JPH04116688A - Gradation driving light valve device on frame thinning - Google Patents

Gradation driving light valve device on frame thinning

Info

Publication number
JPH04116688A
JPH04116688A JP23867190A JP23867190A JPH04116688A JP H04116688 A JPH04116688 A JP H04116688A JP 23867190 A JP23867190 A JP 23867190A JP 23867190 A JP23867190 A JP 23867190A JP H04116688 A JPH04116688 A JP H04116688A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
single crystal
gradation
pixel
film layer
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.)
Granted
Application number
JP23867190A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3081966B2 (en
Inventor
Hiroshi Suzuki
宏 鈴木
Hiroaki Takasu
博昭 鷹巣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Instruments Inc filed Critical Seiko Instruments Inc
Priority to JP02238671A priority Critical patent/JP3081966B2/en
Publication of JPH04116688A publication Critical patent/JPH04116688A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3081966B2 publication Critical patent/JP3081966B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To raise the frame frequency to display the gradation on the frame thinning system by constituting a switch element, which drives a picture element electrode group, of an insulated gate field-effect transistor of high responsiveness formed in a silicon single crystal thin film layer. CONSTITUTION:A composite substrate consisting of an electrically insulating carrier layer 6 and a semiconductor single crystal thin film layer 7 is used in a thin film type active matrix device. Picture element arrays 4, 5, 9, 11, and 12 are integratedly formed in the semiconductor single crystal thin film layer 7 by LSI technique. Thus, the switch element group very superior in quick responsiveness is obtained by using the composite substrate where the semiconductor single crystal thin film layer 7 is formed in this manner, and the frame frequency is raised from one digit to two digits, and gradation display on the frame thinning system is realized in the practical level.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体薄膜に画素電極群及びスイッチ素子群
等からなる画素アレイが形成された集積回路基板を用い
て組み立てられた液晶パネルからなる光弁装置、例えば
薄膜型アクティブマトリックス装置に関する。より詳し
くは、この種のアクティブマトリックス装置の階調駆動
方式に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention comprises a liquid crystal panel assembled using an integrated circuit board on which a pixel array consisting of a pixel electrode group, a switch element group, etc. is formed on a semiconductor thin film. The present invention relates to light valve devices, such as thin film active matrix devices. More specifically, the present invention relates to a gradation driving method for this type of active matrix device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

アクティブマトリックス装置は比較的簡単な構造を有す
る。各画素にスイッチ素子を設け、特定の画素を選択す
る場合には対応するスイッチ素子を導通させる。非選択
時においてはスイッチ素子を非導通状態にしておくもの
である。薄膜型アクティブマトリックス装置においては
、このスイッチ素子は通常薄膜トランジスタからなる。
Active matrix devices have a relatively simple structure. A switch element is provided in each pixel, and when a specific pixel is selected, the corresponding switch element is made conductive. When not selected, the switch element is kept in a non-conductive state. In thin film active matrix devices, this switching element usually consists of a thin film transistor.

即ち、液晶パネルを構成するガラス基板の表面に被覆さ
れた半導体薄膜にスイッチ素子群が集積的に形成される
That is, a group of switch elements is integrally formed on a semiconductor thin film coated on the surface of a glass substrate constituting a liquid crystal panel.

従来、薄膜型アクティブマトリックス装置においては、
薄膜トランジスタはガラス基板上に堆積された非晶質シ
リコン薄膜あるいは多結晶シリコン薄膜の表面に形成さ
れていた。非晶質シリコン薄膜は例えば真空蒸着あるい
はスパッタリングによりガラス基板上に容易に堆積でき
る。又、多結晶シリコン薄膜は例えば化学気相成長法を
用いてガラス基板上に容易に堆積する事ができる。
Conventionally, in thin film active matrix devices,
Thin film transistors have been formed on the surface of amorphous silicon thin films or polycrystalline silicon thin films deposited on glass substrates. Amorphous silicon thin films can be easily deposited on glass substrates, for example, by vacuum evaporation or sputtering. Also, polycrystalline silicon thin films can be easily deposited on glass substrates using, for example, chemical vapor deposition.

非晶質あるいは多結晶シリコン薄膜に形成される薄膜ト
ランジスタは一般に絶縁ゲート電界効果型のものである
Thin film transistors formed in amorphous or polycrystalline silicon thin films are generally of the insulated gate field effect type.

〔発明か解決しようとする課題〕[Invention or problem to be solved]

ところで、従来から忠実度に優れた高品質の画像表示を
得る為に階調駆動が行なわれている。この階調駆動は、
アクティブマトリックス2置の各画素の中間調表示を可
能としたものであり、全体として画像に濃淡を付与する
事ができる。従来の階調駆動においては、アナログ画像
信号を用い、各画素へ階調レベルに応じた電圧を書き込
み、1フレーム期間中書き込まれた電圧を保持する事に
よって中間調表示を行なっていた。電圧レベルによる階
調制御においては、スイッチ素子群の高速応答性が要求
されないという利点やアナログ画像信号を用いる為原理
的に連続階調が可能であるという利点かある。しかしな
がら、アナログ画像信号を用いる限りフレーム周波数の
高速化には限界かあり、OA機器に使用されるノンイン
クレース表示やHDTVへの対応が困難であるという問
題点があった。
Incidentally, gradation driving has been conventionally performed in order to obtain high-quality image display with excellent fidelity. This gradation drive is
It is possible to display halftones of each pixel in two positions of the active matrix, and it is possible to impart shading to the image as a whole. In conventional gradation driving, an analog image signal is used, a voltage corresponding to the gradation level is written to each pixel, and the written voltage is held during one frame period to perform halftone display. Gradation control using voltage levels has the advantage that high-speed responsiveness of the switch element group is not required, and because analog image signals are used, continuous gradation is possible in principle. However, as long as analog image signals are used, there is a limit to how high the frame frequency can be increased, and there is a problem in that it is difficult to support non-inklace displays and HDTVs used in office automation equipment.

ところで、アナログ画像信号を使用しないで階調制御を
行なう一方法として“フレーム間引き”方式が提案され
ている。この方式は、数フレーム即ち数回面を1単位と
して、この1単位の中で2値表示である黒表示と白表示
の割合を画素毎に時系列的に分配する事によって、1単
位の中での階調表示を行なうものである。例えば4フレ
ームを1単位として、ある画素に着目すると第1フレー
ムで黒表示を行ない第2フレームで白表示を行ない第3
フレームで黒表示を行ない第4フレームで白表示を行な
えば、1単位即ち4フレ一ム画面の平均で見ると灰色の
中間調を表現する事ができる。
Incidentally, a "frame thinning" method has been proposed as a method for performing gradation control without using analog image signals. This method takes several frames, that is, several views as one unit, and distributes the ratio of black display and white display, which are binary displays, to each pixel in time series within this one unit. It performs gradation display. For example, if you focus on a certain pixel with four frames as one unit, the first frame displays black, the second frame displays white, and the third
If a black display is performed in one frame and a white display is performed in the fourth frame, a gray intermediate tone can be expressed when viewed as an average of one unit, that is, four frames.

一般に、n個のフレームを1単位とするとn+1個の階
調レベルが得られる。ところで、フレーム周波数を固定
したまま1単位のフレーム数を増加させた場合には、1
単位毎の周波数が低下し、画面のフリッカが生じてしま
う。従って、フリッカを防止する為には、フレーム周波
数を上げる必要がある。この為に、各画素を駆動するス
イッチ素子群の高速応答性が要求される。しかしながら
、従来の薄膜型アクティブマトリックス装置に用いられ
ているスイッチ素子はフレーム間引き階調方式に要求さ
れる高速応答性を満足する事ができないという問題点が
ある。例えば、薄膜トランジスタの材料として非晶質シ
リコン薄膜を用いた場合には、シリコン粒界のダングリ
ングボンドの為に電界効果電子移動度は比較的小さい。
Generally, if n frames are taken as one unit, n+1 gradation levels are obtained. By the way, if you increase the number of frames per unit while keeping the frame frequency fixed, 1
The frequency per unit decreases, causing screen flickering. Therefore, in order to prevent flicker, it is necessary to increase the frame frequency. For this reason, high-speed response of the switch element group that drives each pixel is required. However, there is a problem in that the switching elements used in conventional thin-film active matrix devices cannot satisfy the high-speed response required for the frame thinning gradation method. For example, when an amorphous silicon thin film is used as a material for a thin film transistor, field effect electron mobility is relatively small due to dangling bonds at silicon grain boundaries.

その移動度の値はおよそ1 cd / V see程度
である。従って、高速動作可能な絶縁ゲート電界効果型
トランジスタを形成する事が不可能である。又、多結晶
シリコン薄膜を用いた場合においても、その多結晶性故
に電界効果電子移動度は比較的小さく20cd/V S
ee程度である。
Its mobility value is approximately 1 cd/V see. Therefore, it is impossible to form an insulated gate field effect transistor that can operate at high speed. Furthermore, even when a polycrystalline silicon thin film is used, the field effect electron mobility is relatively small due to its polycrystalline nature, 20 cd/V S
It is about ee.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上述した従来の技術の問題点に鑑み、本発明はフレーム
間引きによる階調駆動が可能な高速応答性を有するスイ
ッチ素子群の形成された薄膜型アクティブマトリックス
装置を提供する事を目的とする。
In view of the above-mentioned problems of the conventional technology, an object of the present invention is to provide a thin film type active matrix device in which a group of switching elements is formed and has a high-speed response that enables gradation driving by frame thinning.

かかる目的を達成する為に、本発明にかかる薄膜型アク
ティブマトリックス装置は電気絶縁性の担体層と半導体
単結晶薄膜層とからなる複合基板を利用している。この
半導体単結晶薄膜層には画素アレイがLSI技術を用い
て集積的に形成されている。即ち、画素アレイは画素を
規定する複数の画素電極及び対応する画素電極に給電す
る為の複数のスイッチ素子を含む。このスイッチ素子は
、半導体単結晶薄膜層に形成された絶縁ゲート電界効果
型トランジスタからなる。所定の間隙を介して、複合基
板には対向基板が対向配置されている。
To achieve this objective, the thin film active matrix device of the present invention utilizes a composite substrate consisting of an electrically insulating carrier layer and a semiconductor single crystal thin film layer. A pixel array is integrally formed on this semiconductor single crystal thin film layer using LSI technology. That is, the pixel array includes a plurality of pixel electrodes defining pixels and a plurality of switch elements for supplying power to the corresponding pixel electrodes. This switch element consists of an insulated gate field effect transistor formed in a semiconductor single crystal thin film layer. A counter substrate is arranged to face the composite substrate with a predetermined gap therebetween.

この間隙には電気光学物質層例えば液晶層が充填されて
おり、各画素電極が保持する給電量に応じて画素毎に電
気光学的階調表示を行なう。さらに、本アクティブマト
リックス装置はフレーム間引き階調駆動回路を具備して
おり、フレーム間引きにより複数のスイッチ素子を駆動
し、対応する画素電極に対する給電量の制御を行なって
いる。
This gap is filled with an electro-optic material layer, such as a liquid crystal layer, and electro-optic gradation display is performed for each pixel according to the amount of power supplied to each pixel electrode. Furthermore, this active matrix device includes a frame thinning gradation drive circuit, which drives a plurality of switch elements by frame thinning and controls the amount of power supplied to the corresponding pixel electrode.

好ましくは、該複合基板は担体層に接着され且つ研摩薄
膜化されたシリコン単結晶薄膜層を有している。例えば
、担体層として石英ガラス基板を用いその表面に高品質
のシリコン単結晶ウエノ\を接着する。このシリコン単
結晶ウェハを研摩薄膜化する事により高品質のシリコン
単結晶薄膜層を得る事ができる。この薄膜層に対しては
LSI製造技術が直接に適用でき極めて高速な絶縁ゲー
ト電界効果型のトランジスタを形成する事ができる。
Preferably, the composite substrate has a silicon monocrystalline thin film layer adhered to a carrier layer and polished thin. For example, a quartz glass substrate is used as a carrier layer, and high quality silicon single crystal urethane is adhered to the surface of the substrate. By polishing this silicon single crystal wafer into a thin film, a high quality silicon single crystal thin film layer can be obtained. LSI manufacturing technology can be directly applied to this thin film layer, and an extremely high-speed insulated gate field effect transistor can be formed.

〔発明の作用〕[Action of the invention]

上述した構成においては、半導体単結晶薄膜層が形成さ
れた複合基板を使用している為、極めて高速応答性に優
れたスイッチ素子群を実現できる。
In the above-described configuration, since a composite substrate on which a semiconductor single-crystal thin film layer is formed is used, it is possible to realize a switch element group with extremely excellent high-speed response.

即ち、例えばシリコン単結晶薄膜はその電界効果電子移
動度の値がおよそ400cj/ V see程度てあり
、非晶質シリコン薄膜に比べて2桁高く、シリコン多結
晶薄膜に比べても1桁高い。これに比例してシリコン単
結晶薄膜に形成されたトランジスタは従来に比して1桁
ないし2桁速い高速応答性を有している。従って、フレ
ーム周波数を1桁から2桁高める事ができフレーム間引
き方式による階調表示を実用レベルで実現する事が可能
となる。
That is, for example, a silicon single crystal thin film has a field effect electron mobility value of approximately 400 cj/Vsee, which is two orders of magnitude higher than that of an amorphous silicon thin film and one order of magnitude higher than a silicon polycrystalline thin film. In proportion to this, a transistor formed in a silicon single crystal thin film has a high-speed response that is one or two orders of magnitude faster than the conventional transistor. Therefore, the frame frequency can be increased by one to two orders of magnitude, and it becomes possible to realize gradation display using the frame thinning method at a practical level.

〔実 施 例〕〔Example〕

以下図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細に説明
する。第1図は本発明にかかるフレーム間引き階調駆動
光弁装置の一実施例を示す模式的分解斜視図である。図
示する様に、本光弁装置は複合基板1と、該複合基板1
に対向配置された対向基板2と、該複合基板1と対向基
板2との間に配置された電気光学物質層例えばツイスト
配向されたネマチック液晶層3とから構成されている。
Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic exploded perspective view showing an embodiment of the frame thinning gradation driving light valve device according to the present invention. As shown in the figure, this light valve device includes a composite substrate 1 and a composite substrate 1.
The composite substrate 1 and the counter substrate 2 are arranged to face each other, and an electro-optic material layer such as a twisted nematic liquid crystal layer 3 is arranged between the composite substrate 1 and the counter substrate 2.

複合基板1の表面にはマトリックス状に配置された画素
を規定する複数の画素電極4と、所定の信号に応じて画
素電極4を選択的に給電する為の複数のスイッチ素子5
とが形成されている。これら画素電極群及びスイッチ素
子群が画素アレイを構成する。
On the surface of the composite substrate 1 are a plurality of pixel electrodes 4 defining pixels arranged in a matrix, and a plurality of switch elements 5 for selectively supplying power to the pixel electrodes 4 according to a predetermined signal.
is formed. These pixel electrode groups and switch element groups constitute a pixel array.

複合基板1は石英ガラスからなる担体層6と単結晶シリ
コン薄膜層7とからなる二層構造を有する。加えて、石
英ガラス担体層6の裏面側には偏光板8が接着されてい
る。そして、前述した画素アレイはこの単結晶シリコン
薄膜層7に集積的に形成されている。この画素アレイに
含まれるスイッチ素子5は絶縁ゲート電界効果型トラン
ジスタから構成されている。トランジスタのソース電極
は対応する画素電極4に接続されており、同じくゲート
電極は走査線9に接続されており、同じくドレイン電極
は信号線10に接続されている。画素アレイの周辺には
Xドライバ11が形成されており、列状の信号線10に
接続されている。さらに、Xドライバ12も形成されて
おり行状の走査線9に接続されている。加えて、Xドラ
イバ11及びXドライバ12にはフレーム間引き階調制
御回路13が接続されている。この制御回路13はXド
ライバ11及びXドライバ12を介して複数のスイッチ
素子5を駆動し、対応する画素電極4に対する給電量の
制御を行ないフレーム間引き階調を実行する。これらの
制御回路13、Xドライバ11及びXドライバ12はフ
レーム間引き階調駆動回路を構成し、本実施例において
は画素アレイとともに単結晶シリコン薄膜層7に集積的
に形成されている。従って、この駆動回路も高速応答性
に優れたシリコン単結晶薄膜絶縁ゲート電界効果型トラ
ンジスタで構成する事が可能となる。特に、高品質の単
結晶シリコン薄膜層を用いる事により超LSI技術を直
接適用する事が可能となりこれら周辺回路の高密度集積
が実現できる。しかしながら、本発明はこの実施例に限
られるものではなく、フレーム間引き階調制御回路13
を外付は部品で構成しても良いことは勿論である。
The composite substrate 1 has a two-layer structure consisting of a carrier layer 6 made of quartz glass and a single crystal silicon thin film layer 7. In addition, a polarizing plate 8 is adhered to the back side of the quartz glass carrier layer 6. The aforementioned pixel array is integrally formed on this single crystal silicon thin film layer 7. The switch element 5 included in this pixel array is composed of an insulated gate field effect transistor. The source electrode of the transistor is connected to the corresponding pixel electrode 4, the gate electrode is similarly connected to the scanning line 9, and the drain electrode is similarly connected to the signal line 10. An X driver 11 is formed around the pixel array, and is connected to column-shaped signal lines 10. Furthermore, an X driver 12 is also formed and connected to the row scanning lines 9. In addition, a frame thinning gradation control circuit 13 is connected to the X driver 11 and the X driver 12. This control circuit 13 drives the plurality of switch elements 5 via the X driver 11 and the X driver 12, controls the amount of power supplied to the corresponding pixel electrode 4, and executes frame thinning gradation. These control circuit 13, X driver 11, and X driver 12 constitute a frame thinning gradation drive circuit, and in this embodiment, they are integrally formed in the single crystal silicon thin film layer 7 together with the pixel array. Therefore, this drive circuit can also be constructed using a silicon single crystal thin film insulated gate field effect transistor which has excellent high-speed response. In particular, by using a high-quality single-crystal silicon thin film layer, it is possible to directly apply VLSI technology, and high-density integration of these peripheral circuits can be realized. However, the present invention is not limited to this embodiment, and the frame thinning gradation control circuit 13
Of course, the external parts may be constructed from parts.

一方対向基板2はガラス担体14と、ガラス担体14の
外側面に接着された偏光板■5と、ガラス担体14の内
側面に形成された共通電極1Bとから構成されている。
On the other hand, the counter substrate 2 is composed of a glass carrier 14, a polarizing plate 5 bonded to the outer surface of the glass carrier 14, and a common electrode 1B formed on the inner surface of the glass carrier 14.

さらに共通電極1Bの表面は一軸配向膜17で被覆され
ている。又、複合基板1の内側表面も一軸配向膜18で
被覆されている。一対の配向膜17及び18はその配向
方向が直交しており且つ液晶層3の上下面に面接触して
いる。この結果、ネマチック液晶層3はいわゆる90″
のツイスト配向状態に整列される。
Further, the surface of the common electrode 1B is covered with a uniaxial alignment film 17. Further, the inner surface of the composite substrate 1 is also covered with a uniaxial alignment film 18. The alignment directions of the pair of alignment films 17 and 18 are perpendicular to each other, and they are in surface contact with the upper and lower surfaces of the liquid crystal layer 3. As a result, the nematic liquid crystal layer 3 has a so-called 90"
are aligned in a twisted orientation state.

第2図(A)及び(B)は第1図に示す光弁装置の1個
の画素を切り取って示した模式的斜視図であり、第2図
(A)は画素が最低階調レベルにある状態を示し、第2
図(B)は画素か最高階調レベルにある状態を示す。こ
の例においては、液晶の閾値電圧以下の一定電圧を画素
電極に供給する事により最低階調レベルを表示し、液晶
の閾値電圧以上の一定電圧を画素電極に印加する事によ
り最高階調レベル表示を実現している。従って、第2図
(A)に示す状態は実質的に電圧無印加状態と見做され
る。図示する様に、ネマチック液晶分子19はその長軸
方向が容易に配向されるという性質がある。この液晶分
子の配向は前述した様に複合基板1及び対向基板2の内
側表面に形成された一対の配向膜17及び18によって
制御される。これらの配向膜17及び18は例えば各基
板の内側表面に対してラビング処理を行なう事により得
られる。前述した様に、上下の基板間でラビング方向が
90°異なるので、液晶分子I9もそれに倣って90″
回転する。
2(A) and 2(B) are schematic perspective views showing one pixel cut out of the light valve device shown in FIG. 1, and FIG. 2(A) shows the pixel at the lowest gray level. indicates a certain state, and the second
Figure (B) shows a state where the pixel is at the highest gradation level. In this example, the lowest gradation level is displayed by supplying a constant voltage below the threshold voltage of the liquid crystal to the pixel electrode, and the highest gradation level is displayed by applying a constant voltage above the threshold voltage of the liquid crystal to the pixel electrode. has been realized. Therefore, the state shown in FIG. 2(A) is considered to be substantially no voltage applied state. As shown in the figure, the nematic liquid crystal molecules 19 have the property that their long axes are easily oriented. The alignment of the liquid crystal molecules is controlled by a pair of alignment films 17 and 18 formed on the inner surfaces of the composite substrate 1 and the counter substrate 2, as described above. These alignment films 17 and 18 are obtained, for example, by rubbing the inner surface of each substrate. As mentioned above, since the rubbing direction differs by 90° between the upper and lower substrates, the liquid crystal molecule I9 also follows the rubbing direction by 90°.
Rotate.

この結果液晶層を通過する光の偏光軸は90″回転する
事になる。しかしながら、図示する様に一対の偏光板8
及び15の偏光軸は互いに一致している為入射光は画素
を通過する事ができない。この結果、最低階調レベルに
おいては画素は完全な黒表示を行なう事になる。
As a result, the polarization axis of the light passing through the liquid crystal layer is rotated by 90''. However, as shown in the figure, a pair of polarizing plates 8
Since the polarization axes of and 15 coincide with each other, the incident light cannot pass through the pixel. As a result, the pixel displays complete black at the lowest gradation level.

一方第2図(B)に示す状態においては、複合基板1の
内側表面に配置されている画素電極と対向基板2の内側
表面に配置されている共通電極との間に液晶の閾値以上
の電圧が印加されている為、液晶分子19は電圧印加方
向即ち基板に対して垂直方向に立上り旋光性が失なわれ
る。この結果、直線偏光入射光は画素をそのまま通過す
る。即ち、最高階調レベルにおいては画素は完全な白表
示を行なう。
On the other hand, in the state shown in FIG. 2(B), a voltage higher than the threshold of the liquid crystal is applied between the pixel electrode arranged on the inner surface of the composite substrate 1 and the common electrode arranged on the inner surface of the counter substrate 2. is being applied, the liquid crystal molecules 19 rise in the direction of voltage application, that is, in the direction perpendicular to the substrate, and lose their optical rotation. As a result, the linearly polarized incident light passes through the pixel as it is. That is, at the highest gradation level, the pixel displays complete white.

第3図は第2図(A)及び(B)に示す画素を構成する
ネマチック液晶に印加される電圧と、ネマチック液晶の
透過率との関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the voltage applied to the nematic liquid crystal constituting the pixels shown in FIGS. 2(A) and 2(B) and the transmittance of the nematic liquid crystal.

図示する様に、共通電極と画素電極との間に閾値以上の
一定電圧を印加する事により液晶層の透過率は実質的に
100%となり最高階調レベルを得る事ができる。又、
閾値以下の一定電圧を両電極間に印加する事により液晶
層の透過率は実質的に0%となり最低階調レベルを得る
事ができる。ところで、液晶層の閾値にはある程度の幅
があり第3図に示す例においては3Vがら5Vの間で立
上っている。従って、共通電極と画素電極の間に3vな
いし5Vの間の電圧を印加する事により中間レベルの透
過率を得る事ができる。従って、中間調を表示できる。
As shown in the figure, by applying a constant voltage equal to or higher than the threshold between the common electrode and the pixel electrode, the transmittance of the liquid crystal layer becomes substantially 100%, and the highest gray level can be obtained. or,
By applying a constant voltage below the threshold between the two electrodes, the transmittance of the liquid crystal layer becomes substantially 0% and the lowest gradation level can be obtained. By the way, the threshold value of the liquid crystal layer has a certain range, and in the example shown in FIG. 3, it rises between 3V and 5V. Therefore, by applying a voltage between 3V and 5V between the common electrode and the pixel electrode, an intermediate level of transmittance can be obtained. Therefore, halftones can be displayed.

即ち、液晶印加電圧レベルを数段階に設定する事により
階調表示が得られる。
In other words, a gradation display can be obtained by setting the voltage level applied to the liquid crystal in several levels.

本実施例においては、液晶印加電圧の実効レベルをフレ
ーム間引き方式により制御している。
In this embodiment, the effective level of the voltage applied to the liquid crystal is controlled by a frame thinning method.

次に第1図ないし第3図を参照して上述した実施例の動
作を詳細に説明する。個々のスイッチ素子5を構成する
トランジスタのゲート電極は走査線9に接続されており
、Yドライバ12によって走査信号が印加され線順次で
個々のスイッチ素子5の導通及び遮断を制御する。この
線順次走査はフレーム毎に繰り返し行なわれる。Xドラ
イバ11から出力されるバイナリビット信号は信号線1
oを介して導通状態にある選択されたスイッチ素子5に
印加される。印加されたバイナリビット信号は対応する
画素電極4に伝えられ、バイナリビ・ントの数値即ちO
か1に応じて所定電気量を画素電極に給電する。一方、
非選択時においてはスイ・ソチ素子5は非導通状態とな
り画素電極に給電された電気量は維持される。以上に述
べた線順次走査を数フレームに渡って繰り返えす。フレ
ーム毎にノくイナリビットの数値に応じて給電された電
気量は数フレームの間に各画素電極に蓄積される。その
蓄積量に応じて液晶印加電圧の実効レベルが設定され所
定の中間調が表示される。即ち、1画素に着目した場合
数フレームに渡って常にバイナリビットデータ1が与え
られた場合には最高階調レベルが表示され、逆に全てバ
イナリビットデータ0が与えられた場合には最低階調レ
ベルが表示される。
Next, the operation of the above embodiment will be explained in detail with reference to FIGS. 1 to 3. The gate electrodes of the transistors constituting each switching element 5 are connected to a scanning line 9, and a scanning signal is applied by a Y driver 12 to control conduction and cutoff of each switching element 5 line sequentially. This line sequential scanning is repeated for each frame. The binary bit signal output from the X driver 11 is connected to the signal line 1.
o is applied to the selected switch element 5 which is in a conductive state. The applied binary bit signal is transmitted to the corresponding pixel electrode 4, and the value of the binary bit, ie O
A predetermined amount of electricity is supplied to the pixel electrode according to whether on the other hand,
When not selected, the switch element 5 becomes non-conductive and the amount of electricity supplied to the pixel electrode is maintained. The line sequential scanning described above can be repeated over several frames. The amount of electricity supplied in accordance with the numerical value of the binary bit for each frame is accumulated in each pixel electrode for several frames. The effective level of the voltage applied to the liquid crystal is set according to the accumulated amount, and a predetermined halftone is displayed. That is, when focusing on one pixel, if binary bit data 1 is always given over several frames, the highest gradation level will be displayed, and conversely, if all binary bit data 0 is given, the lowest gradation level will be displayed. The level will be displayed.

さらに、バイナリビットデータ数値の組み合わせに応じ
て所定の中間調が表示される。
Furthermore, predetermined halftones are displayed depending on the combination of binary bit data values.

スイッチ素子を構成するトランジスタのスイ・ソチング
性能を表わす為にオン/オフ電流比が用いられる。液晶
動作に必要な電流比は書き込み時間と保持時間から簡単
に求められる。画像信号が例えばテレビジョン信号であ
る場合1こCよ、1フレ一ム期間は約16■Seeであ
り、1走査期間4よ約80μsecである。フレーム間
引き方式を用0て例えば5階調表示を行なう場合にはフ
レーム周波数を4倍としなければならない。従って、テ
レビジョン信号に基づいてフレーム間引き階調を行なう
場合には1フレ一ム期間を4■seeとし1走査期間を
15μSeeに設定しなければならな(1゜この短縮さ
れた1走査期間15μsecの間に)くイナリビット信
号を書き込まねばならない。一方、短縮された1フレ一
ム期間4■seeの間書き込まれた電荷量を実質的に保
持しなければならな(Xoその結果、電流比は5桁以上
必要となる。この時、薄膜トランジスタは電荷移動度が
極めて高(1シリコン単結晶薄膜に形成されているので
オン/オフ比番ヨ6桁以上を確保できる。従って、フレ
ーム間引き方式を実用レベルで実現する事が可能である
。同時に、シリコン単結晶薄膜の高移動度特性を利用し
てドライバ回路等の周辺回路を同一シリコン単結晶薄膜
に高密度で集積する事ができる。
The on/off current ratio is used to express the switching performance of the transistor that constitutes the switching element. The current ratio required for liquid crystal operation can be easily determined from the write time and retention time. When the image signal is, for example, a television signal, one frame period is approximately 16 seconds, and one scanning period is approximately 80 μsec. When displaying, for example, five gradations using the frame thinning method, the frame frequency must be quadrupled. Therefore, when performing frame thinning gradation based on a television signal, one frame period must be set to 4 See and one scanning period must be set to 15 μ See (1° This shortened one scan period of 15 μ seconds (during this period), an invalid bit signal must be written. On the other hand, the written charge amount must be substantially retained during the shortened one-frame period 4s. The charge mobility is extremely high (since it is formed on a silicon single crystal thin film, an on/off ratio of more than 6 digits can be ensured. Therefore, it is possible to realize the frame thinning method at a practical level. At the same time, By utilizing the high mobility characteristics of silicon single crystal thin films, peripheral circuits such as driver circuits can be integrated at high density on the same silicon single crystal thin film.

次に、第4図(^)ないしくI()を参照して画素電極
群及びスイッチ素子群からなる画素アレイが集積された
光弁装置用基板の製造方法を詳細に説明する。先ず第4
図(A)に示す工程において、石英ガラス基板21と単
結晶シリコン基板22とが用意される。単結晶シリコン
基板22はLSI製造に用いられる高品質のシリコンウ
ェハを用いる事が好ましく、その結晶方位は< ioo
 > o、o±1.0の範囲の一様性を有し、その単結
晶格子欠陥密度は500個/C−以下である。用意され
た石英ガラス基板21の表面及び単結晶シリコン基板2
2の表面を先ず精密に平滑仕上げする。続いて、平滑仕
上げされた両面を重ね合わせ加熱する事により側基板を
熱圧着する。この熱圧着処理により、側基板2I及び2
2は互いに強固に固定される。
Next, a method for manufacturing a substrate for a light valve device in which a pixel array consisting of a pixel electrode group and a switch element group is integrated will be described in detail with reference to FIGS. 4(^) to I(). First of all, the fourth
In the step shown in Figure (A), a quartz glass substrate 21 and a single crystal silicon substrate 22 are prepared. It is preferable to use a high quality silicon wafer used for LSI manufacturing as the single crystal silicon substrate 22, and its crystal orientation is < ioo
>o, o±1.0, and the single crystal lattice defect density is 500 defects/C- or less. Surface of prepared quartz glass substrate 21 and single crystal silicon substrate 2
First, the surface of 2 is precisely smoothed. Subsequently, the side substrates are thermocompression bonded by overlapping and heating the smoothed surfaces. By this thermocompression bonding process, the side substrates 2I and 2
2 are firmly fixed to each other.

第4図(B)に示す工程において、単結晶シリコン基板
22の表面を研摩する。この結果、石英ガラス基板21
の表面には所望の厚さ例えば敷部まで研摩された単結晶
シリコン薄膜層23が形成される。
In the step shown in FIG. 4(B), the surface of the single crystal silicon substrate 22 is polished. As a result, the quartz glass substrate 21
A monocrystalline silicon thin film layer 23 is formed on the surface of the substrate to a desired thickness, for example, to the bottom.

従って、石英ガラス基板からなる担体層と単結晶シリコ
ン薄膜層とから構成される二層構造を有する複合基板が
得られる。なお、単結晶シリコン基板22を薄膜化する
為に研摩処理に代えてエツチング処理を行なっても良い
。この様にして得られた単結晶シリコン薄膜層23はシ
リコンウェハ122の品質が実質的にそのまま保存され
るので、結晶方位の一様性や格子欠陥密度に関して極め
て優れた薄膜基板材料を得る事ができる。
Accordingly, a composite substrate having a two-layer structure consisting of a carrier layer made of a quartz glass substrate and a monocrystalline silicon thin film layer is obtained. Note that in order to thin the single crystal silicon substrate 22, etching treatment may be performed instead of polishing treatment. Since the quality of the silicon wafer 122 is substantially preserved in the monocrystalline silicon thin film layer 23 obtained in this way, it is possible to obtain a thin film substrate material with extremely excellent crystal orientation uniformity and lattice defect density. can.

ところで従来からシリコン単結晶薄膜層と電気絶縁性担
体層とからなる二層構造を有する種々のタイプの薄膜基
板が知られている。いわゆるSo1基板と呼ばれている
ものである。Sol基板は例えば絶縁物質からなる担体
表面に化学気相成長法等を用いて多結晶シリコン薄膜を
堆積させた後、レーザビーム照射等により加熱処理を施
こし多結晶膜を再結晶化して単結晶構造に転換して得ら
れていた。しかしながら、一般に多結晶の再結晶化によ
り得られた単結晶は必ずしも−様な結晶方位を有してお
らず又格子欠陥密度が大きかった。これらの理由により
、従来のSo1基板に対してシリコン単結晶ウェハと同
様にLSI製造技術を適用する事は困難である。
By the way, various types of thin film substrates having a two-layer structure consisting of a silicon single crystal thin film layer and an electrically insulating carrier layer are conventionally known. This is what is called a So1 substrate. For example, a Sol substrate is made by depositing a thin polycrystalline silicon film on the surface of a carrier made of an insulating material using a chemical vapor deposition method, etc., and then applying heat treatment such as laser beam irradiation to recrystallize the polycrystalline film to form a single crystal. It was obtained by converting the structure. However, in general, single crystals obtained by recrystallization of polycrystals do not necessarily have --like crystal orientation and have a large lattice defect density. For these reasons, it is difficult to apply LSI manufacturing technology to the conventional So1 substrate in the same way as to silicon single crystal wafers.

次に第4図(C)に示す工程において、単結晶シリコン
薄膜層23の表面を熱酸化処理し全面にシリコン酸化膜
24を形成する。その上に、化学気相成長法を用いてシ
リコン窒化膜25を堆積する。さらにレジスト2Bを被
覆する。このレジスト26をフォトリソグラフィ及びエ
ツチングによりパタニングし素子領域27のみを残して
除去する。この状態で、異方性エツチング処理を行ない
レジスト2Bにより被覆されていない部分のシリコン酸
化膜24及びシリコン窒化膜25を除去する。第4図(
C)はこの様にして得られた半完成品の状態を示してい
る。
Next, in a step shown in FIG. 4C, the surface of the single crystal silicon thin film layer 23 is thermally oxidized to form a silicon oxide film 24 on the entire surface. A silicon nitride film 25 is deposited thereon using chemical vapor deposition. Furthermore, a resist 2B is coated. This resist 26 is patterned by photolithography and etching and removed leaving only the element region 27. In this state, an anisotropic etching process is performed to remove the silicon oxide film 24 and silicon nitride film 25 in the portions not covered by the resist 2B. Figure 4 (
C) shows the state of the semi-finished product obtained in this way.

続いて第4図(D)に示す工程において、レジスト2B
を除去した後素子領域27を被覆するシリコン酸化膜2
4及びシリコン窒化膜25をマスクとして単結晶シリコ
ン薄膜層23の熱酸化処理を行ないフィールド酸化膜2
8を形成する。フィールド酸化膜28によって囲まれた
素子領域27には単結晶シリコン薄膜層23が残される
。なお図示する状態では、マスクとして用いられたシリ
コン酸化膜24及びシリコン窒化膜25は除去されてい
る。
Subsequently, in the step shown in FIG. 4(D), resist 2B is
After removing the silicon oxide film 2 covering the element region 27
4 and the silicon nitride film 25 as a mask, the single crystal silicon thin film layer 23 is thermally oxidized to form the field oxide film 2.
form 8. Single crystal silicon thin film layer 23 is left in device region 27 surrounded by field oxide film 28. Note that in the illustrated state, the silicon oxide film 24 and silicon nitride film 25 used as a mask have been removed.

さらに第4図(E)に示す工程において、再び熱酸化処
理か行なわれ、単結晶シリコン薄膜層23の表面にゲー
ト酸化膜29が形成される。
Further, in the step shown in FIG. 4E, thermal oxidation treatment is performed again to form a gate oxide film 29 on the surface of the single crystal silicon thin film layer 23.

第4図(F)に示す工程において、化学気相成長法によ
り多結晶シリコン膜が堆積される。この多結晶シリコン
膜を所定の形状にパタニングされたレジスト30を用い
て選択的にエツチングし、ゲート酸化膜29の上に多結
晶シリコン膜からなるゲート電極31を形成する。
In the step shown in FIG. 4(F), a polycrystalline silicon film is deposited by chemical vapor deposition. This polycrystalline silicon film is selectively etched using a resist 30 patterned into a predetermined shape, and a gate electrode 31 made of a polycrystalline silicon film is formed on the gate oxide film 29.

引き続いて第4図(G)に示す工程において、レジスト
30を除去した後、ゲート電極31をマスクとしてゲー
ト酸化膜29を介して不純物砒素のイオン注入を行ない
、シリコン単結晶薄膜層23にドレイン領域32及びソ
ース領域33を形成する。この結果、ゲート電極31の
下方においてドレイン領域32とソース領域33との間
に不純物砒素の注入されていないチャネル領域34が設
けられる。
Subsequently, in the step shown in FIG. 4(G), after removing the resist 30, impurity arsenic ions are implanted through the gate oxide film 29 using the gate electrode 31 as a mask to form a drain region in the silicon single crystal thin film layer 23. 32 and source region 33 are formed. As a result, a channel region 34 into which impurity arsenic is not implanted is provided between the drain region 32 and the source region 33 below the gate electrode 31.

最後に第4図(H)に示す工程において、ドレイン領域
32の上にあるゲート酸化膜29の一部を除去してコン
タクトホールを形成し、ここにドレイン電極3Bを接続
させる。同様に、ソース領域33の上にあるゲート酸化
膜29の一部を除去してコンタクトホールを形成し、こ
の部分を覆う様に画素電極35を形成する。画素電極3
5はITO等からなる透明電極材料がら構成されている
。加えて画素電極35の下側にあるフィールド酸化膜2
8も透明であり、さらにその下側に配置されている石英
ガラス基板21も透明である。従って、画素電極35、
フィールド酸化膜2B及び石英ガラス基板2工からなる
三層構造は光学的に透明であり透過型の光弁装置を得る
事ができる。
Finally, in the step shown in FIG. 4(H), a part of the gate oxide film 29 above the drain region 32 is removed to form a contact hole, to which the drain electrode 3B is connected. Similarly, a part of the gate oxide film 29 above the source region 33 is removed to form a contact hole, and a pixel electrode 35 is formed to cover this part. Pixel electrode 3
Reference numeral 5 is made of a transparent electrode material such as ITO. In addition, the field oxide film 2 below the pixel electrode 35
8 is also transparent, and the quartz glass substrate 21 disposed below it is also transparent. Therefore, the pixel electrode 35,
The three-layer structure consisting of the field oxide film 2B and two quartz glass substrates is optically transparent, and a transmission type light valve device can be obtained.

上述した様に、第4図(A)ないしくH)に示す製造方
法によれば、高品質の単結晶シリコン薄膜に対して高温
を用いた成膜処理、高解像度のフォトリソエツチング及
びイオン注入処理等を施こす事によりミクロンオーダあ
るいはサブミクロンオーダのサイズを有し且つ極めて高
速応答性に優れた絶縁ゲート電界効果型トランジスタを
形成する事が可能である。このトランジスタはスイッチ
素子として、対応する画素電極の選択給電を行なう為に
用いられる。なお、第4図(^)ないしくI+)に示す
工程においては、画素電極及びスイッチ素子の製造方法
のみが示されているが、フレーム間引き階調制御回路も
又画素アレイの周辺において単結晶シリコン薄膜に同時
に形成する事ができる。フレーム間引き階調制御回路も
スイッチ素子と同様に絶縁ゲート電界効果型トランジス
タから構成する事ができるからである。
As described above, according to the manufacturing method shown in FIGS. 4(A) to 4(H), a high-quality single-crystal silicon thin film is subjected to a film-forming process using high temperature, high-resolution photolithography etching, and ion implantation process. By performing the above steps, it is possible to form an insulated gate field effect transistor having a size on the micron order or submicron order and having extremely excellent high-speed response. This transistor is used as a switch element to selectively supply power to the corresponding pixel electrode. In addition, in the process shown in FIG. 4 (^) or I+), only the manufacturing method of the pixel electrode and the switch element is shown, but the frame thinning gradation control circuit is also made of monocrystalline silicon around the pixel array. It is possible to simultaneously form a thin film. This is because the frame thinning gradation control circuit can also be constructed from insulated gate field effect transistors like the switch elements.

次に第5図を参照してフレーム間引き階調制御回路の構
成を詳細に説明する。図示する様に、この制御回路はフ
レームメモリ5■を有する。このメモリ51はマトリッ
クス状に配置されたアドレスを有し、各アドレスはマト
リックス状に配置された個々の画素に対応している。フ
レームメモリ51は画像データVDを記憶して各アドレ
ス毎に画素の階調データGDを保持する。本例において
は、階調データC,Dは5段階レベルに分かれており最
低レベルから最高レベルに向ってCDないしCD5と表
わされる。
Next, the configuration of the frame thinning gradation control circuit will be explained in detail with reference to FIG. As shown in the figure, this control circuit has a frame memory 5. This memory 51 has addresses arranged in a matrix, and each address corresponds to an individual pixel arranged in the matrix. The frame memory 51 stores image data VD and holds pixel gradation data GD for each address. In this example, the gradation data C and D are divided into five levels, and are expressed as CD to CD5 from the lowest level to the highest level.

フレームメモリ51にはデコーダ52か接続されている
。このデコーダ52は階調データGDIないしGD5の
レベルに応じて4ビツト構成からなるバイナリデータに
変換する機能を有する。例えば、最低レベル階調データ
CDIは4個のOビットデータに変換する。第2レベル
の階調データGD2は3個のOビットデータと1個の1
ビツトデータの組に変換される。第3レベルの階調デー
タGD3は2個の0ビツトデータと2個の1ビツトデー
タの組に変換される。第4レベルの階調データGD4は
1個の0ビツトデータと3個の1とットデータの組に変
換される。最高レベルの階調データGD5は4個の1ビ
ツトデータに変換される。デコーダ52には分配器53
が接続されている。
A decoder 52 is also connected to the frame memory 51. This decoder 52 has a function of converting the gradation data GDI to GD5 into binary data consisting of 4 bits according to the level. For example, the lowest level gradation data CDI is converted into four O-bit data. The second level gradation data GD2 consists of three O-bit data and one 1
Converted to a set of bit data. The third level gradation data GD3 is converted into a set of two 0-bit data and two 1-bit data. The fourth level gradation data GD4 is converted into a set of one 0 bit data and three 1 bit data. The highest level gradation data GD5 is converted into four 1-bit data. The decoder 52 has a distributor 53
is connected.

又分配器53には4枚のサブフレームメモリ54ないし
57か接続されている。各サブフレームメモリはフレー
ムメモリ51と対応するマトリックスアドレスを有する
。4枚のサブフレームメモリ54ないし57は1個の階
調データを構成する4個のビットデータ成分に対応して
いる。分配器53は1番目のビットデータ成分を第1サ
ブフレームメモリ54に分配し、2番目のビットデータ
成分を第2サブフレームメモリ55に分配し、3番目の
ビットデータ成分を第3サブフレームメモリ56に分配
し、4番目のビットデータ成分を第4サブフレームメモ
リ57に分配する。分配された各ビットデータ成分は元
の階調データと対応するアドレスに格納される。
Further, four subframe memories 54 to 57 are connected to the distributor 53. Each subframe memory has a frame memory 51 and a corresponding matrix address. The four subframe memories 54 to 57 correspond to four bit data components constituting one gradation data. The distributor 53 distributes the first bit data component to the first subframe memory 54, the second bit data component to the second subframe memory 55, and the third bit data component to the third subframe memory. 56, and the fourth bit data component is distributed to the fourth subframe memory 57. Each distributed bit data component is stored at an address corresponding to the original gradation data.

4枚のサブフレームメモリ54ないし57にはメモリセ
レクタ58が接続されている。このメモリセレクタ58
にはコントローラ64が接続されている。メモリセレク
タ58はコントローラ64から送られるフレーム信号F
LMに応答して1フレーム毎にサブフレームメモリ54
ないし57を順次選択する。メモリセレクタ58にはX
シフトレジスタ59が接続されている。メモリセレクタ
58は選択したサブフレームメモリから線順次でビット
データを読み出しこのXシフトレジスタ59に転送する
。Xシフトレジスタ59にはXドライバ60が接続され
ている。Xドライバ60はコントローラ64から送られ
る同期信号5INCに応答してXシフトレジスタ59に
ラッチされたビットデータに基づいて画素アレイ61を
駆動する。
A memory selector 58 is connected to the four subframe memories 54 to 57. This memory selector 58
A controller 64 is connected to. The memory selector 58 receives the frame signal F sent from the controller 64.
Subframe memory 54 for each frame in response to LM
57 are selected in sequence. Memory selector 58 has an
A shift register 59 is connected. The memory selector 58 reads bit data line-sequentially from the selected subframe memory and transfers it to the X shift register 59. An X driver 60 is connected to the X shift register 59. The X driver 60 drives the pixel array 61 based on the bit data latched in the X shift register 59 in response to the synchronization signal 5INC sent from the controller 64.

コントローラ64にはスキャンメモリ62を介してYシ
フトレジスタ63が接続されている。スキャンメモリ6
2はコントローラ64から送られるフレーム信号FLM
に応答して各フレーム毎に線順次走査データSCNをY
シフトレジスタ63に転送する。
A Y shift register 63 is connected to the controller 64 via a scan memory 62. scan memory 6
2 is a frame signal FLM sent from the controller 64
in response to the line sequential scanning data SCN for each frame.
Transfer to shift register 63.

Yシフトレジスタ63と画素アレイ61の間にはYドラ
イバ65が接続されている。このYドライバ65はYシ
フトレジスタ63にラッチされた線順次走査データSC
Nに基づいて線順次同期信号5YNCに同期しながら複
数の走査線を順次選択する。
A Y driver 65 is connected between the Y shift register 63 and the pixel array 61. This Y driver 65 controls line sequential scanning data SC latched in the Y shift register 63.
A plurality of scanning lines are sequentially selected based on N in synchronization with a line sequential synchronization signal 5YNC.

最後に第5図および第6図を参照してフレーム間引き階
調駆動回路の動作を説明する。第6図(A)はフレーム
メモリ51の各アドレスに保持された階調データGDI
ないしGD5のレベルを示す模式図である。階調データ
CDIは画素の透過率0%を示し、階調データGD2は
透過率25%を示し、階調データGD3は透過率50%
を示し、階調データGD4は透過率75%を示し、階調
データGD5は透過率100%を示す。第6図(B)は
デコーダ52によって変換された階調データのビット構
成を示す。いずれも4ビット成分からなる。変換された
階調データCDIの第1ビツト成分ないし第4ビツト成
分は全て0である。変換された階調データCD2の第1
ビツト成分は1であり残りのビット成分は0である。同
様にして、変換された階調データGD3の第1及び第2
ビツト成分が1であり第3及び第4ビツト成分は0であ
る。変換された階調データGD4の第1ないし第3ビツ
ト成分は1であり第4ビツト成分はOである。変換され
た階調データGD5の第1ないし第4ビツト成分は全て
1である。各画素毎に、第1ビツト成分は第1サブフレ
ームメモリ54に転送され、第2ビツト成分は第2サブ
フレームメモリ55に転送され、第3ビツト成分は第3
サブフレームメモリ56に転送され、第4ビツト成分は
第4サブフレームメモリ57に転送される。コントロー
ラB4は1フレーム毎にフレーム信号FLMを出力する
。メモリセレフタ58はフレーム信号FLMに応答して
、フレーム毎に順次4枚のサブフレームメモリ54ない
し57を選択する。従って、4フレームで全てのサブフ
レームメモリが読み出され1画面を構成するデータが得
られる。即ち、1画面を構成するデータは元々フレーム
メモリ51に記憶されていたものである。換言すると、
1画面を表示するのに4フレーム必要である。従って、
従来の階調表示方式に比較して4倍の速さのフレーム周
波数となる。
Finally, the operation of the frame thinning gradation drive circuit will be explained with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 6(A) shows the gradation data GDI held at each address of the frame memory 51.
FIG. 5 is a schematic diagram showing levels of GD5 to GD5. Gradation data CDI indicates pixel transmittance of 0%, tone data GD2 indicates transmittance of 25%, and tone data GD3 indicates transmittance of 50%.
The gradation data GD4 indicates a transmittance of 75%, and the gradation data GD5 indicates a transmittance of 100%. FIG. 6(B) shows the bit structure of the gradation data converted by the decoder 52. Both consist of 4-bit components. The first to fourth bit components of the converted tone data CDI are all 0. The first of the converted gradation data CD2
The bit component is 1 and the remaining bit components are 0. Similarly, the first and second of the converted gradation data GD3
The bit component is 1 and the third and fourth bit components are 0. The first to third bit components of the converted gradation data GD4 are 1, and the fourth bit component is O. The first to fourth bit components of the converted gradation data GD5 are all 1. For each pixel, the first bit component is transferred to the first subframe memory 54, the second bit component is transferred to the second subframe memory 55, and the third bit component is transferred to the third subframe memory 55.
The fourth bit component is transferred to the subframe memory 56, and the fourth bit component is transferred to the fourth subframe memory 57. The controller B4 outputs a frame signal FLM for each frame. The memory selector 58 sequentially selects four subframe memories 54 to 57 for each frame in response to the frame signal FLM. Therefore, all subframe memories are read out in four frames, and data constituting one screen is obtained. That is, the data constituting one screen was originally stored in the frame memory 51. In other words,
Four frames are required to display one screen. Therefore,
The frame frequency is four times faster than that of the conventional gradation display method.

先ず、第1フレーム期間においては第1サブフレームメ
モリ54に記憶されていたビットデータの分が線順次で
呼び出されXシフトレジスタ59にラッチされる。ラッ
チされたビットデータは線順次同期信号5YNCに同期
してXドライバ6oを介して対応する画素の行に転送さ
れる。この時、Yドライバ65も線順次同期信号5YN
Cに同期して各画素の行を選択している。この様にして
、第1フレーム期間に第1ビツト成分に対応した電気量
が各画素に給電される。同様にして、第2フレーム期間
において、第2ビツト成分に対応した電気量が各画素に
給電される。引き続き、第3フレームにおいて第3ビツ
ト成分に対応した電気量が各画素に給電され、最後に第
4フレーム期間において第4ビツト成分に対応した電気
量が各画素に給電される。この様にして、第1フレーム
ないし第4フレームからなる1サイクルが終了した時点
て個々の画素に階調データGDに比例した電気量が蓄積
保持される。この結果、1サイクルで、階調表示された
1画面が画素アレイ61に表示される。
First, in the first frame period, the bit data stored in the first subframe memory 54 is read out line sequentially and latched into the X shift register 59. The latched bit data is transferred to the corresponding pixel row via the X driver 6o in synchronization with the line sequential synchronization signal 5YNC. At this time, the Y driver 65 also receives the line sequential synchronization signal 5YN.
Each pixel row is selected in synchronization with C. In this manner, the amount of electricity corresponding to the first bit component is supplied to each pixel during the first frame period. Similarly, in the second frame period, the amount of electricity corresponding to the second bit component is supplied to each pixel. Subsequently, in the third frame, the amount of electricity corresponding to the third bit component is supplied to each pixel, and finally, in the fourth frame period, the amount of electricity corresponding to the fourth bit component is supplied to each pixel. In this way, at the end of one cycle consisting of the first to fourth frames, an amount of electricity proportional to the grayscale data GD is accumulated and held in each pixel. As a result, one gradation-displayed screen is displayed on the pixel array 61 in one cycle.

このフレーム間引き階調制御においてはフレーム周波数
が速いので画面のフリッカは生じない。
In this frame thinning gradation control, the frame frequency is fast, so screen flicker does not occur.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上述した様に、本発明においては、画素電極群を駆動す
るスイッチ素子はシリコン単結晶薄膜層に形成された高
速応答性の絶縁ゲート電界効果トランジスタから構成さ
れている。従って、従来の薄膜型アクティブマトリック
ス装置に比べてフレーム周波数を著しく高くする事がで
き、いわゆるフレーム間引き方式による階調表示を実用
レベルで行なう事ができるという効果がある。
As described above, in the present invention, the switching element for driving the pixel electrode group is composed of a fast-responsive insulated gate field effect transistor formed in a silicon single crystal thin film layer. Therefore, the frame frequency can be made significantly higher than that of the conventional thin film type active matrix device, and there is an effect that gradation display by the so-called frame thinning method can be performed at a practical level.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はフレーム間引き階調駆動光弁装置の模式的分解
斜視図、第2図(A)及び(B)は光弁装置の動作を説
明する為の模式図、第3図は光弁装置の透過率の電圧依
存性を示すグラフ、第4図(A)ないしくH)は光弁装
置に用いられる集積回路基板の製造方法を示す工程図、
第5図は光弁装置に内蔵されるフレーム間引き階調制御
回路の構成を示すブロック図、及び第6図(A)−いし
くB)はフレーム間引き階調制御回路の動作を説明する
為の模式図である。 1・・・複合基板 3・・・液晶層 5・・・スイッチ素子 7・・・単結晶シリコン薄膜層 9・・・走査線       10・・・信号線11・
・・Xドライバ      12・・・Yドライバエ3
・・・フレーム間引き階調制御回路14・・・ガラス担
体     I6・・・共通電極17・・・配向膜  
     1g−0,配向膜2・・・対向基板 4・・・画素電極 6・・・担体層 第2図(A) 第2図(B) 應品印加霞圧(V) 1に3  図 第 図 第 図 第 図
Fig. 1 is a schematic exploded perspective view of the frame thinning gradation drive light valve device, Figs. 2 (A) and (B) are schematic diagrams for explaining the operation of the light valve device, and Fig. 3 is the light valve device. A graph showing the voltage dependence of the transmittance of FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the frame thinning gradation control circuit built into the light valve device, and FIG. It is a schematic diagram. 1... Composite substrate 3... Liquid crystal layer 5... Switch element 7... Single crystal silicon thin film layer 9... Scanning line 10... Signal line 11...
...X driver 12...Y driver driver 3
...Frame thinning gradation control circuit 14...Glass carrier I6...Common electrode 17...Alignment film
1g-0, alignment film 2... counter substrate 4... pixel electrode 6... carrier layer Fig. 2 (A) Fig. 2 (B) Haze pressure applied to glazing product (V) 1 to 3 Fig. Figure Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、電気絶縁性の担体層と半導体単結晶薄膜層とからな
る複合基板と、 画素を規定する複数の画素電極及び対応する画素電極に
給電する為の複数のスイッチ素子からなり、該半導体単
結晶薄膜層に集積的に形成された画素アレイと、 所定の間隙を介して複合基板に対向配置された対向基板
と、 該間隙に配置され各画素電極が保持する給電量に応じて
画素毎に電気光学的階調表示を行なう為の電気光学物質
層と、 フレーム間引きにより複数の該スイッチ素子を駆動し、
対応する画素電極に対する給電量の制御を行なう為のフ
レーム間引き階調駆動回路とからなる光弁装置。 2、該複合基板は、担体層に接着され且つ研摩薄膜化さ
れた半導体単結晶薄膜層を有する請求項1に記載の光弁
装置。 3、該画素アレイは、絶縁ゲート電界効果型単結晶薄膜
トランジスタからなるスイッチ素子を含む請求項1に記
載の光弁装置。 4、該電気光学物質層は、各画素電極に保持される給電
量に比例して入射光に対する透過率が変化するツイスト
ネマチック液晶からなる請求項1に記載の光弁装置。 5、該フレーム間引き階調駆動回路の少くとも一部分は
該半導体単結晶薄膜層に形成されている請求項1に記載
の光弁装置。
[Scope of Claims] 1. A composite substrate comprising an electrically insulating carrier layer and a semiconductor single crystal thin film layer, a plurality of pixel electrodes defining pixels, and a plurality of switch elements for supplying power to the corresponding pixel electrodes. A pixel array integrally formed on the semiconductor single-crystal thin film layer, a counter substrate disposed opposite to the composite substrate with a predetermined gap in between, and a power supply amount held by each pixel electrode disposed in the gap. an electro-optical material layer for performing electro-optical gradation display for each pixel, and driving the plurality of switching elements by frame thinning;
A light valve device comprising a frame thinning gradation drive circuit for controlling the amount of power supplied to the corresponding pixel electrode. 2. The light valve device of claim 1, wherein the composite substrate has a semiconductor single crystal thin film layer adhered to the carrier layer and polished to thin film. 3. The light valve device according to claim 1, wherein the pixel array includes a switching element made of an insulated gate field effect single crystal thin film transistor. 4. The light valve device according to claim 1, wherein the electro-optic material layer is made of twisted nematic liquid crystal whose transmittance to incident light changes in proportion to the amount of power supplied to each pixel electrode. 5. The light valve device according to claim 1, wherein at least a portion of the frame thinning gradation drive circuit is formed in the semiconductor single crystal thin film layer.
JP02238671A 1990-09-07 1990-09-07 Frame thinning gradation drive light valve device Expired - Lifetime JP3081966B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP02238671A JP3081966B2 (en) 1990-09-07 1990-09-07 Frame thinning gradation drive light valve device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP02238671A JP3081966B2 (en) 1990-09-07 1990-09-07 Frame thinning gradation drive light valve device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04116688A true JPH04116688A (en) 1992-04-17
JP3081966B2 JP3081966B2 (en) 2000-08-28

Family

ID=17033587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP02238671A Expired - Lifetime JP3081966B2 (en) 1990-09-07 1990-09-07 Frame thinning gradation drive light valve device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3081966B2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07294881A (en) * 1994-04-20 1995-11-10 Kodo Eizo Gijutsu Kenkyusho:Kk Liquid crystal display device
JPH08211363A (en) * 1994-10-07 1996-08-20 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Active matrix panel
WO2004036534A1 (en) * 2002-10-21 2004-04-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and driving method thereof
JP2009031817A (en) * 1996-06-19 2009-02-12 Xerox Corp Display
US7847793B2 (en) 2005-12-08 2010-12-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Control circuit of display device, and display device and electronic appliance incorporating the same
US8159478B2 (en) 2004-09-27 2012-04-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and electronic device using the same

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0547964U (en) * 1991-12-02 1993-06-25 日立工機株式会社 Transfer device for electrophotographic device

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07294881A (en) * 1994-04-20 1995-11-10 Kodo Eizo Gijutsu Kenkyusho:Kk Liquid crystal display device
JPH08211363A (en) * 1994-10-07 1996-08-20 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Active matrix panel
JP2009031817A (en) * 1996-06-19 2009-02-12 Xerox Corp Display
JP2011076098A (en) * 1996-06-19 2011-04-14 Thomson Licensing Display
WO2004036534A1 (en) * 2002-10-21 2004-04-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and driving method thereof
US7330179B2 (en) 2002-10-21 2008-02-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and driving method thereof
US8159478B2 (en) 2004-09-27 2012-04-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and electronic device using the same
US7847793B2 (en) 2005-12-08 2010-12-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Control circuit of display device, and display device and electronic appliance incorporating the same
US8004510B2 (en) 2005-12-08 2011-08-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Control circuit of display device, and display device, and display device and electronic appliance incorporating the same
US8253717B2 (en) 2005-12-08 2012-08-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Control circuit of display device, and display device, and display device and electronic appliance incorporating the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP3081966B2 (en) 2000-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100238640B1 (en) Semiconductor device and manufacturing method of the same
US7468719B2 (en) Liquid crystal pixel memory, liquid crystal display, and methods of driving the same
US5204659A (en) Apparatus and method for providing a gray scale in liquid crystal flat panel displays
US6312968B1 (en) Method for fabricating an electrically addressable silicon-on-sapphire light valve
JP2005258416A (en) Liquid crystal pixel memory, liquid crystal display, and method for driving them
JP3081966B2 (en) Frame thinning gradation drive light valve device
JPH0227320A (en) Thin film semiconductor display device and its manufacture
US6521950B1 (en) Ultra-high resolution liquid crystal display on silicon-on-sapphire
US5748268A (en) Quasi-tiled active matrix display
JPH0689905A (en) Thin film semiconductor device and its manufacture
JPH0611729A (en) Liquid crystal display device and its production
JP3091883B2 (en) Light valve device and semiconductor device
JP2838612B2 (en) Light valve device and manufacturing method thereof
JP2990232B2 (en) Liquid crystal electro-optical device
JPH0567211B2 (en)
JPH07248508A (en) Liquid crystal display device
JP3161707B2 (en) Electro-optical device
JP3319562B2 (en) Liquid crystal display
JP3222446B2 (en) Active display device and video camera
JPH06337399A (en) Method for driving display device
JPH04133034A (en) Single crystal thin film semiconductor device for optical valve substrate
JPH09102610A (en) Semiconductor device for driving plate type optical valves
JPH04133036A (en) Single crystal thin film semiconductor device for optical valve substrate
JPH0432820A (en) Liquid crystal display device
JPH0643484A (en) Display device

Legal Events

Date Code Title Description
S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080630

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090630

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100630

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100630

Year of fee payment: 10

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D03

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100630

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110630

Year of fee payment: 11

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110630

Year of fee payment: 11