JP2007193351A - Liquid crystal display device and electronic equipment - Google Patents

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舜平 山崎
Jun Koyama
潤 小山
Hirokazu Yamagata
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device having high image quality, and to provide electronic equipment using the liquid crystal display device. <P>SOLUTION: The liquid crystal display device comprises: a plurality of source signal lines, a plurality of gate signal lines and a transistor on the upside of a substrate; an insulating film on the upside of the transistor; an organic resin film on the upside of the insulation film; and a pixel electrode on the upside of the organic resin film, wherein the insulation film includes any of silicon nitride, silicon oxide and silicon oxide-nitride, the pixel electrode is electrically connected to one of the plurality of source signal lines via the transistor, a gate of the transistor is electrically connected to one of the plurality of gate signal lines, a first image signal is supplied to the pixel electrode via one of the plurality of source signal lines during a first frame period, and a second image signal of polarity opposite to the polarity of the first image signal is supplied to the pixel electrode via one of the source signal lines during a frame period next to the first frame period, wherein the frame frequency is at least 120 Hz. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、液晶等の表示媒体を用い、マトリクス状に画素が配置された表示装置に好適な駆動方法に関する。また、前記駆動方法を用いて表示を行う表示装置に関する。特に直視型のアクティブマトリクス型液晶パネル(液晶パネル)に関する。   The present invention relates to a driving method suitable for a display device in which pixels are arranged in a matrix using a display medium such as liquid crystal. The present invention also relates to a display device that performs display using the driving method. In particular, the present invention relates to a direct-view type active matrix liquid crystal panel (liquid crystal panel).

近年、絶縁性基板上に半導体薄膜を形成した半導体装置、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いる。その理由は、液晶パネル(代表的には、アクティブマトリクス型液晶パネル)の需要が高まってきたことによる。   In recent years, a technique for manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor thin film is formed over an insulating substrate, for example, a thin film transistor (TFT) has been rapidly developed. This is because the demand for liquid crystal panels (typically active matrix liquid crystal panels) has increased.

アクティブマトリクス型液晶パネルは、マトリクス状に配置された数十〜数百万個もの画素に出入りする電荷を画素のスイッチング素子により制御して画像を表示するものである。   An active matrix type liquid crystal panel displays an image by controlling charges entering and exiting dozens to millions of pixels arranged in a matrix by a switching element of the pixels.

なお、本明細書中における画素とは、スイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続された画素電極と、液晶と、前記液晶を介して画素電極に対向して設けられた対向電極とで主に構成されている素子を指している。   Note that a pixel in this specification mainly includes a switching element, a pixel electrode connected to the switching element, a liquid crystal, and a counter electrode provided to face the pixel electrode through the liquid crystal. It refers to the element that is being used.

以下に図19を用いて、アクティブマトリクス型液晶パネルの表示動作の代表的な例を簡略に説明する。   A typical example of the display operation of the active matrix liquid crystal panel will be briefly described below with reference to FIG.

ソース信号線駆動回路103とソース信号線S1〜S6とが接続されている。
またゲート信号線駆動回路104とゲート信号線G1〜G5とが接続されている。そしてソース信号線S1〜S6とゲート信号線G1〜G5とで囲まれている部分に画素106が複数設けられている。画素106にはスイッチング素子101と画素電極102とが設けられている。なおソース信号線とゲート信号線の数はこの値に限定されない(図19(A))。なお図19(B)は画素部105が有する複数の画素106の位置を示す図(表示パターン)である。
The source signal line drive circuit 103 and the source signal lines S1 to S6 are connected.
Further, the gate signal line driving circuit 104 and the gate signal lines G1 to G5 are connected. A plurality of pixels 106 are provided in a portion surrounded by the source signal lines S1 to S6 and the gate signal lines G1 to G5. The pixel 106 is provided with a switching element 101 and a pixel electrode 102. Note that the number of source signal lines and gate signal lines is not limited to this value (FIG. 19A). Note that FIG. 19B is a diagram (display pattern) illustrating positions of a plurality of pixels 106 included in the pixel portion 105.

ソース信号線駆動回路103内のシフトレジスタ回路等(図示しない)からの信号に従って、ソース信号線S1に映像信号が印加される。またゲート信号線駆動回路104からゲート信号線G1に選択信号が印加され、ゲート信号線G1とソース信号線S1とが交差している部分の画素(1、1)のスイッチング素子をオン状態にする。そしてソース信号線S1の映像信号が画素(1、1)の画素電極に印加される。この印加された映像信号の電位により液晶を駆動し、透過光量を制御して、画素(1、1)に画像の一部(画素(1、1)に相当する画像)が表示される。   A video signal is applied to the source signal line S1 in accordance with a signal from a shift register circuit or the like (not shown) in the source signal line driver circuit 103. Further, a selection signal is applied from the gate signal line driver circuit 104 to the gate signal line G1, and the switching element of the pixel (1, 1) in the portion where the gate signal line G1 and the source signal line S1 intersect is turned on. . The video signal of the source signal line S1 is applied to the pixel electrode of the pixel (1, 1). The liquid crystal is driven by the potential of the applied video signal to control the amount of transmitted light, and a part of the image (image corresponding to the pixel (1, 1)) is displayed on the pixel (1, 1).

次に、画素(1、1)に画像が表示された状態を保持容量(図示せず)等で保持したまま、次の瞬間には、ソース信号線駆動回路内103のシフトレジスタ回路等(図示しない)からの信号に従って、ソース信号線S2に映像信号が入力される。ゲート信号線駆動回路104からゲート信号線G1に選択信号が印加されたままであり、ゲート信号線G1とソース信号線S2とが交差している部分の画素(1、2)のスイッチング素子をオン状態にする。そしてソース信号線S2の映像信号の電位が画素(1、2)の画素電極に印加される。この印加された映像信号の電位により液晶を駆動し、透過光量を制御して、画素(1、1)と同様に、画素(1、2)に画像の一部(画素(1、2)に相当する画像)が表示される。   Next, while the state in which the image is displayed on the pixel (1, 1) is held by a holding capacitor (not shown) or the like, the shift register circuit or the like in the source signal line driver circuit 103 (shown) is held at the next moment. Video signal is input to the source signal line S2. The selection signal is still applied to the gate signal line G1 from the gate signal line driving circuit 104, and the switching element of the pixel (1, 2) at the portion where the gate signal line G1 and the source signal line S2 intersect is turned on. To. Then, the potential of the video signal of the source signal line S2 is applied to the pixel electrode of the pixel (1, 2). The liquid crystal is driven by the potential of the applied video signal, and the amount of transmitted light is controlled. Similarly to the pixel (1, 1), the pixel (1, 2) has a part of the image (pixel (1, 2). (Corresponding image) is displayed.

このような表示動作を順次行い、ゲート信号線G1に接続されている画素(1、1)(1、2)(1、3)(1、4)(1、5)(1、6)に画像の一部を次々と表示する。この間、ゲート信号線G1には選択信号が印加され続けている。   Such display operation is sequentially performed to the pixels (1, 1) (1, 2) (1, 3) (1, 4) (1, 5) (1, 6) connected to the gate signal line G1. Display part of the image one after another. During this time, the selection signal continues to be applied to the gate signal line G1.

ゲート信号線G1に接続されている画素の全てに映像信号が印加されると、ゲート信号線G1には選択信号が印加されなくなり、引き続いて、ゲート信号線G2にのみ選択信号が印加される。そしてゲート信号線G2に接続されている画素(2、1)(2、2)(2、3)(2、4)(2、5)(2、6)に画像の一部を次々と表示する。この間、ゲート信号線G2には選択信号が印加され続けている。このような表示動作を全てのゲート信号線において行うことにより、表示領域に一画面(フレーム)を表示する。この期間を1フレーム期間と呼ぶ。(図19(B))   When the video signal is applied to all the pixels connected to the gate signal line G1, the selection signal is not applied to the gate signal line G1, and subsequently, the selection signal is applied only to the gate signal line G2. Then, a part of the image is displayed one after another on the pixels (2, 1) (2, 2) (2, 3) (2, 4) (2, 5) (2, 6) connected to the gate signal line G2. To do. During this time, the selection signal continues to be applied to the gate signal line G2. By performing such a display operation on all the gate signal lines, one screen (frame) is displayed in the display area. This period is called one frame period. (Fig. 19B)

最後に映像信号が印加される画素(4、6)に画像の一部が表示されるまで、他の全ての画素は画像が表示された状態を保持容量(図示せず)等で保持している。   Finally, until a part of the image is displayed on the pixels (4, 6) to which the video signal is applied, all the other pixels hold the state in which the image is displayed with a holding capacitor (not shown) or the like. Yes.

これらの表示動作を順次繰り返すことにより、画素部105に画像を表示する。   By sequentially repeating these display operations, an image is displayed on the pixel portion 105.

通常スイッチング素子としてTFT等を用いた液晶パネルでは、液晶材料の劣化を防ぐために、各画素へ印加する信号の電位の極性を、共通電位を基準として反転(交流化駆動)させる。   In a liquid crystal panel using a TFT or the like as a normal switching element, the polarity of the potential of a signal applied to each pixel is inverted (AC drive) with reference to a common potential in order to prevent deterioration of the liquid crystal material.

交流化駆動方法の1つにソースライン反転駆動が挙げられる。図20(A)にソースライン反転駆動における画素の極性パターンを示す。なお図20に示した極性パターンは、図19(B)に示した表示パターンと対応している。   One of the AC driving methods is source line inversion driving. FIG. 20A shows a pixel polarity pattern in source line inversion driving. The polarity pattern shown in FIG. 20 corresponds to the display pattern shown in FIG.

なお、本明細書中の極性パターンを示した図〔図20、図22、図23〕では、共通電位を基準として、画素に印加される映像信号の電位が正である場合は「+」で図示し、負である場合は「−」で示している。   In the diagrams showing the polarity patterns in this specification (FIGS. 20, 22, and 23), “+” is used when the potential of the video signal applied to the pixel is positive with respect to the common potential. In the figure, when it is negative, it is indicated by “−”.

加えて、走査方式には、1画面(1フレーム)のゲート信号線を1つづつ飛び越すことで2回(2フィールド)に分けて走査するインターレス走査と、ゲート信号線を飛び越さずに順番に走査するノンインターレス走査とがあるが、ここでは主にノンインターレス走査を用いた例で説明する。   In addition, the scanning method includes interlaced scanning that scans in two times (two fields) by skipping the gate signal lines of one screen (one frame) one by one, and without skipping the gate signal lines. Although there is non-interlaced scanning that sequentially scans, an example using non-interlaced scanning will be mainly described here.

図20(A)で示したように、ソースライン反転駆動の特徴は、任意の1フレーム期間において、同じソース信号線に接続されている全ての画素に同じ極性の映像信号が印加されており、隣り合うソース信号線に接続されている画素どうしで逆の極性の映像信号が印加されていることである。そして次の1フレーム期間において、直前の1フレーム期間で表示された極性パターン1と逆の極性の映像信号が各画素に印加されて極性パターン2が表示される。   As shown in FIG. 20A, the source line inversion drive is characterized in that video signals having the same polarity are applied to all pixels connected to the same source signal line in any one frame period. That is, a video signal having a reverse polarity is applied between pixels connected to adjacent source signal lines. In the next one frame period, a video signal having a polarity opposite to that of the polarity pattern 1 displayed in the immediately preceding one frame period is applied to each pixel, and the polarity pattern 2 is displayed.

また、他の交流化駆動方法としてゲートライン反転駆動が挙げられる。ゲートライン反転駆動の極性パターンを図20(B)に示す。   Another AC driving method is gate line inversion driving. A polarity pattern of the gate line inversion drive is shown in FIG.

図20(B)で示したように、任意の1フレーム期間において、同じゲート信号線に接続されている全ての画素に同じ極性の映像信号が印加されており、隣り合うゲート信号線に接続されている画素どうしで逆の極性の映像信号が印加されていることである。そして次の1フレーム期間において、直前の1フレーム期間で表示された極性パターン3と逆の極性の映像信号が各画素に印加されて極性パターン4が表示される。   As shown in FIG. 20B, video signals having the same polarity are applied to all the pixels connected to the same gate signal line in any one frame period, and connected to adjacent gate signal lines. That is, a video signal having a reverse polarity is applied between the pixels. In the next one frame period, a video signal having a polarity opposite to that of the polarity pattern 3 displayed in the immediately preceding one frame period is applied to each pixel, and the polarity pattern 4 is displayed.

即ち、上記従来のソースライン反転駆動方法と同様に、2種類の極性パターン(極性パターン3と極性パターン4)が繰り返し表示される駆動方法であった。   That is, as in the conventional source line inversion driving method, two types of polarity patterns (polarity pattern 3 and polarity pattern 4) are repeatedly displayed.

近年、液晶パネルは、その薄型、軽量化が求められると同時に、高精細化、高画質化、及び高輝度化も要求されている。   In recent years, liquid crystal panels are required to be thin and light, and at the same time, high definition, high image quality, and high brightness are also required.

液晶パネルの薄型、軽量化を図るためには、液晶パネルの基板サイズの小型化が必要となる。基板サイズを小さくして、なおかつ画質を落とさないためには、必然的に画素ピッチを短くして画素部の面積を小さくしなくてはならない。   In order to reduce the thickness and weight of the liquid crystal panel, it is necessary to reduce the substrate size of the liquid crystal panel. In order to reduce the substrate size and not deteriorate the image quality, the pixel pitch must inevitably be shortened to reduce the area of the pixel portion.

図21に液晶パネルの画素の拡大図を示す。ソース信号線12aと、ゲート信号線12bと、半導体層13及びゲート信号線12bの一部であるゲート電極14を有する画素TFT(スイッチング素子)15と、画素電極16とが、図21に示すように設けられている。そしてソース信号線12aと、ゲート信号線12bと、画素TFT15との上に、可視光を透過する必要のない領域を覆ってブラックマトリクス17が設けられている。ブラックマトリクス(BM)とは、可視光を透過させる必要のない配線(ソース信号線12a、ゲート信号線12b)または画素TFT15等の上方に設けられる遮光性を有する膜のことを指す。   FIG. 21 shows an enlarged view of a pixel of the liquid crystal panel. A pixel TFT (switching element) 15 having a source signal line 12a, a gate signal line 12b, a semiconductor layer 13 and a gate electrode 14 which is a part of the gate signal line 12b, and a pixel electrode 16 are as shown in FIG. Is provided. A black matrix 17 is provided on the source signal line 12a, the gate signal line 12b, and the pixel TFT 15 so as to cover a region that does not need to transmit visible light. The black matrix (BM) refers to a light-shielding film provided above a wiring (source signal line 12a, gate signal line 12b) or the pixel TFT 15 that does not need to transmit visible light.

画素ピッチLとは、画素11を挟んで向かい合っているソース信号線12aどうしの距離と、向かい合っているゲート信号線12bどうしの距離とで短い方を指す。両方の信号線同志の距離が同じ場合はその距離を画素ピッチLとする。   The pixel pitch L indicates the shorter one between the distance between the source signal lines 12a facing each other across the pixel 11 and the distance between the gate signal lines 12b facing each other. When the distance between both signal lines is the same, the distance is set as the pixel pitch L.

画素ピッチが短くなると、隣り合う画素の有する画素電極16どうしの距離が短くなってくる。そのためソースライン反転駆動及びゲートライン反転駆動をした場合、逆の極性が印加された隣接画素間にディスクリネーションラインと呼ばれる縞が発生し、表示画面全体の明るさが低減される傾向があった。   When the pixel pitch is shortened, the distance between the pixel electrodes 16 of adjacent pixels is shortened. For this reason, when source line inversion driving and gate line inversion driving are performed, stripes called disclination lines occur between adjacent pixels to which opposite polarities are applied, and the brightness of the entire display screen tends to be reduced. .

本明細書中では、正の極性の映像信号が印加された画素と、負の極性の映像信号が印加された画素との間で生じる電位差に起因する液晶の配向状態の乱れ(ディスクリネーション)による表示不良(ノーマリホワイトの場合は光のロス、ノーマリブラックの場合は光漏れ)をディスクリネーションラインと呼んでいる。   In this specification, liquid crystal alignment state disturbance (disclination) caused by a potential difference generated between a pixel to which a positive polarity video signal is applied and a pixel to which a negative polarity video signal is applied. The display failure due to (a loss of light in the case of normally white, light leakage in the case of normally black) is called a disclination line.

隣り合う画素間で生じる電位差は、図22(A)に示す電気力線により生じる。図22(A)には、2つの隣り合う画素が有する画素電極A、Bに印加された紙面に垂直方向の有効電界(正または負)に対して、2つの画素電極A、Bの間で生じる電気力線の状態図の上面図を示し、図22(B)には、その断面図を示した。ただし、便宜上、図22(A)は、横方向に生じる画素電極A、Bの間で生じる電気力線のみを示し、図22(B)は、垂直方向に配向制御されている液晶分子が電界の印加に反応する直前の電気力線の状態図を示した。   The potential difference generated between adjacent pixels is generated by the lines of electric force shown in FIG. In FIG. 22A, the effective electric field (positive or negative) in the direction perpendicular to the paper surface applied to the pixel electrodes A and B of two adjacent pixels is between the two pixel electrodes A and B. A top view of a state diagram of the generated lines of electric force is shown, and FIG. 22B shows a cross-sectional view thereof. However, for convenience, FIG. 22A shows only electric lines of force generated between the pixel electrodes A and B generated in the horizontal direction, and FIG. 22B shows liquid crystal molecules whose alignment is controlled in the vertical direction. The phase diagram of the electric lines of force immediately before reacting to the application of is shown.

なお、図20(A)に対応するディスクリネーションパターンを図22(C)に示した。図22(C)には、ディスクリネーションラインが定位置に形成され、画素に印加された映像信号の極性は異なっているものの、実質的にはディスクリネ─ションパターン1とディスクリネ─ションパターン2は同一である。図22(C)に示したようなディスクリネーションラインは、ゲートライン反転駆動においても見られる。ゲートライン反転駆動の場合ディスクリネーションラインは、画素と画素の間をゲート信号線の方向と平行して現れる。   The disclination pattern corresponding to FIG. 20A is shown in FIG. In FIG. 22C, although the disclination line is formed at a fixed position and the polarities of the video signals applied to the pixels are different, the disclination pattern 1 and the disclination pattern are practically different. 2 are identical. The disclination line as shown in FIG. 22C can also be seen in the gate line inversion drive. In the case of gate line inversion driving, the disclination line appears between the pixels in parallel with the direction of the gate signal line.

加えて図示しないが他の交流化駆動方法として、画素に印加する映像信号の極性を、隣接する全ての画素どうしで反転させる方法(ドット反転駆動)が提案されている。ドット反転駆動は隣接画素と極性が異なるため、隣接する画素との間で生じる電位差の影響が大きく、特に画素ピッチが短くなるとディスクリネ─ションが表示に大きく影響する。   In addition, although not shown in the drawing, as another AC driving method, a method (dot inversion driving) in which the polarity of a video signal applied to a pixel is inverted between all adjacent pixels has been proposed. Since the polarity of the dot inversion drive is different from that of the adjacent pixel, the influence of the potential difference generated between the adjacent pixels is large. In particular, when the pixel pitch is shortened, the discernment greatly affects the display.

画素ピッチが短くなればなるほど、隣り合う画素電極どうしの距離が短くなる。ディスクリネーションは20μm以下になると特に著しかった。   The shorter the pixel pitch, the shorter the distance between adjacent pixel electrodes. The disclination was particularly remarkable when it was 20 μm or less.

そこでソースライン反転駆動、ゲートライン反転駆動及びドット反転駆動の代わりに、1フレーム期間毎に全ての画素に印加する映像信号の極性を反転させるフレ─ム反転駆動を用いることでディスクリネーションを抑えることが考えられる。   Therefore, instead of source line inversion driving, gate line inversion driving, and dot inversion driving, disclination is suppressed by using frame inversion driving that inverts the polarity of the video signal applied to all pixels every frame period. It is possible.

図23にフレーム反転駆動における各画素の極性パターンを示す。フレーム反転駆動の特徴は、任意の1フレーム期間内で、全ての画素に同一の極性の映像信号が印加され(極性パターン5)、そして次の1フレーム期間では、全ての画素に印加される映像信号の極性を反転させて表示する(極性パターン6)点である。即ち、極性パターンのみに注目すると2種類の極性パターン(極性パターン5と極性パターン6)が繰り返し表示される駆動方法であった。このため同一フレーム期間内では、隣り合う画素に印加される映像信号の極性は同じであり、ディスクリネーションの発生は抑えられる。   FIG. 23 shows the polarity pattern of each pixel in frame inversion driving. The feature of the frame inversion drive is that a video signal having the same polarity is applied to all pixels within one arbitrary frame period (polarity pattern 5), and an image applied to all pixels in the next one frame period. It is a point (polarity pattern 6) displayed by reversing the polarity of the signal. That is, when attention is paid only to the polarity pattern, the driving method is such that two types of polarity patterns (polar pattern 5 and polarity pattern 6) are repeatedly displayed. For this reason, in the same frame period, the polarities of the video signals applied to adjacent pixels are the same, and the occurrence of disclination is suppressed.

しかしフレーム反転駆動の問題点は、映像信号の極性が正の時の表示と負の時の表示とで画面の明るさが微妙に異なってしまうために、観察者にチラツキとして視認されてしまうことである。このちらつきの発生の原因について以下詳しく説明する。   However, the problem with frame inversion drive is that the screen brightness is slightly different between the display when the polarity of the video signal is positive and the display when it is negative. It is. The cause of this flickering will be described in detail below.

図24にソース信号線S1〜Snに印加される映像信号と、ゲート信号線G1に印加される選択信号と、画素(1、1)が有する画素電極(1、1)の電位のタイミングチャートを示した。ゲート信号線G1に選択信号が印加されている期間を1ライン期間、全てのゲート信号線に選択信号が印加され1つの画像が表示されるまでの期間を1フレーム期間とする。   FIG. 24 is a timing chart of the video signal applied to the source signal lines S1 to Sn, the selection signal applied to the gate signal line G1, and the potential of the pixel electrode (1, 1) included in the pixel (1, 1). Indicated. A period during which the selection signal is applied to the gate signal line G1 is one line period, and a period from when the selection signal is applied to all the gate signal lines until one image is displayed is one frame period.

ソース信号線S1とゲート信号線G1にそれぞれ映像信号と選択信号とが印加されると、ソース信号線S1とゲート信号線G1との交差している部分に設けられた画素(1、1)に、選択信号によって選択された正の極性の映像信号の電位が印加される。そして理想的にこの電位は、保持容量等によって1フレーム期間保持される。   When a video signal and a selection signal are applied to the source signal line S1 and the gate signal line G1, respectively, the pixel (1, 1) provided at the intersection of the source signal line S1 and the gate signal line G1 is applied. The potential of the positive polarity video signal selected by the selection signal is applied. Ideally, this potential is held for one frame period by a holding capacitor or the like.

しかし実際には、1ライン期間が終了するとゲート信号線G1に選択信号が印加されなくなってゲート信号線G1の電位が変化すると同時に、画素電極の電位も変化する。ゲート信号線は画素のスイッチング素子である画素TFTのゲート電極に接続されている。そしてソース信号線は画素TFTのソース又はドレイン領域に接続されており、画素電極はソース又はドレイン領域のソース信号線と接続していない方と接続している。そしてゲート電極と画素電極との間には容量がわずかながらに形成されており、ゲート信号線G1の電位が変化すると画素電極の電位もそれにつられてΔVだけ変化する。この場合、負の方向に画素電極の電位が変化する。図24に示すタイミングチャートにおいて、実際の画素電極の電位を実線で、ゲート電極と画素電極との間に形成されている容量がないものと考えたときの画素電極の電位を点線で示す。   However, actually, when one line period ends, the selection signal is no longer applied to the gate signal line G1, the potential of the gate signal line G1 changes, and the potential of the pixel electrode also changes. The gate signal line is connected to the gate electrode of the pixel TFT which is a pixel switching element. The source signal line is connected to the source or drain region of the pixel TFT, and the pixel electrode is connected to the one not connected to the source signal line of the source or drain region. A small capacitance is formed between the gate electrode and the pixel electrode. When the potential of the gate signal line G1 changes, the potential of the pixel electrode also changes by ΔV accordingly. In this case, the potential of the pixel electrode changes in the negative direction. In the timing chart shown in FIG. 24, the actual potential of the pixel electrode is indicated by a solid line, and the potential of the pixel electrode when it is assumed that there is no capacitance formed between the gate electrode and the pixel electrode is indicated by a dotted line.

次に第2フレーム期間において、第1フレーム期間とは逆の負の極性の映像信号が画素(1、1)の有する画素電極に印加される。第2フレーム期間の1ライン期間が終わると、ゲート信号線G1に選択信号が印加されなくなり、ゲート信号線G1の電位が変化する。そして画素電極の電位もそれにつられて負の方向にΔVだけ変化する。   Next, in the second frame period, a video signal having a negative polarity opposite to that in the first frame period is applied to the pixel electrode included in the pixel (1, 1). When one line period of the second frame period ends, the selection signal is not applied to the gate signal line G1, and the potential of the gate signal line G1 changes. Then, the potential of the pixel electrode is changed by ΔV in the negative direction accordingly.

つまり、第1フレーム期間の1ライン期間終了後の画素電極の電位と共通電位との電位差V1とし、第2フレーム期間の1ライン期間終了後の画素電極と共通電位との電位差V2とすると、電位差V1と電位差V2とは2×ΔVも差がでてしまう。このため第1フレーム期間と第2フレーム期間とでは画面の明るさが異なってしまう。   That is, if the potential difference V1 between the potential of the pixel electrode after the end of one line period in the first frame period and the common potential is V1, and the potential difference V2 between the pixel electrode after the end of one line period in the second frame period and the common potential, There is a difference of 2 × ΔV between V1 and the potential difference V2. For this reason, the brightness of the screen differs between the first frame period and the second frame period.

ソースライン反転駆動、ゲートライン反転駆動、ドット反転駆動の場合も同様に、正の極性の映像信号が印加された画素と、負の極性の映像信号が印加された画素とでは明るさは異なってしまうが、明るさの異なる画素どうしが隣接しているため、観察者には視認されにくい。しかしフレーム反転駆動の場合隣り合う画素どうしの極性が全て同じであり、また人間の目に視認できる周波数域(約30Hz程度)である1フレーム期間で極性が反転するため、映像信号の極性が正の時の表示と映像信号の極性が負の時の表示とが微妙に異なっていることが、チラツキとして観察者に視認される。特に、中間階調表示において顕著にチラツキが確認された。   Similarly, in the case of source line inversion driving, gate line inversion driving, and dot inversion driving, the brightness is different between a pixel to which a positive polarity video signal is applied and a pixel to which a negative polarity video signal is applied. However, since pixels having different brightness are adjacent to each other, it is difficult for an observer to visually recognize the pixels. However, in the case of frame inversion driving, the polarities of adjacent pixels are all the same, and the polarity is inverted in one frame period in a frequency range (about 30 Hz) that can be visually recognized by the human eye. It is visually recognized by the observer as a flicker that the display at the time of the image is slightly different from the display when the polarity of the video signal is negative. In particular, the flicker was remarkably confirmed in the halftone display.

このように、ソースライン反転駆動及びゲートライン反転駆動では、図20(A)及び図20(B)に一例を示したように、極性パターン1と極性パターン2が繰り返し表示され、極性の異なる隣接画素間にディスクリネーションラインが連続して定位置に形成されるため、画面の明るさが低減してしまっていた。加えてドット反転駆動でも同様であった。   As described above, in the source line inversion driving and the gate line inversion driving, the polarity pattern 1 and the polarity pattern 2 are repeatedly displayed as shown in FIG. 20A and FIG. Since the disclination line is continuously formed at a fixed position between the pixels, the brightness of the screen has been reduced. In addition, the same was true for dot inversion driving.

またフレーム反転駆動ではディスクリネーションは発生しないが、チラツキが生じていた。   In the frame inversion drive, disclination does not occur, but flickering occurs.

そこで、本発明ではこのような諸問題を解決しようとするものである。   Therefore, the present invention is intended to solve such various problems.

すなわち本発明は、チラツキがなく、且つ明るい表示を得ることのできる、画素ピッチの短い液晶パネルおよびその駆動方法を提供することを目的とするものである。   That is, an object of the present invention is to provide a liquid crystal panel with a short pixel pitch and a driving method thereof that can provide a bright display without flickering.

本発明によって、複数のゲート信号線と、複数のソース信号線と、前記ゲート信号線と前記ソース信号線との各交差部に設けられた複数の画素電極とを有する第1の基板と、 3つの色を含むカラーフィルターを有する第2の基板と、を有する表示装置において、 第1のフレーム期間において、前記複数のソース信号線を通して前記複数の画素電極には同じ極性の第1の映像信号が印加されており、前記第1のフレーム期間の次の第2のフレーム期間において、前記複数のソース信号線を通して前記複数の画素電極には、前記第1の映像信号とは逆の極性の第2の映像信号が印加されていることを特徴とする表示装置が提供される。   According to the present invention, a first substrate having a plurality of gate signal lines, a plurality of source signal lines, and a plurality of pixel electrodes provided at each intersection of the gate signal lines and the source signal lines; And a second substrate having a color filter including one color, wherein a first video signal having the same polarity is applied to the plurality of pixel electrodes through the plurality of source signal lines in a first frame period. Applied to the plurality of pixel electrodes through the plurality of source signal lines in the second frame period subsequent to the first frame period, the second polarity having a polarity opposite to that of the first video signal. A video signal is applied to the display device.

本発明によって、複数のゲート信号線と、複数のソース信号線と、前記ゲート信号線と前記ソース信号線との各交差部に設けられた複数の画素電極とを有する第1の基板と、 3つの色を含むカラーフィルターを有する第2の基板と、を有する表示装置において、 前記複数のソース信号線を通して前記複数の画素電極には同じ極性の映像信号が印加されており、前記映像信号の極性は1フレーム期間毎に変化していることを特徴とする表示装置が提供される。   According to the present invention, a first substrate having a plurality of gate signal lines, a plurality of source signal lines, and a plurality of pixel electrodes provided at each intersection of the gate signal lines and the source signal lines; And a second substrate having a color filter including one color, wherein the video signals having the same polarity are applied to the plurality of pixel electrodes through the plurality of source signal lines, and the polarity of the video signal There is provided a display device characterized in that changes every frame period.

本発明によって、複数のゲート信号線と、複数のソース信号線と、前記ゲート信号線と前記ソース信号線との各交差部に設けられた複数のスイッチング素子及び複数の画素電極とを有する第1の基板と、3つの色を含むカラーフィルターを有する第2の基板と、を有する表示装置において、前記複数のソース信号線を通して前記複数のスイッチング素子には同じ極性の映像信号が印加されており、前記複数のゲート信号線を通して、前記複数のスイッチング素子には前記映像信号を選択する選択信号が印加されており、前記複数のスイッチング素子を通して前記複数の画素電極には前記選択信号によって選択された映像信号が印加されており、前記映像信号の極性は1フレーム期間毎に変化していることを特徴とする表示装置が提供される。   According to the first aspect of the present invention, a plurality of gate signal lines, a plurality of source signal lines, and a plurality of switching elements and a plurality of pixel electrodes provided at each intersection of the gate signal lines and the source signal lines are provided. And a second substrate having a color filter including three colors, video signals having the same polarity are applied to the plurality of switching elements through the plurality of source signal lines, A selection signal for selecting the video signal is applied to the plurality of switching elements through the plurality of gate signal lines, and an image selected by the selection signal is applied to the plurality of pixel electrodes through the plurality of switching elements. A display device is provided in which a signal is applied and the polarity of the video signal changes every frame period.

前記複数のゲート信号線または前記複数のソース信号線どうしの間隔は20μm以下であっても良い。   An interval between the plurality of gate signal lines or the plurality of source signal lines may be 20 μm or less.

前記第1フレーム期間及び第2のフレーム期間の長さは8.3msec以下であっても良い。   The length of the first frame period and the second frame period may be 8.3 msec or less.

前記1フレーム期間の長さは8.3msec以下であっても良い。   The length of the one frame period may be 8.3 msec or less.

前記複数のスイッチング素子は、ゲート電極と、ソース領域、ドレイン領域及びチャネル形成領域を有する半導体層と、前記ゲート電極と前記半導体層との間に設けられた絶縁膜とをそれぞれ有しており、前記ゲート信号線は前記ゲート電極と接続されており、前記ソース信号線は前記ソース領域または前記ドレイン領域と接続されていても良い。   The plurality of switching elements each include a gate electrode, a semiconductor layer having a source region, a drain region, and a channel formation region, and an insulating film provided between the gate electrode and the semiconductor layer, The gate signal line may be connected to the gate electrode, and the source signal line may be connected to the source region or the drain region.

前記第1の基板と前記第2の基板との間には液晶が設けられていても良い。   A liquid crystal may be provided between the first substrate and the second substrate.

前記複数の画素電極はそれぞれ前記カラーフィルターが含む3つの色のうちの1つに対応していても良い。   Each of the plurality of pixel electrodes may correspond to one of three colors included in the color filter.

前記表示装置を1個有するゴーグル型ディスプレイが提供される。   A goggle type display having one display device is provided.

前記表示装置を2個有するゴーグル型ディスプレイが提供される。   A goggle type display having two display devices is provided.

前記表示装置を1個有するモバイルコンピュータが提供される。   A mobile computer having one display device is provided.

前記表示装置を1個有するノートブック型パーソナルコンピュータが提供される。   A notebook personal computer having one display device is provided.

前記表示装置を1個有するビデオカメラが提供される。   A video camera having one display device is provided.

前記表示装置を1個有するDVDプレーヤーが提供される。   A DVD player having one display device is provided.

前記表示装置を1個有するゲーム機が提供される。   A game machine having one display device is provided.

本発明は、フレーム周波数を120Hz以上とし、かつフレーム反転駆動法によって駆動した。また各画素がTFT基板側に設けたカラーフィルターのR、G、Bのうちの1つに対応するようにした。上記構成によって直視型の画素ピッチが20μm以下と短い表示装置において、ディスクリネーションもチラツキもみられず、且つ良好なコントラストの明るい表示を得ることができた。   In the present invention, the frame frequency is set to 120 Hz or more, and driving is performed by the frame inversion driving method. Each pixel corresponds to one of the color filters R, G, and B provided on the TFT substrate side. With the above configuration, in a display device with a direct view pixel pitch as short as 20 μm or less, neither disclination nor flicker was observed, and a bright display with good contrast could be obtained.

以下に本発明の構成について従来の構成と比較しながら説明する。なお、ここではノンインターレス走査を用いた例で説明するが、本発明は、ノンインターレス走査に限定されることなく、インターレス走査等の他の走査方式でも適用可能であることは言うまでもない。   The configuration of the present invention will be described below in comparison with the conventional configuration. Although an example using non-interlaced scanning will be described here, it is needless to say that the present invention is not limited to non-interlaced scanning and can be applied to other scanning methods such as interless scanning. .

図2に本発明のアクティブマトリクス型液晶パネルの構成を示す。ソース信号線駆動回路1801とゲート信号線駆動回路1802は、一般に駆動回路と総称されている。近年この駆動回路は、マトリクス状に画素が設けられた画素部1808と同一基板上に一体形成されていることもある。   FIG. 2 shows the configuration of the active matrix liquid crystal panel of the present invention. The source signal line driver circuit 1801 and the gate signal line driver circuit 1802 are generally collectively referred to as a driver circuit. In recent years, this driver circuit may be formed over the same substrate as the pixel portion 1808 provided with pixels in a matrix.

また、画素部1808では、ソース信号線駆動回路1801に接続されたソース信号線1803(S1〜Sn)と、ゲート信号線駆動回路1802に接続されたゲート信号線1804(G1〜Gn)とが交差している。そのソース信号線1803とゲート信号線1804とに囲まれた領域に、画素の薄膜トランジスタ(画素TFT)1805と、対向電極と画素電極の間に液晶を挟んだ液晶セル1806と、保持容量1807とが設けられている。   In the pixel portion 1808, the source signal lines 1803 (S1 to Sn) connected to the source signal line driver circuit 1801 and the gate signal lines 1804 (G1 to Gn) connected to the gate signal line driver circuit 1802 intersect. is doing. In a region surrounded by the source signal line 1803 and the gate signal line 1804, a thin film transistor (pixel TFT) 1805 of the pixel, a liquid crystal cell 1806 in which liquid crystal is sandwiched between the counter electrode and the pixel electrode, and a storage capacitor 1807 are provided. Is provided.

ソース信号線駆動回路1801から出力されたタイミング信号によりサンプリングされた、映像信号がソース信号線1803に印加される。   A video signal sampled by the timing signal output from the source signal line driver circuit 1801 is applied to the source signal line 1803.

画素TFT1805は、ゲート信号線駆動回路1802からゲート信号線1804を介して入力される選択信号によって画素TFT1805をオン状態にする。画素TFT1805をオン状態になるとソース信号線1803に印加された映像信号が液晶セル1806の画素電極に印加される。   The pixel TFT 1805 turns on the pixel TFT 1805 by a selection signal input from the gate signal line driver circuit 1802 via the gate signal line 1804. When the pixel TFT 1805 is turned on, a video signal applied to the source signal line 1803 is applied to the pixel electrode of the liquid crystal cell 1806.

図2に示した液晶パネルにおいて、ソース信号線S1、S2、…、Snに印加される映像信号と、ゲート信号線G1に印加される選択信号と、ソース信号線S1とゲート信号線G1との交差している部分の画素(1、1)が有する画素電極の電位のタイミングチャートを図1に示した。また従来例として、60Hzのフレーム周波数で駆動した液晶パネルの画素(1、1)が有する画素電極の電位も示した。ゲート信号線G1に選択信号が印加されている期間を1ライン期間、全てのゲート信号線に選択信号が印加され終わるまでの期間を1フレーム期間とする。   In the liquid crystal panel shown in FIG. 2, a video signal applied to the source signal lines S1, S2,..., Sn, a selection signal applied to the gate signal line G1, and the source signal line S1 and the gate signal line G1. FIG. 1 shows a timing chart of the potential of the pixel electrode included in the intersecting pixel (1, 1). As a conventional example, the potential of the pixel electrode included in the pixel (1, 1) of the liquid crystal panel driven at a frame frequency of 60 Hz is also shown. A period in which the selection signal is applied to the gate signal line G1 is one line period, and a period until the selection signal is completely applied to all the gate signal lines is one frame period.

本発明において、1フレーム期間は8.3msec以下にする。つまりフレーム周波数が120Hz以上であることが望ましい。本実施の形態ではフレーム周波数を120Hzとした。   In the present invention, one frame period is set to 8.3 msec or less. That is, it is desirable that the frame frequency is 120 Hz or more. In this embodiment, the frame frequency is 120 Hz.

ソース信号線S1とゲート信号線G1にそれぞれ映像信号と選択信号とが印加されると、ソース信号線S1とゲート信号線G1との交差している部分に設けられた画素(1、1)に、選択信号によって選択された正の極性の映像信号の電位が印加される。そして理想的にこの電位は保持容量等によって1フレーム期間保持される。   When a video signal and a selection signal are applied to the source signal line S1 and the gate signal line G1, respectively, the pixel (1, 1) provided at the intersection of the source signal line S1 and the gate signal line G1 is applied. The potential of the positive polarity video signal selected by the selection signal is applied. Ideally, this potential is held for one frame period by a holding capacitor or the like.

しかし実際には1ライン期間が終了するとゲート信号線G1に選択信号が印加されなくなり、ゲート信号線G1の電位が変化すると同時に画素電極の電位も変化する。ゲート信号線は画素のスイッチング素子である画素TFTのゲート電極に接続されている。そしてソース信号線は画素TFTのソース又はドレイン領域に接続されており、画素電極はソース又はドレイン領域のソース信号線と接続していない方と接続している。そしてゲート電極と画素電極との間には容量がわずかながらに形成されており、ゲート信号線G1の電位が変化すると画素電極の電位もそれにつられてΔVだけ変化する。この場合負の方向に画素電極の電位が変化する。図1に示すタイミングチャートにおいて、実際の画素電極の電位を実線で、ゲート電極と画素電極との間に形成されている容量がないと考えたときの画素電極の電位を点線で示す。   However, in practice, when one line period ends, the selection signal is no longer applied to the gate signal line G1, and the potential of the pixel electrode changes simultaneously with the change of the potential of the gate signal line G1. The gate signal line is connected to the gate electrode of the pixel TFT which is a pixel switching element. The source signal line is connected to the source or drain region of the pixel TFT, and the pixel electrode is connected to the one not connected to the source signal line of the source or drain region. A small capacitance is formed between the gate electrode and the pixel electrode. When the potential of the gate signal line G1 changes, the potential of the pixel electrode also changes by ΔV accordingly. In this case, the potential of the pixel electrode changes in the negative direction. In the timing chart shown in FIG. 1, the actual potential of the pixel electrode is indicated by a solid line, and the potential of the pixel electrode when there is no capacitance formed between the gate electrode and the pixel electrode is indicated by a dotted line.

次に第2フレーム期間において、第1フレーム期間とは逆の負の極性の映像信号が画素(1、1)の有する画素電極に印加される。第2フレーム期間の1ライン期間が終わると、ゲート信号線G1に選択信号が印加されなくなり、ゲート信号線G1の電位が変化する。そして画素電極の電位もそれにつられて負の方向にΔVだけ変化する。   Next, in the second frame period, a video signal having a negative polarity opposite to that in the first frame period is applied to the pixel electrode included in the pixel (1, 1). When one line period of the second frame period ends, the selection signal is not applied to the gate signal line G1, and the potential of the gate signal line G1 changes. Then, the potential of the pixel electrode is changed by ΔV in the negative direction accordingly.

つまり、第1フレーム期間の1ライン期間終了後の画素電極の電位と共通電位との電位差V1とし、第2フレーム期間の1ライン期間終了後の画素電極と共通電位との電位差V2とすると、電位差V1と電位差V2とは、2×ΔVも差がでてしまう。このため第1フレーム期間と第2フレーム期間とでは画面の明るさが異なってしまう。   That is, if the potential difference V1 between the potential of the pixel electrode after the end of one line period in the first frame period and the common potential is V1, and the potential difference V2 between the pixel electrode after the end of one line period in the second frame period and the common potential, There is a difference of 2 × ΔV between V1 and the potential difference V2. For this reason, the brightness of the screen differs between the first frame period and the second frame period.

しかしフレーム周波数を120Hz以上とすることで、第1フレーム期間と第2フレーム期間の画面の明るさの違いが人間の目に視認できなくなる。よって1フレーム期間毎に極性が反転するため、映像信号の極性が正の時の表示と映像信号の極性が負の時の表示とが微妙に異なっていても、チラツキとして観察者に視認されることがなくなる。   However, by setting the frame frequency to 120 Hz or more, the difference in screen brightness between the first frame period and the second frame period cannot be visually recognized by human eyes. Therefore, since the polarity is reversed every frame period, even if the display when the polarity of the video signal is positive and the display when the polarity of the video signal is negative are slightly different, the flicker is visually recognized by the observer. Nothing will happen.

このように本発明では直視型の液晶パネルにおいて、フレーム反転駆動法を用いて駆動し、かつフレーム周波数を従来よりも高速に120Hz以上とすることで、直視型の画素ピッチが20μm以下と短い表示装置において、ディスクリネーションもチラツキもみられず、且つ良好なコントラストの明るい表示を得ることができた。   As described above, in the present invention, a direct-view type liquid crystal panel is driven by using the frame inversion driving method, and the frame frequency is set to 120 Hz or higher at a higher speed than before, so that the direct-view type pixel pitch is as short as 20 μm or less. In the apparatus, neither disclination nor flicker was observed, and a bright display with good contrast could be obtained.

図3〜図18を用いて、本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

本発明の画素の配置とカラーフィルターの配置について、図3を用いて説明する。本発明においてカラーフィルターはTFT基板側に設けられている。図3(A)に液晶パネルの画素配列がデルタ配列である場合について説明する。各画素はR(赤)、G(緑)、B(青)の三色のそれぞれに対応している。隣接しているR(赤)、G(緑)、B(青)のそれぞれに対応した3つの画素で、1つのドットを構成している。   The pixel arrangement and the color filter arrangement according to the present invention will be described with reference to FIG. In the present invention, the color filter is provided on the TFT substrate side. FIG. 3A illustrates a case where the pixel arrangement of the liquid crystal panel is a delta arrangement. Each pixel corresponds to each of the three colors R (red), G (green), and B (blue). One pixel is composed of three pixels corresponding to the adjacent R (red), G (green), and B (blue).

図3(B)に液晶パネルの画素配列がストライプ配列である場合について説明する。各画素はR(赤)、G(緑)、B(青)の三色のうちの1つに対応している。隣接しているR(赤)、G(緑)、B(青)のそれぞれに対応した3つの画素で、1つのドットを構成している。   FIG. 3B illustrates a case where the pixel array of the liquid crystal panel is a stripe array. Each pixel corresponds to one of the three colors R (red), G (green), and B (blue). One pixel is composed of three pixels corresponding to the adjacent R (red), G (green), and B (blue).

本実施例では、本発明に用いられる駆動回路の一例について説明する。   In this embodiment, an example of a driver circuit used in the present invention will be described.

図4に本発明の液晶パネルの駆動回路の1つであるソース信号線駆動回路の一例を示す。ソース信号線駆動回路の外部から入力された入力信号、この場合はソース用クロック信号(S−CL)とソース用クロック信号(S−CL)の共通電位に対して反転した信号(S−CLb)がソース信号線駆動回路に入力される。   FIG. 4 shows an example of a source signal line driver circuit which is one of the driver circuits of the liquid crystal panel of the present invention. Input signal input from the outside of the source signal line driver circuit, in this case, a signal (S-CLb) inverted with respect to the common potential of the source clock signal (S-CL) and the source clock signal (S-CL) Is input to the source signal line driver circuit.

ソース信号線駆動回路に入力されたソース用クロック信号(S−CL)は、ソース用シフトレジスタ回路401に入力される。入力されたソース用クロック信号(S−CL)および同じ時にソース用シフトレジスタ回路に入力したソース用スタートパルス信号(S−SP)によってソース用シフトレジスタ回路401が動作し、映像信号のサンプリングのためのタイミング信号を順に生成する。   The source clock signal (S-CL) input to the source signal line driver circuit is input to the source shift register circuit 401. The source shift register circuit 401 operates in response to the input source clock signal (S-CL) and the source start pulse signal (S-SP) input to the source shift register circuit at the same time for sampling the video signal. Are sequentially generated.

タイミング信号はソース用レベルシフト回路402に入力され、その電圧振幅レベルを上げられる。ここで本明細書において電圧振幅レベルとは信号の最も高い電位と最も低い電位の差(電位差)の絶対値を意味しており、電圧振幅レベルが高くなる(上げられる)とは電位差が大きくなることを意味し、電圧振幅レベルが低くなるとは電位差が小さくなることを意味する。   The timing signal is input to the source level shift circuit 402 and its voltage amplitude level is raised. Here, in this specification, the voltage amplitude level means the absolute value of the difference (potential difference) between the highest potential and the lowest potential of the signal, and increasing (raising) the voltage amplitude level increases the potential difference. This means that a lower voltage amplitude level means a smaller potential difference.

電圧振幅レベルが上げられたタイミング信号は映像信号線404からサンプリング回路403に入力され、入力されたタイミング信号に基づいてサンプリング回路403が映像信号をサンプリングする動作をする。サンプリングされた映像信号は対応するソース信号線S1、S2に順に印加される。   The timing signal whose voltage amplitude level is increased is input to the sampling circuit 403 from the video signal line 404, and the sampling circuit 403 performs an operation of sampling the video signal based on the input timing signal. The sampled video signal is sequentially applied to the corresponding source signal lines S1 and S2.

次に本実施例のゲート信号線駆動回路の回路図を図5に示す。ゲート信号線駆動回路の外部からゲート用クロック信号(G−CL)とゲート用クロック信号(G−CL)の共通電位に対して反転した信号(G−CLb)がゲート信号線駆動回路に入力される。   Next, FIG. 5 shows a circuit diagram of the gate signal line driving circuit of this embodiment. A signal (G-CLb) inverted from the common potential of the gate clock signal (G-CL) and the gate clock signal (G-CL) is input to the gate signal line drive circuit from the outside of the gate signal line drive circuit. The

ゲート信号線駆動回路に入力されたゲート用クロック信号(G−CL)はゲート用シフトレジスタ回路501に入力される。   The gate clock signal (G-CL) input to the gate signal line driver circuit is input to the gate shift register circuit 501.

ゲート用シフトレジスタ回路501に入力されたゲート用クロック信号(G−CL)をもとに、同時にゲート用シフトレジスタ回路501に入力したゲート用スタートパルス信号(G−SP)によって、ゲート用シフトレジスタ回路501がゲート信号線に接続された全ての画素TFTを動作させるための選択信号を順に生成する動作をする。生成した選択信号はゲート用レベルシフト回路502に入力される。   Based on the gate clock signal (G-CL) input to the gate shift register circuit 501, the gate shift register circuit 501 receives the gate start pulse signal (G-SP) and simultaneously inputs the gate shift register circuit 501. The circuit 501 operates to sequentially generate selection signals for operating all the pixel TFTs connected to the gate signal line. The generated selection signal is input to the gate level shift circuit 502.

ゲート用レベルシフト回路502により、ゲート用レベルシフト回路502に入力された選択信号の電圧振幅レベルが上げられる。この選択信号は、全ての画素TFTを確実に動作させるのに必要な電圧振幅レベルまで高くすることが必要である。電圧振幅レベルが上げられた選択信号はゲート信号線G0、G1、G2に入力され、画素TFTが映像信号を液晶に印加する動作をする。各駆動回路に用いたシフトレジスタ回路(ソース用シフトレジスタ回路401、ゲート用シフトレジスタ回路501)の回路図の一例を図6(A)に示した。   The voltage level of the selection signal input to the gate level shift circuit 502 is raised by the gate level shift circuit 502. This selection signal needs to be raised to a voltage amplitude level necessary for reliably operating all the pixel TFTs. The selection signal with the increased voltage amplitude level is input to the gate signal lines G0, G1, and G2, and the pixel TFT operates to apply the video signal to the liquid crystal. An example of a circuit diagram of a shift register circuit (source shift register circuit 401, gate shift register circuit 501) used for each driver circuit is shown in FIG.

また各駆動回路に用いたレベルシフト回路(ソース用レベルシフト回路402、ゲート用レベルシフト回路502)の等価回路図を、図6(B)に示す。inは信号が入力されることを意味し、inbはinの反転信号が入力されることを意味する。また、VDDはプラスの電圧を示している。レベルシフト回路は、inに入力された信号を高電圧化し反転させた信号が、outbから出力されるように設計されている。つまり、inにHiが入力されるとoutbからLoの信号が、Loが入力されるとoutからHiの信号が出力される。   FIG. 6B shows an equivalent circuit diagram of the level shift circuit (source level shift circuit 402, gate level shift circuit 502) used for each driver circuit. In means that a signal is input, and inb means that an inverted signal of in is input. VDD indicates a positive voltage. The level shift circuit is designed so that a signal obtained by increasing the voltage of the signal input to in and inverting it is output from outb. That is, when Hi is input to in, a signal from outb to Lo is output, and when Lo is input, a signal from Hi to output is output.

本実施例では、TFT基板がデジタル駆動回路を有している場合について、図7を用いて説明する。   In this embodiment, the case where the TFT substrate has a digital drive circuit will be described with reference to FIG.

本実施例のディスプレイは、TFT基板上に、ソース信号線駆動回路A301、ソース信号線駆動回路B302、ゲート信号線駆動回路303、デジタルビデオデータ分割回路305および複数の画素TFTがマトリクス状に設けられた画素部304を有している。ソース信号線駆動回路B302は、ソース信号線駆動回路A301と同じ構成を有している。   In the display of this embodiment, a source signal line driver circuit A301, a source signal line driver circuit B302, a gate signal line driver circuit 303, a digital video data division circuit 305, and a plurality of pixel TFTs are provided in a matrix form on a TFT substrate. The pixel portion 304 is provided. The source signal line driver circuit B302 has the same configuration as the source signal line driver circuit A301.

ソース信号線駆動回路301及びゲート信号線駆動回路303は画素部304に設けられた複数の画素TFTを駆動する。FPC端子を介して外部からソース信号線駆動回路301及びゲート信号線駆動回路303は画素部304に種々の信号が入力される。   The source signal line driver circuit 301 and the gate signal line driver circuit 303 drive a plurality of pixel TFTs provided in the pixel portion 304. Various signals are input to the pixel portion 304 in the source signal line driver circuit 301 and the gate signal line driver circuit 303 from the outside through the FPC terminal.

ソース信号線駆動回路A301は、ソース信号線側シフトレジスタ回路(240ステージ×2のシフトレジスタ回路)301−1、ラッチ回路1(960×8デジタルラッチ回路)301−2、ラッチ回路2(960×8デジタルラッチ回路)301−3、セレクタ回路1(240のセレクタ回路)301−4、D/A変換回路(240のDAC)301−5、セレクタ回路2(240のセレクタ回路)301−6を有している。その他、バッファ回路やレベルシフト回路(いずれも図示せず)を有していても良い。また、説明の便宜上、D/A変換回路301−5にはレベルシフト回路が含まれている。   The source signal line driver circuit A301 includes a source signal line side shift register circuit (240 stage × 2 shift register circuit) 301-1, a latch circuit 1 (960 × 8 digital latch circuit) 301-2, and a latch circuit 2 (960 × 8 digital latch circuit) 301-3, selector circuit 1 (240 selector circuit) 301-4, D / A converter circuit (240 DAC) 301-5, selector circuit 2 (240 selector circuit) 301-6 is doing. In addition, a buffer circuit and a level shift circuit (both not shown) may be included. For convenience of explanation, the D / A conversion circuit 301-5 includes a level shift circuit.

ゲート信号線駆動回路303は、シフトレジスタ回路、バッファ回路、レベルシフト回路等(いずれも図示せず)を有している。   The gate signal line driver circuit 303 includes a shift register circuit, a buffer circuit, a level shift circuit, and the like (all not shown).

画素部304は、(640×RGB)×1080(横×縦)の画素を有している。各画素には画素TFTが配置されており、各画素TFTのソース領域にはソース信号線が、ゲート電極にはゲート信号線が電気的に接続されている。また、各画素TFTのドレイン領域には画素電極が電気的に接続されている。各画素TFTは、各画素TFTに電気的に接続された画素電極への映像信号(階調電圧)の印加を制御している。各画素電極に映像信号(階調電圧)が印加され、各画素電極と対向電極との間に挟まれた液晶に電圧が印加され液晶が駆動される。   The pixel unit 304 has (640 × RGB) × 1080 (horizontal × vertical) pixels. A pixel TFT is disposed in each pixel. A source signal line is electrically connected to the source region of each pixel TFT, and a gate signal line is electrically connected to the gate electrode. A pixel electrode is electrically connected to the drain region of each pixel TFT. Each pixel TFT controls application of a video signal (gradation voltage) to a pixel electrode electrically connected to each pixel TFT. A video signal (gradation voltage) is applied to each pixel electrode, and a voltage is applied to the liquid crystal sandwiched between each pixel electrode and the counter electrode to drive the liquid crystal.

ここで、本実施例のTFT基板の動作および信号の流れを説明する。   Here, the operation and signal flow of the TFT substrate of this embodiment will be described.

まず、ソース信号線駆動回路A301の動作を説明する。なお、ソース信号線駆動回路B302の動作については、ソース信号線駆動回路A301の動作を参照すればよい。   First, the operation of the source signal line driver circuit A301 will be described. Note that the operation of the source signal line driver circuit B302 may be referred to for the operation of the source signal line driver circuit A301.

ソース信号線側シフトレジスタ回路301−1にクロック信号(CK)およびスタートパルス(SP)が入力される。シフトレジスタ回路は、これらのクロック信号(CK)およびスタートパルス(SP)に基づきタイミング信号を順に発生させ、バッファ回路等を通して後段の回路へタイミング信号を順次印加する。   A clock signal (CK) and a start pulse (SP) are input to the source signal line side shift register circuit 301-1. The shift register circuit sequentially generates timing signals based on the clock signal (CK) and the start pulse (SP), and sequentially applies the timing signals to subsequent circuits through a buffer circuit or the like.

ソース信号線側シフトレジスタ回路301−1からのタイミング信号は、バッファ回路等によってバッファされる。タイミング信号が印加されるソース信号線には、多くの回路あるいは素子が接続されているために負荷容量(寄生容量)が大きい。この負荷容量が大きいために生ずるタイミング信号の立ち上がりの”鈍り”を防ぐために、このバッファ回路が形成される。   The timing signal from the source signal line side shift register circuit 301-1 is buffered by a buffer circuit or the like. Since many circuits or elements are connected to the source signal line to which the timing signal is applied, the load capacitance (parasitic capacitance) is large. This buffer circuit is formed in order to prevent “dullness” of the rise of the timing signal caused by the large load capacity.

バッファ回路によってバッファされたタイミング信号は、ラッチ回路1(301−2)に印加される。ラッチ回路1(301−2)は、8ビットデジタルビデオデータを処理するラッチ回路を960ステージ有している。ラッチ回路1(301−2)は、前記タイミング信号が入力されると、デジタルビデオデータ分割回路305から印加される8ビットデジタルビデオデータを順次取り込み、保持する。   The timing signal buffered by the buffer circuit is applied to the latch circuit 1 (301-2). The latch circuit 1 (301-2) has 960 stages of latch circuits for processing 8-bit digital video data. When the timing signal is input, the latch circuit 1 (301-2) sequentially captures and holds 8-bit digital video data applied from the digital video data dividing circuit 305.

ラッチ回路1(301−2)の全てのステージにラッチ回路にデジタルビデオデータの書き込みが一通り終了するまでの時間は、ライン期間と呼ばれる。すなわち、ラッチ回路1(301−2)の中で一番左側のステージのラッチ回路にデジタルビデオデータの書き込みが開始される時点から、一番右側のステージのラッチ回路にデジタルビデオデータの書き込みが終了する時点までの時間間隔がライン期間である。実際には、上記ライン期間に水平帰線期間が加えられた期間をライン期間と呼ぶこともある。   The time until the digital video data is completely written in the latch circuit in all the stages of the latch circuit 1 (301-2) is called a line period. That is, the writing of the digital video data to the latch circuit of the rightmost stage is completed from the time when the writing of the digital video data to the latch circuit of the leftmost stage in the latch circuit 1 (301-2) is started. The time interval until the point in time is the line period. Actually, a period obtained by adding a horizontal blanking period to the line period may be called a line period.

1ライン期間の終了後、ソース信号線側シフトレジスタ回路301−1の動作タイミングに合わせて、ラッチ回路2(301−3)にラッチシグナル(Latch Signal)が印加される。この瞬間、ラッチ回路1(301−2)に書き込まれ保持されているデジタルビデオデータは、ラッチ回路2(301−3)に一斉に送出され、ラッチ回路2(301−3)の全ステージのラッチ回路に書き込まれ、保持される。   After the end of one line period, a latch signal is applied to the latch circuit 2 (301-3) in accordance with the operation timing of the source signal line side shift register circuit 301-1. At this moment, the digital video data written and held in the latch circuit 1 (301-2) is sent all at once to the latch circuit 2 (301-3), and latches of all stages of the latch circuit 2 (301-3) are performed. It is written and held in the circuit.

デジタルビデオデータをラッチ回路2(301−3)に送出し終えたラッチ回路1(301−2)には、ソース信号線側シフトレジスタ回路301−1のタイミング信号に基づき、再びデジタルビデオデータ分割回路から印加されるデジタルビデオデータの書き込みが順次行われる。   The latch circuit 1 (301-2) that has finished sending the digital video data to the latch circuit 2 (301-3) again receives the digital video data dividing circuit based on the timing signal of the source signal line side shift register circuit 301-1. The digital video data applied from is sequentially written.

この2順目の1ライン期間中には、ラッチ回路2(301−3)に書き込まれ、保持されているデジタルビデオデータが、セレクタ回路1(301−4)によって順次選択され、D/A変換回路に印加される。なお本実施例では、セレクタ回路1(301−4)においては、1つのセレクタ回路がソース信号線4本に対応している。   During this second line period, the digital video data written and held in the latch circuit 2 (301-3) is sequentially selected by the selector circuit 1 (301-4), and is subjected to D / A conversion. Applied to the circuit. In this embodiment, in the selector circuit 1 (301-4), one selector circuit corresponds to four source signal lines.

なお、セレクタ回路については、本出願人による特許出願である特願平11−167373号に記載されているものを用いることもできる。   As the selector circuit, one described in Japanese Patent Application No. 11-167373, which is a patent application by the present applicant, can be used.

セレクタ回路で選択されたラッチ回路2(301−3)からの8ビット・デジタルビデオデータがD/A変換回路に印加される。   The 8-bit digital video data from the latch circuit 2 (301-3) selected by the selector circuit is applied to the D / A conversion circuit.

D/A変換回路は、8ビットのデジタルビデオデータを映像信号(階調電圧)に変換し、セレクタ回路2(301−6)によって選択されるソース信号線に順次印加される。   The D / A conversion circuit converts 8-bit digital video data into a video signal (gradation voltage) and sequentially applies it to the source signal line selected by the selector circuit 2 (301-6).

ソース信号線に印加される映像信号は、ソース信号線に接続されている画素部の画素TFTのソース領域に印加される。   The video signal applied to the source signal line is applied to the source region of the pixel TFT of the pixel portion connected to the source signal line.

ゲート信号線駆動回路303においては、シフトレジスタからのタイミング信号(走査信号)がバッファ回路に印加され、対応するゲート信号線(ゲート信号線)に印加される。ゲート信号線には、1ライン分の画素TFTのゲート電極が接続されており、1ライン分全ての画素TFTを同時にONにしなくてはならないので、バッファ回路には電流容量の大きなものが用いられる。   In the gate signal line driving circuit 303, a timing signal (scanning signal) from the shift register is applied to the buffer circuit and applied to the corresponding gate signal line (gate signal line). A gate electrode of a pixel TFT for one line is connected to the gate signal line, and all the pixel TFTs for one line must be turned on at the same time. Therefore, a buffer circuit having a large current capacity is used. .

このように、ゲート信号線駆動回路303からの走査信号によって対応する画素TFTのスイッチングが行われ、ソース信号線駆動回路A301、ソース信号線駆動回路B302からの映像信号(階調電圧)が画素TFTに印加され、液晶分子が駆動される。   In this manner, the corresponding pixel TFT is switched by the scanning signal from the gate signal line driving circuit 303, and the video signal (grayscale voltage) from the source signal line driving circuit A301 and the source signal line driving circuit B302 is converted into the pixel TFT. To drive the liquid crystal molecules.

デジタルビデオデータ分割回路(SPC;Serial-to-Parallel Conversion Circuit)305は、外部から入力されるデジタルビデオデータの周波数を1/xに落とすための回路である(1<x)。外部から入力されるデジタルビデオデータを分割することにより、駆動回路の動作に必要な信号の周波数も1/xに落とすことができる。   A digital video data dividing circuit (SPC) 305 is a circuit for reducing the frequency of digital video data input from the outside to 1 / x (1 <x). By dividing the digital video data input from the outside, the frequency of the signal necessary for the operation of the driving circuit can be reduced to 1 / x.

ここでは画素部の画素TFTと、画素部の周辺に設けられる駆動回路(ソース信号線駆動回路、ゲート信号線駆動回路、D/A変換回路、デジタルビデオデータ時間階調処理回路等)のTFTを同一基板上に作製する方法について工程に従って詳細に説明する。但し、説明を簡単にするために、制御回路ではシフトレジスタ回路、バッファ回路、D/A変換回路などの基本回路であるCMOS回路と、nチャネル型TFTとを図示することにする。   Here, the pixel TFT of the pixel portion and the TFTs of the driving circuits (source signal line driving circuit, gate signal line driving circuit, D / A conversion circuit, digital video data time gradation processing circuit, etc.) provided around the pixel portion are provided. A method for manufacturing the same substrate will be described in detail according to the steps. However, in order to simplify the description, a CMOS circuit, which is a basic circuit such as a shift register circuit, a buffer circuit, and a D / A conversion circuit, and an n-channel TFT are illustrated in the control circuit.

図8(A)において、基板(TFT基板)6001には低アルカリガラス基板や石英基板を用いることができる。本発明ではスマートカット、SIMOX、ELTRAN等のSOI基板を用いても良い。本実施例では低アルカリガラス基板を用いた。この場合、ガラス歪み点よりも10〜20℃程度低い温度であらかじめ熱処理しておいても良い。この基板6001のTFTを形成する表面には、基板6001からの不純物拡散を防ぐために、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの下地膜6002を形成する。例えば、プラズマCVD法でSiH4、NH3、N2Oから作製される酸化窒化シリコン膜を100nm、同様にSiH4、N2Oから作製される酸化窒化シリコン膜を200nmの厚さに積層形成する。 In FIG. 8A, a low alkali glass substrate or a quartz substrate can be used as the substrate (TFT substrate) 6001. In the present invention, an SOI substrate such as smart cut, SIMOX, or ELTRAN may be used. In this example, a low alkali glass substrate was used. In this case, heat treatment may be performed in advance at a temperature lower by about 10 to 20 ° C. than the glass strain point. A base film 6002 such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film is formed on the surface of the substrate 6001 where a TFT is formed in order to prevent impurity diffusion from the substrate 6001. For example, a silicon oxynitride film made of SiH 4 , NH 3 , and N 2 O by plasma CVD is formed to a thickness of 100 nm, and a silicon oxynitride film made of SiH 4 and N 2 O is laminated to a thickness of 200 nm. To do.

次に、20〜150nm(好ましくは30〜80nm)の厚さで非晶質構造を有する半導体膜6003aを、プラズマCVD法やスパッタ法などの公知の方法で形成する。本実施例では、プラズマCVD法で非晶質シリコン膜を55nmの厚さに形成した。非晶質構造を有する半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜があり、非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。また、下地膜6002と非晶質シリコン膜6003a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。下地膜を形成した後、一旦大気雰囲気に晒さないことでその表面の汚染を防ぐことが可能となり、作製するTFTの特性バラツキやしきい値電圧の変動を低減させることができる。(図8(A))   Next, a semiconductor film 6003a having an amorphous structure with a thickness of 20 to 150 nm (preferably 30 to 80 nm) is formed by a known method such as a plasma CVD method or a sputtering method. In this embodiment, an amorphous silicon film having a thickness of 55 nm is formed by plasma CVD. As the semiconductor film having an amorphous structure, there are an amorphous semiconductor film and a microcrystalline semiconductor film, and a compound semiconductor film having an amorphous structure such as an amorphous silicon germanium film may be applied. Further, since the base film 6002 and the amorphous silicon film 6003a can be formed by the same film formation method, they may be formed continuously. After the formation of the base film, it is possible to prevent contamination of the surface by not exposing it to the air atmosphere, and it is possible to reduce variations in characteristics of TFTs to be manufactured and variations in threshold voltage. (Fig. 8 (A))

そして、公知の結晶化技術を使用して非晶質シリコン膜6003aから結晶質シリコン膜6003bを形成する。例えば、レーザー結晶化法や熱結晶化法(固相成長法)を適用すれば良い。レーザー結晶化の際に、連続発光エキシマレーザーを用いても良い。ここでは、特開平7−130652号公報で開示された技術に従って、触媒元素を用いる結晶化法で結晶質シリコン膜6003bを形成した。結晶化の工程に先立って、非晶質シリコン膜の含有水素量にもよるが、400〜500℃で1時間程度の熱処理を行い、含有水素量を5atom%以下にしてから結晶化させることが望ましい。非晶質シリコン膜を結晶化させると原子の再配列が起こり緻密化するので、作製される結晶質シリコン膜の厚さは当初の非晶質シリコン膜の厚さ(本実施例では55nm)よりも1〜15%程度減少した。(図8(B))   Then, a crystalline silicon film 6003b is formed from the amorphous silicon film 6003a using a known crystallization technique. For example, a laser crystallization method or a thermal crystallization method (solid phase growth method) may be applied. A continuous light excimer laser may be used for laser crystallization. Here, the crystalline silicon film 6003b is formed by a crystallization method using a catalytic element in accordance with the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-130552. Prior to the crystallization step, depending on the amount of hydrogen contained in the amorphous silicon film, heat treatment is performed at 400 to 500 ° C. for about 1 hour, and the amount of hydrogen contained is reduced to 5 atom% or less for crystallization. desirable. When the amorphous silicon film is crystallized, the rearrangement of atoms occurs and the film is densified. Therefore, the thickness of the produced crystalline silicon film is larger than the thickness of the initial amorphous silicon film (55 nm in this embodiment). Also decreased by about 1 to 15%. (Fig. 8 (B))

そして、結晶質シリコン膜6003bを島状に分割して、島状半導体層6004〜6007を形成する。その後、プラズマCVD法またはスパッタ法により50〜100nmの厚さの酸化シリコン膜によるマスク層6008を形成する。(図8(C))   Then, the crystalline silicon film 6003b is divided into island shapes, and island-shaped semiconductor layers 6004 to 6007 are formed. Thereafter, a mask layer 6008 made of a silicon oxide film having a thickness of 50 to 100 nm is formed by plasma CVD or sputtering. (Fig. 8 (C))

そしてレジストマスク6009を設け、nチャネル型TFTを形成する島状半導体層6005〜6007の全面にしきい値電圧を制御する目的で1×1016〜5×1017atoms/cm3程度の濃度でp型を付与する不純物元素としてボロン(B)を添加した。ボロン(B)の添加はイオンドープ法で実施しても良いし、非晶質シリコン膜を成膜するときに同時に添加しておくこともできる。ここでのボロン(B)添加は必ずしも必要でないが、ボロン(B)を添加した半導体層6010〜6012はnチャネル型TFTのしきい値電圧を所定の範囲内に収めるために形成することが好ましかった。(図8(D)) Then, a resist mask 6009 is provided, and p at a concentration of about 1 × 10 16 to 5 × 10 17 atoms / cm 3 for the purpose of controlling the threshold voltage over the entire surface of the island-like semiconductor layers 6005 to 6007 forming the n-channel TFT. Boron (B) was added as an impurity element imparting a mold. Boron (B) may be added by an ion doping method, or may be added simultaneously with the formation of an amorphous silicon film. Although boron (B) is not necessarily added here, the semiconductor layers 6010 to 6012 to which boron (B) is added are preferably formed in order to keep the threshold voltage of the n-channel TFT within a predetermined range. It was good. (Fig. 8 (D))

駆動回路のnチャネル型TFTのLDD領域を形成するために、n型を付与する不純物元素を島状半導体層6010、6011に選択的に添加する。そのため、あらかじめレジストマスク6013〜6016を形成した。n型を付与する不純物元素としては、リン(P)や砒素(As)を用いれば良く、ここではリン(P)を添加すべく、フォスフィン(PH3)を用いたイオンドープ法を適用した。形成された不純物領域6017、6018のリン(P)濃度は2×1016〜5×1019atoms/cm3の範囲とすれば良い。本明細書中では、ここで形成された不純物領域6017〜6019に含まれるn型を付与する不純物元素の濃度を(n-)と表す。また、不純物領域6019は、画素マトリクス回路の保持容量を形成するための半導体層であり、この領域にも同じ濃度でリン(P)を添加した。
(図9(A))
In order to form the LDD region of the n-channel TFT of the driver circuit, an impurity element imparting n-type conductivity is selectively added to the island-shaped semiconductor layers 6010 and 6011. Therefore, resist masks 6013 to 6016 are formed in advance. As an impurity element imparting n-type conductivity, phosphorus (P) or arsenic (As) may be used. Here, an ion doping method using phosphine (PH 3 ) is applied to add phosphorus (P). The phosphorus (P) concentration of the formed impurity regions 6017 and 6018 may be in the range of 2 × 10 16 to 5 × 10 19 atoms / cm 3 . In this specification, the concentration of the impurity element imparting n-type contained in the impurity regions 6017 to 6019 formed here is expressed as (n ). The impurity region 6019 is a semiconductor layer for forming a storage capacitor of the pixel matrix circuit, and phosphorus (P) is added to this region at the same concentration.
(Fig. 9 (A))

次に、マスク層6008をフッ酸などにより除去して、図8(D)と図9(A)で添加した不純物元素を活性化させる工程を行う。活性化は、窒素雰囲気中で500〜600℃で1〜4時間の熱処理や、レーザー活性化の方法により行うことができる。また、両者を併用して行っても良い。本実施例では、レーザー活性化の方法を用い、KrFエキシマレーザー光(波長248nm)を用い、線状ビームを形成して、発振周波数5〜50Hz、エネルギー密度100〜500mJ/cm2として線状ビームのオーバーラップ割合を80〜98%として走査して、島状半導体層が形成された基板全面を処理した。尚、レーザー光の照射条件には何ら限定される事項はなく、実施者が適宣決定すれば良い。また連続発光エキシマレーザーを用いて活性化を行っても良い。 Next, the mask layer 6008 is removed with hydrofluoric acid or the like, and a step of activating the impurity element added in FIGS. 8D and 9A is performed. The activation can be performed by a heat treatment at 500 to 600 ° C. for 1 to 4 hours or a laser activation method in a nitrogen atmosphere. Moreover, you may carry out using both together. In this embodiment, a laser activation method is used, a KrF excimer laser beam (wavelength 248 nm) is used to form a linear beam, and an oscillation frequency of 5 to 50 Hz and an energy density of 100 to 500 mJ / cm 2 are used. The entire surface of the substrate on which the island-shaped semiconductor layer was formed was processed by scanning with an overlap ratio of 80 to 98%. Note that there are no particular limitations on the irradiation conditions of the laser beam, and the practitioner may make an appropriate decision. Alternatively, activation may be performed using a continuous emission excimer laser.

そして、ゲート絶縁膜6020をプラズマCVD法またはスパッタ法を用いて10〜150nmの厚さでシリコンを含む絶縁膜で形成する。例えば、120nmの厚さで酸化窒化シリコン膜を形成する。ゲート絶縁膜には、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。(図9(B))   Then, the gate insulating film 6020 is formed with an insulating film containing silicon with a thickness of 10 to 150 nm by a plasma CVD method or a sputtering method. For example, a silicon oxynitride film is formed with a thickness of 120 nm. As the gate insulating film, another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a stacked structure. (Fig. 9 (B))

次に、ゲート電極を形成するために第1の導電層を成膜する。この第1の導電層は単層で形成しても良いが、必要に応じて二層あるいは三層といった積層構造としても良い。本実施例では、導電性の窒化物金属膜から成る導電層(A)6021と金属膜から成る導電層(B)6022とを積層させた。導電層(B)6022はタンタル(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、または前記元素を主成分とする合金か、前記元素を組み合わせた合金膜(代表的にはMo−W合金膜、Mo−Ta合金膜)で形成すれば良く、導電層(A)6021は窒化タンタル(TaN)、窒化タングステン(WN)、窒化チタン(TiN)膜、窒化モリブデン(MoN)で形成する。また、導電層(A)6021は代替材料として、タングステンシリサイド、チタンシリサイド、モリブデンシリサイドを適用しても良い。導電層(B)6022は低抵抗化を図るために含有する不純物濃度を低減させると良く、特に酸素濃度に関しては30ppm以下とすると良かった。例えば、タングステン(W)は酸素濃度を30ppm以下とすることで20μΩcm以下の比抵抗値を実現することができた。   Next, a first conductive layer is formed to form a gate electrode. The first conductive layer may be formed as a single layer, but may have a laminated structure such as two layers or three layers as necessary. In this example, a conductive layer (A) 6021 made of a conductive nitride metal film and a conductive layer (B) 6022 made of a metal film were laminated. The conductive layer (B) 6022 is an element selected from tantalum (Ta), titanium (Ti), molybdenum (Mo), and tungsten (W), an alloy containing the element as a main component, or an alloy film in which the elements are combined. (Typically, a Mo—W alloy film or a Mo—Ta alloy film). The conductive layer (A) 6021 is a tantalum nitride (TaN), tungsten nitride (WN), titanium nitride (TiN) film, or nitride. It is made of molybdenum (MoN). Alternatively, tungsten silicide, titanium silicide, or molybdenum silicide may be applied to the conductive layer (A) 6021 as an alternative material. In the conductive layer (B) 6022, the concentration of impurities contained in the conductive layer (B) 6022 is preferably reduced in order to reduce the resistance. In particular, the oxygen concentration is preferably 30 ppm or less. For example, tungsten (W) was able to realize a specific resistance value of 20 μΩcm or less by setting the oxygen concentration to 30 ppm or less.

導電層(A)6021は10〜50nm(好ましくは20〜30nm)とし、導電層(B)6022は200〜400nm(好ましくは250〜350nm)とすれば良い。本実施例では、導電層(A)6021に30nmの厚さの窒化タンタル膜を、導電層(B)6022には350nmのTa膜を用い、いずれもスパッタ法で形成した。このスパッタ法による成膜では、スパッタ用のガスのArに適量のXeやKrを加えておくと、形成する膜の内部応力を緩和して膜の剥離を防止することができる。尚、図示しないが、導電層(A)6021の下に2〜20nm程度の厚さでリン(P)をドープしたシリコン膜を形成しておくことは有効である。これにより、その上に形成される導電膜の密着性向上と酸化防止を図ると同時に、導電層(A)6021または導電層(B)6022が微量に含有するアルカリ金属元素がゲート絶縁膜6020に拡散するのを防ぐことができる。(図9(C))   The conductive layer (A) 6021 may be 10 to 50 nm (preferably 20 to 30 nm), and the conductive layer (B) 6022 may be 200 to 400 nm (preferably 250 to 350 nm). In this embodiment, a 30 nm thick tantalum nitride film is used for the conductive layer (A) 6021 and a 350 nm Ta film is used for the conductive layer (B) 6022, both of which are formed by sputtering. In film formation by this sputtering method, if an appropriate amount of Xe or Kr is added to the sputtering gas Ar, the internal stress of the film to be formed can be relaxed and the film can be prevented from peeling. Although not shown, it is effective to form a silicon film doped with phosphorus (P) with a thickness of about 2 to 20 nm under the conductive layer (A) 6021. This improves adhesion and prevents oxidation of the conductive film formed thereon, and at the same time, an alkali metal element contained in a trace amount in the conductive layer (A) 6021 or the conductive layer (B) 6022 is added to the gate insulating film 6020. It can be prevented from spreading. (Figure 9 (C))

次に、レジストマスク6023〜6027を形成し、導電層(A)6021と導電層(B)6022とを一括でエッチングしてゲート電極6028〜6031と容量配線6032を形成する。ゲート電極6028〜6031と容量配線6032は、導電層(A)から成る6028a〜6032aと、導電層(B)から成る6028b〜6032bとが一体に形成されている。この時、駆動回路に形成するゲート電極6029、6030は不純物領域6017、6018の一部と、ゲート絶縁膜6020を介して重なるように形成する。(図9(D))   Next, resist masks 6023 to 6027 are formed, and the conductive layers (A) 6021 and (B) 6022 are etched together to form gate electrodes 6028 to 6031 and capacitor wirings 6032. The gate electrodes 6028 to 6031 and the capacitor wiring 6032 are integrally formed of 6028a to 6032a made of a conductive layer (A) and 6028b to 6032b made of a conductive layer (B). At this time, the gate electrodes 6029 and 6030 formed in the driver circuit are formed so as to overlap with part of the impurity regions 6017 and 6018 with the gate insulating film 6020 interposed therebetween. (Figure 9 (D))

次いで、駆動回路のpチャネル型TFTのソース領域およびドレイン領域を形成するために、p型を付与する不純物元素を添加する工程を行う。ここでは、ゲート電極6028をマスクとして、自己整合的に不純物領域を形成する。このとき、nチャネル型TFTが形成される領域はレジストマスク6033で被覆しておく。そして、ジボラン(B26)を用いたイオンドープ法で不純物領域6034を形成した。この領域のボロン(B)濃度は3×1020〜3×1021atoms/cm3となるようにする。本明細書中では、ここで形成された不純物領域6034に含まれるp型を付与する不純物元素の濃度を(p+)と表す。(図10(A)) Next, in order to form a source region and a drain region of the p-channel TFT of the driver circuit, a step of adding an impurity element imparting p-type is performed. Here, impurity regions are formed in a self-aligning manner using the gate electrode 6028 as a mask. At this time, a region where the n-channel TFT is formed is covered with a resist mask 6033. Then, an impurity region 6034 was formed by an ion doping method using diborane (B 2 H 6 ). The boron (B) concentration in this region is set to 3 × 10 20 to 3 × 10 21 atoms / cm 3 . In this specification, the concentration of the impurity element imparting p-type contained in the impurity region 6034 formed here is expressed as (p + ). (Fig. 10 (A))

次に、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の形成を行った。レジストのマスク6035〜6037を形成し、n型を付与する不純物元素が添加して不純物領域6038〜6042を形成した。これは、フォスフィン(PH3)を用いたイオンドープ法で行い、この領域のリン(P)濃度を1×1020〜1×1021atoms/cm3とした。本明細書中では、ここで形成された不純物領域6038〜6042に含まれるn型を付与する不純物元素の濃度を(n+)と表す。(図10(B)) Next, in the n-channel TFT, an impurity region functioning as a source region or a drain region was formed. Resist masks 6035 to 6037 were formed, and an impurity element imparting n-type conductivity was added to form impurity regions 6038 to 6042. This was performed by ion doping using phosphine (PH 3 ), and the phosphorus (P) concentration in this region was set to 1 × 10 20 to 1 × 10 21 atoms / cm 3 . In this specification, the concentration of the impurity element imparting n-type contained in the impurity regions 6038 to 6042 formed here is expressed as (n + ). (Fig. 10 (B))

不純物領域6038〜6042には、既に前工程で添加されたリン(P)またはボロン(B)が含まれているが、それに比して十分に高い濃度でリン(P)が添加されるので、前工程で添加されたリン(P)またはボロン(B)の影響は考えなくても良い。また、不純物領域6038に添加されたリン(P)濃度は図10(A)で添加されたボロン(B)濃度の1/2〜1/3なのでp型の導電性が確保され、TFTの特性に何ら影響を与えることはなかった。   The impurity regions 6038 to 6042 already contain phosphorus (P) or boron (B) added in the previous step, but phosphorus (P) is added at a sufficiently high concentration, so that The influence of phosphorus (P) or boron (B) added in the previous step may not be considered. Further, since the phosphorus (P) concentration added to the impurity region 6038 is 1/2 to 1/3 of the boron (B) concentration added in FIG. 10A, p-type conductivity is ensured, and TFT characteristics are obtained. It had no effect on.

そして、画素マトリクス回路のnチャネル型TFTのLDD領域を形成するためのn型を付与する不純物添加の工程を行った。ここではゲート電極6031をマスクとして自己整合的にn型を付与する不純物元素をイオンドープ法で添加した。添加するリン(P)の濃度は1×1016〜5×1018atoms/cm3であり、図9(A)、図10(A)及び図10(B)で添加する不純物元素の濃度よりも低濃度で添加することで、実質的には不純物領域6043、6044のみが形成される。本明細書中では、この不純物領域6043、6044に含まれるn型を付与する不純物元素の濃度を(n--)と表す。(図10(C)) Then, an impurity adding step for imparting n-type for forming the LDD region of the n-channel TFT of the pixel matrix circuit was performed. Here, an impurity element imparting n-type in a self-aligning manner is added by an ion doping method using the gate electrode 6031 as a mask. The concentration of phosphorus (P) to be added is 1 × 10 16 to 5 × 10 18 atoms / cm 3, which is based on the concentration of the impurity element added in FIGS. 9A, 10A, and 10B. In addition, by adding at a low concentration, substantially only impurity regions 6043 and 6044 are formed. In this specification, the concentration of the impurity element imparting n-type contained in the impurity regions 6043 and 6044 is represented by (n ). (Fig. 10 (C))

その後、それぞれの濃度で添加されたn型または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う。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。熱処理は酸素濃度が1ppm以下、好ましくは0.1ppm以下の窒素雰囲気中で400〜800℃、代表的には500〜600℃で行うものであり、本実施例では550℃で4時間の熱処理を行った。また、基板6001に石英基板のような耐熱性を有するものを使用した場合には、800℃で1時間の熱処理としても良く、不純物元素の活性化と、該不純物元素が添加された不純物領域とチャネル形成領域との接合を良好に形成することができた。   Thereafter, a heat treatment process is performed to activate the impurity element imparting n-type or p-type added at each concentration. This step can be performed by a furnace annealing method, a laser annealing method, or a rapid thermal annealing method (RTA method). Here, the activation process was performed by furnace annealing. The heat treatment is performed at 400 to 800 ° C., typically 500 to 600 ° C. in a nitrogen atmosphere having an oxygen concentration of 1 ppm or less, preferably 0.1 ppm or less. In this embodiment, heat treatment is performed at 550 ° C. for 4 hours. went. Further, in the case where a substrate 6001 having heat resistance such as a quartz substrate is used, heat treatment may be performed at 800 ° C. for 1 hour, and activation of the impurity element, impurity region to which the impurity element is added, and A good junction with the channel formation region could be formed.

この熱処理において、ゲート電極6028〜6031と容量配線6032形成する金属膜6028b〜6032bは、表面から5〜80nmの厚さで導電層(C)6028c〜6032cが形成される。例えば、導電層(B)6028b〜6032bがタングステン(W)の場合には窒化タングステン(WN)が形成され、タンタル(Ta)の場合には窒化タンタル(TaN)を形成することができる。本発明では、シリコン(Si)膜とWN膜とW膜とを積層したもの、W膜とSiを有するW膜とを積層したもの、W膜とSiを有するW膜とSiとを積層したもの、Moを有するW膜、またはMoを有するTa膜を用いてゲート電極としても良い。また、導電層(C)6028c〜6032cは、窒素またはアンモニアなどを用いた窒素を含むプラズマ雰囲気にゲート電極6028〜6031を晒しても同様に形成することができる。さらに、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、プラズマ化した水素を用いる)を行っても良い。   In this heat treatment, the conductive layers (C) 6028c to 6032c are formed to have a thickness of 5 to 80 nm from the surface of the metal films 6028b to 6032b forming the gate electrodes 6028 to 6031 and the capacitor wiring 6032. For example, when the conductive layers (B) 6028b to 6032b are tungsten (W), tungsten nitride (WN) can be formed, and when tantalum (Ta) is used, tantalum nitride (TaN) can be formed. In the present invention, a laminate of a silicon (Si) film, a WN film and a W film, a laminate of a W film and a W film having Si, or a laminate of a W film and Si having a W film and Si A gate electrode may be formed using a W film containing Mo or a Ta film containing Mo. The conductive layers (C) 6028c to 6032c can be formed in the same manner even when the gate electrodes 6028 to 6031 are exposed to a plasma atmosphere containing nitrogen using nitrogen or ammonia. Further, a heat treatment was performed at 300 to 450 ° C. for 1 to 12 hours in an atmosphere containing 3 to 100% hydrogen to perform a step of hydrogenating the island-shaped semiconductor layer. This step is a step of terminating dangling bonds in the semiconductor layer with thermally excited hydrogen. As another means of hydrogenation, plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma or hydrogenated plasma) may be performed.

島状半導体層が、非晶質シリコン膜から触媒元素を用いる結晶化の方法で作製された場合、島状半導体層中には微量の触媒元素が残留した。勿論、そのような状態でもTFTを完成させることが可能であるが、残留する触媒元素を少なくともチャネル形成領域から除去する方がより好ましかった。この触媒元素を除去する手段の一つにリン(P)によるゲッタリング作用を利用する手段があった。ゲッタリングに必要なリン(P)の濃度は図10(B)で形成した不純物領域(n+)と同程度であり、ここで実施される活性化工程の熱処理により、nチャネル型TFTおよびpチャネル型TFTのチャネル形成領域から触媒元素をゲッタリングすることができた。(図10(D)) In the case where the island-shaped semiconductor layer was formed from an amorphous silicon film by a crystallization method using a catalytic element, a trace amount of the catalytic element remained in the island-shaped semiconductor layer. Of course, it is possible to complete the TFT even in such a state, but it is more preferable to remove at least the remaining catalyst element from the channel formation region. As one of means for removing the catalyst element, there is a means for utilizing the gettering action by phosphorus (P). The concentration of phosphorus (P) necessary for gettering is approximately the same as that of the impurity region (n + ) formed in FIG. 10B. The catalytic element could be gettered from the channel formation region of the channel TFT. (Figure 10 (D))

活性化および水素化の工程が終了したら、ゲート配線となる第2の導電膜を形成する。この第2の導電膜は低抵抗材料であるアルミニウム(Al)や銅(Cu)を主成分とする導電層(D)6045と、にチタン(Ti)やタンタル(Ta)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)から成る導電層(E)6046とで形成すると良い。本実施例では、チタン(Ti)を0.1〜2重量%含むアルミニウム(Al)膜を導電層(D)6045とし、チタン(Ti)膜を導電層(E)6046として形成した。導電層(D)6045は200〜400nm(好ましくは250〜350nm)とすれば良く、導電層(E)6046は50〜200nm(好ましくは100〜150nm)で形成すれば良い。(図11(A)
When the activation and hydrogenation steps are completed, a second conductive film to be a gate wiring is formed. This second conductive film includes a conductive layer (D) 6045 mainly composed of aluminum (Al) or copper (Cu), which is a low-resistance material, and titanium (Ti), tantalum (Ta), tungsten (W), A conductive layer (E) 6046 made of molybdenum (Mo) may be used. In this embodiment, an aluminum (Al) film containing 0.1 to 2% by weight of titanium (Ti) is formed as the conductive layer (D) 6045, and a titanium (Ti) film is formed as the conductive layer (E) 6046. The conductive layer (D) 6045 may be 200 to 400 nm (preferably 250 to 350 nm), and the conductive layer (E) 6046 may be 50 to 200 nm (preferably 100 to 150 nm). (FIG. 11 (A)
)

そして、ゲート電極に接続するゲート配線を形成するために導電層(E)6046と導電層(D)6045とをエッチング処理して、ゲート配線6047、6048と容量配線6049を形成した。エッチング処理は最初にSiCl4とCl2とBCl3との混合ガスを用いたドライエッチング法で導電層(E)6046の表面から導電層(D)6045の途中まで除去し、その後リン酸系のエッチング溶液によるウエットエッチングで導電層(D)6045を除去することにより、下地との選択加工性を保ってゲート配線を形成することができた。(図11(B)) Then, in order to form a gate wiring connected to the gate electrode, the conductive layer (E) 6046 and the conductive layer (D) 6045 were etched to form gate wirings 6047 and 6048 and a capacitor wiring 6049. In the etching process, first, the surface of the conductive layer (E) 6046 is removed from the surface of the conductive layer (E) 6046 to the middle of the conductive layer (D) 6045 by a dry etching method using a mixed gas of SiCl 4 , Cl 2 and BCl 3 . By removing the conductive layer (D) 6045 by wet etching using an etching solution, a gate wiring can be formed while maintaining selective processability with the base. (Fig. 11 (B))

第1の層間絶縁膜6050は500〜1500nmの厚さで酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜で形成され、その後、それぞれの島状半導体層に形成されたソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成し、ソース配線6051〜6054と、ドレイン配線6055〜6058を形成する。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。   The first interlayer insulating film 6050 is formed of a silicon oxide film or a silicon oxynitride film with a thickness of 500 to 1500 nm, and then a contact hole reaching the source region or the drain region formed in each island-shaped semiconductor layer is formed. Then, source wirings 6051 to 6054 and drain wirings 6055 to 6058 are formed. Although not shown, in this embodiment, this electrode is a laminated film having a three-layer structure in which a Ti film is 100 nm, an aluminum film containing Ti is 300 nm, and a Ti film is 150 nm continuously formed by sputtering.

次に、パッシベーション膜6059として、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を50〜500nm(代表的には100〜300nm)の厚さで形成する。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配線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6059に開口部を形成しておいても良い。(図11(C))   Next, a silicon nitride film, a silicon oxide film, or a silicon nitride oxide film is formed as the passivation film 6059 with a thickness of 50 to 500 nm (typically 100 to 300 nm). When the hydrogenation treatment was performed in this state, favorable results were obtained with respect to the improvement of TFT characteristics. For example, heat treatment may be performed at 300 to 450 ° C. for 1 to 12 hours in an atmosphere containing 3 to 100% hydrogen, or the same effect can be obtained by using a plasma hydrogenation method. Note that an opening may be formed in the passivation film 6059 at a position where a contact hole for connecting the pixel electrode and the drain wiring is formed later. (Fig. 11 (C))

その後、有機樹脂からなる第2の層間絶縁膜6060を1.0〜1.5μmの厚さに形成する。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。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。そして、第2の層間絶縁膜6060にドレイン配線6058に達するコンタクトホールを形成し、画素電極6061、6062を形成する。画素電極は、透過型液晶パネルとする場合には透明導電膜を用いれば良く、反射型の液晶パネルとする場合には金属膜を用いれば良い。本実施例では透過型の液晶パネルとするために、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。(図12)   Thereafter, a second interlayer insulating film 6060 made of an organic resin is formed to a thickness of 1.0 to 1.5 μm. As the organic resin, polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, BCB (benzocyclobutene), or the like can be used. Here, it was formed by baking at 300 ° C. using a type of polyimide that is thermally polymerized after being applied to the substrate. Then, a contact hole reaching the drain wiring 6058 is formed in the second interlayer insulating film 6060, and pixel electrodes 6061 and 6062 are formed. The pixel electrode may be a transparent conductive film when a transmissive liquid crystal panel is used, and a metal film may be used when a reflective liquid crystal panel is used. In this example, an indium tin oxide (ITO) film was formed to a thickness of 100 nm by sputtering in order to obtain a transmissive liquid crystal panel. (Fig. 12)

こうして同一基板上に、駆動回路のTFTと画素部の画素TFTとを有した基板を完成させることができた。駆動回路にはpチャネル型TFT6101、第1のnチャネル型TFT6102、第2のnチャネル型TFT6103、画素部には画素TFT6104、保持容量6105が形成された。本明細書では便宜上このような基板をTFT基板と呼ぶ。   In this way, a substrate having the TFT of the driving circuit and the pixel TFT of the pixel portion on the same substrate was completed. A p-channel TFT 6101, a first n-channel TFT 6102, and a second n-channel TFT 6103 are formed in the driver circuit, and a pixel TFT 6104 and a storage capacitor 6105 are formed in the pixel portion. In this specification, such a substrate is called a TFT substrate for convenience.

駆動回路のpチャネル型TFT6101は、島状半導体層6004にチャネル形成領域6106、ソース領域6107a、6107b、ドレイン領域6108a,6108bを有している。第1のnチャネル型TFT6102は、島状半導体層6005にチャネル形成領域6109、ゲート電極6029と重なるLDD領域6110(以降、このようなLDD領域をLovと記す)、ソース領域6111、ドレイン領域6112を有している。このLov領域のチャネル長方向の長さは0.5〜3.0μm、好ましくは1.0〜1.5μmとした。第2のnチャネル型TFT6103には、島状半導体層6006にチャネル形成領域6113、LDD領域6114,6115、ソース領域6116、ドレイン領域6117を有している。このLDD領域はLov領域とゲート電極6030と重ならないLDD領域(以降、このようなLDD領域をLoffと記す)とが形成され、このLoff領域のチャネル長方向の長さは0.3〜2.0μm、好ましくは0.5〜1.5μmである。画素TFT6104には、島状半導体層6007にチャネル形成領域6118、6119、Loff領域6120〜6123、ソースまたはドレイン領域6124〜6126を有している。Loff領域のチャネル長方向の長さは0.5〜3.0μm、好ましくは1.5〜2.5μmである。さらに、容量配線6032、6049と、ゲート絶縁膜6020と同じ材料から成る絶縁膜と、画素TFT6104のドレイン領域6126に接続し、n型を付与する不純物元素が添加された半導体層6127とから保持容量6105が形成されている。図12では画素TFT6104をダブルゲート構造としたが、シングルゲート構造でも良いし、複数のゲート電極を設けたマルチゲート構造としても差し支えない。   A p-channel TFT 6101 of the driver circuit includes a channel formation region 6106, source regions 6107a and 6107b, and drain regions 6108a and 6108b in an island-shaped semiconductor layer 6004. The first n-channel TFT 6102 includes an LDD region 6110 (hereinafter, such an LDD region is referred to as Lov) overlapping a channel formation region 6109 and a gate electrode 6029 on an island-shaped semiconductor layer 6005, a source region 6111, and a drain region 6112. Have. The length of the Lov region in the channel length direction is 0.5 to 3.0 μm, preferably 1.0 to 1.5 μm. The second n-channel TFT 6103 has a channel formation region 6113, LDD regions 6114 and 6115, a source region 6116, and a drain region 6117 in the island-shaped semiconductor layer 6006. The LDD region is formed with an LDD region that does not overlap the Lov region and the gate electrode 6030 (hereinafter, such LDD region is referred to as Loff), and the length of the Loff region in the channel length direction is 0.3-2. It is 0 μm, preferably 0.5 to 1.5 μm. The pixel TFT 6104 has channel formation regions 6118 and 6119, Loff regions 6120 to 6123, and source or drain regions 6124 to 6126 in an island-shaped semiconductor layer 6007. The length of the Loff region in the channel length direction is 0.5 to 3.0 μm, preferably 1.5 to 2.5 μm. Further, the capacitor wirings 6032 and 6049, an insulating film made of the same material as the gate insulating film 6020, and a semiconductor layer 6127 which is connected to the drain region 6126 of the pixel TFT 6104 and to which an impurity element imparting n-type conductivity is added. 6105 is formed. Although the pixel TFT 6104 has a double gate structure in FIG. 12, it may have a single gate structure or a multi-gate structure provided with a plurality of gate electrodes.

こうして同一基板上に、駆動回路TFTと画素部の画素TFTとを有した基板を完成させることができる。駆動回路にはpチャネル型TFT6101、第1のnチャネル型TFT6102、第2のnチャネル型TFT6103、画素部には画素TFT6104、保持容量6105が形成されている(図12)。本明細書では便宜上このような基板をTFT基板と呼んでいる。   In this way, a substrate having the driving circuit TFT and the pixel TFT of the pixel portion can be completed on the same substrate. A p-channel TFT 6101, a first n-channel TFT 6102, and a second n-channel TFT 6103 are formed in the driver circuit, and a pixel TFT 6104 and a storage capacitor 6105 are formed in the pixel portion (FIG. 12). In this specification, such a substrate is called a TFT substrate for convenience.

次に、上記の工程によって作製されたTFT基板をもとに、液晶パネルを作製する工程を説明する。   Next, a process for manufacturing a liquid crystal panel based on the TFT substrate manufactured by the above process will be described.

図12の状態のTFT基板に配向膜6070を形成する。本実施例では、配向膜6070にはポリイミドを用いた(図13(A))。次に、対向基板を用意する。対向基板は、ガラス基板6075、カラーフィルター6074、透明導電膜からなる対向電極6073、配向膜6072とで構成される。なおカラーフィルター6074の有する色は、それぞれ画素部の画素1つ1つに対応していることを特徴としている。   An alignment film 6070 is formed on the TFT substrate in the state shown in FIG. In this embodiment, polyimide is used for the alignment film 6070 (FIG. 13A). Next, a counter substrate is prepared. The counter substrate includes a glass substrate 6075, a color filter 6074, a counter electrode 6073 made of a transparent conductive film, and an alignment film 6072. Note that each color of the color filter 6074 corresponds to each pixel in the pixel portion.

なお、本実施例では、配向膜6070には、液晶分子が基板に対して平行に配向するようなポリイミド膜を用いた。なお、配向膜形成後、ラビング処理を施すことにより、液晶分子がある一定のプレチルト角を持って平行配向するようにした。   In this embodiment, the alignment film 6070 is a polyimide film in which liquid crystal molecules are aligned parallel to the substrate. Note that after the alignment film is formed, a rubbing process is performed so that the liquid crystal molecules are aligned in parallel with a certain pretilt angle.

次に、上記の工程を経たTFT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(共に図示せず)などを介して貼り合わせる。その後、両基板の間に液晶6071を注入し、封止剤(図示せず)によって完全に封止する。よって、図14に示すような反射型液晶パネルが完成する。(図13(B)
Next, the TFT substrate and the counter substrate that have undergone the above-described steps are bonded to each other through a sealing material, a spacer (both not shown), or the like by a known cell assembling step. Thereafter, liquid crystal 6071 is injected between both substrates and completely sealed with a sealant (not shown). Therefore, a reflective liquid crystal panel as shown in FIG. 14 is completed. (Fig. 13B)
)

以上の様に本実施例では、画素TFTおよび駆動回路が要求する仕様に応じて各回路を構成するTFTの構造を最適化し、半導体装置の動作性能と信頼性を向上させることを可能とすることができる。さらにゲート電極を、耐熱性を有する導電性材料で形成することによりLDD領域やソース領域およびドレイン領域の活性化を容易とし、ゲート配線低抵抗材料で形成することにより、配線抵抗を十分低減できる。従って、画素部(画面サイズ)が4インチクラス以上の表示装置にも適用することができる。   As described above, in this embodiment, it is possible to optimize the structure of the TFT constituting each circuit according to the specifications required by the pixel TFT and the drive circuit, and to improve the operation performance and reliability of the semiconductor device. Can do. Further, the gate electrode is formed of a heat-resistant conductive material to facilitate activation of the LDD region, the source region, and the drain region, and the wiring resistance can be sufficiently reduced by forming the gate electrode from a low-resistance material for the gate wiring. Therefore, the present invention can be applied to a display device having a pixel portion (screen size) of 4 inches class or more.

本実施例では、本発明の液晶パネルを逆スタガ型のTFTを用いた構成した例を示す。   In this embodiment, an example in which the liquid crystal panel of the present invention is configured using an inverted stagger type TFT is shown.

図14を参照する。図14には、本実施例の液晶パネルを構成する逆スタガ型のNチャネル型TFTの断面図が示されている。なお、図14には、1つのNチャネル型TFTしか図示しないが、Pチャネル型TFTとNチャネル型TFTとによってCMOS回路を構成することもできるのは言うまでもない。また、同様の構成により画素TFTを構成できることも言うまでもない。   Refer to FIG. FIG. 14 shows a cross-sectional view of an inverted staggered N-channel TFT constituting the liquid crystal panel of this embodiment. Although only one N-channel TFT is shown in FIG. 14, it goes without saying that a CMOS circuit can be constituted by a P-channel TFT and an N-channel TFT. It goes without saying that the pixel TFT can be configured with the same configuration.

3001は基板であり、実施例4で説明したようなものが用いられる。3002は酸化シリコン膜である。3003はゲート電極である。3004はゲート絶縁膜である。3005、3006、3007および3008は、多結晶シリコン膜から成る活性層である。この活性層の作製にあたっては、実施例4で説明した非晶質シリコン膜の多結晶化と同様の方法が用いられた。またレーザー光(好ましくは線状レーザー光または面状レーザー光)によって、非晶質シリコン膜を結晶化させる方法をとっても良い。なお、3005はソース領域、3006はドレイン領域、3007は低濃度不純物領域(LDD領域)、3008はチャネル形成領域である。3009はチャネル保護膜であり、3010は層間絶縁膜である。3011および3012はそれぞれ、ソース配線、ドレイン配線である。   Reference numeral 3001 denotes a substrate, which is as described in the fourth embodiment. Reference numeral 3002 denotes a silicon oxide film. Reference numeral 3003 denotes a gate electrode. Reference numeral 3004 denotes a gate insulating film. Reference numerals 3005, 3006, 3007 and 3008 denote active layers made of a polycrystalline silicon film. In the production of this active layer, the same method as the polycrystallization of the amorphous silicon film described in Example 4 was used. Alternatively, a method of crystallizing the amorphous silicon film with laser light (preferably linear laser light or planar laser light) may be used. Note that reference numeral 3005 denotes a source region, 3006 denotes a drain region, 3007 denotes a low concentration impurity region (LDD region), and 3008 denotes a channel formation region. Reference numeral 3009 denotes a channel protective film, and 3010 denotes an interlayer insulating film. Reference numerals 3011 and 3012 denote a source wiring and a drain wiring, respectively.

次に、図15を参照する。図15には、図14で示したものとは構成が異なる逆スタガ型のTFTによって液晶パネルが構成された場合について説明する。   Reference is now made to FIG. FIG. 15 illustrates a case where a liquid crystal panel is configured with an inverted stagger type TFT having a configuration different from that illustrated in FIG.

図15においても、1つのNチャネル型TFTしか図示しないが、上述のようにPチャネル型TFTとNチャネル型TFTとによってCMOS回路を構成することもできるのは言うまでもない。また、同様の構成により画素TFTを構成できることも言うまでもない。   In FIG. 15, only one N-channel TFT is shown, but it goes without saying that a CMOS circuit can be constituted by the P-channel TFT and the N-channel TFT as described above. It goes without saying that the pixel TFT can be configured with the same configuration.

3101は基板である。3102は酸化シリコン膜である。3103はゲート電極である。3104はベンゾジクロブテン(BCB)膜であり、その上面が平坦化される。3105は窒化シリコン膜である。BCB膜と窒化シリコン膜とでゲート絶縁膜を構成する。3106、3107、3108および3109は、多結晶シリコン膜から成る活性層である。この活性層の作製にあたっては、実施例4で説明した非晶質シリコン膜の多結晶化と同様の方法が用いられた。またレーザー光(好ましくは線状レーザー光または面状レーザー光)によって、非晶質シリコン膜を結晶化させる方法をとっても良い。なお、3106はソース領域、3107はレイン領域、3108は低濃度不純物領域(LDD領域)、3109はチャネル形成領域である。3110はチャネル保護膜であり、3111は層間絶縁膜である。3112および3113はそれぞれ、ソース配線、ドレイン配線である。   Reference numeral 3101 denotes a substrate. Reference numeral 3102 denotes a silicon oxide film. Reference numeral 3103 denotes a gate electrode. Reference numeral 3104 denotes a benzodiclobutene (BCB) film whose upper surface is flattened. Reference numeral 3105 denotes a silicon nitride film. The BCB film and the silicon nitride film constitute a gate insulating film. Reference numerals 3106, 3107, 3108 and 3109 denote active layers made of a polycrystalline silicon film. In the production of this active layer, the same method as the polycrystallization of the amorphous silicon film described in Example 4 was used. Alternatively, a method of crystallizing the amorphous silicon film with laser light (preferably linear laser light or planar laser light) may be used. Reference numeral 3106 denotes a source region, 3107 denotes a rain region, 3108 denotes a low concentration impurity region (LDD region), and 3109 denotes a channel formation region. Reference numeral 3110 denotes a channel protective film, and 3111 denotes an interlayer insulating film. Reference numerals 3112 and 3113 denote a source wiring and a drain wiring, respectively.

本実施例によると、BCB膜と窒化シリコン膜とで構成されるゲート絶縁膜が平坦化されているので、その上に成膜される非晶質シリコン膜も平坦なものになる。よって、非晶質シリコン膜を多結晶化する際に、従来の逆スタガ型のTFTよりも均一な多結晶シリコン膜を得ることができる。   According to this embodiment, since the gate insulating film composed of the BCB film and the silicon nitride film is planarized, the amorphous silicon film formed thereon is also planarized. Therefore, when the amorphous silicon film is polycrystallized, it is possible to obtain a polycrystalline silicon film that is more uniform than the conventional inverted stagger type TFT.

本発明の液晶パネルには、TN液晶以外にも様々な液晶を用いることが可能である。例えば、1998, SID, "Characteristics and Driving Scheme of Polymer-Stabilized Monostable FLCD Exhibiting Fast Response Time and High Contrast Ratio with Gray-Scale Capability" by H. Furue et al.や、1997, SID DIGEST, 841, "A Full-Color Thresholdless Antiferroelectric LCD Exhibiting Wide Viewing Angle with Fast Response Time" by T. Yoshida et al.や、1996, J. Mater. Chem. 6(4), 671-673, "Thresholdless antiferroelectricity in liquid crystals and its application to displays" by S. Inui et al.や、米国特許第5594569 号に開示された液晶を用いることが可能である。   In the liquid crystal panel of the present invention, various liquid crystals can be used in addition to the TN liquid crystal. For example, 1998, SID, "Characteristics and Driving Scheme of Polymer-Stabilized Monostable FLCD Exhibiting Fast Response Time and High Contrast Ratio with Gray-Scale Capability" by H. Furue et al., 1997, SID DIGEST, 841, "A Full -Color Thresholdless Antiferroelectric LCD Exhibiting Wide Viewing Angle with Fast Response Time "by T. Yoshida et al., 1996, J. Mater. Chem. 6 (4), 671-673," Thresholdless antiferroelectricity in liquid crystals and its application to The liquid crystal disclosed in "displays" by S. Inui et al. or US Pat. No. 5,945,569 can be used.

ある温度域において反強誘電相を示す液晶を反強誘電性液晶という。反強誘電性液晶を有する混合液晶には、電場に対して透過率が連続的に変化する電気光学応答特性を示す、無しきい値反強誘電性混合液晶と呼ばれるものがある。この無しきい値反強誘電性混合液晶は、V字型の電気光学応答特性を示すものがあり、その駆動電圧が約±2.5V程度(セル厚約1μm〜2μm)のものも見出されている。   A liquid crystal exhibiting an antiferroelectric phase in a certain temperature range is called an antiferroelectric liquid crystal. Among mixed liquid crystals having antiferroelectric liquid crystals, there is a so-called thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal that exhibits electro-optic response characteristics in which transmittance continuously changes with respect to an electric field. This thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal has a V-shaped electro-optic response characteristic, and a drive voltage of about ± 2.5 V (cell thickness of about 1 μm to 2 μm) is also found. ing.

ここで、V字型の電気光学応答を示す無しきい値反強誘電性混合液晶の印加電圧に対する光透過率の特性を示す例を図16に示す。図16に示すグラフの縦軸は透過率(任意単位)、横軸は印加電圧である。なお、液晶パネルの入射側の偏光板の透過軸は、液晶パネルのラビング方向にほぼ一致する無しきい値反強誘電性混合液晶のスメクティック層の法線方向とほぼ平行に設定されている。また、出射側の偏光板の透過軸は、入射側の偏光板の透過軸に対してほぼ直角(クロスニコル)に設定されている。   Here, FIG. 16 shows an example of the light transmittance characteristics of the thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal exhibiting a V-shaped electro-optic response with respect to the applied voltage. The vertical axis of the graph shown in FIG. 16 is the transmittance (arbitrary unit), and the horizontal axis is the applied voltage. Note that the transmission axis of the polarizing plate on the incident side of the liquid crystal panel is set to be substantially parallel to the normal direction of the smectic layer of the thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal that substantially coincides with the rubbing direction of the liquid crystal panel. Further, the transmission axis of the output-side polarizing plate is set to be substantially perpendicular (crossed Nicols) to the transmission axis of the incident-side polarizing plate.

図16に示されるように、このような無しきい値反強誘電性混合液晶を用いると、低電圧駆動かつ階調表示が可能となることがわかる。   As shown in FIG. 16, it can be seen that when such a thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal is used, low voltage driving and gradation display are possible.

このような低電圧駆動の無しきい値反強誘電性混合液晶を、アナログ駆動回路を有する液晶パネルに用いた場合には、画像信号のサンプリング回路の電源電圧を、例えば、5V〜8V程度に抑えることが可能となる。よって、駆動回路の動作電源電圧を下げることができ、液晶パネルの低消費電力化および高信頼性が実現できる。   When such a low-voltage driven thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal is used in a liquid crystal panel having an analog drive circuit, the power supply voltage of the image signal sampling circuit is suppressed to, for example, about 5V to 8V. It becomes possible. Therefore, the operating power supply voltage of the drive circuit can be lowered, and low power consumption and high reliability of the liquid crystal panel can be realized.

また、このような低電圧駆動の無しきい値反強誘電性混合液晶を、デジタル駆動回路を有する液晶パネルに用いた場合にも、D/A変換回路の出力電圧を下げることができるので、D/A変換回路の動作電源電圧を下げることができ、駆動回路の動作電源電圧を低くすることができる。よって、液晶パネルの低消費電力化および高信頼性が実現できる。   Further, even when such a thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal driven at a low voltage is used for a liquid crystal panel having a digital drive circuit, the output voltage of the D / A conversion circuit can be lowered. The operating power supply voltage of the / A converter circuit can be lowered, and the operating power supply voltage of the drive circuit can be lowered. Therefore, low power consumption and high reliability of the liquid crystal panel can be realized.

よって、このような低電圧駆動の無しきい値反強誘電性混合液晶を用いることは、比較的LDD領域(低濃度不純物領域)の幅が小さなTFT(例えば、0nm〜500nmまたは0nm〜200nm)を用いる場合においても有効である。   Therefore, using such a thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal driven at a low voltage makes it possible to use a TFT (for example, 0 nm to 500 nm or 0 nm to 200 nm) having a relatively small LDD region (low concentration impurity region). It is also effective when used.

また、一般に、無しきい値反強誘電性混合液晶は自発分極が大きく、液晶自体の誘電率が高い。このため、無しきい値反強誘電性混合液晶を液晶パネルに用いる場合には、画素に比較的大きな保持容量が必要となってくる。よって、自発分極が小さな無しきい値反強誘電性混合液晶を用いるのが好ましい。また、液晶パネルの駆動方法を線順次駆動とすることにより、画素への階調電圧の書き込み期間(ピクセルフィードピリオド)を長くし、保持容量が小さくてもそれを補うようにしてもよい。   In general, the thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal has a large spontaneous polarization, and the dielectric constant of the liquid crystal itself is high. For this reason, when thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal is used for a liquid crystal panel, a relatively large storage capacitor is required for the pixel. Therefore, it is preferable to use a thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal having a small spontaneous polarization. Further, the driving method of the liquid crystal panel may be line-sequential driving so that the gradation voltage writing period (pixel feed period) to the pixel is lengthened, and this may be compensated for even if the storage capacitor is small.

なお、このような無しきい値反強誘電性混合液晶を用いることによって低電圧駆動が実現されるので、液晶パネルの低消費電力が実現される。   In addition, since low voltage driving is realized by using such a thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal, low power consumption of the liquid crystal panel is realized.

なお、図16に示すような電気光学特性を有する液晶であれば、いかなるものも本発明の液晶パネルの表示媒体として用いることができる。   Any liquid crystal having electro-optical characteristics as shown in FIG. 16 can be used as the display medium of the liquid crystal panel of the present invention.

実施例1〜5に示した構造を有するTFT基板を用い、液晶パネルを構成した例を図17に示す。図17は液晶パネルの本体に相当する部位であり、液晶パネルとも呼ばれる。   An example in which a liquid crystal panel is configured using the TFT substrate having the structure shown in Examples 1 to 5 is shown in FIG. FIG. 17 shows a portion corresponding to the main body of the liquid crystal panel, which is also called a liquid crystal panel.

図17において、8001はTFT基板であり、TFT基板8001上に複数のTFTが形成されている。これらのTFTは基板上に画素部8002、ゲート信号線駆動回路8003、ソース信号線駆動回路8004、ロジック回路8005を構成する。その様なTFT基板に対して対向基板8006が貼り合わされる。TFT基板と対向基板8006との間には液晶層(図示せず)が挟持される。   In FIG. 17, reference numeral 8001 denotes a TFT substrate, and a plurality of TFTs are formed on the TFT substrate 8001. These TFTs constitute a pixel portion 8002, a gate signal line driver circuit 8003, a source signal line driver circuit 8004, and a logic circuit 8005 on the substrate. A counter substrate 8006 is attached to such a TFT substrate. A liquid crystal layer (not shown) is sandwiched between the TFT substrate and the counter substrate 8006.

また、図17に示す構成では、TFT基板8001の側面と対向基板8006の側面とをある1辺を除いて全てそろえることが望ましい。こうすることで大版基板からの多面取り数を効率良く増やすことができる。また、前述の一辺では、対向基板8006の一部を除去してTFT基板8001の一部を露出させ、そこにFPC(フレキシブル・プリント・サーキット)8007を取り付ける。ここには必要に応じてICチップ(単結晶シリコン上に形成されたMOSFETで構成される半導体回路)を搭載しても構わない。   In the configuration shown in FIG. 17, it is desirable that the side surface of the TFT substrate 8001 and the side surface of the counter substrate 8006 are all aligned except for one side. By doing so, the number of multiple chamfers from the large substrate can be increased efficiently. On the one side, a part of the counter substrate 8006 is removed to expose a part of the TFT substrate 8001, and an FPC (flexible printed circuit) 8007 is attached thereto. Here, an IC chip (semiconductor circuit composed of MOSFETs formed on single crystal silicon) may be mounted as necessary.

実施例4または実施例5で示した作製工程によって形成されたTFTは極めて高い動作速度を有しているため、数百MHz〜数GHzの高周波数で駆動する信号処理回路を画素部と同一の基板上に一体形成することが可能である。即ち、図17に示す液晶パネルはシステム・オン・パネルを具現化したものである。   Since the TFT formed by the manufacturing process shown in Embodiment 4 or Embodiment 5 has an extremely high operation speed, a signal processing circuit that is driven at a high frequency of several hundred MHz to several GHz is the same as the pixel portion. It can be formed integrally on the substrate. That is, the liquid crystal panel shown in FIG. 17 embodies a system-on-panel.

本発明を実施して形成されたCMOS回路や画素マトリクス回路は様々な電気光学装置(アクティブマトリクス型液晶パネル)に用いることができる。即ち、それら電気光学装置を表示媒体として組み込んだ電子機器全てに本発明を実施できる。   The CMOS circuit and the pixel matrix circuit formed by implementing the present invention can be used for various electro-optical devices (active matrix liquid crystal panels). That is, the present invention can be implemented in all electronic devices in which these electro-optical devices are incorporated as display media.

その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター(リア型またはフロント型)、ヘッドマウントディスプレイ(ゴーグル型ディスプレイ)、ゲーム機、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、携帯電話または電子書籍等)などが挙げられる。
それらの一例を図18に示す。
Such electronic devices include video cameras, digital cameras, projectors (rear type or front type), head mounted displays (goggles type displays), game consoles, car navigation systems, personal computers, personal digital assistants (mobile computers, mobile phones) Or an electronic book).
An example of these is shown in FIG.

図18(A)はパーソナルコンピュータであり、本体7001、映像入力部7002、表示装置7003、キーボード7004で構成される。本発明を映像入力部7002、表示装置7003に適用することができる。   FIG. 18A illustrates a personal computer, which includes a main body 7001, a video input portion 7002, a display device 7003, and a keyboard 7004. The present invention can be applied to the video input unit 7002 and the display device 7003.

図18(B)はビデオカメラであり、本体7101、表示装置7102、音声入力部7103、操作スイッチ7104、バッテリー7105、受像部7106で構成される。本発明を表示装置7102、音声入力部7103に適用することができる。   FIG. 18B illustrates a video camera which includes a main body 7101, a display device 7102, an audio input portion 7103, operation switches 7104, a battery 7105, and an image receiving portion 7106. The present invention can be applied to the display device 7102 and the voice input unit 7103.

図18(C)はモバイルコンピュータ(モービルコンピュータ)であり、本体7201、カメラ部7202、受像部7203、操作スイッチ7204、表示装置7205で構成される。本発明は表示装置7205に適用できる。   FIG. 18C illustrates a mobile computer, which includes a main body 7201, a camera portion 7202, an image receiving portion 7203, operation switches 7204, and a display device 7205. The present invention can be applied to the display device 7205.

図18(D)はゴーグル型ディスプレイであり、本体7301、表示装置7302、アーム部7303で構成される。本発明は表示装置7302に適用することができる。   FIG. 18D illustrates a goggle type display which includes a main body 7301, a display device 7302, and an arm portion 7303. The present invention can be applied to the display device 7302.

図18(E)はプログラムを記録した記録媒体(以下、記録媒体と呼ぶ)を用いるプレーヤーであり、本体7401、表示装置7402、スピーカ部7403、記録媒体7404、操作スイッチ7405で構成される。なお、この装置は記録媒体としてDVD(Digital Versatile Disc)、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。本発明は表示装置7402に適用することができる。   FIG. 18E shows a player using a recording medium (hereinafter referred to as a recording medium) on which a program is recorded. The player includes a main body 7401, a display device 7402, a speaker portion 7403, a recording medium 7404, and operation switches 7405. This apparatus uses a DVD (Digital Versatile Disc), CD, or the like as a recording medium, and can perform music appreciation, movie appreciation, games, and the Internet. The present invention can be applied to the display device 7402.

図18(F)はゲーム機であり、本体7501、本体用表示装置7502、表示装置7503、記録媒体7504、コントローラ7505、本体用センサ部7506、センサ部7507、CPU部7508で構成される。本体用センサ部7506、センサ部7507はそれぞれコントローラ7505、本体7501から出される赤外線を感知することが可能である。本発明を本体用表示装置7502、表示装置7503に適用することができる。   FIG. 18F illustrates a game machine, which includes a main body 7501, a main body display device 7502, a display device 7503, a recording medium 7504, a controller 7505, a main body sensor portion 7506, a sensor portion 7507, and a CPU portion 7508. The main body sensor portion 7506 and the sensor portion 7507 can sense infrared rays emitted from the controller 7505 and the main body 7501, respectively. The present invention can be applied to the main body display device 7502 and the display device 7503.

以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例1〜7のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。   As described above, the application range of the present invention is extremely wide and can be applied to electronic devices in various fields. Moreover, the electronic apparatus of a present Example is realizable even if it uses the structure which consists of what combination of Examples 1-7.

本発明の液晶パネルのタイミングチャートを示す図。The figure which shows the timing chart of the liquid crystal panel of this invention. 本発明のTFT基板の概略図。Schematic of the TFT substrate of the present invention. 本発明の画素とカラーフィルターの配置を示す図。The figure which shows arrangement | positioning of the pixel and color filter of this invention. 本発明のソース信号線駆動回路の一例を示す図。FIG. 6 illustrates an example of a source signal line driver circuit of the present invention. 本発明のゲート信号線駆動回路の一例を示す図。FIG. 6 illustrates an example of a gate signal line driver circuit of the present invention. シフトレジスタ回路とレベルシフト回路の等価回路図。The equivalent circuit diagram of a shift register circuit and a level shift circuit. デジタル駆動回路を有するTFT基板の図。The figure of the TFT substrate which has a digital drive circuit. 本発明のTFTの作製工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of TFT of this invention. 本発明のTFTの作製工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of TFT of this invention. 本発明のTFTの作製工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of TFT of this invention. 本発明のTFTの作製工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of TFT of this invention. 本発明のTFTの作製工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of TFT of this invention. 本発明のTFTの作製工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of TFT of this invention. 本発明のTFTの構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of TFT of this invention. 本発明のTFTの構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of TFT of this invention. 無しきい値反強誘電性混合液晶の印加電圧に対する光透過率の特性を示す図。The figure which shows the characteristic of the light transmittance with respect to the applied voltage of a thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal. 本発明の液晶パネルの外観図。The external view of the liquid crystal panel of this invention. 本発明の表示装置を用いた電子機器の図。FIG. 16 is a diagram of an electronic device using the display device of the invention. TFT基板の上面図及び表示パターンを示す図。The figure which shows the upper side figure and display pattern of a TFT substrate. ソースライン反転駆動及びゲートライン反転駆動の極性パターンを示す図。The figure which shows the polarity pattern of a source line inversion drive and a gate line inversion drive. 画素部の拡大図。The enlarged view of a pixel part. ディスクリネーションの発生のメカニズムを示す図。The figure which shows the mechanism of generation | occurrence | production of disclination. フレーム反転駆動の極性パターンを示す図。The figure which shows the polarity pattern of a frame inversion drive. 従来の液晶パネルのタイミングチャートを示す図。The figure which shows the timing chart of the conventional liquid crystal panel.

符号の説明Explanation of symbols

1801 ソース信号線駆動回路
1802 ゲート信号線駆動回路
1803 ソース信号線
1804 ゲート信号線
1805 画素TFT(スイッチング素子)
1806 液晶セル
1807 保持容量
1808 画素部
1809 画像信号線
1801 Source signal line driver circuit 1802 Gate signal line driver circuit 1803 Source signal line 1804 Gate signal line 1805 Pixel TFT (switching element)
1806 Liquid crystal cell 1807 Holding capacitor 1808 Pixel portion 1809 Image signal line

Claims (11)

基板上方の複数のソース信号線、複数のゲート信号線、及びトランジスタと、
前記トランジスタ上方の絶縁膜と、
前記絶縁膜上方の有機樹脂膜と、
前記有機樹脂膜上方の画素電極と、を有し、
前記絶縁膜は窒化シリコン、酸化シリコン、酸化窒化シリコンのいずれかを含み、
前記画素電極は、前記トランジスタを介して前記複数のソース信号線の一つに電気的に接続され、
前記トランジスタのゲートは、前記複数のゲート信号線の一つに電気的に接続され、
第一のフレーム期間中に、第一の映像信号が、前記複数のソース信号線の一つを介して前記画素電極に供給され、
前記第一のフレーム期間の次のフレーム期間中に、前記第一の映像信号とは逆の極性の第二の映像信号が、前記ソース信号線の一つを介して前記画素電極に供給され、
フレーム周波数は120Hz以上であることを特徴とする液晶表示装置。
A plurality of source signal lines, a plurality of gate signal lines, and transistors above the substrate;
An insulating film above the transistor;
An organic resin film above the insulating film;
A pixel electrode above the organic resin film,
The insulating film includes any one of silicon nitride, silicon oxide, and silicon oxynitride,
The pixel electrode is electrically connected to one of the plurality of source signal lines through the transistor,
A gate of the transistor is electrically connected to one of the plurality of gate signal lines;
During the first frame period, a first video signal is supplied to the pixel electrode through one of the plurality of source signal lines,
During a frame period subsequent to the first frame period, a second video signal having a polarity opposite to that of the first video signal is supplied to the pixel electrode through one of the source signal lines,
A liquid crystal display device having a frame frequency of 120 Hz or more.
基板上方の複数のソース信号線、複数のゲート信号線、及びトランジスタと、
前記トランジスタ上方の絶縁膜と、
前記絶縁膜上方の有機樹脂膜と、
前記有機樹脂膜上方の画素電極と、を有し、
前記絶縁膜は窒化シリコン、酸化シリコン、酸化窒化シリコンのいずれかを含み、
前記複数のソース信号線は、アルミニウムを含み、
前記画素電極は、前記トランジスタを介して前記複数のソース信号線の一つに電気的に接続され、
前記トランジスタのゲートは、前記複数のゲート信号線の一つに電気的に接続され、
第一のフレーム期間中に、第一の映像信号が、前記複数のソース信号線の一つを介して前記画素電極に供給され、
前記第一のフレーム期間の次のフレーム期間中に、前記第一の映像信号とは逆の極性の第二の映像信号が、前記ソース信号線の一つを介して前記画素電極に供給され、
フレーム周波数は120Hz以上であることを特徴とする液晶表示装置。
A plurality of source signal lines, a plurality of gate signal lines, and transistors above the substrate;
An insulating film above the transistor;
An organic resin film above the insulating film;
A pixel electrode above the organic resin film,
The insulating film includes any one of silicon nitride, silicon oxide, and silicon oxynitride,
The plurality of source signal lines include aluminum,
The pixel electrode is electrically connected to one of the plurality of source signal lines through the transistor,
A gate of the transistor is electrically connected to one of the plurality of gate signal lines;
During the first frame period, a first video signal is supplied to the pixel electrode through one of the plurality of source signal lines,
During a frame period subsequent to the first frame period, a second video signal having a polarity opposite to that of the first video signal is supplied to the pixel electrode through one of the source signal lines,
A liquid crystal display device having a frame frequency of 120 Hz or more.
請求項1又は2において、
前記有機樹脂膜は平坦な表面を有することを特徴とする液晶表示装置。
In claim 1 or 2,
The liquid crystal display device, wherein the organic resin film has a flat surface.
請求項1乃至3のいずれか一において、
前記有機樹脂膜の膜厚は1.0〜1.5μmであることを特徴とする液晶表示装置。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
The organic resin film has a thickness of 1.0 to 1.5 μm.
請求項1乃至4のいずれか一において、
前記有機樹脂膜は、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、ベンゾシクロブテンのいずれかを含むことを特徴とする液晶表示装置。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
The liquid crystal display device, wherein the organic resin film includes any one of polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, and benzocyclobutene.
請求項1乃至5のいずれか一において、
前記複数のゲート信号線は、アルミニウム又は銅を含むことを特徴とする液晶表示装置。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
The liquid crystal display device, wherein the plurality of gate signal lines include aluminum or copper.
請求項1乃至6のいずれか一において、
前記複数のゲート信号線は、チタン、タンタル、タングステンのいずれかを含むことを特徴とする液晶表示装置。
In any one of Claims 1 thru | or 6,
The liquid crystal display device, wherein the plurality of gate signal lines include any of titanium, tantalum, and tungsten.
請求項1乃至7のいずれか一において、
前記複数のゲート信号線は、アルミニウム又は銅を主成分とする第一の層と、チタン、タンタル、タングステンのいずれかを主成分とする第二の層と、を有することを特徴とする液晶表示装置。
In any one of Claims 1 thru | or 7,
The plurality of gate signal lines include a first layer mainly composed of aluminum or copper and a second layer mainly composed of titanium, tantalum, or tungsten. apparatus.
請求項1乃至8のいずれか一において、
カラーフィルタが設けられた第二の基板を有することを特徴とする液晶表示装置。
In any one of Claims 1 thru | or 8,
A liquid crystal display device comprising a second substrate provided with a color filter.
請求項9において、
前記第一の基板と前記第二の基板との間に液晶を有することを特徴とする液晶表示装置。
In claim 9,
A liquid crystal display device comprising a liquid crystal between the first substrate and the second substrate.
請求項1乃至10のいずれか一に記載の液晶表示装置を用いた電子機器。   An electronic apparatus using the liquid crystal display device according to claim 1.
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