JPH11338439A - 半導体表示装置の駆動回路および半導体表示装置 - Google Patents
半導体表示装置の駆動回路および半導体表示装置Info
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Abstract
画像を得ることができる半導体表示装置の駆動回路およ
び半導体表示装置を提供すること。 【解決手段】 半導体表示装置の駆動回路に用いられる
バッファ回路をチャネル幅の小さい複数のTFTで構成
し、複数のバッファ回路を並列に接続した構成とする。
Description
体表示装置の駆動回路に関する。また、その駆動回路を
備えた半導体表示装置に関する。
成した半導体装置、例えば薄膜トランジスタ(TFT)
を作製する技術が急速に発達してきている。その理由
は、アクティブマトリクス型半導体表示装置(特にアク
ティブマトリクス型液晶表示装置)の需要が高まってき
たことによる。
マトリクス状に配置された数十〜数百万個もの画素領域
にそれぞれTFTが配置され、各画素電極に出入りする
電荷をTFTのスイッチング機能により制御するもので
ある。
化に伴い、デジタルビデオデータをそのまま処理できる
デジタル駆動回路を備えたアクティブマトリクス型液晶
表示装置が注目されてきている。
においては、ソース信号線側駆動回路では、外部から供
給されるデジタルビデオデータは、シフトレジスタから
のタイミング信号に基づいてラッチ回路等に順次短期間
保持され、アナログ信号(階調電圧)に変換された後、
対応する画素TFTに供給される。デジタル駆動回路を
用いると、1ライン分の画素TFTが一斉に駆動され
る、いわゆる線順次駆が可能となる。
スタからのタイミング信号に基づいて、ラッチ回路やD
/A変換回路等の動作タイミングが決定される。シフト
レジスタからタイミング信号が供給される信号線には、
負荷容量の大きな数多くの回路や素子が接続されてい
る。そのため、シフトレジスタからのタイミング信号
は、途中で”鈍り”を生じることがあり、この対策の一
つとして、シフトレジスタからのタイミング信号をバッ
ファ回路等を通すことによって、”鈍り”をなくそうと
する試みがなされている。
も意味が無く、ある程度大きな電流容量を有するバッフ
ァが要求される。電流容量の大きなバッファを薄膜トラ
ンジスタ(TFT)で作製する場合、電流容量の大き
い、つまりチャネル幅の大きなTFTが必要となる。し
かし、チャネル幅の大きなTFTは、素子内での結晶性
のばらつきが生じてしまい、その結果、TFTごとにし
きい値電圧のばらつきが生じてしまう。よって、複数の
TFTによって構成されるバッファの特性にも、ばらつ
きが生じてくるのは必至である。よって、ソース信号線
ごとに特性のばらつきを有するバッファが存在すること
となり、それらの特性のばらつきがそのまま画素マトリ
クス回路への印加電圧のばらつきに結びつく。このこと
が、表示装置全体としての表示むらとなって現れる。
きすぎると、TFTの中央部分だけがチャネルとして機
能し、その端部はチャネルとして機能せず、TFTの劣
化が加速されることがある。
Tの自己発熱が大きくなり、しきい値の変化や劣化が生
じることにつながることもある。
も、シフトレジスタからのタイミング信号に基づいてゲ
イト信号線(走査線)に走査信号が順次供給される。線
順次駆動を行うデジタル駆動回路においては、1本の走
査線に接続されている1ライン分の全ての画素TFTを
駆動しなければならず、1本の走査線に接続されている
負荷容量は大きい。よって、ゲイト信号線側駆動回路に
おいても、シフトレジスタからのタイミング信号をバッ
ファ回路等を通すことによって”鈍り”をなくしてやる
ことが必要となる。この場合にも、電流容量の大きなバ
ッファが必要となり、上述したような問題が生じてく
る。特に、ゲイト信号線のバッファは、接続されている
1ライン分の全ての画素マトリクス回路のTFTを駆動
しなくてはならないという点で、その特性のばらつきは
著しい画像ムラを引き起こすことになる。このことは、
高精細・高解像度の表示装置が望まれるにあたって、最
も大きな問題の一つである。
決するためになされたものであり、画像ムラがなく、高
精細・高解像度の良好な画像を得ることができる半導体
表示装置を提供するものである。
示装置の駆動回路において、ソース信号線側駆動回路の
シフトレジスタ回路とラッチ回路1との間に設けられて
いるバッファ回路を構成するTFTに、サイズ(チャネ
ル幅)の大きなTFTを用いず、その代わりにサイズの
小さな複数のTFTを並列接続して用いる。また、ゲイ
ト信号線側駆動回路のシフトレジスタ回路とゲイト信号
線との間に設けられているバッファ回路を構成するTF
Tに、サイズ(チャネル幅)の大きなTFTを用いず、
その代わりにサイズの小さな複数のTFTを並列に接続
して用いる。いずれの場合も、複数のバッファ回路が並
列に接続されてバッファ回路を構成する。こうすること
によって、バッファ回路の電流容量を確保しながら、そ
の特性のばらつきを減少させることができる。
る。
号線側駆動回路と、ゲイト信号線側駆動回路と、を有す
る半導体表示装置の駆動回路であって、前記ゲイト信号
線側駆動回路は、シフトレジスタ回路からのタイミング
信号をバッファする、複数のインバータ回路を有するバ
ッファ回路を有し、前記インバータ回路は複数のインバ
ータ回路を並列に接続して構成されている半導体表示装
置の駆動回路が提供される。このことによって上記目的
が達成される。
ース信号線側駆動回路と、ゲイト信号線側駆動回路と、
を有する半導体表示装置の駆動回路であって、前記ソー
ス信号線側駆動回路は、シフトレジスタ回路からのタイ
ミング信号をバッファする、複数のインバータ回路を有
するバッファ回路を有し、前記インバータ回路は複数の
インバータ回路を並列に接続して構成されている半導体
表示装置の駆動回路が提供される。このことによって上
記目的が達成される。
ース信号線側駆動回路と、ゲイト信号線側駆動回路と、
を有する半導体表示装置の駆動回路であって、前記ソー
ス信号線側駆動回路は、シフトレジスタ回路からのタイ
ミング信号をバッファする、複数のインバータ回路を有
するバッファ回路を有し、前記インバータ回路は複数の
インバータ回路を並列に接続して構成されており、前記
ゲイト信号線側駆動回路は、シフトレジスタ回路からの
タイミング信号をバッファする、複数のインバータ回路
を有するバッファ回路を有し、前記インバータ回路は複
数のインバータ回路を並列に接続して構成されている半
導体表示装置の駆動回路が提供される。このことによっ
て上記目的が達成される。
記前記半導体表示装置の駆動回路と、画素マトリクス回
路とを有する半導体表示装置が提供される。このことに
よって上記目的が達成される。
導体表示装置の駆動回路および半導体表示装置の詳細に
ついて説明する。ただし、以下の実施例の記載は、本発
明のある実施形態に過ぎず、本発明の半導体表示装置の
駆動回路および半導体装置は、これらに限定されるわけ
ではない。
駆動回路が用いられる一つの実施形態として、画素数が
横1920×縦1080であるアクティブマトリクス型
液晶表示装置について説明する。
クティブマトリクス型液晶表示装置の主要部のブロック
図が示されている。本実施例のアクティブマトリクス型
液晶表示装置は、ソース信号線側駆動回路A101、ソ
ース信号線側駆動回路A102、ゲイト信号線側駆動回
路A112、ソース信号線側駆動回路A115、画素マ
トリクス回路、およびデジタルビデオデータ分割回路を
有ている。
トレジスタ回路102、バッファ回路102、ラッチ回
路(1)104、ラッチ回路(2)105、セレクタ回
路(1)108、レベルシフタ回路107、D/A変換
回路108、セレクタ回路(2)109を備えている。
ソース信号線側駆動回路A101は、奇数番目のソース
信号線に映像信号(階調電圧信号)を供給する。
説明する。シフトレジスタ回路101には、スタートパ
ルスおよびクロック信号が入力される。シフトレジスタ
回路101は、上記のスタートパルスおよびクロック信
号に基づきタイミング信号をバッファ回路103に順次
供給する。後述するが、シフトレジスタ回路101は、
複数のクロックドインバータによって構成されている。
グ信号は、バッファ回路103によってバッファされ
る。シフトレジスタ回路102から画素マトリクス回路
118に接続されているソース信号線までには、多くの
回路あるいは素子が接続されているために負荷容量が大
きい。この負荷容量が大きいために生ずるタイミング信
号の”鈍り”を防ぐために、このバッファ回路103が
設けられている。
たタイミング信号は、ラッチ回路(1)104に供給さ
れる。ラッチ回路(1)104は、4ビットのデータを
扱うラッチ回路を960個含んでいる。ラッチ回路
(1)104は、前記タイミング信号が入力されると、
デジタルビデオデータ分割回路から供給されるデジタル
信号を順次取り込み、保持する。
路に対するデジタル信号の書き込みが一通り終了するま
での時間は、1ライン期間と呼ばれる。すなわち、ラッ
チ回路(1)104の中で一番左側のラッチ回路に対し
てデジタルビデオデータ分割回路からのデジタルビデオ
データの書き込みが開始される時点から、一番右側のラ
ッチ回路へのデジタルビデオデータの書き込みが終了す
る時点までの時間間隔が1ライン期間である。
信号の書き込みが終了した後、ラッチ回路(1)104
に書き込まれたデジタル信号は、シフトレジスタ回路1
02の動作タイミングに合わせて、ラッチ回路(2)1
05に接続されているラッチパルス線にラッチパルスが
流れた時にラッチ回路(2)105に一斉に送出され、
書き込まれる。
105に送出し終えたラッチ回路(1)104には、シ
フトレジスタ回路102からのタイミング信号により、
再びデジタルビデオデータ分割回路から供給されるデジ
タルビデオデータの書き込みが順次行われる。
の1ライン期間の開始に合わせてラッチ回路(2)に送
出されたデジタルビデオデータが、セレクタ回路A10
6によって順次選択される。セレクタ回路の詳細につい
ては、本出願人の特許出願である特願平9−28609
8号に記載されているので参考にされたい。
4ビットのデジタルビデオデータがレベルシフタ107
に供給される。レベルシフタ107によってデジタルビ
デオデータの電圧レベルは上げられ、D/A変換回路1
08に供給される。D/A変換回路108は、4ビット
のデジタルビデオデータをアナログ信号(階調電圧)に
変換し、セレクタ回路(2)によって選択されるソース
信号線に順次供給される。ソース信号線に供給されるア
ナログ信号は、ソース信号線に接続されている画素マト
リクス回路の画素TFTのソース領域に供給される。
は、シフトレジスタ113からのタイミング信号がバッ
ファ回路114に供給され、対応するゲイト信号線(走
査線)に供給される。ゲイト信号線には、1ライン分の
画素TFTのゲイト電極が接続されており、1ライン分
全ての画素TFTを同時にONにしなくてはならないの
で、バッファ回路114には電流容量の大きなものが用
いられる。
タからの走査信号によって対応するTFTのスイッチン
グが行われ、ソース信号線側駆動回路からのアナログ信
号(階調電圧)が画素TFTに供給され、液晶分子が駆
動される。
り、構成はソース信号線側駆動回路A101と同じであ
る。ソース信号線側駆動回路B111は、偶数番目のソ
ース信号線に映像信号を供給する。
ある。デジタルビデオデータ分割回路110は、外部か
ら入力されるデジタルビデオデータの周波数を1/mに
落とすための回路である。デジタルビデオデータを分割
することにより、駆動回路の動作に必要な信号の周波数
も1/mに落とすことができる。
ルビデオデータ分割回路110について簡単に説明す
る。なおデジタルビデオデータ分割回路を画素マトリク
ス回路や他の駆動回路と同じ基板上に一体形成すること
は、本出願人による特許出願である特願平9−3562
38号に開示されいる。前記特許出願には、デジタルビ
デオデータ分割回路の動作の説明が詳細になされてお
り、本実施例のデジタルビデオデータ分割回路の動作を
理解する上で参考にされたい。
ンタであり、クロック信号(ck)とリセットパルス
(reset)が入力される。本実施例では、外部から
供給される80MHzのデジタルビデオデータを8分割
し、10MHzのデジタルビデオデータを作り出してい
る。よって、16個のDフリップフロップが図2に示さ
れるように接続されている。デジタルビデオデータ分割
回路110によって作り出された10MHzのデジタル
ビデオデータは、前述したようにラッチ回路(1)10
4に供給される。
路の動作を説明する。112は、ゲイト信号線側駆動回
路Aである。ゲイト信号線側駆動回路A112は、シフ
トレジスタ回路113およびバッファ回路114を備え
ている。シフトレジスタ回路113は、タイミング信号
をバッファ回路114に供給する。バッファ回路114
は、シフトレジスタ回路113からのタイミング信号を
バッファし、ゲイト信号線(走査線)に供給する。
り、ゲイト信号線側駆動回路A112と同じ構成をと
る。本実施例では、このようにゲイト信号線側駆動回路
を画素マトリクス回路116の両端に設け、両方のゲイ
ト信号線側駆動回路を動作させることによって、片方が
動作しない場合にも対応できるようになっている。
×縦1080の画素TFTがマトリクス状に配置された
構成をとる。
とによって1画面(1フレーム)が形成される。本実施
例のアクティブマトリクス型液晶表示装置では、1秒間
に60フレームの画像の書き換えが行われている。
02およびバッファ回路103の一部(最も部分)の回
路図を図3に示す。図3には、シフトレジスタ回路10
2を構成するフリップフロップ(FF)回路102’
と、バッファ回路103を構成するバッファ回路10
3’が示されている。
は、240個のフリップフロップ回路102’から構成
されている。フリップフロップ回路102’は、クロッ
クドインバータ301〜304を含む。ckはクロック
信号である。LRは走査方向切り替え信号であり、LR
がHiのときシフトレジスタ回路102の一番左側のフ
リップフロップ回路102’にスタートパルス(SP)
が供給され、フリップフロップ回路102’が左から右
に信号を伝達していく。LRがLoのとき一番右側のフ
リップフロップ回路(図示せず)にスタートパルス(S
P)が供給され、フリップフロップ回路102’が右か
ら左に信号を伝達していく。
場合、つまり、シフトレジスタ回路102のフリップフ
ロップ回路が左から右に動作していく場合を例にとって
説明する。
ルス(SP)が入力される。スタートパルスがクロック
ドインバータ301に入力されると、クロックドインバ
ータ301は、クロック信号(ck)および反転クロッ
ク信号(反転ck)に同期して動作し、入力信号の反転
信号を出力する。クロックドインバータ302には、L
R=Hiの信号が入力されているので、クロックドイン
バータ302は、クロックドインバータ301からの信
号を受け取り、その反転信号を出力する。また、クロッ
クドインバータ304は、クロックドインバータ302
からの信号を受け取り、反転させて出力する。なお、ク
ロックドインバータ303は、LR=Hiの信号が入力
されているので動作しない。このようにして、シフトレ
ジスタ回路102’はNAND回路305にタイミング
信号を出力する。
ップ回路102’)からのタイミング信号は、NAND
回路305を通り、バッファ回路103’に供給され
る。バッファ回路103’は、本実施例では5つのイン
バータ306〜310を含む。なお、本実施例では、バ
ッファ回路103’は、5個のインバータを含んでいる
が、本発明を実施するにあたっては、インバータの数は
これに限定されるわけではなく、5個以下、あるいは5
個よりも多くのインバータを含んでいてもよい。
は、それぞれサイズ(チャネル幅)の違うTFTによっ
て構成されている。本実施例では、インバータ306、
307および308は、チャネル幅が30μmであるT
FTによって構成されている。インバータ309および
310は、チャネル幅が100μmであるTFTによっ
て構成されている。これらのインバータを構成するTF
Tのサイズは、シミュレーション等によって選択された
最適なものが用いられ得る。また、半導体表示装置の画
素数などに応じて最適なTFTのサイズが決定され得
る。
明する。図4には、インバータ307の回路図が示され
ている。インバータ307は、6個のPチャネル型TF
Tと6個のNチャネル型TFTとによって構成されてい
る。それぞれのTFTのチャネル幅は、30μmであ
る。なお、これらのTFTのチャネル幅は、100μm
以下(好ましくは90μm以下)とすればよい。
3個のPチャネル型TFTを直列に接続した回路(回路
上はトリプルゲイトのTFTを用いている)と、3個の
Nチャネル型TFTを直列に接続した回路(回路上はト
リプルゲイトのTFTを用いている)とによって構成さ
れたインバータ回路を2つ並列に接続した構成をとって
いる。このように、チャネル幅の小さな(本実施例では
30μm)TFTを複数組み合わせて用いることによ
り、チャネル幅の大きなTFTによってインバータを構
成する場合に比較して、TFTのばらつきを解消でき
る。また、チャネル幅が大きいことによる発熱や劣化な
どを防ぐことができる。
例のゲイト信号線側駆動回路のシフトレジスタ回路11
3およびバッファ回路114の一部(最も上の部分)の
回路図が示されており、シフトレジスタ回路113を構
成するフリップフロップ回路113’と、バッファ回路
114を構成するバッファ回路114’が示されてい
る。
は、1080個のフリップフロップ回路113’から構
成されている。フリップフロップ回路113’は、クロ
ックドインバータ501〜504を含む。ckはクロッ
ク信号である。LRは操作方向切り替え信号であり、L
RがHiのときシフトレジスタ回路102の一番左側の
フリップフロップ回路102’にスタートパルス(S
P)が供給され、LRがLoのとき一番右側のフリップ
フロップ回路(図示せず)にスタートパルス(SP)が
供給される。
は、ソース信号線側駆動回路のシフトレジスタ回路10
2と同じなので、ここでは省略する。
ップ回路113’)からのタイミング信号は、NAND
回路505を通り、バッファ回路114’に供給され
る。バッファ回路114’は、3つのインバータ506
〜508を含む。なお、本実施例では、バッファ回路1
14’は、3個のインバータを含んでいるが、本発明を
実施するにあたっては、インバータの数はこれに限定さ
れるわけではなく、5個以下、あるいは5個よりも多く
のインバータを含んでいてもよい。
は、チャネル幅が90μmであるTFTによって構成さ
れている。これらのインバータを構成するTFTのサイ
ズは、シミュレーション等によって選択された最適なも
のが用いられ得る。また、半導体表示装置の画素数など
に応じて最適なTFTのサイズが決定され得る。
に示す。インバータ508は、8個のPチャネル型TF
Tと8個のNチャネル型TFTとによって構成されてい
る。それぞれのTFTのチャネル幅は、90μmであ
る。なお、これらのTFTのチャネル幅は、100μm
以下(好ましくは90μm以下)とすればよい。
FTが直列に接続された回路(実際はダブルゲイトのT
FTを用いている)が2個並列に接続されている。ま
た、2個のNチャネル型TFTが直列に接続された回路
(実際はダブルゲイトのTFTを用いている)が2個並
列に接続されている。これらの回路によってインバータ
508が構成されている。このように、チャネル幅の小
さなTFTを複数組み合わせて用いることにより、チャ
ネル幅の大きなTFTによってインバータを構成する場
合に比較して、TFTのばらつきを解消でき、しかも電
流容量を確保できる。また、チャネル幅が大きいことに
よる発熱や劣化などを防ぐことができる。
の回路パターン図が示されている。図7において、70
1および702は、N型の不純物が添加された半導体活
性層である。703および704は、P型の不純物が添
加された半導体活性層である。705はゲイト電極配線
であり、本実施例では2wt%のSc(スカンジウム)
を含有したAl(アルミニウム)が用いられている。7
06〜711は、第2配線であり、本実施例ではAlが
用いられている。なお712は、ゲイト電極配線と同じ
層にある配線である。また代表的に713で示されてい
るような黒く塗りつぶされている部分は、ゲイト電極と
第2配線と、または半導体活性層と第2配線とが接続
(コンタクト)をとっている部分である。
源)、712はOUT(出力)、714はIN(入力)
である。
同じ配線層にあるものとする。また、図中で破線によっ
て示されている部分は、上部の配線によって隠れている
下部の配線の形状を示す。
おいて、3個のPチャネル型TFTと3個のNチャネル
型TFTとは、同一半導体層上に形成されているが、3
個の独立したPチャネル型TFTと3個の独立したNチ
ャネル型TFTとが独立した半導体層上に形成され、コ
ンタクトを介して金属配線などによって接続されるよう
にしても良い。しかし、本実施例の場合の方がよりイン
バータ307の小面積化が図れるので好ましい。
したインバータ508の回路パターン図が示されてい
る。なお、図8においては、インバータ508だけでは
なく、合計4つのインバータが図示されている。
不純物が添加された半導体活性層である。809〜81
6は、N型の不純物が添加された半導体活性層である。
817〜824はゲイト電極配線であり、本実施例では
2wt%のSc(スカンジウム)を含有したAl(アル
ミニウム)が用いられている。なお825〜828は、
ゲイト電極配線と同じ層にある配線である。829〜8
35は、第2配線であり、本実施例ではAlが用いられ
ている。また代表的に836で示されているような黒く
塗りつぶされている部分は、ゲイト電極と第2配線と、
または半導体活性層と第2配線とが接続(コンタクト)
をとっている部分である。
GND、833はVddL(低圧電源)である。なお、
IN1〜4は入力を、OUT1〜4は出力を示す。
同じ材質で同じ配線層にあるものとする。また、図中で
破線によって示されている部分は、上部の配線によって
隠れている下部の配線の形状を示す。
ティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法について以
下に述べることにする。なお、以下に述べる製造方法
は、本発明を実現する一製造方法にすぎず、他の製造方
法によっても本発明のアクティブマトリクス型液晶表示
装置が実現され得る。
のTFTを形成し、画素マトリクス回路、駆動回路、お
よびロジック回路等をモノリシックに構成する例を図1
0〜図13に示す。なお、本実施例では、画素マトリク
ス回路の1つの画素と、他の回路(駆動回路、ロジック
回路等)の基本回路であるCMOS回路とが同時に形成
される様子を示す。また、本実施例では、Pチャネル型
TFTとNチャネル型TFTとがそれぞれ1つのゲイト
電極を備えている場合について、その作製工程を説明す
るが、ダブルゲイト型やトリプルゲイト型のような複数
のゲイト電極を備えたTFTによるCMOS回路をも同
様に作製することができる。
基板として石英基板901を準備する。石英基板の代わ
りに熱酸化膜を形成したシリコン基板を用いることもで
きる。また、石英基板上に一旦非晶質珪素膜を形成し、
それを完全に熱酸化して絶縁膜とする様な方法をとって
も良い。さらに、絶縁膜として窒化珪素膜を形成した石
英基板、セラミックス基板を用いても良い。
CVD法、プラズマCVD法、またはスパッタ法により
形成する。非晶質珪素膜902は、最終的な膜厚(熱酸
化後の膜減りを考慮した膜厚)が10〜100nm(好
ましくは30〜60nm)となる様に調節する。なお、
成膜に際して膜中の不純物濃度の管理を徹底的に行うこ
とは重要である。
質珪素膜902を形成したが、非晶質珪素膜の代わりに
他の半導体薄膜を用いてもよい。例えば、SiX Ge
1-X (0<X<1)で示される珪素とゲルマニウムの化
合物を用いることも可能である。
は結晶化を阻害する不純物であるC(炭素)およびN
(窒素)の濃度はいずれも5×1018atoms/cm
3 未満(代表的には5×1017atoms/cm3 以
下、好ましくは2×1017atoms/cm3 以下)、
O(酸素)は1.5×1019atoms/cm3 未満
(代表的には1×1018atoms/cm3 以下、好ま
しくは5×1017atoms/cm3 以下)となる様に
管理する。なぜならば各不純物がこれ以上の濃度で存在
すると、後の結晶化の際に悪影響を及ぼし、結晶化後の
膜質を低下させる原因となるからである。本明細書中に
おいて膜中の上記の不純物元素濃度は、SIMS(質量
2次イオン分析)の測定結果における最小値で定義され
る。
圧熱CVD炉は定期的にドライクリーニングを行い、成
膜室の清浄化を図っておくことが望ましい。ドライクリ
ーニングは、200〜400℃程度に加熱した炉内に1
00〜300sccmのClF3 (フッ化塩素)ガスを
流し、熱分解によって生成したフッ素によって成膜室の
クリーニングを行えば良い。
00℃とし、ClF3 (フッ化塩素)ガスの流量を30
0sccmとした場合、約2μm厚の付着物(主に珪素
を主成分する)を4時間で完全に除去することができ
る。
非常に重要なパラメータであり、水素含有量を低く抑え
た方が結晶性の良い膜が得られる様である。そのため、
非晶質珪素膜902の成膜は減圧熱CVD法であること
が好ましい。なお、成膜条件を最適化することでプラズ
マCVD法を用いることも可能である。
Tのしきい値電圧(Vth)を制御するための不純物元素
(13族元素、代表的にはボロン、または15族元素、
代表的にはリン)を添加することは有効である。添加量
は、上記Vth制御用不純物を添加しない場合のVthを鑑
みて決定する必要がある。
行う。結晶化の手段としては特開平7−130652号
公報記載の技術を用いる。同公報の実施例1および実施
例2のどちらの手段でも良いが、本実施例では、同広報
の実施例2に記載した技術内容(特開平8−78329
号公報に詳しい)を利用するのが好ましい。
は、まず触媒元素の添加領域を選択するマスク絶縁膜9
03を形成する。マスク絶縁膜903は触媒元素を添加
するために複数箇所の開口部を有している。この開口部
の位置によって結晶領域の位置を決定することができ
る。
触媒元素としてニッケル(Ni)を含有した溶液をスピ
ンコート法により塗布し、Ni含有層904を形成す
る。なお、触媒元素としてはニッケル以外にも、コバル
ト(Co)、鉄(Fe)、パラジウム(Pd)、ゲルマ
ニウム(Ge)、白金(Pt)、銅(Cu)、金(A
u)等を用いることができる(図9(A))。
トマスクを利用したイオン注入法またはプラズマドーピ
ング法を用いることもできる。この場合、添加領域の占
有面積の低減、横成長領域の成長距離の制御が容易とな
るので、微細化した回路を構成する際に有効な技術とな
る。
500℃で2時間程度の水素出しの後、不活性雰囲気、
水素雰囲気または酸素雰囲気中において500〜700
℃(代表的には550〜650℃、好ましくは570
℃)の温度で4〜24時間の加熱処理を加えて非晶質珪
素膜902の結晶化を行う。本実施例では窒素雰囲気で
570℃で14時間の加熱処理を行う。
ッケルを添加した領域905および906等で発生した
核から優先的に進行し、基板901の基板面に対してほ
ぼ平行に成長した結晶領域907および908が形成さ
れる。この結晶領域907および908を横成長領域と
呼ぶ。横成長領域は比較的揃った状態で個々の結晶が集
合しているため、全体的な結晶性に優れるという利点が
ある(図9(B))。
報の実施例1に記載された技術を用いた場合も微視的に
は横成長領域と呼びうる領域が形成されている。しかし
ながら、核発生が面内において不均一に起こるので結晶
粒界の制御性の面で難がある。
スク絶縁膜903を除去してパターニングを行い、横成
長領域907および908でなる島状半導体層(活性
層)909、910、および911を形成する(図9
(C))。
チャネル型TFTの活性層、910はCMOS回路を構
成するPチャネル型TFTの活性層、911は画素マト
リクス回路を構成するNチャネル型TFT(画素TF
T)の活性層である。
成したら、その上に珪素を含む絶縁膜でなるゲイト絶縁
膜912を成膜する(図9(C))。
素(ニッケル)を除去または低減するための加熱処理
(触媒元素のゲッタリングプロセス)を行う。この加熱
処理は処理雰囲気中にハロゲン元素を含ませ、ハロゲン
元素による金属元素のゲッタリング効果を利用するもの
である。
果を十分に得るためには、上記加熱処理を700℃を超
える温度で行なうことが好ましい。この温度以下では処
理雰囲気中のハロゲン化合物の分解が困難となり、ゲッ
タリング効果が得られなくなる恐れがある。
0℃を超える温度で行い、好ましくは800〜1000
℃(代表的には950℃)とし、処理時間は0.1〜6
hr、代表的には0.5〜1hrとする。
塩化水素(HCl)を0.5〜10体積%(本実施例で
は3体積%)の濃度で含有させた雰囲気中において、9
50℃で、30分の加熱処理を行う例を示す。HCl濃
度を上記濃度以上とすると、活性層909、910、お
よび911の表面に膜厚程度の凹凸が生じてしまうため
好ましくない。
lガスを用いる例を示したが、それ以外のガスとして、
代表的にはHF、NF3 、HBr、Cl2 、ClF3 、
BCl2 、F2 、Br2 等のハロゲンを含む化合物から
選ばれた一種または複数種のものを用いることができ
る。
0、および911中のニッケルが塩素の作用によりゲッ
タリングされ、揮発性の塩化ニッケルとなって大気中へ
離脱して除去されると考えられる。そして、この工程に
より活性層909、910、および911中のニッケル
の濃度は5×1017atoms/cm3 以下にまで低減
される。
う値はSIMS(質量二次イオン分析)の検出下限であ
る。本出願人が試作したTFTを解析した結果、1×1
018atoms/cm3 以下(好ましくは5×1017a
toms/cm3 以下)ではTFT特性に対するニッケ
ルの影響は確認されなかった。ただし、本明細書中にお
ける不純物濃度は、SIMS分析の測定結果の最小値で
もって定義される。
910、および911とゲイト絶縁膜912との界面で
は熱酸化反応が進行し、熱酸化膜の分だけゲイト絶縁膜
912の膜厚は増加する。この様にして熱酸化膜を形成
すると、非常に界面準位の少ない半導体/絶縁膜界面を
得ることができる。また、活性層端部における熱酸化膜
の形成不良(エッジシニング)を防ぐ効果もある。
を、マスク絶縁膜903を除去した後、活性層をパター
ンニングする前に行なうことも有効である。また、触媒
元素のゲッタリングプロセスを、活性層をパターンニン
グした後に行なってもよい。また、いずれのゲッタリン
グプロセスを組み合わせて行なってもよい。
を、P(リン)を用いることによって行うこともでき
る。このリンによるゲッタリングプロセスを上述したゲ
ッタリングプロセスに組み合わせても良い。また、リン
によるゲッタリングプロセスのみを用いても良い。
処理を施した後に、窒素雰囲気中で950℃で1時間程
度の加熱処理を行なうことで、ゲイト絶縁膜912の膜
質の向上を図ることも有効である。
910、および911中にはゲッタリング処理に使用し
たハロゲン元素が、1×1015atoms/cm3 〜1
×1020atoms/cm3 の濃度で残存することも確
認されている。また、その際、活性層909、910、
および911と加熱処理によって形成される熱酸化膜と
の間に前述のハロゲン元素が高濃度に分布することがS
IMS分析によって確かめられている。
行った結果、代表的な不純物であるC(炭素)、N(窒
素)、O(酸素)、S(硫黄)はいずれも5×1018a
toms/cm3 未満(典型的には1×1018atom
s/cm3 以下)であることが確認された。
域は、棒状または偏平棒状の集合体からなる特異な結晶
構造を示す。この特異な結晶構造の特徴に関しては後述
することにする。
いアルミニウムを主成分とする金属膜を成膜し、パター
ニングによって後のゲイト電極の原型913、914、
および915を形成する。本実施例では2wt%のスカ
ンジウムを含有したアルミニウム膜を用いる(図10
(A))。
アルミニウム膜の代わりに、不純物を注入した多結晶珪
素膜をゲイト電極として用いてもよい。
の技術により多孔性の陽極酸化膜916、917、およ
び918、無孔性の陽極酸化膜919、920、および
921、ゲイト電極922、923、および924を形
成する(図10(B))。
ら、次にゲイト電極922、923、および924、多
孔性の陽極酸化膜916、917、および918をマス
クとしてゲイト絶縁膜912をエッチングする。そし
て、多孔性の陽極酸化膜916、917、および918
を除去して図10(C)の状態を得る。なお、図10
(C)において925、926、および927で示され
るのは、加工後のゲイト絶縁膜である。
加工程を行う。不純物元素としてはNチャネル型ならば
P(リン)またはAs(砒素)、P型ならばB(ボロ
ン)またはGa(ガリウム)を用いれば良い。
ネル型のTFTを形成するための不純物添加をそれぞれ
2回の工程に分けて行う。
ための不純物添加を行う。まず、1回目の不純物添加
(本実施例ではP(リン)を用いる)を高加速電圧80
keV程度で行い、 n- 領域を形成する。このn- 領域
は、Pイオン濃度が1×1018atoms/cm3 〜1
×1019atoms/cm3 となるように調節する。
10keV程度で行い、n+ 領域を形成する。この時は、
加速電圧が低いので、ゲイト絶縁膜がマスクとして機能
する。また、このn+ 領域は、シート抵抗が500Ω以
下(好ましくは300Ω以下)となるように調節する。
るNチャネル型TFTのソース領域928、ドレイン領
域929、低濃度不純物領域930、チャネル形成領域
931が形成される。また、画素TFTを構成するNチ
ャネル型TFTのソース領域932、ドレイン領域93
3、低濃度不純物領域934、チャネル形成領域935
が確定する(図10(D))。
S回路を構成するPチャネル型TFTの活性層は、Nチ
ャネル型TFTの活性層と同じ構成となっている。
ネル型TFTを覆ってレジストマスク936を設け、P
型を付与する不純物イオン(本実施例ではボロンを用い
る)の添加を行う。
2回に分けて行うが、Nチャネル型をPチャネル型に反
転させる必要があるため、前述のPイオンの添加濃度の
数倍程度の濃度のB(ボロン)イオンを添加する。
ル型TFTのソース領域937、ドレイン領域938、
低濃度不純物領域939、チャネル形成領域940が形
成される(図11(A))。
ーネスアニール、レーザーアニール、ランプアニール等
の組み合わせによって不純物イオンの活性化を行う。そ
れと同時に添加工程で受けた活性層の損傷も修復され
る。
と窒化珪素膜との積層膜を形成し、コンタクトホールを
形成した後、ソース電極942、943、および94
4、ドレイン電極945、946を形成して図11
(B)に示す状態を得る。なお、層間絶縁膜941とし
て有機性樹脂膜を用いることもできる。
機性樹脂膜からなる第1の層間絶縁膜947を0.5〜
3μmの厚さに形成する。有機性樹脂膜としては、ポリ
イミド、アクリル、ポリイミドアミド等が用いられる。
有機性樹脂膜の利点は、成膜方法が簡単である点、容易
に膜厚を厚くできる点、比誘電率が低いので寄生容量を
低減できる点、平坦性に優れている点などが挙げられ
る。なお、上述した以外の有機性樹脂膜を用いることも
できる。
を有する膜でなるブラックマトリクス948を100n
mの厚さに形成する。なお、本実施例では、ブラックマ
トリクス948としてチタン膜を用いるが、黒色顔料を
含む樹脂膜等を用いることもできる。
膜を用いる場合には、駆動回路や他の周辺回路部の配線
の一部をチタンによって形成することができる。このチ
タンの配線は、ブラックマトリクス948の形成時に、
同時に形成され得る。
第2の層間絶縁膜949として酸化珪素膜、窒化珪素
膜、有機性樹脂膜のいずれかまたはそれらの積層膜を
0.1〜0.3μmの厚さに形成する。そして層間絶縁
膜947および層間絶縁膜949にコンタクトホールを
形成し、画素電極950を120nmの厚さに形成す
る。本実施例の構成によると、ブラックマトリクス94
8と画素電極950とが重畳する領域で補助容量が形成
されている(図11(C))。なお、本実施例は透過型
のアクティブマトリクス液晶表示装置の例であるため画
素電極950を構成する導電膜としてITO等の透明導
電膜を用いる。
1〜2時間加熱し、素子全体の水素化を行うことで膜中
(特に活性層中)のダングリングボンド(不対結合手)
を補償する。以上の工程を経て同一基板上にCMOS回
路および画素マトリクス回路を作製することができる。
て作製されたアクティブマトリクス基板をもとに、アク
ティブマトリクス型液晶表示装置を作製する工程を説明
する。
ス基板に配向膜951を形成する。本実施例では、配向
膜951には、ポリイミドを用いた。次に、対向基板を
用意する。対向基板は、ガラス基板952、透明導電膜
953、配向膜954とで構成される。
子が基板に対して平行に配向するようなポリイミド膜を
用いた。なお、配向膜形成後、ラビング処理を施すこと
により、液晶分子がある一定のプレチルト角を持って平
行配向するようにした。
クス基板と対向基板とを公知のセル組み工程によって、
シール材やスペーサ(共に図示せず)などを介して貼り
合わせる。その後、両基板の間に液晶材料955を注入
し、封止剤(図示せず)によって完全に封止する。よっ
て、図12に示すような透過型のアクティブマトリクス
型液晶表示装置が完成する。
イストネマチック)モードによって表示を行うようにし
た。そのため、1対の偏光板(図示せず)がクロスニコ
ル(1対の偏光板が、それぞれの偏光軸を直交させるよ
うな状態)で、液晶パネルを挟持するように配置され
た。
圧が印加されていないとき白表示となる、いわゆるノー
マリホワイトモードで表示を行うことが理解される。
取り付ける端面のみアクティブマトリクス基板が外部に
出ており、残りの3つの端面は揃っている。
クティブマトリクス液晶表示装置は、駆動回路と他の周
辺装置と画素とが共に石英基板やガラス基板などの絶縁
基板上に一体形成され得ることが理解される。
ィブマトリクス型液晶表示装置を図13に示す。図13
には、チェックパターンを表示したときのアクティブマ
トリクス型液晶表示装置の外観が示されている。
ス型液晶表示装置は、白黒のチェックパターンを表示し
ているが、このアクティブマトリクス型液晶表示装置を
3枚用いることによってフルカラーの投射型液晶表示装
置が実現される。
れた半導体層の横成長領域が有する結晶構造の特徴につ
いて述べることにする。
は、微視的に見れば複数の棒状(または偏平棒状)結晶
が互いに概略平行に特定方向への規則性をもって並んだ
結晶構造を有する。このことはTEM(透過型電子顕微
鏡法)による観察で容易に確認することができる。
て得られた半導体薄膜の結晶粒界をHR−TEM(高分
解能透過型電子顕微鏡法)で詳細に観察した(図1
4)。ただし、本明細書中において結晶粒界とは、断り
がない限り異なる棒状結晶同士が接した境界に形成され
る粒界を指すものと定義する。従って、例えば別々の横
成長領域がぶつかりあって形成される様なマクロな意味
あいでの粒界とは区別して考える。
過型電子顕微鏡法)とは、試料に対して垂直に電子線を
照射し、透過電子や弾性散乱電子の干渉を利用して原子
・分子配列を評価する手法である。同手法を用いること
で結晶格子の配列状態を格子縞として観察することが可
能である。従って、結晶粒界を観察することで、結晶粒
界における原子同士の結合状態を推測することができ
る。
異なる二つの結晶粒(棒状結晶粒)が結晶粒界で接した
状態が明瞭に観察された。また、この時、二つの結晶粒
は結晶軸に多少のずれが含まれているものの概略{11
0}配向であることが電子線回折により確認されてい
る。
子縞観察では{110}面内に{111}面に対応する
格子縞が観察された。なお、{111}面に対応する格
子縞とは、その格子縞に沿って結晶粒を切断した場合に
断面に{111}面が現れる様な格子縞を指している。
格子縞がどの様な面に対応するかは、簡易的には格子縞
間の距離により確認できる。
って得られた半導体薄膜のTEM写真を詳細に観察した
結果、非常に興味深い知見を得た。写真に見える異なる
二つの結晶粒ではどちらにも{111}面に対応する格
子縞が見えていた。そして、互いの格子縞が明らかに平
行に走っているのが観察されたのである。
粒界を横切る様にして異なる二つの結晶粒の格子縞が繋
がっていた。即ち、結晶粒界を横切る様にして観測され
る格子縞の殆どが、異なる結晶粒の格子縞であるにも拘
らず直線的に連続していることが確認できた。これは任
意の結晶粒界で同様であった。
造)は、結晶粒界において異なる二つの結晶粒が極めて
整合性よく接合していることを示している。即ち、結晶
粒界において結晶格子が連続的に連なり、結晶欠陥等に
起因するトラップ準位を非常に作りにくい構成となって
いる。換言すれば、結晶粒界において結晶格子に連続性
があるとも言える。
スとして従来の多結晶珪素膜(いわゆる高温ポリシリコ
ン膜)についても電子線回折およびHR−TEM観察に
よる解析を行った。その結果、異なる二つの結晶粒にお
いて互いの格子縞は全くバラバラに走っており、結晶粒
界で整合性よく連続する様な接合は殆どなかった。即
ち、結晶粒界では格子縞が途切れた部分が多く、結晶欠
陥が多いことが判明した。
れた半導体薄膜の様に格子縞が整合性良く対応した場合
の原子の結合状態を整合結合と呼び、その時の結合手を
整合結合手と呼ぶ。また、逆に従来の多結晶珪素膜に多
く見られる様に格子縞が整合性良く対応しない場合の原
子の結合状態を不整合結合と呼び、その時の結合手を不
整合結合手(又は不対結合手)と呼ぶ。
界における整合性が極めて優れているため、上述の不整
合結合手が極めて少ない。本発明者らが任意の複数の結
晶粒界について調べた結果、全体の結合手に対する不整
合結合手の存在割合は10%以下(好ましくは5%以下、
さらに好ましくは3%以下)であった。即ち、全体の結
合手の90%以上(好ましくは95%以上、さらに好ましく
は97%以上)が整合結合手によって構成されているので
ある。
領域を電子線回折で観察した結果を図16(a)に示
す。なお、図16(b)は比較のために観察した従来の
ポリシリコン膜(高温ポリシリコン膜と呼ばれるもの)
の電子線回折パターンである。
ターンは電子線の照射エリアの径が4.25μmであり、十
分に広い領域の情報を拾っている。ここで示している写
真は任意の複数箇所を調べた結果の代表的な回折パター
ンである。
応する回折スポット(回折斑点)が比較的きれいに現れ
ており、電子線の照射エリア内では殆ど全ての結晶粒が
{110}配向していることが確認できる。一方、図1
6(b)に示す従来の高温ポリシリコン膜の場合、回折
スポットには明瞭な規則性が見られず、{110}面以
外の面方位の結晶粒が不規則に混在することが判明し
た。
ありながら、{110}配向に特有の規則性を有する電
子線回折パターンを示す点が本願発明で利用する半導体
薄膜の特徴であり、電子線回折パターンを比較すれば従
来の半導体薄膜との違いは明白である。
された半導体薄膜は従来の半導体薄膜とは全く異なる結
晶構造(正確には結晶粒界の構造)を有する半導体薄膜
であった。本出願人は本実施例で用いる半導体薄膜につ
いて解析した結果を特願平9-55633号、同9-165216号、
同9-212428号でも説明している。
薄膜の結晶粒界は、90%以上が整合結合手によって構成
されているため、キャリアの移動を阻害する障壁(バリ
ア)としては機能は殆どない。即ち、本実施例で用いる
半導体薄膜は実質的に結晶粒界が存在しないとも言え
る。
の移動を妨げる障壁として機能していたのだが、本実施
例で用いる半導体薄膜ではその様な結晶粒界が実質的に
存在しないので高いキャリア移動度が実現される。その
ため、本実施例で用いる半導体薄膜を用いて作製したT
FTの電気特性は非常に優れた値を示す。この事につい
ては以下に示す。
結晶と見なせる(実質的に結晶粒界が存在しない)た
め、それを活性層とするTFTは単結晶シリコンを用い
たMOSFETに匹敵する電気特性を示す。本発明者ら
が試作したTFTからは次に示す様なデータが得られて
いる。
オフ動作の切り換えの俊敏性)の指標となるサブスレッ
ショルド係数が、Nチャネル型TFTおよびPチャネル
型TFTともに60〜100mV/decade(代表的には60〜85mV
/decade )と小さい。 (2)TFTの動作速度の指標となる電界効果移動度
(μFE)が、Nチャネル型TFTで200 〜650cm2/Vs
(代表的には250 〜300cm2/Vs )、Pチャネル型TFT
で100 〜300cm2/Vs (代表的には150 〜200cm2/Vs )と
大きい。 (3)TFTの駆動電圧の指標となるしきい値電圧(V
th)が、Nチャネル型TFTで-0.5〜1.5 V、Pチャネ
ル型TFTで-1.5〜0.5 Vと小さい。
性および高速動作特性が実現可能であることが確認され
ている。
た結晶化温度以上の温度(700〜1100℃)でのア
ニール工程は、結晶粒内の欠陥低減に関して重要な役割
を果たしている。そのことについて以下に説明する。
終了した時点での結晶シリコン膜を25万倍に拡大した
TEM写真であり、結晶粒内(黒い部分と白い部分はコ
ントラストの差に起因して現れる)に矢印で示されるよ
うなジグザグ上に見える欠陥が確認される。
結晶格子面の原子の積み重ね順序が食い違っている積層
欠陥であるが、転位などの場合もある。図17(a)は
{111}面に平行な欠陥面を有する積層欠陥と思われ
る。そのことは、ジグザグ状に見える欠陥が約70°の
角度をなして折れ曲がっていることからも確認できる。
で見た本発明に用いた結晶シリコン膜は、結晶粒内には
ほとんど積層欠陥や転位などに起因する欠陥が見られ
ず、非常に結晶性が高いことが確認できる。この傾向は
膜面全体について言えることであり、欠陥数をゼロにす
ることは現状では困難であるものの、実質的にはゼロと
見なせる程度にまで低減することができる。
は、結晶粒内の欠陥がほとんど無視し得る程度にまで低
減され、且つ、結晶粒界が高い連続性によってキャリア
移動の障壁になりえないため、単結晶または実質的に単
結晶と見なせる。
が示した結晶シリコン膜はどちらも結晶粒界にほぼ同等
の連続性を有しているが、結晶粒内の欠陥数には大きな
差がある。図17(b)に示した結晶シリコン膜が図1
7(A)に示した結晶シリコン膜よりも遥かに高い電気
特性を示す理由はこの欠陥数の差による所が大きい。
って、触媒元素のゲッタリングプロセスは必要不可欠な
工程であることが判る。本発明者らは、この工程によっ
て起こる現象について次のようなモデルを考えている。
内の欠陥(主として積層欠陥)には触媒元素(代表的に
はニッケル)が偏析している。即ち、Si-Ni-Siといった
形の結合が多数存在していると考えられる。
ロセスを行うことで欠陥に存在するNiが除去されるとSi
-Ni 結合は切れる。そのため、シリコンの余った結合手
は、すぐにSi-Si 結合を形成して安定する。こうして欠
陥が消滅する。
晶シリコン膜中の欠陥が消滅することは知られている
が、ニッケルとの結合が切れて、未結合手が多く発生す
るためのシリコンの再結合がスムーズに行われると推測
できる。
(700〜1100℃)で加熱処理を行うことで結晶シ
リコン膜とその下地との間が固着し、密着性が高まるこ
とで欠陥が消滅するというモデルも考えている。
(b))は、単に結晶化をおこなっただけの結晶シリコ
ン膜(図17(a)と比較して格段に結晶粒内の欠陥数
が少ないという特徴を有している。この欠陥数の差は電
子スピン共鳴分析(ElectronSpin Resonance :ES
R)によってスピン密度の差となって現れる。現状では
本発明に用いた結晶シリコン膜のスピン密度は少なくと
も1×1018個/cm3以下(代表的には5×1017個
/cm3 以下)である。
本発明に用いた結晶シリコン膜を、連続粒界結晶シリコ
ン(Continuous Grain Silicon:CGS)と呼んでい
る。
方式の駆動回路をアクティブマトリクス型液晶表示装置
に用いた場合について説明した。この場合、アクティブ
マトリクス型液晶表示装置に用いられる表示方法として
は、ネマチック液晶を用いたTNモードや電界制御複屈
折を利用したモード、液晶と高分子との混合層、いわゆ
る高分子分散モードなども用いることができる。
回路は、上述したように画素TFTの線順次走査を行
い、その画素数は今後のATV(Advanced T
V)に対応している。よって、応答速度の速い、いわゆ
る無しきい値反強誘電性液晶を用いたアクティブマトリ
クス型液晶表示装置に用いると、さらに優れた特性をを
発揮できる。
る、特殊な配向膜によって強誘電性液晶の配向を制御
し、TN液晶モードのように階調表示を可能とした強誘
電性液晶を用いた液晶表示装置にも本発明の駆動回路を
用いることができる。
Characteristics and Driving Scheme of Polymer-Stab
ilized Monostable FLCD Exhibiting Fast Response Ti
me and High Contrast Ratio with Gray-Scale Capabil
ity" by H. Furue et al.や、1997, SID DIGEST, 841,
"A Full-Color Thresholdless Antiferroelectric LCD
Exhibiting Wide Viewing Angle with Fast Response
Time" by T. Yoshidaet al.、または米国特許第5594569
号に開示された液晶材料を用いることが可能である。
強誘電性液晶材料と反強誘電性液晶材料との混合液晶材
料である無しきい値反強誘電性混合液晶の中には、その
駆動電圧が±2.5V程度のものも見出されている。こ
のような低電圧駆動の無しきい値反強誘電性混合液晶を
用いた場合には、画像信号のサンプリング回路の電源電
圧を5V〜8V程度に抑えることが可能となり、比較的
LDD領域(低濃度不純物領域)の幅が小さなTFT
(例えば、0nm〜500nmまたは0nm〜200n
m)を用いる場合においても有効である。
印加電圧に対する光透過率の特性を示すグラフを図19
に示す。なお、液晶表示装置の入射側の偏光板の透過軸
は、液晶表示装置のラビング方向にほぼ一致する無しき
い値反強誘電性混合液晶のスメクティック層の法線方向
とほぼ平行に設定されている。また、出射側の偏光板の
透過軸は、入射側の偏光板の偏光軸に対してほぼ直角
(クロスニコル)に設定されている。このように、無し
きい値反強誘電性混合液晶を用いると、図のような印加
電圧−透過率特性を示す階調表示を行うことが可能であ
ることがわかる。
液晶は自発分極が大きく、液晶自体の誘電率が高い。こ
のため、無しきい値反強誘電性混合液晶を液晶表示装置
に用いる場合には、画素に比較的大きな保持容量が必要
となってくる。よって、自発分極が小さな無しきい値反
強誘電性混合液晶を用いるのが好ましい。また、液晶表
示装置の駆動方法を、線順次駆動とすることにより、画
素への階調電圧の書き込み期間(ピクセルフィードピリ
オド)を長くし、保持容量が小くてもそれを補うことも
できる。
ことによって低電圧駆動が実現されるので、液晶表示装
置の低消費電力が実現される。
れた本発明の駆動回路を、印加電圧に応答して光学的特
性が変調され得るその他のいかなる表示媒体を備えた表
示装置の駆動回路に用いてもよい。例えば、エレクトロ
ルミネセンス素子などを用いた表示装置の駆動回路に用
いても良い。
れた本発明の駆動回路を、イメージセンサなどの半導体
装置の駆動回路に用いることもできる。この場合、イメ
ージセンサの受光部と、受光部で電気信号に変換された
映像を表示する画像表示部とが一体形成されたイメージ
センサにも適応させることができる。また、イメージセ
ンサは、ラインセンサあるいはエリアセンサのどちらに
でも適応可能である。
アクティブマトリクス型液晶表示装置について説明して
きたが、本発明の駆動回路は、反射型のアクティブマト
リクス型液晶表示装置にも用いられるのは言うまでもな
い。
クティブマトリクス型半導体表示装置(実施例2および
3)には様々な用途がある。本実施例では、これらの半
導体表示装置を組み込んだ半導体装置について説明す
る。
ラ、スチルカメラ、プロジェクタ、ヘッドマウントディ
スプレイ、カーナビゲーション、パーソナルコンピュー
タ、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話な
ど)などが挙げられる。それらの一例を図7に示す。
01、音声出力部1802、音声入力部1803、半導
体表示装置1804、操作スイッチ1805、アンテナ
1806で構成される。
1901、半導体表示装置1902、音声入力部190
3、操作スイッチ1904、バッテリー1905、受像
部1906で構成される。
り、本体2001、カメラ部2002、受像部200
3、操作スイッチ2004、半導体表示装置2005で
構成される。
イであり、本体2101、半導体表示装置2102、バ
ンド部2103で構成される。
り、2201は本体、2202は光源、2203は半導
体表示装置、2204は偏光ビームスプリッタ、220
5および2206はリフレクター、2207はスクリー
ンである。なお、リア型プロジェクタは、視聴者の見る
位置によって、本体を固定したままスクリーンの角度を
変えることができるのが好ましい。なお、半導体表示装
置2203を3個(R、G、Bの光にそれぞれ対応させ
る)使用することによって、さらに高解像度・高精細の
リア型プロジェクタを実現することができる。
あり、本体2301、光源2302、半導体表示装置2
303、光学系2304、スクリーン2305で構成さ
れる。なお、半導体表示装置2303を3個(R、G、
Bの光にそれぞれ対応させる)使用することによって、
さらに高解像度・高精細のフロント型プロジェクタを実
現することができる。
路において、バッファ回路の電流容量を確保しながら、
その特性のばらつきを減少させることができる。よっ
て、表示ムラのない高精細・高解像度の半導体表示装置
が実現される。
クス型液晶表示装置の一実施形態の回路ブロック図であ
る。
オデータ分割回路の一実施形態の回路図である。
側シフトレジスタ回路およびバッファ回路の一実施形態
の回路図である。
の一実施形態の回路図である。
側シフトレジスタ回路およびバッファ回路の一実施形態
の回路図である。
の一実施形態の回路図である。
の一実施形態の回路パターン図である。
の一実施形態の回路パターン図である。
クス型液晶表示装置の作製工程を示す図である。
リクス型液晶表示装置の作製工程を示す図である。
リクス型液晶表示装置の作製工程を示す図である。
リクス型液晶表示装置の作製工程を示す図である。
リクス型液晶表示装置の外観図である。
ある。
子線回折パターン図である。
EM写真図である。
を備えた半導体装置例の図である。
−透過率特性を示すグラフである。
Claims (4)
- 【請求項1】ソース信号線側駆動回路と、 ゲイト信号線側駆動回路と、を有する半導体表示装置の
駆動回路であって、 前記ゲイト信号線側駆動回路は、シフトレジスタ回路か
らのタイミング信号をバッファする、複数のインバータ
回路を有するバッファ回路を有し、前記インバータ回路
は複数のインバータ回路を並列に接続して構成されてい
る半導体表示装置の駆動回路。 - 【請求項2】ソース信号線側駆動回路と、 ゲイト信号線側駆動回路と、を有する半導体表示装置の
駆動回路であって、 前記ソース信号線側駆動回路は、シフトレジスタ回路か
らのタイミング信号をバッファする、複数のインバータ
回路を有するバッファ回路を有し、前記インバータ回路
は複数のインバータ回路を並列に接続して構成されてい
る半導体表示装置の駆動回路。 - 【請求項3】ソース信号線側駆動回路と、 ゲイト信号線側駆動回路と、を有する半導体表示装置の
駆動回路であって、 前記ソース信号線側駆動回路は、シフトレジスタ回路か
らのタイミング信号をバッファする、複数のインバータ
回路を有するバッファ回路を有し、前記インバータ回路
は複数のインバータ回路を並列に接続して構成されてお
り、 前記ゲイト信号線側駆動回路は、シフトレジスタ回路か
らのタイミング信号をバッファする、複数のインバータ
回路を有するバッファ回路を有し、前記インバータ回路
は複数のインバータ回路を並列に接続して構成されてい
る半導体表示装置の駆動回路。 - 【請求項4】請求項1乃至3のいずれか一に記載の前記
半導体表示装置の駆動回路と、画素マトリクス回路とを
有する半導体表示装置。
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