JPH0682757A - Image display method for electro-optical device - Google Patents
Image display method for electro-optical deviceInfo
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- JPH0682757A JPH0682757A JP16930791A JP16930791A JPH0682757A JP H0682757 A JPH0682757 A JP H0682757A JP 16930791 A JP16930791 A JP 16930791A JP 16930791 A JP16930791 A JP 16930791A JP H0682757 A JPH0682757 A JP H0682757A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の利用分野】本発明は、駆動用スイッチング素子
として薄膜トランジスタ(以下TFTという)を使用し
た液晶電気光学装置における画像表示方法において、特
に中間的な色調や濃淡の表現を得るための階調表示方法
に関するものである。本発明は、特に、外部からいかな
るアナログ信号をもアクティブ素子に印加することな
く、階調表示をおこなう、いわゆる完全デジタル階調表
示に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image display method in a liquid crystal electro-optical device using a thin film transistor (hereinafter referred to as a TFT) as a switching element for driving, and in particular, a gradation display for obtaining an intermediate color tone or gradation expression. It is about the method. The present invention particularly relates to so-called fully digital gradation display, which performs gradation display without applying any analog signal from the outside to the active element.
【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に誘電率が異なるため、外
部の電界に対して水平方向に配列したり、垂直方向に配
列したりさせることが容易にできる。液晶電気光学装置
は、この誘電率の異方性を利用して、光の透過光量また
は散乱量を制御することでON/OFF、すなわち明暗
の表示をおこなっている。液晶材料としては、TN(ツ
イステッド・ネマティック)液晶、STN(スーパー・
ツイステッド・ネマティック)液晶、強誘電性液晶、ポ
リマー液晶あるいは分散型液晶とよばれる材料が知られ
ている。液晶は外部電圧に対して、無限に短い時間に反
応するのではなく、応答するまでにある一定の時間がか
かることが知られている。その値はそれぞれの液晶材料
に固有で、TN液晶の場合には、数10msec、ST
N液晶の場合には数100msec、強誘電性液晶の場
合には数100μsec、分散型あるいはポリマー液晶
の場合には数10msecである。2. Description of the Related Art Liquid crystal compositions have different permittivities in the horizontal and vertical directions with respect to the molecular axis because of their material properties, and therefore they can be aligned horizontally or vertically with respect to an external electric field. It can be done easily. The liquid crystal electro-optical device utilizes the anisotropy of the dielectric constant to control the amount of transmitted light or the amount of scattered light, thereby performing ON / OFF, that is, bright / dark display. Liquid crystal materials include TN (Twisted Nematic) liquid crystal, STN (Super
Materials called twisted nematic) liquid crystal, ferroelectric liquid crystal, polymer liquid crystal, or dispersion type liquid crystal are known. It is known that liquid crystal does not respond to an external voltage in an infinitely short time, but it takes a certain time to respond. The value is unique to each liquid crystal material. In the case of TN liquid crystal, it is several tens of msec, ST
It is several 100 msec in the case of N liquid crystal, several hundred μsec in the case of ferroelectric liquid crystal, and several tens msec in the case of dispersion type or polymer liquid crystal.
【0003】液晶を利用した電気光学装置のうちでもっ
とも優れた画質が得られるものは、アクティブマトリク
ス方式を用いたものであった。従来のアクティブマトリ
クス型の液晶電気光学装置では、アクティブ素子として
薄膜トランジスタ(TFT)を用い、TFTにはアモル
ファスまたは多結晶型の半導体を用い、1つの画素にP
型またはN型のいずれか一方のみのタイプのTFTを用
いたものであった。即ち、一般にはNチャネル型TFT
(NTFTという)を画素に直列に連結している。そし
て、マトリクスの信号線に信号電圧を流し、それぞれの
信号線の直交する箇所に設けられたTFTに双方から信
号が印加されるとTFTがON状態となることを利用し
て液晶画素のON/OFFを個別に制御するものであっ
た。このような方法によって画素の制御をおこなうこと
によって、コントラストの大きい液晶電気光学装置を実
現することができる。Among electro-optical devices using liquid crystals, the one which can obtain the most excellent image quality is one using the active matrix system. In a conventional active matrix type liquid crystal electro-optical device, a thin film transistor (TFT) is used as an active element, an amorphous or polycrystalline semiconductor is used for the TFT, and P is used for one pixel.
The TFT of only one of the N type and the N type was used. That is, in general, N-channel TFT
(Referred to as NTFT) is connected in series to the pixel. Then, a signal voltage is applied to the signal lines of the matrix, and when signals are applied from both sides to the TFTs provided at the orthogonal positions of the respective signal lines, the TFTs are turned on. It was to control OFF individually. By controlling the pixels by such a method, a liquid crystal electro-optical device having a large contrast can be realized.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなアクティブマトリクス方式では、明暗や色調といっ
た、階調表示をおこなうことは極めて難しかった。従
来、階調表示は液晶の光透過性が、印加される電圧の大
きさによって変わることを利用する方式が検討されてい
た。これは、例えば、マトリクス中のTFTのソース・
ドレイン間に、適切な電圧を周辺回路から供給し、その
状態でゲイト電極に信号電圧を印加することによって、
液晶画素にその大きさの電圧をかけようとするものであ
った。However, in such an active matrix system, it is extremely difficult to perform gradation display such as brightness and color tone. Conventionally, a method of utilizing the fact that the light transmittance of the liquid crystal changes depending on the magnitude of the applied voltage has been studied for gradation display. This is, for example, the source of the TFT in the matrix
By supplying an appropriate voltage from the peripheral circuit between the drains and applying a signal voltage to the gate electrode in that state,
It was intended to apply a voltage of that magnitude to the liquid crystal pixels.
【0005】しかしながら、このような方法では、例え
ば、TFTの不均質性やマトリクス配線の不均質性のた
めに、実際には液晶画素にかかる電圧は、各画素によっ
て、最低でも数%も異なってしまった。これに対し、例
えば、液晶の光透過度の電圧依存性は、極めて非線型性
が強く、ある特定の電圧で急激に光透過性が変化するた
め、たとえ数%の違いでも、光透過性が著しく異なって
しまうことがあった。そのため、実際には16階調を達
成することが限界であった。However, in such a method, the voltage applied to the liquid crystal pixel actually varies from pixel to pixel by at least several percent due to, for example, the non-uniformity of the TFT and the non-uniformity of the matrix wiring. Oops. On the other hand, for example, the voltage dependence of the light transmittance of liquid crystal is extremely non-linear, and the light transmittance changes abruptly at a certain voltage. It could be significantly different. Therefore, actually, it was a limit to achieve 16 gradations.
【0006】このように階調表示が困難であるというこ
とは、液晶ディスプレー装置が従来の一般的な表示装置
であるCRT(陰極線管)と競争してゆく上で極めて不
利であった。The difficulty of gradation display is extremely disadvantageous in that the liquid crystal display device competes with the CRT (cathode ray tube) which is a conventional general display device.
【0007】本発明は従来、困難であった階調表示を実
現させるための全く新しい方法を提案することを目的と
するものである。An object of the present invention is to propose a completely new method for realizing gradation display which has been difficult in the past.
【0008】[0008]
【問題を解決するための手段】さて、液晶にかける電圧
をアナログ的に制御することによって、その光透過性を
制御することが可能であることを先に述べたが、本発明
人らは、液晶に電圧のかかっている時間を制御すること
によって、視覚的に階調を得ることができることを見出
した。As described above, it is possible to control the light transmissivity of the liquid crystal by controlling the voltage applied to the liquid crystal in an analog manner. It has been found that the gradation can be visually obtained by controlling the time when voltage is applied to the liquid crystal.
【0009】例えば、代表的な液晶材料であるTN(ツ
イステッド・ネマチック)液晶を用いた場合において、
例えば、図1に示されている各種のパルスを液晶画素に
印加することによって、明るさを変化させることが可能
であることを見出した。すなわち、図1の“1”、
“2”、・・・“15”という順に段階的に明るくする
ことができる。すなわち、図1の例では16階調の表示
が可能である。このとき、“1”では、1単位の長さの
パルスが印加される。また、“2”では、2単位の長さ
のパルスが印加される。“3”では、1単位のパルスと
2単位のパルスが印加され、結果として3単位の長さの
パルスが印加される。“4”では、4単位の長さのパル
スが印加され、“5”では、1単位のパルスと4単位の
パルス、“6”では、2単位のパルスと4単位のパルス
が、それぞれ印加される。さらに、8単位の長さのパル
スを用意することによって、最大で15単位の長さのパ
ルスまで得ることができる。For example, in the case of using TN (twisted nematic) liquid crystal which is a typical liquid crystal material,
For example, it has been found that the brightness can be changed by applying the various pulses shown in FIG. 1 to the liquid crystal pixels. That is, “1” in FIG.
The brightness can be gradually increased in the order of "2", ... "15". That is, in the example of FIG. 1, 16 gradations can be displayed. At this time, with "1", a pulse having a length of 1 unit is applied. Further, at "2", a pulse having a length of 2 units is applied. At "3", a pulse of 1 unit and a pulse of 2 units are applied, and as a result, a pulse of a length of 3 units is applied. At "4", a pulse having a length of 4 units is applied, at "5", a pulse of 1 unit and a pulse of 4 units are applied, and at "6", a pulse of 2 units and a pulse of 4 units are applied, respectively. It Further, by preparing a pulse having a length of 8 units, it is possible to obtain a pulse having a maximum length of 15 units.
【0010】すなわち、1単位、2単位、4単位、8単
位という4種類のパルスを適切に組み合わせることによ
って、24 =16階調の表示が可能となる。さらに、1
6単位、32単位、64単位、128単位というよう
に、多くのパルスを用意することによって、それぞれ、
32階調、64階調、128階調、256階調という高
階調表示が可能となる。例えば、256階調を得るため
には、8種類のパルスを用意すればよい。That is, by properly combining four types of pulses of 1 unit, 2 units, 4 units, and 8 units, it is possible to display 2 4 = 16 gradations. Furthermore, 1
By preparing many pulses, such as 6 units, 32 units, 64 units, and 128 units, respectively,
High gradation display of 32 gradations, 64 gradations, 128 gradations and 256 gradations is possible. For example, in order to obtain 256 gradations, eight kinds of pulses may be prepared.
【0011】また、図1の例では、画素に印加される電
圧の持続時間は、最初T1 、次が2T1 、その次が4T
1 というように等比数列的に増大するように配列した例
を示したが、これは例えば、図3のように、最初T1 、
次に8T1 、その次に2T1、最後に4T1 としてもよ
い。このように配列せしめることによって、表示装置に
データを伝送する装置の負担を減らすことができる。Further, in the example of FIG. 1, the duration of the voltage applied to the pixel is first T 1 , second 2T 1 , and then 4T.
An example is shown in which are arranged to increase geometric progression manner as that 1, which is for example, as shown in FIG. 3, the first T 1,
It may be 8T 1 , then 2T 1 , and finally 4T 1 . By arranging in this way, the load on the device for transmitting data to the display device can be reduced.
【0012】本発明を実施せんとすれば、液晶材料とし
ては、TN液晶やSTN液晶、強誘電性液晶、分散型
(ポリマー)液晶が適している。また、1単位のパルス
幅は、どの液晶材料を選択するかによって微妙に異なる
が、TN液晶材料の場合には、10nsec以上が適し
ていた。For implementing the present invention, as the liquid crystal material, TN liquid crystal, STN liquid crystal, ferroelectric liquid crystal and dispersed (polymer) liquid crystal are suitable. Further, the pulse width of one unit is slightly different depending on which liquid crystal material is selected, but 10 nsec or more is suitable for the TN liquid crystal material.
【0013】さらに本発明を実施するには、例えば、図
4に示すようなTFTを用いたマトリクス回路を組めば
よい。図4に示した回路は従来のアクティブマトリクス
で用いられていたものとは異なり、CMOSバッファー
回路を変形して、そのスイッチング素子に用いたもので
ある。In order to further implement the present invention, for example, a matrix circuit using TFTs as shown in FIG. 4 may be assembled. Unlike the circuit used in the conventional active matrix, the circuit shown in FIG. 4 is a CMOS buffer circuit modified and used as its switching element.
【0014】図4には、4つの変形バッファー回路が描
かれている。各変形バッファー回路は少なくとも2つの
NTFTと少なくとも2つのPTFTから構成される。
TFTの数は、不良が存在した場合に備えて、さらに増
やしても構わない。この回路ではまず、中央部の1組の
NTFTとPTFTのゲイト電極が接続され、さらに信
号線Xn に接続され、また、このNTFTとPTFTの
ソースあるいはドレインの一方は互いに接続され、これ
は画素Zn,m の電極に接続される。この状態は通常の相
補型電界効果素子(CMOS)と同じである。このNT
FTおよびPTFTの他方のソースあるいはドレイン
は、それぞれ、第2のPTFT、NTFTのソースある
いはドレインに接続されている。また、この第2のPT
FT、NTFTの他方のソースあるいはドレインは、そ
れぞれ、信号線Ym とYm+1 に接続されている。さら
に、第2のPTFT、NTFTのゲイト電極は、それぞ
れ、信号線Ym+1 とYm に接続されている。以下では、
信号線X1,X2,..XN を、集合的に、あるいは個別にX
線とよび、信号線Y1,Y2,..YM を、集合的に、あるい
は個別にY線とよぶ。In FIG. 4, four modified buffer circuits are depicted. Each modified buffer circuit is composed of at least two NTFTs and at least two PTFTs.
The number of TFTs may be further increased in case there is a defect. In this circuit, first, the gate electrodes of a set of NTFT and PTFT in the central portion are connected, and further connected to the signal line X n , and one of the source and drain of the NTFT and PTFT is connected to each other, which is the pixel. It is connected to the Z n, m electrode. This state is the same as in a normal complementary field effect element (CMOS). This NT
The other source or drain of the FT and PTFT is connected to the source or drain of the second PTFT or NTFT, respectively. Also, this second PT
The other sources or drains of the FT and NTFT are connected to the signal lines Y m and Y m + 1 , respectively. Further, the gate electrodes of the second PTFT and NTFT are connected to the signal lines Y m + 1 and Y m , respectively. Below,
Signal lines X 1, X 2, a .. X N, collectively, or individually X
Signal lines Y 1, Y 2, ..., Y M are collectively or individually referred to as Y lines.
【0015】また、図では画素のキャパシタと並列に人
為的にキャパシタが挿入されている。このとき挿入され
たキャパシタは、画素が自然放電によって、画素の電圧
が降下することを抑制する作用を有する。画素の電圧の
降下速度は画素のばらつきによって決定されるから、特
に本発明のように、画素に印加される電圧が一定のもの
として階調表示をおこなおうとする発明においては、画
質の低下を招くものである。しかしながら、このように
画素に並列にキャパシタを挿入することにより、画素の
ばらつきによる電圧効果は著しく抑えることができ、高
画質を得ることができる。In the figure, a capacitor is artificially inserted in parallel with the pixel capacitor. The capacitor inserted at this time has a function of suppressing the voltage of the pixel from dropping due to the natural discharge of the pixel. Since the voltage drop speed of the pixel is determined by the pixel variation, the deterioration of the image quality is caused especially in the invention for performing the gradation display with the voltage applied to the pixel being constant as in the present invention. It is an invitation. However, by thus inserting the capacitors in parallel with the pixels, the voltage effect due to the variation of the pixels can be significantly suppressed, and high image quality can be obtained.
【0016】また、液晶セル等の画素に、例えば、テト
ラフルオロエチレンやポリビニリデンフルオライドの有
機強誘電性材料を含有せしめることにより、画素の静電
容量を増大せしめ、よって画素の放電の時定数を増大せ
しめることにより、このような人為的なキャパシタをも
うけることなく、高画質を得ることも可能である。Further, by incorporating an organic ferroelectric material such as tetrafluoroethylene or polyvinylidene fluoride into a pixel of a liquid crystal cell or the like, the capacitance of the pixel is increased, and thus the time constant of discharge of the pixel is increased. It is also possible to obtain high image quality without increasing such an artificial capacitor.
【0017】もちろん、画素の放電が充分に小さけれ
ば、このような人為的なキャパシタは不要である。特
に、過大な静電容量の存在は、充電・放電の動作に時間
がかかり、本発明を実施するにおいて望ましいものでな
い。画素の放電を小さくするには、例えば、TFTのO
FF抵抗を大きくし、リーク電流を減らすことと、液晶
等の画素自身の電極間抵抗を充分大きくすることが必要
である。特に後者の目的には、画素電極を窒化珪素、酸
化珪素、酸化タンタル、酸化アルミニウム等の絶縁性材
料で被覆してしまうことが有効である。Of course, if the pixel discharge is sufficiently small, such an artificial capacitor is unnecessary. In particular, the presence of an excessive capacitance requires a long time for charging / discharging operations, which is not desirable in the practice of the present invention. To reduce the pixel discharge, for example, the O
It is necessary to increase the FF resistance, reduce the leak current, and sufficiently increase the interelectrode resistance of the pixel itself such as liquid crystal. Particularly for the latter purpose, it is effective to cover the pixel electrode with an insulating material such as silicon nitride, silicon oxide, tantalum oxide, or aluminum oxide.
【0018】このような回路において、各TFTのゲイ
ト電圧やソース・ドッレイン電圧をコントロールするこ
とによって、画素に印加される電圧のON/OFFを制
御することができる。図4の例ではマトリクスは480
×640ドットであるが、煩雑さをさけるため、そのう
ちのn行m列近傍のみを示した。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。この回路の動
作例を図2に示す。Y線には、図2に示すように、順番
に矩形パルス信号が印加されてゆく。一方、X線にも、
複数のパルスからなる信号が印加されてゆく。このパル
ス列には、1単位の時間T1 中に、480個の情報が含
まれている。In such a circuit, ON / OFF of the voltage applied to the pixel can be controlled by controlling the gate voltage and the source / drain voltage of each TFT. In the example of FIG. 4, the matrix is 480
Although it is × 640 dots, in order to avoid complication, only the vicinity of the nth row and the mth column is shown. If you expand the same thing up, down, left and right, you can get the perfect one. An example of the operation of this circuit is shown in FIG. A rectangular pulse signal is sequentially applied to the Y line as shown in FIG. On the other hand, for X-rays,
A signal composed of a plurality of pulses is applied. This pulse train contains 480 pieces of information in one unit of time T 1 .
【0019】以下では、4つの画素Zn,m 、Zn,m+1 、
Zn+1,m 、Zn+1,m+1 に注目する。これらの画素には、
例えばZn,m を例にとれば、Xn が正の電位、あるいは
もっと一般的な表現を使用すれば、高電位状態(VH )
であり、かつ、Ym もVH であれば、画素電極はVH と
なる。一方、Ym がVL であれば、Xn の状態の如何に
関わらず、画素には何ら変化は生じない。したがって、
この4つの画素に関しては、信号線Xn とXn+1 、およ
びYm とYm+1 に注目すればよい。In the following, four pixels Z n, m , Z n, m + 1 ,
Focus on Z n + 1, m and Z n + 1, m + 1 . These pixels include
For example, taking Z n, m as an example, X n is a positive potential, or in a more general expression, a high potential state (V H ).
And Y m is also V H , the pixel electrode becomes V H. On the other hand, if Y m is V L , no change occurs in the pixel regardless of the state of X n . Therefore,
Regarding these four pixels, it suffices to pay attention to the signal lines X n and X n + 1 and Y m and Y m + 1 .
【0020】図に示すように、矩形パルスがYm に印加
され、VH 状態になった場合を考える。今、4つの画素
に注目しているので、Xn およびXn+1 のそのときの状
態に注目すればよい。このとき、Xn はVH 、Xn+1 は
VL であるので、結局、画素Zn,m はVH 、画素Z
n+1,m はVL となる。そして、X線に次の信号を加える
より早く、Y線をVL とすれば、画素の電圧状態は、画
素のキャパシタによって維持されるので、画素Zn,m は
VH を保つ。以後、次にYm がVH となるまで、基本的
には、それぞれの画素の状態が持続する。ついで、Y
m+1 にパルスが印加される。図に示されているように、
そのときにはXn はVL 、Xn+1 はVH であるので、画
素Zn,m+1 はVL 、画素Zn+1,m+1 はVH となる。そし
て、先に述べたのと同様に、それぞれの状態は維持され
る。Consider a case where a rectangular pulse is applied to Y m and enters the V H state as shown in the figure. Now, since attention is paid to four pixels, it suffices to pay attention to the current states of X n and X n + 1 . At this time, since X n is V H and X n + 1 is V L , the pixel Z n, m is eventually V H and the pixel Z.
n + 1, m becomes V L. Then, if the Y line is set to V L earlier than the next signal is applied to the X line, the pixel voltage state is maintained by the pixel capacitor, so that the pixel Z n, m maintains V H. After that, basically, the state of each pixel continues until the next Y m becomes V H. Then, Y
A pulse is applied to m + 1 . As shown in the figure,
At that time, since X n is V L and X n + 1 is V H , the pixel Z n, m + 1 is V L and the pixel Z n + 1, m + 1 is V H. Then, as described above, each state is maintained.
【0021】次に、先にYm にパルスが印加されてか
ら、時間T1 後に、再び、Ym にパルスが印加されたと
きには、Xn はVL 、Xn+1 はVH であるので、画素Z
n,m はVL に、画素Zn+1,m はVH に、それぞれ状態が
変化する。さらに、Ym+1 にパルスが印加される。この
とき、図に示されているように、Xn もXn+1 もVH で
あるので、画素Zn,m+1 も画素Zn+1,m+1 もVH とな
る。このとき、画素Zn+1,m+1 はVH を継続することと
なる。Next, when a pulse is applied to Y m and then a pulse is applied again to Y m after time T 1 , X n is V L and X n + 1 is V H. So pixel Z
The state of n, m changes to V L , and the state of the pixel Z n + 1, m changes to V H. Further, a pulse is applied to Y m + 1 . At this time, as shown in the figure, since both X n and X n + 1 are V H , both the pixel Z n, m + 1 and the pixel Z n + 1, m + 1 are V H. At this time, the pixel Z n + 1, m + 1 continues V H.
【0022】その後、時間2T1 後に、3回目のパルス
がYm に印加される。そのときには、Xn もXn+1 もV
H であるので、画素Zn,m はVL からVH に変化し、画
素Zn+1,m はVH を継続することとなる。さらに、Y
m+1 にパルスが印加される。そのときには、Xn もX
n+1 もVL であるので、画素Zn,m+1 も画素Zn+1,m+1
もVL となる。Then, after a time 2T 1 , a third pulse is applied to Y m . At that time, both X n and X n + 1 are V
Since it is H , the pixel Z n, m changes from V L to V H , and the pixel Z n + 1, m continues V H. Furthermore, Y
A pulse is applied to m + 1 . At that time, X n is also X
Since n + 1 is also V L , the pixel Z n, m + 1 is also a pixel Z n + 1, m + 1.
Also becomes V L.
【0023】その後、時間4T1 後に、4回目のパルス
がYm に印加される。そのときには、Xn もXn+1 もV
L であるので、画素Zn,m も画素Zn+1,m もVL とな
る。さらに、Ym+1 にパルスが印加されるが、やはり、
Xn もXn+1 もVL であるので、画素Zn,m+1 も画素Z
n+1,m+1 もVL のままである。Then, after time 4T 1 , a fourth pulse is applied to Y m . At that time, both X n and X n + 1 are V
Since it is L , both the pixel Z n, m and the pixel Z n + 1, m are V L. Furthermore, a pulse is applied to Y m + 1 , but again,
Since both X n and X n + 1 are V L , the pixel Z n, m + 1 is also the pixel Z.
n + 1 and m + 1 also remain V L.
【0024】このようにして、1周期が完了する。この
間、各Y線には、4個のパルスが印加され、各X線には
3×640=1920の情報信号が印加される。また、
この1周期の時間は8T1 であり、T1 としては、例え
ば、10nsec〜10msecが適当である。そし
て、各画素に注目してみれば、画素Zn,m には、時間T
1 のパルスと4T1 のパルスが印加され、視覚的には5
T1 のパルスが印加されたのと同じ効果が得られる。す
なわち、“5”の明るさが得られる。同様に、画素Z
n+1,m 、画素Zn,m+1 、画素Zn+1,m+1 には、結局、
“2”、“6”、“3”の明るさが得られる。In this way, one cycle is completed. During this time, four pulses are applied to each Y line, and 3 × 640 = 1920 information signals are applied to each X line. Also,
The time of this one cycle is 8T 1 , and as T 1 , for example, 10 nsec to 10 msec is suitable. Then, paying attention to each pixel, the pixel Z n, m has a time T
A pulse of 1 and a pulse of 4T 1 are applied, and visually 5
The same effect is obtained as if the pulse of T 1 was applied. That is, a brightness of "5" is obtained. Similarly, pixel Z
n + 1, m , pixel Z n, m + 1 and pixel Z n + 1, m + 1 ,
Brightnesses of "2", "6", and "3" are obtained.
【0025】以上の例では、8階調の表示が可能である
が、さらに、多くのパルス信号を加えることによって、
より高階調が可能である。例えば、1周期中に、さら
に、Y線に5回のパルスを加え、各X線には8×640
=5120の情報信号を印加すれば、256階調もの高
階調表示を達成することができる。In the above example, display of 8 gradations is possible, but by adding more pulse signals,
Higher gradation is possible. For example, in one cycle, a pulse is further applied to the Y-ray 5 times, and 8 × 640 is applied to each X-ray.
If an information signal of 5120 is applied, a high gradation display of 256 gradations can be achieved.
【0026】高階調表示をおこなわんとすれば、図2か
ら明らかなように、極めて高速のスイッチングが必要と
される。例えば、256階調を実現するには、動画は毎
秒30枚以上繰り出される必要があるので、256T1
<30msec。したがって、T1 <100μsecで
ある。したがって、Y線には、Y線の数が640本の場
合には、幅150nsec以下のパルスが印加される必
要がある。このような動作性能が要求されることから
も、従来とは異なり、CMOSバッファー回路を用いる
必要がある。For high-gradation display, extremely high-speed switching is required, as is apparent from FIG. For example, in order to realize 256 gradations, it is necessary to feed out 30 or more moving images per second, so 256T 1
<30 msec. Therefore, T 1 <100 μsec. Therefore, when the number of Y lines is 640, it is necessary to apply a pulse having a width of 150 nsec or less to the Y lines. Since such an operation performance is required, it is necessary to use a CMOS buffer circuit unlike the conventional one.
【0027】以上の説明では、理解を容易にするため
に、画素の対向電極についてはなんら記述しなかった
が、画素の対向電極に適切なバイアス電圧を印加するこ
とにより、画素材料にかかる実質的な電圧を変化させる
ことが可能である。例えば、画素の対向電極に、適切な
電圧を印加することにより、画素材料に印加される電圧
の向きをVL とVH で変化させ、正負両方取りうるよう
にすることもできる。このような操作は、例えば、強誘
電性液晶においては必要である。In the above description, the counter electrode of the pixel is not described in order to facilitate understanding, but by applying an appropriate bias voltage to the counter electrode of the pixel, it is possible to substantially affect the pixel material. It is possible to change various voltages. For example, the counter electrode of the pixel, by applying an appropriate voltage, the direction of the voltage applied to the pixel material varied V L and V H, can also be adapted can take both positive and negative. Such an operation is necessary, for example, in a ferroelectric liquid crystal.
【0028】さらに、説明を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、絶対にゼロで
ある必要はない。また、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、以上の例において、
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。Further, in order to make the explanation easy to understand,
The zero level and voltage level of the signal are clarified. Is this below the threshold voltage of the liquid crystal or TFT,
It does not have to be absolutely zero, as it is just a matter of whether or not it is above. Further, since the voltage is a relative physical quantity with reference to the potential at any point, in the above example,
It will be clear that the pulses can be of opposite polarity.
【0029】また、以上の例では、1行づつ走査する方
式を示したが、例えば、最初にY1,Y3,Y5,..というよ
うに走査して、その後、Y2,Y4,Y6,..というように走
査する、いわゆる飛び越し走査という方法も可能である
ことはいうまでもない。Further, in the above example, although the method of line by line scanning, for example, first Y 1, Y 3, Y 5 , .. to the scanning and so, then, Y 2, Y 4 Needless to say, a method of so-called interlaced scanning, in which scanning is performed as Y , Y 6 , .
【0030】[0030]
『実施例1』 本実施例では図4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。Example 1 In this example, a wall-mounted television was manufactured using a liquid crystal display device having a circuit configuration as shown in FIG. Further, the TFT at that time was made of polycrystalline silicon using laser annealing.
【0031】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5に示している。ま
ず、本実施例で使用する液晶パネルの作製方法を図6を
使用して説明する。本発明を実施するためには、1つの
画素にNTFTとPTFTが2つづつ必要であるので、
計4つのTFTを図に示すが、簡略化のために、番号は
NTFTとPTFTの一方にのみ付して説明する。図6
(A)において、石英ガラス等の高価でない700℃以
下、例えば約600℃の熱処理に耐え得るガラス50上
にマグネトロンRF(高周波) スパッタ法を用いてブロ
ッキング層51としての酸化珪素膜を1000〜300
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。FIG. 5 shows the actual arrangement of electrodes and the like corresponding to this circuit structure for one pixel. First, a method for manufacturing a liquid crystal panel used in this example will be described with reference to FIGS. In order to carry out the present invention, two NTFTs and two PTFTs are required for one pixel.
Although a total of four TFTs are shown in the figure, for simplification, the number is attached to only one of the NTFT and the PTFT. Figure 6
In (A), a silicon oxide film as a blocking layer 51 is formed on a glass 50, such as quartz glass, which can withstand a heat treatment at 700 ° C. or less, for example, about 600 ° C.
It is made to a thickness of 0Å. The process conditions were an atmosphere of 100% oxygen, a film forming temperature of 15 ° C., an output of 400 to 800 W, and a pressure of 0.5 Pa. The film formation rate using quartz or single crystal silicon for the target was 30 to 100 Å / min.
【0032】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)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。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。A silicon film 52 was formed on this by a plasma CVD method. The film forming temperature is 250 ° C. to 35
The temperature is set to 0 ° C., and in this embodiment, the temperature is set to 320 ° C.
4 ) was used. Not only monosilane (SiH 4 ) but also disilane (Si 2
H 6 ) Alternatively, trisilane (Si 3 H 8 ) may be used. These were introduced into the PCVD device at a pressure of 3 Pa, and 13.56M
A high frequency power of Hz was applied to form a film. At this time, the high frequency power is suitably 0.02 to 0.10 W / cm 2 , and in this example, 0.055 W / cm 2 was used. The flow rate of monosilane (SiH 4 ) was 20 SCCM, and the film formation rate at that time was about 120 Å / min. In order to control the threshold voltage (Vth) of the PTFT and the NTFT to be approximately the same, boron is used in an amount of 1 × 10 15 to 1 × 10 18 cm by using diborane.
-3 may be added during film formation. Further, not only the plasma CVD but also the sputtering method or the low pressure CVD method may be used for forming the silicon layer to be the channel region of the TFT. The method will be briefly described below.
【0033】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 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 20-80% of hydrogen in argon. For example, argon is 20% and hydrogen is 80%.
The film forming 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.
【0034】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。When formed by the reduced pressure vapor phase method, it is 450 to 550 ° C., which is 100 to 200 ° C. lower than the crystallization temperature, for example, 5
Disilane (Si 2 H 6 ) or trisilane (Si 3 H 8 ) was supplied to a CVD apparatus at 30 ° C. to form a film. The reactor pressure is 30 ~
It was set to 300 Pa. The film forming rate was 50 to 250 Å / min. In order to control the threshold voltage (Vth) of the PTFT and that of the NTFT to be approximately the same, boron may be added during film formation using diborane at a concentration of 1 × 10 15 to 1 × 10 18 cm -3. .
【0035】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 film formed by these methods is
It is preferable that oxygen is 5 × 10 21 cm −3 or less. In order to promote crystallization, the oxygen concentration is 7 × 10 19 cm -3 or less,
It is preferable that the size is 1 × 10 19 cm -3 or less,
If the amount is too small, the leak current in the off state increases due to the backlight, so this concentration was selected. If the oxygen concentration is high, it is difficult to crystallize, and the laser annealing temperature must be high or the laser annealing time must be long. Hydrogen is 4 × 10 20 cm -3 and silicon is 4 × 10 22
It was 1 atom% when compared as cm -3 .
【0036】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。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 channel forming region of T by the ion implantation method so as to have a concentration of 5 × 10 20 to 5 × 10 21 cm −3 .
By the above method, an amorphous silicon film is formed into 500
The film was formed to a thickness of ˜5000 Å, 1000 Å in this example.
【0037】その後、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℃でおこない、本実施例では320℃とし、モ
ノシラン(SiH4)とモノシランベースのフォスフィン(P
H3) 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、13.56MHz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0.1
20W/cm2 を用いた。After that, the photoresist 53 is used as a mask P1.
Was used to form a pattern in which only the source / drain regions were opened. A silicon film 54, which will be an n-type active layer, was formed thereon by a plasma CVD method. Film formation temperature is 250 ° C
The temperature is set to 320 ° C. in this embodiment, and monosilane (SiH 4 ) and monosilane-based phosphine (P
H 3 ) with 3% concentration was used. These were introduced into the PCVD apparatus at a pressure of 5 Pa, and high frequency power of 13.56 MHz was applied to form a film. At this time, the high frequency power is 0.05 to
0.20 W / cm 2 is suitable, and is 0.1 in this embodiment.
20 W / cm 2 was used.
【0038】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、n型不純物領域55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 50Å. Thereafter, the lift-off method was used to remove the resist 53 and form the n-type impurity region 55.
【0039】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、p画不純物領域59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。A p-type active layer was formed using the same process. The gas introduced at this time was a monosilane (SiH 4 ) and monosilane-based diborane (B 2 H 6 ) concentration of 5%. These were introduced into a PCVD device at a pressure of 4 Pa, and high frequency power 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. The specific conductivity of the p-type silicon layer produced by this method was about 5 × 10 -2 [Ωcm -1 ]. The film thickness was 50Å. After that, the p-image impurity region 59 was formed by using the lift-off method similarly to the N-type region. Then, the silicon film 52 was removed by etching using the mask P3 to form an N-channel type thin film transistor island region 63 and a P-channel type thin film transistor island region 64.
【0040】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。Thereafter, the source / drain / channel regions were laser-annealed using a XeCl excimer laser, and at the same time, laser doping was performed on the active layer. 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 the energy of J / cm 2 or more is applied, hydrogen contained in the film is rapidly released, so that the film is broken. Therefore, it is necessary to first drive out hydrogen with low energy and then melt it. In this embodiment, first 150 m
After ejecting hydrogen at J / cm 2 , 230mJ
Crystallization was performed at / cm 2 .
【0041】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。On this, a silicon oxide film was formed as a gate insulating film to a thickness of 500 to 2000Å, for example 1000Å. This was performed under the same conditions as the production of the silicon oxide film as the blocking layer. During this film formation, a small amount of fluorine may be added to immobilize sodium ions.
【0042】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6(D) 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。同時に、図6(D’)に示すよ
うに、ゲイト配線とそれに並行して配置された配線68
もパターニングした。After this, 1-5 × 10 21 cm of phosphorus is placed on the upper side.
-3 concentration silicon film or this silicon film with molybdenum (Mo), tungsten (W), MoSi 2 or
A multilayer film with WSi 2 was formed. This was patterned with a fourth photomask P4 to obtain FIG. 6 (D). A gate electrode 66 for NTFT and a gate electrode 67 for PTFT were formed. For example, the channel length is 7 μm, the gate electrode is 0.2 μm of phosphorus-doped silicon, and 0.3 molybdenum is formed thereon.
It was formed to a thickness of μm. At the same time, as shown in FIG. 6D ', the gate wiring and the wiring 68 arranged in parallel therewith are formed.
Also patterned.
【0043】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。When aluminum (Al) is used as the gate electrode material, the self-alignment method can be applied by patterning this with the fourth photomask P4 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.
【0044】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。In this way, a C / TFT can be manufactured without applying a temperature above 400 ° C. in all steps. Therefore, an expensive substrate such as quartz does not have to be used as the substrate material, and it can be said that the process is extremely suitable for the large-screen liquid crystal display device of the present invention.
【0045】図6(E)において、層間絶縁物69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。こ
うして、図6(E)と(E’)を得た。その後、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、200〜4
00℃の酸素または大気中のアニ−ルにより成就した。In FIG. 6E, the inter-layer insulator 69 was formed as a silicon oxide film by the above-mentioned sputtering method. This silicon oxide film is formed by LPCVD method, photo CVD method.
Method, atmospheric pressure CVD method may be used. For example, 0.2-0.
Formed to a thickness of 6 μm, and then a fifth photomask P
5 was used to form the window 79 for the electrode. After that, aluminum was further formed on the entire surface by a sputtering method to a thickness of 0.3 μm, and a lead 74 and contacts 73 and 75 were formed using a sixth photomask P6. Thus, FIGS. 6E and 6E ′ were obtained. After that, an organic resin 77 for flattening the surface, for example, a translucent polyimide resin is applied and formed, and the electrode hole is formed again by the seventh photomask P7.
I went there. Further, ITO (Indium Tin Oxide) was formed on the whole of these by a sputtering method to a thickness of 0.1 μm, and the pixel electrode 71 was formed using the eighth photomask P8. This ITO film is formed at room temperature to 150 ° C.
It was accomplished by oxygen at 00 ° C or by annealing in air.
【0046】こうして、図6(F)と(F’)を得た。
図6(F’)のA−A’の断面図を図6(G)に示す。
実際には、この上に液晶材料をはさんで、対向電極が設
けられ、図に示すように対向電極と電極71の間に静電
容量が生じる。それと同時に配線68と電極71との間
にも静電容量が生じる。そして、配線68を対向電極と
同電位に保つことによって、図4に示されたように、液
晶画素に並列に容量が挿入された回路を構成することと
なる。特に本実施例のように配置することによって、配
線68はゲイト配線65と平行であるので、2配線間の
寄生容量が少なく、したがって、ゲイト配線を伝わる信
号の減衰や遅延を減らす効果がある。Thus, FIGS. 6F and 6F 'were obtained.
A cross-sectional view taken along the line AA 'in FIG. 6 (F') is shown in FIG. 6 (G).
Actually, a counter electrode is provided on top of this with a liquid crystal material interposed therebetween, and as shown in the figure, a capacitance is generated between the counter electrode and the electrode 71. At the same time, electrostatic capacitance is generated between the wiring 68 and the electrode 71. Then, by keeping the wiring 68 at the same potential as the counter electrode, as shown in FIG. 4, a circuit in which a capacitor is inserted in parallel with the liquid crystal pixel is configured. In particular, by arranging as in this embodiment, since the wiring 68 is parallel to the gate wiring 65, the parasitic capacitance between the two wirings is small, and therefore, there is an effect of reducing the attenuation or delay of the signal transmitted through the gate wiring.
【0047】また、このようにして形成された配線68
は、接地して使用される場合には、各マトリクスの終端
に設けられる保護回路の接地線として使用できる。保護
回路は、図9に示されるように、周辺の駆動回路と画素
のあいだに設けられ、図10および図11で示されるよ
うな回路をいう。いずれも画素の配線に過大な電圧がか
かるとON状態となり、電圧を取り去る作用を有する。
これらの保護回路は、シリコンのようなドーピングされ
た、あるいはドーピングされていない半導体材料や、I
TOのような透明導電性材料、あるいは通常の配線材料
を用いて構成される。したがって、画素の回路を形成す
るときに同時に形成することが可能である。。In addition, the wiring 68 formed in this way
When used by being grounded, can be used as a ground line of a protection circuit provided at the end of each matrix. The protection circuit is provided between the peripheral drive circuit and the pixel as shown in FIG. 9, and is a circuit as shown in FIGS. In both cases, when an excessive voltage is applied to the wiring of the pixel, it is turned on and has the action of removing the voltage.
These protection circuits are made of doped or undoped semiconductor material such as silicon or I
It is configured by using a transparent conductive material such as TO or a normal wiring material. Therefore, the pixel circuits can be formed at the same time when they are formed. .
【0048】このことは、例えば、図10の各保護回路
が、NTFTやPTFT、あるいはそれらをあわせたC
/TFTで構成されていることから明らかであろう。ま
た、図11の保護回路ではTFTは使用されていない
が、ダイオードは、例えばPIN接合によって構成さ
れ、また、特にツェナー特性を重視するダイオードはN
IN、PIP、NPNあるいはPNPといった構造を有
し、いちいち説明するまでもなく、本実施例で示した作
製方法を援用することによって作製されうることは自明
である。This means that, for example, each protection circuit in FIG. 10 has an NTFT, a PTFT, or a C in which they are combined.
It will be clear from the fact that it is composed of / TFT. Further, although the TFT is not used in the protection circuit of FIG. 11, the diode is composed of, for example, a PIN junction, and the diode which attaches particular importance to the Zener characteristic is N.
It is obvious that it has a structure such as IN, PIP, NPN, or PNP, and it can be manufactured by applying the manufacturing method shown in this embodiment without needing to describe it one by one.
【0049】さて、このようにして得られた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/V
s)、Vthは5.0(V)であった。The electrical characteristics of the TFT thus obtained are PTFT and have a mobility of 40 (cm 2 / Vs) and Vth.
Is -5.9 (V), the mobility is 80 (cm 2 / V with NTFT)
s) and Vth were 5.0 (V).
【0050】上記の様な方法に従って作製された液晶電
気光学装置用の一方の基板を得ることが出来た。この液
晶表示装置の電極等の配置の様子を図5に示している。
本発明による変形バッファーを構成する相補型TFT
(C/TFT)が信号線Y1 とY2 の間、およびY2 と
Y3 の間に、信号線X1 、X2 に平行に設けられてい
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。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19
20×400とした。この様にして第1の基板を得た。It was possible to obtain one substrate for a liquid crystal electro-optical device manufactured by the above method. FIG. 5 shows how electrodes and the like of this liquid crystal display device are arranged.
Complementary TFT constituting a deformation buffer according to the present invention
(C / TFT) is provided between the signal lines Y 1 and Y 2 and between the signal lines Y 2 and Y 3 in parallel with the signal lines X 1 and X 2 . A matrix structure using such C / TFT is provided. By repeating this structure horizontally and vertically, a liquid crystal display device with large pixels of 640 × 480 and 1280 × 960 can be obtained. In this embodiment, 19
It was set to 20 × 400. Thus, the first substrate was obtained.
【0051】他方の基板の作製方法を図7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
を用いて作製した。FIG. 7 shows a method of manufacturing the other substrate. A polyimide resin in which a black pigment is mixed with polyimide is formed on a glass substrate to a thickness of 1 μm by a spin coating method,
Black stripe 8 using the ninth photomask P9
1 was produced. Then, a polyimide resin mixed with a red pigment is formed into a film having a thickness of 1 μm by a spin coating method,
Red filter 8 using the tenth photomask P10
3 was produced. Similarly, using the masks P11 and P12, a green filter 85 and a blue filter 86 were produced. During manufacture of these filters, each filter was baked at 350 ° C. in nitrogen for 60 minutes. After that, the leveling layer 89 was made of transparent polyimide by using the spin coating method.
【0052】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13のフォトマスクP13を用いて共通電極90を
形成した。このITOは室温〜150℃で成膜し、20
0〜300℃の酸素または大気中のアニ−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 90 was formed using the thirteenth photomask P13. This ITO film is formed at room temperature to 150 ° C.
The second substrate was obtained by the conditions of 0 to 300 ° C. oxygen or annealing in air.
【0053】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 the offset method, and baked at 350 ° C. for 1 hour in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen. Then, a known rubbing method was used to modify the surface of the polyimide, and a means for orienting liquid crystal molecules in a certain direction was provided at least in the initial stage.
【0054】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、図2に示したものと、実質的に同等な信号を液晶画
素に印加することにより確認された。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 TAB-shaped drive IC, a PCB having a common signal and a potential wiring were connected to the leads on the substrate, and a polarizing plate was attached to the outside to obtain a transmissive liquid crystal electro-optical device. This was connected to a rear lighting device in which three cold cathode tubes were arranged, and a tuner for receiving TV radio waves, to complete a wall-mounted TV. Compared with the conventional CRT type TV, the device has a planar shape, so that it can be installed on a wall or the like. The operation of this liquid crystal television was confirmed by applying a signal substantially equivalent to that shown in FIGS. 1 and 2 to the liquid crystal pixel.
【0055】『実施例2』 本実施例では図4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。[Embodiment 2] In this embodiment, a wall-mounted television is manufactured by using a liquid crystal display device having a circuit configuration as shown in FIG. 4, which will be described. Also T at that time
FT was polycrystalline silicon using laser annealing.
【0056】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。In the following, a method of manufacturing the TFT portion will be described with reference to FIG. In FIG. 8 (A), it is less expensive than quartz glass such as 700 ° C. or less, eg, about 600 ° C.
Magnetron RF on glass 100 that can withstand the heat treatment of
(High frequency) A silicon oxide film as the blocking layer 101 is formed to a thickness of 1000 to 3000 Å by using a sputtering method. Process conditions are 100% oxygen atmosphere, film formation temperature 1
The temperature was 5 ° C., the output was 400 to 800 W, and the pressure was 0.5 Pa.
The film formation rate using quartz or single crystal silicon for the target was 30 to 100 Å / min.
【0057】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。A silicon film 102 was formed on this by a plasma CVD method. Film formation temperature is 250 ° C to 3
It is carried out at 50 ° C., and in this embodiment 320 ° C., and monosilane (S
iH 4 ) was used. Not only monosilane (SiH 4 ) but also disilane (S
i 2 H 6 ) or trisilane (Si 3 H 8 ) may be used. These were introduced into the PCVD device at a pressure of 3 Pa, and 13.56
A high frequency power of MHz was applied to form a film. At this time, the high frequency power is suitably 0.02 to 0.10 W / cm 2 , and in this example, 0.055 W / cm 2 was used. The flow rate of monosilane (SiH 4 ) was 20 SCCM, and the film formation rate at that time was about 120 Å / min. In order to control the threshold voltage (Vth) of the PTFT and the NTFT to be approximately the same, boron is used in an amount of 1 × 10 15 to 1 × 10 18 by using diborane.
It may be added as a concentration of cm −3 during film formation. Also TFT
In addition to the plasma CVD, a sputtering method or a low pressure CVD method may be used for forming the silicon layer to be the channel region of the above. The method will be briefly described below.
【0058】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 is 20% and hydrogen is 80%.
The film forming 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.
【0059】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。When forming by the reduced pressure gas phase method, it is 450 to 550 ° C., which is 100 to 200 ° C. lower than the crystallization temperature, for example, 5
Disilane (Si 2 H 6 ) or trisilane (Si 3 H 8 ) was supplied to a CVD apparatus at 30 ° C. to form a film. The reactor pressure is 30 ~
It was set to 300 Pa. The film forming rate was 50 to 250 Å / min. In order to control the threshold voltage (Vth) of the PTFT and that of the NTFT to be approximately the same, boron may be added during film formation using diborane at a concentration of 1 × 10 15 to 1 × 10 18 cm -3. .
【0060】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 is 7 × 10 19 cm -3 or less,
It is preferable that the size is 1 × 10 19 cm -3 or less,
If the amount is too small, the leak current in the off state increases due to the backlight, so this concentration was selected. If the oxygen concentration is high, it is difficult to crystallize, and the laser annealing temperature must be high or the laser annealing time must be long. Hydrogen is 4 × 10 20 cm -3 and silicon is 4 × 10 22
It was 1 atom% when compared as cm -3 .
【0061】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。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 channel forming region of T by the ion implantation method so as to have a concentration of 5 × 10 20 to 5 × 10 21 cm −3 .
By the above method, an amorphous silicon film is formed into 500
The film was formed to a thickness of ˜5000 Å, 1000 Å in this example.
【0062】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。Then, the photoresist 103 is used as a mask P.
1 was used to form a pattern in which only the regions to be the source / drain regions of the NTFT were opened. Then, using the resist 103 as a mask, phosphorus ions are ion-implanted to 2 × 10 14 to 5 × 10 16 cm −2 , preferably 2 ×
Implanting only 10 16 cm −2 to form the n-type impurity region 104. After that, the resist 103 was removed.
【0063】同様に、レジスト105を塗布し、マスク
P2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106
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。Similarly, a resist 105 was applied, and a mask P2 was used to form a pattern in which only the regions to be the source / drain regions of the PTFT were opened. Then, using the resist 105 as a mask, the p-type impurity region 106 is formed.
Was formed. As the impurities, boroso is used, and also by the ion implantation method, 2 × 10 14 to 5 × 10 16 cm −2 ,
Impurities were introduced preferably by 2 × 10 16 cm -2 .
In this way. 8B is obtained.
【0064】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。After that, a thickness of 50 to 3 is formed on the silicon film 102.
00 nm, for example, 100 nm of silicon oxide film 107
Was formed by the RF sputtering method described above. And
Source / drain / channel regions are crystallized by laser annealing using a XeCl excimer laser.
Activated. The laser energy at this time has a threshold energy of 130 mJ / cm 2 , and 220 mJ / cm 2 is required for melting the entire film thickness. However, when the energy of 220 mJ / cm 2 or more is applied from the beginning, the hydrogen contained in the film is rapidly released, so that the film is broken. Therefore, it is necessary to first drive out hydrogen with low energy and then melt it. In this embodiment, first 1
After expulsion of hydrogen at 50 mJ / cm 2 , 23
Crystallization was performed at 0 mJ / cm 2 . Further, the silicon oxide film 107 was removed after the laser annealing was completed.
【0065】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。After that, the island-shaped NTFT region 111 and the PTFT region 112 were formed by the photomask P3. A silicon oxide film 108 is formed thereon as a gate insulating film with a thickness of 500 to 2000Å, for example, 1000Å. This was performed under the same conditions as the production of the silicon oxide film as the blocking layer. During this film formation, a small amount of fluorine may be added to immobilize sodium ions.
【0066】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6(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。図には示されていない
が、実施例1の場合と同様にゲイト配線とそれに平行な
配線も形成した。After this, 1-5 × 10 21 cm of phosphorus is placed on the upper side.
-3 concentration silicon film or this silicon film with molybdenum (Mo), tungsten (W), MoSi 2 or
A multilayer film with WSi 2 was formed. This was patterned with a fourth photomask P4 to obtain FIG. 6 (D). A gate electrode 109 for NTFT and a gate electrode 110 for PTFT were formed. For example, the channel length is 7 μm, the gate electrode is 0.2 μm of phosphorus-doped silicon, and molybdenum is 0.3 μm thick thereon. Although not shown in the drawing, a gate wiring and a wiring parallel to the gate wiring were formed as in the case of the first embodiment.
【0067】この配線の材料としては、上記の材料以外
にも、例えばアルミニウム(Al)を用いることも可能
である。アルミニウムを用いた場合、これを第4のフォ
トマスクP4にてパタ−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。In addition to the above materials, for example, aluminum (Al) can be used as the material of this wiring. When aluminum is used, the self-alignment method can be applied by patterning this with the fourth photomask P4 and then anodizing the surface, so that the contact holes of the source / drain are closer to the gate. Since it can be formed at a position, the characteristics of the TFT can be further improved by reducing the mobility and the threshold voltage.
【0068】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。In FIG. 8E, the inter-layer insulator 113 was formed as a silicon oxide film by the above-mentioned sputtering method. This silicon oxide film is formed by LPCVD method, photo CVD method.
Method, atmospheric pressure CVD method may be used. For example, 0.2-0.
Formed to a thickness of 6 μm, and then a fifth photomask P
5 was used to form the window 117 for the electrode.
【0069】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。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 116 and contacts 114 and 115 using a sixth photomask P6, and then the surface is flattened. A coating organic resin 119, for example, a translucent polyimide resin,
The electrode hole was re-drilled with the seventh photomask P7. Furthermore, ITO (Indium Tin Oxide)
Was formed to a thickness of 0.1 μm by the sputtering method, and the pixel electrode 118 was formed using the eighth photomask P8. This ITO film is formed at room temperature to 150 ° C., and 200 to 400 ° C.
Of oxygen or air in the atmosphere.
【0070】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。The electric characteristics of the obtained TFT are PTFT.
The mobility is 35 (cm 2 / Vs), Vth is -5.9 (V),
Mobility is 90 (cm 2 / Vs) and Vth is 4.8 with NTFT
(V).
【0071】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、図2に示したも
のと、実質的に同等な信号を液晶画素に印加することに
より、128階調の表示が可能であることが確認され
た。It was possible to obtain one substrate for a liquid crystal electro-optical device manufactured by the above method. Since the method for manufacturing the other substrate is the same as that in the first embodiment, it will be omitted.
Then, 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 TAB-shaped drive IC, a PCB having a common signal and a potential wiring were connected to the leads on the substrate, and a polarizing plate was attached to the outside to obtain a transmissive liquid crystal electro-optical device. This was connected to a rear lighting device in which three cold cathode tubes were arranged, and a tuner for receiving TV radio waves, to complete a wall-mounted TV. Compared with the conventional CRT type TV, the device has a planar shape, so that it can be installed on a wall or the like. It was confirmed that the operation of this liquid crystal television can display 128 gradations by applying a signal substantially equivalent to that shown in FIGS. 1 and 2 to the liquid crystal pixel.
【0072】[0072]
【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。The present invention is characterized in that digital gradation display is performed in contrast to conventional analog gradation display. As an effect, if a liquid crystal electro-optical device having a number of pixels of 640 × 400 dots is assumed, it is very difficult to manufacture the characteristics of all 256,000 TFTs in total without variations. In consideration of mass productivity and yield, 16 gradation display is considered to be the limit, whereas as in the present invention, gradation display is performed by purely digital control without adding any analog signal. By doing so, gradation display of 256 gradations or more became possible. Since it is a completely digital display, T
The gradation ambiguity due to the variation in FT characteristics is completely eliminated, and therefore, even if there is a slight variation in TFT, extremely uniform gradation display was possible. Therefore, in the past, the yield was extremely poor in order to obtain a TFT with little variation, but the yield of the TFT was not so much a problem according to the present invention, so that the yield of the liquid crystal device was improved and the manufacturing cost was significantly suppressed. I was able to.
【0073】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。For example, 256,0 of 640 × 400 dots
When normal analog gradation display is performed on a liquid crystal electro-optical device in which 00 sets of TFTs are formed in a 300 mm square,
Since there is about ± 10% variation in TFT characteristics, 1
6 gradation display was the limit. However, when the digital gray scale display according to the present invention is performed, it is possible to display up to 256 gray scales because it is hardly affected by the characteristic variation of the TFT element, and the color display is 16,777,2.
A wide variety of 16 colors and subtle colors can be displayed. When displaying software such as a television image, for example, even "rocks" of the same color have slightly different shades due to their fine depressions. If you try to display something close to the natural color,
16 gradations are difficult. The gradation display according to the present invention makes it possible to impart these minute color tone changes.
【0074】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。In the embodiment of the present invention, T using silicon is used.
I explained mainly about FT, but T using germanium
FT can be used as well. In particular, single crystal germanium has an electron mobility of 3600 cm 2 / Vs and a hole mobility of 1800 cm 2 / Vs, which is the value of single crystal silicon (electron mobility is 1350 cm 2 / Vs, hole mobility is 480 c).
Since it exceeds the characteristic of m 2 / Vs), it is an extremely excellent material for carrying out the present invention which requires high-speed operation. Further, germanium has a lower transition temperature from an amorphous state to a crystalline state than silicon, and is suitable for a low temperature process. Further, the nucleus generation rate during crystal growth is small, and therefore, generally, large crystals are obtained when polycrystal growth is performed. Thus, germanium has characteristics comparable to those of silicon.
【0075】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。In order to explain the technical idea of the present invention, an electro-optical device using liquid crystal, particularly a display device has been described as an example. However, to apply the idea of the present invention, any display device is used. However, it may be a so-called projection type television, other optical switch, or optical shutter. Further, the electro-optical material is not limited to liquid crystal, and it will be apparent that the present invention can be applied as long as the optical characteristics change due to electrical influences such as electric field and voltage.
【図1】 本発明による駆動波形の例を示す。FIG. 1 shows an example of drive waveforms according to the present invention.
【図2】 本発明による駆動波形の例を示す。FIG. 2 shows an example of drive waveforms according to the present invention.
【図3】 本発明による駆動波形の例を示す。FIG. 3 shows an example of drive waveforms according to the present invention.
【図4】 本発明によるマトリクス構成の例を示す。FIG. 4 shows an example of a matrix configuration according to the present invention.
【図5】 実施例による素子の平面構造を示す。FIG. 5 shows a planar structure of a device according to an example.
【図6】 実施例によるTFTのプロセスを示す。FIG. 6 shows a process of a TFT according to an example.
【図7】 実施例によるカラーフィルターの工程を示
す。FIG. 7 shows a process of a color filter according to an embodiment.
【図8】 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 an example.
【図9】 実施例における保護回路の接続例を示す。FIG. 9 shows a connection example of a protection circuit in the embodiment.
【図10】実施例における保護回路の例を示す。FIG. 10 shows an example of a protection circuit in the embodiment.
【図11】実施例における保護回路の例を示す。FIG. 11 shows an example of a protection circuit in the embodiment.
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成5年7月30日[Submission date] July 30, 1993
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Name of item to be corrected] Brief description of the drawing
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】 本発明による駆動波形の例を示す。FIG. 1 shows an example of drive waveforms according to the present invention.
【図2】 本発明による駆動波形の例を示す。FIG. 2 shows an example of drive waveforms according to the present invention.
【図3】 本発明による駆動波形の例を示す。FIG. 3 shows an example of drive waveforms according to the present invention.
【図4】 本発明によるマトリクス構成の例を示す。FIG. 4 shows an example of a matrix configuration according to the present invention.
【図5】 実施例による素子の平面構造を示す。FIG. 5 shows a planar structure of a device according to an example.
【図6】 実施例によるTFTのプロセスを示す。FIG. 6 shows a process of a TFT according to an example.
【図7】 実施例によるTFTのプロセスを示す。FIG. 7 shows a process of a TFT according to an example.
【図8】 実施例によるカラーフィルターの工程を示
す。FIG. 8 shows a process of a color filter according to an example.
【図9】 実施例によるTFTのプロセスを示す。FIG. 9 shows a process of a TFT according to an example.
【図10】実施例における保護回路の接続例を示す。FIG. 10 shows a connection example of a protection circuit in the embodiment.
【図11】実施例における保護回路の例を示す。FIG. 11 shows an example of a protection circuit in the embodiment.
【図12】実施例における保護回路の例を示す。FIG. 12 shows an example of a protection circuit in the embodiment.
【手続補正2】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All drawings
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図1】 [Figure 1]
【図2】 [Fig. 2]
【図8】 [Figure 8]
【図11】 FIG. 11
【図3】 [Figure 3]
【図4】 [Figure 4]
【図5】 [Figure 5]
【図6】 [Figure 6]
【図12】 [Fig. 12]
【図7】 [Figure 7]
【図9】 [Figure 9]
【図10】 [Figure 10]
───────────────────────────────────────────────────── 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasuhiko Takemura 398 Hase, Atsugi, Kanagawa Prefecture Semiconductor Energy Research Institute Co., Ltd.
Claims (1)
XN と、それに直交するM本の信号線Y1,Y2,..Ym,..
YM とによってマトリクス状に形成された配線と、各マ
トリクスの交差点領域には、少なくとも2つのNチャネ
ル型薄膜トランジスタと少なくとも2つのPチャネル型
薄膜トランジスタと、各信号線の交差点領域に設けられ
た画素Z11, Z12,...Zmn,...ZMNとを有し、第1のN
チャネル型薄膜トランジスタと第1のPチャネル型薄膜
トランジスタの入出力端を接続し、これを前記画素電極
に接続し、他の入出力端をそれぞれ、、第2のPチャネ
ル型薄膜トランジスタの入出力端、第2のNチャネル型
薄膜トランジスタの入出力端に接続し、前記第2のPチ
ャネル型薄膜トランジスタの他方の入出力端を、信号線
Y1,Y2,..Ym,..YM のうちの1つの信号線Ym に接続
し、前記第2のNチャネル型薄膜トランジスタの他方の
入出力端を、前記信号線Ym のとなりに設けられた、信
号線Y1,Y2,..Ym,..YM のうちの1つの信号線Ym+1
に接続し、前記第1のPチャネル型薄膜トランジスタお
よび第1のNチャネル型薄膜トランジスタのゲイト電極
を共通に接続して、信号線X1,X2,..Xn,..XN のうち
の1つに接続し、前記第2のPチャネル型薄膜トランジ
スタのゲイト電極を前記信号線Ym+1 に接続し、前記第
2のNチャネル型薄膜トランジスタのゲイト電極は前記
信号線Ym に接続された電気光学装置において、任意の
信号線Ym に印加されるパルスにおいて、i番目と(i
+1)番目のパルスの間隔は、2i-1 T1 (iは有限な
自然数、T1 は定数)で表されることを特徴とする電気
光学装置の画像表示方法。1. N signal lines X 1, X 2 , .. X n, .. on a substrate.
X N and M signal lines Y 1, Y 2, ..Y m, ..
Y M in a matrix form, at least two N-channel type thin film transistors and at least two P-channel type thin film transistors in the intersection area of each matrix, and a pixel Z provided in the intersection area of each signal line. , Z 12 , ... Z mn , ... Z MN, and the first N
The input / output ends of the channel type thin film transistor and the first P-channel type thin film transistor are connected, this is connected to the pixel electrode, and the other input / output ends are respectively connected to the input / output end of the second P-channel type thin film transistor, 2 is connected to the input / output terminal of the N-channel type thin film transistor, and the other input / output terminal of the second P-channel type thin film transistor is connected to the other of the signal lines Y 1, Y 2, ..Y m, ..Y M connected to one signal line Y m, the other input terminal of the second N-channel thin film transistor, provided next to the signal line Y m, the signal lines Y 1, Y 2, ..Y m , .. Y M one signal line Y m + 1
Of the signal lines X 1, X 2, ..X n, ..X N of the first P-channel type thin film transistor and the first N-channel type thin film transistor are commonly connected. The gate electrode of the second P-channel type thin film transistor is connected to the signal line Y m + 1, and the gate electrode of the second N-channel type thin film transistor is connected to the signal line Y m . In the electro-optical device, in the pulse applied to the arbitrary signal line Y m , the i-th and (i
The image display method of the electro-optical device, wherein the interval of the +1) th pulse is represented by 2 i-1 T 1 (i is a finite natural number and T 1 is a constant).
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