JP2562745B2 - 電気光学装置の画像表示方法 - Google Patents
電気光学装置の画像表示方法Info
- Publication number
- JP2562745B2 JP2562745B2 JP3169306A JP16930691A JP2562745B2 JP 2562745 B2 JP2562745 B2 JP 2562745B2 JP 3169306 A JP3169306 A JP 3169306A JP 16930691 A JP16930691 A JP 16930691A JP 2562745 B2 JP2562745 B2 JP 2562745B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse
- pixel
- liquid crystal
- film
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Description
として薄膜トランジスタ(以下TFTという)を使用し
た液晶電気光学装置における画像表示方法において、特
に中間的な色調や濃淡の表現を得るための階調表示方法
に関するものである。本発明は、特に、外部からいかな
るアナログ信号をもアクティブ素子に印加することな
く、階調表示をおこなう、いわゆる完全デジタル階調表
示に関するものである。
に対して水平方向と垂直方向に誘電率が異なるため、外
部の電界に対して水平方向に配列したり、垂直方向に配
列したりさせることが容易にできる。液晶電気光学装置
は、この誘電率の異方性を利用して、光の透過光量また
は散乱量を制御することでON/OFF、すなわち明暗
の表示をおこなっている。液晶材料としては、TN(ツ
インステッド・ネマティック)液晶、STN(スーパー
・ツインステッド・ネマティック)液晶、強誘電性液
晶、ポリマー液晶あるいは分散型液晶とよばれる材料が
知られている。液晶は外部電圧に対して、無限に短い時
間に反応するのではなく、応答するまでにある一定の時
間がかかることが知られている。その値はそれぞれの液
晶材料に固有で、TN液晶の場合には、数10mse
c、STN液晶の場合には数100msec、強誘電性
液晶の場合には数10μsec)分散型あるいはポリマ
ー液晶の場合には数10msecである。
とも優れた画質が得られるものは、アクティブマトリク
ス方式を用いたものであった。従来のアクティブマトリ
クス型の液晶電気光学装置では、アクティブ素子として
薄膜トランジスタ(TFT)を用い、TFTにはアモル
ファスまたは多結晶型の半導体を用い、1つの画素にP
型またはN型のいずれか一方のみのタイプのTFTを用
いたものであった。即ち、一般にはNチャネル型TFT
(NTFTという)を画素に直列に連結している。そし
て、マトリクスの信号線に信号電圧を流し、それぞれの
信号線の直交する箇所に設けられたTFTに双方から信
号が印加されるとTFTがON状態となることを利用し
て液晶画素のON/OFFを個別に制御するものであっ
た。このような方法によって画素の制御をおこなうこと
によって、コントラストの大きい液晶電気光学装置を実
現することができる。
うなアクティブマトリクス方式では、明暗や色調といっ
た、階調表示をおこなうことは極めて難しかった。従
来、階調表示は液晶の光透過性が、印加される電圧の大
きさによって変わることを利用する方式が検討されてい
た。これは、例えば、マトリクス中のTFTのソース・
ドレイン間に、適切な電圧を周辺回路から供給し、その
状態でゲイト電極に信号電圧を印加することによって、
液晶画素にその大きさの電圧をかけようとするものであ
った。
ば、TFTの不均質性やマトリクス配線の不均質性のた
めに、実際には液晶画素にかかる電圧は、各画素によっ
て、最低でも数%も異なってしまった。これに対し、例
えば、液晶の光透過度の電圧依存性は、極めて非線型性
が強く、ある特定の電圧で急激に光透過性が変化するた
め、たとえ数%の違いでも、光透過性が著しく異なって
しまうことがあった。そのため、実際には16階調を達
成することが限界であった。例えば、TN液晶材料にお
いては、光透過性が変化する、いわゆる遷移領域は、
1.2Vの幅しかなく、16階調を達成せんとする場合
には、75mVもの小さな電圧の制御ができる必要があ
り、そのため、製造歩留りは著しく低くなった。
とは、液晶ディスプレー装置が従来の一般的な表示装置
であるCRT(陰極線管)と競争してゆく上で極めて不
利であった。本発明は従来、困難であった階調表示を実
現させるための全く新しい方法を提案することを目的と
するものである。
をアナログ的に制御することによって、その光透過性を
制御することが可能であることを先に述べたが、本発明
人らは、液晶に電圧のかかっている時間を制御すること
によって、視覚的に階調を得ることができることを見出
した。
イステッド・ネマチック)液晶を用いた場合において、
例えば、図1においては、各種のパルス波形が示されて
いるが、このような波形電圧を液晶画素に印加すること
によって、明るさを変化させることが可能であることを
見出した。すなわち、図1の“1”、“2”、・・・
“15”という順番で段階的に明るくすることができ
る。すなわち、図1の例では16階調の表示が可能であ
る。このとき、“1”では、1単位の長さのパルスが印
加される。また、“2”では、2単位の長さのパルスが
印加される。“3”では、1単位のパルスと2単位のパ
ルスが印加され、結果として3単位の長さのパルスが印
加される。“4”では、4単位の長さのパルスが印加さ
れる。“5”では、1単位のパルスと4単位のパルスが
印加され、“6”では、2単位のパルスと4単位のパル
スが印加される。さらに、8単位の長さのパルスを用意
することによって、15単位の長さのパルスを結果とし
て得ることができる。
位という4種類のパルスを適切に組み合わせることによ
って、24=16階調の表示が可能となる。さらに、1
6単位、32単位、64単位、128単位というよう
に、多くのパルスを用意することによって、それぞれ、
32階調、64階調、128階調、256階調という高
度階調表示が可能となる。例えば、256階調表示を得
るには、8種類のパルスを用意すればよい。
圧の持続時間は、最初T1、次が2T1、その次が4T
1というように等比数列的に増大するように配列した例
を示したが、これは、例えば、図3のように、最初にT
1、次に8T1、その次が2T1、最後に4T1として
もよい。このように配列せしめることにより、表示装置
にデータを伝送する装置の負担を減らすことができる。
ては、TN液晶やSTN液晶、強誘電性液晶、分散型
(ポリマー)液晶が適してる。また、1単位のパルス幅
は、どの液晶材料を選択するかによって微妙に異なる
が、TN液晶材料の場合には、10nsec以上が適し
ていることが明らかになった。
すような、薄膜トランジスタを使用したマトリクス回路
を組めばよい。図4に示した回路は従来のTFTを利用
したアクティブマトリクス型表示装置に用いられた回路
と同じである。
キャパシタが挿入されている。このとき挿入されたキャ
パシタは、画素の自然放電によって、画素の電圧が低下
することを抑制する効果を有する。画素の電圧降下のば
らつきは、画素のばらつきに依存する。特に本発明のよ
うに、画素に印加される電圧が一定のものとして階調表
示をおこなおうとする発明においては画質の低下を招く
ものである。しかしながら、このように画素に並列にキ
ャパシタを挿入することにより、画素のばらつきによる
電圧降下は著しく抑えることができ、高画質を得ること
ができる。
フルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド等の有
機強誘電性材料を含有せしめることにより、画素の静電
容量を増大せしめ、よって画素の放電の時定数を増大せ
しめることによって、このような人為的なキャパシタを
もうけることなく、安定で再現性の優れた動作をさせる
こともできる。
ば、このような人為的なキャパシタはなくても構わな
い。特に、過大な静電容量の存在は、充電あるいは放電
の動作に時間がかかり、本発明を実施するにおいて望ま
しいものではない。画素の放電を小さくするには、例え
ば、薄膜トランジスタのOFF抵抗を充分大きくし、リ
ーク電流を減らすことと、液晶等の画素自身の電極間抵
抗を充分大きくすることが必要である。特に後者の目的
のためには、画素電極を、窒化珪素、あるいは酸化珪素
等、酸化タンタル、酸化アルミニウムの絶縁性材料で被
覆してしまうことが有効である。
スタのゲイト電圧やソース・ドレイン間電圧をコントロ
ールすることによって、画素に印加される電圧のON/
OFFを制御することが可能である。この例では、マト
リクスは480×640ドットであるが、煩雑さをさけ
るため、n行m列近傍のみを示した。これとおなじもの
を上下左右に展開すれば、完全なものが得られる。この
回路を用いた動作例を図2に示す。
Xn+1,..X480(以下、X線と総称する)は、
各TFTのゲイト電極に接続されている。そして、図2
に示すように、順番に矩形パルス信号が印加されてゆ
く。一方、信号線Y1,Y2,..Ym,
Ym+1,..Y640(以下、Y線と総称する)は、
各TFTのソース(あるいはドレイン電極)に接続され
ているが、これには、やはり、複数のパルスからなる信
号が印加されてゆく。このパルス列には、1単位の時間
T1中に、640個の情報が含まれている。
n+1,m、Zn,m+1、Zn+1,m+1に注目す
るが、ゲイト電極とソース電極の双方に信号が来ないか
ぎり、画素の電圧は変化しないので、この4つの画素に
関しては、信号線Xn,Xn+1およびYm,Ym+1
に注目すればよい。
された場合を考える。今、4つの画素Zn,m、Z
n,m+1、Zn+1,m、Zn+1,m+1に注目し
ているとすれば、YmおよびYm+1のそのときの状態
に注目すればよい。このとき、Ymには信号があり、Y
m+1には信号がないので、結局、画素Zn,mは電圧状
態、Zn,m+1は非電圧状態になる。そして、Y線に
加える電圧よりも早く、X線のパルスを切ることによ
り、画素の電圧状態は、画素のキャパシタによって維持
されるので、画素Zn,mは電圧状態を維持する。以
後、次にXnに信号が印加されるまで、基本的にはそれ
ぞれの画素の状態が持続する。
図に示されているように、そのときにはYmは非電圧状
態、Ym+1は電圧状態であるため、画素Zn+1,m
は非電圧状態、画素Zn+1,m+1は電圧状態とな
り、先に述べたのと同様にそれぞれの状態を維持し続け
る。
ら、時間T1後に信号線Xnに2回目のパルスが印加さ
れたときには、YmおよびYm+1は、それぞれ、非電
圧状態、電圧状態であるので、画素Zn,mは非電圧状
態に、画素Zn,m+1は電圧状態に、それぞれ、状態
が変化する。さらに、Xn+1にパルスが印加される。
図に示されているように、そのときにはYmもYm+1
も電圧状態であるため、画素Zn+1,mもZ
n+1,m+1は電圧状態となる。このとき、画素Z
n+1,m+1は電圧状態を継続することになる。
Xnに印加される。そのときには、YmもYm+1も電
圧状態であるため、画素Zn,mは非電圧状態から電圧
状態に変化し、画素Zn,m+1は電圧状態を継続する
こととなる。さらに、Xn+1にパルスが印加される。
そのときにはYmもYm+1も非電圧状態であるため、
画素Zn+1,mもZn+1,m+1は非電圧状態とな
り、いずれも電圧状態が終了する。
Xnに印加される。そのときには、YmもYm+1も非
電圧状態であるため、画素Zn,mも画素Zn,m+1
も電圧状態から非電圧状態へ変化する。さらに、X
n+1にパルスが印加されるが、やはりYmもYm+1
も非電圧状態であるため、画素Zn+1,mもZ
n+1,m+1は非電圧状態のままである。
間、各X線には4個のパルスが印加され、各Y線には、
3×480=1440の情報信号が印加されている。ま
た、この1周期の時間は8T1であり、T1としては、
例えば、10nsec〜10msecが適当である。そ
して、各画素に注目してみれば、画素Zn,mには時間
T1のパルスと4T1のパルスが印加され、視覚的には
5T1のパルスが印加されたものと同じ効果が得られ
る。すなわち、“5”の明るさが得られる。同様に、画
素Zn.m+1、画素Zn+1,m、Zn+1.m+1
には、結局、“2”、“6”、“3”の明るさが得られ
る。
が、さらに多くのパルス信号を加えることによって、よ
り高階調が可能である。例えば、1周期中に、さらに各
X線に5回のパルスを加え、各Y線には3840の情報
信号を印加することにより、256階調もの高階調表示
を達成することができる。
ば、図2から明らかなように、極めて高速のスイッチン
グが必要とされる。例えば、256階調を実現するに
は、動画は、毎秒30枚以上繰り出される必要があるの
で、256T1<30msecoしたがって、T1<1
00μsecである。したがって、例えば、X線(ゲイ
ト電極に接続している)には、480列の場合には、幅
200nsec以下のパルスが印加される必要がある。
図3の例では、NMOSのTFTのみを用いたが、動作
速度を上げる目的で、CMOS回路を有する回路を画素
に接続してもよい。例えば、CMOSインバータ回路、
CMOS変形インバータ回路、CMOS変形バッファー
回路、あるいはCMOS変形トランスファー回路等を用
いても構わない。
ために、信号を非電圧状態と電圧状態というように明確
に区別したが、これは、液晶やTFTのしきい値電圧以
下であるか、あるいは以上であるかという問題だけであ
るので、絶対にゼロである必要はない。
圧を印加することによって、画素材料にかかる実質的な
電圧を変化させることは可能である。例えば、画素の対
向電極に、適切な電圧を印加することにより、画素材料
に印加される電圧の向きを、正負両方取りうるようにす
ることもできる。このような操作は、例えば、強誘電性
液晶においては必要である。
な回路構成を用いた液晶表示装置を用いて、壁掛けテレ
ビを作製したので、その説明を行う。またその際のTF
Tは、レーザーアニールを用いた多結晶シリコンとし
た。
置構成を1つの画素について、図5に示している。ま
ず、本実施例で使用する液晶パネルの作製方法を図6を
使用して説明する。図6(A)において、石英ガラス等
の高価でない700℃以下、例えば約600℃の熱処理
に耐え得るガラス50上にマグネトロンRF(高周波)
スパッタ法を用いてブロッキング層51としての酸化珪
素膜を1000〜3000Åの厚さに作製する。プロセ
ス条件は酸素100%雰囲気、成膜温度15℃、出力4
00〜800W、圧力0.5Paとした。ターゲットに
石英または単結晶シリコンを用いた成膜速度は30〜1
00Å/分であった。
より珪素膜52を作製した。成膜温度は250℃〜35
0℃でおこない、本実施例では320℃とし、モノシラ
ン(SiH4)を用いた。モノシラン(SiH4)に限
らず、ジシラン(Si2H6)またトリシラン(Si3
H8)を用いてもよい。これらをPCVD装置内に3P
aの圧力で導入し、13.56MHzの高周波電力を加
えて成膜した。この際、高周波電力は0.02〜0.1
0W/cm2が適当であり、本実施例では0.055W
/cm2を用いた。また、モノシラン(SiH4)の流
量は20SCCMとし、その時の成膜速度は約120Å
/分であった。シリコン膜は純然たる真性半導体であっ
ても、また、ホウ素をジボランを用いて1×1015〜
1×1018cm−3の濃度として成膜中に添加しても
よい。またTFTのチャネル領域となるシリコン層の成
膜にはこのプラズマCVDだけでなく、スパッタ法、減
圧CVD法を用いても良く、以下にその方法を簡単に述
べる。
を1×10−5Pa以下とし、単結晶シリコンをターゲ
ットとして、アルゴンに水素を20〜80%混入した雰
囲気で行った。例えばアルゴン20%、水素80%とし
た。成膜温度は150℃、周波数は13.56MHz)
スパッタ出力は400〜800W)圧力は0.5Paで
あった。
りも100〜200℃低い450〜550℃、例えば5
30℃でジシラン(Si2H6)またはトリシラン(S
i3H8)をCVD装置に供給して成膜した。反応炉内
圧力は30〜300Paとした。成膜速度は50〜25
0Å/分であった。
酸素が5×1021cm−3以下であることが好まし
い。結晶化を助長させるためには、酸素濃度を7×10
19cm−3以下、好ましくは1×1019cm−3以
下とすることが望ましいが、少なすぎると、バックライ
トによりオフ状態のリーク電流が増加してしまうため、
この濃度を選択した。この酸素濃度が高いと、結晶化さ
せにくく、レーザーアニール温度を高くまたはレーザー
アニール時間を長くしなければならない。水素は4×1
020cm−3であり、珪素4×1022cm−3とし
て比較すると1原子%であった。
化を助長させるため、酸素濃度を7×1019cm−3
以下、好ましくは1×1019cm−3以下とし、ピク
セル構成するTFTのチャネル形成領域のみに酸素をイ
オン注入法により5×1020〜5×1021cm−3
となるように添加してもよい。
素膜を500〜5000Å、本実施例では1000Åの
厚さに成膜した。
を用いてソース・ドレイン領域のみ開孔したパターンを
形成した。その上に、プラズマCVD法によりn型の活
性層となる珪素膜54を作製した。成膜温度は250℃
〜350℃でおこない、本実施例では320℃とし、モ
ノシラン(SiH4)とモノシランベースのフォスフィ
ン(PH3)3%濃度のものを用いた。これらをPCV
D装置内5Paの圧力でに導入し、13.56MHzの
高周波電力を加えて成膜した。この際、高周波電力は
0.05〜0.20W/cm2が適当であり、本実施例
では0.120W/cm2を用いた。
ン層の比導電率は2×10−1〔Ωcm−1〕程度とな
った。膜厚は50Åとした。このようにして、図6
(A)を得た。その後リフトオフ法を用いて、レジスト
53を除去し、ソース・ドレイン領域55、56を形成
した。このようにして図6(B)を得た。
エキシマレーザーを用いて、ソース・ドレイン・チャネ
ル領域をレーザーアニールすると同時に、活性層にレー
ザードーピングを行なった。この時のレーザーエネルギ
ーは、閾値エネルギーが130mJ/cm2で、膜厚全
体が溶融するには220mJ/cm2が必要となる。し
かし、最初から220mJ/cm2以上のエネルギーを
照射すると、膜中に含まれる水素が急激に放出されるた
めに、膜の破壊が起きる。そのために低エネルギーで最
初に水素を追い出した後に溶融させる必要がある。本実
施例では最初150mJ/cm2で水素の追い出しを行
なった後、230mJ/cm2で結晶化をおこなった。
エッチング除去し、Nチャネル型薄膜トランジスタ用ア
イランド領域63を形成した。さらに、この上に酸化珪
素膜64をゲイト絶縁膜として500〜2000Å、例
えば1000Åの厚さに形成した。これはブロッキング
層としての酸化珪素膜の作製と同一条件とした。この成
膜中に弗素を少量添加し、ナトリウムイオンの固定化を
させてもよい。
21cm−3の濃度に入ったシリコン膜またはこのシリ
コン膜とその上にモリブデン(Mo)、タングステン
(W),MoSi2またはWSi2との多層膜を形成し
た。これを第4のフォトマスクP4にてパターニングし
てNTFT用のゲイト電極66を得た。(図6(D))
ゲイト電極の大きさとしては、例えばチャネル長7μm
とし、ゲイト電極の構成としてリンドープ珪素を厚さ
0.2μm、その上にモリブデンを厚さ0.3μmとし
た。
配線65とそれに並行して配置された配線68もパター
ニングした。
以外に、例えばアルミニウム(A1)も使用することが
できる。アルミニウムを用いた場合には、これを第4の
フォトマスクP4にてパターニング後、その表面を陽極
酸化することで、セルファラインエ法が適用可能なた
め、ソース・ドレインのコンタクトホールをよりゲート
に近い位置に形成することが出来るため、移動度、スレ
ッシュホールド電圧の低減からさらにTFTの特性を上
げることができる。
で温度を加えることがなくC/TFTを作ることができ
る。そのため、基板材料として、石英等の高価な基板を
用いなくてもよく、本発明の大画面の液晶表示装置にき
わめて適したプロセスであるといえる。
タ法により酸化珪素膜の形成として行った。この酸化珪
素膜の形成はLPCVD法、光CVD法、常圧CVD法
を用いてもよい。例えば0.2〜0.6μmの厚さに形
成し、その後、第5のフォトマスクP5を用いて電極用
の窓79を形成した。その後、さらに、これら全体にア
ルミニウムを0.3μmの厚みにスパッタ法により形成
し第6のフォトマスク、P6を用いてリード74および
コンタクト73を作製した。こうして図6(E)と図7
(B)を得た。
えば透光性ポリイミド樹脂を塗布形成し、再度の電極穴
あけを第7のフォトマスクP7にて行った。さらに、こ
れら全体にITO(インジウム酸化錫)を0.1μmの
厚みにスパッタ法により形成し第8のフォトマスクP8
を用いて画素電極71を形成した。このITOは室温〜
150℃で成膜し、200〜400℃の酸素または大気
中のアニールにより成就した。こうして、図6(F)と
図7(C)を得た。
に示す。実際には、この上に液晶材料をはさんで、対向
電極が設けられ、図に示すように対向電極と電極71の
間に静電容量が生じる。それと同時に配線68と電極7
1の間にも静電容量が生じる。そして、配線68を対向
電極と同電位に保つことによって、図3に示したよう
に、液晶画素に並列に容量が挿入された回路を構成する
ことができる。特に本実施例のように配置することによ
って、配線68はゲイト配線65と平行であるので、2
配線間の寄生容量が少なく、したがって、ゲイト配線を
伝わる信号の減衰や遅延を減らす効果がある。
は、接地して使用される場合には、各マトリクスの終端
に設けられる保護回路の接地線として使用できる。保護
回路は、図10に示されるような、周辺の駆動回路と画
素の間に設けられ、図11および図12で示されるよう
な回路をいう。いずれも画素の配線に過大な電圧がかか
るとON状態となり、電圧を取り去る作用を有する。こ
れらの保護回路は、シリコンのようなドーピングされ
た、あるいはドーピングされていない半導体材料や、I
TOのような透明導電材料、あるいは通常の配線材料を
用いて構成される。したがって、画素の回路を形成する
ときに同時に形成することが可能である。
が、NTFTやPTFT)あるいはそれらをあわせたC
/TFTで構成されていることから明らかであろう。ま
た、図12の保護回路はTFTは使用されていないが、
ダイオードは、例えばPIN接合によって構成され、ま
た、特にツェナ一特性を重視するダイオードはNIN、
PIP、PNPあるいはNPNといった構造を有し、い
ちいち説明するまでもなく、本実施例で示した作製方法
を援用することによって作製されうることは自明であ
る。
な特性は移動度は80(cm2/Vs)、Vthは5.
0(V)であった。上記の様な方法に従って作製された
液晶電気光学装置用の一方の基板を得ることが出来た。
この液晶表示装置の電極等の配置の様子を図5に示して
いる。かかる構造を左右、上下に繰り返すことにより、
640×480、1280×960といった大画素の液
晶表示装置とすることができる。本実施例では1920
×400とした。この様にして第1の基板を得た。
ス基板上にポリイミドに黒色顔料を混合したポリイミド
樹脂をスピンコート法を用いて1μmの厚みに成膜し、
第9のフォトマスクP9を用いてブラックストライプ8
1を作製した。その後、赤色顔料を混合したポリイミド
樹脂をスピンコート法を用いて1μmの厚みに成膜し、
第10のフォトマスクP10を用いて赤色フィルター8
3を作製した。同様にしてマスクP11、P12を使用
し、緑色フィルター85および青色フィルター86を作
製した。これらの作製中各フィルターは350℃にて窒
素中で60分の焼成を行なった。その後、やはりスピン
コート法を用いて、レベリング層89を透明ポリイミド
を用いて製作した。
ム酸化錫)を0.1μmの厚みにスパッタ法により形成
し第13のフォトマスクP13を用いて共通電極90を
形成した。このITOは室温〜150℃で成膜し、20
0〜300℃の酸素または大気中のアニールにより成就
し、第2の基板を得た。
リイミド前駆体を印刷し、非酸化性雰囲気たとえば窒素
中にて350℃1時間焼成を行った。その後、公知のラ
ビング法を用いて、ポリイミド表面を改質し、少なくと
も初期において、液晶分子を一定方向に配向させる手段
を設けた。
って、ネマチック液晶組成物を挟持し、周囲をエポキシ
性接着剤にて固定した。基板上のリードにTAB形状の
駆動ICと共通信号、電位配線を有するPCBを接続
し、外側に偏光板を貼り、透過型の液晶電気光学装置を
得た。これと冷陰極管を3本配置した後部照明装置、テ
レビ電波を受信するチューナーを接続し、壁掛けテレビ
として完成させた。従来のCRT方式のテレビと比べ
て、平面形状の装置となったために、壁等に設置するこ
とも出来るようになった。この液晶テレビの動作は図2
に示したものと、実質的に同等な信号を液晶画素に印加
することにより8階調表示が可能であることが確認され
た。このとき、T1=4msec、X線およびY線のパ
ルス幅(あるいは最小パルス幅)は、それぞれ、5μs
ec、8μsecとした。
うな回路構成を用いた液晶表示装置を用いて、壁掛けテ
レビを作製したので、その説明を行う。またその際のT
FTは、レーザーアニールを用いた多結晶シリコンとし
た。
図9にしたがって記述する。図9(A)において、石英
ガラス等の高価でない700Å以下、例えば約600Å
の熱処理に耐え得るガラス100上にマグネトロンRF
(高周波)スパッタ法を用いてブロッキング層101と
しての酸化珪素膜を1000〜3000Åの厚さに作製
する。プロセス条件は酸素100%雰囲気、成膜温度1
5℃、出力400〜800W、圧力0.5Paとした。
ターゲットに石英または単結晶シリコンを用いた成膜速
度は30〜100Å/分であった。
02を作製した。成膜温度は250℃〜350℃で行
い、本実施例では320℃とし、モノシラン(Si
H4)を用いた。モノシラン(SiH4)に限らず、ジ
シラン(Si2H6)またトリシラン(Si3H8)を
用いてもよい。これらをPCVD装置内に3Paの圧力
で導入し、13.56MHzの高周波電力を加えて成膜
した。この際、高周波電力は0.02〜0.10W/c
m2が適当であり、本実施例では0.055W/cm2
を用いた。また、モノシラン(SiH4)の流量は20
SCCMとし、その時の成膜速度は約120Å/分であ
った。この珪素膜は真性半導体でも、また、ホウ素をジ
ボランを用いて1×1015〜1×1018cm−3の
濃度として成膜中に添加してもよい。またTFTのチャ
ネル領域となるシリコン層の成膜にはこのプラズマCV
Dだけでなく、スパッタ法、減圧CVD法を用いても良
く、以下にその方法を簡単に述べる。
を1×10−5Pa以下とし、単結晶シリコンをターゲ
ットとして、アルゴンに水素を20〜80%混入した雰
囲気で行った。例えばアルゴン20%、水素80%とし
た。成膜温度は150℃、周波数は13.56MHz、
スパッタ出力は400〜800W)圧力は0.5Paで
あった。
りも100〜200℃低い450〜550℃、例えば5
30℃でジシラン(Si2H。)またはトリシラン(S
i3H8)をCVD装置に供給して成膜した。反応炉内
圧力は30〜300Paとした。成膜速度は50〜25
0Å/分であった。
酸素が5×1021cm−3以下であることが好まし
い。結晶化を助長させるためには、酸素濃度を7×10
19cm−3以下、好ましくは1×1019cm−3以
下とすることが望ましいが、少なすぎると、バックライ
トによりオフ状態のリーク電流が増加してしまうため、
この濃度を選択した。この酸素濃度が高いと、結晶化さ
せにくく、レーザーアニール温度を高くまたはレーザー
アニール時間を長くしなければならない。水素は4×1
020cm−3であり、珪素4×1022cm−3とし
て比較すると1原子%であった。
化を助長させるため、酸素濃度を7×1019cm−3
以下、好ましくは1×1019cm−3以下とし、ピク
セル構成するTFTのチャネル形成領域のみに酸素をイ
オン注入法により5×1020〜5×1021cm−3
となるように添加してもよい。上記方法によって、アモ
ルファス状態の珪素膜を500〜5000Å、本実施例
では1000Åの厚さに成膜した。
1を用いてNTFTのソース・ドレイン領域となるべき
領域のみ開孔したパターンを形成した。そして、レジス
ト103をマスクとして、リンイオンをイオン注入法に
より、2×1014〜5×1016cm−2、好ましく
は2×1016cm−2だけ、注入し、n型不純物領域
104を形成した。その後、レジスト103は除去され
た。
102上に、厚さ50〜300nm、例えば、100n
mの酸化珪素被膜107を、上記のRFスパッタ法によ
って形成した。そして、XeC1エキシマレーザーを用
いて、ソース・ドレイン・チャネル領域をレーザーアニ
ールによって、結晶化・活性化した。この時のレーザー
エネルギーは、閾値エネルギーが130mJ/cm
2で、膜厚全体が溶融するには220mJ/cm2が必
要となる。しかし、最初から220mJ/cm2以上の
エネルギーを照射すると、膜中に含まれる水素が急激に
放出されるために、膜の破壊が起きる。そのために低エ
ネルギーで最初に水素を追い出した後に溶融させる必要
がある。本実施例では最初150mJ/cm2で水素の
追い出しを行なった後、230mJ/cm2で結晶化を
おこなった。さらに、レーザーアニール終了後は酸化珪
素膜107は取り去った。
法によりおこなうことも可能である。その際には、45
0〜700度Cの温度、好ましくは550〜600度C
の温度で、12〜70時間、例えば24時間、非酸化性
雰囲気、例えば、水素あるいは窒素雰囲気、にて加熱処
理をおこなえばよい。
ランド状のNTFT領域111を形成した。この上に酸
化珪素膜108をゲイト絶縁膜として500〜2000
Å例えば1000Åの厚さに形成した。これはブロッキ
ング層としての酸化珪素膜の作製と同一条件とした。こ
の成膜中に弗素を少量添加し、ナトリウムイオンの固定
化をさせてもよい。
21cm−3の濃度に入ったシリコン膜またはこのシリ
コン膜とその上にモリブデン(Mo)、タングステン
(W),MoSi2またはWSi2との多層膜を形成し
た。これを第4のフォトマスクP4にてパターニングし
て、図9(D)に示すように、NTFT用のゲイト電極
109を形成した。例えばチャネル長7μm)ゲイト電
極としてリンドープ珪素を0.2μm)その上にモリブ
デンを0.3μmの厚さに形成した。図には示されてい
ないが、実施例1の場合と同様にゲイト配線とそれに平
行な配線も形成した。
にも、例えばアルミニウム(Al)を用いることも可能
である。アルミニウムを用いた場合、これを第4のフォ
トマスクP4にてパターニング後、その表面を陽極酸化
することで、セルファライン工法が適用可能なため、ソ
ース・ドレインのコンタクトホールをよりゲートに近い
位置に形成することが出来るため、移動度、スレッシュ
ホールド電圧の低減からさらにTFTの特性を上げるこ
とができる。
113を前記したスパッタ法により酸化珪素膜の形成と
して行った。この酸化珪素膜の形成はLPCVD法、光
CVD法、常圧CVD法を用いてもよい。例えば0.2
〜0.6μmの厚さに形成し、その後、第5のフォトマ
スクP5を用いて電極用の窓117を形成した。その
後、さらに、これら全体にアルミニウムを0.3μmの
厚みにスパッタ法により形成し第6のフォトマスクP6
を用いてリード116およびコンタクト114を作製し
た後、表面を平坦化用有機樹脂119、例えば透光性ポ
リイミド樹脂を塗布形成し、再度の電極穴あけを第7の
フォトマスクP7にて行った。さらに、これら全体にI
TO(インジウム酸化錫)を0.1μmの厚みにスパッ
タ法により形成し第8のフォトマスクP8を用いて画素
電極118を形成した。このITOは室温〜150℃で
成膜し、200〜400℃の酸素または大気中のアニー
ルにより成就した。
な特性は移動度は90(cm2/Vs)、Vthは4.
8(V)であった。
気光学装置用の一方の基板を得ることが出来た。他方の
基板の作製方法は実施例1と同じであるので省略する。
その後、前記第一の基板と第二の基板によって、ネマチ
ック液晶組成物を挟持し、周囲をエポキシ性接着剤にて
固定した。基板上のリードにTAB形状の駆動ICと共
通信号、電位配線を有するPCBを接続し、外側に偏光
板を貼り、透過型の液晶電気光学装置を得た。これと冷
陰極管を3本配置した後部照明装置、テレビ電波を受信
するチューナーを接続し、壁掛けテレビとして完成させ
た。従来のCRT方式のテレビと比べて、平面形状の装
置となったために、壁等に設置することも出来るように
なった。この液晶テレビの動作は図2に示したものと、
実質的に同等な信号を液晶画素に印加することにより、
128階調の表示が可能であることが確認された。
表示に対し、デジタル方式の階調表示を行うことを特徴
としている。その効果として、例えば640×400ド
ットの画素数を有する液晶電気光学装置を想定したばあ
い、合計256,000個のTFTすべての特性をばら
つき無く作製することは、非常に困難を有し、現実的に
は量産性、歩留りを考慮すると、16階調表示が限界と
考えられているのに対し、本発明のように、全くアナロ
グ的な信号を加えることなく純粋にデジタル制御のみで
階調表示することにより、256階調表示以上の階調表
示が可能となった。完全なデジタル表示であるので、T
FTの特性ばらつきによる階調の曖昧さは全くなくな
り、したがって、TFTのばらつきが少々あっても、極
めて均質な階調表示が可能であった。したがって、従来
はばらつきの少ないTFTを得るために極めて歩留りが
悪かったのに対し、本発明によって、TFTの歩留りが
さほど問題とされなくなったため、TFTの歩留りは向
上し、作製コストも著しく抑えることができた。
00組のTFTを300mm角に作成した液晶電気光学
装置に対し通常のアナログ的な階調表示を行った場合、
TFTの特性ばらつきが約±10%存在するために、1
6階調表示が限界であった。しかしながら、本発明によ
るデジタル階調表示をおこなった場合、TFT素子の特
性ばらつきの影響を受けにくいために、256階調表示
まで可能になりカラー表示ではなんと16,777,2
16色の多彩であり微妙な色彩の表示が実現できてい
る。テレビ映像の様なソフトを映す場合、例えば同一色
からなる『岩』でもその微細な窪み等から微妙に色合い
が異なる。自然の色彩に近い表示を行おうとした場合、
16階調では困難を要する。本発明による階調表示によ
って、これらの微細な色調の変化を付けることが可能に
なった。
FTを中心に説明を加えたが、ゲルマニウムを用いたT
FTも同様に使用できる。とくに、単結晶ゲルマニウム
の電子移動度は3600cm2/Vs、ホール移動度は
1800cm2/Vsと、単結晶シリコンの値(電子移
動度で1350cm2/Vs)ホール移動度で480c
m2/Vs)の特性を上回っているため、高速動作が要
求される本発明を実行する上で極めて優れた材料であ
る。また、ゲルマニウムは非晶質状態から結晶状態へ遷
移する温度がシリコンに比べて低く、低温プロセスに向
いている。また、結晶成長の際の核発生率が小さく、し
たがって、一般に、多結晶成長させた場合には大きな結
晶が得られる。このようにゲルマニウムはシリコンと比
べても遜色のない特性を有している。
す。
Claims (1)
- 【請求項1】基板上に、N本の信号線X1,X2,..
Xn,..XNと、それに直交するM本の信号線Y1,
Y2,..Ym,..YMとによってマトリクス状に形
成された配線と、各マトリクスの交差点領域には、少な
くとも1つのNチャネル型薄膜トランジスタあるいは、
Pチャネル型薄膜トランジスタと、各信号線の交差点領
域に設けられた画素Z11,Z12,...
Zmn,...ZMNとを有し、各薄膜トランジスタの
出力端子は各画素を構成する静電装置の電極の一方に接
続され、該薄膜トランジスターの制御電極は信号線
X1,X2,..Xn,..XNに、入力端子は信号線
Y1,Y2,..Ym,..YMに接続された電気光学
装置において、任意の信号線Xnに印加されるパルスに
おいて、第1番目のパルスと第2番目のパルスの間隔が1T 1 、
第2番目のパルスと第3番目のパルスの間隔が8T 1 、
第3番目のパルスと第4番目のパルスの間隔が2T 1 、
第4番目のパルスと第5番目のパルスの間隔が4T
1 (T 1 は定数) で表されることを特徴とする電気光学
装置の画像表示方法。
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3169306A JP2562745B2 (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | 電気光学装置の画像表示方法 |
US07/897,669 US5414442A (en) | 1991-06-14 | 1992-06-12 | Electro-optical device and method of driving the same |
KR1019920010333A KR970007524B1 (ko) | 1991-06-14 | 1992-06-15 | 전기광학장치의 화상표시방법 및 표시장치 |
US08/387,234 US5784073A (en) | 1991-06-14 | 1995-02-13 | Electro-optical device and method of driving the same |
US08/566,897 US5956105A (en) | 1991-06-14 | 1995-12-04 | Electro-optical device and method of driving the same |
KR1019960009116A KR960011400B1 (ko) | 1991-06-14 | 1996-03-29 | 전기광학장치 |
US09/233,145 US6778231B1 (en) | 1991-06-14 | 1999-01-19 | Electro-optical display device |
US09/540,896 US6975296B1 (en) | 1991-06-14 | 2000-03-31 | Electro-optical device and method of driving the same |
US10/941,009 US7928946B2 (en) | 1991-06-14 | 2004-09-15 | Electro-optical device and method of driving the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3169306A JP2562745B2 (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | 電気光学装置の画像表示方法 |
Related Child Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4275411A Division JP2592382B2 (ja) | 1992-09-18 | 1992-09-18 | 液晶表示装置の画像表示方法 |
JP3145396A Division JP3000200B2 (ja) | 1996-01-24 | 1996-01-24 | 電気光学装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0682756A JPH0682756A (ja) | 1994-03-25 |
JP2562745B2 true JP2562745B2 (ja) | 1996-12-11 |
Family
ID=15884089
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3169306A Expired - Lifetime JP2562745B2 (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | 電気光学装置の画像表示方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2562745B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6169036A (ja) * | 1984-08-18 | 1986-04-09 | Canon Inc | 表示装置 |
JPS63107381A (ja) * | 1986-10-24 | 1988-05-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 液晶駆動方法 |
-
1991
- 1991-06-14 JP JP3169306A patent/JP2562745B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0682756A (ja) | 1994-03-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR970007524B1 (ko) | 전기광학장치의 화상표시방법 및 표시장치 | |
JP2592382B2 (ja) | 液晶表示装置の画像表示方法 | |
JP3062300B2 (ja) | 電気光学装置の画像表示方法 | |
JP2562745B2 (ja) | 電気光学装置の画像表示方法 | |
JP3062299B2 (ja) | 電気光学装置の画像表示方法 | |
JP3000200B2 (ja) | 電気光学装置 | |
JP3380513B2 (ja) | 表示装置、テレビ、液晶表示装置及びプロジェクション型表示装置 | |
JP3119898B2 (ja) | 電気光学装置 | |
JP4044594B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
JP3119899B2 (ja) | 電気光学装置 | |
JP3657491B2 (ja) | 電気光学装置 | |
JP2754292B2 (ja) | 電気光学装置の画像表示方法 | |
JP3566616B2 (ja) | アクティブマトリクス型表示装置 | |
JP3566617B2 (ja) | 電気光学装置 | |
JP2000221543A (ja) | 電気光学装置 | |
JP3175845B2 (ja) | 電気光学装置 | |
JP3062297B2 (ja) | 電気光学装置の画像表示方法 | |
JP4044593B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
JP4044592B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
JP2000298291A (ja) | プロジェクション型表示装置 | |
JP3315392B2 (ja) | 電気光学装置およびその駆動方法 | |
KR960011400B1 (ko) | 전기광학장치 | |
JPH0682759A (ja) | 電気光学装置の画像表示方法 | |
JP2000312322A (ja) | テレビ | |
JP2000199918A (ja) | 電気光学装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080919 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080919 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090919 Year of fee payment: 13 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090919 Year of fee payment: 13 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090919 Year of fee payment: 13 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100919 Year of fee payment: 14 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100919 Year of fee payment: 14 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110919 Year of fee payment: 15 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110919 Year of fee payment: 15 |