portion 2102.
[0141]
FIG. 17C illustrates a laptop personal computer, which includes a main body 2201, a housing 2202, a display portion 2203, a keyboard 2204, an external connection port 2205, a pointing mouse 2206, and the like. The image display device of the present invention can be used for the display portion 2203.
[0142]
FIG. 17D illustrates a mobile computer, which includes a main body 2301, a display portion 2302, a switch 2303, operation keys 2304, an infrared port 2305, and the like. The image display device of the present invention can be used for the display portion 2302.
[0143]
FIG. 17E illustrates a portable image reproducing device (specifically, a DVD reproducing device) provided with a recording medium, which includes a main body 2401, a housing 2402, a display portion A2403, a display portion B2404, and a recording medium (DVD or the like). A reading unit 2405, operation keys 2406, a speaker unit 2407, and the like are included. Although the display portion A 2403 mainly displays image information and the display portion B 2404 mainly displays character information, the image display device of the present invention can be used for the display portions A, B 2403, and 2404. Note that an image reproducing device provided with a recording medium includes a home game machine and the like.
[0144]
FIG. 17F illustrates a goggle type display (head mounted display), which includes a main body 2501, a display portion 2502, and an arm portion 2503. The image display device of the present invention can be used for the display portion 2502.
[0145]
FIG. 17G illustrates a video camera, which includes a main body 2601, a display portion 2602, a housing 2603, an external connection port 2604, a remote control receiving portion 2605, an image receiving portion 2606, a battery 2607, an audio input portion 2608, operation keys 2609, and the like. . The image display device of the present invention can be used for the display portion 2602.
[0146]
Here, FIG. 17H shows a cellular phone, which includes a main body 2701, a housing 2702, a display portion 2703, an audio input portion 2704, an audio output portion 2705, operation keys 2706, an external connection port 2707, an antenna 2708, and the like. The image display device of the present invention can be used for the display portion 2703.
[0147]
Next, a projector (rear type or front type) using the image display device of the present invention will be described. Examples of these are shown in FIGS.
[0148]
FIG. 18A illustrates a front projector, which includes a light source optical system and display portion 7601 and a screen 7602. The present invention can be applied to the display portion 7601.
[0149]
FIG. 18B shows a rear projector, which includes a main body 7701, a light source optical system and display portion 7702, a mirror 7703, a mirror 7704, and a screen 7705. The present invention can be applied to the display portion 7702.
[0150]
Note that FIG. 18C illustrates an example of the structure of the light source optical system and the display portions 7601 and 7702 in FIGS. 18A and 18B. The light source optical system and display units 7601 and 7702 are composed of a light source optical system 7801, mirrors 7802 and 7804 to 7806, a dichroic mirror 7803, an optical system 7807, a display unit 7808, a phase difference plate 7809, and a projection optical system 7810. The projection optical system 7810 includes a plurality of optical lenses provided with a projection lens. This configuration is called a three-plate type because three display portions 7808 are used. In addition, the practitioner may appropriately provide an optical lens, a film having a polarization function, a film for adjusting a phase difference, an IR film, or the like in the optical path indicated by an arrow in FIG.
[0151]
FIG. 18D illustrates an example of the structure of the light source optical system 7801 in FIG. In this embodiment, the light source optical system 7801 includes a reflector 7811, a light source 7812, lens arrays 7813 and 7814, a polarization conversion element 7815, and a condenser lens 7816. Note that the light source optical system illustrated in FIG. 18D is an example, and the present invention is not limited to this structure. For example, the practitioner may appropriately provide an optical lens, a film having a polarization function, a film for adjusting a phase difference, an IR film, and the like in the light source optical system.
[0152]
FIG. 18C shows an example of a three-plate type, while FIG. 19A shows an example of a single-plate type. The light source optical system and display unit shown in FIG. 19A includes a light source optical system 7901, a display unit 7902, a projection optical system 7903, and a phase difference plate 7904. The projection optical system 7903 is composed of a plurality of optical lenses provided with a projection lens. The light source optical system and display portion shown in FIG. 19A can be applied to the light source optical system and display portions 7601 and 7702 in FIGS. 18A and 18B. Further, the light source optical system 7901 may be the light source optical system shown in FIG. Note that the display portion 7902 is provided with a color filter (not shown) to colorize the display image.
[0153]
The light source optical system and display unit shown in FIG. 19B is an application example of FIG. 19A. Instead of providing a color filter, a display image is displayed using an RGB rotating color filter disc 7905. Colored. The light source optical system and display portion shown in FIG. 19B can be applied to the light source optical system and display portions 7601 and 7702 in FIGS. 18A and 18B.
[0154]
The light source optical system and the display portion shown in FIG. 19C are called a color filterless single plate type. In this method, a micro lens array 7915 is provided in a display portion 7916, and a display image is colored using a dichroic mirror (green) 7912, a dichroic mirror (red) 7913, and a dichroic mirror (blue) 7914. The projection optical system 7917 includes a plurality of optical lenses provided with a projection lens. The light source optical system and display portion shown in FIG. 19C can be applied to the light source optical system and display portions 7601 and 7702 in FIGS. 18A and 18B. As the light source optical system 7911, an optical system using a coupling lens and a collimator lens in addition to the light source may be used.
[0155]
As described above, the application range of the image display device of the present invention is extremely wide and can be applied to electronic devices in various fields. Moreover, the electronic apparatus of a present Example is realizable even if it uses the structure which consists of what combination of Examples 1-5.
[0156]
【The invention's effect】
According to the present invention, the number of circuit elements in the signal line driver circuit can be reduced to 1 / n of the conventional example. Therefore, the area of the signal line driver circuit can be greatly reduced, which is effective for downsizing the image display device, and further, it is effective in reducing the cost of the image display device and improving the yield. In addition, since the horizontal positions of pixels having different gradations change, it is difficult for human eyes to visually recognize vertical stripes without changing the frame frequency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a signal line driver circuit of the present invention.
FIG. 2 is a timing chart of a signal line driver circuit of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing an order of inputting analog video signals to pixels.
FIG. 4 is a circuit diagram and a timing chart of a signal line selection circuit.
FIG. 5 is a block diagram of an image display device of the present invention.
FIG. 6 illustrates a specific example of a memory circuit.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a signal line driver circuit of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a bit comparison pulse width conversion circuit (BPC).
9 is a timing chart of the drive circuit in FIG.
FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of a lamp type D / A conversion circuit.
11 is a diagram showing a manufacturing process example of an active matrix liquid crystal display device according to Embodiment 3; FIG.
12 is a diagram showing a manufacturing process example of an active matrix liquid crystal display device according to Embodiment 3. FIG.
13 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of an active matrix liquid crystal display device according to Embodiment 3. FIG.
14 is a diagram showing an example of a manufacturing process of an active matrix liquid crystal display device according to Embodiment 3. FIG.
15 is a diagram showing an example of a manufacturing process of an active matrix liquid crystal display device according to Example 3. FIG.
16 is a diagram showing an example of a manufacturing process of an active matrix liquid crystal display device according to Example 3. FIG.
FIG. 17 illustrates an example of an electronic device using the invention.
FIG. 18 is a diagram showing a configuration of a projection type liquid crystal display device.
FIG. 19 is a diagram showing a configuration of a projection type liquid crystal display device.
FIG. 20 is a configuration diagram of an active matrix liquid crystal display device.
FIG. 21 is a configuration diagram of a conventional digital signal line driver circuit.
FIG. 22 is a timing chart of a conventional digital signal line driver circuit.

Claims (6)

信号線駆動回路と、k本(kは自然数)の信号線と、複数の走査線と、複数の画素とを有し、A signal line driver circuit; k signal lines (k is a natural number); a plurality of scanning lines; and a plurality of pixels.
前記複数の画素それぞれは、前記複数の走査線のうちのいずれか1本が選択されたとき、前記k本の信号線のいずれか1本からアナログ映像信号が入力され、Each of the plurality of pixels receives an analog video signal from any one of the k signal lines when any one of the plurality of scanning lines is selected.
前記k本の信号線は、n本(nは自然数)ずつのk/n個のブロックに分けられ、The k signal lines are divided into n (n is a natural number) k / n blocks,
前記信号線駆動回路は、The signal line driving circuit includes:
前記k/n個のブロックそれぞれに対応して、Corresponding to each of the k / n blocks,
mビット(mは自然数)のデジタル映像信号を記憶する第1のラッチと、a first latch for storing a digital video signal of m bits (m is a natural number);
前記第1のラッチのmビットの出力信号を記憶する第2のラッチと、A second latch for storing an m-bit output signal of the first latch;
前記第2のラッチのmビットの出力信号をアナログ映像信号に変換するD/A変換回路と、A D / A conversion circuit for converting an m-bit output signal of the second latch into an analog video signal;
信号線選択回路とを有し、A signal line selection circuit,
前記信号線選択回路はアナログスイッチを有し、前記アナログスイッチをn回切り換えることによって、前記k/n個のブロックの各ブロックに含まれるn本の信号線を1本ずつ選択して、n本の信号線に前記アナログ映像信号を出力し、The signal line selection circuit has an analog switch. By switching the analog switch n times, n signal lines included in each block of the k / n blocks are selected one by one, and n signal lines are selected. The analog video signal is output to the signal line of
1水平走査期間において、前記複数の走査線のいずれか1本が選択され、前記k/n個のブロックに対応する前記信号線選択回路の前記アナログスイッチが同時にn回切り換えられることによって、1回切り換えられる毎にk/n本の信号線にアナログ映像信号を出力して前記k本の信号線にアナログ映像信号を出力し、In one horizontal scanning period, any one of the plurality of scanning lines is selected, and the analog switch of the signal line selection circuit corresponding to the k / n blocks is simultaneously switched n times, thereby causing one time. Each time it is switched, an analog video signal is output to the k / n signal lines, and an analog video signal is output to the k signal lines.
前記k/n個のブロックの各ブロックにおいてn本の信号線の選択される順番は、連続して出現する水平走査期間において互いに異なっており、The order in which the n signal lines are selected in each of the k / n blocks is different from each other in the horizontal scanning period that appears consecutively.
前記k/n個のブロックのうち第1番目のブロック乃至第k/2n番目のブロックに対応する前記第2のラッチには第1のラッチパルスが入力され、前記第1のラッチパルスによって前記第1のラッチのmビットの出力信号が前記第2のラッチに転送され、A first latch pulse is input to the second latch corresponding to the first to k / 2n-th blocks of the k / n blocks, and the first latch pulse causes the first latch pulse to be input. An m-bit output signal of one latch is transferred to the second latch;
前記k/n個のブロックのうち第(k/2n+1)番目のブロック乃至第k/n番目のブロックに対応する前記第2のラッチには第2のラッチパルスが入力され、前記第2のラッチパルスによって前記第1のラッチのmビットの出力信号が前記第2のラッチに転送されることを特徴とする画像表示装置。A second latch pulse is input to the second latch corresponding to the (k / 2n + 1) th block to the k / nth block among the k / n blocks, and the second latch is input. An image display apparatus, wherein an m-bit output signal of the first latch is transferred to the second latch by a pulse.
信号線駆動回路と、コントローラと、k本(kは自然数)の信号線と、複数の走査線と、複数の画素とを有し
前記複数の画素それぞれは、前記複数の走査線のうちのいずれか1本が選択されたとき、前記k本の信号線のいずれか1本からアナログ映像信号が入力され、
前記k本の信号線は、n本(nは自然数)ずつのk/n個のブロックに分けられ、
前記信号線駆動回路は、
前記k/n個のブロックそれぞれに対応して、
mビット(mは自然数)のデジタル映像信号を記憶する第1のラッチと、
前記第1のラッチのmビットの出力信号を記憶する第2のラッチと、
前記第2のラッチのmビットの出力信号をアナログ映像信号に変換するD/A変換回路と、
号線選択回路とを有し、
前記信号線選択回路はアナログスイッチを有し、前記アナログスイッチをn回切り換えることによって、前記k/n個のブロックの各ブロックに含まれるn本の信号線を1本ずつ選択して、n本の信号線に前記アナログ映像信号を出力し、
1水平走査期間において、前記複数の走査線のいずれか1本が選択され、前記k/n個のブロックに対応する前記信号線選択回路の前記アナログスイッチが同時にn回切り換えられることによって、1回切り換えられる毎にk/n本の信号線にアナログ映像信号を出力して前記k本の信号線にアナログ映像信号を出力し、
前記k/n個のブロックの各ブロックにおいてn本の信号線の選択される順番は、前記コントローラにおいて生成される選択信号によって決定され、連続して出現する水平走査期間において互いに異なっており、
前記k/n個のブロックのうち第1番目のブロック乃至第k/2n番目のブロックに対応する前記第2のラッチには第1のラッチパルスが入力され、前記第1のラッチパルスによって前記第1のラッチのmビットの出力信号が前記第2のラッチに転送され、
前記k/n個のブロックのうち第(k/2n+1)番目のブロック乃至第k/n番目のブロックに対応する前記第2のラッチには第2のラッチパルスが入力され、前記第2のラッチパルスによって前記第1のラッチのmビットの出力信号が前記第2のラッチに転送されることを特徴とする画像表示装置。
A signal line driver circuit, a controller, k (k is a natural number) signal lines, a plurality of scanning lines, and a plurality of pixels .
Each of the plurality of pixels receives an analog video signal from any one of the k signal lines when any one of the plurality of scanning lines is selected.
The k signal lines are divided into n (n is a natural number) k / n blocks,
The signal line driving circuit includes:
Corresponding to each of the k / n blocks,
a first latch for storing a digital video signal of m bits (m is a natural number);
A second latch for storing an m-bit output signal of the first latch ;
A D / A converter circuit for converting an output signal of the m bits of said second latch to an analog video signal,
And a signal Route selection circuit,
The signal line selection circuit includes an analog switch. By switching the analog switch n times, n signal lines included in each block of the k / n blocks are selected one by one, and n signal lines are selected. The analog video signal is output to the signal line of
In one horizontal scanning period, one of the plurality of scanning lines is selected, and the analog switch of the signal line selection circuit corresponding to the k / n blocks is switched n times at a time. Each time switching is performed, an analog video signal is output to the k / n signal lines, and an analog video signal is output to the k signal lines.
The order in which the n signal lines are selected in each of the k / n blocks is determined by a selection signal generated in the controller, and is different from each other in horizontal scanning periods that appear successively,
Of the k / n blocks, a first latch pulse is input to the second latch corresponding to the first block to the k / 2n-th block, and the first latch pulse causes the first latch pulse to be input. An m-bit output signal of one latch is transferred to the second latch;
A second latch pulse is input to the second latch corresponding to the (k / 2n + 1) th block to the k / nth block among the k / n blocks, and the second latch is input. An image display device, wherein an m-bit output signal of the first latch is transferred to the second latch by a pulse.
請求項1または請求項2において、
前記第1のラッチ及び前記第2のラッチはクロックドインバータを用いて構成されていることを特徴とする画像表示装置。
In claim 1 or claim 2 ,
The image display device, wherein the first latch and the second latch are configured using a clocked inverter.
請求項1または請求項2において、
前記第1のラッチ及び前記第2のラッチはアナログスイッチおよび複数のインバータを用いて構成されていることを特徴とする画像表示装置。
In claim 1 or claim 2 ,
The image display device, wherein the first latch and the second latch are configured using an analog switch and a plurality of inverters.
請求項1乃至請求項のいずれかにおいて、
前記信号線駆動回路はポリシリコン薄膜トランジスタを用いて構成されていることを特徴とする画像表示装置。
In any one of claims 1 to 4,
2. The image display device according to claim 1, wherein the signal line driving circuit is formed using a polysilicon thin film transistor.
請求項1乃至請求項のいずれかに記載の前記画像表示装置を用いることを特徴とする電子機器。An electronic apparatus using the image display device according to any one of claims 1 to 5 .
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