(57)【要約】【課題】ＰＩＮダイオードの特性とデータ保持用のＴＦＴの特性とを両立させることが可能な液晶表示装置の動作方法を提供する。【解決手段】液晶表示装置１の動作方法は、ＰＩＮダイオード４の真性半導体層が、遮光膜１０にＨＩＧＨ電圧が印加されているときにイントリンシックになるように、所定の濃度の不純物がチャネルドープされており、薄膜トランジスタ６に印加する電圧と同じ極性の電圧を、薄膜トランジスタ６と同じタイミングにおいて遮光膜１０に印加するように電圧を切り替える電圧切り替え工程を含んでいる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＩＮダイオードと、上記ＰＩＮダイオードに近接して接続され、上記ＰＩＮダイオードから出力される電気信号をデータとして保持するＬＤＤ構造の薄膜トランジスタと、バックライトから上記ＰＩＮダイオードおよび上記薄膜トランジスタに入射する光を遮光するように上記ＰＩＮダイオードおよび上記薄膜トランジスタに近接して形成された遮光膜とを備えた液晶表示装置の動作方法であって、
上記ＰＩＮダイオードの真性半導体層は、上記遮光膜にＨＩＧＨ電圧が印加されているときにイントリンシックになるように、所定の濃度の不純物がチャネルドープされており、
上記薄膜トランジスタに印加する電圧と同じ極性の電圧を、上記薄膜トランジスタと同じタイミングにおいて上記遮光膜に印加するように電圧を切り替える電圧切り替え工程を含んでいる液晶表示装置の動作方法。
【請求項２】
上記電圧切り替え工程は、薄膜トランジスタの容量蓄積期間にはＨＩＧＨ電圧を印加し、上記薄膜トランジスタのデータ保持期間にはＬＯＷ電圧を印加するように電圧を切り替える工程であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＩＮダイオードとデータ保持用の薄膜トランジスタとを備えている液晶表示装置の動作方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、薄型、軽量、および低消費電流等の特徴を有しているため、近年、広く普及している。例えば、ＰＩＮ（Ｐ−ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ−Ｎ）ダイオードとＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）構造の薄膜トランジスタすなわちＴＦＴ（ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）とを備えた液晶表示装置は広く利用されている。
【０００３】
このような液晶表示装置において、ＰＩＮダイオードに形成された遮光膜とＴＦＴに形成された遮光膜とは同電圧となる。なぜなら、ＰＩＮダイオードにおいてはバックライトから直接入射する光を遮光するため、またＴＦＴは光が入射することによって光励起しキャリアが発生することを防止するため、すなわちデータ保持期間におけるオフ電流を低減するために遮光膜が必要であり、かつＰＩＮダイオードとＴＦＴとを近郊に配置する必要があるからである。このようなＰＩＮダイオードとＴＦＴとに形成された遮光膜とが同電圧となる液晶表示装置において、ＰＩＮダイオードの特性とＴＦＴの特性とを両立させることが課題となっている。
【０００４】
特許文献１には、画素電極への電圧印加のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるトランジスタと、画素部内へ入射する光を受光するフォトダイオード等のフォトセンサとを備えた表示装置において、フォトセンサがＰ型アモルファスシリコン領域とＮ型アモルファスシリコン領域とを有することにより、フォトセンサの特性のバラツキを抑制する技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、受光素子からなる光センサと、画素スイッチング素子としての薄膜トランジスタとを備えた光検出装置において、Ｎ型およびＰ型のうちのいずれか一方の不純物を導入する工程のみを行なうだけで光センサを形成する技術が開示されている。
【０００６】
また、特許文献３には、第１および第２の光センサーと、トランジスタとを備えた電気光学装置において、第１の光センサーを覆う第１の電極と、第２の光センサーを覆う第２の電極とに別の電位を印加することによって、光電流を最適化する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１２８５２０号公報（公開日：２００９年６月１１日）
【特許文献２】特開２００８−１８６８８２号公報（公開日：２００８年８月１４日）
【特許文献３】特開２００８−２０９５５５号公報（公開日：２００８年９月１１日）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した従来技術には次のような問題がある。
【０００９】
特許文献１に記載の技術は、フォトセンサの特性のバラツキを抑制することができるが、画素電極への電圧印加のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるトランジスタの特性と両立させることはできない。
【００１０】
特許文献２に記載の技術は、Ｎ型およびＰ型のうちのいずれか一方の不純物を導入する工程のみを行なうだけで容易に光センサを形成することはできるが、光センサと画素スイッチング素子としての薄膜トランジスタとにおける特性を向上させることについては記載されていない。
【００１１】
特許文献３に記載の技術は、光電流を最適化することはできるが、光センサーと、トランジスタとにおける特性を両立させることはできない。
【００１２】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＰＩＮダイオードの特性とＴＦＴの特性とを両立させることが可能な液晶表示装置の動作方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置の動作方法は、ＰＩＮダイオードと、上記ＰＩＮダイオードに近接して接続され、上記ＰＩＮダイオードから出力される電気信号をデータとして保持するＬＤＤ構造の薄膜トランジスタと、バックライトから上記ＰＩＮダイオードおよび上記薄膜トランジスタに入射する光を遮光するように上記ＰＩＮダイオードおよび上記薄膜トランジスタに近接して形成された遮光膜とを備えた液晶表示装置の動作方法であって、上記ＰＩＮダイオードの真性半導体層は、上記遮光膜にＨＩＧＨ電圧が印加されているときにイントリンシックになるように、所定の濃度の不純物がチャネルドープされており、上記薄膜トランジスタに印加する電圧と同じ極性の電圧を、上記薄膜トランジスタと同じタイミングにおいて上記遮光膜に印加するように電圧を切り替える電圧切り替え工程を含んでいることを特徴としている。
【００１４】
上記の構成によれば、本発明の液晶表示装置の動作方法は、ＰＩＮダイオードと、上記ＰＩＮダイオードから出力される電気信号をデータとして保持するＬＤＤ構造の薄膜トランジスタと、上記ＰＩＮダイオードおよび上記薄膜トランジスタに近接して形成された遮光膜とを備えている液晶表示装置の動作方法であって、ＬＤＤ構造の薄膜トランジスタに印加する電圧と同じ極性の電圧を、上記薄膜トランジスタと同じタイミングにおいて上記遮光膜に印加するように電圧を切り替える。上記ＰＩＮダイオードは、上記遮光膜に近接して形成されている。このため、上記ＰＩＮダイオードと上記遮光膜とには同じ極性の電圧が印加される。また、上記ＰＩＮダイオードの真性半導体層は、上記遮光膜にＨＩＧＨ電圧が印加されているときにイントリンシックになるように、所定の濃度の不純物がチャネルドープされている。
【００１５】
このため、上記遮光膜すなわち上記ＰＩＮダイオードにＨＩＧＨ電圧が印加されているときに、上記ＰＩＮダイオードの真性半導体層がイントリンシックになる。したがって、上記遮光膜すなわち上記ＰＩＮダイオードに印加される電圧が０Ｖに近づいても電流が流れなくなることはない。十分な電流が流れているため、上記ＰＩＮダイオードのセンサー回路における光に対する出力電圧の線形性に悪影響を与えることがなく、出力電圧範囲が狭くなることがない。すなわち、上記ＰＩＮダイオードにおける光に対する感度が低下することはない。さらに、上記遮光膜すなわち上記ＰＩＮダイオードにＨＩＧＨ電圧が印加されているときは、上記薄膜トランジスタにもＨＩＧＨ電圧が印加されている。このため、上記薄膜トランジスタのＯＮ特性が良くなる。
【００１６】
また、上記薄膜トランジスタに印加する電圧と同じ極性の電圧を、上記薄膜トランジスタと同じタイミングにおいて上記遮光膜すなわち上記ＰＩＮダイオードに印加する。このため、ＯＦＦリーク電流を低減するために上記薄膜トランジスタにＬＯＷ電圧が印加されているときは、上記ＰＩＮダイオードにもＬＯＷ電圧が印加されている。上記薄膜トランジスタにＬＯＷ電圧を印加する際には、上記ＰＩＮダイオードを充電しないため、上記ＰＩＮダイオードの真性半導体層がイントリンシックである必要はない。したがって、上記遮光膜すなわち上記ＰＩＮダイオードに印加する電圧を考慮する必要なく、上記薄膜トランジスタに印加する電圧を調整することによって、ＯＦＦリーク電流を低減することができる。
【００１７】
以上説明したように、液晶表示装置においては、上記ＰＩＮダイオードの特性とデータ保持用のＴＦＴの特性とを両立させることができるという効果を奏する。
【００１８】
本発明に係る液晶表示装置の動作方法における上記電圧切り替え工程は、薄膜トランジスタの容量蓄積期間にはＨＩＧＨ電圧を印加し、上記薄膜トランジスタのデータ保持期間にはＬＯＷ電圧を印加するように電圧を切り替える工程であることが好ましい。
【００１９】
上記の構成によれば、上記薄膜トランジスタの容量蓄積期間にＨＩＧＨ電圧を印加する。したがって、上記薄膜トランジスタの容量蓄積期間に上記薄膜トランジスタのＯＮ特性が良くなる。また、上記容量蓄積期間に上記ＰＩＮダイオードにおける光に対する感度が低下することはない。また、上記薄膜トランジスタのデータ保持期間にＬＯＷ電圧を印加する。したがって、上記薄膜トランジスタのデータ保持期間にＯＦＦリーク電流を低減することができるという更なる効果を奏する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る液晶表示装置の動作方法は、以上のように、ＰＩＮダイオードと、上記ＰＩＮダイオードに近接して接続され、上記ＰＩＮダイオードから出力される電気信号をデータとして保持するＬＤＤ構造の薄膜トランジスタと、バックライトから上記ＰＩＮダイオードおよび上記薄膜トランジスタに入射する光を遮光するように上記ＰＩＮダイオードおよび上記薄膜トランジスタに近接して形成された遮光膜とを備えた液晶表示装置の動作方法であって、上記ＰＩＮダイオードの真性半導体層は、上記遮光膜にＨＩＧＨ電圧が印加されているときにイントリンシックになるように、所定の濃度の不純物がチャネルドープされており、上記薄膜トランジスタに印加する電圧と同じ極性の電圧を、上記薄膜トランジスタと同じタイミングにおいて上記遮光膜に印加するように電圧を切り替える電圧切り替え工程を含んでいる。したがって、ＰＩＮダイオードの特性とデータ保持用のＴＦＴの特性とを両立させることができる液晶表示装置の動作方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は本発明の実施形態を示すものであり、液晶表示装置の構成を示す図である。
【図２】図２は本発明の実施形態を示すものであり、液晶表示装置の動作方法を説明する図である。
【図３】図３は本発明の実施形態を示すものであり、ＰＩＮダイオードの特性を説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明に係る一実施形態について、図１〜図３を参照して以下に説明する。
【００２３】
（液晶表示装置１の構成）
まず、本実施形態に係る液晶表示装置１の構成について、図１を参照して説明する。図１は、液晶表示装置１の一部における回路構成２を示す図である。この図に示すように、液晶表示装置１は、ＰＩＮダイオード４、ＬＤＤ構造のデータ保持用のＴＦＴ６（薄膜トランジスタ）、蓄積容量８および遮光膜１０を備えている。
【００２４】
液晶表示装置１は図示しないが受光部（タッチパネル機能）を備えており、受光部における受光素子各々は、ＰＩＮダイオード４およびデータ保持用のＴＦＴ６を備えている。ＴＦＴ６は、ＰＩＮダイオード４から出力される電気信号をデータとして保持するＬＤＤ構造のＴＦＴ６であり、ＰＩＮダイオード４に近接して接続されている。また、遮光膜１０は、バックライトからＰＩＮダイオード４およびＴＦＴ６に入射する光を遮光するようにＰＩＮダイオード４およびＴＦＴ６に近接して形成されている。また、蓄積容量８への充電による電位変化を、センサー出力として取り出すことができる。
【００２５】
遮光膜１０により、ＰＩＮダイオード４におけるバックライトから直接入射する光が遮光されるとともに、ＴＦＴ６に光が入射してキャリアが発生することによるＯＦＦリーク電流を防止できる。すなわち、ＴＦＴ６のデータ保持期間におけるＯＦＦ電流を低減することができる。また、ＰＩＮダイオード４は遮光膜１０に近接しているため、遮光膜１０に印加する電圧は、ＰＩＮダイオード４にも印加される。なお、データは矢印Ａに示した方向に読み出される。
【００２６】
（液晶表示装置１の動作方法）
次に、液晶表示装置１の動作方法について図２を参照して説明する。図２は、ＴＦＴ６および遮光膜１０における電圧の切り替えを説明する図である。
【００２７】
まず、電圧の切り替え工程前のＰＩＮダイオード４の真性半導体層におけるチャネルドープについて説明する。ＰＩＮダイオード４の真性半導体層は、遮光膜１０の電圧変動により、空乏状態から蓄積状態まで変化する。液晶表示装置１の動作方法においては、容量蓄積期間中にＨＩＧＨ電圧が遮光膜１０に印加されているときに、真性半導体層がイントリンシックになるように、予め規定の濃度の不純物が真性半導体層にチャネルドープされている。
【００２８】
図２に示すように、液晶表示装置１の動作方法においては、ＴＦＴ６の容量蓄積期間にはＴＦＴ６にＨＩＧＨ電圧を印加する。一方、スタート直後、データ保持、およびデータ読み出し期間においてはＴＦＴ６にＬＯＷ電圧を印加する。そして、液晶表示装置１の動作方法においては、この図に示すように、遮光膜１０に印加する電圧を、ＴＦＴ６における電圧切り替えのタイミングに連動させて切り替える工程を含む。すなわち、ＴＦＴ６にＨＩＧＨ電圧を印加するときには遮光膜１０にも同じ極性の電圧すなわちＨＩＧＨ電圧を印加し、また、ＴＦＴ６にＬＯＷ電圧を印加するときには遮光膜１０にもＬＯＷ電圧を印加する。遮光膜１０とＰＩＮダイオード４とは近接して形成されているため、ＰＩＮダイオード４と遮光膜１０とには同じ極性の電圧が印加される。
【００２９】
容量蓄積期間は、ＴＦＴ６にＨＩＧＨ電圧を印加するため、遮光膜１０にもＨＩＧＨ電圧を印加する。上述したように、ＰＩＮダイオード４の真性半導体層は、遮光膜１０にＨＩＧＨ電圧が印加されるときにイントリンシックになるように不純物がチャネルドープされている。ＨＩＧＨ電圧が印加されることによりＬＤＤ部の実効的な抵抗が下がるため、ＴＦＴ６のＯＮ特性がよくなる。また、詳しくは参照する図面を替えて後述するが、真性半導体層がイントリンシックであるため、ＰＩＮダイオード４における光に対する感度が低下することはない。すなわち、液晶表示装置１は容量蓄積期間において、ＴＦＴ６のＯＮ特性と、ＰＩＮダイオード４における光に対する感度とを両立させることができる。
【００３０】
一方、データ保持期間は、ＴＦＴ６にＬＯＷ電圧を印加する。したがって、遮光膜１０にもＬＯＷ電圧を印加する。ＴＦＴ６にＬＯＷ電圧を印加するため、ＬＤＤ部の実効的な抵抗が上がり、Ｌデータ保持期間におけるＴＦＴ６のＯＦＦリーク電流を低減することができる。また、遮光膜１０にＬＯＷ電圧を印加するため、ＰＩＮダイオード４の真性半導体層はイントリンシックにならない。しかしながら、データ保持期間にはＰＩＮダイオード４を充電しないため、真性半導体層がイントリンシックである必要はない。したがって、ＴＦＴ６のＯＦＦリーク電流を重視した電圧を遮光膜１０に印加することができる。すなわち、液晶表示装置１はデータ保持期間において、ＴＦＴ６におけるＯＦＦリーク電流の低減を、遮光膜１０に印加する電圧を考慮する必要なく実現させることができる。
【００３１】
以上説明したように、液晶表示装置１においては、容量蓄積期間とデータ保持期間とにおいて、ＴＦＴ６の特性と、ＰＩＮダイオード４の特性とを両立させることができる。
【００３２】
次に、上述した、容量蓄積期間にＰＩＮダイオード４の真性半導体層がイントリンシックになることにより、ＰＩＮダイオード４の光に対する感度が低下しないことについて図３を参照して説明する。図３は、ＰＩＮダイオード４に印加する逆バイアス電圧（Ｖａ）と、ＰＩＮダイオード４に流れる電流との関係を示すグラフである。
【００３３】
ＰＩＮダイオード４をフォトセンサー回路内において使用する場合、初期状態においては、例えば−８Ｖの電圧を印加する。光電流が流れて容量が蓄積されていくと、ＰＩＮダイオード４に印加される逆バイアス電圧（Ｖａ）は、実質的に０Ｖに近づいていく。この際に真性半導体層がイントリンシックになっていないと、図３のａに示すようなダイオード特性の場合に、逆バイアス電圧（Ｖａ）が０Ｖに近づくにつれて電流が流れにくくなる。これにより、光に対するセンサー回路の出力電圧の線形性がなくなってしまう。通常は、線形領域をセンサーとして用いるため、出力電圧の線形性が無くなることにより、使用可能な出力電圧範囲が狭くなる。したがって、ＰＩＮダイオード４の光に対する感度が低下してしまう。液晶表示装置１の動作方法においては、容量蓄積期間にＰＩＮダイオード４の真性半導体層がイントリンシックになるため、逆バイアス電圧（Ｖａ）が実質的に０Ｖに近づいても電流が流れにくくなることはない。したがって、光に対する感度が低下することはない。
【００３４】
（付記事項）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の液晶表示装置の動作方法は、ＰＩＮダイオードとデータ保持用のＴＦＴとを備えている液晶表示装置一般において好適に利用できる。
【符号の説明】
【００３６】
１        液晶表示装置
４        ＰＩＮダイオード
６        データ保持用のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
８        蓄積容量
１０      遮光膜
【図１】
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【図２】
2011076023.tif 000004
【図３】
2011076023.tif 000005