(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックライトと、
駆動回路部と、
アモルファス薄膜トランジスタと、前記アモルファス薄膜トランジスタと電気的に接続された液晶素子と、を有する画素部と、を有する液晶表示装置であって、
テレビのチャンネル切り替え時のみに前記液晶素子の極性反転が行われ、且つ、前記チャンネル切り替え時以外の状態において前記液晶素子の極性反転が行われないことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体表示装置（以下、表示装置と表記する）に関し、特に、絶縁体上に作製される薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと表記する）を有するアクティブマトリクス型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、絶縁体上、特にガラス基板上に半導体薄膜を用いて形成した表示装置、特にＴＦＴを用いたアクティブマトリクス型表示装置の普及が進んでいる。アクティブマトリクス型表示装置は、マトリクス状に画素を配置し、それらの画素それぞれにＴＦＴを配置し、これらのＴＦＴを用いて各画素の輝度を制御し、画像の表示を行っている。
【０００３】
図６はアモルファスＴＦＴ基板を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置の例である。液晶表示装置は信号線１３０６、走査線１３０７、アモルファスＴＦＴ１３０８、画素電極１３０９をマトリクス状に並べたＴＦＴ基板１３０１と、ソースドライバ回路１３０３、ソースドライバ回路１３０４、ゲートドライバ回路１３０５からなっている。アモルファスＴＦＴはポリシリコンＴＦＴや単結晶トランジスタと比べて、移動度が小さいのでドライバ回路（ソースドライバ回路やゲートドライバ回路を指す）を構成することはできない。よって、ＴＦＴ基板１３０１の外側に、単結晶トランジスタで構成されたソースドライバ回路１３０３、ソースドライバ回路１３０４、ゲートドライバ回路１３０５をＦＰＣで接続して、ＴＦＴ基板１３０１上の信号線１３０６、走査線１３０７を駆動している。また、図７はドライバ回路（ソースドライバ回路やゲートドライバ回路を指す）をＦＰＣで接続するのではなく、ＣＯＧでＴＦＴ基板上に配置したものである。このような構成をとることによって、端子数の削減、実装面積の削減を行うことができる。
【０００４】
ここで、本明細書では、液晶素子とは、２枚の電極によって配向膜を介して液晶材料を挟んだ構造を有する素子を示すものとする。また液晶材料としては、公知の構造の材料を自由に用いることができる。
図８に、一般的なアクティブマトリクス型液晶表示装置の画素部の構成を示す。
【０００５】
なお画素部は、ｘ列ｙ行の画素を有するものとする。
【０００６】
画素毎に、コンデンサ１００１と、スイッチング用ＴＦＴ１００２と、液晶素子１００３が配置されている。スイッチング用ＴＦＴ１００２のゲート電極は、ゲート信号線Ｇ１〜Ｇｙのいずれか一本に接続されている。スイッチング用ＴＦＴ１００２のソース領域とドレイン領域は、一方はソース信号線Ｓ１〜Ｓｘのいずれか一本に接続され、もう一方はコンデンサ１００１の一方の電極及び液晶素子１００３に接続されている。
【０００７】
ソース信号線Ｓ１〜Ｓｘに入力されたアナログ信号は、ゲート信号線Ｇ１〜Ｇｙに入力された信号によって導通状態となったスイッチング用ＴＦＴ１００２のドレイン・ソース間を介して、コンデンサ１００１及び液晶素子１００３に入力される。この信号の電圧に応じて、液晶素子１００３の透過率が変化し、各画素の輝度が表現される。
【０００８】
ここで、液晶素子の２枚の電極間に、常に一定方向の電界が印加されつづけると、液晶材料中のイオンに偏りが生じ、液晶素子の劣化を進めるといった問題がある。そこで、一般の液晶素子を用いた表示装置などでは、一定期間ごとに、液晶素子に印加される電圧の極性を変化させ、液晶素子の２電極間に印加される電界の向きを変化させるような駆動方法が用いられている。
【０００９】
図２に、液晶表示装置の各画素に印加される電圧の極性を模式的に示す。ここで、図２（１）、図２（２）、図２（３）それぞれにおいて、第ｎフレームの画素部の状態と、第ｎ＋１フレームの画素部の状態を示す。なお図２では、画素部として４行４列の画素を代表で示す。図中、＋で示した画素と、−で示した画素では、液晶素子に印加される電圧の極性が異なる。
【００１０】
例えば、隣り合うゲート信号線間で、液晶素子に印加する信号電圧の極性を異なるようにする、ゲートライン反転とよばれる駆動方法を図２（１）に示す。また、隣り合うソース信号線間で、液晶素子に印加される信号の極性を異なるようにする、ソースライン反転とよばれる駆動方法を図２（２）に示す。最後に、１画像を表示する期間（以下、１フレーム期間とよぶ）毎に、液晶素子に印加される信号の極性を反転させる、フレーム反転とよばれる駆動方法を図２（３）に示す。なお、図２に示した駆動方法に限定されず、その駆動方法は多様である。
【００１１】
この、従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置の動作について、図８及び、図９のタイミングチャートを用いて説明する。
【００１２】
なお、図９のタイミングチャートでは、図２（３）において示したような、１フレーム期間毎に、液晶素子に印加される信号の極性を反転させる、フレーム反転駆動での動作を用いている。
【００１３】
つまり、第１のフレーム期間（Ｆ１）においてソース信号線Ｓ１〜Ｓｘに入力された信号とは逆の極性を有する信号が、第２のフレーム期間（Ｆ２）にソース信号線Ｓ１〜Ｓｘより入力される。また、第３のフレーム期間（Ｆ３）においては、第２のフレーム期間（Ｆ２）において入力された信号とは極性の異なる信号がソース信号線Ｓ１〜Ｓｘより入力される。
【００１４】
第１のフレーム期間（Ｆ１）において、始めゲート信号線Ｇ１が選択される。すると、ゲート信号線Ｇ１にゲート電極が接続されたスイッチング用ＴＦＴ１００２が導通状態となる。この後、ソース信号線Ｓ１〜Ｓｘより信号が入力される。なお、図９のタイミングチャートにおいては、ある１本のソース信号線Ｓｍに注目し、このソース信号線Ｓｍに入力される信号のみを示している。ここで、１つのゲート信号線が選択されている期間を１水平期間（１ライン期間：Ｌ）とよぶことにする。特に、ゲート信号線Ｇ１が選択されている期間を第１のライン期間Ｌ１と呼ぶことにする。ここで、ゲート信号線Ｇ１に接続されたスイッチング用ＴＦＴ１００２を有する画素に信号が入力され終わると、次にゲート信号線Ｇ２に信号が入力されて、ゲート信号線Ｇ２に接続された全てのスイッチング用ＴＦＴが導通状態となる。こうして第２のライン期間Ｌ２における信号の入力が始まる。
【００１５】
なおソース信号線Ｓ１〜Ｓｘには、−Ｖ〜Ｖの電位を有する信号が入力されているものとする。
【００１６】
上記動作を、全てのゲート信号線Ｇ１〜Ｇｙについて繰り返し、第ｙのライン期間Ｌｙまで終了すると１フレーム期間が終了する。
【００１７】
次に第２のフレーム期間が始まる。第２のフレーム期間（Ｆ２）においてはソース信号線Ｓ１〜Ｓｘに入力される信号の極性が、第１のフレーム期間においてソース信号線に入力されたソース信号線Ｓ１〜Ｓｘの信号電圧の極性とは異なる。こうして画像の表示が行われる。
【００１８】
第２のフレーム期間が終了すると、第３のフレーム期間が始まる。ここで、第３のフレーム期間では、第２のフレーム期間と異なる極性のソース信号線の信号電圧がソース信号線に入力される。つまり、第１のフレーム期間と同じ極性を有するソース信号線の信号電圧が入力される。
【００１９】
上記動作を繰り返し、画像表示を行う。
【００２０】
図３の（１）に画素電極の電位（画素電位）と対向電極の電位（対向電位）とゲートドライバ（ゲート信号線駆動回路）の電源電圧との関係を示す。
【００２１】
図３において、縦軸は電位（Ｖ）を示す。また図３中、０Ｖと１６Ｖの電位差がゲートドライバ（ゲート信号線駆動回路）の電源電圧に相当する。図３では液晶がノーマリーホワイトの場合を示す。黒表示をする場合、通常、５Ｖ程度の電圧が対向電極と画素電極の間に印加されるものとする。
【００２２】
図３（１）では、対向電位は一定の電位をとっている。画素電極の電位のみが極性反転しているため、ソース信号線に入力される信号電位は、合計で約１０Ｖで振れていることになる。つまり、ソース信号線に入力される信号電位の、最高電位と最低電位の電位差は約１０Ｖである。よって、ソース信号線駆動回路の電源電圧は、１０Ｖ程度である。
【００２３】
図３（２）では対向電圧を５Ｖの振幅で振った場合の例を示している。ここで図に示した画素は画面の中央にある画素として、対向の極性反転の真中あたりで書き込みがおこなわれると仮定している。画素電極の電位は対向電極の動きに合わせて、駆動させる。
【００２４】
ソース信号線より入力される信号電位が同じであっても、画素電極の電位は、対向電極の電位が変化すると、それに伴い変化する。そのため、ソース信号線に入力される信号電位は、約５Ｖで振れれば良い。よって、ソース信号線駆動回路の電源電圧は５Ｖ程度とすることが出来る。
【００２５】
こうして、図３（２）に示した駆動方法では、図３（１）に示した駆動方法と比較して、ソース信号線駆動回路の電源電圧を小さくすることが可能である。
【００２６】
図３（２）の例ではゲートドライバ（ゲート信号線駆動回路）の電源電圧が、図３（１）と同じであるので、問題なく動作する。しかし、ゲートドライバ（ゲート信号線駆動回路）の電源電圧を１０Ｖに下げた場合、問題が起きる可能性がある。
【００２７】
図４は、ゲートドライバ（ゲート信号線駆動回路）の電源電圧を１０Ｖに下げた場合の駆動方法を示す図である。図４において、矢印の領域で、本来オフの状態となるようなゲート電位が入力されているにも関わらず、画素ＴＦＴ（図８に示す、スイッチング用ＴＦＴ１００２）がオンしてしまい、（画素ＴＦＴのゲート電位よりもソース電位が下がるため）画素の液晶素子に印加される電圧を保持できなくなる。このため、画素の液晶素子に印加される電圧を保持できない状態が、２回極性反転を行ううちに１回発生するため、画質は大幅に低下することになる。
【００２８】
すなわち、液晶駆動に５Ｖ程度の電圧が必要であり、且つ、頻繁に極性反転をおこなう液晶表示では図３（１）、図３（２）いずれの場合においても、ゲートドライバ（ゲート信号線駆動回路）の電源電圧は１５Ｖ程度必要である。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した様に1フレーム期間毎に液晶に加える信号を交流反転した場合、ゲートドライバ（ゲート信号線駆動回路）の電源電圧は１５Ｖ程度が必要となる。そのためゲートドライバ（ゲート信号線駆動回路）の消費電力を低減することができなかった。
【００３０】
そこで、本発明はアクティブマトリクス型液晶表示装置で、低電圧で動作可能な、消費電力の少ない液晶表示装置を提供することを課題とする。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置では、液晶に印加される信号電圧を非常に長い周期で交流反転し、表示をおこなう、もしくは、極性反転しない液晶表示装置を提案する。
【００３２】
それによって、ドライバ（ソース信号線駆動回路やゲート信号線駆動回路）の電源電圧を低減し、ドライバ等を構成するＴＦＴのＬＤＤの長さを小さく抑え、高速動作を満たす液晶表示装置が提供される。
【００３３】
以下に、本発明の液晶表示装置の構成について記載する。
【００３４】
本発明によって、第一の基板上に複数の信号線と複数の走査線と複数のアモルファス薄膜トランジスタと、複数の画素電極をマトリクス状に配置し、第二の基板上に対向電極を配置し、前記第一および第二の基板間に液晶をはさんだ液晶表示装置において、液晶を駆動する信号を、電源立ち上げもしくは電源立ち下げに同期して極性反転を行うことを特徴とした液晶表示装置が提供される。
【００３５】
本発明によって、第一の基板上に複数の信号線と複数の走査線と複数のアモルファス薄膜トランジスタと、複数の画素電極をマトリクス状に配置し、第二の基板上に対向電極を配置し、前記第一および第二の基板間に液晶をはさんだ液晶表示装置において、液晶を駆動する信号を液晶画面全面が書き換えられるタイミングで極性反転することを特徴とした液晶表示装置が提供される。
【００３６】
本発明によって、第一の基板上に複数の信号線と複数の走査線と複数のアモルファス薄膜トランジスタと複数の画素電極をマトリクス状に配置し、第二の基板上に対向電極を配置し、前記第一および第二の基板間に液晶をはさんだ液晶表示装置において、液晶を駆動する信号をユーザーが定める特定の時間に極性反転することを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【００３７】
本発明によって、第一の基板上に複数の信号線と複数の走査線と複数のアモルファス薄膜トランジスタと複数の画素電極をマトリクス状に配置し、第二の基板上に対向電極を配置し、前記第一および第二の基板間に液晶をはさんだ液晶表示装置において、前記液晶表示装置はバックライトを有し、バックライトが消灯期間中に液晶を駆動する信号を極性反転することを特徴とした液晶表示装置が提供される。
【００３８】
本発明によって、基板上に複数の信号線と複数の走査線と複数のアモルファス薄膜トランジスタをマトリクス状に配置して複数の画素を構成し、前記画素内に設けられた第一の電極と前記第一の電極とほぼ平行に設けられた第二の電極と前記第一および第二の電極間の電圧で駆動される液晶を有する液晶表示装置において、液晶を駆動する信号を、電源立ち上げもしくは電源立ち下げに同期して極性反転を行うことを特徴とした液晶表示装置が提供される。
【００３９】
本発明によって、基板上に複数の信号線と複数の走査線と複数のアモルファス薄膜トランジスタをマトリクス状に配置して複数の画素を構成し、前記画素内に設けられた第一の電極と前記第一の電極とほぼ平行に設けられた第二の電極と前記第一および第二の電極間の電圧で駆動される液晶を有する液晶表示装置において、液晶を駆動する信号を液晶画面全面が書き換えられるタイミングで極性反転することを特徴とした液晶表示装置が提供される。
【００４０】
本発明によって、基板上に複数の信号線と複数の走査線と複数のアモルファス薄膜トランジスタをマトリクス状に配置して複数の画素を構成し、前記画素内に設けられた第一の電極と前記第一の電極とほぼ平行に設けられた第二の電極と前記第一および第二の電極間の電圧で駆動される液晶を有する液晶表示装置において、液晶を駆動する信号をユーザーが定める特定の時間に極性反転することを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【００４１】
本発明によって、基板上に複数の信号線と複数の走査線と複数のアモルファス薄膜トランジスタをマトリクス状に配置して複数の画素を構成し、前記画素内に設けられた第一の電極と前記第一の電極とほぼ平行に設けられた第二の電極と前記第一および第二の電極間の電圧で駆動される液晶を有する液晶表示装置において、前記液晶表示装置はバックライトを有し、バックライトが消灯期間中に液晶を駆動する信号を極性反転することを特徴とした液晶表示装置が提供される。
【００４２】
液晶はＩＰＳ（Ｉｎ-Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード液晶であることを特徴とする液晶表示装置であっても良い。
【００４３】
極性反転の周期は1時間以上であることを特徴とする液晶表示装置であってもよい。
【００４４】
本発明によって、第一の基板上に複数の信号線と複数の走査線と複数のアモルファス薄膜トランジスタと複数の画素電極をマトリクス状に配置し、第二の基板上に対向電極を配置し、前記第一および第二の基板間に液晶をはさんだ液晶表示装置において、前記画素電極と前記対向電極の間の電圧を極性反転しないことを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【００４５】
本発明によって、基板上に複数の信号線と複数の走査線と複数のアモルファス薄膜トランジスタをマトリクス状に配置して複数の画素を構成し、前記画素内に設けられた第一の電極と前記第一の電極とほぼ平行に設けられた第二の電極と前記第一および第二の電極間の電圧で駆動される液晶を有する液晶表示装置において、前記第一の電極と前記第二の電極のあいだの電圧を極性反転しないことを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【００４６】
液晶の劣化を補正して表示をおこなう機能を有する液晶表示装置であっても良い。
【００４７】
液晶の劣化補正は、各画素の、電圧印加の累積時間を記憶して補正をかけることを特徴とした液晶表示装置であっても良い。
【００４８】
液晶表示装置を用いることを特徴とするテレビ、パーソナルコンピュータ、携帯端末、ビデオカメラ、ヘッドマウントディスプレイであっても良い。
【００４９】
【発明の実施の形態】
本発明の液晶表示装置の構成について以下に説明する。
【００５０】
以下はきわめて長い周期（例えば１時間に1回）交流反転（液晶素子に印加される電圧の極性の反転）をおこなう場合について述べる。
【００５１】
交流反転は従来の液晶表示装置では６０〜１００Ｈｚの周波数、すなわち１０〜１６．６ｍｓの周期で行われる。これより長い周期であると、人間の目にはフリッカとして感じられる。
【００５２】
１９８０年代の液晶材料では頻繁に交流反転をしないと、比較的短時間で、例えば１０時間で液晶が劣化してしまうという問題があった。しかし近年の液晶材料では、劣化の度合いが少なくなってきている。
【００５３】
本発明者はこの点に着目し、非常に長い周期で極性反転をおこない、前述した従来技術の課題を解決するものである。
【００５４】
非常に長い周期で、極性反転を行うと、フリッカは考えられない。フリッカは輝度の異なる映像が目視で感じられる周期で動くことで感じられるからである。
【００５５】
本発明を適用した液晶表示装置を駆動する場合の、画素電極の電位（画素電位）と、対向電極の電位（対向電位）と、ゲート信号線駆動回路の電源電圧の関係を図１に示す。従来例の図４と比較して、極性反転が起こる周期が非常に長い。そのため、画素ＴＦＴがオンの状態になってしまい、画素の液晶素子が信号電圧を保持できない時間（図１中、矢印で表記）は存在するが、従来例に比較して、その時間の割合は非常に少ない。
【００５６】
図１に示すような駆動方法の場合の課題としては、長い周期に一度の反転が起こった場合に、画像が一瞬乱れるなどの作用が発生することである。
【００５７】
この対策としては以下のものがある。
１）ユーザーが液晶表示装置を使用していない間に極性反転をおこなう。たとえば、液晶表示装置の電源立ち上げ、立ち下げ時に極性反転をおこなう、またはユーザーが指定した特定の時間（深夜などの通常使用しない時間など）に極性反転をおこなう。
２）液晶表示装置の画面全体が別画面に変化するときなどに極性反転をおこなう。
【００５８】
このような対策を行うことによって、極性反転が起こった場合に、画像が一瞬乱れるなどの問題は解決できる。
【００５９】
それによって、本発明では１０Ｖ前後の電圧でドライバ（ソース信号線駆動回路及びゲート信号線駆動回路）の駆動が可能になる。
【００６０】
上記駆動方法の詳細は実施例にて述べる。
【００６１】
次に、第２の実施形態として、極性反転をしない場合の例について考える。
【００６２】
液晶素子が近年劣化しにくくなったとはいっても、長時間の直流電圧を印加すると、液晶素子のＶＴカーブ（透過率−印加電圧カーブ）が変化し、表示特性が変わってしまう。図５は液晶素子のＶＴカーブの概略図である。初期値（図５中、初期と表記）に対して、時間がたつと左方向にカーブがシフトしていく（図５中、経時後と表記）。よって、このように液晶素子が劣化した場合には、何らかの補正が必要である。液晶表示装置では画面において、様々な映像が表示される。すなわち、個々の画素においては、様々な映像信号電圧が印加されるため、画素毎に信号電圧のかかり方、履歴も異なったものになる。よって、液晶表示装置を極性反転せずに駆動した場合、その劣化の具合は画素ごとに、異なったものとなる。
【００６３】
よって、液晶素子が劣化に対応して補正を行う場合には、各画素ごとに、その履歴に応じた補正をおこなう回路を構成する必要がある。図１３は、補正を行う表示システムの構成を示すブロック図である。このシステムでは以下の機能を持ったブロックがある。まず、初期においては、メモリ回路のデータは０になっている。この場合デジタルビデオ信号が累積輝度加算回路に入力されると０に応じた、出力が映像補正回路に入力される。この場合は補正が行われず、デジタルビデオ信号はそのまま、ＬＣＤ（液晶表示装置）に入力される。
また、累積輝度加算回路の出力はメモリ回路にも入力されそこに記憶される。
【００６４】
次に、デジタルビデオ信号が入力されると、メモリ回路の記憶内容に新たなデジタルビデオ信号のデータが加算される。このデータを用いて映像補正回路はデジタルビデオ信号を補正する。また、加算データはメモリ回路に入力され、メモリの記憶データを書き換える。これを繰り返すことによって各画素の累積の輝度が求められる。これらのデータを用いて、各画素に対して、液晶の劣化を予測し、補正をかけていく。
【００６５】
液晶表示装置の電源をオフにする場合には、メモリ回路のデータを不揮発性メモリに移し、記憶内容が消滅しないようにしている。液晶表示装置の電源立ち上げ時には不揮発性メモリからメモリ回路にデータを移して使用する。不揮発性メモリを直接使用しないのは、不揮発性メモリは応答が遅いこと、また、書き換えの可能回数が少ないことによる。
【００６６】
このようにして、各画素に印加される電圧は記憶され、どの画素に対して累積でどれくらいの負荷がかけられたかがわかる。かけられた負荷に応じて、補正量を決めて補正を行えば、液晶の劣化は補正が可能となる。すなわち、極性反転を行わずに液晶が駆動でき、表示装置の電源電圧を下げることが可能になるのである。具体的には１０Ｖ前後の電圧で駆動が可能になる。
【００６７】
【実施例】
以下に本発明の実施例について説明する。
【００６８】
[実施例１]
図１０は、液晶表示装置の電源オフ時に同期して、極性反転をおこなう例である。まずｔ１において、バックライトが消灯する。これによって、その後に、表示画像が乱れてもユーザーがそれを見ることはない。次にｔ２において、極性反転をおこない、信号を書きこむ。望ましくは数回書き込むほうがよい。次にｔ３において液晶表示装置の電源をオフとする。
【００６９】
このようなシーケンシャルを組むことによって、極性反転による画質の低下をユーザーは見ないですむ。液晶表示装置の電源立ち上げ時にはすでに極性反転は終了している、よって、そのまま画像表示を始めればよい。
【００７０】
図示はしないが、液晶表示装置の電源投入時に極性反転を行う場合も同様の手法で行うことが可能である。表示装置の電源を立ち上げ後、極性反転をおこない、その後、数回の書き込みをおこなったのち、バックライトを点灯する。この方法でも、図１０に示した手法と同様に、ユーザーは、極性反転時の画質低下を見なくてすむ。
【００７１】
[実施例２]
図１１はユーザーの希望にあわせて、極性反転の時刻を設定するシステムを表したブロック図である。
【００７２】
ユーザーは、ユーザーインターフェイスを介して、極性反転時間設定用タイマー回路に希望時刻を設定する。例えば、午前３時に時刻設定をおこなう。極性反転時間設定タイマー回路は設定された時刻になるとＣＰＵに対して、極性切り換えの合図をだす。ＣＰＵはそれを受けて、ＬＣＤコントローラに信号を出力し、液晶表示装置（ＬＣＤ）の駆動回路を動作させ、極性反転をおこなう。極性反転が終了すれば、ＣＰＵは液晶表示装置（ＬＣＤ）の動作を止める。
【００７３】
図１１に示すような機能を有することによって、この場合ユーザーが普段表示装置を使用しない時間帯に極性反転がおこなわれ、ユーザーは極性切り換え時の画質低下を見ることが無くなる。このときバックライトは当然、点灯する必要はない。
【００７４】
[実施例３]
第３の実施例は、画面の映像が、一部でなく画面全体が切り替わる場合を検出して、極性反転をかける例である。
【００７５】
例えば、表示装置がテレビである場合は、チャンネル切り換え時には、画像内容が大きく変化する。
【００７６】
このような画面の全面切り替わり時に極性反転を行って、極性切り換え時の画質低下の視認を避けることも可能である。
【００７７】
[実施例４]
図１２は液晶表示装置にＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードを使用した場合の画素図面である。
【００７８】
ＩＰＳモードはＴＮモードと異なり、対向基板上の対向電極と、画素基板上の画素電極との間の液晶層を駆動するのではなく、ほぼ平行の同一基板上の２つの電極間の液晶層を駆動する。そのため、ＩＰＳモードで駆動する液晶表示装置は、ＴＮモードで駆動する液晶表示装置に比較して、広い視野角を有する特徴がある。ＩＰＳモードを使っても、ＴＮモードを使う場合と同様に本発明は有効である。前記した第１、第２、第３の実施例は本実施例と組み合わせが可能である。
【００７９】
前記した実施例１、実施例２、実施例３は本実施例と自由に組み合わせることが可能である。
【００８０】
[実施例５]
本実施例では、本発明の液晶表示装置の画素部を作製する方法について説明する。
【００８１】
また、断面図はＴＦＴ（画素ＴＦＴ）と端子部分（ソース端子又はドレイン端子）を示す。
【００８２】
まず、図１４に示すように、コーニング社の＃７０５９ガラスや＃１７３７ガラスなどに代表されるバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスから成る基板５００１上に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの絶縁膜から成る下地膜５００２を形成する。例えば、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜５００２ａを１０〜２００[nm]（好ましくは５０〜１００[nm]）形成し、同様にＳｉＨ4、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化水素化シリコン膜５００２ｂを５０〜２００[nm]（好ましくは１００〜１５０[nm]）の厚さに積層形成する。本実施例では下地膜５００２を２層構造として示したが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造として形成しても良い。
【００８３】
次に、ゲート電極となるゲートメタルを成膜する。その材料はタンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）などが望ましい。Ｔａ膜はスパッタ法で、ＴａのターゲットをＡｒでスパッタすることにより形成する。この場合、Ａｒに適量のＸｅやＫｒを加えると、Ｔａ膜の内部応力を緩和して膜の剥離を防止することが出来る。また、α相のＴａ膜の抵抗率は２０[μΩcm]程度でありゲート電極に使用することが出来るが、β相のＴａ膜の抵抗率は１８０[μΩcm]程度でありゲート電極とするには不向きである。α相のＴａ膜を形成するために、Ｔａのα相に近い結晶構造をもつ窒化タンタルを１０〜５０[nm]程度の厚さでＴａの下地に形成しておくとα相のＴａ膜を容易に得ることが出来る。
【００８４】
Ｗ膜を形成する場合には、Ｗをターゲットとしたスパッタ法で形成する。その他に６フッ化タングステン（ＷＦ6）を用いる熱ＣＶＤ法で形成することも出来る。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０[μΩcm]以下にすることが望ましい。Ｗ膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を図ることが出来るが、Ｗ中に酸素などの不純物元素が多い場合には結晶化が阻害され高抵抗化する。このことにより、スパッタ法による場合、純度９９．９９９９[％]のＷターゲットを用いて、さらに成膜時に気相中からの不純物の混入がないように十分配慮してＷ膜を形成することにより、抵抗率９〜２０[μΩcm]を実現することが出来る。
【００８５】
続いて、形成されるゲートメタルをパターニング、エッチングする。このゲートメタルの上にゲート絶縁膜、チャネル（チャネル形成領域）などが形成されるため、エッチングされた側面のテーパー角は緩やかな方がよく、３０度以下のテーパー角が望ましい。このようにして、ゲート電極５００３、ゲート配線５００４を形成する。（図１４（ａ））
【００８６】
次いで、ゲート電極５００３及びゲート配線５００４を覆うゲート絶縁膜５００５を形成する。ゲート絶縁膜５００５はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０〜４５０[nm]としてシリコンを含む絶縁膜で形成する。本実施例では、３００[nm]の厚さの窒化シリコン膜で形成する。勿論、ゲート絶縁膜はこのような窒化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【００８７】
次にアモルファスシリコンを成膜し、連続でＮ＋アモルファスシリコン（ｎがドープされたアモルファスシリコン）またはＮ＋微結晶シリコン（ｎがドープされた微結晶シリコン）を成膜する。それぞれの厚さは１５０[nm]、５０[nm]とするのが望ましい。また、これらの成膜はゲート絶縁膜に連続して行われるのが望ましい。これらのシリコン膜（アモルファスシリコン、微結晶シリコン）を塩化水素ガスや６フッ化シラン（ＨＣｌ＋ＳＦ６）などのガスでドライエッチングし、島状領域を形成する。これによって、チャネル領域５００６、ソースドレイン領域５００７が形成される。（図１４（ｂ））
【００８８】
次に、レジストによるマスク５００８を形成し、端子部分のゲート電極上にコンタクトホール５００９を形成する。これは、ゲート絶縁膜をエッチングすることによって、形成される。（図１４（ｃ））
【００８９】
そして、バスラインとなる配線材として、Ａｌ（５０１０ａ、５０１１ａ、５０１２ａ）とＴｉ（５０１０ｂ、５０１１ｂ、５０１２ｂ）を成膜する。配線材はＩＴＯとＡｌが接触することによって、電触が発生するのを防ぐため、Ａｌの上にＴｉを成膜している。そして、ソース電極５０１０、ドレイン電極５０１１および端子部５０１２を形成する。つぎに、配線材をマスクとして、Ｎ＋シリコン層（ｎがドープされたシリコン層）をエッチングし、ＴＦＴのソース領域とドレイン領域を切り離す。（図１４（ｄ））次に、信頼性向上のため窒素化膜または酸化窒素化膜を成膜する。その厚さは５０[nm]から５００[nm]程度がよく、ここでは３００[nm]とした。（図１４（ｅ））
【００９０】
さらに、樹脂膜として、アクリルまたはポリイミドを０．５[μm]μｍから３[μm]成膜する。そして、ドライエッチングにてスルーホール５０１７を開口する。ドライエッチングは条件を変えることによって、樹脂膜、窒素化膜を連続で開口できる。そして、ＩＴＯを成膜およびエッチングすることによって、画素電極５０１５を形成する。（図１４（ｆ））
【００９１】
以上のようにして、ｎチャネル型アモルファスＴＦＴによって構成された画素マトリクスを基板上に形成することができる。本明細書中ではこのような基板をアクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【００９２】
続いて、図１４（ｅ）の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、アクティブマトリクス基板上に配向膜５０５３を形成しラビング処理を行う。
【００９３】
一方、対向基板５０５４を用意する。（図１５）対向基板５０５４にはカラーフィルタ層５０５５〜５０５７、オーバーコート層５０５８を形成する。カラーフィルタ層はＴＦＴの上方で赤色のカラーフィルタ層５０５５と青色のカラーフィルタ層５０５６とを重ねて形成し遮光膜を兼ねる構成とする。少なくともＴＦＴと、接続電極と画素電極との間を遮光する必要があるため、それらの位置を遮光するように赤色のカラーフィルタと青色のカラーフィルタを重ねて配置することが好ましい。
【００９４】
各色のカラーフィルタはアクリル樹脂に顔料を混合したもので１〜３[μm]の厚さで形成する。これは感光性材料を用い、マスクを用いて所定のパターンに形成することができる。スペーサの高さによりアクティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせた時のギャップを形成する。オーバーコート層５０５８は光硬化型または熱硬化型の有機樹脂材料で形成し、例えば、ポリイミドやアクリル樹脂などを用いる。
【００９５】
オーバーコート層５０５８を形成した後、対向電極５０５９をパターニング形成し、配向膜５０５３を形成した後ラビング処理を行う。
【００９６】
そして、画素部と駆動回路部が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール剤５０６２で貼り合わせる。シール剤５０６２にはフィラーが混入されていて、このフィラーとスペーサによって均一な間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料５０６１を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止する。液晶材料５０６１には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１５に示すアクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。
【００９７】
また、本実施例においては、ガラス基板上を使用しているが、ガラス基板に限らず、プラスチック基板、ステンレス基板、単結晶ウェハ等、ガラス基板以外のものを使用することによっても実施が可能である。
【００９８】
本実施例は、実施例１〜実施例４と自由に組み合わせて実施することが可能である。
【００９９】
[実施例６]
本実施例において、反射型の液晶表示装置に本発明を使用した場合の作製工程の一例を示す。
【０１００】
実施例５に従い、図１４（ｅ）に示すアクティブマトリクス基板を作成する。反射型の場合、ＩＴＯのかわりに反射電極を形成する（図１６）。反射電極６０１７としては、Ａｌ、Ａｇを主成分とする膜、あるいはそれらの積層膜等の、反射性に優れた材料を用いることが望ましい。
【０１０１】
次いで、対向基板５０５４を用意する。対向基板５０５４には、本実施例においては対向電極５２０５をパターニングして形成している。対向電極６０６９は、透明導電膜として形成する。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物（ＩＴＯと呼ばれる）または酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物からなる材料を用いることが出来る。
【０１０２】
特に図示していないが、カラー液晶表示装置の作成の際には、カラーフィルタ層５０５５〜５０５７を形成する。このとき、隣接した色の異なるカラーフィルタ層を重ねて形成し、ＴＦＴ部分の遮光膜を兼ねる構成とすると良い。
【０１０３】
その後、アクティブマトリクス基板および対向基板に、配向膜５０５３および５０６０を形成し、ラビング処理を行う。
【０１０４】
そして、画素部と駆動回路部が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール剤５０６２で貼り合わせる。シール剤５０６２にはフィラーが混入されていて、このフィラーとスペーサによって均一な間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料５０６１を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止する。液晶材料５０６１には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図１６に示す反射型の液晶表示装置が完成する。
【０１０５】
なお、本実施例においては、ガラス基板に限らず、プラスチック基板、ステンレス基板、単結晶ウェハ等、ガラス基板以外のものを使用することも可能である。
【０１０６】
また、画素の半分を反射電極、残る半分を透明電極とした、半透過型の表示装置として作成する場合にも、本発明は容易に適用することが出来る。
【０１０７】
本発明は、実施例１〜実施例５と自由に組み合わせて実施することが可能である。
【０１０８】
[実施例７]
本発明の液晶表示装置には様々な用途がある。本実施例では、本発明の液晶表示装置を組み込んだ半導体装置について説明する。
【０１０９】
液晶表示装置を組み込んだ半導体装置には、携帯情報端末（電子手帳、モバイルコンピュータ、携帯電話等）、ビデオカメラ、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、テレビ等が挙げられる。それらの一例を図１７および図１８に示す。
【０１１０】
図１７（Ａ）は携帯電話であり、本体２６０１、音声出力部２６０２、音声入力部２６０３、表示部２６０４、操作スイッチ２６０５、アンテナ２６０６から構成されている。本発明は表示部２６０４に適用することができる。
【０１１１】
図１７（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２６１１、表示部２７１２、音声入力部２６１３、操作スイッチ２６１４、バッテリー２６１５、受像部２６１６から成っている。本発明は表示部２６１２に適用することができる。
【０１１２】
図１７（Ｃ）はモバイルコンピュータあるいは携帯情報端末であり、本体２６２１、カメラ部２６２２、受像部２６２３、操作スイッチ２６２４、表示部２６２５で構成されている。本発明は表示部２６２５に適用することができる。
【０１１３】
図１７（Ｄ）はヘッドマウントディスプレイであり、本体２６３１、表示部２６３２、アーム部２６３３で構成される。本発明は表示部２６３２に適用することができる。
【０１１４】
図１７（Ｅ）はテレビであり、本体２６４１、スピーカー２６４２、表示部２６４３、受信装置２６４４、増幅装置２６４５等で構成される。本発明は表示部２６４３に適用することができる。
【０１１５】
図１７（Ｆ）は携帯書籍であり、本体２６５１、表示部２６５２、記憶媒体２６５３、操作スイッチ２６５４、アンテナ２６５５から構成されており、ミニディスク（ＭＤ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）に記憶されたデータや、アンテナで受信したデータを表示するものである。本発明は表示部２６５２に適用することができる。
【０１１６】
図１８（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体２７０１、画像入力部２７０２、表示部２７０３、キーボード２７０４で構成される。本発明は表示部２７０３に適用することができる。
【０１１７】
図１８（Ｂ）はプログラムを記録した記録媒体を用いるプレーヤーであり、本体２７１１、表示部２７１２、スピーカー部２７１３、記録媒体２７１４、操作スイッチ２７１５で構成される。なお、この装置は記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｔｉａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発明は表示部２６１２に適用することができる。
【０１１８】
図１８（Ｃ）はデジタルカメラであり、本体２７２１、表示部２７２２、接眼部２７２３、操作スイッチ２７２４、受像部（図示しない）で構成される。本発明は表示部２７２２に適用することができる。
【０１１９】
図１８（Ｄ）は片眼のヘッドマウントディスプレイであり、表示部２７３１、バンド部２７３２で構成される。本発明は表示部２７３１に適用することができる。
【０１２０】
【発明の効果】
従来の液晶表示装置では、1フレーム期間に1回の極性反転が必要であり、1フレーム期間に1回の反転をおこない、且つ、良好な表示を確保するためには、ドライバ（ソース信号線駆動回路、ゲート信号線駆動回路）の電源電圧は１５Ｖ以上に設定しなければならなかった。よって、ドライバを構成するＴＦＴには、大きなＬＤＤが不可避であり、製造工程が複雑になっていた。
【０１２１】
本発明の液晶表示装置では、前述したように長い周期で極性反転をおこなうことにより、画質を損なうことなく、ドライバの駆動電圧を下げることができる。
【０１２２】
こうして、低消費電力で、簡略化した工程で作製可能な液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】    本発明の液晶表示装置の画素電位波形を示す図。
【図２】    画素の反転方式を示す図。
【図３】    従来の液晶表示装置の画素電位波形を示す図。
【図４】    電源電圧を下げた場合の画素電位波形を示す図。
【図５】    液晶のＶＴカーブを示す図。
【図６】    従来の液晶表示装置の構成を示す図。
【図７】    従来の液晶表示装置のソース信号線駆動回路の構成を示す図。
【図８】    従来の液晶表示装置の画素の構成を示す図。
【図９】    従来の液晶表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートを示す図。
【図１０】  本発明の第一の実施例を示す図。
【図１１】  本発明の第二の実施例を示す図。
【図１２】  ＩＰＳを用いた画素の平面図。
【図１３】  本発明のシステムブロック図。
【図１４】  本発明の液晶表示装置の作製方法を示す図。
【図１５】  本発明の液晶表示装置の作製方法を示す図。
【図１６】  本発明の液晶表示装置の作製方法を示す図。
【図１７】  本発明の液晶表示装置の応用機器を示す図。
【図１８】  本発明の液晶表示装置の応用機器を示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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