JPH06123872A - 電気光学装置の画像表示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気光学装置の階調表示に関して、精密で素
子間のばらつきの少ない階調表示方式を提供する。 【構成】 アクティブマトリクス型電気光学装置におい
て、個々の画素を駆動する素子として、いわゆるトラン
スファー・ゲイト型の相補型電界効果型素子を用い、そ
の入出力端の一方を画素電極に接続した構成において、
他端に電圧を印加し、あるいは電圧を切りながら、その
制御電極に任意のタイミングでバイポーラパルスを印加
し、画素に電圧のかかる時間を任意に制御することによ
って視覚的な階調表示を得る表示方式。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】本発明は、アクティブ型電気光学装
置、特にアクティブ型液晶電気光学装置の画像表示方法
に関するものである。本発明はアクティブ素子の１つの
入力端子にパルス電圧（デジタル信号）を加え、別の入
力端子には任意のタイミングで制御用の信号電圧（デジ
タル信号）を加えること、およびその後、パルス信号を
加えない状態で信号電圧を加えることによって、電氣光
学装置の画素に任意の時間だけ電圧がかかる状態を実現
させることにより、視覚的に明確な階調レベルを設定で
きる、デジタル／デジタル方式の階調画像表示方法に関
する。

【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の表示をおこな
っている。

【０００３】図３には、典型的な液晶材料であるネマテ
ィック液晶の電気光学特性を示す。印加電圧が小さいＶ
ａ（Ａ点）では、透過光量はほぼ０％、Ｖｂ（Ｂ点）で
は約２０％、Ｖｃ（Ｃ点）では約７０％、Ｖｄ（Ｄ点）
では１００％というように、電圧とともに透過光量が変
化する。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
り部分を利用すれば中間階調表示が可能となる。

【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、アクティブマトリクス型の液晶電気
光学装置では、アクティブ素子として薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）を用い、ＴＦＴのゲイ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
液晶にかかる電圧を調整し、階調表示をおこなってい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
このような液晶電気光学装置を製造してみると、ＴＦＴ
の特性のばらつきが著しく大きく、従来の階調表示方法
では１６階調が限界であった。そこで全く新しい階調方
式が求められていた。

【０００６】

【問題を解決するための手段】そこで、本発明では、従
来の階調表示の思想とは全く異なった階調表示の方法を
提案する。すなわち、アクティブ素子に対する２つの入
力信号を制御することにより、画素に電圧がかかる状態
を制御するものである。本発明人らは画素に一定の電圧
がかかるにしても、その時間が異なれば、視覚的には明
るさが異なって見えることを本発明人らが発見した。本
発明はその特性を積極的に利用したもので、従来にはな
い全く革新的なものである。

【０００７】図２には本発明を実施するために必要な液
晶表示装置のアクティブマトリクスの回路の例を示す。
本発明では、アクティブ素子は１００ｎｓｅｃ以下の短
時間で応答することが要求されるので、高速動作する回
路を組む必要がある。そのためには従来のようなＮチャ
ネル型薄膜トランジスタ（ＮＴＦＴ）あるいはＰ型薄膜
トランジスタ（ＰＴＦＴ）だけでスイッチングをおこな
うのではなく、図２に示されるようにＮＴＦＴとＰＴＦ
Ｔを相補型に動作するように構成した、変形トランスフ
ァー・ゲイト型の回路構成を用いる必要がある。

【０００８】この例では、Ｎ行Ｍ列のマトリクスが構成
されているのであるが、煩雑さをさけるために図２で
は、マトリクスのうちのｎ行ｍ列の要素の近傍のみを示
してあるが、これと同じものを上下左右に展開すれば完
全なものが得られる。

【０００９】図に示されるように、４つの変形トランス
ファーゲイトが描かれているが、各変形トランスファー
・ゲイトのソースはＹ_m あるいはＹ_m+1 （以下、Ｙ線と
総称する）に接続され、また、変形トランスファー・ゲ
イトのゲイトはＸ_n あるいはＸ_n+1 （以下、Ｘ線と総称
する）に接続されている。また、変形トランスファー・
ゲイトのドレインは液晶画素Ｚ_n,m 、Ｚ_n,m+1 、Ｚ
_n+1,m 、Ｚ_n+1,m+1 に接続されている。変形トンスファ
ー・ゲイトにおいて、ＮＴＦＴとＰＴＦＴは対称なの
で、その位置は入れ替わってもよい。また、図では示さ
れていないが、画素のキャパシタと並列に人為的にキャ
パシタを挿入してもよい。このとき挿入されたキャパシ
タは自然放電によって、がその電圧が低下する減少を抑
える効果を有する。キャパシタの容量としては、画素の
容量の数〜１００倍程度、好ましくは１０倍以下が望ま
しい。なぜならば、過剰な容量の存在は、本発明の目的
とし、特徴とするところの高速動作を妨げるからであ
る。

【００１０】次に、このような回路を用いた場合の回路
の動作例を図１を用いて説明する。以下、Ｖ_Ym、Ｖ_Xnと
は、それぞれ、Ｙ_m 、Ｘ_n に加えられる電位を意味し、
また、Ｖ_Zn,mとは、図２中に示される液晶画素Ｚ_n,m の
ＴＦＴ側の電位を意味する。簡単のために、液晶画素の
対向電極の電位を０Ｖとすれば、Ｖ_Zn,mは、すなわち、
液晶画素に印加される電圧を意味する。

【００１１】まず、Ｙ₁ 線に、図１に示されるような矩
形パルスを印加する。そして、このパルスが続いている
間に、それぞれのＸ線には、図に示すように、極性の反
転するパルス信号（以下、バイポーラ・パルスという）
が、意図的に任意のタイミングで印加される。

【００１２】このとき、液晶画素Ｚ_n,m 、Ｚ_n,m+1 、Ｚ
_n+1,m 、Ｚ_n+1,m+1 に注目してみると、いずれの画素に
も電圧は印加されないことがわかる。これは、Ｙ_m にも
Ｙ_m+1 にも電圧が供給されていないからである。この段
階で、なんらかの電圧が印加される可能性のある画素
は、第１列の画素、すなわち、Ｚ₁₁、Ｚ₂₁、_..Ｚ_N1であ
る。ついで、Ｙ₂ に同様な矩形パルスが印加され、それ
ぞれのＸ線には、また、バイポーラ・パルスが印加され
る。このときには第２列の画素に電圧が印加され、第２
列の画像が得られる。

【００１３】このようにして、順々に電圧が印加され、
やがて、Ｙ_m に矩形パルスが印加される。そして、やは
りＸ線にはバイポーラ・パルスが印加される。このと
き、それぞれのＸ線に印加されるパルスのタイミング
（開始時間）は同じではない。例えば、Ｘ_n にはＸ_n+1
より早くパルスが印加される。パルスが印加された瞬間
に画素のキャパシターは充電され、画素は電圧のかかっ
た状態となる。その結果として、画素Ｚ_n.m には画素Ｚ
_n+1,m より先に電圧がかかる。ここでは、液晶画素のキ
ャパシターの充電に要する時間を無視しているが、実際
に、ＴＦＴとキャパシターの時定数はせいぜい、数ｎｓ
ｅｃであり、これに対し、バイポーラ・パルスの幅は数
１００ｎｓｅｃであるので、十分に無視できる。この画
素に電圧のかかった状態は、Ｙ_m の矩形パルスが切られ
た後に、全てのＸ線にバイポーラ・パルスが印加される
ことによって中断される。すなわち、このとき、いずれ
のＹ線にも電圧は印加されていないので、画素に蓄えら
れた電荷は放出され、画素の電圧はゼロとなる。

【００１４】次にＹ_m+1 にパルス電圧が印加される。そ
して、やはりＸ線にはバイポーラ・パルスが印加され
る。そのときには、Ｙ_m+1 には電圧が印加されているの
で図に示すように画素Ｚ_n,m+1 とＺ_n+1,m+1 に電荷が蓄
積され、それぞれある時間電圧状態が継続する。

【００１５】このようにして、Ｙ_M まで電圧が順々に印
加されてゆき、１画面（フレームともいう）が形成され
る。このとき注意しなければならないことは、各列ごと
に画像が順々に現れ、そして、次の列の画像が現れると
消えてゆくといういわゆるダイナミック・モードで画像
が表示されることである。しかしながら、例えばトラン
スファー・ゲイトにダイオードを直列に接続することに
よって、電荷の喪失を防ぎ、結果として、通常のアクテ
ィブマトリクスのごとき、スタティック・モードとする
ことは可能である。また、例えば、液晶画素に並列に、
強誘電体でできたキャパシタを接続し、強誘電体の静電
特性のヒステリシスを利用することによって液晶画素の
電荷を保持することも可能である。

【００１６】以上の例で明らかになったように、階調表
示をおこなうことができるが、階調の精度は、Ｙ線に印
加される信号電圧の時間幅をバイポーラパルスの幅でわ
ったものと同程度であると考えられる。１画面の形成に
要する時間は、通常３０ｍｓｅｃ程度である。図１の例
では、１画面の時間とはＹ₁ に電圧が印加されてから、
Ｙ_M に電圧が印加され、再び、Ｙ₁ に電圧が印加される
までの時間である。１画面の時間を３０ｍｓｅｃとし、
Ｍ＝４８０、すなわち、４８０列の線を有するディスプ
レー装置の場合で、２５６階調を達成するには、バイポ
ーラ・パルスは２５０ｎｓｅｃでなければならない。

【００１７】また、以上の説明では、わかりやすくする
ために、信号のゼロレベルと電圧レベルを明確にした
が、これは液晶等の電気光学材料あるいはＴＦＴのしき
い値電圧以下であるか、以上であるかという問題だけで
あるので、絶対に電圧がゼロである必要はない。また、
上記説明において、電圧とは任意の点の電位を基準とし
た相対的な物理量であるので、パルスは逆の極性を持つ
ものであっても構わないことは明らかであろう。さら
に、画素の対向電極に適当なオフセット電圧を加えても
構わない。また、以上の例では、画面は１行づつ順に走
査されていったが、最初に１行目、３行目、５行目とい
うように走査したのち、２行目、４行目、６行目という
ように走査する、いわゆる飛び越し走査方も可能である
ことはいうまでもない。

【００１８】

【実施例】

『実施例１』 本実施例では図２に示すような回路構成
を用いた液晶表示装置を用いて、壁掛けテレビを作製し
たので、その説明を行う。またその際のＴＦＴは、レー
ザーアニールを用いた多結晶シリコンとした。

【００１９】この回路構成に対応する実際の電極等の配
置構成を１つの画素について、図４に示している。ま
ず、本実施例で使用する液晶パネルの作製方法を図５を
使用して説明する。図５（Ａ）において、石英ガラス等
の高価でない７００℃以下、例えば約６００℃の熱処理
に耐え得るガラス５０上にマグネトロンＲＦ（高周波)
スパッタ法を用いてブロッキング層５１としての酸化珪
素膜を１０００〜３０００Åの厚さに作製する。プロセ
ス条件は酸素１００％雰囲気、成膜温度１５℃、出力４
００〜８００Ｗ、圧力０．５Ｐａとした。タ−ゲットに
石英または単結晶シリコンを用いた成膜速度は３０〜１
００Å／分であった。

【００２０】この上にシリコン膜をプラズマＣＶＤ法に
より珪素膜５２を作製した。成膜温度は２５０℃〜３５
０℃で行い本実施例では３２０℃とし、モノシラン(SiH
₄)を用いた。モノシラン(SiH₄)に限らず、ジシラン(Si₂
H₆) またトリシラン(Si₃H₈)を用いてもよい。これらを
ＰＣＶＤ装置内に３Ｐａの圧力で導入し、１３．５６Ｍ
Ｈｚ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。ＰＴＦＴとＮＴＦＴとの
スレッシュホ−ルド電圧（Ｖth）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。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。

【００２１】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。

【００２２】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。ＰＴＦＴとＮＴＦＴとのスレッシュホ−ルド電圧
（Ｖth）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。

【００２３】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。

【００２４】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。
上記方法によって、アモルファス状態の珪素膜を５００
〜５０００Å、本実施例では１０００Åの厚さに成膜し
た。

【００２５】その後、図５（Ｂ）に示すように、フォト
レジスト５３をマスクＰ１を用いてソース・ドレイン領
域のみ開孔したパターンを形成した。その上に、プラズ
マＣＶＤ法によりｎ型の活性層となる珪素膜５４を作製
した。成膜温度は２５０℃〜３５０℃で行い本実施例で
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の圧力でに導入し、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。

【００２６】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、レジスト５３を除去し、ソース・ドレイン領域５
５、５６を形成した。

【００２７】同様のプロセスを用いて、ｐ型の活性層を
形成した。その際の導入ガスは、モノシラン(SiH₄)とモ
ノシランベースのジボラン(B₂H₆)５％濃度のものを用い
た。これらをＰＣＶＤ装置内に４Ｐａの圧力でに導入
し、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を加えて成膜した。
この際、高周波電力は０．０５〜０．２０Ｗ／ｃｍ² が
適当であり、本実施例では０．１２０Ｗ／ｃｍ² を用い
た。この方法によって出来上がったｐ型シリコン層の比
導電率は５×１０^-2〔Ωｃｍ^-1〕程度となった。膜厚は
５０Åとした。その後Ｎ型領域と同様にリフトオフ法を
用いて、ソース・ドレイン領域５９、６０を形成した。
その後、マスクＰ３を用いて珪素膜５２をエッチング除
去し、Ｎチャネル型薄膜トランジスタ用アイランド領域
６３とＰチャネル型薄膜トランジスタ用アイランド領域
６４を形成した。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】この上に酸化珪素膜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。

【００３２】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４のフォトマスク
Ｐ４にてパタ−ニングして図５(E) を得た。ＮＴＦＴ用
のゲイト電極６６、ＰＴＦＴ用のゲイト電極６７を形成
した。例えばチャネル長７μｍ、ゲイト電極としてリン
ド−プ珪素を０．２μｍ、その上にモリブデンを０．３
μｍの厚さに形成した。

【００３３】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４のフォトマスク６９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。

【００３４】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。

【００３５】図５（Ｆ）において、層間絶縁物６８を前
記したスパッタ法により酸化珪素膜の形成として行っ
た。この酸化珪素膜の形成はＬＰＣＶＤ法、光ＣＶＤ
法、常圧ＣＶＤ法を用いてもよい。例えば０．２〜０．
６μｍの厚さに形成し、その後、第５のフォトマスクＰ
５を用いて電極用の窓７９を形成した。その後、さら
に、これら全体にアルミニウムを０．３μｍの厚みにス
パッタ法により形成し第６のフォトマスクＰ６を用いて
リ−ド７４およびコンタクト７３、７５を作製した後、
表面を平坦化用有機樹脂７７例えば透光性ポリイミド樹
脂を塗布形成し、再度の電極穴あけを第７のフォトマス
クＰ７にて行った。さらに、これら全体にＩＴＯ（イン
ジウム酸化錫）を０．１μｍの厚みにスパッタ法により
形成し第８のフォトマスクＰ８を用いて画素電極７１を
形成した。このＩＴＯは室温〜１５０℃で成膜し、２０
０〜４００℃の酸素または大気中のアニ−ルにより成就
した。

【００３６】得られたＴＦＴの電気的な特性はＰＴＦＴ
で移動度は４０（cm²/Vs）、Ｖthは−５．９（Ｖ）で、
ＮＴＦＴで移動度は８０（cm²/Vs）、Ｖthは５．０
（Ｖ）であった。

【００３７】上記の様な方法に従って作製された液晶電
気光学装置用の一方の基板を得ることが出来た。

【００３８】この液晶表示装置の電極等の配置の様子を
図４に示している。Ｎチャネル型薄膜トランジスタとＰ
チャネル型薄膜トランジスタとを第１の信号線３と第２
の信号線４のとの交差部に設けられている。このような
Ｃ／ＴＦＴを用いたマトリクス構成を有せしめた。ＮＴ
ＦＴは、ドレイン１０の入力端のコンタクトを介し第２
の信号線４に連結され、ゲイト９は第１の信号線３に連
結されている。ソ−ス１２の出力端はコンタクトを介し
て画素の電極１７に連結している。

【００３９】他方、ＰＴＦＴはドレイン２０の入力端が
コンタクトを介して第２の信号線４に連結され、ゲイト
２１は信号線３に、ソ−ス１８の出力端はコンタクトを
介してＮＴＦＴと同様に画素電極１７に連結している。
かかる構造を左右、上下に繰り返すことにより、６４０
×４８０、１２８０×９６０といった大画素の液晶表示
装置とすることができる。本実施例では１９２０×４０
０とした。この様にして第１の基板を得た。

【００４０】他方の基板の作製方法を図６に示す。ガラ
ス基板上にポリイミドに黒色顔料を混合したポリイミド
樹脂をスピンコート法を用いて１μｍの厚みに成膜し、
第９のフォトマスクＰ９を用いてブラックストライプ８
１を作製した。その後、赤色顔料を混合したポリイミド
樹脂をスピンコート法を用いて１μｍの厚みに成膜し、
第１０のフォトマスクＰ１０を用いて赤色フィルター８
３を作製した。同様にしてマスクＰ１１、Ｐ１２を使用
し、緑色フィルター８５および青色フィルター８６を作
製した。これらの作製中各フィルターは３５０℃にて窒
素中で６０分の焼成を行なった。その後、やはりスピン
コート法を用いて、レベリング層８９を透明ポリイミド
を用いて制作した。

【００４１】その後、これら全体にＩＴＯ（インジュー
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９１を用いて共通電極９０を形成
した。このＩＴＯは室温〜１５０℃で成膜し、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。

【００４２】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。

【００４３】その後、前記第一の基板と第二の基板によ
って、ネマチック液晶組成物を挟持し、周囲をエポキシ
性接着剤にて固定した。基板上のリードにＴＡＢ形状の
駆動ＩＣと共通信号、電位配線を有するＰＣＢを接続
し、外側に偏光板を貼り、透過型の液晶電気光学装置を
得た。これと冷陰極管を３本配置した後部照明装置、テ
レビ電波を受信するチューナーを接続し、壁掛けテレビ
として完成させた。従来のＣＲＴ方式のテレビと比べ
て、平面形状の装置となったために、壁等に設置するこ
とも出来るようになった。この液晶テレビの動作は図１
に示したものと、実質的に同等な信号を液晶画素に印加
することにより確認された。

【００４４】『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。

【００４５】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高移動度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基板上のアクティブ素子
の配置の様子を図４に示し図４のＡ−Ａ’断面およびＢ
−Ｂ’断面を示す作製プロセスを図７に描く。

【００４６】図７（Ａ）において、安価な、７００℃以
下、例えば約６００℃の熱処理に耐え得るガラス５０上
にマグネトロンＲＦ（高周波) スパッタ法を用いてブロ
ッキング層５１としての酸化珪素膜を１０００〜３００
０Å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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】図７(A) において、珪素膜を第１のフォト
マスクにてフォトエッチングを施し、ＮＴＦＴ用の領
域１３（チャネル巾２０μm)を図面のＡ−Ａ’断面側
に、ＰＴＦＴ用の領域２２をＢ−Ｂ’断面側に作製し
た。

【００５６】この上に酸化珪素膜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。

【００５７】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
にてパタ−ニングして図７(B) を得た。ＮＴＦＴ用の
ゲイト電極９、ＰＴＦＴ用のゲイト電極２１を形成し
た。本実施例にでは、ＮＴＦＴ用チャネル長は１０μ
ｍ、ＰＴＦＴ用チャネル長は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。

【００５８】図７（Ｃ）において、ＰＴＦＴ用のソ−ス
１８ドレイン２０に対し、ホウ素を１〜５×１０¹⁵cm^-2
のド−ズ量でイオン注入法により添加した。

【００５９】次に図７（Ｄ）の如く、フォトレジスト６
１をフォトマスクを用いて形成した。ＮＴＦＴ用のソ
−ス１０、ドレイン１２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。

【００６０】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。

【００６１】次に、６００℃にて１０〜５０時間再び加
熱アニ−ルを行った。ＮＴＦＴのソ−ス１０、ドレイン
１２、ＰＴＦＴのソ−ス１８、ドレイン２０を不純物を
活性化してＰ⁺ 、Ｎ⁺ として作製した。またゲイト電極
２１、９下にはチャネル形成領域１９、１１がセミアモ
ルファス半導体として形成されている。

【００６２】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、本発明の大画素の液晶表示装置にきわめて適したプ
ロセスである。

【００６３】本実施例では熱アニ−ルは図７（Ａ）、
（Ｄ）で２回行った。しかし図７（Ａ）のアニ−ルは求
める特性により省略し、双方を図７（Ｄ）のアニ−ルに
より兼ね製造時間の短縮を図ってもよい。図７（Ｅ）に
おいて、層間絶縁物６５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、フォトマスクを用いて電極用の窓６６を形成し
た。さらに、図７（Ｆ）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７１、および
コンタクト７２をフォトマスクを用いて作製した後、
表面を平坦化用有機樹脂６９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に
て行った。

【００６４】２つのＴＦＴを相補型構成とし、かつその
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ＩＴＯ（インジ
ュ−ム・スズ酸化膜）を形成した。それをフォトマスク
によりエッチングし、電極１７を構成させた。このＩ
ＴＯ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。かくの如く
にしてＮＴＦＴ１３とＰＴＦＴ２２と透明導電膜の電極
１７とを同一ガラス基板５０上に作製した。得られたＴ
ＦＴの電気的な特性はＰＴＦＴで移動度は２０（cm²/V
s）、Ｖthは−５．９（Ｖ）で、ＮＴＦＴで移動度は４
０（cm²/Vs）、Ｖthは５．０（Ｖ）であった。

【００６５】上記の様な方法に従って液晶装置用の一方
の基板を作製した。この液晶表示装置の電極等の配置の
様子を図４に示している。このようなＣ／ＴＦＴを用い
たマトリクス構成を有せしめた。

【００６６】次に第二の基板として、青板ガラス上にス
パッタ法を用いて、酸化珪素膜を２０００Å積層した基
板上に、やはり スパッタ法によりＩＴＯ（インジュ−
ム・スズ酸化膜）を形成した。このＩＴＯは室温〜１５
０℃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。また、この基板上に『実施例
１』と同様の手法を用いたカラーフィルターを形成し
て、第二の基板とした。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】この液晶表示装置は、図１に示されるもの
と実質的に同等な信号駆動によって動作が確かめられ
た。

【００７０】例えば３８４×１２８ドットの４９，１５
２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、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。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、１２８階調表示まで可能になり
カラー表示では２，０９７，１５２色の多彩であり微妙
な色彩の表示が実現できている。

【００７１】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。

【００７２】『実施例３』 本実施例では図１に示すよ
うな回路構成を用いた液晶表示装置を用いて、壁掛けテ
レビを作製したので、その説明を行う。またその際のＴ
ＦＴは、レーザーアニールを用いた多結晶シリコンとし
た。

【００７３】以下では、ＴＦＴ部分の作製方法について
図８にしたがって記述する。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１００上にマグネトロンＲＦ
（高周波) スパッタ法を用いてブロッキング層１０１と
しての酸化珪素膜を１０００〜３０００Åの厚さに作製
する。プロセス条件は酸素１００％雰囲気、成膜温度１
５℃、出力４００〜８００Ｗ、圧力０．５Ｐａとした。
タ−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。

【００７４】この上にシリコン膜をプラズマＣＶＤ法に
より珪素膜１０２を作製した。成膜温度は２５０℃〜３
５０℃で行い本実施例では３２０℃とし、モノシラン(S
iH₄)を用いた。モノシラン(SiH₄)に限らず、ジシラン(S
i₂H₆) またトリシラン(Si₃H₈) を用いてもよい。これら
をＰＣＶＤ装置内に３Ｐａの圧力で導入し、１３．５６
ＭＨｚの高周波電力を加えて成膜した。この際、高周波
電力は０．０２〜０．１０Ｗ／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。ＰＴＦＴとＮＴＦＴと
のスレッシュホ−ルド電圧（Ｖth）を概略同一に制御す
るため、ホウ素をジボランを用いて１×10¹⁵〜１×10¹⁸
cm^-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。

【００７５】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。

【００７６】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。ＰＴＦＴとＮＴＦＴとのスレッシュホ−ルド電圧
（Ｖth）を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。

【００７７】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。

【００７８】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。
上記方法によって、アモルファス状態の珪素膜を５００
〜５０００Å、本実施例では１０００Åの厚さに成膜し
た。

【００７９】その後、フォトレジスト１０３をマスクＰ
１を用いてＮＴＦＴのソース・ドレイン領域となるべき
領域のみ開孔したパターンを形成した。そして、レジス
ト１０３をマスクとして、リンイオンをイオン注入法に
より、２×１０¹⁴〜５×１０¹⁶ｃｍ^-2、好ましくは２×
１０¹⁶ｃｍ^-2だけ、注入し、ｎ型不純物領域１０４を形
成した。その後、レジスト１０３は除去された。

【００８０】同様に、レジスト１０５を塗布し、マスク
Ｐ３を用いて、ＰＴＦＴのソース・ドレイン領域となる
べき領域のみ開孔したパターンを形成した。そして、レ
ジスト１０５をマスクとして、ｐ型の不純物領域を形成
した。不純物としては、ホウソを用い、やはりイオン注
入法を用いて、２×１０¹⁴〜５×１０¹⁶ｃｍ^-2、好まし
くは２×１０¹⁶ｃｍ^-2だけ、不純物を導入した。このよ
うにして。図８（Ｂ）を得た。

【００８１】その後、珪素膜１０２上に、厚さ５０〜３
００ｎｍ、例えば、１００ｎｍの酸化珪素被膜１０７
を、上記のＲＦスパッタ法によって形成した。そして、
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によって、結晶化・
活性化した。この時のレーザーエネルギーは、閾値エネ
ルギーが１３０ｍＪ／ｃｍ² で、膜厚全体が溶融するに
は２２０ｍＪ／ｃｍ² が必要となる。しかし、最初から
２２０ｍＪ／ｃｍ² 以上のエネルギーを照射すると、膜
中に含まれる水素が急激に放出されるために、膜の破壊
が起きる。そのために低エネルギーで最初に水素を追い
出した後に溶融させる必要がある。本実施例では最初１
５０ｍＪ／ｃｍ² で水素の追い出しを行なった後、２３
０ｍＪ／ｃｍ² で結晶化をおこなった。さらに、レーザ
ーアニール終了後は酸化珪素膜１０７は取り去った。

【００８２】その後、フォトマスクＰ３によって、アイ
ランド状のＮＴＦＴ領域１１１とＰＴＦＴ領域１１２を
形成した。この上に酸化珪素膜１０８をゲイト絶縁膜と
して５００〜２０００Å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。

【００８３】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４のフォトマスク
Ｐ４にてパタ−ニングして図８(D) を得た。ＮＴＦＴ用
のゲイト電極１０９、ＰＴＦＴ用のゲイト電極１１０を
形成した。例えばチャネル長７μｍ、ゲイト電極として
リンド−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。

【００８４】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４のフォトマスクＰ４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。

【００８５】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。

【００８６】図８（Ｅ）において、層間絶縁物１１３を
前記したスパッタ法により酸化珪素膜の形成として行っ
た。この酸化珪素膜の形成はＬＰＣＶＤ法、光ＣＶＤ
法、常圧ＣＶＤ法を用いてもよい。例えば０．２〜０．
６μｍの厚さに形成し、その後、第５のフォトマスクＰ
５を用いて電極用の窓１１７を形成した。その後、さら
に、これら全体にアルミニウムを０．３μｍの厚みにス
パッタ法により形成し第６のフォトマスクＰ６を用いて
リ−ド１１６およびコンタクト１１４、１１５を作製し
た後、表面を平坦化用有機樹脂１１９、例えば透光性ポ
リイミド樹脂を塗布形成し、再度の電極穴あけを第７の
フォトマスクＰ７にて行った。さらに、これら全体にＩ
ＴＯ（インジウム酸化錫）を０．１μｍの厚みにスパッ
タ法により形成し第８のフォトマスクＰ８を用いて画素
電極１１８を形成した。このＩＴＯは室温〜１５０℃で
成膜し、２００〜４００℃の酸素または大気中のアニ−
ルにより成就した。

【００８７】得られたＴＦＴの電気的な特性はＰＴＦＴ
で移動度は３５（cm²/Vs）、Ｖthは−５．９（Ｖ）で、
ＮＴＦＴで移動度は９０（cm²/Vs）、Ｖthは４．８
（Ｖ）であった。

【００８８】上記の様な方法に従って作製された液晶電
気光学装置用の一方の基板を得ることが出来た。他方の
基板の作製方法は実施例１と同じであるので省略する。
その後、前記第一の基板と第二の基板によって、ネマチ
ック液晶組成物を挟持し、周囲をエポキシ性接着剤にて
固定した。基板上のリードにＴＡＢ形状の駆動ＩＣと共
通信号、電位配線を有するＰＣＢを接続し、外側に偏光
板を貼り、透過型の液晶電気光学装置を得た。これと冷
陰極管を３本配置した後部照明装置、テレビ電波を受信
するチューナーを接続し、壁掛けテレビとして完成させ
た。従来のＣＲＴ方式のテレビと比べて、平面形状の装
置となったために、壁等に設置することも出来るように
なった。この液晶テレビの動作は図１に示したものと、
実質的に同等な信号を液晶画素に印加することにより確
認された。

【００８９】

【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行うことを特徴
としている。その効果として、例えば６４０×４００ド
ットの画素数を有する液晶電気光学装置を想定したばあ
い、合計２５６，０００個のＴＦＴすべての特性をばら
つき無く作製することは、非常に困難を有し、現実的に
は量産性、歩留りを考慮すると、１６階調表示が限界と
考えられているのに対し、本発明のように、全くアナロ
グ的な信号を加えることなく純粋にデジタル制御のみで
階調表示することにより、２５６階調表示以上の階調表
示が可能となった。完全なデジタル表示であるので、Ｔ
ＦＴの特性ばらつきによる階調の曖昧さは全くなくな
り、したがって、ＴＦＴのばらつきが少々あっても、極
めて均質な階調表示が可能であった。したがって、従来
はばらつきの少ないＴＦＴを得るために極めて歩留りが
悪かったのに対し、本発明によって、ＴＦＴの歩留りが
さほど問題とされなくなったため、液晶装置の歩留りは
向上し、作製コストも著しく抑えることができた。

【００９０】例えば６４０×４００ドットの２５６，０
００組のＴＦＴを３００ｍｍ角に作成した液晶電気光学
装置に対し通常のアナログ的な階調表示を行った場合、
ＴＦＴの特性ばらつきが約±１０％存在するために、１
６階調表示が限界であった。しかしながら、本発明によ
るデジタル階調表示をおこなった場合、ＴＦＴ素子の特
性ばらつきの影響を受けにくいために、２５６階調表示
まで可能になりカラー表示ではなんと１６，７７７，２
１６色の多彩であり微妙な色彩の表示が実現できてい
る。テレビ映像の様なソフトを映す場合、例えば同一色
からなる『岩』でもその微細な窪み等から微妙に色合い
が異なる。自然の色彩に近い表示を行おうとした場合、
１６階調では困難を要する。本発明による階調表示によ
って、これらの微細な色調の変化を付けることが可能に
なった。

【００９１】本発明の実施例では、シリコンを用いたＴ
ＦＴを中心に説明を加えたが、ゲルマニウムを用いたＴ
ＦＴも同様に使用できる。とくに、単結晶ゲルマニウム
の電子移動度は３６００ｃｍ² ／Ｖｓ、ホール移動度は
１８００ｃｍ² ／Ｖｓと、単結晶シリコンの値（電子移
動度で１３５０ｃｍ² ／Ｖｓ、ホール移動度で４８０ｃ
ｍ² ／Ｖｓ）の特性を上回っているため、高速動作が要
求される本発明を実行する上で極めて優れた材料であ
る。また、ゲルマニウムは非晶質状態から結晶状態へ遷
移する温度がシリコンに比べて低く、低温プロセスに向
いている。また、結晶成長の際の核発生率が小さく、し
たがって、一般に、多結晶成長させた場合には大きな結
晶が得られる。このようにゲルマニウムはシリコンと比
べても遜色のない特性を有している。

【００９２】本発明の技術思想を説明するために、主と
して液晶を用いた電気光学装置、特に表示装置を例とし
て説明を加えたが、本発明の思想を適用するには、なに
も表示装置である必要はなく、いわゆるプロジェクショ
ン型テレビやその他の光スイッチ、光シャッターであっ
てもよい。さらに、電気光学材料も液晶に限らず、電
界、電圧等の電気的な影響を受けて光学的な特性の変わ
るものであれば、本発明を適用できることは明らかであ
ろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による駆動波形の例を示す。

【図２】 本発明による駆動波形の例を示す。

【図３】 本発明による液晶の階調表示特性の例を示
す。

【図４】 本発明による素子の平面構造の例を示す。

【図５】 実施例によるＴＦＴのプロセスを示す。

【図６】 実施例によるＴＦＴのプロセスを示す。

【図７】 実施例によるカラーフィルターの工程を示
す。

【図８】 実施例によるＴＦＴのプロセスを示す。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年９月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による駆動波形の例を示す。

【図２】 本発明による駆動波形の例を示す。

【図３】 本発明による液晶の階調表示特性の例を示
す。

【図４】 本発明による素子の平面構造の例を示す。

【図５】 実施例によるＴＦＴのプロセスを示す。

【図６】 実施例によるＴＦＴのプロセスを示す。

【図７】 実施例によるＴＦＴのプロセスを示す。

【図８】 実施例によるカラーフィルターの工程を示
す。

【図９】 実施例によるＴＦＴのプロセスを示す。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

【図８】

【図９】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹村 保彦 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に、Ｎ本の信号線Ｘ_1,Ｘ_2,..Ｘ_n,..
   Ｘ_N と、それに直行するＭ本の信号線Ｙ_1,Ｙ_2,..Ｙ_m,..
   Ｙ_M とによってマトリクス状に形成された配線と、各マ
   トリクスの交差点領域にＮチャネル型薄膜トランジスタ
   とＰチャネル型薄膜トランジスタとによって形成された
   それぞれ少なくとも１つの変形トランスファー・ゲイト
   素子と、各信号線の交差点領域に設けられた画素Ｚ_11,
   Ｚ_12,..Ｚ_mn,...Ｚ_MNとを有し、各変形トランスファー
   ・ゲイト素子の出力端子は各画素を構成する静電装置の
   電極の一方に接続され、該変形トランスファー・ゲイト
   素子の制御電極は信号線Ｘ_1,Ｘ_2,..Ｘ_n,..Ｘ_N の１つ
   に、入力端子は信号線Ｙ_1,Ｙ_2,..Ｙ_m,..Ｙ_M の１つに接
   続された電気光学装置において、時間Ｔ₁ からＴ₁ にお
   いては信号線Ｙ_m だけに電圧を加え、さらに、信号線Ｘ
   _1,Ｘ_2,..Ｘ_n,..Ｘ_N には、独立に任意のタイミングで時
   間（Ｔ₁ −Ｔ₀ ）よりも幅が短く、かつ、極性が少なく
   とも１回反転する信号電圧を印加することによって、画
   素Ｚ_1m, Ｚ_2m,...Ｚ_nm,...Ｚ_Nmに電圧のかかった状態を
   任意の時間だけ継続させる過程と、時間Ｔ₁ からＴ₂ に
   おいては、信号線Ｙ_1,Ｙ_2,..Ｙ_m,..Ｙ_M のいずれにも電
   圧をかけないで、全ての信号線Ｘ_1,Ｘ_2,..Ｘ_n,..Ｘ
   _N に、時間（Ｔ₂ −Ｔ₁ ）よりも幅が短く、少なくとも
   極性が１回反転する信号電圧を印加することによって、
   前記画素に蓄えられた電荷を放出せしめる過程と、時間
   Ｔ₂ からＴ₃ においては信号線Ｙ_m+1 だけに電圧を加
   え、さらに、信号線Ｘ_1,Ｘ_2,..Ｘ_n,..Ｘ_N には、独立に
   任意のタイミングで時間（Ｔ₁ −Ｔ₀ ）よりも幅が短
   く、かつ、極性が少なくとも１回反転する信号電圧を印
   加することによって、画素Ｚ_1m+1, Ｚ_2m+1,...Ｚ
   _nm+1,...Ｚ_Nm+1に電圧のかかった状態を任意の時間だけ
   継続させる過程と、を有することを特徴とする電気光学
   装置の画像表示方法。