JP2001228457A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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裕 ▲高▼藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高品位な表示が可能な液晶表示装置を提供す
る。 【解決手段】 ＴＦＴの活性層となるａ‐Ｓi膜１２に
Ｎiを添加することによって結晶生成長を促進して多結
晶Ｓiに結晶化する。こうして、従来の高温ポリシリコ
ンＴＦＴの約２倍〜２.５倍の移動度を有するＴＦＴを
得る。したがって、このＴＦＴを用いて駆動回路一体型
パネルを構成することによって、従来のポリシリコンＴ
ＦＴ用いた駆動回路一体型パネルの２倍以上の動作速度
を実現できる。すなわち、この駆動回路一体型パネルに
よれば、フレーム反転駆動を行うに際して、フレーム周
波数を約２倍に上げてフリッカの防止を図って、外部回
路の規模を増加させたり、水平駆動回路を複雑化するこ
とはなく、高品位な表示を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、薄膜トランジス
タ(ＴＦＴ)で駆動する所謂アクティブマトリックス駆動
型の液晶表示装置に関し、特に小型のプロジェクション
用に用いられる液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来よりプロジェクション装置に使用さ
れている小型のアクティブマトリックス駆動液晶表示装
置における駆動システムの構成例を図１３に示す。ま
た、駆動法の一例を図１７に模式的に示す。従来のプロ
ジェクション装置に使用される小型のアクティブマトリ
ックス駆動液晶表示装置においては、ドライバＬＳＩ
(大規模集積回路)の接続ピッチを極めて小さくする必要
があるため、一般にはポリシリコンＴＦＴを用いてドラ
イバを一体集積化した所謂ドライバモノリシック型の液
晶表示装置が用いられる。
【０００３】その駆動は、図１３に示すように、表示す
べきビデオデータ信号がアナログ信号で入力され、一旦
Ａ/Ｄコンバータ１でデジタル信号に変換した後、処理
部２によって、表示データ電圧に対し液晶の電気光学応
答(すなわち、Ｖ‐Ｔカーブ)に合わせるためにガンマ補
正を掛けたり、画面のフォーマット変換のためのスケー
リング等の処理を行う。この処理後の信号は、Ｄ/Ａコ
ンバータ３で再度アナログ信号に変換された後、複数の
サンプルホールド回路４によって多相の並列信号に変換
される。そうした後、多相化の相数に応じて周波数が
「１/相数」に下げられ、線型増幅回路(図示せず)を経て
液晶表示パネルのデータ駆動回路に供給される。
【０００４】これ等のデータ信号は、上記データ駆動回
路において、水平走査回路の出力によって制御されるア
ナログスイッチ(図示せず)の開閉によって、ソースバス
ラインが有する容量に順次ホールドされる。そして、こ
のソースバスラインにホールドされたデータ信号は、１
水平走査期間が終了するまで上記ソースバスラインにＴ
ＦＴを介して接続された各絵素の容量に転送され、１水
平走査期間が終了した後は上記絵素の容量にホールドさ
れる。
【０００５】一方、液晶の駆動においては、電気化学反
応による配向膜や液晶の劣化防止あるいは焼き付き残像
の防止のために、液晶に印加される電圧を交流にする必
要がある。そのため、図１７(b)に示すように、１フレ
ーム毎にビデオデータ信号の極性を切り換えて交流駆動
を行う。その結果、ＴＦＴのオン/オフによって電位の
定まる絵素電極とそれ等の中間電位に設定された対向電
極との間に、フレーム毎に交互に極性が切り換る信号電
圧が印加されるのである。
【０００６】ところで、液晶は、実効値に対して応答す
るために、正負交互に印加される電圧波形が完全に対称
であれば、光学的な応答はフレームが切り換る周波数
(フレーム周波数)で応答する。ところが、波形が少しで
も非対称であると、周波数がフレーム周波数の１/２で
ある分周成分が生じる。そして、ＴＦＴの特性は正負が
完全に対称ではなく、スイッチングによるフィードスル
ーによる直流電位のオフセットも生じる。そこで、これ
らの影響を相殺するように対向電極の電位を設定してい
る。しかしながら、仮にあるデータ電圧に対して正負が
完全に対称となるように調整したとしても、液晶の容量
やＴＦＴの容量の非線型性あるいは線型増幅回路のゲイ
ンの正負非対称性やオフセットのために、全てのデータ
電圧に対して完全に対称とすることは極めて困難であ
り、完全に対称にできたとしても経時変化によってずれ
ると非対称になってしまう。
【０００７】通常、フレーム周波数は６０Ｈz〜８５Ｈz
でその１/２の成分は３０Ｈz〜４３Ｈzであり、人間の
目にちらつき(フリッカ)として観測されるため表示品位
が著しく損なわれる。これを避けるために、従来は、図
１７(ａ)に示すように、液晶が点滅する周波数を疑似的
に２倍にしてフリッカを見えなくする所謂ライン反転駆
動を行っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のプロジェクション装置に使用される小型のアクティ
ブマトリックス駆動液晶表示装置には、以下のような問
題がある。すなわち、上記液晶表示装置の駆動法(図１
７(ａ)に示す例では水平ライン反転駆動)では、フリッ
カを避けるために、隣接する絵素電極には逆極性の電圧
が印加される。そのために、逆極性の電圧で挟まれる絵
素電極の電極端付近では、当該絵素電極と対向電極との
間の一様な電界(以下、縦電界と言う)が乱れ、横方向の
電界(以下横電界と言う)成分が生じる。したがって、例
えば、通常のＴＮ(ツイステッド・ネマティック)モード
においては、プレティルトに応じて逆のプレティルト領
域が生じ、偏光板をクロスニコルに設定したノーマリホ
ワイトモードの場合には、プレティルト領域と逆プレテ
ィルト領域との境界およびその近傍において、黒表示時
に光漏れする領域、及び、表示データ電圧に対する液晶
の電気光学応答(Ｖ‐Ｔカーブ)が高電圧側にずれる領域
が生じ、コントラストが著しく低下する。また、偏光板
をパラレルニコルに設定したノーマリブラックモードの
場合には、横電界によって生じる上述の影響によって白
レベルの透過率低下を来すのみならず、可視光全域で同
じ旋光性が得られないため高コントラストおよび色に偏
りの無い中性の黒を実現することが困難である。したが
って、ＴＮモードにおける実用的な表示は、偏光板をク
ロスニコルに設定したノーマリホワイトモードに限られ
てしまう。
【０００９】上記ノーマリホワイトモードにおいて十分
な表示品位を得るには、上述した光抜けする領域やＶ‐
Ｔカーブが高電圧側にずれる領域を遮光する必要があ
る。この光抜けする領域やＶ‐Ｔカーブが高電圧側にず
れる領域の影響は、絵素端から概ね一定の領域を占める
ために、特に絵素サイズが小さい場合に顕著になる。従
来のプロジェクション装置に使用される小型のアクティ
ブマトリックス駆動液晶表示装置等においては、駆動上
の問題が生じ難いために当初ソースライン反転駆動が行
われていた。ところが、絵素サイズが微細化するに連れ
て、上記遮光すべき領域が相対的に大きくなって開口率
が著しく低下するという事態に至った。
【００１０】表示部では、図１２に示すように、縦方向
にはソースバスライン５だけが設けられているのに対し
て、横方向にはゲートバスライン６と絵素補助容量の共
通配線７が設けられている。したがって、元々縦方向よ
りも横方向に光が透過しない領域が大きくなっている。
そこで、この元々横方向に光が透過しない領域を上記遮
光すべき領域として利用するために、駆動上の間題はあ
るが水平ライン反転駆動とし、上記遮光すべき領域８を
ソースバスライン５の延在方向に隣接する絵素９,９間
に設けることによって開口率の低下を防止するようにな
ってきている。
【００１１】しかしながら、従来のプロジェクション装
置に使用される小型のアクティブマトリックス駆動液晶
表示装置等においては、更に絵素サイズが小さくなった
場合には、上記絵素電極の上下端付近でコントラストが
著しく低下する領域の更なる遮光が必要になるため、更
に開口率を高めるのは極めて困難である。このような反
転駆動に関わる問題解決の手段として、図１７(b)に示
すように、ライン反転駆動等の空間反転表示を無くす駆
動(以下、フレーム反転駆動と言う)を行うことで解決で
きる。
【００１２】ところが、上記フレーム反転駆動では、光
学的な応答はフレームが切り換る周波数(フレーム周波
数)で応答する。ところが、波形が少しでも非対称であ
ると、周波数がフレーム周波数の１/２である分周成分
が生じる。上述したように、ＴＦＴの特性は正負完全に
対称ではなく、全てのデータ電圧に対し完全に対称とす
ることは極めて困難であり、経時変化によってずれが生
ずるために、波形は非対称となってしまう。
【００１３】通常、フレーム周波数は６０Ｈz〜８５Ｈz
であり、その１/２の成分は３０Ｈz〜４３Ｈzである。
そして、この１/２の成分はフリッカとして観測される
ため表示品位が著しく損なわれる。これを避けるため、
フレーム周波数を約２倍に上げることによってフリッカ
を防止する方法が特開平９‐２０４１５９号公報に開示
されている。
【００１４】しかしながら、上記従来のプロジェクショ
ン装置に使用される小型のアクティブマトリックス駆動
液晶表示装置においては、上述のごとくドライバＬＳＩ
の接続ピッチを極めて小さくするために、ポリシリコン
ＴＦＴによるドライバモノリシック構造が採用されてい
る。そして、ポリシリコンＴＦＴは、その特性が単結晶
シリコンのトランジスタの特性に対して大幅に劣ってい
るために高速動作に限度がある。そこで、従来のプロジ
ェクション装置に使用される小型のアクティブマトリッ
クス駆動液晶表示装置においては、動作周波数を下げる
ために、図１３に示すごとく、アナログのサンプルホー
ルド回路４で多相の並列信号に変換して液晶表示パネル
側のデータ駆動回路に供給している。例えば、ＸＧＡ
(エクステンディット・ビデオ・グラフィックス・アレイ)
の表示を行う場合には、ビデオ信号を１液晶表示装置当
り１２相もの多数に分割し、液晶表示パネル側のデータ
駆動回路によってＸＧＡの源データ信号の速度を１/１
２まで落として動作させている。
【００１５】従って、この状態においてフレーム周波数
を２倍に上げてフリッカを防止する場合には、ビデオ転
送レートを通常のレートにするためにビデオ信号を２４
(＝１２×２)相に分割する必要がある。したがって、外
部回路の規模を増加させてコストアップを招くばかりで
なく、上記液晶表示パネルへの入力端子の接続数が増加
し、水平駆動回路が複雑化することによって歩留の低下
を招くという問題がある。また、フレーム反転駆動を行
う場合には、ソースバスラインと表示絵素との間に寄生
容量が存在し、開口率を高めるために上記補助容量の面
積を小さくすると必然的に上記寄生容量の比率が増加し
てクロストークの発生が避けられず、画質の著しい低下
を招くという問題がある。
【００１６】一方、データドライバから供給される表示
データ(ビデオ信号)の電圧に、上記データドライバのト
ランジスタの耐圧や消費電力の観点から制限がある。そ
のため、水平ライン反転駆動を行う場合には、上下に隣
接する画素間の容量のために電圧ロスが生じ、より高い
駆動電圧が必要となるため、液晶に印加される駆動電圧
が不足し、特にノーマリホワイトモードの表示において
は高コントラストを実現するのは困難であるという問題
がある。
【００１７】さらに、上記水平ライン反転駆動では、デ
ータドライバの構造が、水平走査回路の出力によって制
御されるアナログスイッチによって、ビデオ信号を順次
ソースバスラインが有する容量にホールドして行く構造
である場合であって、ビデオ信号を多相に分割し周波数
を落として並列に供給する駆動法を実行する場合におい
ては、次のような問題がある。すなわち、通常、上記分
割した多相のビデオ信号を同時にアナログスイッチによ
ってサンプルするのであるが、左右の絵素間に容量結合
がある場合には、同時にサンプルされる絵素ブロックと
次にサンプルされる絵素ブロックとにおける互いに隣接
する絵素のホールド電位が変動することになり、縦縞と
なって観測されるという問題がある。
【００１８】そこで、この発明の目的は、高コントラス
トと高開口率とを両立させ且つ高品位な表示が可能な液
晶表示装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明は、駆動回路を表示部と同一の基板上に
形成し,上記駆動回路および表示部を構成するＴＦＴの
活性層は結晶生成長が促進された多結晶シリコンで構成
されているアクティブマトリックス駆動方式の液晶表示
装置において、上記駆動回路は,１フレームの画面全体
の全絵素に同一極性のデータを書き込むと共に,時間軸
において互いに隣接するフレームには互いに極性が異な
るデータを概１００Ｈz以上のフレーム周波数で書き込
むようになっていることを特徴としている。
【００２０】上記構成によれば、結晶生成長を促進して
形成したポリシリコンを活性層に用いたＴＦＴを用いて
いる。したがって、通常のポリシリコンを活性層に用い
たＴＦＴに対して約２倍の移動度を有し、通常のフレー
ム周波数である略６０Ｈzに対して倍速のフレーム周波
数でフレーム反転駆動を行うことが可能になる。その結
果、ソースバスライン方向に隣接する絵素間に横電界が
発生することはなく、ノーマリホワイトモードの場合の
黒表示における光漏れに起因するコントラスト低下が防
止される。さらに、倍速でのフレーム反転駆動によっ
て、データ電圧の非対称性や、ＴＦＴ特性の非対称性
や、データ電圧の経時変化等に起因して、データ信号の
波形が非対称となって１/２の分周成分が生じても、そ
の分周成分がフリッカとして観測されることはない。実
際には、概１００Ｈz以上のフレーム周波数によってフ
レーム反転駆動を行えば、倍速のフレーム周波数と同じ
ような効果が得られるのである。
【００２１】また、上記第１の発明の液晶表示装置は、
上記駆動回路を構成するデータ駆動回路からのデータを
上記表示部の各絵素電極に供給するソースバスラインと
上記絵素電極との間に、電気的遮蔽手段を備えることが
望ましい。
【００２２】上記構成によれば、ソースバスラインと絵
素電極との間に設けられた電気的遮蔽手段の機能によっ
て、上記ソースバスラインと絵素電極との間の容量の影
響が軽減され、縦方向のクロストークが防止される。
【００２３】また、上記第１の発明の液晶表示装置は、
上記駆動回路を構成するデータ駆動回路を、並列化処理
された複数のデータを同時にサンプリングする点順次駆
動を行うように成すことが望ましい。
【００２４】上記構成によれば、上記駆動回路によって
フレーム反転駆動を行うことによって、同時にサンプリ
ングされる絵素ブロックにおける次にサンプリングされ
る絵素ブロックと接する絵素電極の電位変動が抑えられ
る。こうして、ブロック縞が防止される。
【００２５】また、上記第１の発明の液晶表示装置は、
上記表示部における１絵素の配列ピッチを概２５μm×
２５μm以下とすることが望ましい。
【００２６】上記構成によれば、１絵素の配列ピッチが
概２５μm×２５μm以下である高精細な液晶表示装置に
おいて、絵素の開口率が高められ、コントラストが高く
フリッカのない高品位な画像が表示される。
【００２７】また、上記第１の発明の液晶表示装置にお
ける上記並列化処理は、１２分割以下とすることが望ま
しい。したがって、上記データ駆動回路が表示すべき原
データ信号のドットクロックを、一つのデータ当り１２
ＭＨz以上にするように行うことが望ましい。
【００２８】上記構成によれば、原データ信号のドット
クロックが通常(６.２５ＭＨz)の略２倍になって、ＸＧ
Ａ表示に際して、１２相展開の倍速駆動が行われる。
【００２９】また、第２の発明は、駆動回路と表示部と
を有するアクティブマトリックス駆動方式の液晶表示装
置において、上記駆動回路は,１フレームの画面全体の
全絵素に同一極性のデータを書き込むと共に,時間軸に
おいて互いに隣接するフレームには互いに極性が異なる
データを書き込むようになっており、上記表示部におけ
るソースバスラインの延在方向に隣接する絵素電極間に
は,当該隣接絵素電極の電極間容量,あるいは,ＴＦＴの
ドレインに接続されて当該隣接絵素電極の下部に絶縁膜
を介して形成された導電性の遮光層と当該隣接絵素電極
との重なり部分による容量が形成されていることを特徴
としている。
【００３０】上記構成によれば、上記フレーム反転駆動
を行った場合に、表示部の絵素電極に、駆動回路から供
給されるデータの電圧にソースバスラインの延在方向に
隣接する絵素電極間の容量に応じた電圧を加算した電圧
が印加される。こうして、従来の液晶表示装置よりも低
い電圧のデータで同一のコントラストが得られる。ある
いは、各絵素の開口率を犠牲にすることなく液晶に十分
な駆動電圧が印加されて高コントラストが得られる。
【００３１】また、上記第２の発明の液晶表示装置は、
上記ソースバスラインの延在方向に隣接する絵素電極間
のスペースを,当該絵素電極におけるソースバスライン
の延在方向への長さの概１５％以下とすることによっ
て、当該隣接絵素電極の電極間容量を得ることが望まし
い。
【００３２】上記構成によれば、上記ソースバスライン
の延在方向に隣接する絵素電極間のスペースがソースバ
スラインの延在方向への長さの概１５％以下であるた
め、上記絵素電圧への印加電圧に加算するに十分な電圧
が得られるだけの結合容量が得られる。こうして、上記
絵素電極間のスペースを調整するだけの簡単な方法で、
各絵素の開口率を犠牲にすることなく高コントラストが
得られる。
【００３３】また、上記第２の発明の液晶表示装置は、
上記ソースバスラインの延在方向に隣接する絵素電極間
の容量を、寄生容量も含めた当該絵素電極に係る補助容
量の０.５％以上且つ１０％以下にすることが望まし
い。
【００３４】上記構成によれば、上記ソースバスライン
の延在方向に隣接する絵素電極間の容量が補助容量の
０.５％以上であるため、上記絵素電圧への印加電圧に
加算するに十分な電圧が得られるだけの容量が得られ
る。また、上記絵素電極間の容量が補助容量の１０％以
下であるため、上記絵素電極間の容量のばらつきが上記
加算電圧に与える影響が少ない。こうして、安定した電
圧が上記絵素電圧への印加電圧に加算されて、各絵素の
開口率を犠牲にすることなく高コントラストが得られ
る。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。 ＜第１実施の形態＞上述したように、ポリシリコンＴＦ
Ｔは、その特性が単結晶シリコンのトランジスタの特性
に対して大幅に劣っているために高速動作に限度があ
る。そこで、本実施の形態においては、Ｎi,Ｐt,Ｓn,Ｐ
dのうち少なくとも１つをアモルファスシリコン(ａ‐Ｓ
i)膜に添加し、結晶生成長を促進して形成したポリシリ
コンを活性層に持つＴＦＴを形成する。そして、このＴ
ＦＴを用いて駆動回路一体型パネルを構成することによ
って、従来のポリシリコンＴＦＴ用いた駆動回路一体型
パネルの２倍以上の動作速度を実現し、フレーム周波数
を約２倍に上げてフリッカの防止を図るのである。
【００３６】図１は、本実施の形態における液晶表示装
置の表示絵素部に用いられるＴＦＴの要部断面図であ
る。このＴＦＴは、以下のような手順によって作成され
る。
【００３７】先ず、絶縁基板１１上全面にａ‐Ｓi膜１
２を堆積した後、Ｓi表面を親水性としそれをコントロ
ールするために表面に薄い酸化膜を形成し、その上に酢
酸Ｎi水溶液をスピンコートする。次に、６００℃で約
１２時間固相成長を行って、ａ‐Ｓi膜１２を多結晶Ｓi
に結晶化し、その多結晶Ｓi層上にＳiＯ2膜を堆積し、
デバイスの活性領域を形成する部分以外の上記酸化膜及
びＳiＯ2膜を除去する。
【００３８】次に、残った上記ＳiＯ2膜をマスクにして
高濃度のＰ+イオンを注入し(１５ｋeＶ，５×１０15cm
-2)、６００℃で１２時間熱処理を行う。その後、上記
ＳiＯ2膜をマスクとしてＰ+イオン注入領域の多結晶Ｓi
膜を除去し、その後再度多結晶Ｓi膜１２上全面にＳiＯ
2膜を堆積し、塩酸を含む９５０℃の酸化雰囲気中で約
１時間の酸化処理を行って、多結晶Ｓi膜１２中の残留
金属原子を除去する。次に、多結晶Ｓi膜１２上の上記
ＳiＯ2膜を除去し、デバイスの活性領域となる部分を残
し不要な多結晶Ｓi膜１２を除去する。以後、通常のよ
く知られたポリシリコンＴＦＴ形成プロセスと同様のプ
ロセスによって、順次ゲート酸化膜１３,ゲート電極１
４,絵素補助電極容量の共通配線１５を形成した後、多
結晶Ｓi膜１２にＰ+イオンおよびＢ+イオンを注入す
る。そして、さらにＳiＯ2膜およびＢＰＳＧ(ボロ・ホス
ホ・シリケートグラス)平坦化膜１６,コンタクトホール
１７,金属(ＡlＳi)配線１８,ＳiＮx膜１９およびＳiＯ2
膜２０から成る層間絶縁膜,ビアホール２１,遮光膜２
２,層間絶縁膜２３,絵素コンタクトホール２４,透明絵
素電極２５を順次形成する。こうして、本実施の形態の
液晶表示装置における駆動回路および表示部に用いられ
るＴＦＴが形成される。
【００３９】こうして得られたＴＦＴは、従来の高温ポ
リシリコンＴＦＴの移動度が約１００cm2/Ｖ・secである
のに対して約２倍〜２.５倍の移動度を有している。ま
た、図２に示すように、上述のようにして作成されたＴ
ＦＴをドライバ２６,２７および液晶表示部２８に用い
て、駆動回路一体型パネル２９を構成した。そして、図
３(a)に示すような１２０Ｈzのフレームレートのノンイ
ンターレース走査において、ビデオ信号を１２相の並列
信号に変換し、元のビデオ信号の１/６の周波数で駆動
回路一体型パネル２９を動作させてＸＧＡの表示を行っ
た場合に、安定して動作すると共に、フリッカの無い明
るい均一な表示が得られた。
【００４０】これに対して、従来の高温ポリシリコンＴ
ＦＴを用いて構成した駆動回路一体型パネルの場合に
は、図３(b)に示すような６０Ｈzのフレームレートのノ
ンインターレース走査において、ビデオ信号を１２相の
並列信号に変換し、元のビデオ信号の１/１２の周波数
で当該駆動回路一体型パネルを動作させた場合には、安
定した動作が得られた。ところが、図３(a)に示すよう
な１２０Ｈzのフレームレートのノンインターレース走
査においては、動作しないかあるいは動作しても駆動回
路の動作が安定せず、サンプリングのタイミングが狂っ
て正常な表示は得られなかった。
【００４１】このように、本実施の形態においては、ａ
‐Ｓi膜１２にＮiを添加することによって結晶生成長を
促進して多結晶Ｓiに結晶化して活性層を形成してい
る。その結果、従来の高温ポリシリコンＴＦＴの約２倍
〜２.５倍の移動度を有するＴＦＴを得ることができ
る。したがって、このＴＦＴを用いて駆動回路一体型パ
ネル２９を構成することによって、従来のポリシリコン
ＴＦＴ用いた駆動回路一体型パネルの２倍以上の動作速
度を実現することができる。
【００４２】すなわち、本実施の形態における駆動回路
一体型パネル２９によれば、フレーム反転駆動を行うに
際して、フレーム周波数を約２倍に上げてフリッカの防
止を図って、高品位な表示を得ることができるのであ
る。その場合に、フレーム周波数の倍速化はデータドラ
イバ２６の高速化によって行っている。したがって、フ
レーム周波数の倍速化のために外部回路の規模を増加さ
せたり、水平駆動回路を複雑化することはなく、歩留の
低下やコストアップを招くことはないのである。
【００４３】尚、上記実施の形態においては、上記多結
晶Ｓi膜の結晶生成長を促進するためにａ‐Ｓi膜１２に
Ｎiを添加しているが、この発明はこれに限定されるも
のではなく、Ｎi,Ｐt,Ｓn,Ｐdのうち少なくとも１つを
添加すれば、多結晶Ｓi膜の結晶生成長を促進できる。
また、上記実施の形態においては、ａ‐Ｓi膜１２を多
結晶Ｓiに結晶化した後に高濃度のＰ+イオンを注入し、
熱処理することによってＮi原子を除去しているが、他
の方法、例えば塩酸酸化によって濃度を低減するように
しても差し支えない。
【００４４】＜第２実施の形態＞本実施の形態において
は、９５０℃以上の酸化工程によって、結晶生成長を促
進して形成されたポリシリコンから成る活性層を有する
ＴＦＴを形成する。そして、このＴＦＴを用いて駆動回
路一体型パネルを構成することによって、従来のポリシ
リコンＴＦＴを用いた駆動回路一体型パネルの２倍以上
の動作速度を実現し、フレーム周波数を約２倍に上げて
フリッカの防止を図るのである。
【００４５】本実施の形態における液晶表示装置の表示
絵素部に用いられるＴＦＴは、図１と同様の要部断面を
有している。このＴＦＴは、以下のような手順によって
作成される。尚、以下の説明においては、図１と同じ番
号を用いて行う。
【００４６】先ず、絶縁基板１１上全面にａ‐Ｓi膜１
２を堆積した後、６００℃で約１２時間熱処理を行って
多結晶Ｓi膜を固相成長させる。その後、９５０℃以上
の酸化雰囲気中で約３０分酸化処理を行って、上記多結
晶Ｓi膜の結晶生成長を促進させる。次に、デバイスの
活性領域となる部分を残し不要な多結晶Ｓi膜１２を除
去する。以後、通常のよく知られたポリシリコンＴＦＴ
形成プロセスと同様のプロセスによって、順次ゲート酸
化膜１３,ゲート電極１４,絵素補助電極容量の共通配線
１５を形成した後、多結晶Ｓi膜１２にＰ+イオンおよび
Ｂ+イオンを注入する。そして、さらにＳiＯ2膜および
ＢＰＳＧ平坦化膜１６,コンタクトホール１７,金属(Ａl
Ｓi)配線１８,ＳiＮx膜１９およびＳiＯ2膜２０から成
る層間絶縁膜,ビアホール２１,遮光膜２２,層間絶縁膜
２３,絵素コンタクトホール２４,透明絵素電極２５を順
次形成する。こうして、本実施の形態の液晶表示装置に
おける駆動回路および表示部に用いられるＴＦＴが形成
される。
【００４７】こうして得られたＴＦＴは、従来の高温ポ
リシリコンＴＦＴの移動度が約１００cm2/Ｖ・secである
のに対して約２倍〜２.５倍の移動度を有している。ま
た、図２に示すように、上述のようにして作成されたＴ
ＦＴをドライバ２６,２７および液晶表示部２８に用い
て、駆動回路一体型パネル２９を構成した。そして、図
３(a)に示すような１２０Ｈzのフレームレートのノンイ
ンターレース走査において、ビデオ信号を１２相の並列
信号に変換し、元のビデオ信号の１/６の周波数で駆動
回路一体型パネル２９を動作させてＸＧＡの表示を行っ
た場合に、安定して動作すると共に、フリッカの無い明
るい均一な表示が得られた。
【００４８】これに対して、従来の高温ポリシリコンＴ
ＦＴを用いて構成した駆動回路一体型パネルの場合に
は、図３(b)に示すような６０Ｈzのフレームレートのノ
ンインターレース走査において、ビデオ信号を１２相の
並列信号に変換し、元のビデオ信号の１/１２の周波数
で当該駆動回路一体型パネルを動作させた場合には、安
定した動作が得られた。ところが、図３(a)に示すよう
な１２０Ｈzのフレームレートのノンインターレース走
査においては、動作しないかあるいは動作しても駆動回
路の動作が安定せず、サンプリングのタイミングが狂っ
て正常な表示は得られなかった。
【００４９】このように、本実施の形態においては、上
記多結晶Ｓi膜を９５０℃以上の酸化雰囲気中で約３０
分酸化処理を行うことによって上記活性層を形成してい
る。その結果、従来の高温ポリシリコンＴＦＴの約２倍
〜２.５倍の移動度を有するＴＦＴを得ることができ
る。したがって、このＴＦＴを用いて駆動回路一体型パ
ネル２９を構成することによって、従来のポリシリコン
ＴＦＴ用いた駆動回路一体型パネルの２倍以上の動作速
度を実現することができる。
【００５０】すなわち、本実施の形態における駆動回路
一体型パネル２９によれば、フレーム反転駆動を行うに
際して、フレーム周波数を約２倍に上げてフリッカの防
止を図って、高品位な表示を得ることができるのであ
る。その場合に、フレーム周波数の倍速化はデータドラ
イバ２６の高速化によって行っている。したがって、フ
レーム周波数の倍速化のために外部回路の規模を増加さ
せたり、水平駆動回路を複雑化することはなく、歩留の
低下やコストアップを招くことはないのである。
【００５１】尚、上記実施の形態においては、上記多結
晶Ｓi膜の結晶生成長を促進するために多結晶Ｓi膜を９
５０℃以上で酸化処理を行っているが、この発明はこれ
に限定されるものではなく、概９５０℃以上で、より高
温であればよい。
【００５２】＜第３実施の形態＞本実施の形態において
は、５気圧以上のドライＯ2あるいは水蒸気を含む雰囲
気下での高圧酸化工程によって、結晶生成長を促進して
形成したポリシリコンから成る活性層を有するＴＦＴを
形成する。そして、このＴＦＴを用いて駆動回路一体型
パネルを構成することによって、従来のポリシリコンＴ
ＦＴを用いた駆動回路一体型パネルの２倍以上の動作速
度を実現し、フレーム周波数を約２倍に上げてフリッカ
の防止を図るのである。
【００５３】本実施の形態における液晶表示装置の表示
絵素部に用いられるＴＦＴは、図１と同様の要部断面を
有している。このＴＦＴは、以下のような手順によって
作成される。尚、以下の説明においては、図１と同じ番
号を用いて行う。
【００５４】先ず、絶縁基板１１上全面にａ‐Ｓi膜１
２を堆積した後、６００℃で約１２時間熱処理を行って
多結晶Ｓi膜を固相成長させる。その後、６００℃で１
×１０5Ｐa以上の圧力のドライＯ2あるいは水蒸気を含
む雰囲気下で、約３０分高圧酸化処理を行い、上記多結
晶Ｓi膜の結晶生成長を促進させる。次に、デバイスの
活性領域となる部分を残し不要な多結晶Ｓi膜１２を除
去する。以後、通常のよく知られたポリシリコンＴＦＴ
形成プロセスと同様のプロセスによって、順次ゲート酸
化膜１３,ゲート電極１４,絵素補助電極容量の共通配線
１５を形成した後、多結晶Ｓi膜１２にＰ+イオンおよび
Ｂ+イオンを注入する。そして、さらにＳiＯ2膜および
ＢＰＳＧ平坦化膜１６,コンタクトホール１７,金属(Ａl
Ｓi)配線１８,ＳiＮx膜１９およびＳiＯ2膜２０から成
る層間絶縁膜,ビアホール２１,遮光膜２２,層間絶縁膜
２３,絵素コンタクトホール２４,透明絵素電極２５を順
次形成する。こうして、本実施の形態の液晶表示装置に
おける駆動回路および表示部に用いられるＴＦＴが形成
される。
【００５５】こうして得られたＴＦＴは、従来の高温ポ
リシリコンＴＦＴの移動度が約１００cm2/Ｖ・secである
のに対して約２倍〜２.５倍の移動度を有している。ま
た、図２に示すように、上述のようにして作成されたＴ
ＦＴをドライバ２６,２７および液晶表示部２８に用い
て、駆動回路一体型パネル２９を構成した。そして、図
３(a)に示すような１２０Ｈzのフレームレートのノンイ
ンターレース走査において、ビデオ信号を１２相の並列
信号に変換し、元のビデオ信号の１/６の周波数で駆動
回路一体型パネル２９を動作させてＸＧＡの表示を行っ
た場合に、安定して動作すると共に、フリッカの無い明
るい均一な表示が得られた。
【００５６】これに対して、従来の高温ポリシリコンＴ
ＦＴを用いて構成した駆動回路一体型パネルの場合に
は、図３(b)に示すような６０Ｈzのフレームレートのノ
ンインターレース走査において、ビデオ信号を１２相の
並列信号に変換し、元のビデオ信号の１/１２の周波数
で当該駆動回路一体型パネルを動作させた場合には、安
定した動作が得られた。ところが、図３(a)に示すよう
な１２０Ｈzのフレームレートのノンインターレース走
査においては、動作しないかあるいは動作しても駆動回
路の動作が安定せず、サンプリングのタイミングが狂っ
て正常な表示は得られなかった。
【００５７】このように、本実施の形態においては、上
記多結晶Ｓi膜を１×１０5Ｐa以上の圧力のドライＯ2あ
るいは水蒸気を含む雰囲気下で酸化処理を行うことによ
って上記活性層を形成している。その結果、従来の高温
ポリシリコンＴＦＴの約２倍〜２.５倍の移動度を有す
るＴＦＴを得ることができる。したがって、このＴＦＴ
を用いて駆動回路一体型パネル２９を構成することによ
って、従来のポリシリコンＴＦＴ用いた駆動回路一体型
パネルの２倍以上の動作速度を実現することができる。
【００５８】すなわち、本実施の形態における駆動回路
一体型パネル２９によれば、フレーム反転駆動を行うに
際して、フレーム周波数を約２倍に上げてフリッカの防
止を図って、高品位な表示を得ることができるのであ
る。その場合に、フレーム周波数の倍速化はデータドラ
イバ２６の高速化によって行っている。したがって、フ
レーム周波数の倍速化のために外部回路の規模を増加さ
せたり、水平駆動回路を複雑化することはなく、歩留の
低下やコストアップを招くことはないのである。
【００５９】尚、上記実施の形態においては、上記多結
晶Ｓi膜の結晶生成長を促進するために多結晶Ｓi膜を１
×１０5Ｐa以上の圧力のドライＯ2または水蒸気を含む
雰囲気下で酸化処理を行っているが、この発明はこれに
限定されるものではなく、５気圧以上のドライＯ2ある
いは水蒸気を含む雰囲気下であればよい。
【００６０】＜第４実施の形態＞図４は、本実施の形態
の液晶表示装置における表示絵素部のレイアウトを模式
的に示す。本実施の形態においては、各絵素に用いるＴ
ＦＴを、上記第１〜第３実施の形態と同様に、活性層に
結晶生成長を促進して形成したポリシリコンを用いて従
来のポリシリコン膜ＴＦＴの倍速を実現するＴＦＴとす
る。図４では、絵素補助容量の共通配線３１とゲートバ
スライン３２との間のスペースに従来形成していた遮光
パターンを形成しないで光が透過するようにしている。
尚、３３はコンタクトホール、３５は金属配線、３６は
絵素コンタクトホール、３７は絵素電極である。
【００６１】上記構成の表示絵素部における絵素のピッ
チは１８μm×１８μmであり、開口率は約５５％であ
る。これに対して、図１２に示す従来の同一サイズの絵
素構造を有する液晶表示装置における開口率は約４２％
である。
【００６２】本実施の形態における液晶表示装置は、以
下のような駆動方法によって駆動する。すなわち、本実
施の形態における液晶表示装置は、通常のフレーム周波
数に対して倍速のフレーム周波数でフレーム反転駆動を
行うのである。例えば、ＸＧＡ表示において、ビデオ信
号を１２相に分割して並列に供給する場合には、上記ビ
デオ信号の一つのデータ当りのドットクロックの周波数
を、通常の７０Ｈzフレームレートにおける６.２５ＭＨ
z(＝７５ＭＨz/１２)の２倍である１２.５ＭＨzとする
のである。但し、上記７５ＭＨzは、ＸＧＡ表示におけ
る７０Ｈzフレームレート時におけるビデオ転送レート
である。
【００６３】こうして、フレーム反転駆動を行うことに
よって、隣接する絵素に同極性の電圧が印加されるため
横電界が発生することがなく、ノーマリホワイトモード
の場合に黒表示において光漏れが生じてコントラストが
低下することはない。したがって、コントラスト低下要
因を回避でき、高コントラストで均一な表示を行うこと
ができる。
【００６４】その際に、フレーム周波数は、通常のフレ
ーム周波数である７０Ｈzに対して倍速の１４０Ｈzであ
る。したがって、データ電圧の非対称性や、ＴＦＴ特性
の非対称性や、データ電圧の経時変化等に起因して、デ
ータ信号の波形が非対称となって１/２の分周成分が生
じたとしても、その分周成分の周波数は略７０Ｈzであ
る。したがって、上記分周成分がフリッカとして観測さ
れることはないのである。尚、ここでは１４０Ｈzのフ
レーム周波数で動作させた場合にフリッカは全く観測さ
れなかったのであるが、フレーム周波数を１００Ｈzと
しても問題はなかった。更に、フレーム周波数を８０Ｈ
zに落すと、わずかにフリッカが認められた。しかしな
がら、これは、表示を実用にならない程損なうものでは
ないが、多少表示品位が損なわれる。
【００６５】以上のことから、本実施の形態において
は、実用上のフレーム周波数の下限を概１００Ｈzと規
定している。尚、１００Ｈzというフレーム周波数は、
従来の高温ポリシリコンＴＦＴでは実現できなかった数
値であり、且つ、表示品位を損なわないための１つの目
安の数値であるが、この１００Ｈzを多少下回ったとし
ても本実施の形態に該当しないわけではないので、上述
のごとく概１００Ｈzと表現している。以上のことは、
本実施の形態だけではなく、上記第１実施の形態〜第３
実施の形態と、後に述べる第５実施の形態および第６実
施の形態についても同様に言えることである。
【００６６】一方、従来の水平ライン反転駆動を行った
場合には、開口部に液晶分子が逆向きに立ち上がる逆テ
ィルトドメインが生じる。また、ソースバスライン方向
に隣接する絵素間に存在する強い横電界のため、液晶分
子が完全に立ち上がらない領域が生じる。そのために、
ノーマリホワイトモードの場合は、黒表示においてドメ
イン境界と液晶分子が完全に立ち上がらない領域とで光
漏れが生じ、コントラストが大幅に低下した。
【００６７】従来の高温ポリシリコンＴＦＴを用いて構
成した駆動回路一体型パネルの場合には、安定に動作す
る水平ライン反転駆動を行った場合、図中上下(以下、
単に上下と言う)に隣接する絵素電極近傍で、ノーマリ
ホワイトモードの黒表示において、液晶のドメイン境界
及び横電界によって液晶分子が完全に立ち上がらない領
域が生じ、広い範囲で光漏れが生ずる。通常、開口率の
低下を避けるために、絵素補助容量共通配線とゲートバ
スラインとを上記光漏れが生ずる領域に設けるのである
が、それでもそれらの配線近傍の広い範囲を遮光しない
とコントラストが低下する。特に、絵素補助容量共通配
線とゲートバスラインとの間は光漏れの大きな領域とな
るために、この間に遮光膜を形成しないとコントラスト
が大幅に低下してしまうのである。
【００６８】すなわち、本実施の形態における駆動回路
一体型パネルによれば、活性層に結晶生成長を促進して
形成したポリシリコンを用いたＴＦＴを用いている。し
たがって、通常のフレーム周波数である略６０Ｈzに対
して倍速のフレーム反転駆動を行うことができる。その
結果、フレーム反転駆動を行うことによってソースバス
ライン方向に隣接する絵素間に横電界が発生することが
なく、ノーマリホワイトモードの場合に黒表示において
光漏れが生じてコントラストが低下することはない。し
たがって、遮光パターンを削除して高開口率を得ること
ができる。さらに、倍速のフレーム周波数での駆動を行
うことによってフリッカを防止できるのである。
【００６９】尚、上述の説明においては、７０Ｈzフレ
ームレートによるＸＧＡ表示を倍速で行うために、一つ
のデータ当りのドットクロックの周波数を１２.５ＭＨz
にしている。しかしながら、この発明は、上記周波数に
限定されるものではなく、ＸＧＡで１２相展開というの
も経済的にコストと性能とが許す範囲で調節は可能であ
る。
【００７０】＜第５実施の形態＞上記各実施の形態にお
いては、フリッカを防止するめに２倍速のフレーム反転
駆動を行うようにしている。したがって、従来の水平ラ
イン反転駆動においては特に問題とはならなかった以下
のような問題が発生する。
【００７１】すなわち、上記フレーム反転駆動において
は、ソースバスラインと絵素電極との間に寄生容量が存
在する。そして、特にプロジェクション装置に使用され
るような小型のアクティブマトリックス駆動液晶表示装
置においては、絵素サイズが２５μm×２５μm以下にな
るため、開口率を確保する場合には、絵素補助容量の面
積を増やしたり、絵素電極とソースバスラインとの間に
スペースを取ることができない。したがって、相対的に
絵素補助容量に対する絵素電極‐ソースバスライン間容
量の値が大きくなる。
【００７２】そうすると、図５に示すように、ｎ行目の
絵素電極への書込完了時点ｔn以降の時間において、ｎ
行目の絵素電極とｋ列ソースバスラインとの間の容量に
起因して、(ｎ行ｋ列)絵素電位がｋ列目データにおける
(ｎ＋１)行目以降の電位の影響を受けて変動してしま
う。そのために、フレーム反転駆動の場合には、縦方向
のクロストークが生じて表示品位が低下するという問題
が生ずるのである。尚、水平反転駆動の場合は、ｋ列目
データにおけるｎ行目の電位と(ｎ＋１)行目の電位とは
極性が反転するためそれらの影響は平均化され、殆ど問
題にはならないのである。
【００７３】図６は、本実施の形態の液晶表示装置にお
ける表示絵素部のレイアウトを模式的に示す。本実施の
形態においては、各絵素に用いるＴＦＴ(ゲートバスラ
イン４４とソースバスライン４２との交差部に形成され
ている)を、上記第１〜第３実施の形態と同様に、活性
層に結晶成長を促進して形成したポリシリコンを用いて
従来のポリシリコン膜ＴＦＴの倍速を実現するＴＦＴと
する。そして、金属等の導体で形成されて静電シールド
機能を有する遮光パターン層４１(図１における遮光膜
２２に相当)を、ソースバスライン４２の上側であって
絵素電極４９の縁部の下側に層間絶縁膜(図１における
層間絶縁膜２３に相当)を介して設けている。尚、４３
は絵素補助容量の共通電極、４５はコンタクトホール、
４６はビアホール、４７は金属配線、４８は絵素コンタ
クトホールである。
【００７４】上記構成の表示絵素部における絵素のピッ
チは１８μm×１８μmであり、開口率は第４実施の形態
に比してゲートバスライン４４と絵素補助容量の共通電
極４３との間の遮光パターン層４１の分だけ小さく約５
３％である。これに対して、図１２に示す従来の同一サ
イズの絵素構造を有する液晶表示装置における開口率は
約４２％である。
【００７５】そして、上記遮光パターン層４１の電位を
所定電位に拘束することによって、ソースバスライン４
２と絵素電極４９との間の容量の影響を軽減でき、実用
上全く縦方向のクロストークが認められないようにでき
るのである。
【００７６】本実施の形態における液晶表示装置は、第
４実施の形態の場合と同様に、ＸＧＡ表示において、通
常のフレーム周波数である７０Ｈzに対して倍速の１４
０Ｈzでフレーム反転駆動を行う。こうして、フレーム
反転駆動を行うことによって、隣接する絵素に同極性の
電圧が印加されるため横電界が発生することがなく、ノ
ーマリホワイトモードの場合に黒表示において光漏れが
生じてコントラストが低下することはない。したがっ
て、コントラスト低下要因を回避でき、高開口率であり
ながら高コントラストで均一な表示を行うことができ
る。
【００７７】その際に、フレーム周波数は、通常のフレ
ーム周波数である７０Ｈzに対して倍速の１４０Ｈzであ
る。したがって、データ電圧の非対称性や、ＴＦＴ特性
の非対称性や、データ電圧の経時変化等に起因して、デ
ータ信号の波形が非対称となって１/２の分周成分が生
じても、その分周成分の周波数は７０Ｈzである。した
がって、上記分周成分がフリッカとして観測されること
はないのである。さらに、遮光パターン層４１の機能に
よって、ソースバスライン４２と絵素電極４９との間の
容量の影響が軽減され、縦方向のクロストークを防止で
きる。
【００７８】一方、従来の水平ライン反転駆動を行った
場合には、開口部に液晶分子が逆向きに立ち上がる逆テ
ィルトドメインが生じる。また、ゲートバスライン４４
の延在方向に隣接する絵素間に存在する強い横電界のた
め、液晶分子が完全に立ち上がらない領域が生じる。そ
のために、ノーマリホワイトモードの場合は、黒表示に
おいてドメイン境界と液晶分子が完全に立ち上がらない
領域とで光漏れが生じて、コントラストが大幅に低下し
た。
【００７９】従来の高温ポリシリコンＴＦＴを用いて構
成した駆動回路一体型パネルの場合には、安定に動作す
る水平ライン反転駆動を行うに際して、静電シールド機
能を有する遮光パターン層をソースバスラインの上側に
設けた絵素構造をとっても、ノーマリホワイトモードの
黒表示において、ドメイン境界と液晶分子が完全に立ち
上がらない領域とで光漏れが生ずる。したがって、コン
トラストが大幅に低下してしまう。あるいは、光漏れを
防止するために光漏れが生ずる領域を遮光すると、大幅
に開口率が低下してしまうのである。
【００８０】すなわち、本実施の形態における駆動回路
一体型パネルによれば、活性層に結晶成長を促進して形
成したポリシリコンを用いたＴＦＴを用いている。した
がって、ＸＧＡ表示において、通常のフレーム周波数で
ある７０Ｈzに対して倍速の１４０Ｈzでフレーム反転駆
動を行うことができ、フレーム反転駆動を行うことによ
る隣接絵素間の横電界に起因する光漏れの防止とフレー
ム周波数１４０Ｈzでの駆動によるフリッカの防止とを
行うことができる。
【００８１】さらに、本実施の形態においては、静電シ
ールド機能を有する遮光パターン層４１をソースバスラ
イン４２と絵素電極４９との間に設けている。したがっ
て、遮光パターン層４１の電位を所定電位に拘束するこ
とによって、ソースバスライン４２と絵素電極４９との
間の容量の影響を軽減でき、縦方向のクロストークを防
止できる。
【００８２】すなわち、本実施の形態によれば、上記ソ
ースバスライン４２と絵素電極４９との間の容量の影響
を殆ど無くすことができる。したがって、絵素サイズが
２５μm×２５μm以下になっても、絵素補助容量に対す
る絵素電極４９‐ソースバスライン４２間容量の値を大
きくすることなく開口率を確保することができる。つま
り、絵素ピッチが１８μm×１８μm程度の高品位高精細
な画像を表示できるプロジェクション装置に最適な小型
なアクティブマトリックス駆動液晶表示装置を容易に実
現できるのである。
【００８３】＜第６実施の形態＞上述したように、デー
タドライバから供給される表示データ(ビデオ信号)の電
圧に、上記データドライバのトランジスタの耐圧や消費
電力の観点から制限がある。従って、アクティブマトリ
ックス駆動液晶表示装置に対して水平ライン反転駆動を
行う場合には、液晶に印加される駆動電圧が不足し、特
にノーマリホワイトモードの表示においては高コントラ
ストを実現するのは困難であるという問題がある。
【００８４】そこで、本実施の形態においては、上記問
題を解決するために、ソースバスライン方向に隣接する
絵素電極間に、絵素補助容量に対して０.５％以上であ
り且つ１０％以下である容量を設ける。そして、２倍速
のフレーム反転駆動を行うのである。
【００８５】図７は、本実施の形態の液晶表示装置にお
ける表示絵素部のレイアウトを模式的に示す。本実施の
形態においては、各絵素に用いるＴＦＴを、上記第１〜
第３実施の形態と同様に、活性層に結晶生成長を促進し
て形成したポリシリコンを用いて従来のポリシリコン膜
ＴＦＴの倍速を実現するＴＦＴとする。そして、ゲート
バスライン５４を介して隣接する絵素電極５１,５２
を、互いに対向する縁が所定間隔ｄを保つような形状に
形成し配列している。ここで、所定間隔ｄは、絵素電極
５１のソースバスライン５９の延在方向への大きさの１
５％以下の長さである。そうすることによって、隣接す
る絵素電極５１,５２間の容量を、後に詳述するような
加算電圧ΔＶを十分得ることができるように設定できる
のである。尚、５３は絵素電極補助容量、５５はコンタ
クトホール、５６はビアホール、５７は金属配線、５８
は絵素コンタクトホールである。
【００８６】上記構成の表示絵素部における絵素のピッ
チは１８μm×１８μmであり、開口率は約５３％であ
る。これに対して、図１２に示す従来の同一サイズの絵
素構造を有する液晶表示装置における開口率は約４２％
である。
【００８７】本実施の形態における液晶表示装置は、第
４および第５実施の形態の場合と同様に、ＸＧＡ表示に
おいて、通常のフレーム周波数である７０Ｈzに対して
倍速の１４０Ｈzでフレーム反転駆動を行うのである。
こうして、フレーム反転駆動を行うことによって、ノー
マリホワイトモードの場合に黒表示において光漏れが生
じてコントラストが低下することを防止できる。また、
フレーム周波数を１４０Ｈzにすることによって、フリ
ッカを防止できる。
【００８８】さらに、上記水平反転駆動の場合には、デ
ータドライバ(図示せず)から供給される表示データ電圧
に対して絵素電極５１に印加される実効値電圧が低下し
てしまい、コントラストが低下する。
【００８９】ところが、上記フレーム反転駆動を行った
場合には、上述のように、上記隣接する絵素電極５１,
５２間に、絵素補助容量５３の容量(液晶や絵素電極５
１に関する寄生容量を含む)に対して適切な大きさの容
量を設けることによって、図８に示すように、上記デー
タドライバから供給される表示データ(ビデオ信号)の電
圧ＶDATAに対して式(１)で表される所定電圧ΔＶを加算
した電圧を、ｎ行目の絵素電極５１に印加することがで
きるのである。 ΔＶ＝ＶDATA(Ｐ‐Ｐ)×ＣＰＰ(Ｙ) /(Ｃs＋Ｃlc＋Ｃsd＋ＣＰＰ(Ｙ)＋Ｃgd) …(１)
【００９０】ここで、図８においては、上記ＶDATA(Ｐ
‐Ｐ)は、上記データドライバで供給される表示データ
電圧の最大ピーク‐最小ピーク間の電圧値としている
が、厳密に言えば(ｎ＋１)行目の絵素電極の電位変動分
となる。但し、図８においては、上記表示データが一定
レベルでフレーム反転しているので、ＶDATA(Ｐ‐Ｐ)を
表示データ電圧の最大ピーク‐最小ピーク間の電圧値と
して考えても殆ど問題はないのである。また、図９に示
すように、上記ＣＰＰ(Ｙ)は隣接絵素電極５１,５２間
の容量であり、上記Ｃsは絵素補助容量５３の容量であ
り、上記Ｃlcは液晶の容量であり、上記Ｃsdはソースバ
スライン５９‐絵素電極５１間の寄生容量であり、上記
Ｃgdはゲートバスライン５４‐絵素電極５１間の寄生容
量である。すなわち、式(１)の分母(Ｃs＋Ｃlc＋Ｃsd＋
ＣＰＰ(Ｙ)＋Ｃgd)は絵素補助容量５３とその寄生容量
の合計である。そして、上記式(１)から分るように、上
記ＣＰＰ(Ｙ)が(Ｃs＋Ｃlc＋Ｃsd＋Ｃgd)の値に対して
ある適切な値を持つ場合に、大きなΔＶの値が得られる
のである。
【００９１】以下、ｎ行目の絵素電極のΔＶが加算され
ることについて、より具体的に説明する。ｎ行目の絵素
電極に、例えば、正極性の電圧を印加する場合には、
(ｎ＋１)行目の絵素電極に負極性の電圧が印加されてお
り、その後、(ｎ＋１)行目の絵素電極には正極性の電圧
が印加されるので、上記ＣＰＰ(Ｙ)を介してｎ行目の絵
素電極の電位が正電位側に加算される方向に動く。ま
た、ｎ行目の絵素電極に負極性の電圧を印加する場合に
も、同様に考えれば、負電位側に加算される方向に動く
のである。
【００９２】本実施の形態においては、図１０に示すよ
うに、上記隣接絵素電極５１,５２間の容量ＣＰＰ(Ｙ)
(＝ＣＰＰ(Ｙ)1＋ＣＰＰ(Ｙ)2)は、隣接絵素電極５１,
５２の間隔が小さいために絵素補助容量５３の容量Ｃs
に対して相対的に大きな結合容量を有し、具体的には、
ＣＰＰ(Ｙ)は約１fＦであり、(Ｃs＋Ｃlc＋Ｃsd＋ＣＰ
Ｐ(Ｙ)＋Ｃgd)は約２０fＦである。その結果、Ｖ
DATA(Ｐ‐Ｐ)＝５Ｖに対して約２５０mＶの加算電圧Δ
Ｖが得られた。
【００９３】すなわち、本実施の形態の液晶表示装置に
よれば、同一の液晶材料、同一のセルパラメータ(配向
膜,配向方向,セル厚等)で、従来の液晶表示装置よりも
約２５０mＶ低い電圧の表示データで、同一のコントラ
ストを得ることができるのである。
【００９４】以上のごとく、本実施の形態における駆動
回路一体型パネルによれば、活性層に結晶成長を促進し
て形成したポリシリコンを用いたＴＦＴを用いている。
したがって、ＸＧＡ表示において、通常のフレーム周波
数である７０Ｈzに対して倍速の１４０Ｈzでフレーム反
転駆動を行うことができ、フレーム反転駆動を行うこと
による隣接絵素間の横電界に起因する光漏れの防止と、
フレーム周波数１４０Ｈzでの駆動によるフリッカの防
止とを行うことができる。
【００９５】さらに、本実施の形態においては、上記ソ
ースバスライン５９の延在方向に隣接する絵素電極５
１,５２を、絵素電極５１長の１５％以下の所定間隔ｄ
で配列している。したがって、上述のように絵素ピッチ
を１８μm×１８μmとした場合に、約１fＦ程度の隣接
絵素電極間容量ＣＰＰ(Ｙ)を得ることができ、表示デー
タの最大ピーク‐最小ピーク間電圧５Ｖに対して約２５
０mＶ程度の電圧を加算した電圧を絵素電極５１に印加
することができるのである。
【００９６】すなわち、本実施の形態によれば、各絵素
の開口率を犠牲にすることなく、液晶に十分な駆動電圧
を印加して、ノーマリホワイトモードの表示において高
コントラストを得ることができるのである。特に、この
効果は絵素サイズが小さい程大きくなる。これは、通常
のフォトリソグラフィでは、画素サイズが２０μm〜３
０μmピッチ以下では画素間スペースが２μm〜３μm位
に設定され、この条件下では、画素間スペースが上記ソ
ースバスラインの延在方向の５％〜１５％となり、適切
な加算電位が得られ、効果が大で且つ駆動法による開口
率改善効果が得られるのである。勿論、この範囲以上の
大きな画素に対して効果が無い訳ではなく、本実施の形
態における効果は得られる。さらに、本実施の形態によ
れば、低駆動電圧と高コントラストとの両立が可能にな
る。一般に、液晶材料の改良によって駆動電圧を低減す
ることは極めて困難である。特に、液晶の信頼性とはト
レードオフの関係にあるため、この絵素構造による駆動
電圧低減の効果は液晶の信頼性の問題を回避できる点か
らも非常に大きい。
【００９７】尚、上記実施の形態においては、隣接する
絵素電極５１,５２の間隔ｄを、絵素電極５１の長さの
１５％以下にすることによって、隣接絵素電極５１,５
２間の容量を絵素補助容量５３の容量Ｃsに対して適切
な値にしている。しかしながら、より大きな絵素サイズ
で絵素間に大きなスベースが在る場合、あるいは、絵素
補助容量５３の容量Ｃsの値が大きい場合には、図７お
よび図１１に示すように、ＴＦＴ６０のドレイン配線６
１の金属層に接続した導電性の遮光層６２を、絵素電極
５１と隣接する絵素電極５２との間に絶縁膜(図示せず)
を介して挟む。そして、遮光層６２と隣接絵素電極５
１,５２との重なりを利用すれば、より大きな隣接絵素
電極５１,５２間の容量ＣＰＰ(Ｙ)を得ることができる
のである。
【００９８】本実施の形態において、上記隣接する絵素
電極５１,５２間の容量ＣＰＰ(Ｙ)は、絵素補助容量５
３の容量Ｃsに対して０.５％以上且つ１０％以下である
ことが望ましい。これは、絵素補助容量５３の容量Ｃs
に対して０.５％よりも小さい場合には、上記表示デー
タの電圧ＶDATAに対して十分な加算電圧ΔＶを得ること
ができないためである。また、絵素補助容量５３の容量
Ｃsに対して１０％よりも大きい場合には、絵素電極５
１,５２間の容量ＣＰＰ(Ｙ)のばらつきが、加算電圧Δ
Ｖのばらつきとなり、結果的に液晶の透過率の変動とし
て現れるためである。
【００９９】ここで、上記アクティブマトリックス駆動
液晶表示装置のデータドライバの構造が、水平走査回路
の出力によって制御されるアナログスイッチによって、
ビデオ信号を順次ソースバスラインが有する容量にホー
ルドして行く構造であって、上記ビデオ信号を多相に分
割し転送周波数を落として並列に供給する駆動方式の場
合、つまり点順次駆動の多点同時サンプル駆動方式の場
合の概要を、図１３においてｎ＝１２(ｎ：同時サンプ
ル数)である場合を例に説明する。図１４は、Ｒ,Ｇ,Ｂ
各色２つのサンプルホールド回路７２,７３を有する場
合の駆動システムの構成例であり、データドライバ７４
はＲ１色分で代表している。
【０１００】Ｄ/Ａコンバータ７１から出力されたＲ,
Ｇ,Ｂ各色のアナログビデオ信号のうちＲ色のアナログ
ビデオ信号はサンプルホールド回路７２,７３に入力さ
れる。そして、図１５に示すように、両サンプルホール
ド回路７２,７３で６ドット分ずつ合計１２ドット分の
アナログ信号がサンプリングされ、１２ドット分の期間
保持される。そして、１２個の並列データとしてサンプ
ルホールド回路７２,７３から出力されて、Ｒ色用のデ
ータドライバ７４に入力される。こうして、Ｒ色用のデ
ータドライバ７４に入力された１２個の並列データは、
図１６に示すように、シフトレジスタでなる水平走査回
路７５からの走査信号のパルスに同期して開閉する１２
個のアナログスイッチ７６によって、１２本のソースバ
スライン７７に同時に転送される。
【０１０１】以後、上述の動作が順次繰り返されてデー
タドライバの動作が行われるのである。このように、多
点同時サンプル駆動方式においては、複数ライン毎に１
つのブロックとしてサンプリングされることになる。
【０１０２】ところで、上述した多点同時サンプル駆動
方式のように、複数ライン毎に（つまり複数絵素毎に）
１つのブロックとしてサンプルされる際に、水平ライン
反転駆動を行う場合には、ゲートバスライン方向に隣接
する絵素間に容量結合Ｃα,Ｃβがあると、同時にサン
プリングされる絵素ブロックと次にサンプルされる絵素
ブロックとにおける互いに隣接する絵素のホールド電位
が変動し、縦縞となって観測されるという問題が生ず
る。
【０１０３】その原因は、上記水平ライン反転駆動の場
合は、同時にサンプルされる絵素ブロックにおける端の
絵素電極の絵素電位のみが、隣接する絵素電極との容量
結合あるいはソースバスラインとの容量結合によって、
次にサンプルされる絵素ブロックの逆符号まで大きく変
動する絵素電位の影響を受けるためである。以下、隣接
する絵素電極との容量結合あるいはソースバスラインと
の容量結合のことを、単に「隣接する絵素電極との容量
結合」と記す。
【０１０４】しかしながら、上記各実施の形態において
はフレーム反転駆動を行っている。したがって、同じ構
造で同じ駆動方式のデータドライバを用いた場合でも、
同時にサンプルされる絵素ブロックにおける次にサンプ
ルされる絵素ブロックと接する絵素電極の電位変動が抑
えられ、ブロック縞を防止することができる。したがっ
て、表示品位を大幅に改善することができるのである。
【０１０５】
【発明の効果】以上より明らかなように、第１の発明の
液晶表示装置は、駆動回路及び表示部を構成するＴＦＴ
の活性層を結晶生成長が促進された多結晶シリコンで構
成し、上記駆動回路は概１００Ｈz以上のフレーム周波
数でフレーム反転駆動を行うようになっているので、上
記ＴＦＴは、通常のポリシリコンを活性層に用いたＴＦ
Ｔに対して約２倍の移動度を有して倍速のフレーム反転
駆動を行うことが可能になる。したがって、ソースバス
ライン方向に隣接する絵素間に発生する横電界をフレー
ム反転駆動によって防止し、ノーマリホワイトモードの
場合の黒表示における光漏れをなくして、コントラスト
の低下を防止できる。さらに、通常(略６０Ｈz)の倍速
でのフレーム反転駆動によって、データ電圧の非対称性
や、ＴＦＴ特性の非対称性や、データ電圧の経時変化等
に起因して、データ信号の波形が非対称となって１/２
の分周成分が生じても、その分周成分がフリッカとして
観測されることはない。実際には、概１００Ｈz以上の
フレーム周波数によってフレーム反転駆動を行えば、倍
速のフレーム周波数と同じような効果が得られるのであ
る。
【０１０６】その場合、上記フレーム反転駆動の倍速化
を上記駆動回路の高速動作化によって実現するので、外
部回路の規模の増加や入力端子の接続数増加や周辺駆動
回路の複雑化やコストアップを招くことなく、フリッカ
の無いアクティブマトリックス駆動液晶表示装置を実現
できる。
【０１０７】すなわち、この発明によれば、上記光漏れ
を遮光する遮光パターンの必要がなく、高い開口率を得
ることができる。したがって、開口率が高く、コントラ
スト低下やフリッカの発生の無い優れた表示品位の液晶
表示装置を提供することができるのである。
【０１０８】また、上記第１の発明の液晶表示装置は、
上記駆動回路を構成するデータ駆動回路からのデータを
上記表示部の各絵素電極に供給するソースバスラインと
上記絵素電極との間に、電気的遮蔽手段を備えれば、上
記電気的遮蔽手段の機能によって、上記ソースバスライ
ンと絵素電極との間の容量の影響を軽減できる。したが
って、縦方向のクロストークを防止して、画質の著しい
低下を防止できる。
【０１０９】また、上記第１の発明の液晶表示装置は、
上記データ駆動回路を、並列化処理された複数のデータ
を同時にサンプリングする点順次駆動を行う場合におい
て、上記駆動回路によってフレーム反転駆動を行うこと
によって、同時にサンプリングされる絵素ブロックにお
ける次にサンプリングされる絵素ブロックと接する絵素
電極の電位変動を抑制できる。したがって、ブロック縞
の発生を防止することができ、表示品位を大幅に改善で
きる。
【０１１０】また、上記第１の発明の液晶表示装置は、
上記表示部における１絵素の配列ピッチを概２５μm×
２５μm以下の高精細な液晶表示装置において、特に絵
素の開口率を高めて、コントラストが高くフリッカのな
い高品位な画像を表示できる。したがって、プロジェク
ション装置に使用可能なドライバモノリシック型の高品
位な小型アクティブマトリックス駆動液晶表示装置を提
供できる。
【０１１１】また、上記第１の発明の液晶表示装置は、
上記データ駆動回路が表示すべきデータ信号のドットク
ロックを、一つのデータ当り１２ＭＨz以上にするよう
に加工処理し、原データ信号のドットクロックを通常
(６.２５ＭＨz)の略２倍にすることができる。したがっ
て、ＸＧＡ表示を行う際に１２相展開における倍速駆動
を可能にできる。
【０１１２】また、第２の発明の液晶表示装置は、駆動
回路がフレーム反転駆動を行うようになっており、上下
方向に隣接する絵素電極間に、当該隣接絵素電極間の結
合容量、または、ＴＦＴのドレインに接続されて当該隣
接絵素電極の下部に絶縁膜を介して形成された導電性の
遮光層と当該隣接絵素電極との重なり部分による容量を
形成すれば、上記フレーム反転駆動を行った場合に、表
示部の絵素電極に、表示品位を劣化させることなく、上
記駆動回路から供給されるデータの電圧に上記隣接絵素
電極間の容量に応じた電圧を加算した電圧を印加でき
る。したがって、従来の液晶表示装置よりも低い電圧の
データで同一のコントラストを得ることができる。ある
いは、各絵素の開口率を犠牲にすることなく液晶に十分
な駆動電圧を印加して高コントラストを得ることができ
る。
【０１１３】すなわち、この発明によれば、上記ＴＦＴ
の耐圧や消費電力の観点からデータ信号のレベルに課せ
られた制限のために液晶に印加される駆動電圧が不足す
るノーマリホワイトモードの表示において、不足する駆
動電圧を補って高コントラストを得ることができる。
【０１１４】また、上記第２の発明の液晶表示装置は、
上記上下方向に隣接する絵素電極間のスペースを当該絵
素電極における上下方向の長さの概１５％以下とするこ
とによって当該隣接絵素電極間の結合容量を得るように
すれば、上記絵素電圧への印加電圧に加算するに十分な
電圧が得られるだけの結合容量を得ることができる。し
たがって、上記絵素電極間のスペースを調整するだけの
簡単な方法で、各絵素の開口率を犠牲にすることなく高
コントラストを得ることができる。
【０１１５】また、上記第２の発明の液晶表示装置は、
上記上下方向に隣接する絵素電極間の容量を、寄生容量
も含めた当該絵素電極に係る補助容量の０.５％以上且
つ１０％以下にすれば、上記絵素電圧への印加電圧に加
算するに十分な電圧が得られるだけの上記容量を得、且
つ、上記絵素電極間の容量のばらつきが上記加算電圧の
変動(液晶の透過率の変動)に与える影響を少なくでき
る。したがって、安定し且つ十分な電圧を上記絵素電圧
への印加電圧に加算することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の液晶表示装置における絵素に用い
られるＴＦＴの要部断面図である。
【図２】 図１に示すＴＦＴを用いて形成される駆動回
路一体型パネルの構成図である。
【図３】 図２に示す駆動回路一体型パネルおよび従来
の駆動回路一体型パネルの駆動に用いられるビデオ信号
波形を示す図である。
【図４】 この発明の液晶表示装置における表示絵素部
のレイアウトを示す図である。
【図５】 絵素電極‐ソースバスライン間容量に起因す
る縦方向のクロストークの説明図である。
【図６】 図４とは異なる表示絵素部のレイアウトを示
す図である。
【図７】 図４および図６とは異なる表示絵素部のレイ
アウトを示す図である。
【図８】 図７に示す表示絵素部においてビデオ信号の
電圧に対して所定電圧ΔＶを加算した電圧が絵素電極に
印加される説明図である。
【図９】 絵素補助容量とその寄生容量を示す概念図で
ある。
【図１０】 隣接絵素電極間の結合容量を示す図であ
る。
【図１１】 図７に示す表示絵素部において隣接絵素電
極間の結合容量を示す図である。
【図１２】 図４,図６および図７と同一サイズの従来
の絵素構造を有する表示絵素部のレイアウトを示す図で
ある。
【図１３】 従来のアクティブマトリックス駆動液晶表
示装置における駆動システムの構成例を示す図である。
【図１４】 図１３においてｎ＝１２とした場合のサン
プルホールド回路の構成例を示す図である。
【図１５】 図１４におけるＲ用のサンプルホールド回
路によるサンプリングの説明図である。
【図１６】 データドライバの構成例を示す図である。
【図１７】 ライン反転駆動およびフレーム反転駆動に
おける絵素電位の空間分布と時間変化とを示す概念図で
ある。
【符号の説明】
１１…絶縁基板、 １２…ａ‐Ｓi膜(多結晶Ｓi膜)、 １３…ゲート酸化膜、 １４…ゲート電極、 １５,３１,４３,５３…絵素補助電極容量、 １６…平坦化膜、 １７,３３,４５,５５…コンタクトホール、 １８,３５,４７,５７…金属配線、 ２１,３４,４６,５６…ビアホール、 ２２…遮光膜、 ２３…層間絶縁膜、 ２４,３６,４８,５８…絵素コンタクトホール、 ２５,３７,４９,５１,５２…透明絵素電極、 ２６…データドライバ、 ２７…ゲートドライバ、 ２８…液晶表示部、 ２９…駆動回路一体型パネル、 ３２,４４,５４…ゲートバスライン、 ４１…遮光パターン層、 ４２,５９…ソースバスライン、 ６０…ＴＦＴ、 ６２…遮光層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｇ 3/36 Ｇ０９Ｇ 3/36 Ｈ０１Ｌ 29/786 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１２Ｂ ６１９Ｂ Ｆターム(参考） 2H092 GA20 JB22 JB31 JB54 JB69 KA04 NA01 2H093 NA33 NA36 NA42 NC34 NC40 ND10 5C006 AC09 BB16 BC20 BF31 EC11 FA11 FA23 FA54 GA02 GA03 5C080 AA10 BB05 DD06 DD07 DD25 FF11 JJ02 JJ04 JJ05 JJ06 5F110 AA01 AA21 BB02 CC01 GG02 GG13 HJ01 HJ13 HL06 NN02 NN03 NN22 NN23 NN24 NN41 NN43 NN44 NN73 PP01 PP10 PP34 QQ28

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 駆動回路を表示部と同一の基板上に形成
    し、上記駆動回路および表示部を構成する薄膜トランジ
    スタの活性層は結晶生成長が促進された多結晶シリコン
    で構成されているアクティブマトリックス駆動方式の液
    晶表示装置において、 上記駆動回路は、１フレームの画面全体の全絵素に同一
    極性のデータを書き込むと共に、時間軸において互いに
    隣接するフレームには互いに極性が異なるデータを概１
    ００Ｈz以上のフレーム周波数で書き込むようになって
    いることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の液晶表示装置におい
    て、 空間的に離れて、ゲートバスラインと補助容量共通線と
    が平行して形成されており、 同一画素に対応している上記ゲートバスラインと補助容
    量共通線との間のスペースを、表示に利用可能な光透過
    部と成すことを特徴とする液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の液晶表
    示装置において、 上記駆動回路を構成するデータ駆動回路からのデータを
    上記表示部の各絵素電極に供給するソースバスラインと
    上記絵素電極との間に、電気的遮蔽手段を備えたことを
    特徴とする液晶表示装置。
  4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３の何れか一つに記
    載の液晶表示装置において、 上記駆動回路を構成するデータ駆動回路は、並列化処理
    された複数のデータを同時にサンプリングする点順次駆
    動を行うようになっていることを特徴とした液晶表示装
    置。
  5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４の何れか一つに記
    載の液晶表示装置において、 上記表示部は、１絵素の配列ピッチが概２５μm×２５
    μm以下であることを特徴とする液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 請求項４または請求項５に記載の液晶表
    示装置において、 上記並列化処理は、上記データ駆動回路が表示すべき原
    データ信号のドットクロックを、一つのデータ当り１２
    ＭＨz以上にするように行うことを特徴とする液晶表示
    装置。
  7. 【請求項７】 駆動回路と表示部とを有するアクティブ
    マトリックス駆動方式の液晶表示装置において、 上記駆動回路は、１フレームの画面全体の全絵素に同一
    極性のデータを書き込むと共に、時間軸において互いに
    隣接するフレームには互いに極性が異なるデータを書き
    込むようになっており、 上記表示部におけるソースバスラインの延在方向に隣接
    する絵素電極間には、当該隣接絵素電極の電極間容量、
    あるいは、薄膜トランジスタのドレインに接続されて当
    該隣接絵素電極の下部に絶縁膜を介して形成された導電
    性の遮光層と当該隣接絵素電極との重なり部分による容
    量が、形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載の液晶表示装置におい
    て、 上記ソースバスラインの延在方向に隣接する絵素電極間
    のスペースを、当該絵素電極におけるソースバスライン
    の延在方向への長さの概１５％以下とすることにより、
    当該隣接絵素電極の電極間容量を得ることを特徴とする
    液晶表示装置。
  9. 【請求項９】 請求項７に記載の液晶表示装置におい
    て、 上記表示部は、各絵素毎に補助容量を有すると共に、 上記ソースバスラインの延在方向に隣接する絵素電極間
    の容量は、寄生容量も含めた当該絵素電極に係る補助容
    量の０.５％以上且つ１０％以下であることを特徴とす
    る液晶表示装置。
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