图像显示装置的制作方法
专利名称：图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像显示装置，特别涉及数据信号必须刷新的图像显示装置。
图17是表示这种液晶显示装置主要部分的电路图。如图17所示，该液晶显示装置中设有液晶单元70、扫描线71、共用电位线72、数据信号线73和液晶驱动电路74，液晶驱动电路74中包含N型TFT(Thin Film Transistor薄膜晶体管)75和电容器76。
N型TFT 75连接在数据信号线73与数据保持节点N75之间，其栅极连接在扫描线71上。电容器76连接在数据保持节点N75与共用电位线72之间。液晶单元70的一个电极连接在数据保持节点N75上，另一个电极接受基准电位VR。共用电位VC施加在共用电位线72上。扫描线71由垂直扫描电路(未图示)驱动，数据信号线73由水平扫描电路(未图示)驱动。
如果扫描线71为「H」电平，则N型TFT 75导通，数据保持节点N 75通过N型TFT 75被充电到数据信号线73的电平。液晶单元70的光透过率例如在数据保持节点N75为「H」电平时为最大，在数据保持节点N75为「L」电平的情况下，光透过率为最小。液晶单元70配置成多行多列，组成一块液晶屏，在液晶屏上显示一幅图像。
在这种液晶显示装置中，即使在N型TFT75截止时，数据保持节点N75的电荷也会逐渐泄漏，使数据保持节点N75的电位逐渐下降，液晶单元70的光透过率发生变化。因此，如图18所示，每隔预定时间需进行数据信号刷新，即需向数据保持节点N75再写入数据信号。
但是，在传统的液晶显示装置中由于逐根地选择多根扫描线71，在一根扫描线71被选中的期间在对应于该扫描线71的各数据保持节点N75上需再写入数据信号，因此出现了用于数据信号刷新的控制变复杂的问题。
本发明的图像显示装置中设有按照数据保持节点的电位显示像素浓度的像素显示电路，按照图像信号将第一和第二电位中的任一电位加到数据保持节点的数据写入电路，以及刷新电路，该电路在数据保持节点的电位超过第一和第二电位之间的预先确定的第三电位时响应刷新信号而刷新数据保持节点的电位，在数据保持节点的电位未超过第三电位时响应刷新信号而不刷新数据保持节点的电位。因此，如果施加刷新信号，则通过刷新电路使数据保持节点的电位刷新，能够容易地进行数据信号的刷新。
刷新电路最好包含一个其一个电极接受数据保持节点的电位、其另一个电极接受刷新信号、其电容值随一个电极和另一个电极之间的电位差而变化的电容器。这种场合，利用电容器的电容值根据数据保持节点的电位而变化，能够选择是否进行数据保持节点的电位刷新。
另外，电容器中最好包含一个其栅极作为一个电极、其第一和第二电极中的至少一个电极作为电容器的另一个电极的N沟道场效应晶体管。这种场合，如果在电容器的一个电极与另一个电极之间施加正电压，就能增大电容器的电容值。
另外，电容器最好包含其栅极为另一个电极、其第一和第二电极中的至少一个电极为电容器的一个电极的P沟道场效应晶体管。这种场合，如果在电容器的另一个电极与一个电极之间施加负电压，就能增大电容器的电容值。
另外，刷新电路最好还包含一个连接在电容器的一个电极与数据保持节点之间的、其栅极接受第一驱动电位的第一场效应晶体管和其第一电极接受第二驱动电位、其第二电极连接在数据保持节点上、其栅极连接在电容器的一个电极上的第二场效应晶体管。这种场合，在响应刷新信号而电容器一个电极的电位超过预定电位时，第二场效应晶体管导通，使数据保持节点的电位被刷新；而在响应刷新信号而电容器的一个电极的电位未超过预定电位时，第二场效应晶体管截止，数据保持节点的电位不被刷新。
另外，第一驱动电位最好等于第一电位与第一场效应晶体管的阈值电压之和的电位，第二驱动电位等于第一电位。刷新信号的激活电平等于第一电位，其去激活电平等于第二电位。这种场合，响应第二场效应晶体管之导通，数据保持节点的电位被刷新为第一电位。
另外，刷新电路最好还包含插在第二驱动电位的节点与第二场效应晶体管的第一电极之间、其栅极接受刷新信号的第三场效应晶体管。这种场合，能够使从第二驱动电位的节点至数据保持节点的漏电流降低。
另外，最好这样第一驱动电位等于第一电位与第一场效应晶体管的阈值电压之和的电位，第二驱动电位等于第一电位；刷新信号的激活电平等于第一电位与第三场效应晶体管的阈值电压之和的电位，其去激活电平等于第二电位。这种场合，响应第二和第三场效应晶体管之导通，数据保持节点的电位被刷新为第一电位。并且，能够将不进行数据保持节点刷新时的数据保持节点的电位变动抑制得较小。
另外，第二驱动电位最好仅在包含刷新信号与控制信号被设为激活电平的期间的预定期间内施加。这种场合，能够使从第二驱动电位的节点到数据保持节点的漏电流进一步降低。
另外，刷新电路最好还包含插在第二驱动电位的节点与第二场效应晶体管的第一电极之间、其栅极接受与刷新信号同步的控制信号的第三场效应晶体管。这种场合，能够使从第二驱动电位的节点至数据保持节点的漏电流减少。
另外，最好这样第一驱动电位等于第一电位与第一场效应晶体管的阈值电压之和的电位，第二驱动电位等于第一电位。刷新信号的激活电平等于第一电位，其去激活电平等于使第二电位向第一电位侧电平移位预先设定的第一电压后得到的电位。控制信号的激活电平等于第一电位与第三晶体管的阈值电压之和的电位，其去激活电平等于使第二电位向第一电位的相反侧电平移位预先设定的第二电压的电位。这种场合，响应第二和第三场效应晶体管之导通，数据保持节点的电位被刷新为第一电位。并且，能够将不进行数据保持节点电位刷新时的数据保持节点的电位变动抑制得小。
另外，第二驱动电位最好仅在包含刷新信号和控制信号设为激活电平的期间的预定期间被施加。这种场合，能够进一步减少从第二驱动电位的节点至数据保持节点的漏电流。
另外，最好设置连接在数据保持节点与基准电位的节点之间的电容器。这种场合，由于数据保持节点的电位由电容器加以保持，因此数据保持节点的电位变化减小。
另外，像素显示电路最好包含其一个电极连接在数据保持节点上、其另一个电极接受驱动电位、其光透过率随数据保持节点的电位而变化的液晶单元。这种场合，像素浓度随液晶单元的光透过率而变化。
另外，像素显示电路包含最好其栅极连接在数据保持节点上、其第一电极接受基准电位的场效应晶体管，以及其一个电极连接在场效应晶体管的第二电极上、其另一个电极接受驱动电位、其光透过率随场效应晶体管的导通/截止状态而变化的液晶单元。这种场合，根据数据保持节点的电位是否超过场效应晶体管的阈值电位，场效应晶体管成为导通或截止状态，液晶单元的光透过率成为最大或最小。
另外，像素显示电路最好包含其栅极连接在数据保持节点上、其第一电极接受第一驱动电位的场效应晶体管，响应复位信号而在规定节点上施加第二驱动电压、响应设定信号使场效应晶体管的第二电极与规定节点连接的切换电路，以及其一个电极连接在规定节点上、其另一个电极接受基准电位、其光透过率随规定节点的电位而变化的液晶单元。这种场合，在给数据保持节点写入电位后，通过交替输入复位信号和设定信号能够将规定节点设于第一或第二驱动电位，从而能将液晶单元的光透过率设为最大或最小。
另外，像素显示电路最好包含其栅极连接在数据保持节点上的场效应晶体管，以及与场效应晶体管一起串联在驱动电位的节点与基准电位节点之间的、其光强度随流过场效应晶体管的电流而变化的发光元件。这种场合，像素浓度随发光元件的光强度而变化。
另外，最好设有多行多列上配置的多个像素显示电路，其中数据写入电路包含分别对应于多行而设置的多根扫描线，分别对应于多列而设置的多根数据信号线，对应于各像素显示电路而设置的、连接在对应的像素显示电路的数据保持节点和对应的数据信号线之间的、其栅极连接在对应的扫描线上的场效应晶体管，顺序选择多根扫描线、将被选中的扫描线设为选择电平而使对应于该扫描线的各场效应晶体管导通的垂直扫描电路，以及在由垂直扫描电路选择一根扫描线的期间顺序选择多根数据信号线、按照图像信号在被选中的数据信号线上施加第一和第二电位中任一电位的水平扫描电路。这种场合，能够显示二维的图像。
附图的简单说明图1是表示本发明实施例1的彩色液晶显示装置的整个结构的电路框图。
图2是表示对应于图1所示的各液晶单元而设置的液晶驱动电路之结构的电路图。
图3是表示图2所示的电容器25结构的剖面图。
图4是说明图2所示的液晶驱动电路动作的时序图。
图5是说明图2所示的液晶驱动电路动作的另一时序图。
图6是表示实施例1的变更例的电路图。
图7是表示图6所示的电容器37结构的剖面图。
图8是表示本发明实施例2的彩色液晶显示装置的主要部分的电路图。
图9是说明图8所示的液晶驱动电路之动作的时序图。
图10是表示实施例2的变更例的电路图。
图11是说明图10所示的液晶驱动电路之动作的时序图。
图12是表示实施例2的另一变更例的电路图。
图13是说明图12所示的液晶驱动电路之动作的时序图。
图14是表示本发明实施例3的彩色液晶显示装置的主要部分的电路图。
图15是表示本发明实施例4的彩色液晶显示装置的主要部分的电路图。
图16是表示本发明实施例5的图像显示装置的主要部分的电路图。
图17是表示传统的液晶显示装置的主要部分的电路图。
图18是说明传统的液晶显示装置中所存在问题的时序图。
〔实施例1〕图1是表示本发明实施例1的彩色液晶显示装置的整个结构的电路框图。如图1所示，该彩色液晶显示装置1中设有液晶屏2、垂直扫描电路8和水平扫描电路11，它由从外部施加的电源电位VDD和接地电位VSS驱动。
液晶屏2包含在多行多列上配置的多个液晶单元3、对应于各行而设置的扫描线5和共用电位线6、对应于各列而设置的数据信号线7。
液晶单元3在各行中被预先每三个单元一组地分组。在各组三个液晶单元3上分别设置R、G、B彩色滤光膜。各组三个液晶单元3构成一个像素4。
在各共用电位线6上从外部施加共用电位VC。另外，在液晶屏2上从外部施加刷新信号REF和驱动电位V1、V2、V3。
垂直扫描电路8包含移位寄存器电路9和缓冲电路10。移位寄存器电路9生成与外部施加的水平和垂直同步信号SN1同步地依次选择液晶屏2的多根扫描线5的信号。缓冲电路10对移位寄存器电路9的输出信号进行缓冲处理后，送到被选中的扫描线5。因此，液晶屏2的多根扫描线5每预定时间地依次设于选择电平即「H」电平。扫描线5被设于选择电平即「H」电平时，对应于该扫描线5的各像素4就被激活。
水平扫描电路11中包含移位寄存器电路12、缓冲电路13和多个开关14。多个开关14分别对应于多根数据信号线7而设置，对应于液晶单元2的组而预先按每三个分组。各组的三个开关14的一个电极分别接受R、G、B的数据信号DR、DG、DB，三个开关的另一个电极分别连接在对应的三根数据信号线7上。移位寄存器电路12生成用于与外部施加的水平同步信号SN2同步地每预定时间依次选择多个开关组的信号。缓冲电路10对移位寄存器电路12的输出信号进行缓冲处理，送到被选中的组的各开关14的控制端子上，使各开关14导通。所以数据信号DR、DG、DB被依次加到被选中行的多个像素4上。
如果液晶屏2的所有像素4经垂直扫描电路8和水平扫描电路11扫描，就在液晶屏2上显示一幅图像。
图2是表示对应各液晶单元3而设置的液晶驱动电路20之结构的电路图。如图2所示，液晶驱动电路20包含增强型N型TFT21～24和电容器25、26，连接在对应的液晶单元3、扫描线5、共用电位线6和数据信号线7上，同时接受刷新信号REF和驱动电位V1、V2。图2表示的是与R、G、B中的R相对应的液晶驱动电路20。
N型TFT21接连在对应的数据信号线7与数据保持节点N21之间，其栅极连接在对应的扫描线5上。电容器26连接在数据保持节点N21与共用电位线6之间。N型TFT24连接在对应的液晶单元3的一个电极与共用电位线6之间，其栅极连接在数据保持节点N21上。液晶单元3的另一个电极接受驱动电位V3。
如果扫描线5被设于选择电平即「H」电平，则N型TFT21导通，数据保持节点N21被充电到数据信号线7的电位。如果扫描线5为非选择电平即「L」电平，则N型TFT21截止，数据保持节点N21的电位由电容器26加以保持。
在数据保持节点N21为「H」电平时，N型TFT24导通，驱动电压V3-VC被加到液晶单元3的电极之间，液晶单元3的光透过率例如成为最大。在数据保持节点N21为「L」电平时，N型TFT24截止，驱动电压不加到液晶单元3的电极之间，液晶单元3的光透过率例如成为最小。
由于数据保持节点N21的电荷逐渐泄漏使数据保持节点N21的电位逐渐降低，因此必须每隔预定时间进行数据信号刷新(再写入)。N型TFT22、23和电容器25构成刷新电路。
N型TFT22连接在节点N22与数据保持节点N21之间，其栅极接受驱动电位V2。驱动电位V2设定为VH+VTN，即数据信号DR的「H」电平VH加上N型TFT的阈值电压VTN的电位。因此，不会发生因N型TFT22的阈值电压VTN使电压降低，节点N21与N22的电位成为相等。
N型TFT23的漏极接受驱动电位V1，其源极连接在数据保持节点N21上，其栅极连接在节点N22上。驱动电位V1设定为大于数据信号DR的「H」电平VH的预定电位。这里，设V1＝VH。在节点N21和N22的电位相等时，N型TFT23成为截止。如果节点N22的电位高于VH+VTN，则N型TFT23导通，数据保持节点N21被设于V1＝VH。
电容器25是N型TFT(增强型)结构的电容器，其栅极连接在节点N22上，其源极接受刷新信号REF。在电容器25的栅-源间电压大于N型TFT的阈值电压VTN时，电容器25具有预定的电容值。在电容器25的栅-源间的电压小于N型TFT的阈值电压VTN时，电容器25的电容值成为相当于寄生电容部分的微小值。
图3是表示电容器25的结构的剖面图。图3中，在玻璃基板30表面的预定区域上形成本征多晶硅膜31。接着，为覆盖本征多晶硅膜31的一部分而形成栅绝缘膜32，再在栅绝缘膜32上叠层栅电极33。在本征多晶硅膜31中没有被覆盖栅绝缘膜32和栅电极33的部分注入N型杂质，形成源区31s。接着，覆盖全部区域，形成层间绝缘膜34，从层间绝缘膜34的表面至栅电极33的表面开接触孔CH1，从层间绝缘膜34的表面至源区31s的表面开接触孔CH2。接着，覆盖接触孔CH1、CH2，分别形成铝电极35、36。铝电极35(栅极)连接在节点N22上，铝电极(源极)36接受刷新信号REF。
如果施加高于栅-源间的N型TFT的阈值电压VTN的电压，则在栅电极33下的本征多晶硅膜31的表面上形成N沟道层，在栅-源间产生预定的电容值。
在栅-源间电压低于N型TFT的阈值电压VTN时，在本征多晶硅膜31的表面上不形成N沟道层，因此，栅-源间的电容值变为相当于寄生电容部分的微小值。
而且，与通常的TFT一样，也可以在本征多晶硅膜的表面中央部上隔着栅绝缘膜形成栅极，同时在栅极的两侧注入杂质形成源区和漏区之后，使栅电极与一个铝电极连接，同时使源区和漏区与另一个铝电极共用连接来形成电容器。
图4是表示数据信号DR为「H」电平VH时液晶驱动电路20动作的时序图。如图4所示，在初始状态下扫描线5的电位V5设于「L」电平，数据信号DR设于「L」电平VL，节点N21、N22复位到「L」电平VL，刷新信号REF被设于「L」电平。
在某一时刻t0，数据信号DR被从「L」电平VL上升到「H」电平VH，接着在时刻t1扫描线5的电位V5被从「L」电平上升到「H」电平。由此，N型TFT21导通，节点N21、N22被从「L」电平VL上升到「H」电平VH。在预定时间后，扫描线5的电位V5被下拉到「L」电平，接着数据信号DR也被下拉到「L」电平。如果扫描线5的电位V5被下拉到「L」电平，则N型TFT21成为截止，节点N21、N22的电位由电容器26加以保持。由于数据保持节点N22的电位VH高于N型TFT24的阈值电压VTN，因此N型TFT24导通，驱动电压V3-VC被加在液晶单元3的电极之间，液晶单元3的光透过率例如变为最大。
如果在此状态下一直放置，则节点N21、N22的电位因漏电流而逐渐下降。如果节点N21的电位低于N型TFT24的阈值电压VTN，则N型TFT24成为截止，液晶单元3的光透过率从最大值变为最小值。因此节点N21、N22的电位下降到低于N型TFT24的阈值电压VTN之前的预定时刻t2进行数据信号的刷新。
由于在时刻t2节点N21、N22的电位高于N型TFT的阈值电压VTN，因此在电容器25的本征多晶硅膜31上产生N沟道层，电容器25具有预定的电容值。如果在时刻t2刷新信号REF被从「L」电平VL上升到「H」电平VH，则节点N22的电位因电容耦合而升压到升压电位VP(≥VH+VTN)，N型TFT23导通，节点N21被上升到驱动电位V1＝VH。因此数据保持节点N21的电位VH被刷新。如果在时刻t3刷新信号REF从「H」电平VH下降到「L」电平VL，则节点N21、N22的电位因电容耦合而下降，但由于电容器26的电容值充分大于电容器25的电容值，因此节点N21、N22的电位被维持在「H」电平VH。
图5是表示数据信号DR为「L」电平VL时液晶驱动电路20动作的时序图。如图5所示，数据信号DR固定在「L」电平VL上，所以在时刻t1扫描线5的电位V5仅在预定时间被上升到「H」电平，N型TFT21也仅在预定时间导通，节点N21、N22被保持在「L」电平VL上。
在从时刻t1经过预定时间之后的时刻t2，节点N21、N22的电位低于N型TFT的阈值电压VTN，因此在电容器25的本征多晶硅膜31上不产生N沟道层，电容器25的电容值变为相当于寄生电容部分的微小值。因此，即使在时刻t2刷新信号REF从「L」电平VL上升到「H」电平VH，节点N21、N22也大致保持在「L」电平VL。因此，这时数据保持节点N21的电位不进行刷新。在时刻t3即使刷新信号REF从「H」电平VH下降到「L」电平VL，由于电容器25的电容值小，因此节点N21、N22被保持在「L」电平VL上。
在本实施例1中，由于数据信号刷新时不必驱动扫描线5和数据信号线7，因此能够容易进行刷新控制。另外，由于在数据信号刷新时不必使垂直扫描电路8和水平扫描电路11动作，因此能够实现低功耗化。
在图6所示的变更例中，N型TFT结构的电容器25由P型TFT(增强型)结构的电容器37置换。如图7所示，电容器37的P型源区31s’置换了电容器25的N型源区31s。电容器37的栅极接受刷新信号REF，其源极连接于节点N22。此变更例也能获得与实施例1相同的效果。
〔实施例2〕在实施例1中对于节点N21、N22为「L」电平VL时N型TFT23成为截止进行了说明。但是，由于N型TFT23特性的偏差，即使栅-源间电压为0V，有时在N型TFT23上也会流过微小电流(截止电流)。这时，节点N21、N22的电位因微小电流而逐渐上升，节点N21、N22也有可能超过N型TFT24的阈值电压VTN。在实施例2中谋求此问题的解决。
图8是表示本发明实施例2的彩色液晶显示装置的液晶驱动电路40之结构的电路图，该图是与图2对比的图。参照图8，该液晶驱动电路40与图2的液晶驱动电路20的不同点在于增加了N型TFT41，并且所施加的是刷新信号REF′而不是刷新信号REF。N型TFT41的漏极接受驱动电位V1，其源极连接在N型TFT23的漏极(节点N23)上，其栅极接受刷新信号REF′。如图9所示，刷新信号REF’与刷新信号REF的不同点在于其「H」电平不是VH，而是不低于VH+VTN的预定电位VH’。
在图8中，节点N21、N22为「L」电平时，当刷新信号REF’设为「L」电平VL(0V)时，有微小的截止电流流入N型TFT23、41，节点N21、N23的电位逐渐上升。但是如果节点N23的电位上升，则由于N型TFT41的栅-源间的电压变为负电压，在N型TFT41上截止电流不会流过，节点N21、N23的电位停止上升。
在刷新信号REF′设为「H」电平VH′时，N型TFT41导通。此时，由于刷新信号REF′的「H」电平VH′设为不低于VH+VTN的值，不会产生因N型TFT41的阈值电压VTN引起的电压下降。
而且，不言而喻，N型TFT结构的电容器25也可以用图6和图7所示的P型TFT结构的电容器37置换。
并且，在数据保持节点N21为「L」电平的场合，当刷新信号REF’被从「L」电平上升到「H」电平时，节点N21、N22的电位因电容器25的微小电容值而有些上升。为了使此时节点N21、N22的电位上升更小，必须形成在电容器25的本征多晶硅膜31上难以产生N沟道层的条件，使电容器25的电容值为最小。因此，也可以将刷新信号REF′的「L」电平不设于VL(0V)，而设为正电位VL′(例如1V)，将电容器25的栅-源间电压维持在负电压上。
另外，在图10的变更例中，取代驱动电位V1在液晶驱动电路40的N型TFT41的漏极上施加刷新信号REF1。如图11所示，刷新信号REF1是仅在刷新信号REF′成为「H」电平VH′的期间(时刻t2～t3)及其前后的预定时间设为「H」电平VH、其余的期间设为「L」电平VL的信号。因此，能够更加减小N型TFT23、41的漏电流。而且，不言而喻，在此变更例中N型TFT结构的电容器25也可以置换成图6和图7所示的P型TFT结构的电容器37。
另外，在图12的变更例中，液晶驱动电路40的N型TFT41的栅极与电容器25的源极被断开，在电容器25的源极上施加刷新信号REF″，在N型TFT41的栅极上施加刷新信号REF2，在N型TFT41的漏极上施加刷新信号REF1。如图13所示，信号REF″的「L」电平不是VL＝0V，而是正电位VL″＝VL+ΔV1，信号REF″的「H」电平是VH。ΔV1例如为1V。由此，在节点N21、N22为「L」电平时能够更加减小电容器25的电容值。并且，信号REF2的「L」电平不是VL＝0V，而是负电位VL′＝VL-ΔV2，信号REF2的「H」电平是VH′。ΔV2例如是1V。由此，能够更加减小信号REF2为「L」电平VL′时N型TFT41的漏电流。
〔实施例3〕图14是表示本发明实施例3的彩色液晶显示装置的主要部分的电路图，该图是与图2对比的图。
在图14中的彩色液晶显示装置与实施例1的彩色液晶显示装置1的不同点在于液晶驱动电路20为液晶驱动电路50所置换，增加了设定线54和复位线55，以及引入了驱动电位VC′和基准电位VLC。设定线54和复位线55例如由垂直扫描电路驱动。
液晶驱动电路50在液晶驱动电路20上增加N型TFT51、52和电容器53而构成。电容器26连接在节点N21与N24之间。节点N24接受从外部施加的驱动电位VC′＝VL。数据保持节点N21的电位由电容器26加以保持。
N型TFT24、51串联在节点N24与N51之间。N型TFT24的栅极连接在数据保持节点N21上。N型TFT51的栅极经由设定线54接受设定信号ST。
在设定信号ST为非选择电平即「L」电平时，N型TFT51截止。如果设定信号ST设为选择电平「H」电平，则N型TFT51导通。在数据保持节点N21为「L」电平时，N型TFT24截止，节点N51保持驱动电位V3的状态不变化。在数据保持节点N21为「H」电平时，N型TFT24导通，节点N51被设于驱动电位VC′。
N型TFT52的漏极接受驱动电位V3＝VH，其源极连接在节点N51上，其栅极经由复位线55接受复位信号RST，电容器53连接在节点N51与共用电位线6之间。
在复位信号RST为非选择电平即「L」电平时，N型TFT52截止，节点N51的电位仍旧保持不变。如果复位信号RST被设于选择电平即「H」电平，则N型TFT52导通，节点N51被复位为驱动电位V3。
液晶单元3的一个电极连接在节点N51上，其另一个电极接受基准电位VLC＝VL。在节点N51复位为驱动电位V3时，液晶单元3的光透过率例如为最大；在节点N51设定为驱动电位VC′时，液晶单元3的光透过率例如为最小。
接着，说明该彩色液晶显示装置的动作。在数据写入期间扫描线5被设于选择电平即「H」电平，N型TFT21导通，数据信号线7的电位被写入数据保持节点N21。如果扫描线5设于非选择电平即「L」电平，则N型TFT21截止，数据保持节点N21的电位由电容器26加以保持。
在数据保持期间，每隔预定时间T1，复位信号RST和设定信号ST被依次地在预定时间内T2(T2＜T1)设为「H」电平。由此，在数据保持节点N21为「H」电平时节点N51被设定于驱动电位VC′，在数据保持节点N21为「L」电平时节点N51复位为驱动电位V3。
数据保持节点N21的电位因漏电流而逐渐变化，因此在数据保持期间必须每隔预定时间T3(T3＞T1)进行数据刷新。数据信号的刷新采用N型TFT22、23和电容器25进行。数据信号的刷新方法同实施例1，不再重复说明。
在本实施例3中也能获得与实施例1相同的效果。
〔实施例4〕图15是表示本发明实施例4的彩色液晶显示装置的液晶驱动电路60的电路图，该图是与图2对比的图。
参照图15，液晶驱动电路60与图2的液晶驱动电路20的不同点在于N型TFT42被删除。液晶单元3的一个电极直接连接在数据保持节点N21上。
在数据保持节点N21为「H」电平VH时，液晶单元3的电极间电压为0V，液晶单元3的光透过率例如成为最小。在数据保持节点N21为「L」电平时，液晶单元3的电极间电压成为VH，液晶单元3的光透过率例如成为最大。数据保持节点N21的电位由N型TFT22、23和电容器25进行刷新。
采用实施例4，也能获得与实施例1相同的效果。
〔实施例5〕图16是表示本发明实施例5的图像显示装置的主要部分的电路图，该图是与图2对比的图。
参照图16，该图像显示装置与实施例1的彩色液晶显示装置1的不同点在于以有机EL(electroluminescence电致发光)元件61置换了液晶单元3。有机EL元件61连接在电源电位VDD的节点与驱动电路20的N型TFT24的漏极之间。
在数据保持节点N21为「H」电平时，N型TFT24导通，电流流入有机EL元件61，有机EL元件61发光。在数据保持节点N21为「L」电平时，N型TFT24截止，电流不流过有机EL元件61，有机EL元件61不发光。数据保持节点N21的电位由N型TFT22、23和电容器25进行刷新。
采用实施例5也能够获得与实施例1相同的效果。
另外，将有机EL元件61插在N型TFT24的源极与共用电位线6之间，在N型TFT24的漏极上施加电源电位VDD，也能够获得相同的效果。
另外，也可以用其它的显示元件代替有机EL元件61。
另外，不言而喻，以上实施例和变更例可加以适当组合。
应该认为本发明公开的实施例在所有方面都只是例示，并不构成对本发明的任何限制。本发明的范围不是由上述的说明，而是由权利要求范围加以规定，本发明的范围涵盖与权利要求范围意义相当的内容和该范围内的一切变更。
权利要求
1.一种图像显示装置，其中设有按照数据保持节点(N21)的电位而显示像素浓度的像素显示电路(3、24、51、52、61)；根据图像信号(DR、DG、DB、SN1、SN2)将第一和第二电位(VH、VL)中的任一电位加于所述数据保持节点(N21)的数据写入电路(5、7、8、11、21)；以及刷新电路(22、23、25、37、41)，该电路在所述数据保持节点(N21)的电位超过在所述第一和第二电位(VH、VL)之间预先设定的的第三电位(VTN)时响应刷新信号(REF、REF’、REF″)而进行所述数据保持节点(N21)电位的刷新，在所述数据保持节点(N21)的电位未超过第三电位(VTN)时响应所述刷新信号(REF、REF’、REF″)而不进行对所述数据保持节点(N21)电位的刷新。
2.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于所述刷新电路(22、23、25、37、41)中包含其一个电极接受所述数据保持节点(N21)的电位、其另一个电极接受所述刷新信号(REF、REF’、REF″)、其电容值随所述一个电极和另一个电极之间的电位差而变化的电容器(25、37)。
3.如权利要求2所述图像显示装置，其特征在于所述电容器(25、37)包含其栅电极设为所述一个电极、其第一和第二电极中的至少一个电极设为所述另一个电极的N沟道场效应晶体管(25)。
4.如权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于所述电容器包含其栅电极设为所述另一个电极、其第一和第二电极中的至少一个电极为所述一个电极的P沟道场效应晶体管(37)。
5.如权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于所述刷新电路(22、23、25、37、41)中还包含，连接在所述电容器(25、37)的一个电极和所述数据保持节点(N21)之间、其栅电极接受第一驱动电位(V2)的第一场效应晶体管(22)，以及其第一电极接受第二驱动电位(V1)、其第二电极连接在所述数据保持节点(N21)上、其栅电极连接在所述电容器(25、37)的一个电极上的第二场效应晶体管(23)。
6.如权利要求5所述的图像显示装置，其特征在于所述第一驱动电位(V2)等于所述第一电位(VH)与所述第一场效应晶体管的阈值电压(VTN)之和的电位(VH+VTN)；所述第二驱动电位(V1)等于所述第一电位(VH)；所述刷新信号(REF)的激活电平等于所述第一电位(VH)，其去激活电平等于所述第二电位(VL)。
7.如权利要求5所述的图像显示装置，其特征在于所述刷新电路(22、23、25、37、41)中还包含插入在所述第二驱动电位(V1)的节点与所述第二场效应晶体管(23)的第一电极之间、其栅电极接受所述刷新信号(REF’)的第三场效应晶体管(41)。
8.如权利要求7所述的图像显示装置，其特征在于所述第一驱动电位(V2)等于所述第一电位(VH)与所述第一场效应晶体管(22)的阈值电压(VTN)之和的电位(VH+VTN)；所述第二驱动电位(V1)等于所述第一电位(VH)；所述刷新信号(REF’)的激活电平等于所述第一电位(VH)与所述第三场效应晶体管(41)的的阈值电压(VTN)之和的电位(VH+VTN)，其去激活电平等于所述第二电位(VL)。
9.如权利要求8所述的图像显示装置，其特征在于所述第二驱动电位(V1)仅在包含所述刷新信号(REF’)设于激活电平的期间(t2～t3)的预定期间被施加。
10.如权利要求5所述的图像显示装置，其特征在于所述刷新电路(22、23、25、37、41)中还包含插入在所述第二驱动电位(V1)的节点与所述第二场效应晶体管(23)的第一电极之间、其栅电极接受与所述刷新信号(REF″)同步的控制信号(REF2)的第三场效应晶体管(41)。
11.如权利要求10所述的图像显示装置，其特征在于所述第一驱动电位(V2)等于所述第一电位(VH)与所述第一场效应晶体管(22)的阈值电压(VTN)之和的电位(VH+VTN)；所述第二驱动电位(V1)等于所述第一电位(VH)；所述刷新信号(REF″)的激活电平等于所述第一电位(VH)，其去激活电平等于将所述第二电位(VL)向所述第一电位(VH)侧电平移位预先设定的第一电压(ΔV1)后所得的电位(VL+ΔV1)；所述控制信号(REF2)的激活电平等于所述第一电位(VH)与所述第三场效应晶体管(41)的的阈值电压(VTN)之和的电位(VH+VTN)，其去激活电平等于将所述第二电位(VL)向所述第一电位(VH)相反侧电平移位预先设定的第二电压(ΔV2)后所得的电位(VL-ΔV2)。
12.如权利要求11所述的图像显示装置，其特征在于所述第二驱动电位(V1)仅在包含所述刷新信号(REF″)和所述控制信号(REF2)设于激活电平的期间(t2～t3)的预定期间被施加。
13.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于还设有连接在所述数据保持节点(N21)与基准电位(VC)的节点(6)之间的电容器(26)。
14.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于所述像素显示电路(3、24、51、52、61)中包含其一个电极连接在所述数据保持节点(N21)上、其另一个电极接受驱动电位(V3)、其光透过率随所述数据保持节点(N21)的电位而变化的液晶单元(3)。
15.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于所述像素显示电路(3、24、51、52、61)中包含，其栅电极连接在所述数据保持节点(N21)上、其第一电极接受基准电位(VC)的场效应晶体管(24)；以及其一个电极连接在所述场效应晶体管(24)的第二电极上、其另一个电极接受驱动电位(V3)、其光透过率按所述场效应晶体管(24)的导通/截止状态而变化的液晶单元(3)。
16.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于所述像素显示电路(3、24、51、52、61)中包含，其栅电极连接在所述数据保持节点(N21)上、其第一电极接受第一驱动电位(VC’)的场效应晶体管(24)；响应复位信号(RST)而在预定的节点(N51)上施加第二驱动电压(V3)，并响应设定信号(ST)而将所述场效应晶体管(24)的第二电极与所述预定的节点(N51)连接的切换电路(51、52)；以及其一个电极连接在所述预定的节点(N51)上、其另一个电极接受基准电位(VLC)、其光透过率随所述预定的节点(N51)的电位而变化的液晶单元(3)。
17.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于所述像素显示电路(3、24、51、52、61)中包含，其栅电极连接在所述数据保持节点(N21)上的场效应晶体管(24)；以及在驱动电位(VDD)的节点与基准电位(VC)的节点之间跟所述场效应晶体管(24)串联连接的、其光强度随流入所述场效应晶体管(24)的电流而变化的发光元件(61)。
18.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于设有在多行多列上配置的多个像素显示电路(3、24、51、52、61)；所述数据写入电路中包含，分别对应于所述多行而设的多根扫描线(5)，分别对应于所述多列而设的多根数据信号线(7)，对应于各像素显示电路(3、24、51、52、61)而设的、连接在对应的像素显示电路(3、24、51、52、61)的数据保持节点(N21)与对应的数据信号线(17)之间、其栅电极连接在对应的扫描线(5)上的场效应晶体管(21)，依次选择所述多根扫描线(5)、将被选中的扫描线(5)设于选择电平而使对应于该扫描线(5)的各场效应晶体管(21)导通的垂直扫描电路(8)，以及在所述垂直扫描电路(8)选择了一根扫描线(5)的期间依次选择所述多根数据信号线(7)、根据所述图像信号(DR、DG、DB、SN1、SN2)在被选中的数据信号线(7)上施加所述第一和第二电位(VH、VL)中的一个电位的水平扫描电路(11)。
全文摘要
彩色液晶显示装置(1)中设有其光透过率随数据保持节点(N21)的电位而变化的液晶单元(3)，按照图像信号(DR、DG、DB、SN1、SN2)将第一和第二电位(VH、VL)中的一个电位加在数据保持节点(N21)上的扫描电路(5、7、8、11)，以及在数据保持节点(N21)的电位超过N型TFT的阈值电位(VTN)时响应刷新信号(REF)将数据保持节点(N21)的电位刷新为第一电位、在数据保持节点(N21)的电位未超过阈值电位(VTN)时不刷新数据保持节点(N21)之电位的刷新电路(22、23、25)。
文档编号G09G3/20GK1479883SQ02803361
公开日2004年3月3日 申请日期2002年2月6日 优先权日2002年2月6日
发明者飞田洋一 申请人:三菱电机株式会社
技术领域：
本发明涉及图像显示装置，特别涉及数据信号必须刷新的图像显示装置。
图17是表示这种液晶显示装置主要部分的电路图。如图17所示，该液晶显示装置中设有液晶单元70、扫描线71、共用电位线72、数据信号线73和液晶驱动电路74，液晶驱动电路74中包含N型TFT(Thin Film Transistor薄膜晶体管)75和电容器76。
N型TFT 75连接在数据信号线73与数据保持节点N75之间，其栅极连接在扫描线71上。电容器76连接在数据保持节点N75与共用电位线72之间。液晶单元70的一个电极连接在数据保持节点N75上，另一个电极接受基准电位VR。共用电位VC施加在共用电位线72上。扫描线71由垂直扫描电路(未图示)驱动，数据信号线73由水平扫描电路(未图示)驱动。
如果扫描线71为「H」电平，则N型TFT 75导通，数据保持节点N 75通过N型TFT 75被充电到数据信号线73的电平。液晶单元70的光透过率例如在数据保持节点N75为「H」电平时为最大，在数据保持节点N75为「L」电平的情况下，光透过率为最小。液晶单元70配置成多行多列，组成一块液晶屏，在液晶屏上显示一幅图像。
在这种液晶显示装置中，即使在N型TFT75截止时，数据保持节点N75的电荷也会逐渐泄漏，使数据保持节点N75的电位逐渐下降，液晶单元70的光透过率发生变化。因此，如图18所示，每隔预定时间需进行数据信号刷新，即需向数据保持节点N75再写入数据信号。
但是，在传统的液晶显示装置中由于逐根地选择多根扫描线71，在一根扫描线71被选中的期间在对应于该扫描线71的各数据保持节点N75上需再写入数据信号，因此出现了用于数据信号刷新的控制变复杂的问题。
本发明的图像显示装置中设有按照数据保持节点的电位显示像素浓度的像素显示电路，按照图像信号将第一和第二电位中的任一电位加到数据保持节点的数据写入电路，以及刷新电路，该电路在数据保持节点的电位超过第一和第二电位之间的预先确定的第三电位时响应刷新信号而刷新数据保持节点的电位，在数据保持节点的电位未超过第三电位时响应刷新信号而不刷新数据保持节点的电位。因此，如果施加刷新信号，则通过刷新电路使数据保持节点的电位刷新，能够容易地进行数据信号的刷新。
刷新电路最好包含一个其一个电极接受数据保持节点的电位、其另一个电极接受刷新信号、其电容值随一个电极和另一个电极之间的电位差而变化的电容器。这种场合，利用电容器的电容值根据数据保持节点的电位而变化，能够选择是否进行数据保持节点的电位刷新。
另外，电容器中最好包含一个其栅极作为一个电极、其第一和第二电极中的至少一个电极作为电容器的另一个电极的N沟道场效应晶体管。这种场合，如果在电容器的一个电极与另一个电极之间施加正电压，就能增大电容器的电容值。
另外，电容器最好包含其栅极为另一个电极、其第一和第二电极中的至少一个电极为电容器的一个电极的P沟道场效应晶体管。这种场合，如果在电容器的另一个电极与一个电极之间施加负电压，就能增大电容器的电容值。
另外，刷新电路最好还包含一个连接在电容器的一个电极与数据保持节点之间的、其栅极接受第一驱动电位的第一场效应晶体管和其第一电极接受第二驱动电位、其第二电极连接在数据保持节点上、其栅极连接在电容器的一个电极上的第二场效应晶体管。这种场合，在响应刷新信号而电容器一个电极的电位超过预定电位时，第二场效应晶体管导通，使数据保持节点的电位被刷新；而在响应刷新信号而电容器的一个电极的电位未超过预定电位时，第二场效应晶体管截止，数据保持节点的电位不被刷新。
另外，第一驱动电位最好等于第一电位与第一场效应晶体管的阈值电压之和的电位，第二驱动电位等于第一电位。刷新信号的激活电平等于第一电位，其去激活电平等于第二电位。这种场合，响应第二场效应晶体管之导通，数据保持节点的电位被刷新为第一电位。
另外，刷新电路最好还包含插在第二驱动电位的节点与第二场效应晶体管的第一电极之间、其栅极接受刷新信号的第三场效应晶体管。这种场合，能够使从第二驱动电位的节点至数据保持节点的漏电流降低。
另外，最好这样第一驱动电位等于第一电位与第一场效应晶体管的阈值电压之和的电位，第二驱动电位等于第一电位；刷新信号的激活电平等于第一电位与第三场效应晶体管的阈值电压之和的电位，其去激活电平等于第二电位。这种场合，响应第二和第三场效应晶体管之导通，数据保持节点的电位被刷新为第一电位。并且，能够将不进行数据保持节点刷新时的数据保持节点的电位变动抑制得较小。
另外，第二驱动电位最好仅在包含刷新信号与控制信号被设为激活电平的期间的预定期间内施加。这种场合，能够使从第二驱动电位的节点到数据保持节点的漏电流进一步降低。
另外，刷新电路最好还包含插在第二驱动电位的节点与第二场效应晶体管的第一电极之间、其栅极接受与刷新信号同步的控制信号的第三场效应晶体管。这种场合，能够使从第二驱动电位的节点至数据保持节点的漏电流减少。
另外，最好这样第一驱动电位等于第一电位与第一场效应晶体管的阈值电压之和的电位，第二驱动电位等于第一电位。刷新信号的激活电平等于第一电位，其去激活电平等于使第二电位向第一电位侧电平移位预先设定的第一电压后得到的电位。控制信号的激活电平等于第一电位与第三晶体管的阈值电压之和的电位，其去激活电平等于使第二电位向第一电位的相反侧电平移位预先设定的第二电压的电位。这种场合，响应第二和第三场效应晶体管之导通，数据保持节点的电位被刷新为第一电位。并且，能够将不进行数据保持节点电位刷新时的数据保持节点的电位变动抑制得小。
另外，第二驱动电位最好仅在包含刷新信号和控制信号设为激活电平的期间的预定期间被施加。这种场合，能够进一步减少从第二驱动电位的节点至数据保持节点的漏电流。
另外，最好设置连接在数据保持节点与基准电位的节点之间的电容器。这种场合，由于数据保持节点的电位由电容器加以保持，因此数据保持节点的电位变化减小。
另外，像素显示电路最好包含其一个电极连接在数据保持节点上、其另一个电极接受驱动电位、其光透过率随数据保持节点的电位而变化的液晶单元。这种场合，像素浓度随液晶单元的光透过率而变化。
另外，像素显示电路包含最好其栅极连接在数据保持节点上、其第一电极接受基准电位的场效应晶体管，以及其一个电极连接在场效应晶体管的第二电极上、其另一个电极接受驱动电位、其光透过率随场效应晶体管的导通/截止状态而变化的液晶单元。这种场合，根据数据保持节点的电位是否超过场效应晶体管的阈值电位，场效应晶体管成为导通或截止状态，液晶单元的光透过率成为最大或最小。
另外，像素显示电路最好包含其栅极连接在数据保持节点上、其第一电极接受第一驱动电位的场效应晶体管，响应复位信号而在规定节点上施加第二驱动电压、响应设定信号使场效应晶体管的第二电极与规定节点连接的切换电路，以及其一个电极连接在规定节点上、其另一个电极接受基准电位、其光透过率随规定节点的电位而变化的液晶单元。这种场合，在给数据保持节点写入电位后，通过交替输入复位信号和设定信号能够将规定节点设于第一或第二驱动电位，从而能将液晶单元的光透过率设为最大或最小。
另外，像素显示电路最好包含其栅极连接在数据保持节点上的场效应晶体管，以及与场效应晶体管一起串联在驱动电位的节点与基准电位节点之间的、其光强度随流过场效应晶体管的电流而变化的发光元件。这种场合，像素浓度随发光元件的光强度而变化。
另外，最好设有多行多列上配置的多个像素显示电路，其中数据写入电路包含分别对应于多行而设置的多根扫描线，分别对应于多列而设置的多根数据信号线，对应于各像素显示电路而设置的、连接在对应的像素显示电路的数据保持节点和对应的数据信号线之间的、其栅极连接在对应的扫描线上的场效应晶体管，顺序选择多根扫描线、将被选中的扫描线设为选择电平而使对应于该扫描线的各场效应晶体管导通的垂直扫描电路，以及在由垂直扫描电路选择一根扫描线的期间顺序选择多根数据信号线、按照图像信号在被选中的数据信号线上施加第一和第二电位中任一电位的水平扫描电路。这种场合，能够显示二维的图像。
附图的简单说明图1是表示本发明实施例1的彩色液晶显示装置的整个结构的电路框图。
图2是表示对应于图1所示的各液晶单元而设置的液晶驱动电路之结构的电路图。
图3是表示图2所示的电容器25结构的剖面图。
图4是说明图2所示的液晶驱动电路动作的时序图。
图5是说明图2所示的液晶驱动电路动作的另一时序图。
图6是表示实施例1的变更例的电路图。
图7是表示图6所示的电容器37结构的剖面图。
图8是表示本发明实施例2的彩色液晶显示装置的主要部分的电路图。
图9是说明图8所示的液晶驱动电路之动作的时序图。
图10是表示实施例2的变更例的电路图。
图11是说明图10所示的液晶驱动电路之动作的时序图。
图12是表示实施例2的另一变更例的电路图。
图13是说明图12所示的液晶驱动电路之动作的时序图。
图14是表示本发明实施例3的彩色液晶显示装置的主要部分的电路图。
图15是表示本发明实施例4的彩色液晶显示装置的主要部分的电路图。
图16是表示本发明实施例5的图像显示装置的主要部分的电路图。
图17是表示传统的液晶显示装置的主要部分的电路图。
图18是说明传统的液晶显示装置中所存在问题的时序图。
〔实施例1〕图1是表示本发明实施例1的彩色液晶显示装置的整个结构的电路框图。如图1所示，该彩色液晶显示装置1中设有液晶屏2、垂直扫描电路8和水平扫描电路11，它由从外部施加的电源电位VDD和接地电位VSS驱动。
液晶屏2包含在多行多列上配置的多个液晶单元3、对应于各行而设置的扫描线5和共用电位线6、对应于各列而设置的数据信号线7。
液晶单元3在各行中被预先每三个单元一组地分组。在各组三个液晶单元3上分别设置R、G、B彩色滤光膜。各组三个液晶单元3构成一个像素4。
在各共用电位线6上从外部施加共用电位VC。另外，在液晶屏2上从外部施加刷新信号REF和驱动电位V1、V2、V3。
垂直扫描电路8包含移位寄存器电路9和缓冲电路10。移位寄存器电路9生成与外部施加的水平和垂直同步信号SN1同步地依次选择液晶屏2的多根扫描线5的信号。缓冲电路10对移位寄存器电路9的输出信号进行缓冲处理后，送到被选中的扫描线5。因此，液晶屏2的多根扫描线5每预定时间地依次设于选择电平即「H」电平。扫描线5被设于选择电平即「H」电平时，对应于该扫描线5的各像素4就被激活。
水平扫描电路11中包含移位寄存器电路12、缓冲电路13和多个开关14。多个开关14分别对应于多根数据信号线7而设置，对应于液晶单元2的组而预先按每三个分组。各组的三个开关14的一个电极分别接受R、G、B的数据信号DR、DG、DB，三个开关的另一个电极分别连接在对应的三根数据信号线7上。移位寄存器电路12生成用于与外部施加的水平同步信号SN2同步地每预定时间依次选择多个开关组的信号。缓冲电路10对移位寄存器电路12的输出信号进行缓冲处理，送到被选中的组的各开关14的控制端子上，使各开关14导通。所以数据信号DR、DG、DB被依次加到被选中行的多个像素4上。
如果液晶屏2的所有像素4经垂直扫描电路8和水平扫描电路11扫描，就在液晶屏2上显示一幅图像。
图2是表示对应各液晶单元3而设置的液晶驱动电路20之结构的电路图。如图2所示，液晶驱动电路20包含增强型N型TFT21～24和电容器25、26，连接在对应的液晶单元3、扫描线5、共用电位线6和数据信号线7上，同时接受刷新信号REF和驱动电位V1、V2。图2表示的是与R、G、B中的R相对应的液晶驱动电路20。
N型TFT21接连在对应的数据信号线7与数据保持节点N21之间，其栅极连接在对应的扫描线5上。电容器26连接在数据保持节点N21与共用电位线6之间。N型TFT24连接在对应的液晶单元3的一个电极与共用电位线6之间，其栅极连接在数据保持节点N21上。液晶单元3的另一个电极接受驱动电位V3。
如果扫描线5被设于选择电平即「H」电平，则N型TFT21导通，数据保持节点N21被充电到数据信号线7的电位。如果扫描线5为非选择电平即「L」电平，则N型TFT21截止，数据保持节点N21的电位由电容器26加以保持。
在数据保持节点N21为「H」电平时，N型TFT24导通，驱动电压V3-VC被加到液晶单元3的电极之间，液晶单元3的光透过率例如成为最大。在数据保持节点N21为「L」电平时，N型TFT24截止，驱动电压不加到液晶单元3的电极之间，液晶单元3的光透过率例如成为最小。
由于数据保持节点N21的电荷逐渐泄漏使数据保持节点N21的电位逐渐降低，因此必须每隔预定时间进行数据信号刷新(再写入)。N型TFT22、23和电容器25构成刷新电路。
N型TFT22连接在节点N22与数据保持节点N21之间，其栅极接受驱动电位V2。驱动电位V2设定为VH+VTN，即数据信号DR的「H」电平VH加上N型TFT的阈值电压VTN的电位。因此，不会发生因N型TFT22的阈值电压VTN使电压降低，节点N21与N22的电位成为相等。
N型TFT23的漏极接受驱动电位V1，其源极连接在数据保持节点N21上，其栅极连接在节点N22上。驱动电位V1设定为大于数据信号DR的「H」电平VH的预定电位。这里，设V1＝VH。在节点N21和N22的电位相等时，N型TFT23成为截止。如果节点N22的电位高于VH+VTN，则N型TFT23导通，数据保持节点N21被设于V1＝VH。
电容器25是N型TFT(增强型)结构的电容器，其栅极连接在节点N22上，其源极接受刷新信号REF。在电容器25的栅-源间电压大于N型TFT的阈值电压VTN时，电容器25具有预定的电容值。在电容器25的栅-源间的电压小于N型TFT的阈值电压VTN时，电容器25的电容值成为相当于寄生电容部分的微小值。
图3是表示电容器25的结构的剖面图。图3中，在玻璃基板30表面的预定区域上形成本征多晶硅膜31。接着，为覆盖本征多晶硅膜31的一部分而形成栅绝缘膜32，再在栅绝缘膜32上叠层栅电极33。在本征多晶硅膜31中没有被覆盖栅绝缘膜32和栅电极33的部分注入N型杂质，形成源区31s。接着，覆盖全部区域，形成层间绝缘膜34，从层间绝缘膜34的表面至栅电极33的表面开接触孔CH1，从层间绝缘膜34的表面至源区31s的表面开接触孔CH2。接着，覆盖接触孔CH1、CH2，分别形成铝电极35、36。铝电极35(栅极)连接在节点N22上，铝电极(源极)36接受刷新信号REF。
如果施加高于栅-源间的N型TFT的阈值电压VTN的电压，则在栅电极33下的本征多晶硅膜31的表面上形成N沟道层，在栅-源间产生预定的电容值。
在栅-源间电压低于N型TFT的阈值电压VTN时，在本征多晶硅膜31的表面上不形成N沟道层，因此，栅-源间的电容值变为相当于寄生电容部分的微小值。
而且，与通常的TFT一样，也可以在本征多晶硅膜的表面中央部上隔着栅绝缘膜形成栅极，同时在栅极的两侧注入杂质形成源区和漏区之后，使栅电极与一个铝电极连接，同时使源区和漏区与另一个铝电极共用连接来形成电容器。
图4是表示数据信号DR为「H」电平VH时液晶驱动电路20动作的时序图。如图4所示，在初始状态下扫描线5的电位V5设于「L」电平，数据信号DR设于「L」电平VL，节点N21、N22复位到「L」电平VL，刷新信号REF被设于「L」电平。
在某一时刻t0，数据信号DR被从「L」电平VL上升到「H」电平VH，接着在时刻t1扫描线5的电位V5被从「L」电平上升到「H」电平。由此，N型TFT21导通，节点N21、N22被从「L」电平VL上升到「H」电平VH。在预定时间后，扫描线5的电位V5被下拉到「L」电平，接着数据信号DR也被下拉到「L」电平。如果扫描线5的电位V5被下拉到「L」电平，则N型TFT21成为截止，节点N21、N22的电位由电容器26加以保持。由于数据保持节点N22的电位VH高于N型TFT24的阈值电压VTN，因此N型TFT24导通，驱动电压V3-VC被加在液晶单元3的电极之间，液晶单元3的光透过率例如变为最大。
如果在此状态下一直放置，则节点N21、N22的电位因漏电流而逐渐下降。如果节点N21的电位低于N型TFT24的阈值电压VTN，则N型TFT24成为截止，液晶单元3的光透过率从最大值变为最小值。因此节点N21、N22的电位下降到低于N型TFT24的阈值电压VTN之前的预定时刻t2进行数据信号的刷新。
由于在时刻t2节点N21、N22的电位高于N型TFT的阈值电压VTN，因此在电容器25的本征多晶硅膜31上产生N沟道层，电容器25具有预定的电容值。如果在时刻t2刷新信号REF被从「L」电平VL上升到「H」电平VH，则节点N22的电位因电容耦合而升压到升压电位VP(≥VH+VTN)，N型TFT23导通，节点N21被上升到驱动电位V1＝VH。因此数据保持节点N21的电位VH被刷新。如果在时刻t3刷新信号REF从「H」电平VH下降到「L」电平VL，则节点N21、N22的电位因电容耦合而下降，但由于电容器26的电容值充分大于电容器25的电容值，因此节点N21、N22的电位被维持在「H」电平VH。
图5是表示数据信号DR为「L」电平VL时液晶驱动电路20动作的时序图。如图5所示，数据信号DR固定在「L」电平VL上，所以在时刻t1扫描线5的电位V5仅在预定时间被上升到「H」电平，N型TFT21也仅在预定时间导通，节点N21、N22被保持在「L」电平VL上。
在从时刻t1经过预定时间之后的时刻t2，节点N21、N22的电位低于N型TFT的阈值电压VTN，因此在电容器25的本征多晶硅膜31上不产生N沟道层，电容器25的电容值变为相当于寄生电容部分的微小值。因此，即使在时刻t2刷新信号REF从「L」电平VL上升到「H」电平VH，节点N21、N22也大致保持在「L」电平VL。因此，这时数据保持节点N21的电位不进行刷新。在时刻t3即使刷新信号REF从「H」电平VH下降到「L」电平VL，由于电容器25的电容值小，因此节点N21、N22被保持在「L」电平VL上。
在本实施例1中，由于数据信号刷新时不必驱动扫描线5和数据信号线7，因此能够容易进行刷新控制。另外，由于在数据信号刷新时不必使垂直扫描电路8和水平扫描电路11动作，因此能够实现低功耗化。
在图6所示的变更例中，N型TFT结构的电容器25由P型TFT(增强型)结构的电容器37置换。如图7所示，电容器37的P型源区31s’置换了电容器25的N型源区31s。电容器37的栅极接受刷新信号REF，其源极连接于节点N22。此变更例也能获得与实施例1相同的效果。
〔实施例2〕在实施例1中对于节点N21、N22为「L」电平VL时N型TFT23成为截止进行了说明。但是，由于N型TFT23特性的偏差，即使栅-源间电压为0V，有时在N型TFT23上也会流过微小电流(截止电流)。这时，节点N21、N22的电位因微小电流而逐渐上升，节点N21、N22也有可能超过N型TFT24的阈值电压VTN。在实施例2中谋求此问题的解决。
图8是表示本发明实施例2的彩色液晶显示装置的液晶驱动电路40之结构的电路图，该图是与图2对比的图。参照图8，该液晶驱动电路40与图2的液晶驱动电路20的不同点在于增加了N型TFT41，并且所施加的是刷新信号REF′而不是刷新信号REF。N型TFT41的漏极接受驱动电位V1，其源极连接在N型TFT23的漏极(节点N23)上，其栅极接受刷新信号REF′。如图9所示，刷新信号REF’与刷新信号REF的不同点在于其「H」电平不是VH，而是不低于VH+VTN的预定电位VH’。
在图8中，节点N21、N22为「L」电平时，当刷新信号REF’设为「L」电平VL(0V)时，有微小的截止电流流入N型TFT23、41，节点N21、N23的电位逐渐上升。但是如果节点N23的电位上升，则由于N型TFT41的栅-源间的电压变为负电压，在N型TFT41上截止电流不会流过，节点N21、N23的电位停止上升。
在刷新信号REF′设为「H」电平VH′时，N型TFT41导通。此时，由于刷新信号REF′的「H」电平VH′设为不低于VH+VTN的值，不会产生因N型TFT41的阈值电压VTN引起的电压下降。
而且，不言而喻，N型TFT结构的电容器25也可以用图6和图7所示的P型TFT结构的电容器37置换。
并且，在数据保持节点N21为「L」电平的场合，当刷新信号REF’被从「L」电平上升到「H」电平时，节点N21、N22的电位因电容器25的微小电容值而有些上升。为了使此时节点N21、N22的电位上升更小，必须形成在电容器25的本征多晶硅膜31上难以产生N沟道层的条件，使电容器25的电容值为最小。因此，也可以将刷新信号REF′的「L」电平不设于VL(0V)，而设为正电位VL′(例如1V)，将电容器25的栅-源间电压维持在负电压上。
另外，在图10的变更例中，取代驱动电位V1在液晶驱动电路40的N型TFT41的漏极上施加刷新信号REF1。如图11所示，刷新信号REF1是仅在刷新信号REF′成为「H」电平VH′的期间(时刻t2～t3)及其前后的预定时间设为「H」电平VH、其余的期间设为「L」电平VL的信号。因此，能够更加减小N型TFT23、41的漏电流。而且，不言而喻，在此变更例中N型TFT结构的电容器25也可以置换成图6和图7所示的P型TFT结构的电容器37。
另外，在图12的变更例中，液晶驱动电路40的N型TFT41的栅极与电容器25的源极被断开，在电容器25的源极上施加刷新信号REF″，在N型TFT41的栅极上施加刷新信号REF2，在N型TFT41的漏极上施加刷新信号REF1。如图13所示，信号REF″的「L」电平不是VL＝0V，而是正电位VL″＝VL+ΔV1，信号REF″的「H」电平是VH。ΔV1例如为1V。由此，在节点N21、N22为「L」电平时能够更加减小电容器25的电容值。并且，信号REF2的「L」电平不是VL＝0V，而是负电位VL′＝VL-ΔV2，信号REF2的「H」电平是VH′。ΔV2例如是1V。由此，能够更加减小信号REF2为「L」电平VL′时N型TFT41的漏电流。
〔实施例3〕图14是表示本发明实施例3的彩色液晶显示装置的主要部分的电路图，该图是与图2对比的图。
在图14中的彩色液晶显示装置与实施例1的彩色液晶显示装置1的不同点在于液晶驱动电路20为液晶驱动电路50所置换，增加了设定线54和复位线55，以及引入了驱动电位VC′和基准电位VLC。设定线54和复位线55例如由垂直扫描电路驱动。
液晶驱动电路50在液晶驱动电路20上增加N型TFT51、52和电容器53而构成。电容器26连接在节点N21与N24之间。节点N24接受从外部施加的驱动电位VC′＝VL。数据保持节点N21的电位由电容器26加以保持。
N型TFT24、51串联在节点N24与N51之间。N型TFT24的栅极连接在数据保持节点N21上。N型TFT51的栅极经由设定线54接受设定信号ST。
在设定信号ST为非选择电平即「L」电平时，N型TFT51截止。如果设定信号ST设为选择电平「H」电平，则N型TFT51导通。在数据保持节点N21为「L」电平时，N型TFT24截止，节点N51保持驱动电位V3的状态不变化。在数据保持节点N21为「H」电平时，N型TFT24导通，节点N51被设于驱动电位VC′。
N型TFT52的漏极接受驱动电位V3＝VH，其源极连接在节点N51上，其栅极经由复位线55接受复位信号RST，电容器53连接在节点N51与共用电位线6之间。
在复位信号RST为非选择电平即「L」电平时，N型TFT52截止，节点N51的电位仍旧保持不变。如果复位信号RST被设于选择电平即「H」电平，则N型TFT52导通，节点N51被复位为驱动电位V3。
液晶单元3的一个电极连接在节点N51上，其另一个电极接受基准电位VLC＝VL。在节点N51复位为驱动电位V3时，液晶单元3的光透过率例如为最大；在节点N51设定为驱动电位VC′时，液晶单元3的光透过率例如为最小。
接着，说明该彩色液晶显示装置的动作。在数据写入期间扫描线5被设于选择电平即「H」电平，N型TFT21导通，数据信号线7的电位被写入数据保持节点N21。如果扫描线5设于非选择电平即「L」电平，则N型TFT21截止，数据保持节点N21的电位由电容器26加以保持。
在数据保持期间，每隔预定时间T1，复位信号RST和设定信号ST被依次地在预定时间内T2(T2＜T1)设为「H」电平。由此，在数据保持节点N21为「H」电平时节点N51被设定于驱动电位VC′，在数据保持节点N21为「L」电平时节点N51复位为驱动电位V3。
数据保持节点N21的电位因漏电流而逐渐变化，因此在数据保持期间必须每隔预定时间T3(T3＞T1)进行数据刷新。数据信号的刷新采用N型TFT22、23和电容器25进行。数据信号的刷新方法同实施例1，不再重复说明。
在本实施例3中也能获得与实施例1相同的效果。
〔实施例4〕图15是表示本发明实施例4的彩色液晶显示装置的液晶驱动电路60的电路图，该图是与图2对比的图。
参照图15，液晶驱动电路60与图2的液晶驱动电路20的不同点在于N型TFT42被删除。液晶单元3的一个电极直接连接在数据保持节点N21上。
在数据保持节点N21为「H」电平VH时，液晶单元3的电极间电压为0V，液晶单元3的光透过率例如成为最小。在数据保持节点N21为「L」电平时，液晶单元3的电极间电压成为VH，液晶单元3的光透过率例如成为最大。数据保持节点N21的电位由N型TFT22、23和电容器25进行刷新。
采用实施例4，也能获得与实施例1相同的效果。
〔实施例5〕图16是表示本发明实施例5的图像显示装置的主要部分的电路图，该图是与图2对比的图。
参照图16，该图像显示装置与实施例1的彩色液晶显示装置1的不同点在于以有机EL(electroluminescence电致发光)元件61置换了液晶单元3。有机EL元件61连接在电源电位VDD的节点与驱动电路20的N型TFT24的漏极之间。
在数据保持节点N21为「H」电平时，N型TFT24导通，电流流入有机EL元件61，有机EL元件61发光。在数据保持节点N21为「L」电平时，N型TFT24截止，电流不流过有机EL元件61，有机EL元件61不发光。数据保持节点N21的电位由N型TFT22、23和电容器25进行刷新。
采用实施例5也能够获得与实施例1相同的效果。
另外，将有机EL元件61插在N型TFT24的源极与共用电位线6之间，在N型TFT24的漏极上施加电源电位VDD，也能够获得相同的效果。
另外，也可以用其它的显示元件代替有机EL元件61。
另外，不言而喻，以上实施例和变更例可加以适当组合。
应该认为本发明公开的实施例在所有方面都只是例示，并不构成对本发明的任何限制。本发明的范围不是由上述的说明，而是由权利要求范围加以规定，本发明的范围涵盖与权利要求范围意义相当的内容和该范围内的一切变更。
权利要求
1.一种图像显示装置，其中设有按照数据保持节点(N21)的电位而显示像素浓度的像素显示电路(3、24、51、52、61)；根据图像信号(DR、DG、DB、SN1、SN2)将第一和第二电位(VH、VL)中的任一电位加于所述数据保持节点(N21)的数据写入电路(5、7、8、11、21)；以及刷新电路(22、23、25、37、41)，该电路在所述数据保持节点(N21)的电位超过在所述第一和第二电位(VH、VL)之间预先设定的的第三电位(VTN)时响应刷新信号(REF、REF’、REF″)而进行所述数据保持节点(N21)电位的刷新，在所述数据保持节点(N21)的电位未超过第三电位(VTN)时响应所述刷新信号(REF、REF’、REF″)而不进行对所述数据保持节点(N21)电位的刷新。
2.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于所述刷新电路(22、23、25、37、41)中包含其一个电极接受所述数据保持节点(N21)的电位、其另一个电极接受所述刷新信号(REF、REF’、REF″)、其电容值随所述一个电极和另一个电极之间的电位差而变化的电容器(25、37)。
3.如权利要求2所述图像显示装置，其特征在于所述电容器(25、37)包含其栅电极设为所述一个电极、其第一和第二电极中的至少一个电极设为所述另一个电极的N沟道场效应晶体管(25)。
4.如权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于所述电容器包含其栅电极设为所述另一个电极、其第一和第二电极中的至少一个电极为所述一个电极的P沟道场效应晶体管(37)。
5.如权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于所述刷新电路(22、23、25、37、41)中还包含，连接在所述电容器(25、37)的一个电极和所述数据保持节点(N21)之间、其栅电极接受第一驱动电位(V2)的第一场效应晶体管(22)，以及其第一电极接受第二驱动电位(V1)、其第二电极连接在所述数据保持节点(N21)上、其栅电极连接在所述电容器(25、37)的一个电极上的第二场效应晶体管(23)。
6.如权利要求5所述的图像显示装置，其特征在于所述第一驱动电位(V2)等于所述第一电位(VH)与所述第一场效应晶体管的阈值电压(VTN)之和的电位(VH+VTN)；所述第二驱动电位(V1)等于所述第一电位(VH)；所述刷新信号(REF)的激活电平等于所述第一电位(VH)，其去激活电平等于所述第二电位(VL)。
7.如权利要求5所述的图像显示装置，其特征在于所述刷新电路(22、23、25、37、41)中还包含插入在所述第二驱动电位(V1)的节点与所述第二场效应晶体管(23)的第一电极之间、其栅电极接受所述刷新信号(REF’)的第三场效应晶体管(41)。
8.如权利要求7所述的图像显示装置，其特征在于所述第一驱动电位(V2)等于所述第一电位(VH)与所述第一场效应晶体管(22)的阈值电压(VTN)之和的电位(VH+VTN)；所述第二驱动电位(V1)等于所述第一电位(VH)；所述刷新信号(REF’)的激活电平等于所述第一电位(VH)与所述第三场效应晶体管(41)的的阈值电压(VTN)之和的电位(VH+VTN)，其去激活电平等于所述第二电位(VL)。
9.如权利要求8所述的图像显示装置，其特征在于所述第二驱动电位(V1)仅在包含所述刷新信号(REF’)设于激活电平的期间(t2～t3)的预定期间被施加。
10.如权利要求5所述的图像显示装置，其特征在于所述刷新电路(22、23、25、37、41)中还包含插入在所述第二驱动电位(V1)的节点与所述第二场效应晶体管(23)的第一电极之间、其栅电极接受与所述刷新信号(REF″)同步的控制信号(REF2)的第三场效应晶体管(41)。
11.如权利要求10所述的图像显示装置，其特征在于所述第一驱动电位(V2)等于所述第一电位(VH)与所述第一场效应晶体管(22)的阈值电压(VTN)之和的电位(VH+VTN)；所述第二驱动电位(V1)等于所述第一电位(VH)；所述刷新信号(REF″)的激活电平等于所述第一电位(VH)，其去激活电平等于将所述第二电位(VL)向所述第一电位(VH)侧电平移位预先设定的第一电压(ΔV1)后所得的电位(VL+ΔV1)；所述控制信号(REF2)的激活电平等于所述第一电位(VH)与所述第三场效应晶体管(41)的的阈值电压(VTN)之和的电位(VH+VTN)，其去激活电平等于将所述第二电位(VL)向所述第一电位(VH)相反侧电平移位预先设定的第二电压(ΔV2)后所得的电位(VL-ΔV2)。
12.如权利要求11所述的图像显示装置，其特征在于所述第二驱动电位(V1)仅在包含所述刷新信号(REF″)和所述控制信号(REF2)设于激活电平的期间(t2～t3)的预定期间被施加。
13.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于还设有连接在所述数据保持节点(N21)与基准电位(VC)的节点(6)之间的电容器(26)。
14.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于所述像素显示电路(3、24、51、52、61)中包含其一个电极连接在所述数据保持节点(N21)上、其另一个电极接受驱动电位(V3)、其光透过率随所述数据保持节点(N21)的电位而变化的液晶单元(3)。
15.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于所述像素显示电路(3、24、51、52、61)中包含，其栅电极连接在所述数据保持节点(N21)上、其第一电极接受基准电位(VC)的场效应晶体管(24)；以及其一个电极连接在所述场效应晶体管(24)的第二电极上、其另一个电极接受驱动电位(V3)、其光透过率按所述场效应晶体管(24)的导通/截止状态而变化的液晶单元(3)。
16.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于所述像素显示电路(3、24、51、52、61)中包含，其栅电极连接在所述数据保持节点(N21)上、其第一电极接受第一驱动电位(VC’)的场效应晶体管(24)；响应复位信号(RST)而在预定的节点(N51)上施加第二驱动电压(V3)，并响应设定信号(ST)而将所述场效应晶体管(24)的第二电极与所述预定的节点(N51)连接的切换电路(51、52)；以及其一个电极连接在所述预定的节点(N51)上、其另一个电极接受基准电位(VLC)、其光透过率随所述预定的节点(N51)的电位而变化的液晶单元(3)。
17.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于所述像素显示电路(3、24、51、52、61)中包含，其栅电极连接在所述数据保持节点(N21)上的场效应晶体管(24)；以及在驱动电位(VDD)的节点与基准电位(VC)的节点之间跟所述场效应晶体管(24)串联连接的、其光强度随流入所述场效应晶体管(24)的电流而变化的发光元件(61)。
18.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于设有在多行多列上配置的多个像素显示电路(3、24、51、52、61)；所述数据写入电路中包含，分别对应于所述多行而设的多根扫描线(5)，分别对应于所述多列而设的多根数据信号线(7)，对应于各像素显示电路(3、24、51、52、61)而设的、连接在对应的像素显示电路(3、24、51、52、61)的数据保持节点(N21)与对应的数据信号线(17)之间、其栅电极连接在对应的扫描线(5)上的场效应晶体管(21)，依次选择所述多根扫描线(5)、将被选中的扫描线(5)设于选择电平而使对应于该扫描线(5)的各场效应晶体管(21)导通的垂直扫描电路(8)，以及在所述垂直扫描电路(8)选择了一根扫描线(5)的期间依次选择所述多根数据信号线(7)、根据所述图像信号(DR、DG、DB、SN1、SN2)在被选中的数据信号线(7)上施加所述第一和第二电位(VH、VL)中的一个电位的水平扫描电路(11)。
全文摘要
彩色液晶显示装置(1)中设有其光透过率随数据保持节点(N21)的电位而变化的液晶单元(3)，按照图像信号(DR、DG、DB、SN1、SN2)将第一和第二电位(VH、VL)中的一个电位加在数据保持节点(N21)上的扫描电路(5、7、8、11)，以及在数据保持节点(N21)的电位超过N型TFT的阈值电位(VTN)时响应刷新信号(REF)将数据保持节点(N21)的电位刷新为第一电位、在数据保持节点(N21)的电位未超过阈值电位(VTN)时不刷新数据保持节点(N21)之电位的刷新电路(22、23、25)。
文档编号G09G3/20GK1479883SQ02803361
公开日2004年3月3日 申请日期2002年2月6日 优先权日2002年2月6日
发明者飞田洋一 申请人:三菱电机株式会社
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