專利名稱：液晶顯示裝置及其驅(qū)動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體顯示裝置(以下稱為顯示裝置)的驅(qū)動電路，以及設(shè)有該驅(qū)動電路的顯示裝置。更具體地說，本發(fā)明涉及具有在絕緣體上形成的薄膜晶體管的有源矩陣顯示裝置的驅(qū)動電路和設(shè)有這種驅(qū)動電路的有源矩陣顯示裝置。其中，本發(fā)明特別地涉及使用數(shù)字圖像信號作為圖像源的有源矩陣液晶顯示裝置的驅(qū)動電路和設(shè)有這種驅(qū)動電路的有源矩陣液晶顯示裝置。
而且，近年來，在像素TFT構(gòu)成像素之外同時在像素部分的外圍使用TFT形成驅(qū)動電路的有關(guān)多晶硅TFT的技術(shù)正在發(fā)展。此項技術(shù)極大地促進了器件的小型化和低功耗，另外，液晶顯示裝置正成為對于近年來具有明顯增大的使用領(lǐng)域的移動裝置的顯示部分等不可缺少的器件。
在

圖13中表示出普通數(shù)字方式液晶顯示裝置的原理圖。在中心安排像素部分1308。在像素部分的上邊是用于控制源信號線的源信號線驅(qū)動電路1301。源信號線驅(qū)動電路1301包括第一鎖存電路1304、第二鎖存電路1305、D/A(數(shù)/模)轉(zhuǎn)換電路1306、模擬開關(guān)1307等。在像素部分的右邊和左邊安排了用于控制選通信號線的選通信號線驅(qū)動電路1302。注意，在圖13中，把選通信號線驅(qū)動電路1302安排在像素部分的左右兩邊，但是也可將其僅安排在一邊。但是，從驅(qū)動效率和驅(qū)動可靠性的觀點來看，最好將其安排在像素部分的兩邊。
源信號線驅(qū)動電路1301具有如圖14中所示結(jié)構(gòu)。作為示例表示在圖14中的驅(qū)動電路是對應(yīng)于1024個像素的水平分辨率的顯示和3位數(shù)字色調(diào)的源信號線驅(qū)動電路，并且包括移位寄存器電路(SR)1401、第一鎖存電路(LAT1)1402、第二鎖存電路(LAT2)1403、D/A轉(zhuǎn)換電路(D/A)1404等。注意，盡管在圖4中未示出，但是若有必要，可安排緩沖電路、電平移動電路等。
現(xiàn)參照圖13和14簡要地描述操作。首先，把時鐘信號(S-CLK，S-CLKb)和啟動脈沖(S-SP)輸入移位寄存器電路1303(在圖14中表示為SR)，且順序地輸出抽樣脈沖。隨后，把抽樣脈沖輸入第一鎖存電路1304(在圖14中表示為LAT1)，并且把也輸入第一鎖存電路1304的數(shù)字圖像信號(數(shù)字數(shù)據(jù))分別保持。把這段時間稱為象點數(shù)據(jù)抽樣周期。這里，D1是最高有效位(MSB最高有效位)而D3是最低有效位(LSB最低有效位)。在第一鎖存電路1304中，當(dāng)完成一個水平周期的數(shù)字圖像信號的保存時，根據(jù)在回掃周期中鎖存信號的輸入，立即把保持在第一鎖存電路1304中的數(shù)字圖像信號全部轉(zhuǎn)移到第二鎖存電路1305(在圖14中表示為LAT2)。把數(shù)字圖像信號從第一鎖存電路轉(zhuǎn)移到第二鎖存電路的周期稱為行數(shù)據(jù)鎖存周期。
此后，移位寄存器電路1303又工作并且開始下一個水平周期的數(shù)字圖像信號的存儲。同時，把存儲在第二鎖存電路1305中的數(shù)字圖像信號通過D/A轉(zhuǎn)換電路1306(在圖14中表示為DAC)轉(zhuǎn)換成模擬圖像信號。把這個已變?yōu)槟M的數(shù)字圖像信號通過源信號線寫入像素。通過重復(fù)這個操作來完成像素的顯示。
在典型的有源矩陣液晶顯示裝置中，為了平滑地顯示動態(tài)圖像，圖像顯示的刷新每秒執(zhí)行大約60次。即，把數(shù)字圖像信號提供給每一幀，并且每次需要將其寫入像素。即使圖像為靜止圖像，也不得不向每一幀提供同樣信號，因此，驅(qū)動電路必須連續(xù)地重復(fù)同樣數(shù)字圖像信號的處理。
有一種方法，即暫時把靜止圖像的數(shù)字圖像信號寫入外部存儲電路，然后在每一幀把數(shù)字圖像信號從外部存儲電路供給液晶顯示裝置，但是在任何情況下，外部存儲電路和驅(qū)動電路都需要持續(xù)地工作。
特別是在移動設(shè)備中，極為需要低功耗。另外，盡管大多在靜止圖像方式下使用移動設(shè)備，如上所述，由于當(dāng)顯示靜止圖像時驅(qū)動電路持續(xù)工作，所以妨礙了低功耗的實現(xiàn)。
為了解決上述問題，本發(fā)明使用如下裝置。
在像素中安排多個存儲電路(記憶電路)，并且對每個像素存儲數(shù)字圖像信號。在靜止圖像的情況下，一旦執(zhí)行寫入，此后寫入至像素的信息全部相同，因此，可通過從存儲電路中讀出存儲的信號來連續(xù)地顯示靜止圖像而無須輸入每幀的信號。即，當(dāng)顯示靜止圖像時，在完成至少一幀的信號的處理操作之后，停止源信號線驅(qū)動電路，而且還極大地減小功耗變?yōu)榭赡堋?br> 下面，描述本發(fā)明的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)。
按照本發(fā)明的第一方面，具有多個像素的液晶顯示裝置的特征在于，多個像素分別具有多個存儲電路。
按照本發(fā)明的第二方面，具有多個像素的液晶顯示裝置的特征在于，多個像素分別具有用來存儲m幀(m是整數(shù)，1≤m)n位數(shù)字圖像信號(n是整數(shù)，2≤n)的n×m個存儲電路。
按照本發(fā)明的第三方面，具有多個像素的液晶顯示裝置的特征在于多個像素每個包括源信號線、n個寫入選通信號線(n是整數(shù)，2≤n)、n個讀出選通信號線、n個寫入晶體管、n個讀出晶體管、用于存儲m幀(m是整數(shù)，1≤m)n位數(shù)字圖像信號的n×m個存儲電路、n個寫入存儲電路選擇部分、n個讀出存儲電路選擇部分和液晶元件；n個寫入晶體管的柵極分別電連接到不同的n個寫入選通信號線的任何一個上，源區(qū)和漏區(qū)中的一個電連接到源信號線而另一個電連接至n個寫入存儲電路選擇部分的不同信號輸入部分中的任何一個；n個寫入存儲電路選擇部分分別具有m個信號輸出部分，并且m個信號輸出部分分別電連接至不同的m個存儲電路的信號輸入部分；n個讀出存儲電路選擇部分分別具有m個信號輸入部分，并且m個信號輸入部分分別電連接至不同的m個存儲電路的信號輸出部分；以及n個讀出晶體管的柵極分別電連接至不同的n個讀出選通信號線的任何一個，源區(qū)和漏區(qū)中的一個電連接到n個讀出存儲電路選擇部分的不同信號輸出部分的任何一個上，并且另一個電連接到液晶元件的一個電極上。
按照本發(fā)明的第四方面，具有多個像素的液晶顯示裝置特征在于多個像素每個包括n個源信號線(n是整數(shù)，2≤n)、寫入選通信號線、n個讀出選通信號線、n個寫入晶體管、n個讀出晶體管、用于存儲m幀(m是整數(shù)，1≤m)n位數(shù)字圖像信號的n×m個存儲電路、n個寫入存儲電路選擇部分、n個讀出存儲電路選擇部分和液晶元件；n個寫入晶體管的柵極分別電連接到寫入選通信號線，源區(qū)和漏區(qū)中的一個電連接到不同的n個源信號線中任何一個而另一個電連接至n個寫入存儲電路選擇部分的不同信號輸入部分中的任何一個；
n個寫入存儲電路選擇部分分別具有m個信號輸出部分，并且m個信號輸出部分分別電連接至不同的m個存儲電路的信號輸入部分；n個讀出存儲電路選擇部分分別具有m個信號輸入部分，并且m個信號輸入部分分別電連接至不同的m個存儲電路的信號輸出部分；以及n個讀出晶體管的柵極分別電連接至不同的n個讀出選通信號線的任何一個，源區(qū)和漏區(qū)中的一個電連接到n個讀出存儲電路選擇部分的不同信號輸出部分的任何一個上，并且另一個電連接到液晶元件的一個電極上。
按照本發(fā)明的第五方面，在本發(fā)明的第三或第四方面的任何一個中，液晶顯示裝置的特征在于寫入存儲電路選擇部分選擇m個存儲電路中的任何一個，并且變成與寫入晶體管的源區(qū)或漏區(qū)中的一個連接，由此把數(shù)字圖像信號寫入存儲電路；以及讀出存儲電路選擇部分選擇存儲數(shù)字圖像信號的存儲電路中的任何一個，并且變成與讀出晶體管的源區(qū)或漏區(qū)中的一個連接，由此讀出所存儲的數(shù)字圖像。
按照本發(fā)明的第六方面，在本發(fā)明的第三方面中，所述液晶顯示裝置的特征在于按照時鐘信號和啟動脈沖順序地輸出抽樣脈沖的移位寄存器；按照抽樣脈沖保存n位數(shù)字圖像信號(n是整數(shù)，2≤n)的第一鎖存電路；把保存在第一鎖存電路中的n位數(shù)字圖像信號轉(zhuǎn)移到其中的第二鎖存電路；按每一位依次選擇轉(zhuǎn)移到第二鎖存電路的n位數(shù)字圖像信號，然后輸出到源信號線的位信號選擇開關(guān)。
按照本發(fā)明的第七方面，在本發(fā)明的第四方面中，液晶顯示裝置的特征在于包括按照時鐘信號和啟動脈沖順序地輸出抽樣脈沖的移位寄存器；按照抽樣脈沖從n位數(shù)字圖像信號(n是整數(shù)，2≤n)之中保存1位數(shù)字圖像信號的第一鎖存電路；和把保存在第一鎖存電路中的1位數(shù)字圖像信號轉(zhuǎn)移到其中，并且把1位數(shù)字圖像信號輸出到源信號線的第二鎖存電路。
按照本發(fā)明的第八方面，在本發(fā)明的第四方面中，液晶顯示裝置的特征在于包括按照時鐘信號和啟動脈沖順序地輸出抽樣脈沖的移位寄存器；和按照抽樣脈沖從n位數(shù)字圖像信號(n是整數(shù)，2≤n)之中保存1位數(shù)字圖像信號并且把1位數(shù)字圖像信號輸出到源信號線的第一鎖存電路。
按照本發(fā)明的第九方面，在本發(fā)明的第一至第八方面的任何一個中，液晶顯示裝置的特征在于存儲電路是靜態(tài)存儲器(SRAM)。
按照本發(fā)明的第十方面，在本發(fā)明的第一至第八方面的任何一個中，液晶顯示裝置的特征在于存儲電路是鐵電存儲器(FeRAM)。
按照本發(fā)明的第十一方面，在本發(fā)明的第一至第八方面的任何一個中，液晶顯示裝置的特征在于存儲電路是動態(tài)存儲器(DRAM)。
按照本發(fā)明的第十二方面，在本發(fā)明的第一至第八方面的任何一個中，液晶顯示裝置的特征在于存儲電路形成于玻璃襯底上。
按照本發(fā)明的第十三方面，在本發(fā)明的第一至第八方面的任何一個中，液晶顯示裝置的特征在于存儲電路形成于塑料襯底上。
按照本發(fā)明的第十四方面，在本發(fā)明的第一至第八方面的任何一個中，液晶顯示裝置的特征在于存儲電路形成于不銹鋼襯底上。
按照本發(fā)明的第十五方面，在本發(fā)明的第一至第八方面的任何一個中，液晶顯示裝置的特征在于存儲電路形成于單晶片襯底上。
按照本發(fā)明的第十六方面，以n位數(shù)字圖像信號(n是整數(shù)，2≤n)驅(qū)動液晶顯示裝置顯示圖像的方法，特征在于液晶顯示裝置包括源信號線驅(qū)動電路、選通信號線驅(qū)動電路和多個像素；在源信號線驅(qū)動電路中，從移位寄存器輸出抽樣脈沖并且將其輸入到鎖存電路；在鎖存電路中，按照抽樣脈沖保存數(shù)字圖像信號，并且把保持的數(shù)字圖像信號寫入源信號線；在選通信號線驅(qū)動電路中，輸出選通信號線選擇脈沖以選擇選通信號線，和在多個像素的每個中，在選擇選通信號線的行中，執(zhí)行從源信號線輸入的n位數(shù)字圖像信號到存儲電路的寫入，以及存儲在存儲電路中的n位數(shù)字圖像信號的讀出。
按照本發(fā)明的第十七方面，以n位數(shù)字圖像信號(n是整數(shù)，2≤n)驅(qū)動液晶顯示裝置顯示圖像的方法，特征在于液晶顯示裝置包括選通信號線驅(qū)動電路和多個像素；在源信號線驅(qū)動電路中，從移位寄存器輸出抽樣脈沖并且將其輸入鎖存電路；在鎖存電路中，按照抽樣脈沖保存數(shù)字圖像信號，并且把保存的數(shù)字圖像信號寫入源信號線；在選通信號線驅(qū)動電路中，輸出選通信號線選擇脈沖并且從第一行順序地選擇選通信號線；以及在多個像素中，從第一行順序地執(zhí)行n位數(shù)字圖像信號的寫入。
按照本發(fā)明的第十八方面，以n位數(shù)字圖像信號(n是整數(shù)，2≤n)驅(qū)動液晶顯示裝置顯示圖像的方法，特征在于液晶顯示裝置包括選通信號線驅(qū)動電路和多個像素；在源信號線驅(qū)動電路中，從移位寄存器輸出抽樣脈沖并且輸入鎖存電路；在鎖存電路中，按照抽樣脈沖保存數(shù)字圖像信號，并且把保存的數(shù)字圖像信號寫入源信號線；在選通信號線驅(qū)動電路中，通過指定任意一行的選通信號線來輸出選通信號線選擇脈沖；以及在多個像素中，在選擇了選通信號線的任意一行中執(zhí)行n位數(shù)字圖像信號的寫入。
按照本發(fā)明的第十九方面，在本發(fā)明的第十六至十八方面的任何一個中，驅(qū)動液晶顯示裝置的方法的特征在于，在靜止圖像的顯示周期中，通過重復(fù)讀取存儲在存儲電路中的n位數(shù)字圖像信號來顯示靜止圖像，停止源信號線驅(qū)動電路的工作。
圖5是表示沒有第二鎖存電路的源信號線驅(qū)動電路的電路結(jié)構(gòu)的實例的示意圖；圖6是由圖5中的源信號線驅(qū)動電路驅(qū)動的像素的詳細電路圖；圖7A至7C是表示用于使用圖5和6中描述的電路執(zhí)行顯示的時間圖的示意圖；圖8是當(dāng)在存儲電路中使用動態(tài)存儲器時本發(fā)明的像素的詳細電路圖；圖9A和9B是表示具有本發(fā)明中的像素的液晶顯示裝置的制造步驟的實例的示意圖10A至10C是表示具有本發(fā)明的像素的液晶顯示裝置的制造步驟的實例的示意圖；圖11A至11C是表示具有本發(fā)明的像素的液晶顯示裝置的制造步驟的實例的示意圖；圖12A至12B是表示具有本發(fā)明的像素的液晶顯示裝置的制造步驟的實例的示意圖；圖13是簡單表示液晶顯示裝置的整個電路結(jié)構(gòu)的示意圖；圖14是表示常規(guī)液晶顯示裝置的源信號線驅(qū)動電路的電路結(jié)構(gòu)實例的示意圖；圖15A至15F是表示適用于具有本發(fā)明的像素的顯示裝置的電氣裝置的實例的示意圖；圖16A至16D是表示適用于具有本發(fā)明的像素的顯示裝置的電氣裝置的實例的示意圖；圖17是表示沒有第二鎖存電路的源信號線驅(qū)動電路的電路結(jié)構(gòu)實例的示意圖；圖18A至18C是表示用于使用圖17中描述的電路執(zhí)行顯示的時間圖的示意圖；圖19A至19B是表示反射型液晶顯示裝置的制造步驟的實例的示意圖；以及圖20是由圖5中源信號線驅(qū)動電路驅(qū)動的像素的電路圖。
圖1詳細地表示圖2中像素205的結(jié)構(gòu)。這個像素對應(yīng)于3位數(shù)字灰度，并且包括液晶元件(LC)、存儲電容器(Cs)、存儲電路(A1至A3和B1至B3)等。標號101表示源信號線、標號102至104表示寫入選通信號線，標號105至107表示讀出選通信號線，標號108至110表示寫入TFT，標號111至113表示讀出TFT，標號114表示寫入存儲電路選擇部分，標號115表示第一讀出存儲電路選擇部分，標號116表示寫入存儲電路選擇部分，標號117表示第二讀出存儲電路選擇部分，標號118表示第三寫入存儲電路選擇部分，而標號119表示第三讀出存儲電路選擇部分。
圖1中所示像素的存儲電路(A1至A3和B1至B3)可分別存儲1位數(shù)字圖像信號。這里，A1至A3用作一組，而B1至B3用作一組，并且分別執(zhí)行3位的數(shù)字圖像信號的存儲。也就是說，圖1中所示像素可存儲用于兩幀的3位數(shù)字圖像信號。
圖3表示圖1中所示本發(fā)明的顯示裝置的時間圖。這個顯示裝置是為3位數(shù)字灰度和VGA設(shè)計的。現(xiàn)參照圖1至3說明驅(qū)動的方法。注意，同樣使用圖1至圖3中所用的標號(省略圖的號碼)。
現(xiàn)參考圖2以及圖3A和3B。以α、β、γ和δ表示每一幀周期并對其說明。首先，說明在幀周期α中電路的工作。
類似于數(shù)字驅(qū)動電路的常規(guī)情況，把時種信號(S-CLK，S-CLKb)和啟動脈沖(S-SP)輸入移位寄存器電路201，并且順序地輸出抽樣脈沖。隨后，把抽樣脈沖輸入第一鎖存電路202(LAT1)，并且把同樣輸入第一鎖存電路202的數(shù)字圖像信號(數(shù)字數(shù)據(jù))分別保存。用于一個水平周期的象點數(shù)據(jù)抽樣周期是圖3A中表示成1至480的各個周期。數(shù)字圖像信號是3位的，并且D1是MSB(最高有效位)而D3是LSB(最低有效位)。當(dāng)在第一鎖存電路202中完成保存一個水平周期的數(shù)字圖像信號時，在回掃周期中，按照鎖存信號(鎖存脈沖)的輸入，把保存在第一鎖存電路202中的數(shù)字圖像信號立即轉(zhuǎn)移到第二鎖存電路203(LAT2)。
隨后，再按照從移位寄存器電路201輸出的抽樣脈沖，執(zhí)行用于第二水平周期的保存操作。
另一方面，把轉(zhuǎn)移至第二鎖存電路203的數(shù)字圖像信號寫入安排在像素中的存儲電路。如圖3B中所示，把下一行的象點數(shù)據(jù)抽樣周期分成I、II和III三個，并且把保存在第二鎖存電路中的數(shù)字圖像信號輸出至源信號線。此時，通過位信號選擇開關(guān)204選擇性地連接每位的信號，依次輸出到源信號線。
在周期I中，在寫入選通信號線102輸入脈沖，寫入TFT108變得導(dǎo)通，存儲電路選擇部分114選擇存儲電路A1，并且把數(shù)字圖像信號寫入存儲電路A1。隨后，在周期II中，向?qū)懭脒x通信號線103輸入脈沖，寫入TFT109變得導(dǎo)通，寫入存儲電路選擇部分116選擇存儲電路A2，并且把數(shù)字圖像信號寫入存儲電路A2。最后，在周期III中，向?qū)懭脒x通信號線104輸入脈沖，寫入TFT110變得導(dǎo)通，存儲電路選擇部分118選擇存儲電路A3，并且把數(shù)字圖像信號寫入存儲電路A3。
由此，完成了對一個水平周期的數(shù)字圖像信號的處理。圖3B中周期是在圖3A中以※表示的周期。通過執(zhí)行上述操作直至最后階段，把一幀的數(shù)字圖像信號寫入存儲電路A。
另外，本發(fā)明的顯示裝置通過時間灰度方法表現(xiàn)3位數(shù)字灰度。時間灰度方法，與由加在像素上的電壓進行亮度控制的普通方法不同，它通過在像素上僅加兩種電壓使用亮和滅(顯示為白和黑)兩個狀態(tài)利用顯示時間差異來獲得灰度。當(dāng)在時間灰度方法中進行n位灰度顯示時，顯示周期被分成n個周期，并且每個周期長度的比率為2的冪如2n-1∶2n-2∶…∶20，并且通過確定在哪個周期中點亮像素產(chǎn)生顯示周期長度的差異。由此，執(zhí)行灰度的顯示。注意，這里像素點亮的狀態(tài)是施加電壓時的狀態(tài)，并且像素熄滅的狀態(tài)是未加電壓時的狀態(tài)。下文中，把這種狀態(tài)表示成亮和滅。
另外，通過在不同于顯示周期長度是2的冪的分隔中的灰度顯示，顯示是可能的。
考慮到上述原因，說明在幀周期β中的操作。當(dāng)完成在最后階段向存儲電路的寫入時，執(zhí)行第一幀的顯示。圖3C是說明3位時間灰度方法的示意圖。目前，數(shù)字圖像信號存儲在每一位所用的存儲電路A1至A3中。Ts1是第一位數(shù)據(jù)的顯示周期，Ts2是第二位數(shù)據(jù)的顯示周期，而Ts3是第三位數(shù)據(jù)的顯示周期。每個顯示周期的長度是Ts1∶Ts2∶Ts3＝4∶2∶1。
由于這里是三位，亮度可具有0至7這八個等級。如果在周期Ts1至Ts3的任何一個中均未執(zhí)行顯示，亮度為0，而如果用所有周期執(zhí)行顯示，亮度為7。例如，如果要顯示亮度5，應(yīng)該以像素在周期Ts1和Ts3為亮狀態(tài)來執(zhí)行顯示。
現(xiàn)在特別地參照附圖來進行說明。在Ts1中，向讀出選通信號線105輸入脈沖，讀出TFT111變?yōu)閷?dǎo)通，存儲電路選擇部分115選擇存儲電路A1，并且按照存儲在存儲電路A1中的數(shù)字圖像信號驅(qū)動像素。隨后，在Ts2中，向讀出選通信號線106輸入脈沖，讀出TFT112變?yōu)閷?dǎo)通，存儲電路選擇部分117選擇存儲電路A2，并且按照存儲在存儲電路A2中的數(shù)字圖像信號驅(qū)動像素。最后，在Ts3中，向讀出選通信號線107輸入脈沖，讀出TFT113變?yōu)閷?dǎo)通，存儲電路選擇部分119選擇存儲電路A3，并且按照存儲在存儲電路A3中的數(shù)字圖像信號把電壓加在像素上。
這里，在液晶顯示裝置的情況下，有正常白方式和正常黑方式。在兩種方式下，由于白和黑在像素的亮和滅狀態(tài)上變?yōu)橄喾吹?，可能有亮度變成與上述說明的相反的情況。
以這種方式，執(zhí)行一個幀周期的顯示。另一方面，在驅(qū)動電路一側(cè)，同時執(zhí)行對下一幀周期的數(shù)字圖像信號的處理。如上所述進行同樣的過程直至數(shù)字圖像信號轉(zhuǎn)移至第二鎖存電路。在下一個到存儲電路的寫入周期中，使用與在前面的幀周期中存儲數(shù)字圖像信號的存儲電路不同的存儲電路。
在周期I中，在寫入選通信號線102輸入脈沖，寫入TFT108變得導(dǎo)通，存儲電路選擇部分114選擇存儲電路B1，并且把數(shù)字圖像信號寫入存儲電路B1。隨后，在周期II中，在寫入選通信號線103輸入脈沖，寫入TFT109變得導(dǎo)通，存儲電路選擇部分116選擇存儲電路B2，并且向存儲電路B2寫入數(shù)字圖像信號。最后，在周期III中，在寫入選通信號線104輸入脈沖，寫入TFT110變得導(dǎo)通，存儲電路選擇部分1 18選擇存儲電路B3，并且把數(shù)字圖像信號寫入存儲電路B3。
隨后，在幀周期γ中，按照存儲在存儲電路B1至B3中的數(shù)字圖像信號執(zhí)行第二幀的顯示。同時，開始下一幀周期的數(shù)字圖像信號的處理。把這個數(shù)字圖像信號再次存入完成了第一幀顯示的存儲電路A1至A3。
此后，在幀周期δ中執(zhí)行存儲在存儲電路A1至A3中的數(shù)字圖像信號的顯示，并且同時開始下一幀周期中的數(shù)字圖像信號的處理。再次把此數(shù)字圖像信號存儲到完成第二幀的顯示的存儲電路B1至B3中。
重復(fù)上述操作以連續(xù)地執(zhí)行圖像的顯示。這里，在顯示靜止圖像的情況下，當(dāng)在第一次操作中在存儲電路A1至A3中存儲了一次數(shù)字圖像信號時，在每個幀周期中可以循環(huán)地讀取存儲在存儲電路A1至A3中的數(shù)字圖像信號。因此，在顯示靜止圖像的周期中，可以停止源信號線驅(qū)動電路的驅(qū)動。
另外，可以對每個選通信號線執(zhí)行向存儲電路的數(shù)字圖像信號的寫入或從存儲電路的數(shù)字圖像信號的讀出。也就是說，僅在需要重寫屏幕的行中，可以執(zhí)行諸如選擇選通信號線、僅在短的時間段內(nèi)操作源信號線驅(qū)動電路，以及僅重寫一部分屏幕的顯示方法。
另外，在這個實施例方式中，一個像素包括存儲電路A1至A3和B1至B3，并且具有存儲兩幀的3位數(shù)字圖像信號的功能，但是本發(fā)明不限于這個數(shù)量。也就是說，要存儲m幀的n位數(shù)字圖像信號，一個像素可包括n×m個存儲電路。
在上述方法中，通過使用安裝在像素中的存儲電路執(zhí)行數(shù)字圖像信號的存儲，當(dāng)顯示靜止圖像時，在每一幀周期中重復(fù)使用存儲在存儲電路中的數(shù)字圖像信號，則可以連續(xù)地執(zhí)行靜止圖像顯示而不必驅(qū)動源信號線驅(qū)動電路。由此極大地促進了液晶顯示裝置的低功耗。
另外，關(guān)于源信號線驅(qū)動電路，從安排按照位數(shù)而增加的鎖存電路等的問題的觀點來看，源信號線驅(qū)動電路不必整個形成于絕緣體上，而是可以在外部構(gòu)造其部分或者其全部。
而且，在這個實施例方式中表示的源信號線驅(qū)動電路按照位數(shù)安排鎖存電路，但是有可能通過僅為1位安排鎖存電路來工作。在這種情況下，可以向鎖存電路串行輸入從最高有效位至最低有效位的數(shù)字圖像信號。
下面，將描述本發(fā)明的實施例。[實施例1]在這個實施例中，在用于實施本發(fā)明的方式中描述的電路中，特別地通過使用晶體管等來構(gòu)造存儲電路選擇部分，現(xiàn)將描述工作原理。
圖4A表示類似于圖1中所示像素的實例，并且實際上由電路構(gòu)成存儲電路選擇部分114至119。在圖中，關(guān)于給各個部分的標號，給與圖1中相同的部分以與圖1中相同的標號。在存儲電路A1至A3和B1至B3中，設(shè)置了寫入選擇TFT401、403、405、407、409和411，和讀出選擇TFT402、404、406、408、410和412，并且由存儲電路選擇信號線413和414來控制。
圖4B表示存儲電路的實例。由虛線框450表示的部分是存儲電路(在圖4A中由A1至A3和B1至B3表示的部分)。標號451表示寫入選擇TFT；452表示讀出選擇TFT。在這里所示的存儲電路中，盡管使用由連接成環(huán)路的兩個反向器構(gòu)成的靜態(tài)存儲器(靜態(tài)RAMSRAM)，但存儲電路不限于這種結(jié)構(gòu)。這里，在把SRAM用于存儲電路的情況下，可把像素做成具有不包括存儲電容器(Cs)的結(jié)構(gòu)。
在這個實施例中，可在實施本發(fā)明的方式下按照圖3A至3C中所示時間圖做出圖4A中所示電路的驅(qū)動。下面將參照圖3A至3C和圖4A描述電路工作、連同存儲電路選擇部分的實際驅(qū)動方法。另外，照原樣使用圖3A至3C和圖4A中各個數(shù)字(省略圖號)。
現(xiàn)在參考圖3A和3B。在圖3A中，用α、β、γ和δ表示各個幀周期并將給出說明。首先，將描述在幀周期α中的電路工作。
由于從移位寄存器至第二鎖存電路的驅(qū)動方法與在實施本發(fā)明的方式中表示的相同，本方法也與之相符。
首先，把脈沖輸入存儲電路選擇信號線413，寫入選擇TFT401、405和409導(dǎo)通，并且獲得允許寫入存儲電路A1至A3的狀態(tài)。在周期I中，把脈沖輸入寫入選通信號線102，TFT108導(dǎo)通，并且把數(shù)字圖像信號寫入存儲電路A1。隨后，在周期II中，把脈沖輸入寫入選通信號線103，寫入TFT109導(dǎo)通，并且把數(shù)字圖像信號寫入存儲電路A2。最后，在周期III中，把脈沖輸入寫入選通信號線104，寫入TFT110導(dǎo)通，并且把數(shù)字圖像信號寫入存儲電路A3。
至此，完成對一個水平周期的數(shù)字圖像信號的處理。圖3B的周期是由圖3A中的星號*表示的周期。執(zhí)行上述操作到最后階段，使得一幀的數(shù)字圖像信號被寫入存儲電路A1至A3。
隨后，將描述在幀周期β中的操作。當(dāng)在最后階段寫入存儲電路結(jié)束時，執(zhí)行第一幀的顯示。圖3C是用于說明3位時間灰度系統(tǒng)的示圖?，F(xiàn)在，各位的數(shù)字圖像信號存儲在存儲電路A1至A3中。符號Ts1表示第一位數(shù)據(jù)的顯示周期；Ts2表示第二位數(shù)據(jù)的顯示周期；而Ts3表示第三位數(shù)據(jù)的顯示周期。各個顯示周期的長度為Ts1∶Ts2∶Ts3＝4∶2∶1。
但是，即使把顯示周期的長度分成不是2的冪的周期以執(zhí)行灰度顯示，也能顯示。
這里，由于使用三位，對于亮度可以獲得0至7這八級。當(dāng)在Ts1至Ts3的任何一個周期中都不執(zhí)行顯示時，亮度為0，而當(dāng)使用所有周期都執(zhí)行顯示時，亮度為7。例如，在想要顯示亮度5時，只須在使像素在顯示周期Ts1和Ts3中具有點亮狀態(tài)的這種狀態(tài)中即可實現(xiàn)顯示。
現(xiàn)將參照附圖具體地給出描述。在向存儲電路的寫入操作結(jié)束后，當(dāng)進行到顯示周期時，已經(jīng)被輸入存儲電路選擇信號線413的脈沖結(jié)束，同時，向存儲電路選擇信號線414輸入脈沖，寫入TFT401、405和409截止，讀出TFT402、406和410導(dǎo)通，并且出現(xiàn)允許從存儲電路A1至A3讀出這種狀態(tài)。在顯示周期Ts1中，把脈沖輸入讀出選通信號線105，讀出TFT111導(dǎo)通，并且像素按照存儲在存儲電路A1中的數(shù)字圖像信號點亮。隨后，在顯示周期Ts2中，把脈沖輸入讀出選通信號線106，讀出TFT112導(dǎo)通，并且像素按照存儲在存儲電路A2中的數(shù)字圖像信號點亮。最后，在顯示周期Ts3中，把脈沖輸入讀出選通信號線107，讀出TFT113導(dǎo)通，并且像素按照存儲在存儲電路A3中的數(shù)字圖像信號點亮。
以如上所述的方式，執(zhí)行一個幀周期的顯示。另一方面，在驅(qū)動電路一側(cè)，同時執(zhí)行下一幀周期的數(shù)字圖像信號的處理。直至數(shù)字圖像信號被轉(zhuǎn)移至第二鎖存電路的過程與上述相同。在隨后的寫入存儲電路的周期中，使用存儲電路B1至B3。
注意，在把信號寫入存儲電路A1至A3的周期中，盡管存儲電路A1至A3的寫入TFT401、405和409導(dǎo)通，同時，存儲電路B1至B3的讀出TFT404、408和412也導(dǎo)通。類似地，當(dāng)存儲電路A1至A3的讀出TFT402、406和410導(dǎo)通時，同時，到存儲電路B1至B3的寫入TFT403、407和411也導(dǎo)通，并且在各對存儲電路中，在某個幀周期中交替地執(zhí)行寫入和讀出。
在周期I中，把脈沖輸入寫入選通信號線102，TFT108導(dǎo)通，并且把數(shù)字圖像信號寫入存儲電路B1。隨后，在周期II中，把脈沖輸入寫入選通信號線103，TFT109導(dǎo)通，并且把數(shù)字圖像信號寫入存儲電路B2。最后，在周期III中，把脈沖輸入寫入選通信號線104，TFT1 10導(dǎo)通，并且把數(shù)字圖像信號寫入存儲電路B3。
隨后，在幀周期γ中，按照存儲在存儲電路B1至B3中的數(shù)字圖像信號執(zhí)行第二幀的顯示。同時，開始下一幀周期的數(shù)字圖像信號的處理。把數(shù)字圖像信號再次存儲在完成了第一幀顯示的存儲電路A1至A3中。
此后，在幀周期δ中執(zhí)行存儲在存儲電路A1至A3中的數(shù)字圖像信號的顯示，同時，開始下一幀周期的數(shù)字圖像信號的處理。把數(shù)字圖像信號再次存儲在完成了第二幀顯示的存儲電路B1至B3中。
重復(fù)上述過程，實現(xiàn)圖像顯示。順便指出，在顯示靜止圖像的情況下，在把某一幀數(shù)字圖像信號寫入存儲電路完成之后，停止源信號線驅(qū)動電路的工作，對于每一幀讀出存儲在相同存儲電路中的信號，并且實現(xiàn)顯示。通過類似于此的方法，可以極大地降低靜止圖像的顯示中的電功耗。[實施例2]在本實施例中，將對以象點順序執(zhí)行寫入像素部分的存儲電路以便省略源信號線驅(qū)動電路的第二鎖存電路的實例給出說明。
圖5表示使用包括存儲電路的像素的液晶顯示裝置中源信號線驅(qū)動電路和一些像素的結(jié)構(gòu)。這個電路對應(yīng)于3位數(shù)字灰度信號，并且包括移位寄存器電路501、鎖存電路502、像素503。標號510表示從選通信號線驅(qū)動電路或直接從外部提供的信號，稍后將連同像素的描述來對其進行說明。
圖20是圖5中所示像素503的電路結(jié)構(gòu)的詳細視圖。類似于實施例1，這個像素對應(yīng)于3位數(shù)字灰度，并且包括多個存儲電路(A1至A3和B1至B3)。圖6表示類似于實施例1構(gòu)成的寫入存儲電路選擇部分2014、2016和2018以及讀出存儲電路選擇部分2015、2017和2019的結(jié)構(gòu)。標號601表示第一位(MSB)信號所用的源信號線；602表示用于第二位信號的源信號線；603表示用于第三位(LSB)信號的源信號線；604表示寫入選通信號線；605至607表示讀出選通信號線；608至610表示寫入TFT；而611至613表示讀出TFT。通過使用寫入選擇TFT614、616、618、620、622和624和讀出選擇TFT615、617、619、621、623和625等來構(gòu)成存儲電路選擇部分。標號626和627表示存儲電路選擇信號線。
圖7A至7C是關(guān)于此實施例中所示電路的驅(qū)動的時間圖?，F(xiàn)在參照圖6和圖7A至7C給出描述。
以類似于實現(xiàn)本發(fā)明和實施例1的方式執(zhí)行從移位寄存器電路501至鎖存電路(LAT1)502的操作。如圖7B中所示，當(dāng)結(jié)束在第一階段的鎖存操作時，立即開始寫入像素的存儲電路。把脈沖輸入寫入選通信號線604，寫入TFT608至610導(dǎo)通，并且，把脈沖輸入存儲電路選擇信號線626，寫入選擇TFT614、618和622導(dǎo)通，于是出現(xiàn)允許寫入存儲電路A1至A3這種狀態(tài)。通過三個源信號線601至603同時寫入保存在鎖存電路502中的各位的數(shù)字圖像信號。
當(dāng)在第一階段把保存在鎖存電路中的數(shù)字圖像信號存儲到存儲電路中時，在下一階段，把數(shù)字圖像信號按照抽樣脈沖保存在鎖存電路中。以這種方式，連續(xù)執(zhí)行寫入存儲電路。
在一個水平周期(在圖7A中以**指明的周期)中執(zhí)行以上操作，并且重復(fù)預(yù)定次數(shù)，這個次數(shù)等于選通信號線的數(shù)量，當(dāng)結(jié)束在幀周期α中把一幀的數(shù)字圖像信號寫入存儲電路時，程序進行到由幀周期β指明的第一幀的顯示周期。終止已經(jīng)被輸入寫入選通信號線604的脈沖，并且，終止已被輸入存儲電路選擇信號線626的脈沖，取而代之，向存儲電路選擇信號線627輸入脈沖，讀出選擇TFT615、619和623導(dǎo)通，于是出現(xiàn)允許從存儲電路A1至A3讀出這種狀態(tài)。
隨后，通過在實現(xiàn)本發(fā)明的方式、實施例1等中描述的時間灰度系統(tǒng)，如圖7C中所示，在顯示周期Ts1中，把脈沖輸入讀出選通信號線605，讀出TFT611導(dǎo)通，并且由寫入存儲電路A1的數(shù)字圖像信號執(zhí)行顯示。隨后，在顯示周期Ts2中，把脈沖輸入讀出選通信號線606，讀出TFT612導(dǎo)通，并且由寫入存儲電路A2的數(shù)字圖像信號執(zhí)行顯示。類似地，在顯示周期Ts3中，把脈沖輸入讀出選通信號線607，讀出TFT613導(dǎo)通，并且由寫入存儲電路A3的數(shù)字圖像信號執(zhí)行顯示。
至此，完成第一幀的顯示周期。在幀周期β中，同時執(zhí)行下一幀中數(shù)字圖像信號的處理。執(zhí)行類似于上述的過程一直到把數(shù)字圖像信號保存在鎖存電路502中。在隨后寫入存儲電路的周期中，使用存儲電路B1至B3。
順便提出，在信號寫入存儲電路A1至A3的周期中，盡管到存儲電路A1至A3的寫入TFT614、618和622導(dǎo)通、同時存儲電路B1至B3的讀出TFT617、621和625也導(dǎo)通。類似地，當(dāng)存儲電路A1至A3的讀出TFT615、619和623導(dǎo)通時，存儲電路B1至B3的寫入TFT616、620和624也同時導(dǎo)通，并且在雙方存儲電路中在某個幀周期中交替執(zhí)行寫入和讀出。
對存儲電路B1至B3的寫入操作和讀出操作與存儲電路A1至A3的相同。當(dāng)結(jié)束寫入存儲電路B1至B3時，幀周期γ開始，并且第二幀的顯示周期開始。而且，在這個幀周期中，執(zhí)行下一幀中數(shù)字圖像信號的處理。執(zhí)行類似于前述的過程一直到把數(shù)字圖像信號保存在鎖存電路502中。在隨后寫入存儲電路的周期中，再次使用存儲電路A1至A3。
此后，在幀周期δ中執(zhí)行存儲在存儲電路A1至A3中的數(shù)字圖像信號的顯示，同時，開始下一幀周期中的數(shù)字圖像信號的處理。把數(shù)字圖像信號再次存儲在完成了第二幀顯示的存儲電路B1至B3中。
重復(fù)上述過程，使圖像顯示。另外，在執(zhí)行靜止圖像的顯示的情況下，在完成把某一幀數(shù)字圖像信號寫入存儲電路時，停止源信號線驅(qū)動電路的工作，在每一幀中讀出存儲在相同存儲電路中的信號，并且實現(xiàn)顯示。通過類似于此的方法，可以極大地降低靜止圖像顯示的過程中的電功耗。而且，與實施例1中描述的電路相比，可以使鎖存電路的數(shù)量減半，這有助于通過電路安排的空間的減小使整個器件小型化。[實施例3]在此實施例中，將給出液晶顯示裝置的實例的描述，它采用如實施例2中所描述的、其中省略第二鎖存電路的液晶顯示裝置的電路結(jié)構(gòu)，并且使用通過線性順序驅(qū)動執(zhí)行寫入像素中的存儲電路的方法。
圖17表示要在此實施例中描述的液晶顯示裝置的源信號線驅(qū)動電路的電路結(jié)構(gòu)實例。這個電路對應(yīng)于3位數(shù)字灰度信號，并且包括移位寄存器電路1701、鎖存電路1702、開關(guān)電路1703、像素1704。標號1710表示從選通信號線驅(qū)動電路或直接從外部提供的信號。由于像素的電路結(jié)構(gòu)可與實施例2的相同，可按照原樣參考圖6。
圖18A至18C是關(guān)于在此實施例中描述的電路的驅(qū)動的時間圖?，F(xiàn)參照圖6、圖17和圖18A至18C來給出描述。
從移位寄存器電路1701輸出抽樣脈沖并且按照抽樣脈沖把數(shù)字圖像信號保存在鎖存電路1702中的操作與在實施例1和2中的相同。在此實施例中，由于開關(guān)電路1703設(shè)置在鎖存電路1702和像素1704中的存儲電路之間，即使在完成把數(shù)字圖像信號保存在鎖存電路中后，并不立即開始寫入存儲電路。開關(guān)電路1703保持關(guān)閉直至完成象點數(shù)據(jù)抽樣周期，并且鎖存電路繼續(xù)保存數(shù)字圖像信號。
如圖18B中所示，當(dāng)完成保存一個水平周期的數(shù)字圖像信號時，在隨后的回掃周期中輸入鎖存信號(鎖存脈沖)，立即打開所有的開關(guān)電路1703，并且立即把保持在鎖存電路1702中的數(shù)字圖像信號全部寫入像素1704中的存儲電路中。由于關(guān)于當(dāng)時寫入操作的像素1704中的操作與關(guān)于在下一幀周期中顯示的重讀操作的像素1704中的操作可與實施例2中的相同，這里省略描述。
通過上述方法，即使在其中省略鎖存電路的源信號線驅(qū)動電路中，也可以容易地執(zhí)行線性順序?qū)懭搿實施例4]在實施例4中，說明同步制造設(shè)置在像素部分及其周邊的驅(qū)動電路部分(源信號線驅(qū)動電路、選通信號線驅(qū)動電路和像素選擇驅(qū)動電路)的TFT的方法。但是為了簡化說明，在圖中表示出作為用于驅(qū)動電路的基本電路的CMOS電路。
首先，如圖10A中所示，在由玻璃、如Corning公司的以#7059玻璃或#1737玻璃代表的硼硅酸鋇玻璃或硼硅酸鋁玻璃制成的襯底5001上，形成由絕緣薄膜如氧化硅薄膜、氮化硅薄膜或氮化硅氧化物(silicon nitride oxide)薄膜制成的帶基薄膜5002。例如，由SiH4、NH3和N2O通過等離子體化學(xué)汽相淀積(CVD)方法制成的氮化硅氧化物薄膜5002a形成10至200nm(最好是50至100nm)的厚度，而類似地由SiH4和N2O制成的氫化氮化硅氧化物薄膜5002b形成50至200nm(最好是100至150nm)的厚度從而形成分層結(jié)構(gòu)。在實施例4中，盡管把帶基薄膜5002表示成兩層結(jié)構(gòu)，但是該薄膜可以形成前述絕緣薄膜的單層薄膜或者多于兩層的分層結(jié)構(gòu)。
島狀半導(dǎo)體層5003至5006是由通過在具有非晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體薄膜上使用激光結(jié)晶方法、或者通過使用眾所周知的熱結(jié)晶方法制造的晶態(tài)半導(dǎo)體薄膜形成的。把島狀半導(dǎo)體薄膜5003至5006的厚度設(shè)置成從25至80nm(最好在30至60nm之間)。對于晶態(tài)半導(dǎo)體薄膜材料沒有限制，但最好由硅或硅鍺(SiGe)合金形成薄膜。
在激光結(jié)晶方法中，用激光器，如脈沖振蕩型或持續(xù)發(fā)射型準分子激光器、釔鋁石榴石(YAG)激光器、或者釔釩氧化物(YVO4)激光器，制造晶態(tài)半導(dǎo)體薄膜。當(dāng)使用這些類型的激光器時，可以采用通過光學(xué)系統(tǒng)把從激光振蕩器發(fā)出的激光會聚成線形、然后把光照射在半導(dǎo)體薄膜上的方法。操作者可適當(dāng)?shù)剡x擇結(jié)晶條件，但是要把脈沖振蕩頻率設(shè)置為30Hz，而在使用準分子激光器時，把激光能量密度設(shè)置為100至400mJ/cm2(一般在200至300mJ/cm2之間)。而且，當(dāng)使用YAG激光器時利用二次諧波，把脈沖振蕩頻率設(shè)置為1至10kHz，可把激光能量密度設(shè)置為300至600mJ/cm2(一般在350至500mJ/cm2之間)。然后，把已經(jīng)被會聚成具有100至1000μm例如400μm寬度的線形的激光照射在襯底的整個表面上。以80至98％的覆蓋率來執(zhí)行。
接著，形成柵極絕緣薄膜5007，覆蓋島狀半導(dǎo)體薄膜5003至5006。柵極絕緣薄膜5007是由通過等離子體CVD方法或濺射方法形成的厚度為40至150nm的含硅絕緣薄膜構(gòu)成的。在實施例4中，形成120nm厚的氮化硅氧化物薄膜。柵極絕緣薄膜不限于這種氮化硅氧化物薄膜，當(dāng)然還可以使用單層或分層結(jié)構(gòu)的其他含硅的絕緣薄膜。例如，當(dāng)使用氧化硅薄膜時，可以在40Pa的反應(yīng)壓強、設(shè)為300至400℃的襯底溫度下，用TEOS(四乙基原硅酸鹽)和O2的混合物，以0.5至0.8W/cm2的電功率密度，通過高頻(13.56MHz)下放電、由等離子體CVD方法形成它。通過隨后在400至500℃進行熱退火，可以獲得這樣制造成柵極絕緣薄膜的氧化硅薄膜的良好特性。
然后在柵極絕緣薄膜5007上形成第一導(dǎo)電薄膜5008和第二導(dǎo)電薄膜5009以便形成柵電極。在實施例4中，由Ta形成第一導(dǎo)電薄膜5008，其厚度為50至100nm，由W形成第二導(dǎo)電薄膜5009，厚度為100至300nm。
通過濺射形成Ta薄膜，用Ar來進行Ta靶的濺射。如果在濺射過程中把適量的Xe或Kr加入Ar，會松弛Ta薄膜的內(nèi)應(yīng)力，并且可以防止薄膜剝離。α相Ta薄膜的電阻率約為20μΩcm，并且這種Ta薄膜可被用于柵電極，但是β相Ta薄膜的電阻率約為180μΩcm，這種Ta薄膜不適用于柵電極。如果形成10至50nm厚的具有接近α相Ta的晶體結(jié)構(gòu)的氮化鉭薄膜，作為形成α相Ta薄膜的Ta的帶基，可容易地獲得α相Ta薄膜。
通過以W作為靶濺射而形成W薄膜。也可使用六氟化鎢(WF6)通過熱CVD方法形成W薄膜。無論用哪一種方法，必須使薄膜低阻抗以便用其作為柵電極，并且最好把W薄膜的電阻率設(shè)置為20μΩ cm或更小?？梢酝ㄟ^擴大W薄膜的晶體來降低電阻率，但是對于在W薄膜內(nèi)有許多雜質(zhì)元素如氧的情況下，結(jié)晶受到抑制，并且薄膜變得高阻抗。因此在濺射中使用具有99.9999％的純度的W靶。另外，通過形成W薄膜的同時給予足夠的注意，使得不會在薄膜形成時引入來自氣相內(nèi)的雜質(zhì)，能夠獲得9至20μΩcm的電阻率。
注意，在實施例4中，盡管第一導(dǎo)電薄膜5008和第二導(dǎo)電薄膜5009是分別由Ta和W形成的，但是導(dǎo)電薄膜并不限于這些。第一導(dǎo)電薄膜5008和第二導(dǎo)電薄膜5009都可由從包括Ta、W、Ti、Mo、Al和Cu的組中選擇的元素構(gòu)成，或者由合金材料或具有這些元素中的一種作為其主要成分的化合物材料構(gòu)成。另外，還可以使用半導(dǎo)體薄膜，代表性的有，其中摻雜了諸如磷的雜質(zhì)元素的多晶硅薄膜。與實施例4中的不同的最佳組合的實例包括由氮化鉭(TaN)形成的第一導(dǎo)電薄膜5008和由W形成的第二導(dǎo)電薄膜5009；由氮化鉭(TaN)形成的第一導(dǎo)電薄膜5008和由Al形成的第二導(dǎo)電薄膜5009；由氮化鉭(TaN)形成的第一導(dǎo)電薄膜5008和由Cu形成的第二導(dǎo)電薄膜5009。
隨后，由抗蝕膜形成掩模5010，并且進行第一蝕刻處理以便形成電極和布線。在實施例4中使用ICP(感應(yīng)耦合等離子體)蝕刻方法。用CF4和Cl2的氣體混合物作為蝕刻氣體，并且通過在1Pa的壓強下向線圈形電極施加500W射頻電功率(13.56MHz)產(chǎn)生等離子體。還在襯底側(cè)(試件階段)加上100W射頻電功率(13.56MHz)，有效地施加負的自偏壓。當(dāng)混合CF4和Cl2時同時蝕刻W薄膜和Ta薄膜。
在上述蝕刻條件下，通過使用適當(dāng)?shù)目刮g膜掩模形狀，把第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層的邊緣部分按照加在襯底側(cè)的偏壓的效果做成斜削的形狀。斜削段的角度為15°至45°。蝕刻時間可增加約10％至20％以進行蝕刻，使在柵極絕緣薄膜上不留任何殘余物。關(guān)于W薄膜的氮化硅氧化物薄膜的選擇性為2至4(一般是3)，因此通過這種過蝕刻處理蝕刻大約20至50nm的氮化硅氧化物薄膜的暴露面。由此，通過第一蝕刻處理，由第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層形成第一形狀導(dǎo)電層5011至5016(第一導(dǎo)電層501 1a至5016a和第二導(dǎo)電層5011b至5016b)。這時，通過蝕刻，使柵極絕緣薄膜5007未被第一形狀導(dǎo)電層5011至5016覆蓋的區(qū)域變薄約20至50nm(圖10A)。
然后，進行第一摻雜處理以加入用于產(chǎn)生n型電導(dǎo)率的雜質(zhì)元素?？梢酝ㄟ^離子摻雜方法或離子注入方法進行摻雜。離子摻雜方法的條件是，劑量為1×1013至5×1014原子/平方厘米，并且加速電壓為60至100keV。作為用于產(chǎn)生n型電導(dǎo)率的雜質(zhì)元素，使用屬于第15族的元素，一般是磷(P)或砷(As)，但是這里使用磷。在這種情況下，導(dǎo)電層5011至5016變?yōu)閷Ξa(chǎn)生n型電導(dǎo)率的雜質(zhì)元素的掩模，并且以自動對準方式形成第一雜質(zhì)區(qū)5017至5020。把在1×1020至1×1021原子/立方厘米的濃度范圍內(nèi)的產(chǎn)生n型電導(dǎo)率的雜質(zhì)元素加至第一雜質(zhì)區(qū)5017至5020(圖10B)。
接著，如圖10C中所示，進行第二蝕刻處理而不去掉抗蝕膜掩模。使用CF4、Cl2和O2的混合物的蝕刻氣體，并且選擇性地蝕刻W薄膜。此時，通過第二蝕刻處理形成第二形狀導(dǎo)電層5021至5026(第一導(dǎo)電層5021a至5026a和第二導(dǎo)電層5021b至5026b)。通過蝕刻使柵極絕緣薄膜5007未被第二形狀導(dǎo)電層5021至5026覆蓋的區(qū)域變薄約為20nm至50nm。
從產(chǎn)生的原子團或離子種類以及反應(yīng)產(chǎn)物的蒸氣壓力可以推測W薄膜或Ta薄膜由CF4和Cl2的混合氣體引起的蝕刻反應(yīng)。在相互比較W和Ta的氟化物和氯化物的蒸氣壓力時，W的氟化物WF6的蒸氣壓力極高，而其他WCl5、TaF5和TaCl5具有幾乎相等的蒸氣壓力。因此，在CF4和Cl2的混合氣體中，W薄膜和Ta薄膜都被腐蝕。但是，當(dāng)把適量的O2加入此混合氣體時，CF4和O2互相反應(yīng)以形成CO和F，并且產(chǎn)生大量的F原子團或F離子。結(jié)果，增加了具有高的氟化物蒸氣壓力的W薄膜的腐蝕率。另一方面，關(guān)于Ta，即使在增加F的情況下，其腐蝕率的增加相對小些。另外，由于與W相比Ta容易被氧化，Ta的表面被增加的O2氧化。由于Ta的氧化物不與氟或氯起反應(yīng)，所以進一步降低了Ta薄膜的腐蝕率。因此，在W薄膜與Ta薄膜的腐蝕率之間產(chǎn)生差異變?yōu)榭赡?，并且使W薄膜的腐蝕率高于Ta薄膜變?yōu)榭赡堋?br> 然后，如圖11A中所示，進行第二摻雜處理。在這種情況下，使劑量低于第一摻雜處理的劑量，并且在高加速電壓的條件下，摻雜用于產(chǎn)生n型電導(dǎo)率的雜質(zhì)元素。例如，在設(shè)置為70至120keV的加速電壓下和1×1013原子/平方厘米的劑量下，進行該處理，使得在形成圖10B中島狀半導(dǎo)體層的第一雜質(zhì)區(qū)的內(nèi)部形成新雜質(zhì)區(qū)。進行摻雜，使得用第二形狀導(dǎo)電層5021至5026作為對雜質(zhì)元素的掩模并且把雜質(zhì)元素也加到第一導(dǎo)電層5021a至5026a下面的區(qū)域。這樣，形成第二雜質(zhì)區(qū)5027至5031。加在第二雜質(zhì)區(qū)5027至5031的磷(P)的濃度具有按照第一導(dǎo)電層5021a至5026a的斜削段的厚度平緩變化的濃度梯度。注意，在與第一導(dǎo)電層5021a至5026a的斜削段相交迭的半導(dǎo)體層中，從第一導(dǎo)電層5021a至5026a斜削段的尾部到里面部分，雜質(zhì)元素的濃度略有下降，但是濃度幾乎保持在同樣水平。
如圖11B中所示，進行第三蝕刻處理。這是通過以CHF6蝕刻氣體使用反應(yīng)離子蝕刻方法(RIE方法)來完成的。第一導(dǎo)電層5021a至5026a的斜削段是局部蝕刻的，并且通過第三蝕刻處理減小第一導(dǎo)電層與半導(dǎo)體層相交迭的區(qū)域。形成第三形狀導(dǎo)電層5032至5037(第一導(dǎo)電層5032a至5037a和第二導(dǎo)電層5032b至5037b)。這時，通過蝕刻使柵極絕緣薄膜5007未被第三形狀導(dǎo)電層5032至5037覆蓋的區(qū)域變薄約20nm至50nm。
通過第三蝕刻處理，在第二雜質(zhì)區(qū)5027至5031的情況下，第二雜質(zhì)區(qū)5027a至5031a與第一導(dǎo)電層5032a至5037a交迭，而第三雜質(zhì)區(qū)5027b至5031b在第一雜質(zhì)區(qū)和第二雜質(zhì)區(qū)之間。
然后，如圖11C中所示，在島狀半導(dǎo)體層5004中形成具有與第一導(dǎo)電類型相反的導(dǎo)電類型的第四雜質(zhì)區(qū)5039至5044，形成p溝道TFT。第三導(dǎo)電層5033b用作對雜質(zhì)元素的掩模，并且以自動對準方式形成雜質(zhì)區(qū)。此時，形成n溝道TFT的島狀半導(dǎo)體層5003、5005、保留電容器部分5006和布線部分5034的整個表面，被抗蝕膜掩模5038覆蓋。把磷分別加入不同濃度的雜質(zhì)區(qū)5039至5044。用乙硼烷(B2H6)通過離子摻雜方法形成這些區(qū)域，并且使在任何一個區(qū)中雜質(zhì)濃度為2×1020至2×1021原子/立方厘米。
通過至此的這些步驟，在各個島狀半導(dǎo)體層中形成雜質(zhì)區(qū)。被島狀半導(dǎo)體層交迭的第三形狀導(dǎo)電層5032、5033、5035和5036起到柵電極的作用。標號5034起到島狀源信號線的作用。標號5037起到電容器布線的作用。
在去掉抗蝕膜掩模5038之后，是活化為了控制導(dǎo)電類型加入各個島狀半導(dǎo)體層中的雜質(zhì)元素的步驟。使用爐內(nèi)退火爐通過熱退火方法來完成這個步驟。另外，可以使用激光退火方法或者快速熱退火方法(RTA方法)。在400至700℃，一般在500至600℃下，在具有1ppm或更小、最好是0.1ppm或更小的氧濃度的氮氣氣氛中，實行熱退火方法。在實施例4，熱處理在500℃下進行4個小時。但是，在用于第三導(dǎo)電層5037至5042的布線材料不耐熱的情況下，最好在形成層間絕緣薄膜(含有硅作為其主要成份)之后進行活化，以保護布線等。
另外，在含有3％至100％的氫氣的氣氛中進行300至450℃下1至12小時的熱處理，并且執(zhí)行氫化島狀半導(dǎo)體層的步驟。這個步驟是通過熱激發(fā)氫氣來端接半導(dǎo)體層中的懸掛鍵的步驟。作為另一種氫化的方法，可以實行等離子體氫化(使用由等離子體激發(fā)的氫氣)。
接著，形成厚度為100nm至200nm的氧氮化硅薄膜的第一層間絕緣薄膜5045。然后在其上形成有機絕緣材料的第二層間絕緣薄膜5046。此后，進行蝕刻以形成接觸孔。
然后，在驅(qū)動電路部分，形成用于接觸島狀半導(dǎo)體層的源區(qū)的源布線5047和5048，以及用于接觸島狀半導(dǎo)體層的漏區(qū)的漏布線5049。在像素部分，形成連接電極5050和像素電極5051和5052(圖12A)。連接電極5050使源信號線5034與像素TFT之間能電連接。要注意的是，像素電極5052與存儲電容器是相鄰像素的。
如上所述，可以在一個襯底上形成具有n型TFT和p型TFT的驅(qū)動電路部分以及具有像素TFT和存儲電容器的像素部分。這里稱這種襯底為有源矩陣襯底。
在此實施例中，為了與像素電極之間的光空間隔開而不用黑矩陣，這樣安排像素電極的末端部分以便覆蓋信號線和掃描線。
另外，按照在本實施例中描述的處理，可把用于制造有源矩陣襯底所必須的光掩模的數(shù)量設(shè)置為五[用于島狀半導(dǎo)體層的圖案、用于第一布線(掃描線、信號線和電容器布線)的圖案、用于p溝道區(qū)的掩模圖案、用于接觸孔的圖案和用于第二布線(包括像素電極和連接電極)的圖案]。因此，能使處理過程短一些，能降低制造成本，并且能提高產(chǎn)量。
隨后，在獲得圖12B中所示有源矩陣襯底之后，在有源矩陣襯底上形成定向薄膜5053，并且進行磨擦處理(rubbing treatment)。
同時，制備好對置襯底5054。在對置襯底5054上形成色彩過濾器層5055至5057和防護層5058。這樣構(gòu)造色彩過濾器層，使得紅色過濾器層5055和藍色過濾器層5056重疊在TFT上，以便也用作光隔離薄膜。由于至少在TFT、連接電極和像素電極之間的空間必須與光隔離，最好是安排紅色過濾器和藍色過濾器使得這樣疊加以便使這些空間與光隔離。
使紅色過濾器層5055、藍色過濾器層5056和綠色過濾器層5057重疊，與連接電極5050對準以形成間隔物。通過在丙烯酸類樹脂中混合適當(dāng)?shù)念伭闲纬筛鱾€色彩過濾器，并且厚度為1至3μm?？梢允褂醚谀Ｒ灶A(yù)定圖案由感光材料形成這些色彩過濾器。考慮到防護層5058的1至4μm的厚度，可使間隔物的高度為2至7μm，最好是4至6μm。當(dāng)有源矩陣襯底與對置襯底互相粘合時，這個高度形成間隙。防護層5058是由光固化或熱固性有機樹脂材料如聚酰亞胺樹脂或丙烯酸類樹脂構(gòu)成的。
可以任意確定隔離物的安排。例如，如圖12B中所示，可把隔離物安排在對置襯底5054上，使得它與連接電極5050對準?；蛘?，可把隔離物安排在對置襯底5054上，使得它與驅(qū)動電路部分的TFT對準?？砂堰@種隔離物安排在驅(qū)動電路部分的整個表面上，或者這樣安排使得它覆蓋源布線和漏布線。
在形成防護層5058之后，按圖案形成對置電極5059，形成定向薄膜5060，并且進行摩擦處理。
然后，把具有形成于其上的像素部分和驅(qū)動電路部分的有源矩陣襯底用密封劑5062粘附在對置襯底上。把填料混合在密封劑5062中，填料與隔離物促進兩個襯底互相粘合并且其間留有恒定的縫隙。此后，把液晶材料5061注入兩個襯底之間，并且密封劑(未示出)進行完全的密封。作為液晶材料5061，可以使用已知的液晶材料。以這樣的方法，完成圖12B中所示的有源矩陣液晶顯示裝置。
要注意的是，盡管在上述過程中形成的有源矩陣型顯示裝置中的TFT是頂部柵極結(jié)構(gòu)的，可容易地把這個實施例應(yīng)用于底部柵極結(jié)構(gòu)的或其他結(jié)構(gòu)的TFT。
另外，在這個實施例中使用玻璃襯底，但是并不限于此。除了玻璃襯底，可用諸如塑料襯底、不銹鋼襯底和單晶片來實施。[實施例5]本發(fā)明的顯示裝置使用時間灰度方法作為表現(xiàn)灰度的方式。因此，在像素中使用液晶元件的情況下，與普通模擬灰度相比，要求有更快的響應(yīng)速度。因此，最好使用鐵電液晶(FLC)。在本實施例中，在實施例4中介紹的顯示裝置的制造步驟中，描述了在把鐵電液晶用于液晶元件的情況下制造襯底的實例。在說明中將參照圖9。
按照實施例4，制造圖9A(類似于圖12A)中所示有源矩陣襯底和對置襯底5054。
在有源矩陣襯底和對置襯底上形成定向薄膜5101和5102。形成Nissan Chemical Industries，Ltd.的定向薄膜RN 1286，并將其在90℃下預(yù)焙烘5分鐘。然后，將其在250℃下后焙烘一小時。在后焙烘之后，薄膜厚度為40nm?？捎杀桨酚∷⒎椒ɑ蛐客糠?spinnerapplication)方法來實施定向薄膜的成形方法。RN 1286與密封介質(zhì)的粘合性不令人滿意，因此，在放置密封介質(zhì)的位置去掉定向薄膜。另外，在把接觸墊上的定向薄膜連接到柔性印刷電路(FPC)的導(dǎo)線上沒有形成定向薄膜，所述接觸墊與有源矩陣襯底和對置襯底電連接。
在定向薄膜5101和5102上進行摩擦。這里，當(dāng)對置襯底5054與有源矩陣襯底粘附在一起時，使摩擦的方向平行。在摩擦處理中，作為摩擦布，使用Yoshikawa Chemicals的YA-20R。在0.25mm的壓入量、100rpm的輥子轉(zhuǎn)動次數(shù)、10毫米/秒的級速率以及1次的摩擦次數(shù)的條件下，用Joyo Engineering Co.，Ltd.的摩擦設(shè)備進行摩擦。摩擦輥(rubbing roll)的直徑為130mm。在摩擦之后，通過把水射在襯底表面上來洗定向薄膜。
接著，形成密封介質(zhì)5103。密封介質(zhì)在一部分中設(shè)有液晶材料的注入口，并且可以是可在真空狀態(tài)下進行注入的樣式。
通過Hitachi Chemical Co.，Ltd.的密封加注器(seal dispenser)在對置襯底上形成密封介質(zhì)。使用的密封介質(zhì)是Mitsui Chemicals的XN-21S。在90℃下進行30分鐘密封介質(zhì)的預(yù)焙烘，并且在接下來的15分鐘內(nèi)漸漸將其冷卻。
眾所周知，即使熱壓密封介質(zhì)XN-21S，也僅可獲得2.3至2.6μm的小區(qū)間隙。為了形成1.0μm的小區(qū)間隙，應(yīng)該通過設(shè)置與像素部分相比、具有1.5μm或更多的分層薄膜的厚度薄的區(qū)域，安排密封介質(zhì)。在此實施例中，把密封介質(zhì)5103安排在通過蝕刻去掉了第一層間絕緣薄膜5045與第二層間絕緣薄膜5046的區(qū)域中。
在形成密封介質(zhì)的同時形成導(dǎo)電隔離物。
在對置襯底或有源矩陣襯底上形成隔離物(未示出)。作為隔離物，可以散射球形小珠。另一方面，可以在顯示區(qū)把感光樹脂做成點形或條形的圖形。通過隔離物可以防止液晶材料的定向錯誤。
考慮到光程差，反射型液晶顯示裝置的小區(qū)間隙最好是0.5至1.5μm。在這個實施例中，使像素部分中的小區(qū)間隙為1.0μm。
此后，通過Newton Limited的粘合裝置，把對置襯底和有源矩陣襯底的標記對準，以進行粘合的一起。
接著，在垂直方向上把0.3至1.0kgf/cm2的壓力加在襯底板上以及襯底的整個表面上，在160℃下在清潔爐中進行三小時的熱固化，使密封介質(zhì)熟化，并且使對置襯底與有源矩陣襯底粘合。
通過把對置襯底與有源矩陣襯底粘合在一起形成的一對襯底是分開的。
液晶材料5104使用表現(xiàn)出雙穩(wěn)態(tài)的鐵電液晶、表現(xiàn)出三穩(wěn)態(tài)的反鐵電液晶等。
加熱液晶材料直到它變成各向同性的，然后將其注入。此后逐漸冷卻，以0.1℃/min降至室溫。
作為密封介質(zhì)，可以通過蓋在注入口的小型加注器加入紫外線固化型樹脂(未示出)。
然后，通過各向異性導(dǎo)電薄膜(未示出)粘附柔性印刷電路板(未示出)，則完成有源矩陣液晶顯示裝置。
采用有源矩陣襯底的像素電極作為透射導(dǎo)電薄膜，還可按照本實施例的步驟制造透射型液晶顯示裝置。考慮到光程差，并抑制鐵電液晶的螺旋結(jié)構(gòu)，透射型液晶顯示裝置的小區(qū)間隙最好是1.0至2.5μm。[實施例6]本發(fā)明的液晶顯示裝置具有在像素部分中的多個存儲電路，使得構(gòu)成一個像素的元件數(shù)比普通像素的多。因此，在透射型液晶顯示裝置的情況下，有可能由于孔徑比的減小引起亮度不足，最好把本發(fā)明用在反射型液晶顯示裝置上。在這個實施例中，說明制造步驟的實例。
按照實施例4，形成圖19A(類似于圖12A)中所示的有源矩陣襯底。隨后，在形成作為第三層間絕緣薄膜5201的樹脂薄膜后，在像素電極部分中開出接觸孔，并且形成反射電極5202。作為反射電極5202，最好使用具有較高反射率的材料，如以Al和Ag為主要成分的薄膜或其疊層薄膜。
同時，制備對置襯底5054。在此實施例中通過把對置襯底5205做成圖案來形成對置襯底5054。形成對置襯底5205作為透射導(dǎo)電薄膜。作為透射導(dǎo)電薄膜，可以使用由氧化銦與氧化錫的化合物(稱為ITO)或者氧化銦與氧化鋅的化合物構(gòu)成的材料。
盡管沒有特別說明，當(dāng)形成彩色液晶顯示裝置時，形成色彩過濾器層。此時，結(jié)構(gòu)可以是這樣的，使得形成的具有不同顏色的相鄰色彩過濾器層相互重疊，并且也是TFT部分的光屏蔽薄膜。
此后，在有源矩陣襯底和對置襯底上形成定向薄膜5203和5204，并且進行摩擦處理。
然后，用密封介質(zhì)5206把形成有像素部分和驅(qū)動電路部分的有源矩陣襯底、以及對置襯底粘合在一起。密封介質(zhì)5206被混有填料，并且通過填料和隔離物以均勻的間隔將兩個襯底粘合在一起。然后，把液晶材料5207注入兩襯底之間，并且用密封介質(zhì)(未示出)完全密封。作為液晶材料5207，可以使用已知的液晶材料。這樣便完成圖19B中所示的反射型液晶顯示裝置。
注意，在此實施例中，除玻璃襯底之外，可能使用塑料襯底、不銹鋼襯底、單晶片等。
另外，可容易地把本發(fā)明應(yīng)用于以一半像素作為反射電極而其余一半作為透射電極而形成半透射型顯示裝置的情況。[實施例7]在實施例1至3中所示本發(fā)明的液晶顯示裝置的像素部分中，它是通過把靜態(tài)存儲器(靜態(tài)RAMSRAM)用作存儲電路而形成的，但是存儲電路并不限于SRAM。作為適用于本發(fā)明的液晶顯示裝置的像素部分的存儲電路，有諸如動態(tài)存儲器(動態(tài)RAMDRAM)。在這個實施例中，介紹使用這些存儲電路構(gòu)成電路的實例。
圖8表示在像素中安排的存儲電路A1至A3和B1至B3中使用DRAM的實例?；窘Y(jié)構(gòu)類似于實施例1中所示電路。用于存儲電路A1至A3和B1至B3中的DRAM可以使用具有一般結(jié)構(gòu)的DRAM。在這個實施例中，可使用圖中所示、由反相器和電容構(gòu)成的具有簡單結(jié)構(gòu)的DRAM。
源信號線驅(qū)動電路的操作與實施例1相同。這里，與SRAM不同的是，在DRAM的情況下，由于需要在每個具體周期重寫入存儲電路(下文將此操作稱為刷新)，設(shè)置了刷新TFT 801至803。在顯示靜止圖像的周期(通過重復(fù)讀取存儲在存儲電路中的數(shù)字圖像信號來執(zhí)行顯示的周期)中的特定定時下，通過使每個刷新TFT801至803導(dǎo)通，并且通過使像素部分中的電荷反饋到存儲電路側(cè)來執(zhí)行刷新。
另外，盡管未特別說明，作為其他存儲電路的形式，可通過使用鐵電存儲器(鐵電RAMFeRAM)來構(gòu)成本發(fā)明的液晶顯示裝置的像素部分。FeRAM是具有與SRAM和DRAM同樣寫入速度的非易失性存儲器，并且通過利用寫入電壓低等特性，本發(fā)明的液晶顯示裝置的更低功耗是可能的。另外，通過使用如閃速存儲器，構(gòu)造是可能的。[實施例8]使用按照本發(fā)明形成的驅(qū)動電路的有源矩陣型顯示裝置具有各種用途。在這個實施例中，半導(dǎo)體器件實現(xiàn)了使用按照本發(fā)明形成的驅(qū)動電路的顯示裝置。
給出以下作為這種顯示裝置的實例便攜式信息終端(如電子圖書、移動式計算機、蜂窩電話)；視頻攝像機、數(shù)字攝像機；個人計算機和電視機。在圖15和16中表示出這些電子裝置的實例。
圖15A是包括主體2601、語音輸出部分2602、語音輸入部分2603、顯示部分2604、操作開關(guān)2605和天線2606的蜂窩電話。可把本發(fā)明應(yīng)用于顯示部分2604。
圖15B表示包括主體2611、顯示部分2612、音頻輸入部分2613、操作開關(guān)2614、電池2615、圖像接收部分2616等的視頻攝像機。可把本發(fā)明應(yīng)用于顯示部分2612。
圖15C表示包括主體2621、攝像機部分2622、圖像接收部分2623、操作開關(guān)2624、顯示部分2625等的移動式計算機或便攜式信息終端。可把本發(fā)明應(yīng)用于顯示部分2625。
圖15D表示包括主體2631、顯示部分2632和臂部2633的頭戴式顯示器。可把本發(fā)明應(yīng)用于顯示部分2632。
圖15E表示包括主體2641、揚聲器2642、顯示部分2643、接收裝置2644和放大裝置2645的電視機?？砂驯景l(fā)明應(yīng)用于顯示部分2643。
圖15F表示包括主體2651、顯示部分2652、存儲介質(zhì)2653、操作開關(guān)2654和天線2655的便攜式電子圖書，并且該便攜式電子圖書播放記錄在微型光盤(MD)和DVD(數(shù)字視盤)上的數(shù)據(jù)和通過天線記錄的數(shù)據(jù)?？砂驯景l(fā)明用于顯示部分2652。
圖16A表示包括主體2701、圖像輸入部分2702。顯示部分2703。鍵盤2704等的個人計算機?？砂驯景l(fā)明用于顯示部分2703。
圖16B表示使用記錄節(jié)目的記錄媒體(下文稱為記錄媒體)并且包括主體2711、顯示部分2712、揚聲器部分2713、記錄媒體2714和操作開關(guān)2715的播放器。該播放器使用DVD(數(shù)字視盤)、CD(小型光盤)等作為存儲媒體，并且可以用于音樂欣賞、影視欣賞、游戲和互聯(lián)網(wǎng)?？砂驯景l(fā)明用于顯示部分2712。
圖16C表示包括主體2721、顯示部分2722、取景器部分2723、操作開關(guān)2724和圖像接收部分(圖中未示出)的數(shù)字攝相機。可把本發(fā)明用于顯示部分2722。
圖16D表示包括主體2731和帶部分2732的單眼頭戴式顯示器。本發(fā)明用于顯示部分2731。
通過使用安排在每個像素內(nèi)的多個存儲電路存儲數(shù)字圖像信號，當(dāng)顯示靜止圖像時在每個幀周期中重復(fù)使用存儲在存儲電路中的數(shù)字圖像信號，并且當(dāng)連續(xù)地執(zhí)行靜止圖像顯示時，可以停止源信號線驅(qū)動電路的工作。由此，極大地促進了整個液晶顯示裝置的低功耗。
權(quán)利要求
1.一種具有多個像素的液晶顯示裝置，其中所述多個像素分別具有多個存儲電路。
2.權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述存儲電路是靜態(tài)存儲器(SRAM)。
3.權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述存儲電路是鐵電存儲器(FeRAM)。
4.權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述存儲電路是動態(tài)存儲器(DRAM)。
5.權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述存儲電路是形成于玻璃襯底上的。
6.權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述存儲電路是形成于塑料襯底上的。
7.權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述存儲電路是形成于不銹鋼襯底上的。
8.權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述存儲電路是形成于單晶片襯底上的。
9.一種使用按照權(quán)利要求1的液晶顯示裝置的電子裝置。
10.權(quán)利要求9的方法，其特征在于所述電子裝置是從包括電視機、個人計算機、便攜式終端、視頻攝像機或頭戴式顯示器的組中選擇的。
11.具有多個像素的液晶顯示裝置，其中所述多個像素分別具有用來存儲m幀(m是整數(shù)，其中1≤m)的n位數(shù)字圖像信號(n是整數(shù)，其中2≤n)的n×m個存儲電路。
12.權(quán)利要求11的裝置，其特征在于所述存儲電路是靜態(tài)存儲器(SRAM)。
13.權(quán)利要求11的裝置，其特征在于所述存儲電路是鐵電存儲器(FeRAM)。
14.權(quán)利要求11的裝置，其特征在于所述存儲電路是動態(tài)存儲器(DRAM)。
15.權(quán)利要求11的裝置，其特征在于所述存儲電路是形成于玻璃襯底上的。
16.權(quán)利要求11的裝置，其特征在于所述存儲電路是形成于塑料襯底上的。
17.權(quán)利要求11的裝置，其特征在于所述存儲電路是形成于不銹鋼襯底上的。
18.權(quán)利要求11的裝置，其特征在于所述存儲電路是形成于單晶片襯底上的。
19.一種使用按照權(quán)利要求11的液晶顯示裝置的電子裝置。
20.權(quán)利要求19的方法，其特征在于所述電子裝置是從包括電視機、個人計算機、便攜式終端、視頻攝像機或頭戴式顯示器的組中選擇的。
21.一種具有多個像素的液晶顯示裝置，所述多個像素中的每個包括源信號線；n個寫入選通信號線(n是整數(shù)，其中2≤n)；n個讀出選通信號線；n個寫入晶體管，所述n個寫入晶體管的柵極分別電連接到所述不同的n個寫入選通信號線的任何一個上；n個讀出晶體管，所述n個讀出晶體管的柵極分別電連接至所述不同的n個讀出選通信號線的任何一個；用于存儲m幀(m是整數(shù)，其中1≤m)的n位數(shù)字圖像信號的n×m個存儲電路；n個寫入存儲電路選擇部分；分別具有m個信號輸出部分的n個讀出存儲電路選擇部分；以及液晶元件，其中所述n個寫入晶體管的源區(qū)和漏區(qū)中的一個電連接到源信號線，并且另一個電連接到所述n個寫入存儲電路選擇部分的所述不同信號輸入部分的任何一個；其中所述m個信號輸出部分分別電連接到所述不同的m個存儲電路的信號輸入部分；其中所述m個信號輸入部分分別電連接到所述不同的m個存儲電路的所述信號輸出部分；并且其中所述n個讀出晶體管的所述源區(qū)和所述漏區(qū)中的一個電連接到所述n個讀出存儲電路選擇部分的所述不同信號輸出部分的任何一個，而另一個電連接到所述液晶元件的一個電極上。
22.權(quán)利要求21的裝置，其特征在于所述寫入存儲電路選擇部分選擇m個存儲電路中的任何一個，并且變成與所述寫入晶體管的源區(qū)或漏區(qū)中的一個連接，由此把所述數(shù)字圖像信號寫入所述存儲電路，以及所述讀出存儲電路選擇部分選擇存儲所述數(shù)字圖像信號的所述存儲電路中的任何一個，并且變成與所述讀出晶體管的源區(qū)或漏區(qū)中的一個連接，由此讀出被存儲的所述數(shù)字圖像。
23.權(quán)利要求21的裝置，其特征在于，它還包括按照時鐘信號和啟動脈沖順序地輸出抽樣脈沖的移位寄存器；按照所述抽樣脈沖保存n位數(shù)字圖像信號(n是整數(shù)，其中2≤n)的第一鎖存電路；第二鎖存電路，把保存在所述第一鎖存電路中的所述n位數(shù)字圖像信號轉(zhuǎn)移到所述第二鎖存電路；以及按每一位依次選擇轉(zhuǎn)移到所述第二鎖存電路的所述n位數(shù)字圖像信號，然后輸出到所述源信號線的位信號選擇開關(guān)。
24.權(quán)利要求21的裝置，其特征在于所述存儲電路是靜態(tài)存儲器(SRAM)。
25.權(quán)利要求21的裝置，其特征在于所述存儲電路是鐵電存儲器(FeRAM)。
26.權(quán)利要求21的裝置，其特征在于所述存儲電路是動態(tài)存儲器(DRAM)。
27.權(quán)利要求21的裝置，其特征在于所述存儲電路是形成于玻璃襯底上的。
28.權(quán)利要求21的裝置，其特征在于所述存儲電路是形成于塑料襯底上的。
29.權(quán)利要求21的裝置，其特征在于所述存儲電路是形成于不銹鋼襯底上的。
30.權(quán)利要求21的裝置，其特征在于所述存儲電路是形成于單晶片襯底上的。
31.一種使用按照權(quán)利要求21的液晶顯示裝置的電子裝置。
32.權(quán)利要求31的方法，其特征在于所述電子裝置是從包括電視機、個人計算機、便攜式終端、視頻攝像機或頭戴式顯示器的組中選擇的。
33.一種具有多個像素的液晶顯示裝置，所述多個像素中的每個包括n個源信號線(n是整數(shù)，其中2≤n)；寫入選通信號線；n個讀出選通信號線；n個寫入晶體管；n個讀出晶體管；用于存儲m幀(m是整數(shù)，其中1≤m)的n位數(shù)字圖像信號的n×m個存儲電路；n個寫入存儲電路選擇部分；n個讀出存儲電路選擇部分；以及液晶元件，其中n個寫入晶體管的柵極分別電連接到所述寫入選通信號線，源和漏區(qū)中的一個電連接到所述不同的n個源信號線的任何一個而另一個電連接至所述n個寫入存儲電路選擇部分的所述不同信號輸入部分中的任何一個；其中所述n個寫入存儲電路選擇部分分別具有m個信號輸出部分，并且所述m個信號輸出部分分別電連接至所述不同的m個存儲電路的信號輸入部分；其中所述n個讀出存儲電路選擇部分分別具有m個信號輸入部分，并且所述m個信號輸入部分分別電連接至所述不同的m個存儲電路的所述信號輸出部分；以及其中所述n個讀出晶體管的柵極分別電連接至所述不同的n個讀出選通信號線的任何一個，所述源區(qū)和所述漏區(qū)中的一個電連接到所述n個讀出存儲電路選擇部分的所述不同信號輸出部分的任何一個上，并且另一個電連接到所述液晶元件的一個電極上。
34.權(quán)利要求33的裝置，其特征在于所述寫入存儲電路選擇部分選擇m個存儲電路中的任何一個，并且變成與所述寫入晶體管的源區(qū)或漏區(qū)中的一個連接，由此把所述數(shù)字圖像信號寫入所述存儲電路；以及所述讀出存儲電路選擇部分選擇存儲所述數(shù)字圖像信號的所述存儲電路中的任何一個，并且變成與所述讀出晶體管的源區(qū)或漏區(qū)中的一個連接，由此讀出被存儲的所述數(shù)字圖像。
35.權(quán)利要求33的裝置，其特征在于，它還包括按照所述抽樣脈沖從n位數(shù)字圖像信號(n是整數(shù)，2≤n)之中保存所述1位數(shù)字圖像信號的第一鎖存電路；以及第二鎖存電路，把保存在所述第一鎖存電路中的所述1位數(shù)字圖像信號轉(zhuǎn)移到所述第二鎖存電路，并且所述第二鎖存電路把所述1位數(shù)字圖像信號輸出到所述源信號線。
36.權(quán)利要求33的裝置，其特征在于，它還包括按照時鐘信號和啟動脈沖順序地輸出抽樣脈沖的移位寄存器；和按照所述抽樣脈沖從n位數(shù)字圖像信號(n是整數(shù)，2≤n)之中保存1位數(shù)字圖像信號并且把所述1位數(shù)字圖像信號輸出到所述源信號線的第一鎖存電路。
37.權(quán)利要求33的裝置，其特征在于所述存儲電路是靜態(tài)存儲器(SRAM)。
38.權(quán)利要求33的裝置，其特征在于所述存儲電路是鐵電存儲器(FeRAM)。
39.權(quán)利要求33的裝置，其特征在于所述存儲電路是動態(tài)存儲器(DRAM)。
40.權(quán)利要求33的裝置，其特征在于所述存儲電路是形成于玻璃襯底上的。
41.權(quán)利要求33的裝置，其特征在于所述存儲電路是形成于塑料襯底上的。
42.權(quán)利要求33的裝置，其特征在于所述存儲電路是形成于不銹鋼襯底上的。
43.權(quán)利要求33的裝置，其特征在于所述存儲電路是形成于單晶片襯底上的。
44.一種使用按照權(quán)利要求33的液晶顯示裝置的電子裝置。
45.權(quán)利要求44的方法，其特征在于所述電子裝置是從包括電視機、個人計算機、便攜式終端、視頻攝像機或頭戴式顯示器的組中選擇的。
46.一種以n位數(shù)字圖像信號(n是整數(shù)，其中2≤n)驅(qū)動液晶顯示裝置顯示圖像的方法，其中所述液晶顯示裝置包括源信號線驅(qū)動電路、選通信號線驅(qū)動電路和多個像素，其中在所述源信號線驅(qū)動電路中，從移位寄存器輸出抽樣脈沖并且將其輸入到鎖存電路，其中在所述鎖存電路中，按照所述抽樣脈沖保存所述數(shù)字圖像信號，并且把所述保存的數(shù)字圖像信號寫入源信號線，其中在所述選通信號線驅(qū)動電路中，輸出選通信號線選擇脈沖以選擇選通信號線，以及其中在多個像素的每個中，在選擇所述選通信號線的行中，從所述源信號線寫入n位數(shù)字圖像信號到所述存儲電路，并且執(zhí)行存儲在所述存儲電路中的所述n位數(shù)字圖像信號的讀出。
47.權(quán)利要求46的方法，其特征在于在靜止圖像的顯示周期中，通過重復(fù)讀取存儲在所述存儲電路中的所述n位數(shù)字圖像信號來顯示所述靜止圖像，停止所述源信號線驅(qū)動電路的工作。
48.權(quán)利要求46的方法，其特征在于驅(qū)動所述液晶顯示器的所述方法被用于電子裝置中。
49.權(quán)利要求48的方法，其特征在于所述電子裝置是從包括電視機、個人計算機、便攜式終端、視頻攝像機或頭戴式顯示器的組中選擇的。
50.一種以n位數(shù)字圖像信號(n是整數(shù)，其中2≤n)驅(qū)動液晶顯示裝置顯示圖像的方法，其中所述液晶顯示裝置包括選通信號線驅(qū)動電路，以及多個像素，其中在所述源信號線驅(qū)動電路中，從移位寄存器輸出抽樣脈沖并且將其輸入鎖存電路，其中在所述鎖存電路中，按照所述抽樣脈沖保存所述數(shù)字圖像信號，并且把所述保存的數(shù)字圖像信號寫入所述源信號線，其中在所述選通信號線驅(qū)動電路中，輸出選通信號線選擇脈沖并且從第一行連續(xù)地選擇所述選通信號線，以及其中在所述多個像素中，執(zhí)行從所述第一行順序地寫入n位數(shù)字圖像信號。
51.權(quán)利要求50的方法，其特征在于在靜止圖像的顯示周期中，通過重復(fù)讀取存儲在所述存儲電路中的所述n位數(shù)字圖像信號來顯示所述靜止圖像，停止所述源信號線驅(qū)動電路的工作。
52.權(quán)利要求50的方法，其特征在于驅(qū)動所述液晶顯示器的所述方法被用于電子裝置中。
53.權(quán)利要求52的方法，其特征在于所述電子裝置是從包括電視機、個人計算機、便攜式終端、視頻攝像機或頭戴式顯示器的組中選擇的。
54.一種以n位數(shù)字圖像信號(n是整數(shù)，其中2≤n)驅(qū)動液晶顯示裝置顯示圖像的方法，其中所述液晶顯示裝置包括選通信號線驅(qū)動電路，以及多個像素，其中在所述源信號線驅(qū)動電路中，從移位寄存器輸出抽樣脈沖并且將其輸入鎖存電路，其中在所述鎖存電路中，按照所述抽樣脈沖保存所述數(shù)字圖像信號，并且把所述保存的數(shù)字圖像信號寫入所述源信號線，其中在所述選通信號線驅(qū)動電路中，通過指定所述選通信號線的任意一行輸出所述選通信號線選擇脈沖，以及其中在所述多個像素中，在選擇了所述選通信號線的任意一行中執(zhí)行所述n位數(shù)字圖像信號的寫入。
55.權(quán)利要求54的方法，其特征在于在靜止圖像的顯示周期中，通過重復(fù)讀取存儲在所述存儲電路中的所述n位數(shù)字圖像信號來顯示所述靜止圖像，停止所述源信號線驅(qū)動電路的工作。
56.權(quán)利要求54的方法，其特征在于驅(qū)動所述液晶顯示器的所述方法被用于電子裝置中。
57.權(quán)利要求56的方法，其特征在于所述電子裝置是從包括電視機、個人計算機、便攜式終端、視頻攝像機或頭戴式顯示器的組中選擇的。
全文摘要
本發(fā)明的目的之一是提供帶有具有新電路結(jié)構(gòu)的驅(qū)動電路和像素、能夠有低功耗的液晶顯示裝置。在使用n位數(shù)字圖像信號(n為整數(shù))顯示圖像的液晶顯示裝置中,通過在每個像素中裝入n×m個存儲電路(m為整數(shù)),它包括在像素中存儲m幀數(shù)字圖像信號的功能(在實例的所示附圖中,n=3,m=2,3位×2幀被存儲在存儲電路A1至A3和B1至B3內(nèi))。因此,在顯示靜止圖像時,通過重復(fù)讀取暫時存儲在存儲電路中的數(shù)字圖像信號并且在每幀中顯示,可以停止源信號線驅(qū)動電路在這段時間內(nèi)的驅(qū)動,以減小液晶顯示裝置的功耗。
文檔編號G09G3/36GK1337669SQ0112499
公開日2002年2月27日 申請日期2001年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月8日
發(fā)明者小山潤 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所