JP2676092B2 - Electro-optical device - Google Patents

Electro-optical device

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JP2676092B2
JP2676092B2 JP8777691A JP8777691A JP2676092B2 JP 2676092 B2 JP2676092 B2 JP 2676092B2 JP 8777691 A JP8777691 A JP 8777691A JP 8777691 A JP8777691 A JP 8777691A JP 2676092 B2 JP2676092 B2 JP 2676092B2
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JP
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liquid crystal
electro
optical device
film
substrate
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正明 廣木
晃 間瀬
舜平 山崎
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株式会社 半導体エネルギー研究所
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、アクティブ型液晶電気
光学装置、特にアクティブ型液晶電気光学装置に関する
もので、明確な階調のレベルを設定できるようにしたも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an active type liquid crystal electro-optical device, and more particularly to an active type liquid crystal electro-optical device, in which a clear gradation level can be set.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶組成物はその物質特性から、分子軸
に対して水平方向と垂直方向の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
分散量を制御することで、ON/OFFの表示を行って
いる。
2. Description of the Related Art Liquid crystal compositions have different dielectric constants in a horizontal direction and a vertical direction with respect to a molecular axis due to their material properties. Therefore, liquid crystal compositions may be horizontally or vertically aligned with an external electric field. Can be easily done. The liquid crystal electro-optical device displays ON / OFF by controlling the amount of transmitted light or the amount of dispersion by utilizing the anisotropy of the dielectric constant.

【0003】図1にネマチック液晶の電気光学特性を示
す。印加電圧が小さいVa(A点101)のときには、
透過光量がほぼ0%、Vb(B点102)の場合には3
0%ほど、Vc(C点103)の場合には80%ほど、
Vd(D点104)の場合には100%ほどになる。つ
まり、A、D点のみを利用すれば、白黒の2階調表示
が、B、C点のように電気光学特性の立ち上がりの部分
を利用すれば、中間階調表示が可能となる。本発明者が
確認した具体的電圧としては、Va=2.0V、Vb=
2.18V、Vc=2.3V、Vd=2.5Vであっ
た。
FIG. 1 shows the electro-optical characteristics of nematic liquid crystals. When the applied voltage is small Va (point A 101),
When the transmitted light amount is almost 0% and Vb (point B 102), 3
About 0%, about 80% in the case of Vc (C point 103),
In the case of Vd (D point 104), it is about 100%. In other words, if only the points A and D are used, black and white two-gradation display is possible, and if the rising portion of the electro-optical characteristic is used like points B and C, intermediate gradation display is possible. As specific voltages confirmed by the present inventors, Va = 2.0 V, Vb =
2.18 V, Vc = 2.3 V, and Vd = 2.5 V.

【0004】従来、TFTを利用した液晶電気光学装置
の階調表示の場合、TFTのゲート印加電圧もしくはソ
ース・ドレイン間の印加電圧を変化させてアナログ的に
電圧を調整し、階調表示をおこなっていた。
Conventionally, in the case of a gray scale display of a liquid crystal electro-optical device using a TFT, the gray scale display is performed by changing the voltage applied to the gate of the TFT or the voltage applied between the source and drain to adjust the voltage in an analog manner. I was

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】TFTを利用した液晶
電気光学装置の階調表示の方法に関して、さらに詳しい
説明をくわえる。従来液晶電気光学装置に用いられてい
るnチャネル型薄膜トランジスタは、図2に示すような
電圧電流特性を持っている。図2に示した電圧電流特性
はアモルファスシリコンを用いたnチャネル型薄膜トラ
ンジスタの特性201と、ポリシリコンを用いたnチャ
ネル型薄膜トランジスタの特性202である。
A more detailed description will be given of a gradation display method for a liquid crystal electro-optical device using a TFT. An n-channel thin film transistor used in a conventional liquid crystal electro-optical device has a voltage-current characteristic as shown in FIG. The voltage-current characteristics shown in FIG. 2 are characteristics 201 of an n-channel thin film transistor using amorphous silicon and characteristics 202 of an n-channel thin film transistor using polysilicon.

【0006】ゲート電極に加える電圧をアナログ的に制
御することで、ドレイン電流を制御することが出来ひい
てはソース・ドレイン間の抵抗値を変化させることとな
る。その結果、直列接合された液晶に加わる電界の大き
さをその抵抗分割によって、任意に変化させることがで
きる。これによって、階調表示が可能になっている。ま
た、この逆でゲート電極を走査側信号線に接続し、ソー
ス・ドレイン間電圧を変化させて、液晶に加える電界値
そのものを任意に制御する方法もある。
By controlling the voltage applied to the gate electrode in an analog manner, the drain current can be controlled, and consequently the resistance value between the source and drain can be changed. As a result, the magnitude of the electric field applied to the liquid crystals connected in series can be arbitrarily changed by the resistance division. Thereby, gradation display is possible. There is also a method of connecting the gate electrode to the scanning-side signal line and changing the source-drain voltage to control the electric field applied to the liquid crystal arbitrarily.

【0007】どちらの手法にしても、TFTの特性に大
きく依存したアナログ的な階調表示方式であることに違
いはない。しかしながら、マトリクス構成をなす多数の
TFT素子の全てが均一な特性を有するように作成する
のは難しく、特に階調表示に必要な中間の電圧の微調整
は今の技術では、非常な困難を要しているのが現状であ
る。図2に示したネマチック液晶の電気光学的特性から
もわかる様に、暗状態の境界値である2.08V付近か
ら明状態の境界値である2.40V付近までの0.32
V間で全ての階調表示を行なわねばならない。16階調
を過程した場合、平均0.02V間隔でのコントロール
が必要となる。
In either case, there is no difference that the analog gray scale display system largely depends on the characteristics of the TFT. However, it is difficult to make a large number of TFT elements in a matrix configuration so as to have uniform characteristics. In particular, fine adjustment of an intermediate voltage required for gradation display requires extremely difficulties with the present technology. That is the current situation. As can be seen from the electro-optical characteristics of the nematic liquid crystal shown in FIG. 2, 0.32 from around 2.08 V which is the boundary value in the dark state to around 2.40 V which is the boundary value in the bright state.
All gradation display must be performed between Vs. When 16 gradations are processed, it is necessary to control at an average 0.02V interval.

【0008】もし、図1に示すA点101とD点104
の様な、液晶が完全にON/OFFする部分でコントロ
ールした場合、その電圧差は0.5V以上とることが出
来るために、TFTの面内特性ばらつきを十分緩和する
に値する。複数の書込みフレームを利用して、例えば1
0フレーム中6フレームをON(2.5V)にして、残
り4フレームをOFF(2.0V)にしてやることで、
書込み平均電圧は2.3Vとなり、中間階調表示が可能
となる。
If point A 101 and point D 104 shown in FIG.
When the voltage is controlled in a portion where the liquid crystal is completely turned on / off as described above, the voltage difference can be set to 0.5 V or more, so that the in-plane characteristic variation of the TFT is sufficiently reduced. Using a plurality of write frames, for example, 1
By turning on (2.5 V) 6 frames out of 0 frames and turning off (2.0 V) the remaining 4 frames,
The writing average voltage is 2.3 V, and a halftone display is possible.

【0009】しかしながらこの様にした場合、複数フレ
ームを利用するために、人間の視覚で確認できる30H
z以下の表示になる危険性が発生して、条件によっては
フリッカー等の表示不良の原因となっていた。これを防
止する方法として、駆動周波数の高速化も提案されてい
るが、ドライバーICのデーター転送速度にも、20M
Hz程度と限界があり、困難を要していた。
However, in this case, since a plurality of frames are used, 30H which can be visually confirmed by humans is used.
There is a risk that the display becomes z or less, and this may cause display failure such as flicker depending on conditions. As a method for preventing this, increasing the driving frequency has been proposed, but the data transfer speed of the driver IC is also reduced to 20M.
There was a limit of about Hz, which required difficulty.

【0010】[0010]

【問題を解決するための手段】そこで本発明では、従来
のアナログ的階調表示ではなく、デジタル的階調表示を
行うことで、明確な階調表示レベルを液晶に供給する手
段を提案するものであり、且つその際に、従来提案され
ているような単純に駆動周波数を上げて階調表示を行う
方法ではなく、データの転送周波数と階調表示用周波数
を独立させて、フレーム周波数の変化をさせない状態で
デジタル階調表示を行うことに特徴を有する。
Therefore, the present invention proposes means for supplying a clear gradation display level to a liquid crystal by performing digital gradation display instead of the conventional analog gradation display. At that time, the method does not simply increase the drive frequency to perform gradation display as conventionally proposed, but makes the data transfer frequency and the gradation display frequency independent to change the frame frequency. It is characterized in that the digital gradation display is performed in a state where the image is not displayed.

【0011】アクティブマトリクス型液晶電気光学装置
において、任意の画素に書き込む単位時間tと1画面を
書き込む時間Fで関係される表示タイミングを有する表
示駆動方式を用いた電気光学装置の階調表示を、前記時
間Fを変更すること無しに前記時間tの書込み時間中の
信号を時分割とし、このことによって時間tに画素の液
晶に加わる電界の平均値を分割の割合に応じて変化さ
せ、階調を表示可能にしたことを特徴としている。
In the active matrix type liquid crystal electro-optical device, the gradation display of the electro-optical device using the display driving method having the display timing related by the unit time t for writing in any pixel and the time F for writing one screen is performed. The signal during the writing time of the time t is time-divided without changing the time F, whereby the average value of the electric field applied to the liquid crystal of the pixel at the time t is changed according to the division ratio, and the gradation is changed. It is characterized by making it possible to display.

【0012】詳細な説明のために図3に示す様な4×4
のマトリクスを用いる。図4には、図3に示すマトリク
スを駆動させる駆動波形を示す。従来の電気光学装置の
場合図3に示す様に、データ方向の信号線301〜30
4の電界の強さの強弱で305〜308に示すような画
素電極にかかる電界が決まり、それによって液晶の透過
率が決定される。なお図3と図4の符号が対応している
ことはいうまでもない。
4 × 4 as shown in FIG. 3 for detailed explanation.
Is used. FIG. 4 shows drive waveforms for driving the matrix shown in FIG. In the case of the conventional electro-optical device, as shown in FIG. 3, signal lines 301 to 30 in the data direction are provided.
The strength of the electric field of No. 4 determines the electric field applied to the pixel electrode as indicated by 305 to 308, and the transmittance of the liquid crystal is determined by the electric field. Needless to say, the reference numerals in FIGS. 3 and 4 correspond to each other.

【0013】本発明では、このようなアナログ的な階調
制御を行うのでは無く、図5に示す様に、任意の画素に
書き込む単位時間t501の書込み時間中の信号を時分
割とし、分割数分の階調を表示可能にしている。その
際、書き込み時間における電界変化503、505、5
07が図1のように変化した場合、非書き込み時間では
その平均値504、506、508のようになり、明快
な階調表示が可能となっている。
In the present invention, such analog gradation control is not performed, but as shown in FIG. 5, the signal during the writing time of the unit time t501 for writing to an arbitrary pixel is time-divided, and the division number is set. The gradation of minutes can be displayed. At that time, electric field changes 503, 505, 5 during writing time
When 07 changes as shown in FIG. 1, average values 504, 506, and 508 are obtained in the non-writing time, and clear gradation display is possible.

【0014】情報信号側のデーター転送速度は、例えば
1920×400ドット構成の液晶電気光学装置の場
合、8ビットパラレル転送で、5.76MHzのクロッ
ク周波数が必要となる。これに、従来の複数フレーム方
式を用いた場合、10フレームを利用するならば単純に
57.6MHzのクロック周波数が必要となるのであ
る。しかしながら、本発明の場合、階調表示用のクロッ
ク周波数を独立してとるため、最大8MHzの駆動能力
を有するICを用いた場合、約166階調まで、表示可
能となる。12.3MHzの駆動ICをもてば、ビジュ
アル用に必要と言われている256階調表示まで十分可
能な値になり、従来のアナログ方式および複数フレーム
方式のデジタル階調表示とは格段の優位性が生じる。以
下に実施例をもってさらに詳細な説明を加える。
As for the data transfer speed on the information signal side, for example, in the case of a 1920 × 400 dot liquid crystal electro-optical device, a clock frequency of 5.76 MHz is required for 8-bit parallel transfer. On the other hand, when the conventional multiple frame method is used, if 10 frames are used, a clock frequency of 57.6 MHz is simply required. However, in the case of the present invention, since the clock frequency for gray scale display is independently set, it is possible to display up to about 166 gray scales when using an IC having a drive capability of a maximum of 8 MHz. With a drive IC of 12.3 MHz, the value can be up to 256 gradation display which is said to be necessary for visual use, which is significantly superior to the conventional analog and multi-frame digital gradation display. Sexuality occurs. A more detailed description will be given below with reference to examples.

【0015】本発明における液晶組成物は、強誘電性を
示すもの、ネマチック液晶を主体とするもの、コレステ
ィック液晶を主体とするもの、また混合物としてネマチ
ック液晶を有機樹脂中に分散させたもの、コレスティッ
ク液晶を有機樹脂中に分散させたもの、スメクチィク液
晶を有機樹脂中に分散させたものを用いることができ
る。
The liquid crystal composition of the present invention has a ferroelectric property, a nematic liquid crystal as a main component, a cholesteric liquid crystal as a main component, and a nematic liquid crystal as a mixture dispersed in an organic resin. It is possible to use one in which a cholesteric liquid crystal is dispersed in an organic resin and one in which a smectic liquid crystal is dispersed in an organic resin.

【0016】[0016]

【実施例】【Example】

『実施例1』 本実施例では図6に示すような回路構成
を用いた液晶電気光学装置を用いて、画像表示装置であ
る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TFTは、レーザーアニールを用いた多結晶シ
リコンで、スタガ型とした。
Example 1 In this example, a liquid crystal electro-optical device having a circuit configuration as shown in FIG. 6 was used to fabricate a wall-mounted television as an image display device, which will be described. The TFT at that time was a staggered type made of polycrystalline silicon using laser annealing.

【0017】図6において、符号700はゲート電極、
701はソース、702はドレイン、703はNMOS
TFT、704は画素電極を表す。
In FIG. 6, reference numeral 700 is a gate electrode,
701 is a source, 702 is a drain, and 703 is an NMOS
TFT and 704 represent pixel electrodes.

【0018】この回路構成に対応する実際の電極等の配
置構成を図7に示している。これらは説明を簡単にする
為2×2(またはそれ以下)に相当する部分のみ記載さ
れている。また符号は図6に対応する部分には同一の番
号を付した。また705はリードコンタクトを、706
は画素コンタクトを示している。さらに実際の駆動信号
波形を図5に示す。これも説明を簡単にする為に2×2
のマトリクス構成とした場合の信号波形で説明を行う。
FIG. 7 shows the actual arrangement of electrodes and the like corresponding to this circuit structure. For simplicity, only portions corresponding to 2 × 2 (or less) are described. The same reference numerals are given to the parts corresponding to those in FIG. 705 is a lead contact, and 706
Indicates a pixel contact. Further, an actual drive signal waveform is shown in FIG. This is also 2x2 to simplify the explanation
The description will be made with reference to the signal waveforms in the case of the matrix configuration.

【0019】まず、本実施例で使用する液晶パネルの作
製方法を図8を使用して説明する。図8(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800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
801としての酸化珪素膜を1000〜3000Åの厚
さに作製する。プロセス条件は酸素100%雰囲気、成
膜温度15℃、出力400〜800W、圧力0.5Pa
とした。タ−ゲットに石英または単結晶シリコンを用い
た成膜速度は30〜100Å/分であった。
First, a method of manufacturing the liquid crystal panel used in this embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 8A, a silicon oxide film as a blocking layer 801 is formed on a glass 800, such as quartz glass, which can withstand a heat treatment at 700 ° C. or less, for example, about 600 ° C., which is not expensive, by using a magnetron RF (radio frequency) sputtering method. Produce to a thickness of ~ 3000Å. Process conditions are 100% oxygen atmosphere, film forming temperature 15 ° C., output 400 to 800 W, pressure 0.5 Pa.
And The film formation rate using quartz or single crystal silicon as a target was 30 to 100 ° / min.

【0020】この上にシリコン膜をプラズマCVD法に
より珪素膜を作製した。成膜温度は250℃〜350℃
で行い本実施例では320℃とし、モノシラン(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(Si3H8) を用いてもよい。これらをPC
VD装置内3Paの圧力に導入し、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
0.02〜0.10W/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。
A silicon film was formed on this by a plasma CVD method. The film formation temperature is 250 ° C to 350 ° C
In this example, the temperature was set to 320 ° C., and monosilane (SiH 4 ) was used. Monosilane is not limited to (SiH 4), disilane (Si 2 H 6)
Alternatively, trisilane (Si 3 H 8 ) may be used. These are PC
It was introduced into the VD apparatus at a pressure of 3 Pa, and high frequency power of 13.56 MHz was applied to form a film. At this time, an appropriate high frequency power is 0.02 to 0.10 W / cm 2 , and in this example, 0.055 W / cm 2 was used. Also, monosilane
The flow rate of (SiH 4 ) was 20 SCCM, and the film formation rate at that time was about 120 ° / min.

【0021】NTFTのスレッシュホ−ルド電圧(Vt
h)を制御するため、ホウ素をジボランを用いて1×10
15〜1×1018cm-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。
The threshold voltage of the NTFT (Vt
To control h), use 1 x 10 of boron with diborane.
A concentration of 15 to 1 × 10 18 cm −3 may be added during film formation. In addition, not only the plasma CVD but also a sputtering method and a low pressure CVD method may be used for forming the silicon layer to be a channel region of the TFT, and the method will be briefly described below.

【0022】スパッタ法で行う場合、スパッタ前の背圧
を1×10-5Pa以下とし、単結晶シリコンをタ−ゲット
として、アルゴンに水素を20〜80%混入した雰囲気
で行った。例えばアルゴン20%、水素80%とした。
成膜温度は150℃、周波数は13.56MHz、スパ
ッタ出力は400〜800W、圧力は0.5Paであっ
た。
When the sputtering method is used, the back pressure before the sputtering is set to 1 × 10 -5 Pa or less, the single crystal silicon is used as the target, and the atmosphere is mixed with argon and hydrogen of 20 to 80%. For example, argon was 20% and hydrogen was 80%.
The film formation temperature was 150 ° C., the frequency was 13.56 MHz, the sputter output was 400 to 800 W, and the pressure was 0.5 Pa.

【0023】減圧気相法で形成する場合、結晶化温度よ
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(Si3H8) 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50〜250Å/ 分であ
った。
When formed by the reduced pressure gas phase method, 450 to 550 ° C. lower by 100 to 200 ° C. than the crystallization temperature, for example,
Disilane (Si 2 H 6 ) or trisilane (Si 3 H 8 ) was supplied to the CVD apparatus at 30 ° C. to form a film. The reactor pressure is 30 ~
It was set to 300 Pa. The deposition rate was 50-250 ° / min.

【0024】これらの方法によって形成された被膜は、
酸素が5×1021cm-3以下であることが好ましい。結晶化
を助長させるためには、酸素濃度を7×1019cm-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−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−ル
温度を高くまたはレーザーアニ−ル時間を長くしなけれ
ばならない。水素は4×1020cm-3であり、珪素4×1022
cm-3として比較すると1原子%であった。
The coatings formed by these methods are:
It is preferable that oxygen is 5 × 10 21 cm −3 or less. In order to promote crystallization, the oxygen concentration should be 7 × 10 19 cm −3 or less,
Preferably, it is desirable to be 1 × 10 19 cm −3 or less,
If the amount is too small, the leakage current in the off state increases due to the backlight, so this concentration was selected. If the oxygen concentration is high, crystallization is difficult, and the laser annealing temperature must be increased or the laser annealing time must be increased. Hydrogen is 4 × 10 20 cm −3 and silicon 4 × 10 22
When compared with cm -3 , it was 1 atomic%.

【0025】また、ソ−ス、ドレインに対してより結晶
化を助長させるため、酸素濃度を7×1019cm-3以下、好
ましくは1×1019cm-3以下とし、ピクセル構成するTF
T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。
In order to further promote crystallization of the source and drain, the oxygen concentration is set to 7 × 10 19 cm -3 or less, preferably 1 × 10 19 cm -3 or less, and the TF for forming a pixel is set.
Oxygen may be added only to the T channel formation region by ion implantation so as to have a concentration of 5 × 10 20 to 5 × 10 21 cm −3 .

【0026】上記方法によって、アモルファス状態の珪
素膜802を500〜5000Å、本実施例では100
0Åの厚さに成膜した。
According to the above method, the silicon film 802 in an amorphous state is formed to a thickness of 500 to 5000 Å, 100 in this embodiment.
The film was formed to a thickness of 0 °.

【0027】その後、図7(B)に示すように、フォト
レジスト803をマスク1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804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(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PCVD装置内5Paの圧力に導入し、13.56
MHz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。
After that, as shown in FIG. 7B, a pattern was formed in the photoresist 803 by using the mask 1 and only the source / drain regions were opened. A silicon film 804, which will be an n-type active layer, is formed thereon by a plasma CVD method. The film was formed at a temperature of 250 ° C. to 350 ° C. In this embodiment, the temperature was set to 320 ° C., and monosilane (SiH 4 ) and monosilane-based phosphine (PH 3 ) having a concentration of 3% were used. These are introduced into the PCVD apparatus at a pressure of 5 Pa, and 13.56
The film was formed by applying a high frequency power of MHz. At this time, the high-frequency power is suitably 0.05~0.20W / cm 2, in this embodiment using 0.120W / cm 2.

【0028】この方法によって出来上がったn型シリコ
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。その後リフトオフ法を用い
て、ソース・ドレイン領域805、806を形成した。
その後、マスクP2を用いてNチャネル型薄膜トランジ
スタ用アイランド領域807を形成した。
The specific conductivity of the n-type silicon layer produced by this method was about 2 × 10 -1 [Ωcm -1 ]. The film thickness was 50 °. After that, the source / drain regions 805 and 806 were formed by using the lift-off method.
After that, an N-channel thin film transistor island region 807 was formed using the mask P2.

【0029】その後XeCl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220
mJ/cm2 が必要となる。しかし、最初から220m
J/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150m
J/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。
Then, using a XeCl excimer laser, the source / drain / channel regions were laser-annealed and at the same time, the active layer was laser-doped. The laser energy at this time has a threshold energy of 130 mJ / cm 2 , and 220 for melting the entire film thickness.
mJ / cm 2 is required. However, 220m from the beginning
When energy of J / cm 2 or more is irradiated, hydrogen contained in the film is rapidly released, and the film is destroyed. For this purpose, it is necessary to first displace hydrogen and then melt it with low energy. In this embodiment, first 150 m
After purging hydrogen at J / cm 2 , 230mJ
The crystallization was carried out at / cm 2 .

【0030】アニ−ルにより、珪素膜はアモルファス構
造から秩序性の高い状態に移り、一部は結晶状態を呈す
る。特にシリコンの成膜後の状態で比較的秩序性の高い
領域は特に結晶化をして結晶状態となろうとする。しか
しこれらの領域間に存在する珪素により互いの結合がな
されるため、珪素同志は互いにひっぱりあう。レ−ザラ
マン分光により測定すると単結晶の珪素のピ−ク522
cm-1より低周波側にシフトしたピ−クが観察される。そ
れの見掛け上の粒径は半値巾から計算すると、50〜5
00Åとなっているが、実際はこの結晶性の高い領域は
多数あってクラスタ構造を有し、各クラスタ間は互いに
珪素同志で結合(アンカリング) がされた構造の被膜を
形成させることができた。
The annealing causes the silicon film to shift from an amorphous structure to a highly ordered state, and a part thereof exhibits a crystalline state. In particular, a region having a relatively high order in a state after the formation of silicon is particularly likely to be crystallized to be in a crystalline state. However, since the silicon existing between these regions is bonded to each other, silicon mutually pulls each other. When measured by laser Raman spectroscopy, a single crystal silicon peak 522 is obtained.
A peak shifted to a lower frequency side than cm −1 is observed. Its apparent particle size is 50 to 5 when calculated from the half width.
Although the area is 00 °, there are actually a large number of regions having high crystallinity and a cluster structure, and a film having a structure in which each cluster is bonded to each other by silicon (anchoring) can be formed. .

【0031】結果として、被膜は実質的にグレインバウ
ンダリ(以下GBという)がないといってもよい状態を
呈する。キャリアは各クラスタ間をアンカリングされた
個所を通じ互いに容易に移動し得るため、いわゆるGBの
明確に存在する多結晶珪素よりも高いキャリア移動度と
なる。即ち電子移動度(μe )=15〜300cm2 /V
Secが得られた。
As a result, the coating is in a state in which it can be said that it is substantially free of grain boundaries (hereinafter referred to as GB). Since the carriers can easily move between the clusters through the anchored portions, the carrier mobility is higher than that of polycrystalline silicon in which so-called GB is clearly present. That is, electron mobility (μe) = 15 to 300 cm 2 / V
Sec was obtained.

【0032】この上に酸化珪素膜808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。
A silicon oxide film 808 is formed thereon as a gate insulating film to a thickness of 500 to 2000Å, for example 1000Å. This was made under the same conditions as those for forming the silicon oxide film as the blocking layer. During this film formation, a small amount of fluorine is added,
Sodium ions may be immobilized.

【0033】この後、この上側にリンが1〜5×1021cm
-3の濃度に入ったシリコン膜またはこのシリコン膜とそ
の上にモリブデン(Mo)、タングステン(W),MoSi2 または
WSi2との多層膜を形成した。これを第3のフォトマスク
69にてパタ−ニングして図8(E) を得た。ゲイト電極
809を形成し、例えばチャネル長7μm、ゲイト電極
としてリンド−プ珪素を0.2μm、その上にモリブデ
ンを0.3μmの厚さに形成した。
After this, 1-5 × 10 21 cm of phosphorus is placed on the upper side.
-3 silicon film or molybdenum (Mo), tungsten (W), MoSi 2 or
A multilayer film with WSi 2 was formed. This was patterned with the third photomask 69 to obtain FIG. 8 (E). A gate electrode 809 is formed, for example, a channel length is 7 μm, a gate electrode is formed of 0.2 μm of phosphorus-doped silicon, and molybdenum is formed thereon to a thickness of 0.3 μm.

【0034】また、ゲート電極材料としてアルミニウム
(Al)を用いた場合、これを第3のフォトマスク3にて
パタ−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。
When aluminum (Al) is used as the gate electrode material, the self-alignment method can be applied by patterning this with the third photomask 3 and then anodizing the surface. Since the source / drain contact holes can be formed at positions closer to the gate, the characteristics of the TFT can be further improved by reducing the mobility and the threshold voltage.

【0035】かくすると、400℃以上にすべての工程
で温度を加えることがなくC/TFTを作ることができ
る。そのため、基板材料として、石英等の高価な基板を
用いなくてもよく、本発明の大画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。
Thus, a C / TFT can be manufactured without applying a temperature to 400 ° C. or more in all steps. Therefore, it is not necessary to use an expensive substrate such as quartz as a substrate material, and it can be said that the process is very suitable for the large-screen liquid crystal display device of the present invention.

【0036】図8(F)において、層間絶縁物810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4のフォトマスク4
を用いて電極用の窓811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5のフォトマスク5を用いてリ
−ド812およびコンタクト813を作製した後、表面
を平坦化用有機樹脂814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6のフォトマスク
6にて行った。
In FIG. 8F, an interlayer insulator 810 was formed as a silicon oxide film by the above-mentioned sputtering method. This silicon oxide film is formed by LPCVD, optical CVD
Or a normal pressure CVD method. For example, 0.2-0.
It is formed to a thickness of 6 μm, and then the fourth photomask 4
Was used to form a window 811 for the electrode. After that, aluminum is further formed on the entire surface to a thickness of 0.3 μm by a sputtering method to form a lead 812 and a contact 813 by using a fifth photomask 5, and then an organic resin 814 for flattening the surface is used. A translucent polyimide resin was applied and formed, and another electrode hole was formed using the sixth photomask 6.

【0037】さらに、これら全体にITO(インデゥー
ム酸化錫)を0.1μmの厚みにスパッタ法により形成
し第7のフォトマスク7を用いて画素電極815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−ルにより成就し
た。
Further, ITO (Indium Tin Oxide) was formed on the whole of the above to have a thickness of 0.1 μm by a sputtering method, and a pixel electrode 815 was formed using the seventh photomask 7. This ITO is deposited at room temperature to 150 ° C.
It was accomplished by oxygen at 400 ° C or by annealing in air.

【0038】得られたTFTの電気的な特性である移動
度は80(cm2/Vs)、Vthは5.0(V)であった。こ
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。
The electric characteristics of the obtained TFT were mobility 80 (cm 2 / Vs) and Vth 5.0 (V). One substrate for a liquid crystal electro-optical device manufactured according to such a method was obtained.

【0039】他方の基板の作製方法を図9に示す。ガラ
ス基板900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1のフォトマスク11を用いてブラックストラ
イプ901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2のフォトマスク12を用いて赤色フィルタ
ー902を作製した。同様にして第3のフォトマスク1
3を用いて緑色フィルター903および第4のフォトマ
スク14を用いて青色フィルター904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905を透明ポリイミドを用いて
制作した。
A method for manufacturing the other substrate is shown in FIG. A polyimide resin in which a black pigment was mixed with polyimide was formed on a glass substrate 900 to a thickness of 1 μm by a spin coating method, and a black stripe 901 was formed using the first photomask 11. Thereafter, a polyimide resin mixed with a red pigment was formed into a film having a thickness of 1 μm by spin coating, and a red filter 902 was manufactured using the second photomask 12. Similarly, the third photomask 1
3 was used, and a blue filter 904 was manufactured using the green filter 903 and the fourth photomask 14. During the production of these filters, each filter was heated to 60 ° C in nitrogen at 350 ° C.
Minutes were fired. After that, the leveling layer 905 was formed using a transparent polyimide, also by using the spin coating method.

【0040】その後、これら全体にITO(インデゥー
ム酸化錫)を0.1μmの厚みにスパッタ法により形成
し第5のフォトマスク15を用いて共通電極906を形
成した。このITOは室温〜150℃で成膜し、200
〜300℃の酸素または大気中のアニ−ルにより成就
し、第2の基板を得た。
After that, ITO (Indium Tin Oxide) was formed on the entire surface by sputtering to a thickness of 0.1 μm, and the common electrode 906 was formed using the fifth photomask 15. This ITO is deposited at room temperature to 150 ° C.
Fulfilled by oxygen at ~ 300 ° C. or in air, a second substrate was obtained.

【0041】前記基板上に、オフセット法を用いて、ポ
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。
A polyimide precursor was printed on the substrate by using an offset method, and baked at 350 ° C. for 1 hour in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen. Thereafter, a known rubbing method was used to modify the surface of the polyimide, and at least initially, a means for aligning liquid crystal molecules in a certain direction was provided.

【0042】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。
Thereafter, the nematic liquid crystal composition was sandwiched between the first substrate and the second substrate, and the periphery was fixed with an epoxy adhesive. A drive IC having a TAB shape and a PCB having a common signal and potential wiring were connected to leads on the substrate, and a polarizing plate was attached on the outside to obtain a transmissive liquid crystal electro-optical device.

【0043】図10に本実施例による電気光学装置の概
略構造図を示す。前記の工程にて得た液晶パネル100
0を冷陰極管を3本配置した後部照明装置1001と組
み合わせて設置を行った。その後、テレビ電波を受信す
るチューナー1002を接続し、電気光学装置として完
成させた。従来のCRT方式の電気光学装置と比べて、
平面形状の装置となったために、壁等に設置することも
出来る様になった。
FIG. 10 is a schematic structural diagram of the electro-optical device according to this example. Liquid crystal panel 100 obtained in the above process
0 was installed in combination with a rear illumination device 1001 in which three cold cathode tubes are arranged. Thereafter, a tuner 1002 for receiving television waves was connected to complete the electro-optical device. Compared with the conventional CRT type electro-optical device,
Since it is a flat device, it can be installed on a wall.

【0044】次に本発明を完結させるための、液晶電気
光学装置の周辺回路の説明を図11を用いて加える。液
晶電気光学装置のマトリクス回路に接続された情報信号
側配線1101、1102に駆動回路1103を接続し
た構成を取っている。駆動回路1103は駆動周波数系
で分割すると2つの部分よりなっている。1つは従来の
駆動方式と同様のデーターラッチ回路系1104、これ
はデーター1105を順に転送するための基本クロック
CLK1、1106が主な構成であり、1ビット〜12
ビット並列処理がおこなわれている。他の1つは本発明
による構成部分で、階調表示に必要な分割の割合に応じ
たクロックCLK2、1107とフリップフロップ回路
1108、カウンター1109よりなっている。データ
ーラッチ系1104より送られた階調表示データーに応
じたパルスをカウンター1109で作っている。
Next, a peripheral circuit of the liquid crystal electro-optical device for completing the present invention will be described with reference to FIG. The drive circuit 1103 is connected to the information signal side wirings 1101 and 1102 connected to the matrix circuit of the liquid crystal electro-optical device. The drive circuit 1103 is composed of two parts when divided by the drive frequency system. One is a data latch circuit system 1104 which is similar to the conventional driving system, and is mainly composed of basic clocks CLK1 and 1106 for sequentially transferring data 1105.
Bit parallel processing is performed. The other one is a component according to the present invention, which is composed of clocks CLK2 and 1107, a flip-flop circuit 1108, and a counter 1109 according to the ratio of division necessary for gradation display. The counter 1109 produces a pulse corresponding to the gradation display data sent from the data latch system 1104.

【0045】本発明で特徴としているところは、まさに
これらの部分であり、駆動周波数を2種類とることによ
って、画面書換えのフレーム数を変化させることなく、
明快なデジタル階調表示が可能になっていることにあ
る。フレーム数の低下に伴うフリッカーの発生等が回避
できるものである。
What is characteristic of the present invention is exactly these portions, and by adopting two kinds of driving frequencies, the number of frames for screen rewriting is not changed,
This is to enable clear digital gradation display. It is possible to avoid the occurrence of flicker and the like due to the decrease in the number of frames.

【0046】かたや走査側の信号線1110、1111
に接続された駆動回路1112は、電圧レベル1113
より伝達した電位をクロックCLK1114のフリップ
フロップ回路1115で制御し、選択信号を加える。
On the other hand, signal lines 1110 and 1111 on the scanning side
The drive circuit 1112 connected to the
The transferred potential is controlled by the flip-flop circuit 1115 of the clock CLK 1114, and a selection signal is added.

【0047】本実施例によるTFTは、移動度を80
(cm2/Vs)とすることが出来たため、駆動の周波数を約
1MHzまであげることができた。このため、
The TFT according to this embodiment has a mobility of 80.
Since it could be (cm 2 / Vs), the driving frequency could be increased up to about 1 MHz. For this reason,

【0048】[0048]

【数1】 (Equation 1)

【0049】で計算できる42階調表示まで可能になっ
ている。
It is possible to display up to 42 gradations which can be calculated by.

【0050】アナログ的な階調表示を行った場合、TF
Tの特性ばらつきから16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、42階調表示まで可能になりカラー表示では7
4,088色の多彩であり微妙な色彩の表示が実現でき
ている。
When analog gradation display is performed, TF
The 16-gradation display was the limit due to the T characteristic variation. However, when the digital gradation display according to the present invention is performed, it is possible to display up to 42 gradations and 7 in color display because it is hardly affected by the characteristic variation of the TFT element.
A wide variety of 4,088 colors and subtle colors can be displayed.

【0051】『実施例2』本実施例では、対角1インチ
を有する液晶電気光学装置を用いた、ビデオカメラ用ビ
ューファインダーを作製し、本発明を実施したので説明
を加える。
[Embodiment 2] In this embodiment, a viewfinder for a video camera using a liquid crystal electro-optical device having a diagonal of 1 inch was manufactured and the present invention was carried out.

【0052】本実施例では、画素数が387×128の
構成にして、低温プロセスによるアモルファスTFTを
用いた素子を形成し、ビューファインダーを構成した。
本実施例で使用する液晶表示装置の作製方法を図12を
使用して説明する。図12(A)において、青板ガラス
等の安価なガラス1200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1201として
の酸化珪素膜を1000〜3000Åの厚さに作製す
る。プロセス条件は酸素100%雰囲気、成膜温度15
℃、出力400〜800W、圧力0.5Paとした。タ
−ゲットに石英または単結晶シリコンを用いた成膜速度
は30〜100Å/分であった。
In this embodiment, a viewfinder is constructed by forming an element using an amorphous TFT by a low temperature process with a construction of 387 × 128 pixels.
A method for manufacturing the liquid crystal display device used in this embodiment will be described with reference to FIGS. In FIG. 12A, a silicon oxide film as a blocking layer 1201 is formed on an inexpensive glass 1200 such as soda lime glass by a magnetron RF (radio frequency) sputtering method to a thickness of 1000 to 3000 Å. Process conditions are 100% oxygen atmosphere, film formation temperature 15
° C, output 400-800W, pressure 0.5Pa. The film formation rate using quartz or single crystal silicon as a target was 30 to 100 ° / min.

【0053】この後、この上側にリンが1〜5×1021cm
-3の濃度に入ったシリコン膜またはこのシリコン膜とそ
の上にモリブデン(Mo)、タングステン(W),MoSi2 または
WSi2との多層膜を形成した。これを第1のフォトマスク
21にてパタ−ニングしてゲイト電極1202を形成
し、図12(A)を得た。本実施例では、チャネル長は
10μm、ゲイト電極としてリンド−プ珪素を0.2μ
m、その上にモリブデンを0.3μmの厚さに形成し
た。
After this, 1-5 × 10 21 cm of phosphorus is placed on the upper side.
-3 silicon film or molybdenum (Mo), tungsten (W), MoSi 2 or
A multilayer film with WSi 2 was formed. This was patterned with the first photomask 21 to form a gate electrode 1202, and FIG. 12A was obtained. In this embodiment, the channel length is 10 μm, and the gate electrode is 0.2 μm of phosphorus-doped silicon.
m, and molybdenum was formed thereon to a thickness of 0.3 μm.

【0054】また、ゲート電極材料としてアルミニウム
(Al)を用いた場合、これを第1のフォトマスク21に
てパタ−ニング後、その表面を陽極酸化することによ
り、ゲート電極上の絶縁膜またはチャネル領域にヒロッ
ク、ボイド等が発生せず、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。
When aluminum (Al) is used as the gate electrode material, this is patterned by the first photomask 21 and then the surface thereof is anodized to form an insulating film or a channel on the gate electrode. No hillocks or voids are generated in the region, and the characteristics of the TFT can be further improved by reducing the mobility and the threshold voltage.

【0055】この上に酸化珪素膜をゲイト絶縁膜120
3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。
A silicon oxide film is formed on the gate insulating film 120.
As No. 3, it was formed to a thickness of 500 to 2000Å, for example 1000Å. This was made under the same conditions as those for forming the silicon oxide film as the blocking layer. During the film formation, a small amount of fluorine may be added to fix the sodium ions.

【0056】この上にアモルファスシリコン膜をプラズ
マCVD法により形成した。プラズマCVD法により珪
素膜を作製する場合、温度は例えば300℃とし、モノ
シラン(SiH4)またはジシラン(Si2H6) を用いた。これら
をPCVD装置内に導入し、13.56MHzの高周波
電力を加えて成膜した。
An amorphous silicon film was formed on this by the plasma CVD method. When the silicon film is formed by the plasma CVD method, the temperature is set to 300 ° C., and monosilane (SiH 4 ) or disilane (Si 2 H 6 ) is used. These were introduced into a PCVD apparatus, and a high-frequency power of 13.56 MHz was applied to form a film.

【0057】この方法によって形成された被膜は、酸素
が5×1021cm-3以下であることが好ましい。この酸素濃
度が高いと移動度が低下し、また少なすぎると、バック
ライトによりオフ状態のリ−ク電流が増加してしまう。
そのため4×1019〜4×1021cm-3の範囲とした。水素は
4×1020cm-3であり、珪素4×1022cm-3として比較する
と1原子%であった。前記方法によって、アモルファス
状態の珪素膜を500〜5000Å、例えば1500Å
の厚さに作製した。
The film formed by this method preferably has oxygen of 5 × 10 21 cm −3 or less. If this oxygen concentration is high, the mobility will decrease, and if it is too low, the backlight will increase the leak current in the off state.
Therefore, the range was set to 4 × 10 19 to 4 × 10 21 cm −3 . Hydrogen was 4 × 10 20 cm -3 , which was 1 atom% when compared with silicon 4 × 10 22 cm -3 . According to the above method, a silicon film in an amorphous state is formed in a thickness of 500 to 5000 Å, for example 1500 Å
It was manufactured to a thickness of.

【0058】その後、リフトオフ法を用いてコンタクト
領域を形成するためのレジスト1204を第2のフォト
マスク22で作製し、その上部にプラズマCVD法によ
ってn型の活性層となる珪素膜1205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(SiH4 )とモノシランベースの
フォスフィン(PH3 )1%濃度のものを用いた。加え
て水素(H2 )をそれぞれ5:3:20の割合で、PC
VD装置内5Paの圧力で導入し、13.56MHzの
高周波電界を加えて成膜した。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。
After that, a resist 1204 for forming a contact region is formed by the lift-off method using the second photomask 22, and a silicon film 1205 to be an n-type active layer is formed on the resist 1204 by the plasma CVD method. . The film forming temperature is 250 ° C. to 350 ° C., and in this embodiment 320
℃ and was used as monosilane (SiH 4) and monosilane based phosphine (PH 3) 1% concentration. In addition, hydrogen (H 2 ) was added at a ratio of 5: 3: 20 to the PC.
It was introduced at a pressure of 5 Pa in the VD apparatus, and a high frequency electric field of 13.56 MHz was applied to form a film. At this time, the high-frequency power is suitably 0.05~0.20W / cm 2, in this embodiment using 0.120W / cm 2.

【0059】この方法によって出来上がったn型の活性
層となる珪素膜1205の比導電率は2×10-1〔Ωcm
-1〕程度となった。膜厚は50Åとした。その後、リー
ドおよびコンタクト電極として、Alをスパッタ法で3
000Å成膜1206し、その後リフトオフ法によって
余分な部分を取り除き、ソース1207およびドレイン
1208領域を形成した。
The specific conductivity of the silicon film 1205, which becomes the n-type active layer by this method, is 2 × 10 -1 [Ωcm.
-1 ]. The film thickness was 50 °. Then, Al is used as a lead and a contact electrode by sputtering 3
A 000Å film was formed 1206, and then an excess portion was removed by a lift-off method to form a source 1207 and a drain 1208 region.

【0060】その後、第3のマスク23でアイランド上
に個々のTFT1209を形成後、さらに、図12
(D)に示す如く表面を平坦化用有機樹脂1210例え
ば透光性ポリイミド樹脂を塗布形成し、再度の電極穴あ
けをフォトマスク24にて行った。
After that, after forming individual TFTs 1209 on the island by the third mask 23, as shown in FIG.
As shown in (D), an organic resin 1210 for flattening the surface was applied and formed, for example, a translucent polyimide resin, and re-drilling of electrodes was performed with a photomask 24.

【0061】出力端を液晶装置の一方の画素の電極を透
明電極としてそれに連結するため、スパッタ法によりI
TO(インジュ−ム・スズ酸化膜)を形成した。それを
フォトマスク25によりエッチングし、電極1211を
構成させた。このITOは室温〜150℃で成膜し、2
00〜400℃の酸素または大気中のアニ−ルにより成
就した。かくの如くにしてNTFT1209と透明導電
膜の電極1211とを同一ガラス基板1200上に作製
した。得られたTFTの電気的な特性の移動度は0.2
(cm2/Vs)、Vthは5.3(V)であった。
In order to connect the output end to the electrode of one pixel of the liquid crystal device as a transparent electrode, I is formed by the sputtering method.
A TO (indium tin oxide film) was formed. It was etched with the photomask 25 to form the electrode 1211. This ITO film is formed at room temperature to 150 ° C.
Fulfilled by oxygen or anneal in the atmosphere at 00-400 ° C. In this way, the NTFT 1209 and the transparent conductive film electrode 1211 were formed on the same glass substrate 1200. The mobility of the electrical characteristics of the obtained TFT is 0.2.
(Cm 2 / Vs) and Vth were 5.3 (V).

【0062】次に絶縁基板上に『実施例1』と同様の方
法を用いて、カラーフィルターおよび透明導電膜ITO
を1000Å成膜し、第二の基板を得た。
Next, a color filter and a transparent conductive film ITO were formed on the insulating substrate by the same method as in "Example 1".
1000 Å was deposited to obtain a second substrate.

【0063】前記基板上に、オフセット法を用いて、ポ
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
を設けて第一および第二の基板とした。
A polyimide precursor was printed on the substrate by the offset method, and baked at 350 ° C. for 1 hour in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen. Thereafter, the surface of the polyimide was modified using a known rubbing method, and at least initially, means for aligning the liquid crystal molecules in a certain direction was provided to obtain first and second substrates.

【0064】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。基板上のリードはそのピッチが
46μmと微細なため、COG法を用いて接続をおこな
った。本実施例ではICチップ上に設けた金バンプをエ
ポキシ系の銀パラジウム樹脂で接続し、ICチップと基
板間を固着と封止を目的としたエポキシ変成アクリル樹
脂にて埋めて固定する方法を用いた。その後、外側に偏
光板を貼り、透過型の液晶表示装置を得た。
Thereafter, the nematic liquid crystal composition was sandwiched between the first substrate and the second substrate, and the periphery was fixed with an epoxy adhesive. Since the pitch of the leads on the substrate was as fine as 46 μm, they were connected using the COG method. In this embodiment, a method is used in which gold bumps provided on an IC chip are connected with an epoxy-based silver-palladium resin, and the IC chip and the substrate are filled and fixed with an epoxy-modified acrylic resin for the purpose of fixing and sealing. Was. Thereafter, a polarizing plate was attached on the outside to obtain a transmission type liquid crystal display device.

【0065】本実施例によるTFTは、移動度をアモル
ファス状態でありながら0.2(cm2/Vs)とすることが
出来たため、駆動の周波数を約100KHzまであげる
ことができた。このため、
Since the TFT according to this embodiment can have a mobility of 0.2 (cm 2 / Vs) even in the amorphous state, the driving frequency can be increased up to about 100 KHz. For this reason,

【0066】[0066]

【数2】 (Equation 2)

【0067】で計算できる、13階調表示まで可能にな
っている。例えば384×128ドットの49,152
組のTFTを50mm角(300mm角基板から36枚
の多面取り)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、アモルファスTF
Tの特性ばらつきが約±10%存在するために、8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、13階調表示以上まで
可能になりカラー表示では2,207色の多彩であり微
妙な色彩の表示が実現できている。
It is possible to display up to 13 gradations, which can be calculated by. For example, 49,152 of 384 × 128 dots
When a normal analog gradation display is performed on a liquid crystal electro-optical device in which a set of TFTs is formed in 50 mm square (36 multiple cuts from a 300 mm square substrate), an amorphous TF is displayed.
Since there is a variation of about 10% in the characteristics of T, 8-gradation display is the limit. However, when the digital gradation display according to the present invention is performed, it is possible to display more than 13 gradations because it is not easily affected by the characteristic variation of the TFT element, and in the color display, there are 2,207 colorful and delicate colors. The display of is realized.

【0068】『実施例3』本実施例では、図13に示す
様なプロジェクション型画像表示装置を作製したので説
明を加える。
[Embodiment 3] In this embodiment, a projection type image display device as shown in FIG. 13 was produced, and therefore, description will be added.

【0069】本実施例では3枚の液晶電気光学装置13
00を使用して、プロジェクション型画像表示装置用造
映部を組み立てている。その一つ一つは640×480
ドットの構成を有し、対角4インチの中に307,20
0画素を作製した。1画素当りの大きさは127μm角
とした。
In this embodiment, three liquid crystal electro-optical devices 13 are used.
00 is used to assemble the projection unit for the projection type image display device. Each one is 640 x 480
It has a dot configuration, and 307,20 in 4 inch diagonal
0 pixels were produced. The size per pixel was 127 μm square.

【0070】プロジェクション型画像表示装置の構成と
して、液晶電気光学装置1300を光の3原色である赤
・緑・青色用に分割して設置しており、赤色フィルター
1301、緑色フィルター1302、青色フィルター1
303と、反射板1304、150Wのメタルハライド
系光源1307とフォーカス用光学系1308より構成
されている。
As a configuration of the projection type image display device, a liquid crystal electro-optical device 1300 is divided and installed for the three primary colors of light: red, green and blue. A red filter 1301, a green filter 1302 and a blue filter 1 are provided.
303, a reflector 1304, a 150W metal halide light source 1307, and a focusing optical system 1308.

【0071】本実施例の電気光学装置に用いた液晶電気
光学装置の基板は、NMOS構成のマトリクス回路を有
する基板とした。低温プロセスによる高移動度TFTを
用いた素子を形成し、プロジェクション型液晶電気光学
装置を構成した。本実施例で使用する液晶表示装置の作
製方法を図14を使用して説明する。図14(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1400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1401としての酸化珪素膜を1000〜3000
Åの厚さに作製する。プロセス条件は酸素100%雰囲
気、成膜温度15℃、出力400〜800W、圧力0.
5Paとした。タ−ゲットに石英または単結晶シリコン
を用いた成膜速度は30〜100Å/分であった。
The substrate of the liquid crystal electro-optical device used in the electro-optical device of this example was a substrate having a matrix circuit of NMOS structure. A device using a high-mobility TFT was formed by a low-temperature process to form a projection type liquid crystal electro-optical device. A method for manufacturing the liquid crystal display device used in this embodiment will be described with reference to FIGS. In FIG. 14A, a silicon oxide film as a blocking layer 1401 is formed on a glass 1400 that can withstand a heat treatment at 700 ° C. or less, for example, about 600 ° C., which is not expensive, such as quartz glass by a magnetron RF (radio frequency) sputtering method as a blocking layer 1401. ~ 3000
Make it to the thickness of Å. The process conditions are a 100% oxygen atmosphere, a film forming temperature of 15 ° C., an output of 400 to 800 W, and a pressure of 0.
5 Pa was set. The film formation rate using quartz or single crystal silicon as a target was 30 to 100 ° / min.

【0072】この上にシリコン膜をLPCVD(減圧気
相)法、スパッタ法またはプラズマCVD法により形成
した。減圧気相法で形成する場合、結晶化温度よりも1
00〜200℃低い450〜550℃、例えば530℃
でジシラン(Si2H6) またはトリシラン(Si3H8) をCVD
装置に供給して成膜した。反応炉内圧力は30〜300
Paとした。成膜速度は50〜250Å/ 分であった。
PTFTとNTFTとのスレッシュホ−ルド電圧(Vt
h)に概略同一に制御するため、ホウ素をジボランを用
いて1×1015〜1×1018cm-3の濃度として成膜中に添加
してもよい。
A silicon film was formed thereon by LPCVD (Low Pressure Vapor Phase) method, sputtering method or plasma CVD method. When formed by the reduced pressure gas phase method, the temperature is 1
450-550 ° C lower by 00-200 ° C, for example 530 ° C
CVD of disilane (Si 2 H 6 ) or trisilane (Si 3 H 8 )
The film was supplied to the apparatus to form a film. Reactor pressure is 30 ~ 300
Pa. The deposition rate was 50-250 ° / min.
Threshold voltage (Vt) between PTFT and NTFT
In order to control substantially the same as in h), boron may be added at a concentration of 1 × 10 15 to 1 × 10 18 cm −3 during film formation using diborane.

【0073】スパッタ法で行う場合、スパッタ前の背圧
を1×10-5Pa以下とし、単結晶シリコンをタ−ゲット
として、アルゴンに水素を20〜80%混入した雰囲気
で行った。例えばアルゴン20%、水素80%とした。
成膜温度は150℃、周波数は13.56MHz、スパ
ッタ出力は400〜800W、圧力は0.5Paであっ
た。
In the case of the sputtering method, the back pressure before sputtering was set to 1 × 10 -5 Pa or less, the single crystal silicon was used as the target, and the atmosphere was mixed with hydrogen of 20 to 80% in argon. For example, argon was 20% and hydrogen was 80%.
The film formation temperature was 150 ° C., the frequency was 13.56 MHz, the sputter output was 400 to 800 W, and the pressure was 0.5 Pa.

【0074】プラズマCVD法により珪素膜を作製する
場合、温度は例えば300℃とし、モノシラン(SiH4)ま
たはジシラン(Si2H6) を用いた。これらをPCVD装置
内に導入し、13.56MHzの高周波電力を加えて成
膜した。
When a silicon film is formed by the plasma CVD method, the temperature is, for example, 300 ° C., and monosilane (SiH 4 ) or disilane (Si 2 H 6 ) is used. These were introduced into a PCVD apparatus, and a high-frequency power of 13.56 MHz was applied to form a film.

【0075】これらの方法によって形成された被膜は、
酸素が5×1021cm-3以下であることが好ましい。この酸
素濃度が高いと、結晶化させにくく、熱アニ−ル温度を
高くまたは熱アニ−ル時間を長くしなければならない。
また少なすぎると、バックライトによりオフ状態のリ−
ク電流が増加してしまう。そのため4×1019〜4×1021
cm-3の範囲とした。水素は4×1020cm-3であり、珪素4
×1022cm-3として比較すると1原子%であった。
The coating formed by these methods is
It is preferable that oxygen is 5 × 10 21 cm −3 or less. If the oxygen concentration is high, it is difficult to crystallize, and the heat annealing temperature must be increased or the heat annealing time must be increased.
If the amount is too small, the lamp is turned off by the backlight.
Current increases. Therefore, 4 × 10 19 to 4 × 10 21
The range was cm −3 . Hydrogen is 4 × 10 20 cm -3 and silicon 4
It was 1 atomic% when compared with × 10 22 cm −3 .

【0076】上記方法によって、アモルファス状態の珪
素膜を500〜5000Å、例えば1500Åの厚さに
作製の後、450〜700℃の温度にて12〜70時間
非酸化物雰囲気にて中温の加熱処理、例えば水素雰囲気
下にて600℃の温度で保持した。珪素膜の下の基板表
面にアモルファス構造の酸化珪素膜が形成されているた
め、この熱処理で特定の核が存在せず、全体が均一に加
熱アニ−ルされる。即ち、成膜時はアモルファス構造を
有し、また水素は単に混入しているのみである。
By the above method, a silicon film in an amorphous state is formed to a thickness of 500 to 5000 Å, for example 1500 Å, and then a heat treatment at a medium temperature in a non-oxide atmosphere at a temperature of 450 to 700 ° C. for 12 to 70 hours, For example, it was held at a temperature of 600 ° C. in a hydrogen atmosphere. Since a silicon oxide film having an amorphous structure is formed on the surface of the substrate under the silicon film, no specific nucleus is present in this heat treatment, and the whole is annealed uniformly. That is, it has an amorphous structure at the time of film formation, and hydrogen is simply mixed therein.

【0077】アニ−ルにより、珪素膜はアモルファス構
造から秩序性の高い状態に移り、一部は結晶状態を呈す
る。特にシリコンの成膜後の状態で比較的秩序性の高い
領域は特に結晶化をして結晶状態となろうとする。しか
しこれらの領域間に存在する珪素により互いの結合がな
されるため、珪素同志は互いにひっぱりあう。レ−ザラ
マン分光により測定すると単結晶の珪素のピ−ク522
cm-1より低周波側にシフトしたピ−クが観察される。そ
れの見掛け上の粒径は半値巾から計算すると、50〜5
00Åとマイクロクリスタルのようになっているが、実
際はこの結晶性の高い領域は多数あってクラスタ構造を
有し、各クラスタ間は互いに珪素同志で結合(アンカリ
ング) がされたセミアモルファス構造の被膜を形成させ
ることができた。
The annealing causes the silicon film to shift from an amorphous structure to a highly ordered state, and a part thereof assumes a crystalline state. In particular, a region having a relatively high order in a state after the formation of silicon is particularly likely to be crystallized to be in a crystalline state. However, since the silicon existing between these regions is bonded to each other, silicon mutually pulls each other. When measured by laser Raman spectroscopy, a single crystal silicon peak 522 is obtained.
A peak shifted to a lower frequency side than cm −1 is observed. Its apparent particle size is 50 to 5 when calculated from the half width.
Although it is a microcrystal with a size of 00Å, there are actually a large number of regions with high crystallinity and a cluster structure, and a semi-amorphous structure film in which each cluster is bonded to each other by silicon (anchoring). Could be formed.

【0078】結果として、被膜は実質的にグレインバウ
ンダリ(以下GBという)がないといってもよい状態を
呈する。キャリアは各クラスタ間をアンカリングされた
個所を通じ互いに容易に移動し得るため、いわゆるGBの
明確に存在する多結晶珪素よりも高いキャリア移動度と
なる。即ちホ−ル移動度(μh)=10〜200cm2
VSec、電子移動度(μe )=15〜300cm2 /V
Secが得られる。
As a result, the coating film is in a state in which it can be said that there is substantially no grain boundary (hereinafter referred to as GB). Since the carriers can easily move between the clusters through the anchored portions, the carrier mobility is higher than that of polycrystalline silicon in which so-called GB is clearly present. That is, hole mobility (μh) = 10 to 200 cm 2 /
VSec, electron mobility (μe) = 15 to 300 cm 2 / V
Sec is obtained.

【0079】他方、上記の如き中温でのアニ−ルではな
く、900〜1200℃の高温アニ−ルにより被膜を多
結晶化すると、核からの固相成長により被膜中の不純物
の偏析がおきて、GBには酸素、炭素、窒素等の不純物
が多くなり、結晶中の移動度は大きいが、GBでのバリ
ア(障壁)を作ってそこでのキャリアの移動を阻害して
しまう。結果として10cm2/Vsec以上の移動度がなかな
か得られないのが実情である。即ち、本実施例ではかく
の如き理由により、セミアモルファスまたはセミクリス
タル構造を有するシリコン半導体を用いている。
On the other hand, when the film is polycrystallized by a high temperature anneal at 900 to 1200 ° C. instead of the anneal at the medium temperature as described above, the segregation of impurities in the film occurs due to the solid phase growth from the nucleus. , GB have a large amount of impurities such as oxygen, carbon, and nitrogen, and have a large mobility in the crystal, but they form a barrier in GB and hinder the movement of carriers there. As a result, a mobility of 10 cm 2 / Vsec or more cannot be easily obtained. That is, in this embodiment, the silicon semiconductor having the semi-amorphous or semi-crystal structure is used for the reason as described above.

【0080】図14(A)において、珪素膜を第1のフ
ォトマスク31にてフォトエッチングを施し、TFT用
の領域1402(チャネル巾20μm)を作製した。
In FIG. 14A, the silicon film was photoetched using the first photomask 31 to form a TFT region 1402 (channel width 20 μm).

【0081】この上に酸化珪素膜をゲイト絶縁膜140
3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。
A silicon oxide film is formed on the gate insulating film 140.
As No. 3, it was formed to a thickness of 500 to 2000Å, for example 1000Å. This was made under the same conditions as those for forming the silicon oxide film as the blocking layer. During the film formation, a small amount of fluorine may be added to fix the sodium ions.

【0082】この後、この上側にリンが1〜5×1021cm
-3の濃度に入ったシリコン膜またはこのシリコン膜とそ
の上にモリブデン(Mo)、タングステン(W),MoSi2 または
WSi2との多層膜を形成した。これを第2のフォトマスク
32てパタ−ニングして図14(B)に示すように、ゲ
イト電極1404を形成した。本実施例では、チャネル
長は10μm、ゲイト電極としてリンド−プ珪素を0.
2μm、その上にモリブデンを0.3μmの厚さに形成
した。 図14(C)において、ソ−ス1405、ドレ
イン1406としてリンを1〜5×1015cm-2のドーズ
量でイオン注入法により添加した。
After this, 1-5 × 10 21 cm of phosphorus is placed on the upper side.
-3 silicon film or molybdenum (Mo), tungsten (W), MoSi 2 or
A multilayer film with WSi 2 was formed. This was patterned using the second photomask 32 to form a gate electrode 1404 as shown in FIG. In this embodiment, the channel length is 10 .mu.m and the gate electrode is made of phosphorus-doped silicon.
2 μm, and molybdenum was formed thereon with a thickness of 0.3 μm. In FIG. 14C, as a source 1405 and a drain 1406, phosphorus is added by an ion implantation method at a dose amount of 1 to 5 × 10 15 cm -2 .

【0083】また、ゲート電極材料としてアルミニウム
(Al)を用いた場合、これを第2のフォトマスク32に
てパタ−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。
When aluminum (Al) is used as the gate electrode material, the self-alignment method can be applied by patterning this with the second photomask 32 and then anodizing the surface. Since the source / drain contact holes can be formed at positions closer to the gate, the characteristics of the TFT can be further improved by reducing the mobility and the threshold voltage.

【0084】次に、600℃にて10〜50時間再び加
熱アニ−ルを行った。ソ−ス1405、ドレイン140
6の不純物を活性化してN+ として作製した。またゲイ
ト電極1404下にはチャネル形成領域1407がセミ
アモルファス半導体として形成されている。
Next, heating anneal was performed again at 600 ° C. for 10 to 50 hours. Source 1405, drain 140
6 impurities were activated and produced as N + . A channel forming region 1407 is formed as a semi-amorphous semiconductor below the gate electrode 1404.

【0085】かくすると、セルフアライン方式でありな
がらも、700℃以上にすべての工程で温度を加えるこ
とがなくNTFTを作ることができる。そのため、基板
材料として、石英等の高価な基板を用いなくてもよく、
本発明の大画素の液晶表示装置にきわめて適したプロセ
スである。
In this way, it is possible to fabricate an NTFT without applying a temperature above 700 ° C. in all steps, even though it is a self-aligned method. Therefore, it is not necessary to use an expensive substrate such as quartz as the substrate material,
This process is extremely suitable for the large-pixel liquid crystal display device of the present invention.

【0086】本実施例では熱アニ−ルは図14(A)、
(C)で2回行った。しかし図14(A)のアニ−ルは
求める特性により省略し、双方を図14(C)のアニ−
ルにより兼ね製造時間の短縮を図ってもよい。図14
(D)において、層間絶縁物1408を前記したスパッ
タ法により酸化珪素膜の形成として行った。この酸化珪
素膜の形成はLPCVD法、光CVD法、常圧CVD法
を用いてもよい。例えば0.2〜0.6μmの厚さに形
成し、その後、フォトマスク33を使って電極用の窓1
409を形成した。さらに、図14(E)に示す如くこ
れら全体にアルミニウムをスパッタ法により形成し、リ
−ド1410、およびコンタクト1411をフォトマス
ク34を用いて作製した後、表面を平坦化用有機樹脂1
412例えば透光性ポリイミド樹脂を塗布形成し、再度
の電極穴あけをフォトマスク35にて行った。
In this embodiment, the thermal anneal is as shown in FIG.
It was performed twice in (C). However, the anneal of FIG. 14 (A) is omitted depending on the desired characteristics, and both are omitted.
The manufacturing time may also be reduced by using a tool. FIG.
In (D), an interlayer insulator 1408 was formed as a silicon oxide film by the above-described sputtering method. This silicon oxide film may be formed by an LPCVD method, a photo CVD method, or a normal pressure CVD method. For example, it is formed to have a thickness of 0.2 to 0.6 μm, and then a window 1 for an electrode is formed using a photomask 33.
409 was formed. Further, as shown in FIG. 14E, aluminum is formed on the entire surface by a sputtering method, a lead 1410 and a contact 1411 are formed by using a photomask 34, and then the surface of the organic resin 1 for flattening
412 For example, a translucent polyimide resin was applied and formed, and the photomask 35 was used to re-drill the electrode.

【0087】出力端を液晶装置の一方の画素の電極を透
明電極としてそれに連結するため、スパッタ法によりI
TO(インジュ−ム・スズ酸化膜)を形成した。それを
フォトマスク36によりエッチングし、電極1413を
構成させた。このITOは室温〜150℃で成膜し、2
00〜400℃の酸素または大気中のアニ−ルにより成
就した。かくの如くにしてNTFT1402と透明導電
膜の電極1413とを同一ガラス基板1400上に作製
した。得られたTFTの電気的な特性の移動度は120
(cm2/Vs)、Vthは5.0(V)であった。
Since the output terminal is connected to the electrode of one pixel of the liquid crystal device as a transparent electrode, the I electrode is formed by the sputtering method.
A TO (indium tin oxide film) was formed. It was etched with a photomask 36 to form an electrode 1413. This ITO film is formed at room temperature to 150 ° C.
Fulfilled by oxygen or anneal in the atmosphere at 00-400 ° C. Thus, the NTFT 1402 and the transparent conductive film electrode 1413 were formed on the same glass substrate 1400. The mobility of the electric characteristics of the obtained TFT is 120.
(Cm 2 / Vs), Vth was 5.0 (V).

【0088】図15に構造の概略を示す。該基板上15
00に、フマル酸系高分子樹脂とネマチック液晶を6
5:35の割合で共通溶媒であるキシレンに溶解させた
混合物をダイキャスト法を用いて10μmの厚さに形成
した。その後窒素雰囲気中120℃で180分で溶媒を
取り除いて液晶分散層1501を形成した。この場合、
大気圧よりも若干減圧にすると、タクトタイムの短縮が
はかれることがわかった。
FIG. 15 shows a schematic structure. 15 on the substrate
00, a fumaric acid polymer resin and nematic liquid crystal
A mixture dissolved in xylene, which is a common solvent, in a ratio of 5:35 was formed into a thickness of 10 μm by a die casting method. Thereafter, the solvent was removed in a nitrogen atmosphere at 120 ° C. for 180 minutes to form a liquid crystal dispersion layer 1501. in this case,
It was found that when the pressure was slightly reduced from the atmospheric pressure, the tact time could be reduced.

【0089】その後、スパッタ法によりITO(インジ
ュ−ム・スズ酸化膜)を形成し、対向電極212を得
た。このITOは室温〜150℃で成膜した。その後印
刷法を用いて、透光性のシリコン樹脂を30μmの厚み
で塗布し、100℃で30分焼成し、液晶電気光学装置
を得た。
After that, ITO (indium tin oxide film) was formed by a sputtering method to obtain a counter electrode 212. This ITO was formed at a temperature from room temperature to 150 ° C. Thereafter, using a printing method, a translucent silicone resin was applied to a thickness of 30 μm, and baked at 100 ° C. for 30 minutes to obtain a liquid crystal electro-optical device.

【0090】本実施例に用いた駆動用ICの機能構成は
『実施例1』と同様である。640×480ドットの3
07,200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、16階調表示が限界であった。本実施例によるT
FTは駆動周波数を2.5MHzまであげることが出来
たため、
The functional configuration of the driving IC used in this embodiment is the same as that in "Embodiment 1". 3 of 640 x 480 dots
When a normal analog gray scale display is performed on a liquid crystal electro-optical device in which 07,200 sets of TFTs are formed in a 300 mm square, 16 gray scale displays are performed because there is about ± 10% variation in TFT characteristics. It was the limit. T according to the present embodiment
Since the driving frequency of FT could be increased up to 2.5MHz,

【0091】[0091]

【数3】 (Equation 3)

【0092】で計算できる、86諧調まで表示まで可能
になっている。
It is possible to display up to 86 gradations which can be calculated with.

【0093】従って、本実施例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、64階調表示まで可能になりカラー
表示ではなんと262,144色の多彩であり微妙な色
彩の表示が実現できている。
Therefore, when the digital gradation display according to the present embodiment is performed, it is possible to display up to 64 gradations because it is hardly affected by the characteristic variation of the TFT element. Yes, subtle color display can be realized.

【0094】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にあたる
光の加減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階調では困難を要し、こ
れらの微妙な窪みの表現には向かない。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。
In the case of displaying software such as a television image, for example, even "rock" of the same color has a slightly different shade due to the adjustment of the light hitting the minute depressions. When an attempt is made to display a color close to the natural colors, it is difficult to perform the display with 16 gradations, and it is not suitable for expressing these subtle depressions. With the gradation display according to the present invention, it is possible to impart these minute color changes.

【0095】この液晶電気光学は、図13に示したフロ
ント型のプロジェクションテレビだけでなく、リヤ型の
プロジェクションテレビにも使用が出来る。
This liquid crystal electro-optics can be used not only for the front type projection television shown in FIG. 13 but also for the rear type projection television.

【0096】[0096]

【実施例4】本実施例では、図16に示すような反射型
の液晶分散型表示装置を用いた携帯用コンピューター用
電気光学装置を作製したので説明を加える。
[Embodiment 4] In this embodiment, an electro-optical device for a portable computer using a reflection type liquid crystal dispersion type display device as shown in FIG.

【0097】本実施例に使用した第一の基板は、『実施
例1』と同一工程で作成した物を用いた。図15に示さ
れた液晶電気光学装置を用いて本実施例を説明する。基
板上1500に、フマル酸系高分子樹脂と黒色色素を1
5%混合させたネマチック液晶を65:35の割合で共
通溶媒であるキシレンに溶解させた混合物をダイキャス
ト法を用いて10μmの厚さに形成し、その後窒素雰囲
気中120℃で180分溶媒を取り除いて液晶分散層1
501を形成した。
As the first substrate used in this example, the one prepared in the same process as in "Example 1" was used. This embodiment will be described using the liquid crystal electro-optical device shown in FIG. Fumaric acid-based polymer resin and black dye 1 on the substrate 1500
A nematic liquid crystal mixed with 5% was dissolved in xylene which is a common solvent at a ratio of 65:35 to form a mixture having a thickness of 10 μm by a die casting method, and then the solvent was heated at 120 ° C. for 180 minutes in a nitrogen atmosphere for 180 minutes. Liquid crystal dispersion layer 1 removed
501 was formed.

【0098】ここで、黒色色素を用いたため、分散型液
晶表示では困難であった平面ディスプレイも、光の散乱
時(無電界時)に黒色がでて、透過時(電界印加時)に
白色を表示出来、紙上に書いた文字のような表示が可能
になっている。
Here, since a black dye is used, a flat panel display, which has been difficult with a dispersion type liquid crystal display, shows black when light is scattered (when no electric field is applied) and white when transmitted (when an electric field is applied). It can be displayed, and it is possible to display it like the letters written on paper.

【0099】またこの逆の構造として、黒色色素を混入
せず、散乱時に白色を表現し、透過時に黒色を表現する
ことも可能である。ただしこの際には、以下に示す裏面
側を黒色にする必要がある。これもまた紙上に書いた文
字のような表示が可能になっている。
As an opposite structure, it is also possible to express a white color when scattering and a black color when transmitting without mixing a black dye. However, in this case, the back side shown below needs to be black. This is also possible to display like characters written on paper.

【0100】その後、スパッタ法によりITO(インジ
ュ−ム・スズ酸化膜)を形成し、対向電極1502を得
た。このITOは室温〜150℃で成膜した。その後印
刷法を用いて、白色のシリコン樹脂を55μmの厚みで
塗布し、100℃で90分焼成し、液晶電気光学装置を
得た。
After that, ITO (indium tin oxide film) was formed by a sputtering method to obtain a counter electrode 1502. This ITO was formed at a temperature from room temperature to 150 ° C. Thereafter, using a printing method, a white silicon resin was applied to a thickness of 55 μm and baked at 100 ° C. for 90 minutes to obtain a liquid crystal electro-optical device.

【0101】[0101]

【発明の効果】本発明では、従来のアナログ方式の階調
表示に対し、デジタル方式の階調表示を独立した2つの
駆動周波数を用いて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256,0
00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
対し印加電圧レベルを明確にするために、アナログ値で
は無く、基準電圧値を信号としてコントローラー側から
入力し、その基準信号をTFTに接続するタイミングを
デジタル値で制御することによって、TFTに印加され
る電圧を制御することで、TFTの特性ばらつきをカバ
ーする方法を本発明ではとっている事を特徴としている
ことから、明快なデジタル階調表示が可能になっている
ことにある。
According to the present invention, in contrast to the conventional analog gray scale display, digital gray scale display is performed using two independent driving frequencies. As an effect, for example, when assuming a liquid crystal electro-optical device having a pixel number of 640 × 400 dots, a total of 256,0
It is very difficult to fabricate the characteristics of all the 00 TFTs without variation. In reality, considering the mass productivity and the yield, 16 gradation display is considered to be the limit. In order to clarify the level, the reference voltage value is input as a signal from the controller side instead of an analog value, and the timing of connecting the reference signal to the TFT is controlled by a digital value, so that the voltage applied to the TFT is reduced. The present invention is characterized in that the present invention employs a method of controlling the characteristic variation of the TFT by controlling, so that clear digital gradation display is possible.

【0102】また、駆動周波数を2種類とることによっ
て、画面書換えのフレーム数を変化させることなく、明
快なデジタル階調表示が可能になっていることにある。
フレーム数の低下に伴うフリッカーの発生等が回避でき
るものである。
Further, by adopting two kinds of drive frequencies, it is possible to perform clear digital gradation display without changing the number of frames for screen rewriting.
It is possible to avoid the occurrence of flicker and the like due to the decrease in the number of frames.

【0103】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、64階調程度まで可能になりカラー表示ではな
んと262,144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4096色では困難を要する。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。
When the digital gradation display according to the present invention is performed, it is possible to achieve up to about 64 gradations because it is not easily affected by the characteristic variation of the TFT element. Color display is realized. When projecting software like TV images,
For example, even a “rock” made of the same color has a slightly different color due to its fine dents and the like. If an attempt is made to perform a display close to natural colors, it is difficult to achieve 1696 gradations of 4096 colors. With the gradation display according to the present invention, it is possible to impart these minute color changes.

【図面の詳細な説明】[Detailed Description of Drawings]

【図1】ネマチック液晶の電気光学特性を示す。FIG. 1 shows the electro-optical properties of nematic liquid crystals.

【図2】ポリシリコンとアモルファスシリコンによるT
FTの電気特性を示す。
FIG. 2 T with polysilicon and amorphous silicon
4 shows the electrical characteristics of FT.

【図3】従来例によるマトリクス回路を示す。FIG. 3 shows a matrix circuit according to a conventional example.

【図4】従来例による駆動波形を示す。FIG. 4 shows a drive waveform according to a conventional example.

【図5】本発明による駆動波形を示す。FIG. 5 shows drive waveforms according to the present invention.

【図6】本実施例によるマトリクス回路を示す。FIG. 6 shows a matrix circuit according to this embodiment.

【図7】本実施例による素子の平面構造を示す。FIG. 7 shows a planar structure of a device according to this example.

【図8】本実施例によるTFTのプロセスを示す。FIG. 8 shows a process of a TFT according to this example.

【図9】本実施例による対向電極の工程を示す。FIG. 9 shows a process of forming a counter electrode according to this embodiment.

【図10】本実施例による液晶表示装置(テレビ)の構
成を示す。
FIG. 10 shows a configuration of a liquid crystal display device (TV) according to this embodiment.

【図11】本実施例による駆動回路のシステム構成を示
す。
FIG. 11 shows a system configuration of a drive circuit according to the present embodiment.

【図12】本実施例によるTFTのプロセスを示す。FIG. 12 shows a process of a TFT according to this example.

【図13】本実施例によるプロジェクション方式の液晶
電気光学装置の構造を示す。
FIG. 13 shows the structure of a projection type liquid crystal electro-optical device according to the present embodiment.

【図14】本実施例によるTFTのプロセスを示す。FIG. 14 shows a process of a TFT according to this example.

【図15】本実施例による液晶電気光学装置の断面図を
示す。
FIG. 15 is a sectional view of a liquid crystal electro-optical device according to an example.

【図16】本実施例による携帯型コンピューターの構成
を示す。
FIG. 16 shows a configuration of a portable computer according to this embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

501 単位時間 503 電界変化 505 電界変化 507 電界変化 501 unit time 503 electric field change 505 electric field change 507 electric field change

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/786 (56)参考文献 特開 平2−16596(JP,A) 実開 昭60−154996(JP,U)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical display location H01L 29/786 (56) Reference JP-A-2-16596 (JP, A) Actual development Sho 60- 154996 (JP, U)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】基板上にマトリックス構成を有する信号線
とそれぞれの画素電極にnチャンネル型薄膜トランジス
タを設け、 該薄膜トランジスタの入出力側の一方を前記画素電極
へ、他の一方を前記マトリックス構成を有する一対の信
号線の第1の信号線へ接続し、 かつ前記薄膜トランジスタのゲートを前記マトリックス
構成を有する信号線の第2の信号線へ接続した電気回路
を有する第一の基板と、基板上に電極およびリードを有
する第2の基板によって、 少なくとも液晶組成物または液晶組成物を含む混合物を
挟持した液晶表示装置において、1フレームを書き込む時間を周期とする、データの転送
周波数を発生する手段と、 任意の1画素に書き込む単位時間を階調表示に必要な数
で時分割した時間を周期とする、階調表示用周波数を発
生する手段とを有すること を特徴とする電気光学装置。
1. A signal line having a matrix structure on a substrate and an n-channel thin film transistor is provided for each pixel electrode, one of the input and output sides of the thin film transistor is the pixel electrode, and the other one has the matrix structure. A first substrate having an electric circuit connected to a first signal line of a pair of signal lines, and a gate of the thin film transistor connected to a second signal line of the signal line having the matrix structure; and an electrode on the substrate In a liquid crystal display device in which at least a liquid crystal composition or a mixture containing a liquid crystal composition is sandwiched between a second substrate having a lead and a lead , data transfer with a period for writing one frame as a cycle
Number of frequency generation means and unit time to write in any one pixel required for gradation display
The gradation display frequency is generated with the time division
Electro-optical device characterized by having a means for raw.
【請求項2】請求項1において、液晶組成物は強誘電性
を示すことを特徴とする電気光学装置。
2. The electro-optical device according to claim 1, wherein the liquid crystal composition exhibits ferroelectricity.
【請求項3】請求項1において、液晶組成物はネマチッ
ク液晶を主体とすることを特徴とする電気光学装置。
3. The electro-optical device according to claim 1, wherein the liquid crystal composition mainly comprises a nematic liquid crystal.
【請求項4】請求項1において、液晶組成物はコレステ
イック液晶を主体とすることを特徴とする電気光学装
置。
4. The electro-optical device according to claim 1, wherein the liquid crystal composition is mainly composed of a cholesteric liquid crystal.
【請求項5】請求項1において、液晶組成物を含む混合
物はネマチック液晶を有機樹脂中に分散させたことを特
徴とする電気光学装置。
5. An electro-optical device according to claim 1, wherein the mixture containing the liquid crystal composition has nematic liquid crystal dispersed in an organic resin.
【請求項6】請求項1において、液晶組成物を含む混合
物はコレステイック液晶を有機樹脂中に分散させたこと
を特徴とする電気光学装置。
6. The electro-optical device according to claim 1, wherein the mixture containing the liquid crystal composition has a cholesteric liquid crystal dispersed in an organic resin.
【請求項7】請求項1において、液晶組成物を含む混合
物はスメクチイク液晶を有機樹脂中に分散させたことを
特徴とする電気光学装置。
7. The electro-optical device according to claim 1, wherein the mixture containing the liquid crystal composition has smectic liquid crystals dispersed in an organic resin.
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