JP-2026077705-A - 表示装置

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Abstract

【課題】低リフレッシュレートで駆動されるＦＦＳモードの液晶表示装置のちらつきを低減する。【解決手段】ＦＦＳモードの液晶表示装置において、素子基板側に、液晶素子を構成する画素電極と第１のコモン電極が形成され、他方の対向基板側に、第２のコモン電極を形成する。第１のコモン電極と第２のコモン電極とを等電位にすることにより、画素に残留ＤＣ電圧の発生を抑制することができる。そのため、リフレッシュレートを低下させても、データ保持期間での画素の透過率の変動が抑えられ、ちらつきを低減することができる。【選択図】図１

Inventors

深井修次
初見亮
久保田大介

Assignees

株式会社半導体エネルギー研究所

Dates

Publication Date: 20260513
Application Date: 20260209
Priority Date: 20130725

Claims (1)

トランジスタと、画素電極として機能する領域を有する第１の導電膜と、コモン電極として機能する領域を有する第２の導電膜と、配線として機能する領域を有する第３の導電膜と、第１の絶縁層と、第２の絶縁層と、第３の絶縁層と、第４の絶縁層と、を有し、前記トランジスタは、ゲート電極として機能する領域を有する第４の導電膜と、前記第４の導電膜上の、ゲート絶縁層として機能する領域を有する第５の絶縁層と、前記第５の絶縁層上の酸化物半導体層と、前記酸化物半導体層上の、ソース電極又はドレイン電極の一方として機能する領域を有する第５の導電膜と、前記酸化物半導体層上の、ソース電極又はドレイン電極の他方として機能する領域を有する第６の導電膜と、を有し、前記第１の絶縁層は、酸化珪素を有し、かつ前記第５の導電膜の上面に接する領域と、前記第６の導電膜の上面に接する領域と、を有し、前記第２の絶縁層は、窒化珪素を有し、かつ前記第１の絶縁層の上面に接する領域を有し、前記第３の絶縁層は、有機物を有し、かつ前記第２の絶縁層の上面に接する領域を有し、前記第４の絶縁層は、窒化珪素を有し、かつ前記第２の絶縁層の上面に接する領域と、前記第３の絶縁層の上面に接する領域と、を有し、前記第１の導電膜は、前記第４の絶縁層の上面に接する領域を有し、前記第１の導電膜は、前記第１の絶縁層の側面に接する領域と、前記第２の絶縁層の側面に接する領域と、を有し、前記酸化物半導体層は、前記第４の導電膜と重なる領域と、前記第４の導電膜と重ならない領域と、を有し、前記第１の導電膜は、前記第４の絶縁層を挟んで前記第２の導電膜と重なる領域を有し、前記第２の導電膜は、透光性を有し、前記第２の導電膜は、前記第３の導電膜に接する領域を有し、前記第２の導電膜は、開口を有し、前記第２の導電膜は、前記第５の導電膜と重なる領域を有し、前記第１の導電膜は、前記開口を介して前記第６の導電膜の上面に接する領域を有し、平面視において、前記第５の導電膜は、前記第１の導電膜の縁に沿うように配置され且つ第１の幅を有する第１の領域と、前記第４の導電膜と交差する位置に配置され且つ前記第１の幅よりも小さい第２の幅を有する第２の領域と、を有する、表示装置。

Description

本発明は、液晶表示装置およびその駆動方法等に関する。また、液晶表示装置を表示部に備えた電子機器に関する。なお、本明細書において、半導体装置とは半導体素子（トランジスタ、ダイオード等）を含む回路、および同回路を有する装置をいう。また、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般をいう。例えば、集積回路、集積回路を備えたチップ、表示装置、発光装置、照明装置および電子機器等は全て半導体装置である。情報化社会の発展とともに、情報を得る手段は、紙媒体からよりも、スマートフォンやパーソナルコンピュータ等の情報端末によることが多くなっている。そのため、近い距離で長時間画面を見続けているため、日常的に目を酷使している。目の疲れの原因は複合的であるが、その１つとして画面のちらつきがある。表示装置では、１秒間に数十回表示される画像が切り換っている。１秒間あたりの画像の切り換え回数はリフレッシュレートと呼ばれている。また、リフレッシュレートを駆動周波数と呼ぶこともある。このような人の目で知覚できないような高速の画面の切り換えが、目の疲労の原因として考えられている。情報端末の表示手段としては、液晶表示装置（ＬＣＤ）が代表的である。そこで、非特許文献１、２では、ＬＣＤのリフレッシュレートを低下させて、画像の書き換え回数を減らすことが提案されている。アクティブマトリクス型のＬＣＤの駆動方式（モード）には、液晶分子の配向の制御により区別される。例えば、ＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）モード、ＶＡ（垂直配向）モード、ＩＰＳ（面内スイッチング）モードや、ＦＦＳ（縞状電界スイッチング）モードなどが知られている。駆動方式の違いにより、ＬＣＤの画素の構造が異なる。ＴＮモード、ＶＡモードのＬＣＤの画素は、一対の基板の一方に画素電極が、他方にコモン電極（対向電極とも呼ばれる）が形成されており、画素電極とコモン電極間に２つの基板面に垂直な電界を形成して、液晶分子の配向を制御することで、画素の透過率を制御している。他方、ＩＰＳモードやＦＦＳモードのＬＣＤでは、コモン電極が画素電極と同じ基板上に形成される。ＩＰＳモードのＬＣＤでは、コモン電極と画素電極は櫛歯状とされ、同じ絶縁膜上に形成される。ＦＦＳモードはＩＰＳモードを改良した表示方式であり、絶縁膜を介して、画素電極とコモン電極が対向して形成されている。ＦＦＳモードのＬＣＤの画素電極は、例えば、複数のスリットが形成された構造を有しており、画素電極のフリンジとコモン電極間に形成される電界（フリンジ・フィールド）により、液晶分子の配向を制御しているため、ＦＦＳモードのＬＣＤは、ＩＰＳモードのＬＣＤよりも広視野角で、高透過率との特徴がある。ＦＦＳモードのＬＣＤについて様々な改良が行われており、例えば、特許文献１には、画素電極が形成されていない基板に第２のコモン電極を形成し、この第２のコモン電極に与える電位により、ＬＣＤを高速応答で広視野角にすることが開示されている。国際公開第２００４／０１９１１７号Ｓ．Ａｍａｎｏｅｔａｌ．，”ＬｏｗＰｏｗｅｒＬＣＤｉｓｐｌａｙＵｓｉｎｇＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ－ＯｘｉｄｅＴＦＴｓＢａｓｅｄＯｎＶａｒｉａｂｌｅＦｒａｍｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙ”，ＳＩＤＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ，２０１０，ｐ．６２６－６２９Ｒ．Ｈａｔｓｕｍｉｅｔａｌ．，”ＤｒｉｖｉｎｇＭｅｔｈｏｄｏｆＦＦＳ－ＭｏｄｅＯＳ－ＬＣＤｆｏｒＲｅｄｕｃｉｎｇＥｙｅＳｔｒａｉｎ”，ＳＩＤＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ，２０１３，ｐ．３３８－３４１ＦＦＳモードのＬＣＤの画素の構成の一例を説明する図。Ａ：回路図。Ｂ：電極構造を示す模式的な断面図。Ｃ：同斜視図。ＦＦＳモードのＬＣＤの構成の一例を説明する図。Ａ：ブロック図。Ｂ：液晶（ＬＣ）パネルの構成の一例を示す平面図。ＬＣＤの駆動方法の一例を説明する模式図。Ａ：通常駆動。Ｂ：ＩＤＳ駆動。ＬＣＤの駆動方法の一例を説明するタイミングチャート。Ａ：通常駆動。Ｂ：ＩＤＳ駆動。Ａ，Ｂ：ＩＤＳ駆動の一例を説明する図。ＦＦＳモードのＬＣパネルの構成の一例を示す断面図。図６のＬＣパネルの画素の構成の一例を示すレイアウト図。情報処理システムの構成の一例を示すブロック図。Ａ－Ｆ：情報処理システムの具体例を示す外観図。ＬＣＤの透過率の変動量の測定結果のグラフ。Ａ：実施例１。Ｂ：比較例１。ＬＣＤの表示品位に関する主観評価結果のグラフ。Ａ：実施例１。Ｂ：比較例１。以下に、図面を用いて、本発明の実施の形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、発明の実施の形態の説明に用いられる図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。（実施の形態１）図１―図４を用いて、本実施の形態では、半導体装置の一例としてＬＣＤについて説明する。また、本実施の形態では、ＦＦＳ方式のＬＣＤについて説明する。＜＜ＬＣＤの構成例＞＞図２Ａは、ＬＣＤ１００の構成の一例を示すブロック図である。図２Ａに示すように、ＬＣＤ１００は、画素部１１１、ゲートドライバ１１２、ソースドライバ１１３およびコントローラ１８０を有する。また、ＬＣＤ１００では、図２Ａの一点鎖線で囲まれた回路ブロックがモジュール化されて、液晶（ＬＣ）パネル１１０として構成されている。ＬＣパネル１１０は、画素部１１１、ゲートドライバ１１２、およびソースドライバ１１３を有する。ＬＣＤ１００には、画像信号（Ｖｉｄｅｏ）、およびＬＣパネル１１０のデータの書き換えを制御するための同期信号（ＳＹＮＣ）および基準クロック信号（ＣＬＫ）等の制御信号が入力される。同期信号としては、例えば水平同期信号、垂直同期信号等がある。また、ＬＣＤ１００には、電源１９０から動作に必要な電圧が供給される。画素部１１１は、複数の画素１２１、複数のゲート線１２２および複数のソース線１２３を有する。複数の画素１２１は、２次元のアレイ状に配置されており、画素１２１の配置に対応して、ゲート線１２２およびソース線１２３が設けられている。同じ行の画素１２１は、共通のゲート線１２２によりゲートドライバ１１２に接続され、同じ列の画素１２１は共通のソース線１２３によりソースドライバ１１３に接続されている。コントローラ１８０はＬＣパネル１１０全体を制御する回路であり、ＬＣＤ１００を構成する回路の制御信号を生成する。コントローラ１８０は、同期信号（ＳＹＮＣ）から、ドライバ（１１２、１１３）の制御信号を生成する制御信号生成回路を有する。同期信号（ＳＹＮＣ）とは、垂直同期信号、水平同期信号、基準クロック信号等である。コントローラ１８０は、ゲートドライバ１１２の制御信号として、スタートパルス信号（ＧＳＰ）、クロック信号（ＧＣＬＫ）等を生成し、ソースドライバ１１３の制御信号として、スタートパルス信号（ＳＳＰ）、クロック信号（ＳＣＬＫ）等を生成する。なお、これら制御信号は、１つの信号でなく、信号群である場合がある。以下の説明において、スタートパルス信号（ＧＳＰ）を単にＧＳＰや、信号ＧＳＰと呼ぶことがある。これは、他の信号、電圧、電位、回路、および配線等についても同様である。また、コントローラ１８０は、電源管理ユニットを備えており、ドライバ（１１２、１１３）への電源供給およびその停止を制御する機能を備える。ゲートドライバ１１２では、ＧＳＰが入力されるとＧＣＬＫに従ってゲート信号を生成し、ゲート線１２２に順次出力する。ゲート信号は、データ信号が書き込まれる画素１２１を選択するための信号である。ソースドライバ１１３は、画像信号（Ｖｉｄｅｏ）を処理して、データ信号を生成し、ソース線１２３に出力する機能を有する。ソースドライバ１１３は、ＳＳＰが入力されると、ＳＣＬＫに従ってデータ信号を生成し、それをソース線１２３に順次出力する。画素１２１は、ゲート信号によりオン、オフが制御されるスイッチング素子を有する。スイッチング素子がオンになると、ソースドライバ１１３から画素１２１にデータ信号が書き込まれる。スイッチング素子がオフ状態になると、画素１２１は、書き込まれたデータ信号を保持するデータ保持状態となる。＜＜ＬＣパネルの構成例＞＞ＬＣパネル１１０は、対向して設けられた基板２１および基板２２を有する。基板２１、基板２２は、隙間を有するように、封止部材２３により固定されている。基板２１と基板２２の間には、液晶層２０が存在する（図１Ｂ参照）。基板２１は、ＬＣパネル１１０のバックプレーンの支持基板であり、基板２１上には、回路（１１１―１１３）および端子部２４が形成されている。回路（１１１―１１３）が形成されている基板２１は、素子基板、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）基板等と呼ばれる。なお、図２Ｂには、ゲートドライバ１１２を２つの回路（ゲートドライバ１１２ａ、１１２ｂ）に分け、画素部１１１の両側に配置している構成例を示す。もちろん、ゲートドライバ１１２を１つの回路で構成し、画素部１１１の片側に配置することも可能である。端子部２４には、複数の端子が形成されている。基板２１に形成された電極および配線、並び基板２２に形成された電極および配線が、引き回し配線等により端子部２４の端子に接続される。異方性導電膜等の導電性部材により、端子部２４には、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅｐｒｉｎｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ）２５が接続されている。ＦＰＣ２５を介して、基板２１上の回路（１１１―１１３）に電圧および信号が入力される。なお、基板２１に、コントローラ１８０を含むＩＣチップを実装してもよい。また、ドライバ（１１２、１１３）の一部、またはすべてをＩＣチップにして、基板２１に実装してもよい。実装方法としては、ＣＯＧ（ＣｈｉｐＯｎＧｌａｓｓ）法、ＣＯＦ（ＣｈｉｐＯｎＦｉｌｍ）法、ワイヤボンディング法、およびＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ）法等がある。また、以下で説明する通り、基板２１には、液晶分子を駆動するための画素電極およびコモン電極が形成される。基板２２は、対向基板あるいはカラーフィルタ基板等と呼ばれる部品の支持基板であり、基板２２にもコモン電極が設けられる。＜＜画素の構成例＞＞図１Ａは、画素１２１の回路構成の一例を示す回路図である。また、図１Ｂ、図１Ｃは、画素１２１の電極構造を説明するための模式図であり、図１Ｂは、画素１２１の要部の断面図であり、図１Ｃは、同斜視図である。＜回路構成＞図１Ａに示すように、画素１２１は、トランジスタ１３０、液晶素子１３１、および容量素子１３２を有する。トランジスタ１３０は、そのゲートはゲート線１２２に接続されており、液晶素子１３１とソース線１２３との接続を制御するスイッチング素子である。ゲートドライバ１１２から出力されるゲート信号により、トランジスタ１３０のオン、オフが制御される。液晶素子１３１は、２つの電極（３０、３１）と、液晶層２０を有する（図１Ｂ）。ここでは、液晶素子１３１の２つの電極のうち、トランジスタ１３０を介してソース線１２３に接続されて