JP2000347634A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
調化を実現できるアクティブマトリクス型液晶表示装置
を提供すること。 【解決手段】 本発明によると、OCBモードで表示を
行う液晶表示装置において、時間階調と電圧階調とを組
み合わせて階調表示を行う。その際に、1フレームを時
間階調のビット数に応じてサブフレームに分割し、サブ
フレームの表示を行う時に、液晶にイニシャライズ電圧
を印加する。
Description
電圧階調と時間階調との両方によって階調表示を行う液
晶表示装置に関する。
成した半導体装置、例えば薄膜トランジスタ(TFT)
を作製する技術が急速に発達してきている。その理由
は、アクティブマトリクス型液晶表示装置の需要が高ま
ってきたことによる。
マトリクス状に配置された数十〜数百万個もの画素領域
にそれぞれ画素TFTが配置され、各画素TFTに接続
された画素電極に出入りする電荷を画素TFTのスイッ
チング機能により制御するものである。
に、望ましくはフルカラー表示が行える多階調表示が求
められている。
置の中でも、表示装置の高精細化、高解像度化に伴い、
高速駆動が可能なデジタル駆動方式のアクティブマトリ
クス型液晶表示装置が注目されてきている。
型液晶表示装置には、外部から入力されるデジタルビデ
オデータをアナログデータ(階調電圧)に変換するD/
A変換回路(DAC)が必要である。D/A変換回路に
は、様々な種類のものが存在する。
型液晶表示装置の多階調表示能力は、このD/A変換回
路の能力、つまりD/A変換回路が何ビットのデジタル
ビデオデータをアナログデータに変換することができる
かに依存している。例えば、一般的に、2ビットのデジ
タルビデオデータを処理するD/A変換回路を有する液
晶表示装置であれば、22=4階調表示を行うことがで
き、8ビットならば28=256階調表示を行うことが
でき、またnビットならば2n階調表示を行うことがで
きる。
めには、D/A変換回路の回路構成が複雑になり、かつ
レイアウト面積が大きくなる。最近では、D/A変換回
路をアクティブマトリクス回路と同一基板上にポリシリ
コンTFTによって形成する液晶表示装置が報告されて
きている。しかし、この場合、D/A変換回路の回路構
成が複雑になると、D/A変換回路の歩留まりが低下
し、液晶表示装置の歩留まりも低下してしまう。また、
D/A変換回路のレイアウト面積が大きくなると、小型
の液晶表示装置を実現することが困難になる。
置の大画面化、高精細化、高解像度化に伴い、1画素に
画像データを書き込む時間が短くなり、従来よく用いら
れているネマチック液晶を用いたTNモード(ツイスト
ネマチックモード)では、液晶分子の応答速度が問題と
なってきた。
像度化および多階調化を実現できるアクティブマトリク
ス型液晶表示装置の実現が望まれている。
れたものであり、大画面化、高精細化、高解像度化、多
階調化を実現することのできる液晶表示装置を提供する
ものである。
の液晶表示装置の概略構成図が示されている。101は
デジタルドライバを有する液晶パネルである。液晶パネ
ル101は、アクティブマトリクス基板101−1およ
び対向基板101−2を有している。アクティブマトリ
クス基板101−1には、ソースドライバ101−1−
1、ゲートドライバ101−1−2および101−1−
3、複数の画素TFTがマトリクス状に配置されたアク
ティブマトリクス回路101−1−4を有している。ソ
ースドライバ101−1−1およびゲートドライバ10
1−1−2ならびに101−1−3は、アクティブマト
リクス回路101−1−4を駆動する。また、対向基板
101−2は、対向電極101−2−1を有している。
なお、端子COMは、対向電極に信号を供給する端子を
示している。
理回路である。デジタルビデオデータ時間階調処理回路
102は、外部から入力されるmビットデジタルビデオ
データのうちnビットのデジタルビデオデータを、nビ
ットの電圧階調の為のデジタルビデオデータに変換す
る。mビットのデジタルビデオデータのうち(m−n)
ビットの階調情報は、時間階調によって表現される。
02によって変換されたnビットデジタルビデオデータ
は、液晶パネル101に入力される。液晶パネル101
に入力されたnビットデジタルビデオデータは、ソース
ドライバ101−1−1に入力され、ソースドライバ内
のD/A変換回路でアナログ階調データに変換され、各
ソース信号線に供給され、画素TFTに供給される。
電極の電位を制御する対向電極制御信号を液晶パネル1
01の対向電極101−2−1に供給する。
と液晶パネルとを使い分けている。本明細書では、少な
くともアクティブマトリクス回路を有するものを液晶パ
ネルと呼ぶことにする。
ルの概略構成図について説明する、図2および図3を参
照する。図2および図3には、液晶パネル101を構成
するアクティブマトリクス基板101−1、対向基板、
および液晶101−3が示されている。本発明に用いら
れる液晶パネルは、いわゆるπセル構造を有しており、
OCB(Optically Compensated
Bend)モードという表示モードを用いている。π
セル構造とは、液晶分子のプレチルト角がアクティブマ
トリクス基板と対向基板との基板間の中心面に対して面
対称の関係で配向された構造である。πセル構造の配向
状態は、基板間に電圧が印加されていない時はスプレイ
配向となり、電圧を印加すると図2に示すようなベンド
配向に移行する。さらに電圧を印加するとベンド配向の
液晶分子が両基板が基板と垂直に配向し、光が透過する
状態となる。
は、液晶がベンド配向した液晶パネルと2軸性位相差板
111と透過軸が互いに直行した一対の偏光板とを有し
ている。OCBモードによる表示においては、リタデー
ションの視角依存性を、2軸性位相差板によって3次元
的に補償している。
い時には、図3に示すようなスプレイ配向をしている。
モードより約10倍速い高速応答性を現できる。
30に示す。301はアナログドライバを有する液晶パ
ネルである。液晶表示装置301は、アクティブマトリ
クス基板301−1および対向基板301−2を有して
いる。アクティブマトリクス基板301−1には、ソー
スドライバ301−1−1、ゲートドライバ301−1
−2および301−1−3、複数の画素TFTがマトリ
クス状に配置されたアクティブマトリクス回路301−
1−4を有している。ソースドライバ301−1−1お
よびゲートドライバ301−1−2ならびに301−1
−3は、アクティブマトリクス回路301−1−4を駆
動する。また、対向基板301−2は、対向電極301
−2−1を有している。なお、端子COMは、対向電極
に信号を供給する端子を示している。
供給されるアナログビデオデータをmビットデジタルビ
デオデータに変換する。303はデジタルビデオデータ
時間階調処理回路である。デジタルビデオデータ時間階
調処理回路303は、入力されるmビットデジタルビデ
オデータのうちnビットのデジタルビデオデータを、n
ビットの電圧階調の為のデジタルビデオデータに変換す
る。入力されるmビットのデジタルビデオデータのうち
(m−n)ビットの階調情報は、時間階調によって表現
される。デジタルビデオデータ時間階調処理回路303
によって変換されたnビットデジタルビデオデータは、
D/A変換回路304に入力され、アナログビデオデー
タに変換される。D/A変換回路304によって変換さ
れたアナログビデオデータは、液晶表示装置301に入
力される。液晶表示装置301に入力されたアナログビ
デオデータは、ソースドライバに入力され、ソースドラ
イバ内のサンプリング回路によってサンプリングされ、
各ソース信号線に供給され、画素TFTに供給される。
電極の電位を制御する対向電極制御信号を液晶パネル3
01の対向電極301−2−1に供給する。
施形態において、詳しく説明する。
素TFTがマトリクス状に配置されたアクティブマトリ
クス回路および前記アクティブマトリクス回路を駆動す
るソースドライバおよびゲートドライバを有するアクテ
ィブマトリクス基板と、対向電極を有する対向基板と、
を有する液晶表示装置であって、OCBモードによって
表示を行い、外部から入力されるmビットデジタルビデ
オデータのうち、nビットを電圧階調の情報として、か
つ(m−n)ビットを時間階調の情報として(m、nは
共に2以上の正数、かつm>n)用いることによって、
電圧階調と時間階調とを同時に行うことを特徴とする液
晶表示装置が提供される。
数の画素TFTがマトリクス状に配置されたアクティブ
マトリクス回路および前記アクティブマトリクス回路を
駆動するソースドライバおよびゲートドライバを有する
アクティブマトリクス基板と、対向電極を有する対向基
板と、を有する液晶表示装置であって、OCBモードに
よって表示を行い、外部から入力されるmビットデジタ
ルビデオデータのうち、nビットを電圧階調の情報とし
て、かつ(m−n)ビットを時間階調の情報として
(m、nは共に2以上の正数、かつm>n)用いること
によって、電圧階調および時間階調を、それぞれ前、
後、または相前後して行うことを特徴とする液晶表示装
置が提供される。
複数の画素TFTがマトリクス状に配置されたアクティ
ブマトリクス回路および前記アクティブマトリクス回路
を駆動するソースドライバおよびゲートドライバを有す
るアクティブマトリクス基板と、対向電極を有する対向
基板と、外部から入力されるmビットデジタルビデオデ
ータをnビットデジタルビデオデータに変換し、前記ソ
ースドライバに前記nビットデジタルビデオデータを供
給する回路と(m、nは共に2以上の正数、m>n)、
を有する液晶表示装置であって、電圧階調と時間階調と
を同時に行い、2m-n個のサブフレームによって1フレ
ームの映像を形成することによって表示を行い、前記2
m-n個のサブフレームの表示の開始時に液晶分子の配向
をベンド配向にするための電圧を印加することを特徴と
する液晶表示装置が提供される。
数の画素TFTがマトリクス状に配置されたアクティブ
マトリクス回路および前記アクティブマトリクス回路を
駆動するソースドライバおよびゲートドライバを有する
アクティブマトリクス基板と、対向電極を有する対向基
板と、外部から入力されるmビットデジタルビデオデー
タをnビットデジタルビデオデータに変換し、前記ソー
スドライバに前記nビットデジタルビデオデータを供給
する回路と(m、nは共に2以上の正数、m>n)、を
有する液晶表示装置であって、電圧階調と時間階調と
を、それぞれ前、後、または相前後して行い、前記2
m-n個のサブフレームの表示の開始時に液晶分子の配向
をベンド配向にするための電圧を印加することを特徴と
する液晶表示装置が提供される。
数の画素TFTがマトリクス状に配置されたアクティブ
マトリクス回路および前記アクティブマトリクス回路を
駆動するソースドライバおよびゲートドライバを有する
アクティブマトリクス基板と、対向電極を有する対向基
板と、外部から入力されるmビットデジタルビデオデー
タをnビットデジタルビデオデータに変換し、前記ソー
スドライバに前記nビットデジタルビデオデータを供給
する回路と(m、nは共に2以上の正数、m>n)、を
有する液晶表示装置であって、電圧階調と時間階調とを
同時に行い、2m-n個のサブフレームによって1フレー
ムの映像を形成することによって表示を行い、前記2
m-n個のサブフレームによって構成されるフレームの表
示の開始時に液晶分子の配向をベンド配向にするための
電圧を印加することを特徴とする液晶表示装置が提供さ
れる。
数の画素TFTがマトリクス状に配置されたアクティブ
マトリクス回路および前記アクティブマトリクス回路を
駆動するソースドライバおよびゲートドライバを有する
アクティブマトリクス基板と、対向電極を有する対向基
板と、外部から入力されるmビットデジタルビデオデー
タをnビットデジタルビデオデータに変換し、前記ソー
スドライバに前記nビットデジタルビデオデータを供給
する回路と(m、nは共に2以上の正数、m>n)、を
有する液晶表示装置であって、電圧階調と時間階調と
を、それぞれ前、後、または相前後して行い、前記2
m-n個のサブフレームによって構成されるフレームの表
示の開始時に液晶分子の配向をベンド配向にするための
電圧を印加することを特徴とする液晶表示装置が提供さ
れる。
てもよい。
てもよい。
もって詳しく説明する。ただし、本発明の液晶表示装置
は、以下の実施形態に限定されるわけではない。
図4に示す。本実施形態においては、説明の簡略のた
め、外部から4ビットデジタルビデオデータが供給され
る液晶表示装置を例にとる。
成図が示されている。401はデジタルドライバを有す
る液晶パネルである。液晶パネル401は、アクティブ
マトリクス基板401−1および対向基板401−2を
有している。アクティブマトリクス基板401−1に
は、ソースドライバ401−1−1、ゲートドライバ4
01−1−2および401−1−3、複数の画素TFT
がマトリクス状に配置されたアクティブマトリクス回路
401−1−4を有している。ソースドライバ401−
1−1およびゲートドライバ401−1−2ならびに4
01−1−3は、アクティブマトリクス回路401−1
−4を駆動する。また、対向基板401−2は、対向電
極401−2−1を有している。なお、端子COMは、
対向電極に信号を供給する端子を示している。
た様なOCBモードを表示モードとして用いている。
理回路である。デジタルビデオデータ時間階調処理回路
402は、外部から入力される4ビットデジタルビデオ
データのうち2ビットのデジタルビデオデータを、電圧
階調の為の2ビットデジタルビデオデータに変換する。
4ビットのデジタルビデオデータのうち残り2ビットの
階調情報は、時間階調によって表現される。
02によって変換された後の2ビットデジタルビデオデ
ータは、液晶パネル401に入力される。液晶パネル4
01に入力された2ビットデジタルビデオデータは、ソ
ースドライバに入力され、ソースドライバ内のD/A変
換回路(図示せず)でアナログ階調データに変換され、
各ソース信号線に供給される。
対向電極の電位を制御する対向電極制御信号を液晶パネ
ル401の対向電極401−2−1に供給する。
パネル401の回路回路構成、特にアクティブマトリク
ス回路401−1−4について、図5を用いて説明す
る。
クス回路401−1−4は、(x×y)個の画素を有し
ている。それぞれの画素には、説明の便宜上、P1,1、
P2,1、・・・、Py,x等の符号が付けられている。ま
た、それぞれの画素は、画素TFT501、保持容量5
02を有している。また、アクティブマトリクス基板と
対向基板との間には、液晶が挟まれている。液晶502
は、各画素に対応する液晶を模式的に示したものであ
る。
は、1ライン分の画素(例えば、P1,1、P1,2、・・
・、P1,x)を同時に駆動する、いわゆる線順次駆動を
行う。言い換えると、1ライン分の画素に同時にアナロ
グ階調電圧を書き込む。全ての画素(P1,1〜Py,x)に
アナログ階調電圧を書き込むのに要する時間を1フレー
ム期間(Tf)と呼ぶことにする。また、本実施形態で
は、1フレーム期間(Tf)を4分割した期間をサブフ
レーム期間(Tsf)と呼ぶことにする。さらに、1ライ
ン分の画素(例えば、P1,1、P1,2、・・・、P1,x)
にアナログ階調電圧を書き込むのに要する時間を1サブ
フレームライン期間(Tsfl)と呼ぶことにする。
御回路からの対向電極制御信号が供給される。なお、対
向電極が電気的に接続された端子COMに対向電極制御
信号が供給されるようになっている。
示について説明する。本実施形態の液晶表示装置に外部
から供給されるデジタルビデオデータは4ビットであ
り、16階調の情報を有している。ここで、図6を参照
する。図6には、本実施形態の液晶表示装置の表示階調
レベルが示されている。電圧レベルVLはD/A変換回
路に入力される最低の電圧レベルであり、また、電圧レ
ベルVHはD/A変換回路に入力される最高の電圧レベ
ルである。
4階調の電圧レベルを実現するために、電圧レベルVH
と電圧レベルVLとの間をほぼ等電圧レベルに4分割
し、その電圧レベルのステップをαとした。なお、α=
(VH−VL)/4である。よって、本実施形態のD/A
変換回路が出力する電圧階調レベルは、デジタルビデオ
データのアドレスが(00)の時はVLとなり、デジタ
ルビデオデータのアドレスが(01)の時はVL+αと
なり、デジタルビデオデータのアドレスが(10)の時
はVL+2αとなり、デジタルビデオデータのアドレス
が(11)の時はVL+3αとなる。
電圧階調レベルは、上述の様にVL、(VL+α)、(V
L+2α)、および(VL+3α)の4通りである。そこ
で、本発明においては、時間階調表示を組合わせること
によって、液晶表示装置の表示階調レベルの数を上げる
ことができる。
ビデオデータのうちの2ビット分の情報を時間階調表示
に用いることによって、電圧レベルのステップαをほぼ
4等分した電圧階調レベルに相当する表示階調レベルを
実現することができる。つまり、本実施例の液晶表示装
置は、VL、VL+α/4、VL+2α/4、VL+3α/
4、VL+α、VL+5α/4、VL+6α/4、VL+7
α/4、VL+2α、VL+9α/4、VL+10α/
4、VL+11α/4、VL+3αの電圧階調レベルに相
当する表示階調レベルを実現することができる。
タルビデオデータアドレスと、時間階調処理後デジタル
ビデオデータアドレスおよびそれに対応する電圧階調レ
ベルと、時間階調を組み合わせた表示階調レベルとの対
応を下記の表1に示す。
ては、4ビットデジタルビデオデータのアドレスが(1
100)〜(1111)までは同じ階調電圧レベル(V
L+3α)が出力される。
に実際に印加される電圧であるとしてもよい。つまり、
表1に示す階調電圧レベルは、後述の対向電極に印加さ
れるVCOMを考慮にいれた電圧レベルであるとしてもよ
い。
Tfを4つのサブフレーム期間(1st Tsf、2nd Tsf、
3rd Tsf、および4th Tsf)に分割して表示を行ってい
る。さらに、本実施形態の液晶表示装置は、線順次駆動
を行うので、1フレーム期間において、各画素は1サブ
フレームライン期間(Tsfl)の間、階調電圧が書き込
まれる。よって、各サブフレーム期間(1st Tsf、2nd
Tsf、3rd Tsf、および4th Tsf)に対応する各サブフ
レームライン期間(1st Tsfl、2nd Tsfl、3rd Tsf
l、および4th Tsfl)に、時間階調処理後の2ビットデ
ジタルビデオデータのアドレスがD/A変換回路に入力
され、D/A変換回路から階調電圧が出力される。4つ
のサブフレームライン期間(1st Tsfl、2nd Tsfl、3r
d Tsfl、および4th Tsfl)に書き込まれる階調電圧に
よって4回のサブフレームの表示が高速に行われ、結果
として1フレームの表示階調は、各サブフレームライン
期間の階調電圧レベルの総和を時間平均したものにな
る。このようにして、電圧階調と時間階調とを同時に行
う。
は、各サブフレーム期間において、サブフレームライン
期間が始まる前に、イニシャライズ期間(Ti)を設け
ている。このイニシャライズ期間(Ti)において、全
ての画素に、ある電圧Vi(画素電極イニシャライズ電
圧)を印加し、かつ対向電極にある電圧VCOMi(対向電
極イニシャライズ電圧)を印加することによって、スプ
レイ配向にある液晶をベンド配向に移行させる。
ては、2ビットデジタルビデオデータを扱うD/A変換
回路を用いる場合でも、24−3=13階調の階調レベ
ルの表示を行うことができる。
sfl、2nd Tsfl、3rd Tsfl、および4th)に書き込まれ
るデジタルビデオデータのアドレス(または階調電圧レ
ベル)は、表1以外の組合わせによっても設定され得
る。例えば、表1においては、デジタルビデオデータア
ドレスが(0010)の時には、第3サブフレームライ
ン期間(3rd Tsfl)および第4サブフレームライン期
間(4th Tsfl)に、(VL+α)の階調電圧が書き込ま
れるように示されているが、本発明を実現するために
は、この組合わせに限定されるわけではない。つまり、
デジタルビデオデータアドレスが(0010)の時に
は、第1サブフレームライン期間〜第4サブフレームラ
イン期間の4個のサブフレーム期間のうち、計2個のサ
ブフレーム期間に(VL+α)の階調電圧が書き込まれ
るようにすればよく、どのサブフレーム期間に(VL+
α)の階調電圧が書き込まれるようにするかは自由に設
定できる。
および図8には、本実施形態の液晶表示装置の駆動タイ
ミングチャートが示されている。図7および図8には、
画素P1,1、画素P2,1、画素P3,1、および画素Py,1が
例にとって示されている。なお、図面の都合上、図7お
よび図8の2図を用いて説明している。
第1サブフレーム期間(1st Tsf)、第2サブフレーム
期間(2nd Tsf)、第3サブフレーム期間(3rd Ts
f)、および第4サブフレーム期間(4th Tsf)によっ
て構成される。各サブフレーム期間の始まりには、イニ
シャライズ期間(Ti)があり、このイニシャライズ期
間(Ti)には、全ての画素に、画素電極イニシャライ
ズ電圧(Vi)が印加される。また、イニシャライズ期
間(Ti)には、対向電極(COM)には、対向電極イ
ニシャライズ電圧(VCOMi)が印加される。
ライズ期間(Ti)においては、画素電極と対向電極と
に挟まれた液晶には(Vi+VCOMi)の電圧が印加され
ることになり、スプレイ配向していた液晶分子がベンド
配向し、その後の画像情報を有するアナログ階調電圧の
印加によっても高速応答が可能な状態になる。
ライズ期間(Ti)経過後、画素P1,1には、第1サブフ
レームライン期間(1st Tsfl)にデジタルビデオデー
タがD/A変換回路によってアナログ階調電圧に変換さ
れ書き込まれる。なお、イニシャライズ期間(Ti)経
過後は、対向電極にはVCOMが印加される。なおV
COMは、表示画面のチラツキ具合をみて調整できるよう
になっている。また、VCOMは0Vであってもよい。
る液晶や表示具合等に応じて最適な値を設定することが
望ましい。
ータがD/A変換回路によってアナログ階調電圧に変換
され書き込まれた後、次のサブフレームライン期間に
は、画素P2,1〜画素P2,xにデジタルビデオデータがD
/A変換回路によってアナログ階調電圧に変換され書き
込まれる。
有するアナログ階調電圧が順に書き込まれる。よって第
1サブフレーム期間が終了する。
第2サブフレーム期間が始まる。第2サブフレーム期間
(2nd Tsf)においても、イニシャライズ期間(Ti)
には、対向電極(COM)には、対向電極イニシャライ
ズ電圧(VCOMi)が供給される。第2サブフレーム期間
においてもイニシャライズ期間(Ti)経過後、画素P
1,1〜画素P1,xには、第2サブフレームライン期間(2n
d Tsfl)にデジタルビデオデータがD/A変換回路に
よってアナログ階調電圧に変換され書き込まれる。画素
P1,1〜画素P1,xにデジタルビデオデータがD/A変換
回路によってアナログ階調電圧に変換され書き込まれた
後、次のサブフレームライン期間には、画素P2,1〜画
素P2,xにデジタルビデオデータがD/A変換回路によ
ってアナログ階調電圧に変換され書き込まれる。なお、
イニシャライズ期間(Ti)経過後は、対向電極にはV
COMが印加される。
有するアナログ階調電圧が順に書き込まれる。よって第
2サブフレーム期間が終了する。
第4サブフレーム期間(4th Tsf)においても同様の動
作が行われる。
ら第4サブフレーム期間迄が終了する。
ム期間が始まる(図8)。本実施形態では、フレーム期
間ごとに液晶に印加される電界の向きが逆となるフレー
ム反転を行う。よって、第2のフレーム期間において
は、画素電極供給される画素電極イニシャライズ電圧
(Vi)および階調電圧は、対向電極を基準電位とした
時に、第1のフレーム期間と逆極性の電圧が印加される
ことになる。
素(例えば、画素P1,1)の画素電極にサブフレーム期
間ごとに書き込まれる階調電圧レベルと、フレーム期間
における階調表示レベルとの関係を示した例である。
ず、イニシャライズ期間(Ti)においては、画素電極
にイニシャライズ電圧(Vi)が印加され、スプレイ配
向にある液晶がベンド配向に移行する。イニシャライズ
期間(Ti)終了後、第1のサブフレームライン期間(1
st Tsfl)には(VL+α)の階調電圧が書き込まれ、
第1のサブフレーム期間(1st Tsf)には階調電圧(V
L+α)に対応した階調表示が行われる。第2サブフレ
ームライン期間(2nd Tsfl)には(VL+2α)の階調
電圧が書き込まれ、第2のサブフレーム期間(2nd Ts
f)には階調電圧(VL+α)に対応した階調表示が行わ
れる。第3のサブフレームライン期間(3rdTsfl)には
(VL+2α)の階調電圧が書き込まれ、第3のサブフ
レーム期間(3rd Tsf)には階調電圧(VL+2α)に
対応した階調表示が行われる。第4のサブフレームライ
ン期間(1st Tsfl)には(VL+2α)の階調電圧が書
き込まれ、第4のサブフレーム期間(4th Tsf)には階
調電圧(VL+2α)に対応した階調表示が行われる。
よって、1フレーム目の階調表示レベルは、(VL+7
α/4)の階調電圧レベルに対応した階調表示となる。
イニシャライズ期間(Ti)においては、画素電極にイ
ニシャライズ電圧(Vi)が印加され、スプレイ配向に
ある液晶がベンド配向に移行する。イニシャライズ期間
(Ti)終了後、第1のサブフレームライン期間(1st
Tsfl)には(VL+2α)の階調電圧が書き込まれ、第
1のサブフレーム期間(1st Tsf)には階調電圧(VL
+2α)に対応した階調表示が行われる。第2サブフレ
ームライン期間(2nd Tsfl)には(VL+2α)の階調
電圧が書き込まれ、第2のサブフレーム期間(2nd Ts
f)には階調電圧(VL+2α)に対応した階調表示が行
われる。第3のサブフレームライン期間(3rd Tsfl)
には(VL+3α)の階調電圧が書き込まれ、第3のサ
ブフレーム期間(3rd Tsf)には階調電圧(VL+3
α)に対応した階調表示が行われる。第4のサブフレー
ムライン期間(1st Tsfl)には(VL+3α)の階調電
圧が書き込まれ、第4のサブフレーム期間(4th Tsf)
には階調電圧(VL+3α)に対応した階調表示が行わ
れる。よって、1フレーム目の階調表示レベルは、(V
L+10α/4)の階調電圧レベルに対応した階調表示
となる。
圧レベルを実現するために、電圧レベルVHと電圧レベ
ルVLとの間をほぼ等電圧レベルに分割し、その電圧レ
ベルのステップをαとしたが、電圧レベルVHと電圧レ
ベルVLとの間を等電圧レベルに分割せず任意に設定し
た場合でも、本発明の効果はある。
のD/A変換回路に電圧レベルVHと電圧レベルVLとを
入力し階調電圧レベルを実現できるようにしたが、3以
上の電圧レベルの入力によって階調電圧レベルを実現す
るようにすることもできる。
ムライン期間に書き込まれる階調電圧レベルを表1のよ
うに設定したが、既述したように、表1に限定されるわ
けではない。
される4ビットデジタルビデオデータのうち2ビットの
デジタルビデオデータを、2ビットの電圧階調の為のデ
ジタルビデオデータに変換し、4ビットのデジタルビデ
オデータのうち2ビットの階調情報は、時間階調によっ
て表現されるようにした。ここで、一般に、外部からm
ビットのデジタルビデオデータが時間階調処理回路によ
って、nビットデジタルビデオデータが、階調電圧の為
のデジタルビデオデータに変換され、(m−n)ビット
の階調情報は、時間階調によって表現される場合を考え
る。なお、m、nは共に2以上の整数であり、m>nと
する。
レーム期間(Tsf)との関係は、 Tf=2m-n・Tsf となり、(2m−(2m-n−1))通りの階調表示を行う
ことができる。
n=2の場合を例にとって説明したが、これらの場合に
限定されるわけではないことは、言うまでもない。m=
12かつn=4であってもよい。また、m=8かつn=
2であってもよい。また、m=8かつn=6であっても
よい。また、m=10かつn=2であってもよいし、そ
の他の場合であってもよい。
れ前、後、または相前後して行うようにしてもよい。
おける本発明の液晶表示装置の構成において、サブフレ
ームごとにフレーム反転駆動を行った場合について説明
する。
態の液晶表示装置の駆動タイミングチャートが示されて
いる。図10は、画素P1,1、画素P2,1、画素P3,1、
および画素Py,1が例にとって示されている。
レーム期間(Tf)は、第1サブフレーム期間(1st T
sf)、第2サブフレーム期間(2nd Tsf)、第3サブフ
レーム期間(3rd Tsf)、および第4サブフレーム期間
(4th Tsf)によって構成される。各サブフレーム期間
の始まりには、イニシャライズ期間(Ti)があり、こ
のイニシャライズ期間(Ti)には、全ての画素に、画
素電極イニシャライズ電圧(Vi)が印加される。ま
た、イニシャライズ期間(Ti)には、対向電極(CO
M)には、対向電極イニシャライズ電圧(VCOMi)が印
加される。
ライズ期間(Ti)においては、画素電極と対向電極と
に挟まれた液晶には(Vi+VCOMi)の電圧が印加され
ることになり、スプレイ配向していた液晶分子がベンド
配向し、その後の画像情報を有するアナログ階調電圧の
印加によっても高速応答が可能な状態になる。
ライズ期間(Ti)経過後、画素P1,1には、第1サブフ
レームライン期間(1st Tsfl)にデジタルビデオデー
タがD/A変換回路によってアナログ階調電圧に変換さ
れ、そのアナログ階調電圧が書き込まれる。なお、画素
P1,1〜画素P1,xには、同時に、それぞれの画素に対応
したアナログ階調電圧が書き込まれる。なお、イニシャ
ライズ期間(Ti)経過後は、対向電極にはVCOMが印加
される。なおVCOMは、表示画面のチラツキ具合をみて
調整できるようになっている。また、本実施形態におい
てもVCOMは0Vであってもよい。
ータがD/A変換回路によってアナログ階調電圧に変換
され書き込まれた後、次のサブフレームライン期間に
は、画素P2,1〜画素P2,xにデジタルビデオデータがD
/A変換回路によってアナログ階調電圧に変換され書き
込まれる。
有するアナログ階調電圧が順に書き込まれる。よって第
1サブフレーム期間が終了する。
第2サブフレーム期間が始まる。第2サブフレーム期間
(2nd Tsf)においても、イニシャライズ期間(Ti)
には、対向電極(COM)には、対向電極イニシャライ
ズ電圧(VCOMi)が供給される。なお、本実施形態にお
いては、サブフレーム期間毎に液晶に印加される電界の
向きが逆になるようにしている。第2サブフレーム期間
においてもイニシャライズ期間(Ti)経過後、画素P
1,1〜画素P1,xには、第1サブフレームライン期間(1s
t Tsfl)にデジタルビデオデータがD/A変換回路に
よってアナログ階調電圧に変換され書き込まれる。画素
P1,1〜画素P1,xにデジタルビデオデータがD/A変換
回路によってアナログ階調電圧に変換され書き込まれた
後、次のサブフレームライン期間には、画素P2,1〜画
素P2,xにデジタルビデオデータがD/A変換回路によ
ってアナログ階調電圧に変換され書き込まれる。なお、
イニシャライズ期間(Ti)経過後は、対向電極にはV
COMが印加される。
有するアナログ階調電圧が順に書き込まれる。よって第
2サブフレーム期間が終了する。
第4サブフレーム期間(4th Tsf)においても同様の動
作が行われる。
ら第4サブフレーム期間迄が終了する。
ム期間が始まる(図示せず)。
レーム期間毎に液晶に印加される電界の向きが逆になる
サブフレーム反転方式によって表示を行うので、よりち
らつきの少ない表示が可能となる。
おける本発明の液晶表示装置の構成において、第1サブ
フレーム期間にだけイニシャライズ期間を設け、イニシ
ャライズ電圧(ViおよびVCOM)を印加し、かつフレー
ム反転駆動を行う場合について説明する。
態の液晶表示装置の駆動タイミングチャートが示されて
いる。図11には、画素P1,1、画素P2,1、画素P3,
1、および画素Py,1が例にとって示されている。
レーム期間(Tf)は、第1サブフレーム期間(1st T
sf)、第2サブフレーム期間(2nd Tsf)、第3サブフ
レーム期間(3rd Tsf)、および第4サブフレーム期間
(4th Tsf)によって構成される。上述の実施形態1と
ことなるのは、第1サブフレーム期間の始まりにだけ、
イニシャライズ期間(Ti)があり、このイニシャライ
ズ期間(Ti)には、全ての画素に、画素電極イニシャ
ライズ電圧(Vi)が印加される点である。
対向電極(COM)には、対向電極イニシャライズ電圧
(VCOMi)が印加されることは同様である。
ライズ期間(Ti)においては、画素電極と対向電極と
に挟まれた液晶には(Vi+VCOMi)の電圧が印加され
ることになり、スプレイ配向していた液晶分子がベンド
配向し、その後の画像情報を有するアナログ階調電圧の
印加によっても高速応答が可能な状態になる。
ライズ期間(Ti)経過後、画素P1,1には、第1サブフ
レームライン期間(1st Tsfl)にデジタルビデオデー
タがD/A変換回路によってアナログ階調電圧に変換さ
れ、そのアナログ階調電圧が書き込まれる。なお、画素
P1,1〜画素P1,xには、同時に、それぞれの画素に対応
したアナログ階調電圧が書き込まれる。なお、イニシャ
ライズ期間(Ti)経過後は、対向電極にはVCOMが印加
される。なおVCOMは、表示画面のチラツキ具合をみて
調整できるようになっている。また、本実施形態におい
てもVCOMは0Vであってもよい。
ータがD/A変換回路によってアナログ階調電圧に変換
され書き込まれた後、次のサブフレームライン期間に
は、画素P2,1〜画素P2,xにデジタルビデオデータがD
/A変換回路によってアナログ階調電圧に変換され書き
込まれる。
有するアナログ階調電圧が順に書き込まれる。よって第
1サブフレーム期間が終了する。
第2サブフレーム期間が始まる。第2サブフレーム期間
(2nd Tsf)においては、イニシャライズ期間(Ti)
を設けない。よって、第2サブフレーム期間の開始時
に、イニシャライズ電圧(ViおよびVCOM)が画素に印
加されることはない。画素P1,1〜画素P1,xには、第1
サブフレームライン期間(1st Tsfl)にデジタルビデ
オデータがD/A変換回路によってアナログ階調電圧に
変換され書き込まれる。画素P1,1〜画素P1,xにデジタ
ルビデオデータがD/A変換回路によってアナログ階調
電圧に変換され書き込まれた後、次のサブフレームライ
ン期間には、画素P2,1〜画素P2,xにデジタルビデオデ
ータがD/A変換回路によってアナログ階調電圧に変換
され書き込まれる。
有するアナログ階調電圧が順に書き込まれる。よって第
2サブフレーム期間が終了する。
第4サブフレーム期間(4th Tsf)においても、第2サ
ブフレーム期間(2nd Tsf)と同様の動作が行われる。
ら第4サブフレーム期間迄が終了する。
ム期間が始まる(図示せず)。
ルビデオデータが入力される液晶表示装置について説明
する。図12を参照する。図12には、本実施例の液晶
表示装置の概略構成図が示されている。液晶表示装置1
001は、アクティブマトリクス基板1001−1およ
び対向基板1001−2を有している。アクティブマト
リクス基板1001−1には、ソースドライバ1001
−1−1ならびに1001−1−2、ゲートドライバ1
001−1−3、複数の画素TFTがマトリクス状に配
置されたアクティブマトリクス回路1001−1−4、
デジタルビデオデータ時間階調処理回路1001−1−
5、および対向電極駆動回路1001−1−6を有して
いる。また、対向基板1001−2は、対向電極100
1−2−1を有している。なお、端子COMは、対向電
極に信号を供給する端子を示している。
に、デジタルビデオデータ時間階調処理回路および対向
電極駆動回路がアクティブマトリクス基板上に一体形成
されており、液晶表示装置が形成されている。
001−1−5は、外部から入力される10ビットデジ
タルビデオデータのうち8ビットのデジタルビデオデー
タを、8ビットの電圧階調の為のデジタルビデオデータ
に変換する。10ビットのデジタルビデオデータのうち
2ビットの階調情報は、時間階調によって表現される。
001−5によって変換された8ビットデジタルビデオ
データは、ソースドライバ1001−1−1および10
01−1−2に入力され、ソースドライバ内のD/A変
換回路(図示せず)でアナログ階調電圧に変換され、各
ソース信号線に供給される。
本実施形態の液晶表示装置の回路構成がより詳しく示さ
れている。ソースドライバ1001−1−1は、シフト
レジスタ回路1001−1−1−1、ラッチ回路1(1
001−1−1−2)、ラッチ回路2(1001−1−
1−3)、D/A変換回路(1001−1−1−4)を
有している。その他、バッファ回路やレベルシフタ回路
(いずれも図示せず)を有している。また、説明の便宜
上、D/A変換回路1001−1−1−4にはレベルシ
フタ回路が含まれている。
スドライバ1001−1−1と同じ構成を有する。な
お、ソースドライバ1001−1−1は、奇数番目のソ
ース信号線に画像信号(階調電圧)を供給し、ソースド
ライバ1001−1−2は、偶数番目のソース信号線に
画像信号を供給するようになっている。
液晶表示装置においては、回路レイアウトの都合上、ア
クティブマトリクス回路の上下を挟むように2つのソー
スドライバ1001−1−1および1001−1−2を
設けたが、回路レイアウト上、可能であれば、ソースド
ライバを1つだけ設けるようにしても良い。
であり、シフトレジスタ回路、バッファ回路、レベルシ
フタ回路等(いずれも図示せず)を有している。
4は、1920×1080(横×縦)の画素を有してい
る。各画素の構成は、上記実施形態1で説明したものと
同様である。
ジタルビデオデータを扱うD/A変換回路1001−1
−1−4を有している。また、外部から供給される10
ビットデジタルビデオデータのうち2ビット分の情報を
時間階調を行うために用いる。なお、時間階調について
は、上述の実施形態1と同様に考えられる。
8−3=253通りの階調表示を行うことができる。
法については、上述の実施形態1〜実施形態3のいずれ
の方法をも用いることができる。
作製方法例について説明する。ここでは、アクティブマ
トリクス回路とその周辺に設けられる駆動回路のTFT
を同時に作製する方法について説明する。
程:図14(A)〕図14(A)において、基板700
1には、無アルカリガラス基板や石英基板を使用するこ
とが望ましい。その他にもシリコン基板や金属基板の表
面に絶縁膜を形成したものを基板としても良い。
る表面には、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、または
窒化酸化シリコン膜からなる下地膜7002をプラズマ
CVD法やスパッタ法で100〜400nmの厚さに形
成した。例えば下地膜7002として、窒化シリコン膜
7002を25〜100nm、ここでは50nmの厚さ
に、酸化シリコン膜7003を50〜300nm、ここ
では150nmの厚さとした2層構造で形成すると良
い。下地膜7002は基板からの不純物汚染を防ぐため
に設けられるものであり、石英基板を用いた場合には必
ずしも設けなくても良い。
mの厚さの、非晶質シリコン膜を公知の成膜法で形成し
た。非晶質シリコン膜は含有水素量にもよるが、好まし
くは400〜550℃で数時間加熱して脱水素処理を行
い、含有水素量を5atom%以下として、結晶化の工程を
行うことが望ましい。また、非晶質シリコン膜をスパッ
タ法や蒸着法などの他の作製方法で形成しても良いが、
膜中に含まれる酸素、窒素などの不純物元素を十分低減
させておくことが望ましい。ここでは、下地膜と非晶質
シリコン膜とは、同じ成膜法で形成することが可能であ
るので両者を連続形成しても良い。下地膜を形成後、一
旦大気雰囲気にさらされないようにすることで表面の汚
染を防ぐことが可能となり、作製されるTFTの特性バ
ラツキを低減させることができる。
形成する工程は、公知のレーザー結晶化技術または熱結
晶化の技術を用いれば良い。また、シリコンの結晶化を
助長する触媒元素を用いて熱結晶化の方法で結晶質シリ
コン膜を作製しても良い。その他に、微結晶シリコン膜
を用いても良いし、結晶質シリコン膜を直接堆積成膜し
ても良い。さらに、単結晶シリコンを基板上に貼りあわ
せるSOI(SiliconOn Insulators)の公知技術を使
用して結晶質シリコン膜を形成しても良い。
要な部分をエッチング除去して、島状半導体層7004
〜7006を形成した。結晶質シリコン膜のnチャネル
型TFTが作製される領域には、しきい値電圧を制御す
るため、あらかじめ1×10 15〜5×1017cm-3程度
の濃度でボロン(B)を添加しておいても良い。
覆って、酸化シリコンまたは窒化シリコンを主成分とす
るゲート絶縁膜7007を形成した。ゲート絶縁膜70
07は、10〜200nm、好ましくは50〜150n
mの厚さに形成すれば良い。例えば、プラズマCVD法
でN2OとSiH4を原料とした窒化酸化シリコン膜を7
5nm形成し、その後、酸素雰囲気中または酸素と塩酸
の混合雰囲気中、800〜1000℃で熱酸化して11
5nmのゲート絶縁膜としても良い。(図14(A))
導体層7004、7006及び配線を形成する領域の全
面と、島状半導体層7005の一部(チャネル形成領域
となる領域を含む)にレジストマスク7008〜701
1を形成し、n型を付与する不純物元素を添加して低濃
度不純物領域7012を形成した。この低濃度不純物領
域7012は、後にCMOS回路のnチャネル型TFT
に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極と重なるLDD領
域(本明細書中ではLov領域という。なお、ovとはover
lapの意味である。)を形成するための不純物領域であ
る。なお、ここで形成された低濃度不純物領域に含まれ
るn型を付与する不純物元素の濃度を(n-)で表すこ
ととする。従って、本明細書中では低濃度不純物領域7
012をn-領域と言い換えることができる。
離しないでプラズマ励起したイオンドープ法でリンを添
加した。勿論、質量分離を行うイオンインプランテーシ
ョン法を用いても良い。この工程では、ゲート絶縁膜7
007を通してその下の半導体層にリンを添加した。添
加するリン濃度は、5×1017〜5×1018atoms/cm 3
の範囲にするのが好ましく、ここでは1×1018atoms/
cm3とした。
1を除去し、窒素雰囲気中で400〜900℃、好まし
くは550〜800℃で1〜12時間の熱処理を行な
い、この工程で添加されたリンを活性化する工程を行な
った。
成:図14(C)〕第1の導電膜7013を、タンタル
(Ta)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タン
グステン(W)から選ばれた元素またはいずれかを主成
分とする導電性材料で、10〜100nmの厚さに形成
した。第1の導電膜7013としては、例えば窒化タン
タル(TaN)や窒化タングステン(WN)を用いるこ
とが望ましい。さらに、第1の導電膜7013上に第2
の導電膜7014をTa、Ti、Mo、Wから選ばれた
元素またはいずれかを主成分とする導電性材料で、10
0〜400nmの厚さに形成した。例えば、Taを20
0nmの厚さに形成すれば良い。また、図示しないが、
第1の導電膜7013の下に導電膜7013、7014
(特に導電膜7014)の酸化防止のためにシリコン膜
を2〜20nm程度の厚さで形成しておくことは有効で
ある。
p+領域の形成:図15(A)〕レジストマスク701
5〜7018を形成し、第1の導電膜と第2の導電膜
(以下、積層膜として取り扱う)をエッチングして、p
チャネル型TFTのゲート電極7019、ゲート配線7
020、7021を形成した。なお、nチャネル型TF
Tとなる領域の上には全面を覆うように導電膜702
2、7023を残した。
8をそのまま残してマスクとし、pチャネル型TFTが
形成される半導体層7004の一部に、p型を付与する
不純物元素を添加する工程を行った。ここではボロンを
その不純物元素として、ジボラン(B2H6)を用いてイ
オンドープ法(勿論、イオンインプランテーション法で
も良い)で添加した。ここでは5×1020〜3×1021
atoms/cm3の濃度にボロンを添加した。なお、ここで形
成された不純物領域に含まれるp型を付与する不純物元
素の濃度を(p++)で表すこととする。従って、本明細
書中では不純物領域7024、7025をp++領域と言
い換えることができる。
7015〜7018を使用してゲート絶縁膜7007を
エッチング除去して、島状半導体層7004の一部を露
出させた後、p型を付与する不純物元素を添加する工程
を行っても良い。その場合、加速電圧が低くて済むた
め、島状半導体膜に与えるダメージも少ないし、スルー
プットも向上する。
(B)〕次に、レジストマスク7015〜7018は除
去した後、レジストマスク7026〜7029を形成
し、nチャネル型TFTのゲート電極7030、703
1を形成した。このときゲート電極7030はn-領域
7012とゲート絶縁膜を介して重なるように形成し
た。
レジストマスク7026〜7029を除去し、レジスト
マスク7032〜7034を形成した。そして、nチャ
ネル型TFTにおいて、ソース領域またはドレイン領域
として機能する不純物領域を形成する工程を行なった。
レジストマスク7034はnチャネル型TFTのゲート
電極7031を覆う形で形成した。これは、後の工程に
おいてアクティブマトリクス回路のnチャネル型TFT
に、ゲート電極と重ならないようにLDD領域を形成す
るためである。
して不純物領域7035〜7039を形成した。ここで
も、フォスフィン(PH3)を用いたイオンドープ法
(勿論、イオンインプランテーション法でも良い)で行
い、この領域のリンの濃度は1×1020〜1×1021at
oms/cm3とした。なお、ここで形成された不純物領域7
037〜7039に含まれるn型を付与する不純物元素
の濃度を(n+)で表すこととする。従って、本明細書
中では不純物領域7037〜7039をn+領域と言い
換えることができる。また、不純物領域7035、70
36は既にn-領域が形成されていたので、厳密には不
純物領域7037〜7039よりも若干高い濃度でリン
を含む。
7032〜7034およびゲート電極7030をマスク
としてゲート絶縁膜7007をエッチングし、島状半導
体膜7005、7006の一部を露出させた後、n型を
付与する不純物元素を添加する工程を行っても良い。そ
の場合、加速電圧が低くて済むため、島状半導体膜に与
えるダメージも少ないし、スループットも向上する。
レジストマスク7032〜7034を除去し、アクティ
ブマトリクス回路のnチャネル型TFTとなる島状半導
体層7006にn型を付与する不純物元素を添加する工
程を行った。こうして形成された不純物領域7040〜
7043には前記n-領域と同程度かそれより少ない濃
度(具体的には5×1016〜1×1018atoms/cm3)の
リンが添加されるようにした。なお、ここで形成された
不純物領域7040〜7043に含まれるn型を付与す
る不純物元素の濃度を(n --)で表すこととする。従っ
て、本明細書中では不純物領域7040〜7043をn
--領域と言い換えることができる。また、この工程では
ゲート電極で隠された不純物領域7067を除いて全て
の不純物領域にn-の濃度でリンが添加されているが、
非常に低濃度であるため無視して差し支えない。
後に第1の層間絶縁膜の一部となる保護絶縁膜7044
を形成した。保護絶縁膜7044は窒化シリコン膜、酸
化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜またはそれらを組み
合わせた積層膜で形成すれば良い。また、膜厚は100
〜400nmとすれば良い。
またはp型を付与する不純物元素を活性化するために熱
処理工程を行った。この工程はファーネスアニール法、
レーザーアニール法、またはラピッドサーマルアニール
法(RTA法)で行うことができる。ここではファーネ
スアニール法で活性化工程を行った。加熱処理は、窒素
雰囲気中において300〜650℃、好ましくは400
〜550℃、ここでは450℃、2時間の熱処理を行っ
た。
中で、300〜450℃で1〜12時間の熱処理を行
い、島状半導体層を水素化する工程を行った。この工程
は熱的に励起された水素により半導体層のダングリング
ボンドを終端する工程である。水素化の他の手段とし
て、プラズマ水素化(プラズマにより励起された水素を
用いる)を行っても良い。
光膜、画素電極、保持容量の形成:図16(C)〕活性
化工程を終えたら、保護絶縁膜7044の上に0.5〜
1.5μm厚の層間絶縁膜7045を形成した。前記保
護絶縁膜7044と層間絶縁膜7045とでなる積層膜
を第1の層間絶縁膜とした。
たはドレイン領域に達するコンタクトホールが形成さ
れ、ソース電極7046〜7048と、ドレイン電極7
049、7050を形成した。図示していないが、本実
施例ではこの電極を、Ti膜を100nm、Tiを含む
アルミニウム膜300nm、Ti膜150nmをスパッ
タ法で連続して形成した3層構造の積層膜とした。
て、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、または窒化酸化
シリコン膜で50〜500nm(代表的には200〜3
00nm)の厚さで形成した。その後、この状態で水素
化処理を行うとTFTの特性向上に対して好ましい結果
が得られた。例えば、3〜100%の水素を含む雰囲気
中で、300〜450℃で1〜12時間の熱処理を行う
と良く、あるいはプラズマ水素化法を用いても同様の効
果が得られた。なお、ここで後に画素電極とドレイン電
極を接続するためのコンタクトホールを形成する位置に
おいて、パッシベーション膜7051に開口部を形成し
ておいても良い。
膜7052を約1μmの厚さに形成した。有機樹脂とし
ては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミド
アミド、BCB(ベンゾシクロブテン)等を使用するこ
とができる。有機樹脂膜を用いることの利点は、成膜方
法が簡単である点や、比誘電率が低いので、寄生容量を
低減できる点、平坦性に優れる点などが上げられる。な
お上述した以外の有機樹脂膜や有機系SiO化合物などを
用いることもできる。ここでは、基板に塗布後、熱重合
するタイプのポリイミドを用い、300℃で焼成して形
成した。
域において、第2の層間絶縁膜7052上に遮光膜70
53を形成した。遮光膜7053はアルミニウム(A
l)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)から選ばれた
元素またはいずれかを主成分とする膜で100〜300
nmの厚さに形成した。そして、遮光膜7054の表面
に陽極酸化法またはプラズマ酸化法により30〜150
nm(好ましくは50〜75nm)の厚さの酸化膜70
54を形成した。ここでは遮光膜7053としてアルミ
ニウム膜またはアルミニウムを主成分とする膜を用い、
酸化膜7054として酸化アルミニウム膜(アルミナ
膜)を用いた。
設ける構成としたが、絶縁膜をプラズマCVD法、熱C
VD法またはスパッタ法などの気相法によって形成して
も良い。その場合も膜厚は30〜150nm(好ましく
は50〜75nm)とすることが好ましい。また、酸化
シリコン膜、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、D
LC(Diamond like carbon)膜または有機樹脂膜を
用いても良い。さらに、これらを組み合わせた積層膜を
用いても良い。
ン電極7050に達するコンタクトホールを形成し、画
素電極7055を形成した。なお、画素電極7056、
7057はそれぞれ隣接する別の画素の画素電極であ
る。画素電極7055〜7057は、透過型液晶表示装
置とする場合には透明導電膜を用い、反射型の液晶表示
装置とする場合には金属膜を用いれば良い。ここでは透
過型の液晶表示装置とするために、酸化インジウム・ス
ズ(ITO)膜を100nmの厚さにスパッタ法で形成
した。
7053とが酸化膜7054を介して重なった領域70
58が保持容量を形成した。
なるCMOS回路とアクティブマトリクス回路とを有し
たアクティブマトリクス基板が完成した。なお、ドライ
バー回路となるCMOS回路にはnチャネル型TFT7
081、pチャネル型TFT7082が形成され、アク
ティブマトリクス回路にはnチャネル型TFTでなる画
素TFT7083が形成された。
1には、チャネル形成領域7061およびソース領域7
062、ドレイン領域7063がそれぞれp+領域で形
成された。また、nチャネル型TFT7082には、チ
ャネル形成領域7064、ソース領域7065、ドレイ
ン領域7066、ゲート絶縁膜を介してゲート電極と重
なったLDD領域(以下、Lov領域という。なお、ovと
はoverlapの意である。)7067が形成された。この
時、ソース領域7065、ドレイン領域7066はそれ
ぞれ(n-+n+)領域で形成され、Lov領域7067は
n-領域で形成された。
形成領域7068、7069、ソース領域7070、ド
レイン領域7071、ゲート絶縁膜を介してゲート電極
と重ならないLDD領域(以下、Loff領域という。な
お、offとはoffsetの意である。)7072〜707
5、Loff領域7073、7074に接したn+領域70
76が形成された。この時、ソース領域7070、ドレ
イン領域7071はそれぞれn+領域で形成され、Loff
領域7072〜7075はn--領域で形成された。
ブマトリクス回路およびドライバー回路が要求する回路
仕様に応じて各回路を形成するTFTの構造を最適化
し、半導体装置の動作性能および信頼性を向上させるこ
とができた。具体的には、nチャネル型TFTは回路仕
様に応じてLDD領域の配置を異ならせ、Lov領域また
はLoff領域を使い分けることによって、同一基板上に
高速動作またはホットキャリア対策を重視したTFT構
造と低オフ電流動作を重視したTFT構造とを実現し
た。
速動作を重視するシフトレジスタ回路、分周波回路、信
号分割回路、レベルシフタ回路、バッファ回路などのロ
ジック回路に適している。また、nチャネル型TFT7
083は低オフ電流動作を重視したアクティブマトリク
ス回路、サンプリング回路(サンプルホールド回路)に
適している。
領域の長さ(幅)は0.5〜3.0μm、代表的には
1.0〜1.5μmとすれば良い。また、画素TFT7
083に設けられるLoff領域7072〜7075の長
さ(幅)は0.5〜3.5μm、代表的には2.0〜
2.5μmとすれば良い。
板が完成する。
ティブマトリクス基板をもとに、液晶表示装置を作製す
る工程を説明する。
ス基板に配向膜(図示せず)を形成する。本実施形態で
は、配向膜にはポリイミドを用いた。次に、対向基板を
用意する。対向基板は、ガラス基板、透明導電膜から成
る対向電極、配向膜(いずれも図示せず)とで構成され
る。
ミド膜を用いた。なお、配向膜形成後、ラビング処理を
施した。なお、本実施形態では、配向膜に比較的大きな
プレチル角を持つようなポリイミドを用いた。
クス基板と対向基板とを公知のセル組み工程によって、
シール材やスペーサ(いずれも図示せず)などを介して
貼り合わせる。その後、両基板の間に液晶を注入し、封
止剤(いずれも図示せず)によって完全に封止する。本
実施形態では、液晶にネマチック液晶を用いた。
ン膜の結晶化の方法の代わりに、レーザー光(代表的に
はエキシマレーザー光)によって、非晶質シリコン膜の
結晶化を行ってもよい。
に、スマートカット、SIMOX、エルトラン等のSO
I構造(SOI基板)を用いて他のプロセスを行っても
よい。
別の作製方法について説明する。ここでは、アクティブ
マトリクス回路とその周辺に設けられる駆動回路のTF
Tを同時に作製する方法について説明する。
程:図17(A)〕図17(A)において、基板600
1には、無アルカリガラス基板や石英基板を使用するこ
とが望ましい。その他にもシリコン基板や金属基板の表
面に絶縁膜を形成したものを基板としても良い。
る表面には、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、または
窒化酸化シリコン膜からなる下地膜6002をプラズマ
CVD法やスパッタ法で100〜400nmの厚さに形
成した。例えば下地膜6002として、窒化シリコン膜
6002を25〜100nm、ここでは50nmの厚さ
に、酸化シリコン膜6003を50〜300nm、ここ
では150nmの厚さとした2層構造で形成すると良
い。下地膜6002は基板からの不純物汚染を防ぐため
に設けられるものであり、石英基板を用いた場合には必
ずしも設けなくても良い。
mの厚さの、非晶質シリコン膜を公知の成膜法で形成し
た。非晶質シリコン膜は含有水素量にもよるが、好まし
くは400〜550℃で数時間加熱して脱水素処理を行
い、含有水素量を5atom%以下として、結晶化の工程を
行うことが望ましい。また、非晶質シリコン膜をスパッ
タ法や蒸着法などの他の作製方法で形成しても良いが、
膜中に含まれる酸素、窒素などの不純物元素を十分低減
させておくことが望ましい。ここでは、下地膜と非晶質
シリコン膜とは、同じ成膜法で形成することが可能であ
るので両者を連続形成しても良い。下地膜を形成後、一
旦大気雰囲気にさらされないようにすることで表面の汚
染を防ぐことが可能となり、作製されるTFTの特性バ
ラツキを低減させることができる。
形成する工程は、公知のレーザー結晶化技術または熱結
晶化の技術を用いれば良い。また、シリコンの結晶化を
助長する触媒元素を用いて熱結晶化の方法で結晶質シリ
コン膜を作製しても良い。その他に、微結晶シリコン膜
を用いても良いし、結晶質シリコン膜を直接堆積成膜し
ても良い。さらに、単結晶シリコンを基板上に貼りあわ
せるSOI(SiliconOn Insulators)の公知技術を使
用して結晶質シリコン膜を形成しても良い。
要な部分をエッチング除去して、島状半導体層6004
〜6006を形成した。結晶質シリコン膜のnチャネル
型TFTが作製される領域には、しきい値電圧を制御す
るため、あらかじめ1×10 15〜5×1017cm-3程度
の濃度でボロン(B)を添加しておいても良い。
覆って、酸化シリコンまたは窒化シリコンを主成分とす
るゲート絶縁膜6007を形成した。ゲート絶縁膜60
07は、10〜200nm、好ましくは50〜150n
mの厚さに形成すれば良い。例えば、プラズマCVD法
でN2OとSiH4を原料とした窒化酸化シリコン膜を7
5nm形成し、その後、酸素雰囲気中または酸素と塩酸
の混合雰囲気中、800〜1000℃で熱酸化して11
5nmのゲート絶縁膜としても良い。(図17(A))
導体層6004、6006及び配線を形成する領域の全
面と、島状半導体層6005の一部(チャネル形成領域
となる領域を含む)にレジストマスク6008〜601
1を形成し、n型を付与する不純物元素を添加して低濃
度不純物領域6012、6013を形成した。この低濃
度不純物領域6012、6013は、後にCMOS回路
のnチャネル型TFTに、ゲート絶縁膜を介してゲート
電極と重なるLDD領域(本明細書中ではLov領域とい
う。なお、ovとはoverlapの意味である。)を形成する
ための不純物領域である。なお、ここで形成された低濃
度不純物領域に含まれるn型を付与する不純物元素の濃
度を(n-)で表すこととする。従って、本明細書中で
は低濃度不純物領域6012、6013をn -領域と言
い換えることができる。
離しないでプラズマ励起したイオンドープ法でリンを添
加した。勿論、質量分離を行うイオンインプランテーシ
ョン法を用いても良い。この工程では、ゲート絶縁膜6
007を通してその下の半導体層にリンを添加した。添
加するリン濃度は、5×1017〜5×1018atoms/cm 3
の範囲にするのが好ましく、ここでは1×1018atoms/
cm3とした。
1を除去し、窒素雰囲気中で400〜900℃、好まし
くは550〜800℃で1〜12時間の熱処理を行な
い、この工程で添加されたリンを活性化する工程を行な
った。
成:図17(C)〕第1の導電膜6014を、タンタル
(Ta)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タン
グステン(W)から選ばれた元素またはいずれかを主成
分とする導電性材料で、10〜100nmの厚さに形成
した。第1の導電膜6014としては、例えば窒化タン
タル(TaN)や窒化タングステン(WN)を用いるこ
とが望ましい。さらに、第1の導電膜6014上に第2
の導電膜6015をTa、Ti、Mo、Wから選ばれた
元素またはいずれかを主成分とする導電性材料で、10
0〜400nmの厚さに形成した。例えば、Taを20
0nmの厚さに形成すれば良い。また、図示しないが、
第1の導電膜6014の下に導電膜6014、6015
(特に導電膜6015)の酸化防止のためにシリコン膜
を2〜20nm程度の厚さで形成しておくことは有効で
ある。
p+領域の形成:図18(A)〕レジストマスク601
6〜6019を形成し、第1の導電膜と第2の導電膜
(以下、積層膜として取り扱う)をエッチングして、p
チャネル型TFTのゲート電極6020、ゲート配線6
021、6022を形成した。なお、nチャネル型TF
Tとなる領域の上には全面を覆うように導電膜602
3、6024を残した。
9をそのまま残してマスクとし、pチャネル型TFTが
形成される半導体層6004の一部に、p型を付与する
不純物元素を添加する工程を行った。ここではボロンを
その不純物元素として、ジボラン(B2H6)を用いてイ
オンドープ法(勿論、イオンインプランテーション法で
も良い)で添加した。ここでは5×1020〜3×1021
atoms/cm3の濃度にボロンを添加した。なお、ここで形
成された不純物領域に含まれるp型を付与する不純物元
素の濃度を(p++)で表すこととする。従って、本明細
書中では不純物領域6025、6026をp++領域と言
い換えることができる。
6016〜6019を使用してゲート絶縁膜6007を
エッチング除去して、島状半導体層6004の一部を露
出させた後、p型を付与する不純物元素を添加する工程
を行っても良い。その場合、加速電圧が低くて済むた
め、島状半導体膜に与えるダメージも少ないし、スルー
プットも向上する。
(B)〕次に、レジストマスク6016〜6019は除
去した後、レジストマスク6027〜6030を形成
し、nチャネル型TFTのゲート電極6031、603
2を形成した。このときゲート電極6031はn-領域
6012、6013とゲート絶縁膜を介して重なるよう
に形成した。
レジストマスク6027〜6030を除去し、レジスト
マスク6033〜6035を形成した。そして、nチャ
ネル型TFTにおいて、ソース領域またはドレイン領域
として機能する不純物領域を形成する工程を行なった。
レジストマスク6035はnチャネル型TFTのゲート
電極6032を覆う形で形成した。これは、後の工程に
おいてアクティブマトリクス回路のnチャネル型TFT
に、ゲート電極と重ならないようにLDD領域を形成す
るためである。
して不純物領域6036〜6040を形成した。ここで
も、フォスフィン(PH3)を用いたイオンドープ法
(勿論、イオンインプランテーション法でも良い)で行
い、この領域のリンの濃度は1×1020〜1×1021at
oms/cm3とした。なお、ここで形成された不純物領域6
038〜6040に含まれるn型を付与する不純物元素
の濃度を(n+)で表すこととする。従って、本明細書
中では不純物領域6038〜6040をn+領域と言い
換えることができる。また、不純物領域6036、60
37は既にn-領域が形成されていたので、厳密には不
純物領域6038〜6040よりも若干高い濃度でリン
を含む。
6033〜6035およびゲート電極6031をマスク
としてゲート絶縁膜6007をエッチングし、島状半導
体膜6005、6006の一部を露出させた後、n型を
付与する不純物元素を添加する工程を行っても良い。そ
の場合、加速電圧が低くて済むため、島状半導体膜に与
えるダメージも少ないし、スループットも向上する。
レジストマスク6033〜6035を除去し、アクティ
ブマトリクス回路のnチャネル型TFTとなる島状半導
体層6006にn型を付与する不純物元素を添加する工
程を行った。こうして形成された不純物領域6041〜
6044には前記n-領域と同程度かそれより少ない濃
度(具体的には5×1016〜1×1018atoms/cm3)の
リンが添加されるようにした。なお、ここで形成された
不純物領域6041〜6044に含まれるn型を付与す
る不純物元素の濃度を(n --)で表すこととする。従っ
て、本明細書中では不純物領域6041〜6044をn
--領域と言い換えることができる。また、この工程では
ゲート電極で隠された不純物領域6068を除いて全て
の不純物領域にn-の濃度でリンが添加されているが、
非常に低濃度であるため無視して差し支えない。
後に第1の層間絶縁膜の一部となる保護絶縁膜6045
を形成した。保護絶縁膜6045は窒化シリコン膜、酸
化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜またはそれらを組み
合わせた積層膜で形成すれば良い。また、膜厚は100
〜400nmとすれば良い。
またはp型を付与する不純物元素を活性化するために熱
処理工程を行った。この工程はファーネスアニール法、
レーザーアニール法、またはラピッドサーマルアニール
法(RTA法)で行うことができる。ここではファーネ
スアニール法で活性化工程を行った。加熱処理は、窒素
雰囲気中において300〜650℃、好ましくは400
〜550℃、ここでは450℃、2時間の熱処理を行っ
た。
中で、300〜450℃で1〜12時間の熱処理を行
い、島状半導体層を水素化する工程を行った。この工程
は熱的に励起された水素により半導体層のダングリング
ボンドを終端する工程である。水素化の他の手段とし
て、プラズマ水素化(プラズマにより励起された水素を
用いる)を行っても良い。
光膜、画素電極、保持容量の形成:図19(C)〕活性
化工程を終えたら、保護絶縁膜6045の上に0.5〜
1.5μm厚の層間絶縁膜6046を形成した。前記保
護絶縁膜6045と層間絶縁膜6046とでなる積層膜
を第1の層間絶縁膜とした。
たはドレイン領域に達するコンタクトホールが形成さ
れ、ソース電極6047〜6049と、ドレイン電極6
050、6051を形成した。図示していないが、本実
施例ではこの電極を、Ti膜を100nm、Tiを含む
アルミニウム膜300nm、Ti膜150nmをスパッ
タ法で連続して形成した3層構造の積層膜とした。
て、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、または窒化酸化
シリコン膜で50〜500nm(代表的には200〜3
00nm)の厚さで形成した。その後、この状態で水素
化処理を行うとTFTの特性向上に対して好ましい結果
が得られた。例えば、3〜100%の水素を含む雰囲気
中で、300〜450℃で1〜12時間の熱処理を行う
と良く、あるいはプラズマ水素化法を用いても同様の効
果が得られた。なお、ここで後に画素電極とドレイン電
極を接続するためのコンタクトホールを形成する位置に
おいて、パッシベーション膜6052に開口部を形成し
ておいても良い。
膜6053を約1μmの厚さに形成した。有機樹脂とし
ては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミド
アミド、BCB(ベンゾシクロブテン)等を使用するこ
とができる。有機樹脂膜を用いることの利点は、成膜方
法が簡単である点や、比誘電率が低いので、寄生容量を
低減できる点、平坦性に優れる点などが上げられる。な
お上述した以外の有機樹脂膜や有機系SiO化合物などを
用いることもできる。ここでは、基板に塗布後、熱重合
するタイプのポリイミドを用い、300℃で焼成して形
成した。
域において、第2の層間絶縁膜6053上に遮光膜60
54を形成した。遮光膜6054はアルミニウム(A
l)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)から選ばれた
元素またはいずれかを主成分とする膜で100〜300
nmの厚さに形成した。そして、遮光膜6055の表面
に陽極酸化法またはプラズマ酸化法により30〜150
nm(好ましくは50〜75nm)の厚さの酸化膜60
55を形成した。ここでは遮光膜6055としてアルミ
ニウム膜またはアルミニウムを主成分とする膜を用い、
酸化膜6055として酸化アルミニウム膜(アルミナ
膜)を用いた。
設ける構成としたが、絶縁膜をプラズマCVD法、熱C
VD法またはスパッタ法などの気相法によって形成して
も良い。その場合も膜厚は30〜150nm(好ましく
は50〜75nm)とすることが好ましい。また、酸化
シリコン膜、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、D
LC(Diamond like carbon)膜または有機樹脂膜を
用いても良い。さらに、これらを組み合わせた積層膜を
用いても良い。
ン電極6051に達するコンタクトホールを形成し、画
素電極6056を形成した。なお、画素電極6057、
6058はそれぞれ隣接する別の画素の画素電極であ
る。画素電極6056〜6058は、透過型液晶表示装
置とする場合には透明導電膜を用い、反射型の液晶表示
装置とする場合には金属膜を用いれば良い。ここでは透
過型の液晶表示装置とするために、酸化インジウム・ス
ズ(ITO)膜を100nmの厚さにスパッタ法で形成
した。
6054とが酸化膜6055を介して重なった領域60
59が保持容量を形成した。
なるCMOS回路とアクティブマトリクス回路とを有し
たアクティブマトリクス基板が完成した。なお、ドライ
バー回路となるCMOS回路にはnチャネル型TFT6
081、pチャネル型TFT6082が形成され、アク
ティブマトリクス回路にはnチャネル型TFTでなる画
素TFT6083が形成された。
1には、チャネル形成領域6062、ソース領域606
3、ドレイン領域6064がそれぞれp+領域で形成さ
れた。また、nチャネル型TFT6082には、チャネ
ル形成領域6065、ソース領域6066、ドレイン領
域6067、ゲート絶縁膜を介してゲート電極と重なっ
たLDD領域(以下、Lov領域という。なお、ovとはov
erlapの意である。)6068が形成された。この時、
ソース領域6066、ドレイン領域6067はそれぞれ
(n-+n+)領域で形成され、Lov領域6068はn-
領域で形成された。
形成領域6069、6070、ソース領域6071、ド
レイン領域6072、ゲート絶縁膜を介してゲート電極
と重ならないLDD領域(以下、Loff領域という。な
お、offとはoffsetの意である。)6073〜607
6、Loff領域6074、6075に接したn+領域60
77が形成された。この時、ソース領域6071、ドレ
イン領域6072はそれぞれn+領域で形成され、Loff
領域6073〜6076はn--領域で形成された。
ブマトリクス回路およびドライバー回路が要求する回路
仕様に応じて各回路を形成するTFTの構造を最適化
し、半導体装置の動作性能および信頼性を向上させるこ
とができる。具体的には、nチャネル型TFTは回路仕
様に応じてLDD領域の配置を異ならせ、Lov領域また
はLoff領域を使い分けることによって、同一基板上に
高速動作またはホットキャリア対策を重視したTFT構
造と低オフ電流動作を重視したTFT構造とを実現す
る。
装置の場合、nチャネル型TFT6082は高速動作を
重視するシフトレジスタ回路、分周波回路、信号分割回
路、レベルシフタ回路、バッファ回路などのロジック回
路に適している。また、nチャネル型TFT6083は
低オフ電流動作を重視したアクティブマトリクス回路、
サンプリング回路(サンプルホールド回路)に適してい
る。
領域の長さ(幅)は0.5〜3.0μm、代表的には
1.0〜1.5μmとすれば良い。また、画素TFT6
083に設けられるLoff領域6073〜6076の長
さ(幅)は0.5〜3.5μm、代表的には2.0〜
2.5μmとすれば良い。
マトリクス基板をもとに、液晶表示装置を作製する。作
製工程例については、実施形態5を参照されたい。
ィブマトリクス基板の別の構成の例である。8001は
pチャネル型TFT、8002はnチャネル型TFT、
8003はnチャネル型TFT、8004はnチャネル
型TFTである。8001、8002、および8003
はドライバの回路部を構成し、8004はアクティブマ
トリクス回路部を構成している。
クス回路を構成する画素TFTの半導体層である。80
05、8009および8013はn+領域、8006、
8008、8010および8012はn--領域、800
7および8011はチャネル形成領域である。8014
は絶縁膜のキャップ層であり、チャネル形成領域にオフ
セット部を形成するために設けられる。
特許出願である、特願平11−67809号を参照する
ことができる。
示すような3板式のプロジェクタに用いることができ
る。
402〜2405はダイクロイックミラー、2406な
らびに2407は全反射ミラー、2408〜2410は
本発明の液晶表示装置、および2411は投影レンズで
ある。
22に示すような3板式のプロジェクタに用いることも
できる。
502ならびに2503はダイクロイックミラー、25
04〜2506は全反射ミラー、2507〜2509は
本発明の液晶表示装置、および2510はダイクロイッ
クプリズム、および2511は投影レンズである。
23に示すような単板式のプロジェクタに用いることも
できる。
レクターとから成る白色光源である。2602、260
3、および2604は、ダイクロイックミラーであり、
それぞれ青、赤、緑の波長領域の光を選択的に反射す
る。2605はマイクロレンズアレイであり、複数のマ
イクロレンズによって構成されている。2606は本発
明の液晶表示装置である。2607はフィールドレン
ズ、2608は投影レンズ、2609はスクリーンであ
る。
は、その投影方法によってリアプロジェクターとフロン
トプロジェクターとがある。
であり、本体10001、本発明の液晶表示装置100
02、光源10003、光学系10004、スクリーン
10005で構成されている。なお、図24(A)に
は、液晶表示装置を1つ組み込んだフロントプロジェク
ターが示されているが、液晶表示装置を3個(R、G、
Bの光にそれぞれ対応させる)組み込んことによって、
より高解像度・高精細のフロント型プロジェクタを実現
することができる。
り、10006は本体、10007は液晶表示装置であ
り、10008は光源であり、10009はリフレクタ
ー、10010はスクリーンである。なお、図24
(B)には、アクティブマトリクス型半導体表示装置を
3個(R、G、Bの光にそれぞれ対応させる)組み込ん
だリア型プロジェクタが示されている。
ゴーグル型ディスプレイに用いた例を示す。
ディスプレイ本体である。2802−Rならびに280
2−Lは本発明の液晶表示装置であり、2803−Rな
らびに2803−LはLEDバックライトであり、28
04−Rならびに2804−Lは光学素子である。
装置のバックライトにLEDを用いて、フィールドシー
ケンシャル駆動を行うものである。
動方法のタイミングチャートには、画像信号書き込みの
開始信号(Vsync信号)、赤(R)、緑(G)ならびに
青(B)のLEDの点灯タイミング信号(R、Gならび
にB)、およびビデオ信号(VIDEO)が示されてい
る。Tfはフレーム期間である。また、TR、TG、TB
は、それぞれ赤(R)、緑(G)、青(B)のLED点
灯期間である。
ばR1は、外部から入力される赤に対応する元のビデオ
データが時間軸方向に1/3に圧縮された信号である。
また、液晶パネルに供給される画像信号、例えばG1
は、外部から入力される緑に対応する元のビデオデータ
が時間軸方向に1/3に圧縮された信号である。また、
液晶パネルに供給される画像信号、例えばB1は、外部
から入力される青に対応する元のビデオデータが時間軸
方向に1/3に圧縮された信号である。
ては、LED点灯期間TR期間、TG期間およびTB期間
に、それぞれR、G、BのLEDが順に点灯する。赤の
LEDの点灯期間(TR)には、赤に対応したビデオ信
号(R1)が液晶パネルに供給され、液晶パネルに赤の
画像1画面分が書き込まれる。また、緑のLEDの点灯
期間(TG)には、緑に対応したビデオデータ(G1)が
液晶パネルに供給され、液晶パネルに緑の画像1画面分
が書き込まれる。また、青のLEDの点灯期間(TB)
には、青に対応したビデオデータ(B1)が液晶表示装
置に供給され、液晶表示装置に青の画像1画面分が書き
込まれる。これらの3回の画像の書き込みにより、1フ
レームが形成される。
装置をノートブック型パーソナルコンピュータに用いた
例を図27に示す。
ピュータ本体であり、3002は本発明の液晶表示装置
である。また、バックライトにはLEDが用いられてい
る。なお、バックライトに従来のように陰極管を用いて
も良い。
がある。本実施形態では、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。
ラ、スチルカメラ、カーナビゲーション、パーソナルコ
ンピュータ、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携
帯電話など)などが挙げられる。それらの一例を図28
に示す。
001、音声出力部11002、音声入力部1100
3、本発明の液晶表示装置11004、操作スイッチ1
1005、アンテナ11006で構成される。
12001、本発明の液晶表示装置12002、音声入
力部12003、操作スイッチ12004、バッテリー
12005、受像部12006で構成される。
り、本体13001、カメラ部13002、受像部13
003、操作スイッチ13004、本発明の液晶表示装
置13017で構成される。
り、本体14001、本発明の液晶表示装置1400
2、14003、記憶媒体14004、操作スイッチ1
4005、アンテナ14006で構成される。
あり、本体15001、画像入力部15002、表示部
15003、キーボード15004等を含む。本発明を
画像入力部15002、表示部15003やその他の信
号制御回路に適用することができる。
媒体(以下、記録媒体と呼ぶ)を用いるプレーヤーであ
り、本体16001、表示部16002、スピーカ部1
6003、記録媒体16004、操作スイッチ1600
5等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてD
VD(Digtial Versatile Dis
c)、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16
002やその他の信号制御回路に適用することができ
る。
体17001、表示部17002、接眼部17003、
操作スイッチ17004、受像部(図示しない)等を含
む。本願発明を表示部17002やその他の信号制御回
路に適用することができる。
18001、支持台18002、表示部18003等を
含む。本発明は表示部18003に適用することができ
る。本発明のディスプレイは特に大画面化した場合にお
いて有利であり、対角10インチ以上(特に30インチ
以上)のディスプレイには有利である。
化、高精細化、高解像度化および多階調化を実現できる
小型のアクティブマトリクス型液晶表示装置が実現され
る。
ティブマトリクス回路、ソースドライバおよびゲートド
ライバの回路構成図である。
表示レベルを示す図である。
タイミングチャートを示す図である。
タイミングチャートを示す図である。
タイミングチャートを示す図である。
動タイミングチャートを示す図である。
動タイミングチャートを示す図である。
略構成図である。
クティブマトリクス回路、ソースドライバおよびゲート
ドライバの回路構成図である。
図である。
図である。
図である。
図である。
図である。
図である。
ジェクタの概略構成図である。
ジェクタの概略構成図である。
ジェクタの概略構成図である。
ロジェクタおよびリアプロジェクタの概略構成図であ
る。
ディスプレイの概略構成図である。
グチャートである。
ク型パーソナルコンピュータの概略構成図である。
例である。
例である。
る。
回路 103 対向電極制御回路
Claims (14)
- 【請求項1】複数の画素TFTがマトリクス状に配置さ
れたアクティブマトリクス回路および前記アクティブマ
トリクス回路を駆動するソースドライバおよびゲートド
ライバを有するアクティブマトリクス基板と、 対向電極を有する対向基板と、を有する液晶表示装置で
あって、 OCBモードによって表示を行い、 外部から入力されるmビットデジタルビデオデータのう
ち、nビットを電圧階調の情報として、かつ(m−n)
ビットを時間階調の情報として(m、nは共に2以上の
正数、かつm>n)用いることによって、電圧階調と時
間階調とを同時に行うことを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項2】複数の画素TFTがマトリクス状に配置さ
れたアクティブマトリクス回路および前記アクティブマ
トリクス回路を駆動するソースドライバおよびゲートド
ライバを有するアクティブマトリクス基板と、 対向電極を有する対向基板と、を有する液晶表示装置で
あって、 OCBモードによって表示を行い、 外部から入力されるmビットデジタルビデオデータのう
ち、nビットを電圧階調の情報として、かつ(m−n)
ビットを時間階調の情報として(m、nは共に2以上の
正数、かつm>n)用いることによって、電圧階調およ
び時間階調を、それぞれ前、後、または相前後して行う
ことを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項3】複数の画素TFTがマトリクス状に配置さ
れたアクティブマトリクス回路および前記アクティブマ
トリクス回路を駆動するソースドライバおよびゲートド
ライバを有するアクティブマトリクス基板と、 対向電極を有する対向基板と、 外部から入力されるmビットデジタルビデオデータをn
ビットデジタルビデオデータに変換し、前記ソースドラ
イバに前記nビットデジタルビデオデータを供給する回
路と(m、nは共に2以上の正数、m>n)、を有する
液晶表示装置であって、 電圧階調と時間階調とを同時に行い、2m-n個のサブフ
レームによって1フレームの映像を形成することによっ
て表示を行い、 前記2m-n個のサブフレームの表示の開始時に液晶分子
の配向をベンド配向にするための電圧を印加することを
特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項4】複数の画素TFTがマトリクス状に配置さ
れたアクティブマトリクス回路および前記アクティブマ
トリクス回路を駆動するソースドライバおよびゲートド
ライバを有するアクティブマトリクス基板と、 対向電極を有する対向基板と、 外部から入力されるmビットデジタルビデオデータをn
ビットデジタルビデオデータに変換し、前記ソースドラ
イバに前記nビットデジタルビデオデータを供給する回
路と(m、nは共に2以上の正数、m>n)、を有する
液晶表示装置であって、 電圧階調と時間階調とを、それぞれ前、後、または相前
後して行い、 前記2m-n個のサブフレームの表示の開始時に液晶分子
の配向をベンド配向にするための電圧を印加することを
特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項5】複数の画素TFTがマトリクス状に配置さ
れたアクティブマトリクス回路および前記アクティブマ
トリクス回路を駆動するソースドライバおよびゲートド
ライバを有するアクティブマトリクス基板と、 対向電極を有する対向基板と、 外部から入力されるmビットデジタルビデオデータをn
ビットデジタルビデオデータに変換し、前記ソースドラ
イバに前記nビットデジタルビデオデータを供給する回
路と(m、nは共に2以上の正数、m>n)、を有する
液晶表示装置であって、 電圧階調と時間階調とを同時に行い、2m-n個のサブフ
レームによって1フレームの映像を形成することによっ
て表示を行い、 前記2m-n個のサブフレームによって構成されるフレー
ムの表示の開始時に液晶分子の配向をベンド配向にする
ための電圧を印加することを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項6】複数の画素TFTがマトリクス状に配置さ
れたアクティブマトリクス回路および前記アクティブマ
トリクス回路を駆動するソースドライバおよびゲートド
ライバを有するアクティブマトリクス基板と、 対向電極を有する対向基板と、 外部から入力されるmビットデジタルビデオデータをn
ビットデジタルビデオデータに変換し、前記ソースドラ
イバに前記nビットデジタルビデオデータを供給する回
路と(m、nは共に2以上の正数、m>n)、を有する
液晶表示装置であって、 電圧階調と時間階調とを、それぞれ前、後、または相前
後して行い、 前記2m-n個のサブフレームによって構成されるフレー
ムの表示の開始時に液晶分子の配向をベンド配向にする
ための電圧を印加することを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項7】前記mは10、前記nは2であることを特
徴とする請求項1乃至6のいずれか一に記載の液晶表示
装置。 - 【請求項8】前記mは12、前記nは4であることを特
徴とする請求項1乃至6のいずれか一に記載の液晶表示
装置。 - 【請求項9】請求項1乃至8のいずれか一に記載の液晶
表示装置を3個有するリアプロジェクター。 - 【請求項10】請求項1乃至8のいずれか一に記載の液
晶表示装置を3個有するフロントプロジェクター。 - 【請求項11】請求項1乃至8のいずれか一に記載の液
晶表示装置を1個有する単板式リアプロジェクター。 - 【請求項12】請求項1乃至8のいずれか一に記載の液
晶表示装置を2個有するゴーグル型ディスプレイ。 - 【請求項13】請求項1乃至8のいずれか一に記載の液
晶表示装置を有する携帯情報端末。 - 【請求項14】請求項1乃至8のいずれか一に記載の液
晶表示装置を有するノートブック型パーソナルコンピュ
ータ。
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