JP2000321602A - アクティブマトリクス型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 新規な構成のアクティブマトリクス型表示装
置を提供する。 【解決手段】絶縁表面上に形成された薄膜トランジスタ
を有するアクティブマトリクス型表示装置であって、前
記薄膜トランジスタ上には平坦化膜が形成されており、
前記平坦化膜上には前記薄膜トランジスタのソース又は
ドレインに接続された画素電極が形成されており、前記
薄膜トランジスタのソース及びドレイン領域の酸素濃度
は７×１０¹⁹ｃｍ^-3以下であることを特徴とする。。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光の透過率が高
く、かつ情報量を多く提示出来るもので、バックライト
を必要としない反射型のディスプレイ、投影型のディス
プレイ等へ応用することが考えられる。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶表示装置はネマティック液晶
を使用したＴＮ型やＳＴＮ型のものが広く実用化されて
いる。また、最近では強誘電性液晶を使用したものも知
られている。これらの装置はいずれも偏光板を要しかつ
液晶を装置内で一定の方向に規則正しく配向させる必要
があった。一方、これらの偏光板や配向を必要とせず、
画面の明るい、コントラストのよい分散型液晶が知られ
ている。この分散型液晶とは透光性の固相ポリマーがネ
マティク、コレステリックあるいはスメクティクの液晶
を粒状または海綿状に保持しているものである。この液
晶装置の作成方法としては、液晶のカプセル化によりポ
リマー中に液晶を分散させ、そのポリマーをフィルムあ
るいは基板上に薄膜として形成されているものが知られ
ている。ここで、カプセル化物質としてはゼラチン、ア
ラビアゴム、ポリビニルアルコール等が提案されてい
る。

【０００３】これらの技術ではポリビニルアルコールで
カプセル化された液晶分子は、それらが薄膜中で正の誘
電異方性を有するものであれば、電界の存在下でその液
晶分子が電界の方向に配列し、液晶の屈折率とポリマー
の屈折率とが等しい場合には透明性が発現する。一方電
界が無い場合には液晶は特定の方向に配列せず様々な方
向をむいているので、液晶の屈折率がポリマーの屈折率
とずれることになり、光は散乱され光の透過をさまた
げ、白濁状態となる。この様にカプセル化された液晶を
分散して内部に有するポリマーをフィルムあるいは薄膜
化したものとしては、前述の例以外に、いくつか知られ
ている。例えば、液晶材料がエポキシ樹脂中に分散した
もの、また、液晶と光硬化物質との相分離を利用したも
の、３次元につながったポリマー中に液晶を含侵させた
ものなどが知られている。本発明においてはこれらの液
晶電気光学装置を総称して、分散型液晶と言う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】分散型液晶ディバイス
の特性を決定する要因の一つとして、液晶の存在領域、
例えばカプセルタイプであれば、カプセルの分散度合
い、ポリマーを利用するタイプでは、空間部分の分散度
合いである。ここで、これらのばらつきが大きい場合、
液晶組成物の平均的な電気光学特性における急峻性が悪
くなり、所謂駆動のための閾値がはっきりと定まらない
という欠点が生じていた。図１４に分散型液晶の上述の
代表的な電気光学特性を示す。

【０００５】これを解決する手段として、アクティブ素
子と呼ばれる薄膜トランジスタによる閾値の決定があ
り、またこれは必要不可欠なものとなっていた。

【０００６】従来、分散型液晶に用いられている薄膜ト
ランジスタは、通常Ｎチャネル型薄膜トランジスタが主
流となっているが、Ｎチャネル型薄膜トランジスタまた
はＰチャネル型薄膜トランジスタのどちらか一方だけで
駆動をさせた場合、ＯＦＦ時のリーク電流を小さく押さ
え込むことが出来ず、液晶素子の容量成分とは並列に独
立した容量素子を形成する必要があった。図１５に代表
的な単一チャネルの薄膜トランジスタを用いた液晶装置
の構造図を示す。

【０００７】また、一般にアクティブマトリクス型の液
晶表示装置は４８０×６４０、または１２６０×９６０
と非常に多くの画素を有している。図５ではこれらと同
じ意味を示すもので、説明を簡単にするために２×２の
マトリクス配列で示している。複数のゲイト線Ｇ_1,Ｇ₂
と複数のデータ線Ｄ_1,Ｄ₂ とを直交して配置し、そのマ
トリクス状の交差部に画素表示素子を設けている。この
画素表示素子は液晶部１０２とＴＦＴ部１０１で構成さ
れている。それぞれの画素に対して周辺回路１０６、１
０７から信号を加えて所定の画素を選択的にオンまたは
オフして表示を行う。

【０００８】しかし、実際にこれらの液晶表示装置を作
製して表示をさせた場合、ＴＦＴの出力、即ち液晶にと
っての入力（液晶電位という) の電圧Ｖ_LC１００は、し
ばしば^1"(High) となるべき時に^1"(High) にならず、
また、逆に^0"(Low)となるべき時に^0"(Low)にならな
い。これは、画素に信号を加えるスィッチング素子、つ
まりＴＦＴの特性に対称性がないために発生する。すな
わち、画素電極への充電の様子と放電の様子に電気特性
上のかたよりがあるためである。そして、液晶１０２は
その動作において本来絶縁性であり、また、ＴＦＴがオ
フの時に液晶電位(V_LC) は浮いた状態になる。この液晶
１０２は等価的にキャパシタであるため、そこに蓄積さ
れた電荷によりＶ_LCが決められる。この電荷は液晶がＲ
_LCで比較的小さい抵抗となったり、ゴミやイオン性不純
物の存在によりリ−クしたり、またＴＦＴのゲイト絶縁
膜のピンホ−ルによりＲ_GS１０５が生じた場合にはそこ
から電荷がもれ、Ｖ_LCは中途半端な状態になってしま
う。このため１つのパネル中に２０万〜５００万個の画
素を有する液晶表示装置においては、高い歩留まりを成
就することができないという問題があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】アクティブ型の液晶表
示装置においては、液晶電位を１フレ−ムの間はたえず
初期値と同じ値として所定のレベルを保つことがきわめ
て重要である。しかし実際は不良が多く、必ずしも成就
しないのが実情である。

【００１０】また、液晶等の駆動において、印加する信
号により、液晶に加わる電圧が＋または−の何れかに偏
った場合、電気分解等が発生して、液晶材料を分解、変
性して表示が十分に行えないことが発生するこの場合、
印加する信号を交流化して液晶材料に加わる電圧に偏り
が発生しないようにするが、この交流化信号が非常に複
雑であった。

【００１１】本発明は上述のような問題を解決し、より
電流マ−ジンを大とする、即ち応答速度を大とする。ま
た各ピクセルにおける画素の電位、即ち液晶電位Ｖ_LCが
^1",^0" に充分安定して固定され、１フレ−ム中にその
レベルがドリフトしないようにしたものである。

【００１２】また、上述のように分散型液晶では大面積
基板において、液晶を均一に分散させることは非常に難
しいので、駆動の為の閾値がなだらかで、その為アクテ
ィブ素子の働きによって、駆動の閾値を確保したもので
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、画素に対して
ＮＴＦＴとＰＴＦＴとを相補構成として有し、前記ＮＴ
ＦＴのソース（ドレイン）部を一対の信号線のうちの第
１の信号線に接続し、前記ＰＴＦＴのソース（ドレイ
ン）部を一対の信号線のうちの第２の信号線に接続し、
前記ＮＴＦＴとＰＴＦＴのゲイト電極を共通に第３の信
号線に接続し、前記ＮＴＦＴおよびＰＴＦＴのドレイン
（ソース）部を画素電極と接続して設けられている第１
の基板と電極およびリードが設けられた第２の基板の間
に液晶材料と透光性固体物質とを有する液晶電気光学装
置であります。

【００１４】またその駆動方法としては、前記一対の第
１および第２の信号線に対して、信号波形が印加されて
いる期間中に前記第３の信号線に対して、信号波形を印
加することにより、前記相補構成の薄膜トランジスタ
（以下Ｃ／ＴＦＴという）を駆動し、画素の表示をオン
またはオフするものであります。

【００１５】本発明を適用可能な液晶電気光学装置の構
成としては、１つの画素に２つまたはそれ以上のＣ／Ｔ
ＦＴを連結して１つのピクセルを構成せしめてもよい。
さらに１つのピクセルを２つまたはそれ以上に分割し、
それぞれにＣ／ＴＦＴを１つまたは複数個連結してもよ
い。

【００１６】本発明における分散型液晶材料とはとは透
明固体物質（透光性の固相ポリマーまたは高分子形成性
のモノマー）とネマティック、コレステリックあるいは
スメクティックの液晶を含み、これらの液晶は粒状また
は海綿状にて、保持されているものであります。この透
光性の固相ポリマーはポリエチレン、ポリメタクリル酸
エステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリ
ルニトリル、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポ
リアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、フッ
素樹脂、シリコン樹脂等の単独または混合物が用いられ
る。

【００１７】分散型液晶構成材料物は高分子形成性のモ
ノマーと液晶材料あるいは前記固相ポリマーと液晶材料
とを共通の溶媒に溶解したものが使用される。前者の場
合はその混合物を塗布法で基板上に塗布したのちに熱ま
たは光を照射して、調光層を形成する。一方、後者は溶
解した液状物を塗布して液状媒体層を形成し、その後こ
の溶媒を除去して、分散型液晶を得る。

【００１８】溶媒としては、ケトン類、アルコール類、
ベンゼン、トルエン等の不飽和炭化水素や水等が使用で
きる。これらは塗布の方法により適宜選択して、単独あ
るいは混合して使用される。塗布の方法は液晶材料の形
状、特性に応じて、ドクターナイフ、ロールコーター、
カーテンコーター、ナイフコーター、スプレー塗布、ス
ピンコート、スクリーン印刷、オフセット印刷等の方法
を採用できる。

【００１９】本発明を適用可能な液晶電気光学装置の構
成の代表例を図１、図２、図３に回路図として示す。ま
た、実際のパタ−ンレイアウト（配置図）の例をそれぞ
れに対応して図６、図７、図８に示す。説明を簡単にす
るため、ここでは２×２のマトリクス構成を例として説
明を行う。図１の２×２のマトリクスの例においてＮＴ
ＦＴとＰＴＦＴとのゲイトを互いに連結し、さらにＹ軸
方向の第３の信号線３または４に連結し、またＣ／ＴＦ
Ｔの共通出力端を液晶１５に連結している。ＮＴＦＴの
入力端（１０側) をＸ軸方向の一対の信号線のうちの第
１の信号線５または６に連結し、ＰＴＦＴの入力端（２
０側）をＸ軸方向の一対の信号線のうちの第２の信号線
８または７に連結させている。

【００２０】この様な構成において、図１に示されてい
るように一対の第１の信号線５と第２の信号線８間にオ
ンの信号波形が印加されている期間に第３の信号線３に
対しオンの信号波形を印加した時、液晶電位（Ｖ_LC）１
４は第１の信号線に印加された電圧Ｖ_GG−Ｖthとなる。
また一対の第１の信号線５と第２の信号線８間にオフの
信号波形が印加されている期間に第３の信号線３もオフ
の信号波形が印加された時、液晶電位（Ｖ_LC）１４は電
位を持たない。さらにまた、一対の第１の信号線５と第
２の信号線８間にオンの信号波形が印加されている期間
に第３の信号線３に対しオンの信号波形を印加しない
時、液晶電位（Ｖ_LC）１４は同様に電位を持たない。か
くの如く液晶電位（Ｖ_LC）１４は第３の信号線に印加す
る電圧に従って与えられるものであり、この信号線に加
える信号の電圧を可変することにより液晶に加える電位
差を任意に可変することができる。

【００２１】また、対抗電極１６はオフセット電圧Ｖ
_OFFSETが印加されており、実際に液晶１５に加わる電圧
はＶ_GG＋Ｖ_OFFSET−Ｖth、あるいはＶ_OFFSETの２値とな
る。本発明の駆動方法では対抗電極に加えるオフセット
電圧Ｖ_OFFSETを可変して、液晶駆動のオンとオフを任意
に変更することができる。また、液晶を実際に駆動する
際のしきい値が液晶材料よって異なっているため、その
液晶の持つ値に合わせ為にこのオフセット電圧Ｖ_OFFSET
を可変するだけで、任意のしきい値合わせることができ
る。

【００２２】また、液晶等の駆動において、印加する信
号により、液晶に加わる電圧が＋または−の何れかに偏
った場合、電気分解等が発生して、液晶材料を分解、変
性して表示が十分に行えないことが発生するこの場合、
印加する信号を交流化して液晶材料に加わる電圧に偏り
が発生しないようにするが、本発明の駆動方法によると
対抗電極に印加するオフセット電圧Ｖ_OFFSETの極性とデ
ータ信号線に加える選択信号の論理を反転するのみで、
非常に容易に交流化信号を発生させることができる特徴
をもつ。

【００２３】図２の例において、第１のＣ／ＴＦＴを構
成するＮＴＦＴ１３ＰＴＦＴ２２と第２のＣ／ＴＦＴを
構成するＮＴＦＴ２４、ＰＴＦＴ２５の４つのゲイト電
極を共通してＹ方向の第３の信号線３に連結せしめ、Ｎ
ＴＦＴ１３とＮＴＦＴ２４入力端を共通化してＸ方向の
第１の信号線５にＰＴＦＴ２２とＰＴＦＴ２５入力端を
共通化してＸ方向の第２の信号線８に接続させた。また
その２つのＣ／ＴＦＴの出力を共通にして１つの液晶１
５の一方の電極である画素電極１７に連結させている。
かくすると、２つのＮＴＦＴまたは２つのＰＴＦＴのい
ずれか一方が多少リ−クしても同相であるためその画素
を駆動させることができる。

【００２４】図３は１つのピクセル２３において、２つ
の画素電極１７、２６とそのそれぞれに対応してＣ／Ｔ
ＦＴを２つ設けたものである。２つのＣ／ＴＦＴのゲイ
ト電極を共通とせしめ、第１の入力を行う。またそれぞ
れのＣ／ＴＦＴのそれぞれのＮＴＦＴおよびそれぞれの
ＰＴＦＴの入力を第１の信号線５および第２の信号線８
に連結したものである。かくすることにより、１つのピ
クセルの２つの画素のうち一方がＴＦＴのリ−ク等の不
良により非動作とならない。また、遅れた動作となって
も、他方が正常動作するため、マトリクス構成動作にお
いて不良が目立ちにくいという特長を有する。

【００２５】

【発明の実施の形態】

【００２６】「実施例１」本実施例では図１に示すよう
な回路構成の液晶表示装置を用いて説明を行う。この回
路構成に対応する実際の電極等の配置構成を図６に示し
ている。これらは説明を簡単にする為２×２に相当する
部分のみ記載されている。また、実際の駆動信号波形を
図１０に示す。これも説明を簡単にする為に４×４のマ
トリクス構成とした場合の信号波形で説明を行う。

【００２７】まず、本実施例で使用する液晶表示装置の
作製方法を図１３を使用して説明する。図１３（Ａ）に
おいて、石英ガラス等の高価でない７００℃以下、例え
ば約６００℃の熱処理に耐え得るガラス５０上にマグネ
トロンＲＦ（高周波) スパッタ法を用いてブロッキング
層５１としての酸化珪素膜を１０００〜３０００Åの厚
さに作製する。プロセス条件は酸素１００％雰囲気、成
膜温度１５℃、出力４００〜８００Ｗ、圧力０．５Ｐａ
とした。タ−ゲットに石英または単結晶シリコンを用い
た成膜速度は３０〜１００Å／分であった。

【００２８】この上にシリコン膜をＬＰＣＶＤ（減圧気
相）法、スパッタ法またはプラズマＣＶＤ法により形成
した。減圧気相法で形成する場合、結晶化温度よりも１
００〜２００℃低い４５０〜５５０℃、例えば５３０℃
でジシラン(Si₂H₆) またはトリシラン(Si₃H₈) をＣＶＤ
装置に供給して成膜した。反応炉内圧力は３０〜３００
Ｐａとした。成膜速度は５０〜２５０Å/ 分であった。
ＮＴＦＴとＰＴＦＴとのスレッシュホ−ルド電圧（Ｖt
h）に概略同一に制御するため、ホウ素をジボランを用
いて１×10¹⁵〜１×10¹⁸cm^-3の濃度として成膜中に添加
してもよい。

【００２９】スパッタ法で行う場合、スパッタ前の背圧
を１×10^-5Ｐａ以下とし、単結晶シリコンをタ−ゲット
として、アルゴンに水素を２０〜８０％混入した雰囲気
で行った。例えばアルゴン２０％、水素８０％とした。
成膜温度は１５０℃、周波数は１３．５６ＭＨｚ、スパ
ッタ出力は４００〜８００Ｗ、圧力は０．５Ｐａであっ
た。

【００３０】プラズマＣＶＤ法により珪素膜を作製する
場合、温度は例えば３００℃とし、モノシラン(SiH₄)ま
たはジシラン(Si₂H₆) を用いた。これらをＰＣＶＤ装置
内に導入し、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を加えて成
膜した。

【００３１】これらの方法によって形成された被膜は、
酸素が５×10²¹cm^-3以下であることが好ましい。この酸
素濃度が高いと、結晶化させにくく、熱アニ−ル温度を
高くまたは熱アニ−ル時間を長くしなければならない。
また少なすぎると、バックライトによりオフ状態のリ−
ク電流が増加してしまう。そのため４×10¹⁹〜４×10 ²¹
cm^-3の範囲とした。水素は４×10²⁰cm^-3であり、珪素４
×10²²cm^-3として比較すると１原子％であった。また、
ソ−ス、ドレインに対してより結晶化を助長させるた
め、酸素濃度を７×10¹⁹cm^-3以下、好ましくは１×10¹⁹
cm^-3以下とし、ピクセル構成するＴＦＴのチャネル形成
領域のみに酸素をイオン注入法により５×10²⁰〜５×10
²¹cm^-3となるように添加してもよい。その時周辺回路を
構成するＴＦＴには光照射がなされないため、この酸素
の混入をより少なくし、より大きいキャリア移動度を有
せしめることは、高周波動作をさせるためる有効であ
る。

【００３２】次に、アモルファス状態の珪素膜を５００
〜５０００Å、例えば１５００Åの厚さに作製の後、４
５０〜７００℃の温度にて１２〜７０時間非酸化物雰囲
気にて中温の加熱処理、例えば水素雰囲気下にて６００
℃の温度で保持した。珪素膜の下の基板表面にアモルフ
ァス構造の酸化珪素膜が形成されているため、この熱処
理で特定の核が存在せず、全体が均一に加熱アニ−ルさ
れる。即ち、成膜時はアモルファス構造を有し、また水
素は単に混入しているのみである。

【００３３】アニ−ルにより、珪素膜はアモルファス構
造から秩序性の高い状態に移り、一部は結晶状態を呈す
る。特にシリコンの成膜後の状態で比較的秩序性の高い
領域は特に結晶化をして結晶状態となろうとする。しか
しこれらの領域間に存在する珪素により互いの結合がな
されるため、珪素同志は互いにひっぱりあう。レ−ザラ
マン分光により測定すると単結晶の珪素のピ−ク５２２
cm^-1より低周波側にシフトしたピ−クが観察される。そ
れの見掛け上の粒径は半値巾から計算すると、５０〜５
００Åとマイクロクリスタルのようになっているが、実
際はこの結晶性の高い領域は多数あってクラスタ構造を
有し、各クラスタ間は互いに珪素同志で結合（アンカリ
ング) がされたセミアモルファス構造の被膜を形成させ
ることができた。

【００３４】結果として、被膜は実質的にグレインバウ
ンダリ（以下ＧＢという）がないといってもよい状態を
呈する。キャリアは各クラスタ間をアンカリングされた
個所を通じ互いに容易に移動し得るため、いわゆるGBの
明確に存在する多結晶珪素よりも高いキャリア移動度と
なる。即ちホ−ル移動度（μｈ）＝１０〜２００cm²／
ＶＳｅｃ、電子移動度（μe ）＝１５〜３００cm²／Ｖ
Ｓｅｃが得られる。

【００３５】他方、上記の如き中温でのアニ−ルではな
く、９００〜１２００℃の高温アニ−ルにより被膜を多
結晶化すると、核からの固相成長により被膜中の不純物
の偏析がおきて、ＧＢには酸素、炭素、窒素等の不純物
が多くなり、結晶中の移動度は大きいが、ＧＢでのバリ
ア（障壁）を作ってそこでのキャリアの移動を阻害して
しまう。結果として１０cm²/Vsec以上の移動度がなかな
か得られないのが実情である。即ち、本実施例ではかく
の如き理由により、セミアモルファスまたはセミクリス
タル構造を有するシリコン半導体を用いている。

【００３６】図１３(A) において、珪素膜を第１のフォ
トマスクにてフォトエッチングを施し、ＰＴＦＴ用の
領域２２（チャネル巾２０μm)を図面の右側に、ＮＴＦ
Ｔ用の領域１３を左側に作製した。

【００３７】この上に酸化珪素膜をゲイト絶縁膜として
５００〜２０００Å例えば１０００Åの厚さに形成し
た。これはブロッキング層としての酸化珪素膜の作製と
同一条件とした。この成膜中に弗素を少量添加し、ナト
リウムイオンの固定化をさせてもよい。

【００３８】この後、この上側にリンが１〜５×10²¹cm
^-3の濃度に入ったシリコン膜またはこのシリコン膜とそ
の上にモリブデン(Mo)、タングステン(W),MoSi₂ または
WSi₂との多層膜を形成した。これを第２のフォトマスク
にてパタ−ニングして図１３(B) を得た。ＰＴＦＴ用
のゲイト電極５５、ＮＴＦＴ用のゲイト電極５６を形成
した。例えばチャネル長１０μｍ、ゲイト電極としてリ
ンド−プ珪素を０．２μｍ、その上にモリブデンを０．
３μｍの厚さに形成した。 図１３（Ｃ）において、フ
ォトレジスト５７をフォトマスクを用いて形成し、Ｐ
ＴＦＴ用のソ−ス５９ドレイン５８に対し、ホウ素を１
〜５×１０¹⁵cm^-2のド−ズ量でイオン注入法により添加
した。 次に図１３（Ｄ）の如く、フォトレジスト６１
をフォトマスクを用いて形成した。ＮＴＦＴ用のソ−
ス６４、ドレイン６２としてリンを１〜５×１０¹⁵cm^-2
のドーズ量でイオン注入法により添加した。

【００３９】これらはゲイト絶縁膜５４を通じて行っ
た。しかし図１３（Ｂ）において、ゲイト電極５５、５
６をマスクとしてシリコン膜上の酸化珪素を除去し、そ
の後、ホウ素、リンを直接珪素膜中にイオン注入しても
よい。

【００４０】次に、６００℃にて１０〜５０時間再び加
熱アニ−ルを行った。ＰＴＦＴのソ−ス５９、ドレイン
５８ＮＴＦＴのソ−ス６４、ドレイン６２を不純物を活
性化してＰ⁺ 、Ｎ⁺ として作製した。またゲイト電極５
５、５６下にはチャネル形成領域６０、６３がセミアモ
ルファス半導体として形成されている。

【００４１】かくすると、セルフアライン方式でありな
がらも、７００℃以上にすべての工程で温度を加えるこ
とがなくＣ／ＴＦＴを作ることができる。そのため、基
板材料として、石英等の高価な基板を用いなくてもよ
く、本発明の大画素の液晶表示装置にきわめて適したプ
ロセスである。

【００４２】本実施例では熱アニ−ルは図１３（Ａ）、
（Ｄ）で２回行った。しかし図１３（Ａ）のアニ−ルは
求める特性により省略し、双方を図１３（Ｄ）のアニ−
ルにより兼ね製造時間の短縮を図ってもよい。図１３
（Ｅ）において、層間絶縁物６５を前記したスパッタ法
により酸化珪素膜の形成として行った。この酸化珪素膜
の形成はＬＰＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、常圧ＣＶＤ法を用
いてもよい。例えば０．２〜０．６μｍの厚さに形成
し、その後、フォトマスクを用いて電極用の窓６６を
形成した。さらに、これら全体にアルミニウムをスパッ
タ法により形成し、リ−ド７１、７２およびコンタクト
６７、６８をフォトマスクを用いて作製した後、表面
を平坦化用有機樹脂６９例えば透光性ポリイミド樹脂を
塗布形成し、再度の電極穴あけをフォトマスクにて行
った。

【００４３】図１３（Ｆ）に示す如く２つのＴＦＴを相
補型構成とし、かつその出力端を液晶装置の一方の画素
の電極を透明電極としてそれに連結するため、スパッタ
法によりＩＴＯ（インジュ−ム・スズ酸化膜）を形成し
た。それをフォトマスクによりエッチングし、電極７
０を構成させた。このＩＴＯは室温〜１５０℃で成膜
し、２００〜４００℃の酸素または大気中のアニ−ルに
より成就した。かくの如くにしてＰＴＦＴ２２とＮＴＦ
Ｔ１３と透明導電膜の電極７０とを同一ガラス基板５０
上に作製した。得られたＴＦＴの電気的な特性はＰＴＦ
Ｔで移動度は２０（cm²/Vs）、Ｖthは−５．９（Ｖ）
で、ＮＴＦＴで移動度は４０（cm²/Vs）、Ｖthは５．０
（Ｖ）であった。

【００４４】上記の様な方法に従って作製された液晶装
置用の一方の基板上に光硬化性変成アクリル樹脂（ワー
ルドロック８８０Ｋ１）とネマティック液晶組成物（Ｅ
４４）を均一溶液として、スクリーン印刷法により厚さ
１０μｍに印刷し、全面に透明電極を設けたもう一方の
ガラス基板と減圧雰囲気下にて、これら基板を張り合わ
せて、上方より２kg／cm²の圧力を加え、同時に下方よ
り紫外光を照射して液晶セルを形成した。この液晶表示
装置の電極等の配置の様子を図６に示している。ＮＴＦ
Ｔ１３を第１の走査線５とデータ線３との交差部に設
け、第１の走査線５とデータ線４との交差部にも他の画
素用のＮＴＦＴが同様に設けられている。一方ＰＴＦＴ
は第２の走査線８とデータ線３との交差部に設けられて
いる。また、隣接した他の第１の走査線６とデータ線３
との交差部には、他の画素用のＮＴＦＴが設けられてい
る。このようなＣ／ＴＦＴを用いたマトリクス構成を有
せしめた。ＮＴＦＴ１３は、ドレイン１０の入力端のコ
ンタクトを介し第１の走査線５に連結され、ゲイト９は
多層配線形成がなされたデータ線３に連結されている。
ソ−ス１２の出力端はコンタクトを介して画素の電極１
７に連結している。

【００４５】他方、ＰＴＦＴ２２はドレイン２０の入力
端がコンタクトを介して第２の走査線８に連結され、ゲ
イト２１はデータ線３に、ソ−ス１８の出力端はコンタ
クトを介してＮＴＦＴと同様に画素電極１７に連結して
いる。かくして一対の走査線５、８に挟まれた間（内
側) に、透明導電膜よりなる画素２３とＣ／ＴＦＴとに
より１つのピクセルを構成せしめた。かかる構造を左
右、上下に繰り返すことにより、２×２のマトリクスを
それを拡大した６４０×４８０、１２８０×９６０とい
った大画素の液晶表示装置とすることができる。

【００４６】ここでの特長は、１つの画素に２つのＴＦ
Ｔが相補構成をして設けられていることにより、画素電
極１７は３つの値の液晶電位Ｖ_LCに固定されることであ
る。その動作を図９および図１０を用いて説明する。図
９においては、４×４マトリクス構成の液晶表示を行う
際の本発明の回路図を示し、図１０は駆動信号波形のタ
イミングチャートを示している。

【００４７】本実施例の場合、Ｘ_1aＸ_1b、Ｘ_2aＸ_2b、Ｘ
_3aＸ_3b、Ｘ_4aＸ_4bは各々一対の走査信号線として機能す
る。また、Ｙ₁ 、Ｙ₂ 、Ｙ₃ 、Ｙ₄ はデータ線として機
能している。また、図９中のＡＡ、ＡＢ・・・ＤＤは対
応する位置の画素のアドレスを意味している。

【００４８】この様な４×４構成の表示において、今ア
ドレスＡＡ、ＡＢ、ＢＡ、ＢＢの４つの画素に対応す
る、信号波形と液晶電位と実際に液晶に印加される電位
差のタイミングチャートを図１０に示します。図１０に
おいて、横軸は時間を示している。１フレームを時間Ｔ
１からＴ２の間としてこの間を４つに分割して、一対の
走査線４対を順次走査して走査信号を印加している。図
ではＸ_1a、Ｘ_2a、Ｘ_3a、Ｘ_4aのみを記載しているが実際
にはＸ_1b、Ｘ_2b、Ｘ_3b、Ｘ_4bにはＸ_1a、Ｘ_2a、Ｘ _3a、Ｘ
_4aと極性の異なる同じ波形が印加されている。また、Ｙ
₁ 、Ｙ₂ 、Ｙ₃ 、Ｙ₄ 線には図１０のようなデータ信号
が印加されており、時間Ｔ１からＴ２の間はＡＡの画素
のみ選択されてオンまたはオフされる。即ち、Ｔ₁ から
ｔ₁ の間にデータ線Ｙ₁ に対してデータ信号を印加し
て、この時間内にＡＡの画素の液晶にはしきい値をこえ
る電圧が印加され液晶が駆動される。この時、液晶表示
装置の対抗電極にオフセット電圧が印加されている。図
１０では次の時間Ｔ２からＴ３にも全く同じ信号波形を
印加し、ＡＡの表示を行っている。

【００４９】次に時間Ｔ３からＴ４及びＴ４からＴ５で
は４つの画素を全く選択しない信号が印加されている。
さらに時間Ｔ５からＴ６では再びＡＡの画素を選択して
いる信号が印加されている。

【００５０】次に時間Ｔ６からＴ８はデータ線に印加す
る信号の論理を反転させた信号が印加され、また対抗電
極には時間Ｔ１からＴ６の間に印加されていた信号とは
極性の異なるオフセット電圧が印加されて、交流化信号
が液晶に加えられている。この交流化信号により、時間
Ｔ１からＴ６の間に正に偏っていた電荷をキャンセルす
ることができる。すなわち、時間Ｔ２からＴ４に加えら
れていた信号のうち、Ｙ₁ 、Ｙ₂ 、Ｙ₃ 、Ｙ₄ 線の論理
を反転し、すなわち選択信号と非選択信号を入れ換え、
対抗電極のオフセット電圧の正負を入れ換えることによ
り、時間Ｔ２からＴ４の前半の１フレームではＡＡの画
素を選択し、後半の１フレームでは４つの画素を選択し
ない交流化信号を印加でき液晶を駆動することが可能と
なった。これにより、容易に画素に残っている電荷をキ
ャンセルすることができる。

【００５１】上述のように、液晶に実際に加わる電位差
は、第３の信号線の信号の電圧、本実施例ではデータ線
のパルス電圧と対抗電極のフセット電圧よりＴＦＴのＶ
th分を差し引いた分の電位である。すなわち、データ線
のパルス電圧を任意に可変するとそれに従って液晶に実
際に加わる電位差を可変することができる。これにより
階調表示を行うことができる。特に液晶駆動のしきい値
が明確でないもの、すなわちスレッショルドがなだらか
な分散型液晶等には特によく適した駆動法で十分な階調
表示を行うことができる。

【００５２】このように、本発明の駆動によると非常に
簡単な、パルス信号をデータ線および一対の走査線に加
えるだけで、液晶表示を行える。

【００５３】また、その他の階調法として、１つの表示
画面に対して、複数フレームの駆動信号を液晶に印加す
ることにより１画面を表示する場合は特定の画素に加え
る選択信号を全フレーム数より減らすことにより、容易
に階調表示を行うことができる。

【００５４】本発明には偏光板は不要であり、液晶のス
ィッチング速度を増すために動作電圧は±10〜±15Ｖと
し、セル間隔は１〜２０μｍ程度とした。

【００５５】特に分散型液晶を用いる本発明は、偏光板
も不用のため、反射型としても、また透過型としても光
量を大きくすることができる。そしてその液晶はスレッ
シュホ−ルドがないため、本発明のように、明確なスレ
ッシュホ−ルド電圧が規定されるＣ／ＴＦＴ型とするこ
とにより、大きなコントラストとクロスト−ク（隣の画
素との悪干渉）を除くことができた。

【００５６】また、本実施例で使用したＴＦＴの半導体
は本実施例で使用した材料以外をも使用できる。

【００５７】「実施例２」この実施例は図３および図７
に対応した液晶表示装置の構成を有するものを使用し
て、本実施例を行った。この図面より明らかな如く、Ｙ
線の走査線３を中央に配設し、一対のデータ線の第１の
データ線５と第２のデータ線８に挟まれた部分を１つの
ピクセル２３としている。１つのピクセルは１つの透明
導電膜の画素１７および２つのＮＴＦＴ１３、２４と、
２つのＰＴＦＴ２２、２５よりなる２つのＣ／ＴＦＴに
連結させている。ゲイト電極はすべて走査線３に連結さ
れ、２つのＮＴＦＴは第１のデータ線３に、また２つの
ＰＴＦＴは第２のデータ線８に連結されている。これら
２つのＣ／ＴＦＴの一方が、ゲイト電極とチャネル形成
領域との間にリ−クがあり不良であった場合でも、ピク
セルとしての動作をさせることができる。

【００５８】ここでの特長は１つの画素に２つのＣ／Ｔ
ＦＴが設けられていることにより、画素電極１７は３つ
の値の液晶電位Ｖ_LCに固定されることである。 その動
作を図９および図１１を用いて説明する。図９において
は、４×４マトリクス構成の液晶表示を行う際の本発明
の回路図を示し、図１１は駆動信号波形のタイミングチ
ャートを示している。

【００５９】本実施例の場合、Ｘ_1aＸ_1b、Ｘ_2aＸ_2b、Ｘ
_3aＸ_3b、Ｘ_4aＸ_4bは各々一対のデータ線として機能す
る。また、Ｙ₁ 、Ｙ₂ 、Ｙ₃ 、Ｙ₄ は走査線として機能
している。また、図９中のＡＡ、ＡＢ・・・ＤＤは対応
する位置の画素のアドレスを意味している。

【００６０】この様な４×４構成の表示において、今ア
ドレスＡＡ、ＡＢ、ＢＡ、ＢＢの４つの画素に対応す
る、信号波形と液晶電位と実際に液晶に印加される電位
差のタイミングチャートを図１１に示します。図１１に
おいて、横軸は時間を示している。１フレームを時間Ｔ
１からＴ２の間としてこの間を４つに分割して、走査線
Ｙ₁ 、Ｙ₂ 、Ｙ₃ 、Ｙ₄ 線には順次走査して走査信号を
印加している。また、Ｘ ₁ 、Ｘ₂ 、Ｘ₃ 、Ｘ₄ 線には図
１１のようなデータ信号が印加されている。図では
Ｘ_1a、Ｘ_2a、Ｘ_3a、Ｘ_4aのみを記載しているが実際には
Ｘ_1b、Ｘ_2b、Ｘ_3b、Ｘ _4bにはＸ_1a、Ｘ_2a、Ｘ_3a、Ｘ_4aと
極性の異なる同じ波形が印加されており、時間Ｔ１から
Ｔ２の間はＡＡの画素のみ選択されてオンまたはオフさ
れる。すなわちＴ₁ からｔ₁ の間に一対のデータ線Ｘ₁
に対してデータ信号を印加して、この時間内にＡＡの画
素の液晶にはしきい値をこえる電圧が印加されることに
なり液晶が駆動される。この時、液晶表示装置の対抗電
極にオフセット電圧が印加されている。図１１では次の
時間Ｔ２からＴ３にも全く同じ信号波形を印加し、ＡＡ
の表示を行っている。

【００６１】次に時間Ｔ３からＴ４及びＴ４からＴ５で
は４つの画素を全く選択しない信号が印加されている。
さらに時間Ｔ５からＴ６では再びＡＡの画素を選択して
いる信号が印加されている。

【００６２】次に時間Ｔ６からＴ８は一対のデータ線に
印加する信号の論理を反転させた信号が印加され、また
対抗電極には時間Ｔ１からＴ６の間に印加されていた信
号とは極性の異なるオフセット電圧が印加されて、交流
化信号が液晶に加えられている。この交流化信号によ
り、時間Ｔ１からＴ６の間に正に偏っていた電荷をキャ
ンセルすることができる。実際には、時間Ｔ２からＴ４
に加えられていた信号のうち、一対のＸ₁ 、Ｘ₂ 、
Ｘ₃ 、Ｘ₄ 線の論理を反転し、つまり選択信号と非選択
信号を入れ換え、対抗電極のオフセット電圧の正負を入
れ換えることにより、前半のフレームではＡＡの画素を
選択し、後半のフレームでは４つの画素を選択しない交
流化信号を印加でき液晶を駆動することが可能となっ
た。

【００６３】このように、本発明の駆動によると非常に
簡単な、パルス信号をデータ線および一対の走査線に加
えるだけで、液晶表示を行える。また実施例１と同様に
走査線側の信号電圧を変化させて階調表示を行うことが
できる。

【００６４】「実施例３」この実施例は図３および図８
に対応した液晶表示装置の構成を有するものを使用し
て、本実施例を行った。この図面より明らかな如く、Ｙ
線のデータ線３を中央に配設し、一対の走査線の第１の
走査線５と第２の走査線８に挟まれた部分を１つのピク
セル２３としている。１つのピクセルは２つの透明導電
膜の画素電極１７、２６から構成され、画素１７はＮＴ
ＦＴ１３とＰＴＦＴ２２が接続され、画素２６にはＮＴ
ＦＴ２４と、ＰＴＦＴ２５がおのおのＣ／ＴＦＴ構成と
して連結させている。ゲイト電極はすべてデータ線３に
連結され、２つのＮＴＦＴは第１の走査線３に、また２
つのＰＴＦＴは第２の走査線８に連結されている。これ
ら２つのＣ／ＴＦＴの一方が、ゲイト電極とチャネル形
成領域との間にリ−クがあり不良であった場合でも、ピ
クセルとしての動作をさせることができる。 かくする
と、たとえ一方の画素が中途半端にしか動作しなくなっ
ても、他方の画素が正常動作をし、カラ−化をした時、
グレ−スケ−ルの劣化の程度を下げることができた。

【００６５】その動作を図９および図１２を用いて説明
する。図９においては、４×４マトリクス構成の液晶表
示を行う際の本発明の回路図を示し、図１２は駆動信号
波形のタイミングチャートを示している。

【００６６】本実施例の場合、Ｘ_1aＸ_1b、Ｘ_2aＸ_2b、Ｘ
_3aＸ_3b、Ｘ_4aＸ_4bは各々一対の走査信号線として機能す
る。また、Ｙ₁ 、Ｙ₂ 、Ｙ₃ 、Ｙ₄ はデータ線として機
能している。また、図９中のＡＡ、ＡＢ・・・ＤＤは対
応する位置の画素のアドレスを意味している。

【００６７】この様な４×４構成の表示において、今ア
ドレスＡＡ、ＡＢ、ＢＡ、ＢＢの４つの画素に対応す
る、信号波形と液晶電位と実際に液晶に印加される電位
差のタイミングチャートを図１２に示します。図１２に
おいて、横軸は時間を示している。１フレームを時間Ｔ
１からＴ２の間としてこの間を１６に分割して、一対の
走査線４対を順次走査して走査信号を印加している。図
ではＸ_1a、Ｘ_2a、Ｘ_3a、Ｘ_4aのみを記載しているが実際
にはＸ_1b、Ｘ_2b、Ｘ_3b、Ｘ_4bにはＸ_1a、Ｘ_2a、Ｘ _3a、Ｘ
_4aと極性の異なる同じ波形が印加されている。また、Ｙ
₁ 、Ｙ₂ 、Ｙ₃ 、Ｙ₄ 線には図１２のようなデータ信号
が印加されておりそのタイミングは選択する画素のアド
レスにより、１フレーム中の１６分割された特定の時間
にデータ線にデータ信号が印加される、時間Ｔ１からＴ
２の間はＡＡの画素のみ選択されてオンまたはオフされ
ている。即ち、Ｔ₁ からｔ₁ の間にデータ線Ｙ₁ に対し
てデータ信号を印加して、この時間内にＡＡの画素の液
晶にはしきい値をこえる電圧が印加され液晶が駆動され
る。この時、液晶表示装置の対抗電極にオフセット電圧
が印加されている。 次に時間Ｔ２からＴ３では４つの
画素を全く選択しない信号が印加されている。

【００６８】次に時間Ｔ３からＴ４はデータ線に印加す
る信号の論理を反転させた信号が印加され、また対抗電
極には時間Ｔ１からＴ３の間に印加されていた信号とは
極性の異なるオフセット電圧が印加されて、交流化信号
が液晶に加えられている。この交流化信号により、時間
Ｔ１からＴ３の間に正に偏っていた電荷をキャンセルす
ることができる。すなわち、時間Ｔ１からＴ２に加えら
れていた信号のうち、Ｙ₁ 、Ｙ₂ 、Ｙ₃ 、Ｙ₄ 線の論理
を反転し、すなわち選択信号と非選択信号を入れ換え、
対抗電極のオフセット電圧の正負を入れ換えることによ
り、前半のフレームではＡＡの画素を選択し、後半のフ
レームでは４つの画素を選択しない交流化信号を印加で
き液晶を駆動することが可能となった。

【００６９】このように、本発明の駆動によると非常に
簡単な、パルス信号をデータ線および一対の走査線に加
えるだけで、液晶表示を行える。本実施例においては、
走査する側をＹ線として、走査を行ったが特にこの構成
に限定されることはなく、Ｘ線側を走査する側とするこ
とも可能である。また、データ信号をランダムに各デー
タ線に印加して、画素をランダムに選択してゆくことも
可能である。その他、ここに記載されていないことは実
施例１、２に記されたことと同様である。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の構成によっ
て、従来閾値ばらつきが大きく、また液晶材料の急峻性
が悪い分散型液晶の場合でも、大面積、大容量素子数の
表示、駆動が出来、その結果従来の分散型液晶電気光学
素子に比べて、表示容量の増加が出来た。

【００７１】また本発明の構成により、液晶電位をフロ
−ティングとしないため、安定した表示を行うことがで
きる。また、アクティブ素子としてのＣ／ＴＦＴの駆動
能力が高いため、動作マ−ジンを拡大でき、さらに周辺
の駆動回路をより簡単にすることが可能で表示装置の小
型化、製造コストの低減に効果がある。また、３本の信
号線と対抗電極に非常に単純な信号で高い駆動能力を発
揮することができる。

【００７２】不良ＴＦＴが一部にあっても同相出力であ
るためその補償をある程度行うことができる。

【００７３】さらに、液晶材料を電気分解させないため
に液晶の駆動としては必須の交流化信号駆動をＣ／ＴＦ
Ｔのゲイト信号線に加える信号の論理を反転させ、対抗
電極に印加するオフセット電圧の極性を反転するという
簡単なことで達成できた。

【００７４】また、第３の信号線の信号の電圧を任意に
可変するとそれに従って液晶に実際に加わる電位差を可
変することができる。これにより階調表示を行うことが
できる。特に液晶駆動のしきい値が明確でないもの、す
なわちスレッショルドがなだらかな分散型液晶等には特
によく適した駆動法で十分な階調表示を行うことができ
る。また、その他の階調方法として、１つの表示画面に
対して、複数フレームの駆動信号を液晶に印加すること
により１画面を表示する場合は特定の画素に加える選択
信号を全フレーム数より減らすことにより、容易に階調
表示を行うことができる。

【００７５】本発明における表示媒体としては、透過型
の液晶表示装置または反射型の液晶表示装置として用い
得る。また使用可能な液晶材料としては、前述のネマテ
ィック液晶、コレステリック液晶またはスメクティック
液晶を用い得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】相補型ＴＦＴを用いたアクティブ型表示装置の
回路図を示す。

【図２】相補型ＴＦＴを用いたアクティブ型表示装置の
回路図を示す。

【図３】相補型ＴＦＴを用いたアクティブ型表示装置の
回路図を示す。

【図４】本発明の駆動波形を示す。

【図５】従来のアクティブ型液晶装置の回路図を示す。

【図６】図１に対応した液晶表示装置の一方の基板の平
面図を示す。

【図７】図２に対応した液晶表示装置の一方の基板の平
面図を示す。

【図８】図３に対応した液晶表示装置の一方の基板の平
面図を示す。

【図９】相補型ＴＦＴを用いた４×４アクティブ型液晶
装置の回路図を示す。

【図１０】本発明の駆動信号波形とそのタイミングチャ
ートの一例を示す。

【図１１】本発明の駆動信号波形とそのタイミングチャ
ートの一例を示す。

【図１２】本発明の駆動信号波形とそのタイミングチャ
ートの一例を示す。

【図１３】本発明で使用したＣ／ＴＦＴの作製工程図を
示す。

【図１４】従来の分散型液晶の電気光学特性を示す。

【図１５】従来のＴＦＴを使用した液晶電気光学装置の
縦断面図を示す。

【符号の説明】 〜・・・フォトマスクを用いたプロセス １、２・・・周辺回路 ３、４・・・第３の信号線 ５、６・・・第１の信号線 ７、８・・・第２の信号線 １３・・・・ＮＴＦＴ １６・・・・対抗電極 １７・・・・画素電極 ２２・・・・ＰＴＦＴ ２３・・・・画素

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁表面上に形成された薄膜トランジスタ
   を有するアクティブマトリクス型表示装置であって、 前記薄膜トランジスタ上には平坦化膜が形成されてお
   り、 前記平坦化膜上には前記薄膜トランジスタのソース又は
   ドレインに接続された画素電極が形成されており、 前記薄膜トランジスタのソース及びドレイン領域の酸素
   濃度は７×１０¹⁹ｃｍ ^-3以下であることを特徴とするア
   クティブマトリクス型表示装置。
2. 【請求項２】絶縁表面上に形成された珪素膜を有する薄
   膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型表示装
   置であって、 前記珪素膜のホウ素濃度は１×１０¹⁵ｃｍ^-3〜１×１０
   ¹⁸ｃｍ^-3であり、 前記薄膜トランジスタ上には平坦化膜が形成されてお
   り、 前記平坦化膜上には前記薄膜トランジスタのソース又は
   ドレインに接続された画素電極が形成されており、 前記薄膜トランジスタのソース及びドレイン領域の酸素
   濃度は７×１０¹⁹ｃｍ ^-3以下であることを特徴とするア
   クティブマトリクス型表示装置。
3. 【請求項３】絶縁表面上に形成された薄膜トランジスタ
   を有するアクティブマトリクス型表示装置であって、 前記薄膜トランジスタ上には平坦化膜が形成されてお
   り、 前記平坦化膜上には前記薄膜トランジスタのソース又は
   ドレインに接続された画素電極が形成されており、 前記薄膜トランジスタのソース及びドレイン領域の酸素
   濃度は７×１０¹⁹ｃｍ ^-3以下であり、 前記薄膜トランジスタの電子移動度が１５〜３００ｃｍ
   ² ／Ｖｓ、かつホール移動度が１０〜２００ｃｍ² ／Ｖ
   ｓであることを特徴とするアクティブマトリクス型表示
   装置。
4. 【請求項４】絶縁表面上に形成された珪素膜を有する薄
   膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型表示装
   置であって、 前記珪素膜のホウ素濃度は１×１０¹⁵ｃｍ^-3〜１×１０
   ¹⁸ｃｍ^-3であり、 前記薄膜トランジスタ上には平坦化膜が形成されてお
   り、 前記平坦化膜上には前記薄膜トランジスタのソース又は
   ドレインに接続された画素電極が形成されており、 前記薄膜トランジスタのソース及びドレイン領域の酸素
   濃度は７×１０¹⁹ｃｍ ^-3以下であり、 前記薄膜トランジスタの電子移動度が１５〜３００ｃｍ
   ² ／Ｖｓ、かつホール移動度が１０〜２００ｃｍ² ／Ｖ
   ｓであることを特徴とするアクティブマトリクス型表示
   装置。
5. 【請求項５】前記平坦化膜は、有機樹脂膜であることを
   特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載のアクテ
   ィブマトリクス型表示装置。
6. 【請求項６】前記有機樹脂は、ポリイミドであることを
   特徴とする請求項５に記載のアクティブマトリクス型表
   示装置。