KR100325924B1 - 매트릭스기판,이매트릭스기판을사용하는액정장치및이액정장치를사용하는표시장치 - Google Patents

매트릭스기판,이매트릭스기판을사용하는액정장치및이액정장치를사용하는표시장치 Download PDF

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오사무 코야마
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미다라이 후지오
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Abstract

본 발명에 의하면, 주사선 및 신호선의 교차점에 대응해서 매트릭스형상으로 설치된 복수개의 스위칭소자와, 상기 스위칭소자에 접속된 복수개의 화소전극과, 상기 스위칭소자에 신호를 입력하는 수평회로 및 수직회로를 가진 매트릭스기판은, 디지틀화상신호에 의거해서 화상데이터를 샘플링하는 수평주사회로와, 상기 수평주사회로로부터의 출력과 동기해서 데이터를 기억하는 래치회로와, 상기 래치회로로부터의 출력을 아날로그신호로 변환하는 D/A변환기와, 상기 D/A변환기와 신호선사이에 설치된 복수개의 트랜지스터스위치와, 상기 트랜스퍼스위치중의 적어도 하나를 선택하는 선택회로로 이루어진다. 또, 본 발명에 의한 액정장치는 매트릭스기판과, 상기 매트릭스기판에 대향하는 카운터기판과, 상기 매트릭스기판과 상기 카운터기판사이에 위치하는 액정재로 이루어진다.

Description

매트릭스기판, 이 매트릭스기판을 사용하는 액정장치 및 이 액정장치를 사용하는 표시장치
본 발명은 매트릭스기판, 상기 매트릭스기판을 사용하는 액정장치, 그리고 화상 및 문자를 표시하는 액정표시장치를 사용한 액정장치에 관한 것으로써, 특히 액정장치를 구동하는 수평-수직주사회로의 수직신호선에 영상신호를 공급하는 수단에 의해 특징지워지는 매트릭스기판, 상기 매트릭스기판을 사용한 액정장치 및 상기 액정장치를 사용한 표시장치에 관한 것이다.
현재의 멀티미디어시대에 있어서는, 화상정보를 사용하는 통신장치가 점점더 중요해지고 있다. 통신장치중, 액정표시장치가 더 작은 두께 및 더 적은 전력소비로 인해 주의를 끌고 있으며, 액정생산은 반도체산업에 비교될 수 있는 기간산업으로 성장하고 있다. 액정표시는 현재 10인치 노트사이즈의 개인용 컴퓨터에 주로 사용된다. 액정표시는 워크스테이션표시, 가정용 텔레비젼 및 다른 더큰 사이즈의 표시장치에도 유용한 것으로 간주된다. 그러나, 화상사이즈의 증가로, 표시제조기기는 고가로 되고, 표시장치는 더큰 화상표시를 구동하기 위하여 고레벨의 전기적 성질을 필요로한다. 화상사이즈의 증가로, 제조코스트는 화상사이즈의 2승, 3승에 비례해서 급속히 증가한다.
최근, 상기 문제를 해결하기 위해서, 작은 액정표시판넬에 의해 형성된 화상이 광투사에 의해 확대되는 것을 특징으로 하는 프로젝션시스템이 주의를 끌고 있다. 이 시스템은 보다 품질이 좋은 반도체에 의해 특성과 코스트의 개선을 교시하는 스케일링 법칙(scaling law)과 유사하게 특성의 개선과 사이즈의 감소에 의한 제조코스트의 감소를 가능하게 한다. TFT형 액정표시판넬은 충분한 구동력을 가진 작은 TFT를 필요로 하고, TFT는 아몰퍼스 실리콘형에서 다결정실리콘형으로 옮겨가고 있다. 통상의 텔레비젼에 사용되는 NTSC규격의 해상도레벨의 화상신호는 고속처리를 그렇게 필요로하지 않는다.
그러므로, TFT뿐만아니라 시프트레지스터 및 디코더와 같은 주변구동회로도 표시영역과 주변회로를 일체로 갖는 액정표시장치를 제공하기 위하여 다결정실리콘을 사용해서 제조한다. 그러나, 다결정실리콘은 단결정실리콘을 따라가지 못하고, 시프트레지스터 및 다결정실리콘을 사용하는 다른 장치는 NTSC규격보다 해상도 레벨이 더 높은 고품질의 텔레비젼을 제공하기 위하여, 또는 컴퓨터해상도의 XGA(extended graphics)레벨 또는 SXGA(superextended graphics array)레벨의 표시를 실현하기 위하여 부분들로 분할되어야만 한다. 시프트레지스터 등의 이러한 분할은 접합부분에 대응하는 표시영역에 고스트라 불리우는 잡음을 야기한다.
반면에, 현저하게 높은 구동력을 제공하는 단결정실리콘기판을 사용한 표시장치가 일체적인 구조의 다결정표시장치에 비해서 주위를 끌고 있다. 단결정실리콘기판을 사용하는 이 표시장치는 주변구동회로의 트랜지스터가 충분한 구동력을 가지기 때문에 분할될 필요가 없고, 표시장치의 접합부에서 높은 S/N비와, 잡음 및 다른 불편이 없는 주변구동회로를 갖는다.
다결정실리콘 또는 단결정실리콘중 어느 하나를 사용함으로써, TFT드레인의 접속에 의해 만들어진 반사형 액정소자와 반사전극을 결합시키고, 상기 반사전극과 광투과성의 통상의 전극사이에 액정을 가지게 함으로써 반사형 액정장치를 제공할 수 있다.
반사형 액정소자의 각 화소에 영상신호를 기록함으로써 표시를 행하는 주사회로도 역시 중요하다. 그 한 예를 도 40을 참조해서 설명한다. 도 40에 있어서, 디지틀영상신호는 신호처리회로(230)(D/A변환)에 의해 변환되어, 아날로그신호로써 액정장치의 칩에 입력된다. 수평주사회로(231)는 그 제어신호를 트랜스퍼스위치(234)의 게이트에 입력한다. 제어신호에 따라서, 공통신호선(238)의 아날로그 신호는 각 수직신호선(232)으로 순차 인도된다. 수직주사회로(950)는 제어신호를 주사선(233)에 순차 출력한다. 주사선(233)은 액정화소내의 스위치MOS트랜지스터(235)의 게이트에 접속된다. 그것의 소오스는 수직신호선(232)에 접속된다. 스위치MOS트랜지스터가 "온"되면, 표시상태를 유지하기 위한 부가용량(236)의 전위를 유지하기 위하여 수직신호선(232)에서의 영상신호는 액정(237)에 전계를 인가한다.
그러나 상술한 종래기술은 다음과 같은 불편한 점을 가지고 있다. 일반적으로, 기록률은 상당히 높고, 따라서 아날로그신호는 고주파신호로써 형성된다. 그러므로, 트랜스퍼스위치는 상당히 높은 비율로 절환을 행하도록 요구되어지고, 이것은 더 큰 사이즈의 트랜스퍼스위치를 필요로 한다. 더욱이, 외부회로에의 접속을 위하여는 상기 공통신호선을 패드에 접속하기 위한 배선이 필요하게 되고, 이것은 큰 용량의 공통신호선을 필요로 하게 된다. 액정표시소자에 있어서, 아날로그 화상신호의 진폭을 10V 또는 그 이상이며, 이것은 고속의 큰 진폭으로 고용량의 부하를 구동하기 위하여 고선능의 외부구동회로를 필요로 하고, 더욱이 높은 전력소비를 필요로 하는 것이다. 만일 외부회로에의 접속을 위해서 가요성 케이블등이 사용된다면, 케이블길이에 비례해서 리액턴스성분이 수반되어, 더 큰 부하용량의 공통신호선을 가지고 더 큰 신호의 링잉을 야기시킨다. 그러므로 기계적인 자유도를 저하시키는 케이블의 길이는 제한된다.
일반적으로, 표시화소수의 증가에 의해서, 액티브매트릭스기판상의 트랜지스터에 접속된 신호선의 구동속도는 증가해야만 한다. 일본국 특개평 2-216190호 공보에는 구동속도를 저하시키는 방법에 대해 개시되어 있다. 여기에 개시된 발명은, 신호선구동회로소자로써, 적어도 하나의 캐패시터와 하나의 스위치로 구성되고, 복수 비트의 제조정보를 받는 D/A변환기를 사용하며, 상기 복수 비트의 신호를 시간에 따라 직렬로 입력한다. 이에 대한 것을 도 41을 참조해서 설명한다.
도 41에 있어서, (1030)은 스위칭소자로써 박막트랜지스터(도시되지않음)를 사용하는 액정판넬을 나타내고, 여기에, 신호선구동회로(1040)와 주사선구동회로(1050)가 접속된다. 신호선구동회로(1040)는 시프트레지스터(1041), 래치(1042), D/A변환기(1043) 및 스위치(S1)∼(Sn)으로 구성된다. 이 표시장치에 있어서, 하나의 주사전극의 데이터가 시프트레지스터(1041)에 입력되고, 상기 데이터는 7비트폭의 데이터를 유지할 수 있는 래치(1042)로 옮겨지며, 거기에서 유지된다. 그후 상기 데이터는 절환된 캐패시터/직렬변환형 D/A변환기군(1043)에 입력된다. D/A변환기(1043)에는 7비트의 데이터가 한 비트씩 연속적으로 입력되고, 7회의 변환이 행해져서 아날로그신호를 출력한다. 이 장치에서는, 디지틀신호를 입력하기 위하여 D/A변환기가 사용된다. 표시장치에 있어서는, D/A변환기가 캐패시터, 스위치등으로 구성되어 있기 때문에 소규모의 회로사이즈에 의해 고정밀도로 D/A변환이 행해지는 것이 보고되어 있고, 상기 D/A변환은 비트데이터를 시간에 따라 직렬로 입력함으로써 행해진다.
그러나, 많은 수의 표시화소를 가진 XGA, SXGA등을 위한 액정장치는 아날로그신호를 신호선으로 도입하기 위해 액정장치의 표시영역의 주변부에서 신호선의 수에 대응해서 D/A변환기를 필요로 하지만, 이것은 실용적이 아니다.
본 발명의 목적은 최적의 신호처리와, 최근 화상신호의 디지틀신호화 경향을 고려해서 액정구동회로의 상기의 불편한 점을 해결하기 위한 액정회로를 제공하는 것이다.
본 발명의 일양상에 의하면, 주사선 및 신호선의 교차점에 대응해서 매트릭스형상으로 설치된 복수개의 스위칭소자, 상기 스위칭소자에 접속된 복수개의 화소전극 및 상기 스위칭소자에 신호를 입력하는 수평회로와 수직회로를 가진 매트릭스기판에 있어서, 상기 매트릭스기판은, 디지틀화상신호에 의거해서 화상데이터를 샘플링하는 수평주사회로와, 상기 수평주사회로로부터의 출력과 동기해서 데이터를기억하는 래치회로와, 상기 래치회로로부터의 출력을 아날로그신호로 변환하는 D/A 변환기와, 상기 D/A변환기와 신호선사이에 설치된 복수개의 신호트랜스퍼스위치와, 상기 트랜스퍼스위치중의 적어도 하나를 선택하는 선택회로로 이루어진 것을 특징으로 하는 매트릭스기판이 제공된다.
본 발명의 또 다른 양상에 의하면, 주사선 및 신호선의 교차점에 대응해서 매트릭스형상으로 설치된 복수의 스위칭소자, 상기 스위칭소자에 접속된 복수의 화소전극, 그리고 상기 신호를 스위칭소자에 입력하는 수평회로 및 수직회로를 가진 매트릭스기판과, 상기 매트릭스기판에 대향하는 카운터기판과, 상기 매트릭스기판과 상기 카운터기판사이에 위치한 액정재로 이루어진 액정장치에 있어서,
상기 매트릭스기판은, 디지틀화상신호에 의거해서 화상데이터를 샘플링하는 수평주사회로와, 상기 수평주사회로로부터의 출력과 동기해서 상기 데이터를 기억하는 래치회로와, 상기 래치회로로부터의 출력을 아날로그신호로 변환하는 D/A변환기와, 상기 D/A변환기의 출력에 접속된 복수의 신호트랜스퍼스위치와, 상기 신호절환스위치의 적어도 하나를 선택하는 선택회로로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정장치가 제공된다.
본 발명의 액정장치에 있어서는, 외부구동회로에서 구성부품의 수와 종류를 저감할 수 있고, 종래의 액정장치에 있어서의 아날로그입력 대신에 디지틀입력을 사용함으로써 화상신호선에의 부하를 줄일 수 있다. 또, 하나의 D/A변환기에의 부하를 줄일 수 있고, 액정화소에의 기록시간을 연장할 수 있으며, 이에 의해 액정장치 전체의 소비전력을 줄일 수 있고, 더 좋은 화상을 실현할 수 있으며, 잡음의 악영향을 저감할 수 있으며, 화질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 액정판넬의 구동회로예의 회로도
도 2A 및 도 2B는 본 발명에 의한 액정판넬에 대한 화상신호시퀀스회로의 동작을 나타내는 개략도
도 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 및 3F는 본 발명에 의한 액정판넬의 구동회로의 동작을 나타내는 타이밍챠아트
도 4A, 4B 및 4C는 본 발명에 의한 액정판넬의 D/A변환기의 주변회로 및 파형을 나타내는 도면
도 5A, 5B 및 5C는 본 발명에 의한 또 다른 액정판넬의 D/A변환기의 주변회로 및 파형을 나태는 도면
도 6은 본 발명에 의한 액정장치의 단면도
도 7은 본 발명에 의한 액정장치예의 개략적인 회로도
도 8은 본 발명에 의한 액정장치의 입력부의 지연회로를 포함하는 회로도
도 9는 본 발명에 의한 액정판넬의 개략도
도 10A 및 10B는 본 발명에 의한 액정장치의 생산공정에 있어서의 에칭처리의 결과를 판단하는 그래프
도 11은 본 발명에 의한 액정장치를 사용한 액정프로젝터에 대한 개략적 예시도
도 12는 본 발명에 의한 액정프로젝터의 회로블록도
도 13A, 13B, 13C, 13D및 13E는 액정장치의 생산공정을 나타내는 개략도
도 14F, 14G 및 14H는 액정장치의 생산공정을 나타내는 개략도(도 14A, 14B, 14C, 14D 및 14E는 스킵되어 있음).
도 15는 본 발명에 의한 액정판넬의 구동회로예의 회로도
도 16은 본 발명에 의한 액정판넬의 구동회로의 또 다른 예의 회로도
도 17은 본 발명에 의한 액정판넬의 구동회로의 또 다른 예의 회로도
도 18은 본 발명에 적용할 수 있는 D/A변환기의 출력을 상승시키기 위한 출력-엘리베이션회로에 대한 등가회로도
도 19는 본 발명에 적용할 수 있는 D/A변환기의 출력을 상승시키기 위한 또다른 출력-엘리베이션회로에 대한 등가회로도
도 20A, 20B, 20C 및 20D는 D/A변환기의 출력을 나타내는 개략도
도 21은 D/A변환기의 등가회로도
도 22는 D/A변환기의 변환특성을 나타내는 개략도
도 23A 및 23B는 저항소자의 개략도
도 24는 버퍼회로의 개략도
도 25는 버퍼회로의 회로도
도 26A, 26B 및 26C는 본 발명에 의한 투사형 표시장치의 예의 개략도
도 27A, 27B 및 27C는 본 발명에 의한 투사형 표시장치에 사용되는 다이크로익 미러의 스펙트럼반사특성도
도 28은 본 발명에 의한 투사형 표시장치의 색분리조명부의 투시도
도 29는 본 발명에 의한 액정판넬의 예의 단면도
도 30A, 30B 및 30C는 본 발명에 의한 액정판넬에 있어서의 색분리 및 색합성의 원리를 설명하는 도면
도 31은 본 발명에 의한 액정판넬 예의 확대평면도
도 32는 본 발명에 의한 투사형 표시장치의 투사를 위한 광시스템의 개략도
도 33은 본 발명에 의한 투사형 표시장치의 구동회로시스템
도 34는 본 발명에 의한 투사형 표시장치예의 개략도
도 35는 본 발명에 의한 액정표시예의 확대부분평면도
도 36은 본 발명에 의한 액정판넬예의 개략도
도 37A 및 37B는 본 발명에 의한 액정판넬예의 부분확대단면도
도 38은 마이크로렌즈를 가진 종래의 투사형 액정판넬의 부분확대단면도
도 39는 마이크로렌즈를 가진 투사형 액정판넬을 사용한 종래의 표시장치의 스크린상에 확대투사된 화상의 일부를 나타내는 도면
도 40은 종래의 액정장치의 한 예를 나타내는 개략도
도 41은 종래의 액정장치의 또 다른 예를 나타내는 개략도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 투사렌즈 2: 액정패널
3: 인버터 4∼7: AND회로
8∼11: 데이터래치회로 12, 13: D/A변환기
14, 15: 출력버퍼회로 16: 트랜스퍼스위치선택회로
17: 트랜스퍼스위치 18: 수직주사회로(시프트레지스터)
19: 액정소자 20: MOS트랜지스터
23∼28, 213, 214: 절환스위치 25: 액정층
30, 31: p형 트랜지스터 37, 38: n형 트랜지스터
40∼42: 다이크로익미러 51: 주사선
55: 화상신호절환수단 60: 부스터회로
201: 반도체기판 205: 게이트전극
209: Al전극 213: 화소전극
223: 공통전극 301: 반도체기판
303, 303', 303": 트랜지스터소스영역
304: 게이트영역 305, 305', 305", 207': 드레인영역
310: 소스전극 311: 드레인전극
312: 화소전극 314: 액정재
315: 광투과성전극 316: 카운터기판(공통전극기판)
317, 317': 고불순물농도영역 319: 표시영역
345: 커패시터 357: 주변회로부(시프트레지스터부)
371: 광원 374: 색분리광학소자
378: 반사형 액정소자 380: 투사렌즈시스템
381: 스크린 385: 전원
396: 외부장치 393: 디코더
451: A/D변환기 455, 456, 457: 액정패널
[제 1실시예]
도 1은 본 발명의 제 1실시예를 나타내는 등가회로도이다.
본 실시예의 장치는 수평주사회로로부터의 출력을 위한 복수의 수직신호선과, 수직주사회로(시프트레지스터)(18)로부터의 출력을 위한 복수의 주사선과, 스위치를 개재해서 수직신호선과 주사선의 교차점에 형성된 화소전극으로 이루어진다. 주사선(51)(H1-H4)은 수직주사회로(18)(시프트레지스터)에 접속된다. 부가적으로, 수평회로로부터의 출력과 동기해서 화상신호를 기억하는 데이터래치회로(8)-(11)…에 화상신호를 전송하는 수평주사회로(시프트레지스터)(2)와 데이터 래치회로(8)-(11)로부터의 출력을 아날로그화상신호로 변환하는 D/A변환기(12)(13)가 제공된다. D/A변환기(12)(13)로부터의 출력은 출력버퍼회로(14)(15) 및 신호트랜스퍼스위치(17)를 개재해서 수직신호선(52)에 접속된다. 출력버퍼회로(14)(15)는 필수적인 것은 아니며, 생략될 수도 있다. 트랜스퍼스위치(17)는, 예를 들면, 시프트레지스터로 구성된 트랜스퍼스위치선택회로(16)에 의해서 제어된다. 트랜스퍼스위치 선택회로(16)는 또한 디코더회로로 구성되어도 된다. (3)은 인버터, (4)∼(7)은 AND회로, (19)는 액정소자를 나타낸다. 액정소자(19)는 스위칭 MOS트랜지스터(20), 액정(21) 및 부가용량(22)으로부터 하나의 화소를 구성한다.
본 실시예에 있어서는, D/A변환기(12)(13)의 수는 수평방향으로 설치된 화소의 수보다 작으며, 본 실시예에서 그 수의 비는 1/4이다. D/A변환기(12)(13)로부터의 출력은 트랜스퍼 SW선택의 출력S1-S4의 제어하에서 4개의 스위치(17)의 "온', "오프"함으로써 버퍼(14)(15)를 개재해서 각 액정소자(19)에 공급된다. 그러므로, 화상신호는 4번째 화소마다 도입되어야 한다. 이 회로는 도 2A 및 2B에 개념적으로 도시한 바와 같이 각 화소에 대하여 화상신호데이터를 시퀀스하는 외부구동회로로써 시퀀스수단(1)을 가진다. 각 화소에 대응하는 소오스신호가 시간계열로 (1)∼(16)으로써 도입되면, 회로(1)로부터의 출력은 도 2B에 도시한 바와 같은 순서로 4번째 화소에 대하여 배열된다. 도 2A 및 도 2B는 하나의 D/A변환기가 4개의 수직신호선에 접속되고, 16개의 화소가 수평방향으로 배열된 경우를 예시한다. D/A변환기(12)(13)의 수는 판넬사이즈, 회로블록면적사이즈, D/A변환기(12)(13)의 구동주파수의 상한치, 전력소비 등을 고려해서 임의로 결정할 수 있다. 본 실시예에 있어서는, 변환기(12)(13)가 데이터래치회로(8)-(11)의 2개의 시스템에 각각 접속되고, 2개의 래치회로중 하나는 인버터(3)와 AND회로(4)-(7)에 의한 래치선택펄스와 수평주사회로(2)의 출력(V1)(V2)의 논리적에 의해서 선택된다.
본 실시예에서의 동작을 도 3A∼3F의 타이밍챠아트를 참조해서 설명한다. 도 3A∼3F에 있어서, 제 1수평주사기간에 래치선택펄스는 높게 조정되고, 이에 의해 디지틀화상데이터는 연속적으로, 그리고 수평주사회로의 출력과 동기해서 제 1 데이터래치회로(8)(10)로 전송된다. 그 다음의 수평주사기간에, 래치선택펄스는 낮게 조정되고, 그에 의해 데이터는 제 2래치회로(9)(11)에 전송된다. 동시에 제 1데이터래치회로(8)(10)는 출력가능상태로 되고, 그 출력은 D/A변환기(12)(13)로 입력되어 화상신호를 아날로그신호로 변환한다. 그후 트랜스퍼스위치(17)중의 하나가 트랜스퍼선택수단(16)에 의해서 "온"(S1이 높음)된다. 아날로그신호는 버퍼를 개재해서 수직신호선으로 전송된다. 그 결과, 화상신호는 D/A변환기와 동일한 수의 액정화소로 동시에 전송된다. 그러므로, D/A변환기의 동작속도는 하나의 수평주사와 동일한 기간내에 반응하도록 될 수 있다. 이와 같이, 전송시간이 길어서, 트랜스퍼스위치(17)의 사이즈는 종래의 아날로그입력시스템에서보다 적게할 수 있고, 아날로그입력시스템에서의 구동부하는 아날로그입력시스템에 있어서의 공통 신호선부하가 없기 때문에 훨씬 더 작다.
제 3수평주사기간에 있어서, 데이터는 다시 제 1데이터래치회로에 전송되고, 동시에 제 2데이터래치회로에 유지된 데이터는 화소(S2가 높음)에 기록된다.
상기 주사동작은 "온"으로 된 하나의 주사선에 의해 반복되어 화상신호를 원하는 화소에 전송해서 1주사선의 표시를 형성한다. 그리고 모든 선에 대해 똑같은 방법으로 전송이 행해져서 하나의 화상의 표시를 형성한다.
상기한 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에서는 수평주사회로 및 트랜스퍼스위치선택회로에 의해서 디지틀화소데이터를 상기 데이터래치에 전송하고 아날로그화소데이터를 상기 신호선에 전송하도록 2개의 시스템의 데이터래치회로는 설치되고, 데이터의 기록 및 판독은 동시에 행할 수 있고, D/A변환기의 동작주파수는 더 낮아질 수 있다. 이것은 더좋은 액정소자의 생산을 위해 크게 유리하다. 또, D/A변환기의 소자에의 통합은 외부구동회로를 적당한 크기로 감소한다. 아날로그 화상신호의 진폭은 10V 이상이기 때문에, 아날로그구동의 부하는 전력소비의 관점에서 더 낮은 것이 요구된다. 본 발명에서의 아날로그구동용 부하는 종래의 아날로그 입력시스템의 것보다 훨씬 더 낮으며, 이것은 외부구동회로를 포함해서 전체적으로 전력소비의 감소를 가능하게 한다. 본 발명에 있어서, 화상신호의 전송은 D/A변환기 바로 앞에서 디지틀방법으로 행해져서 신호감쇠에 관계없이 신호의 질을 유지하고, 잡음의 영향없이 화질을 개선한다.
[제 2실시예]
도 4A∼4C는 본 발명에 의한 제 2실시예의 등가회로도이다. 그리고, 이 도면은 제 1실시예에 있어서의 D/A변환기의 부분만을 나타낸다. 도면에 있어서, MSB는 최대 아날로그출력에 대한 기준전압을 나타내고, LSB는 최소아날로그출력에 대한 기준전압을 나타낸다. INV는 신호극성을 반전하는 신호를 나타내고, Vhm은 양의 극성에 대한 MSB를 나타내고, Vhl은 양의 극성에 대한 LSB를 나타내고, Vlm은 음의 극성에 대한 MSB를 나타내고, Vll은 음의 극성에 대한 LSB를 나타낸다. 액정소자에 있어서, 연속적인 장시간의 DC전압의 인가는 액정의 열화를 초래해서 스티킹을 야기한다. 스티킹을 방지하기 위하여, 화상신호는 일반적으로 어떠한 주기로 반전되는 AC구동에 의해 인가된다. 본 실시예에 있어서는, 신호극성을 반전하는 신호 INV가 디지틀화상신호로부터 액정표시소자에 별도로 인가되어 동기적으로 화상신호의 극성을 반전한다. 그리고 신호극성의 반전은 D/A변환기의 표준전압을 변화시킴으로써 행해진다.
본 실시예에 있어서의 동작을 이하 설명하다. 양의 신호기록의 기간에, D/A변환기의 기준전압은 INV가 높게 유지되어 MSB가 Vhm 그리고 LSB가 Vhl이 되도록 제어되고, 도 4A∼4C에 도시한 바와 같이 Vhm과 Vhl사이의 다이나믹 영역에서 출력할 수 있다. 음의 신호기록기간에 있어서, D/A변환기의 기준전압은 INV가 낮게 유지되어 MSB가 Vlm 그리고 LSB가 Vll이 되도록 제어되고, 도 4A∼4C에 도시한 바와 같이, Vlm과 Vll사이의 다이나믹 영역에서 출력할 수 있다. 이와 같이 하여 화상신호의 극성반전을 실행할 수 있다.
[제 3실시예]
도 5A∼5C는 본 발명에 의한 제 3실시예의 등가회로도이다. 이 도면은 제 1 실시예의 D/A변환기 부분만을 나타낸다. 이 제 3실시예에 있어서, 화소비트수보다 많은 하나의 비트의 D/A변환기를 사용함으로써 극성반전이 행해진다. 본 실시예는 INV신호의 인가에 의해 디지틀신호의 극성을 반전하는 EX-OR(exclusive logical sum)을 포함한다. 도 5A∼5C에 있어서, 화상신호는 3비트로 발생되고, D/A변환기는 4비트로 동작한다. D/A변환기에의 디지틀입력중, 극성반전펄스 INV가 최상위비트에 입력되고, INV의 반전출력은 3비트의 화상신호와 함께 EX-OR회로로 도입되며, 출력은 D/A변환기의 보다 하위의 비트단계로 도입된다. 최대치 Vm와 최소치 Vl도 인가된다.
본 실시예의 동작을 이하 설명한다. INV의 고레벨에서, D/A변환기는 Vm으로부터 (Vm+Vl)/2로 다이나믹영역에서 동작한다. INV의 저레벨에서, D/A변환기는 도 5c에 도시한 바와 같이,
Figure pat00001
으로부터 Vl까지의 다이나믹영역에서 동작한다. 액정장치에 인가된 전압은 화상전극전위와 공통전극전위(중심전위)사이의 차와 같다. INV가 저레벨에 있으면, 화상신호는 논리적으로 반전되고, 따라서, INV펄스에대한 EX-OR회로가 설치되고, 화상신호의 반전이 상기와 같이 실현된다.
[제 4실시예]
전술한 액정구동회로를 가진 액정패널을 사용하는 액정표시장치를 본 발명을 한정하는 일없이 도면을 참조해서 아래에 상세히 설명한다. 당연히, 상기 실시예의 기술을 조합해서 효과를 증대시킬 수 있다. 반도체기판을 가진 액정패널의 구조를 설명한다. 그러나 기판은 반도체기판에 한정되지 않는다. 상술한 구조는 통상의 광투과성기판상에 형성할 수 있다. 아래에 설명하는 액정패널은 화소스위치로서 MOSFET 또는 TFT를 구비하고 있다. 그러나, 화소스위치는 다이오드형 또는 투터미널형으로 해도된다. 아래에 설명하는 액정패널은 가정용 텔레비젼, 프로젝터, 헤드장착표시기, 입체화상게임기, 랩톱컴퓨터, 전자포켓북, TV화상회의 시스템, 차량항해시스템, 비행기미터패널 등의 표시장치에 유용하다.
도 6은 본 실시예의 액정패널의 단면도이다. 도 6에서, (301)은 반도체기판; (302),(302')는 각각 p형웰, n형웰; (303),(303'),(303')는 트랜지스터소스영역; (304)는 게이트영역; (305),(305'),(305')는 드레인영역이다.
도 6에 표시한 바와 같이, 표시영역의 트랜지스터에 20-35V의 고전압이 인가되고, 소스 및 드레인층은 셀프매칭에 의해 형성되지는 않는다. 따라서, 오프셋이 형성되고, 그 사이에, p웰의 저농도n-층과 n웰의 저농도p-층이 소스영역(303')과 드레인영역(305')에 형성된다. 오프셋은 0.5∼2.0㎛의 범위가 바람직하다. 도 6의 좌측부분은 주변회로의 일부이다. 주변의 회로의 일부에 소스층과 드레인층이 게이트에 대한 셀프매칭에 의해 형성된다.
소스 및 드레인의 오프셋은 위에서 설명했다. 오프셋의 양은 유전강도에 따라 설정된다. 게이트의 강도는 효과적으로 최적화된다. 주변회로의 일부는 로직회로이며, 1.5-5V의 전압으로 구동할 수 있다. 따라서, 상기 셀프매칭구조는 트랜지스터사이즈의 감소 및 트랜지스터구동파워의 향상에 사용된다. 기판(1)은 p형 반도체로 만들어진다. 기판은 최저전위(통상 접지전위)에서 유지된다. n형 웰에 대해, 20-35V의 화소전압이 표시영역에 인가된다. 주변회로의 로직회로부에 대해 1.5-5V의 로직구동전압이 인가된다. 이러한 구성에 의해서, 최적화된 장치는 각 전압에 대응해서 구성되며, 이에 의해 칩사이즈를 감소시킬 수 있으며, 화소표시를 고속에서 고품질로 행할 수 있다.
도 6에서, (306)은 필드산화막; (310)은 데이터배선에 접속된 소스전극; (311)은 화소전극에 접속된 드레인전극; (312)는 반사미러로서도 작용하는 화소전극; (307)은 표시영역을 덮는 광차단층과, 바람직하게는 Ti, TiN, W, Mo등으로부터 형성되는 주변영역을 표시한다. 표시영역은 화소전극(312)과 드레인전극(311)의 접속부를 제외한 광차단층(307)으로 덮여진다. 주변화소영역은 클록라인과 비디오라인의 일부와 같이 더 큰 배선용량의 영역을 제외한 광차단층(307)으로 덮여지고, 고속신호가 광차단층(307)으로 덮여지지 않는 부분에 스트레이광을 도입함으로써 회로에 오작동을 일으킬 때, 화소전극의 층이 덮여진다. 절연층(308)은 광차단층(307)밑에 놓인다. 절연층(308)은, SOG에 의해 밑에 놓인 P-SiO층(318)을 평탄화하고 그것을 p-SiO층(308)으로 덮음으로써 안정화된다. SOG처리대신에, 평탄화는 p-TEOS(인-테트라에톡시실란)막을 형성하고, 그것을 p-SiO층(318)으로 덮고, CMP에 의해 절연층(308)을 처리함으로써 행할 수 있다.
(309)는 반사전극(312)과 광차단층(307)사이에 형성된 절연층이다. 반사전극(312)은 이 절연층(309)의 도움에 의해 전하유지용량을 가진다. 큰 용량에 대해, 절연층은 단순한 SiO2대신에 높은 유전성의 P-SiN, Ta2O5, 또는 SiO2를 가진 박막으로 효과적으로 만들어진다. 광차단층은, 바람직하게는, 약 500∼5000Å의 범위의 층두께내에 Ti, TiN, Mo, W 등의 금속의 평탄면상에 형성된다.
(314)는 액정재료; (315)는 공통의 광투과성전극; (316)은 카운터기판; (317),(317')은 고불순물농도영역; (319)는 표시영역; (320)은 비반사막이다.
도 6은 표시한 바와 같이, 웰(302),(302')과 같은 극성을 가진 고불순물농도층(317), (317')은 웰(302),(302')의 내부 및 주변에 형성되어 있고, 웰의 전위는 고진폭의 신호가 소스에 인가될때에도 저저항층에 의해 소망하는 전위에서 안정되게 고정되며, 이에 의해 고품질의 화상표시를 실현할 수 있다. n형웰(302')과 p형웰(302)사이에 전술한 고불순물농도층(317),(317')이 필드산화막을 개재해서 형성되어 있으며, 이것은 MOS트랜지스터를 위해 통상 형성되는 채널스톱층을 불필요하게 한다. 이들 고불순물농도층(317),(317')은 같은 공정에서 소스층과 드레인층의 형성과 동시에 제조할 수 있으므로, 마스크의 종류의 수와 제조공정수가 감소되어 제조코스트가 저감되게 된다.
(313)은 공통광투과성전극(315)과 카운터기판(316)사이에 형성된 비반사층을표시하며, 또한 접촉면에서의 액정의 굴절률을 고려해서 접촉면의 반사를 감소시키도록 되어 있다. 절연막은 카운터기판(316)과 광투과성전극(315)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지는 것이 바람직하다.
도 7은 본 실시예의 회로도이다. 도 7에서, 신호를 수직신호라인에 도입하기 위한 수평주사회로는 도 1에 표시한 것과 유사하지만, 변환기(12)에서 출력되는 애널로그신호가 버퍼회로를 통과하지 않고 스위치(17)에 도입되는 점에서 다르다. 그렇지 않으면, 이 회로는 도 1에 표시한 것과 같다. 따라서, 도 7은 D/A변환기(12), 트랜스퍼스위치선택회로(16), 신호트랜스퍼스위치(17)만을 표시한다.
도 7에서, (322)는 수직시프트레지스터(VSR); (323)은 n-채널 MOSFET; (324)는 p채널 MOSFET; (325)는 리텐션커패시티; (326)은 액정층; (328)은 리세트스위치; (329)는 리세트펄스입력단자; (330)은 리세트전원단자; (319)는 표시영역이다. 반도체기판(301)은 도 6에서는 p형이지만 n형으로 해도 된다.
도 6에 표시한 바와 같이, 웰영역(302')은 반도체기판(301)과 반대인 전도형으로 되어 있다. 따라서, 웰영역(302)는 p형이다. p형의 웰영역(302)과 n형의 웰영역(302')은 반도체기판(301)의 농도보다 높은 농도로 주입된 불순물을 함유하는 것이 바람직하다. 1014~1015(cm-3)의 범위의 반도체기판의 불순물농도에 대해서, 웰영역(302)에서의 불순물농도는 1015~1017(cm-3)의 범위인 것이 바람직하다.
소스전극(310)은 표시신호를 전송하는 데이터배선에 접속되어 있고, 드레인전극(311)은 화소전극(312)에 접속되어 있다. 이들 전극(310),(311)은 통상 Al,AlSi, AlSiCu, AlGeCu, 또는 AlCu로 형성된다. 접촉은 안정화시킬 수 있으며, 접촉저항은 상기 전극(310),(311)의 저면과 반도체 사이의 접촉면상에 Ti과 TiN으로 이루어진 바이어메탈층을 형성해서 감소시킬 수 있다. 화소전극은 평탄면을 가지고 반사가 잘 되는 것이 바람직하다. 재료는 Al, AlSi, AlSiCu, AlGeCu, AlC의 통상의 배선금속에 부가해서 Cr, Au, Ag등을 포함한다. 평탄성을 향상시키기 위해서 화소전극(312)과 밑에 놓이는 절연층(309)의 표면은 화학적 기계적 연마(CMP)를 위해 처리된다.
리텐션커패시티(325)는 화소전극(312)과 공통의 광투과성전극(315)사이의 신호를 유지하는 작용을 한다. 웰영역(302)에는 기판전위가 인가된다. 본 실시예에 있어서, 각 라인의 트랜스퍼게이트는, 상부로부터의 제 1라인의 트랜스퍼게이트가 위쪽에서 n채널 MOSFET(323), 아래쪽에서, p채널 MOSFET(324)를 가지며, 상부로부터의 제 2라인의 트랜스퍼게이트가 위쪽에서 p채널 MOSFET(323)를, 아래쪽에서 n채널 MOSFET(324)를 가지도록 구성되며, 이 구성을 교대로 변경될 수 있다. 상기한 바와 같이, 스트라이프형 웰은 표시영역의 주변에서 전원라인과 접촉하며, 더 미세한 전원라인은 접촉을 위한 표시영역에 설치된다.
가장 중요한 점은 웰의 저항의 안정화이다. 따라서, p형의 기판에 의해 n웰내의 접촉영역 또는 접촉점의 수는 표시영역의 p웰내의 그것보다 크게 된다. p웰은 p형기판에 의해 소정의 전위에서 유지되고, 기판은 저저항물로서 작용한다. 따라서, 아일랜드상태의 n웰의 소스 및 드레인으로부터의 신호의 출력 또는 그에대한 신호의 입력에 의해 크게 영향받기 쉽다. 이 영향은 위쪽 배선층과의 접촉을 강화함으로써 방지할 수 있다.
화상신호는 도 1에 표시한 바와 마찬가지로 수직신호라인에 공급된다. 수직시프트레지스터(322)는 고펄스를 n채널 MOSFET(323)의 게이트에 인가하고, 또한 저펄스를 선택된 라인상의 p채널 MOSFET에 인가한다.
상기한 바와 같이, 화소부의 스위치는 단결정체 CMOS트랜스미션게이트로 구성되고, 소스로부터의 신호는 MOSFET의 임계치와는 독립적으로 화소전극에 충분히 기록될 수 있다.
스위치는 단결정체의 트랜지스터로 구성되고, 또한 변동없이 고신뢰성을 가지고 그리고 폴리실리콘-TFT의 결정입자접촉면에서의 불안정한 거동없이 고속구동을 실현한다.
다음, 비디오신호를 샘플링펄스가 정확하게 동기시키는 방법을 도 8을 참조해서 설명한다. 동기를 위하여 샘플링펄스의 지연양은 변경되어야 한다. 도 8에서, (342)는 펄스의 지연을 위한 인버터;(343)은 지연을 위한 인버터를 선택하는 스위치; (344)는 제어된 지연을 가진 출력; (345)는 커패시러("출력B"는 역상출력, "출력"는 동상출력); (346)은 보호회로이다.
지연을 위해 통과하는 인버터(342)의 수는 SEL1(SEL13B)로부터 SEL3(SEL3B)까지의 조합에 의해 선택된다.
패널내의 동기회로는 상기 선택스위치의 사용에 의해 R, G, B의 고위상영역에서 위치편차없이 우수한 화상표시를 제공하기 위하여 지그 등에 의해 발생된 R, G, B의 패널의 바깥쪽으로의 펄스의 지연량의 대칭의 교란을 조정한다. 또한 온도측정다이오드를, 표를 참조해서 지연온도를 보정하기 위해서 패널내에 포함해도 된다.
액정재료를 이하에 설명한다. 도 6에서, 이 장치는 평탄한 카운터기판구조를 가진다. 공통전극기판(316)는 공통광투과성전극(315)에 의해 접촉면반사를 방지하기 위하여 거친면을 가지며, 이 거친면에는 공통광투과성전극(315)이 설치된다. 공통전극기판(316)의 반대쪽에는 비반사막(320)이 설치된다. 표면을 거칠게 하는 것은 미세한 연마입자로 연마함으로써 행해도 되며, 콘트라스트의 증가를 위해서 효과적이다.
액정재료는 폴리머네트워크액정PNLC이다. 이 대신에 PDLC를 사용해도 된다. 폴리머네트워크액정PNLC를 위상분리중합방법에 따라 제조할 수 있다. 이 방법에 있어서, 액정재료, 중합단량체 또는 소중합체를 용매에 용해하며, 이 용액은 셀에 도입되며, 중합이 UV에 의해 행해져서 중합체상을 액정상으로부터 분리해서 액정내에 폴리머네트워크를 형성한다. PNLC는 고함량(70-90중량%)으로 액정을 함유한다.
PNLC의 사용에 있어서, 굴절률의 높은 비등방성(△N)을 가진 네마틱액정은 강한 광분산을 제공하지 않으며, 한편 유전상수의 높은 비등방성(△ε)을 가진 네마틱액정은 저전압에서 구동을 가능하게 한다. 높은 콘트라스트를 달성하기 위한 광분산은 1-1.5㎛의 중심 대 중심거리의 네트워크로 얻을 수 있다.
실(seal)구조와 패널구조를 도 9를 참조해서 아래에 설명한다. 도 9에서, (351)는 실부; (352)는 전극패드; (352)은 클록버퍼회로이다. 패널은 도면에 표시되지 않은 증폭기를 갖는다. 이 증폭기는 출력증폭기로서 패널의 전기검사에 사용된다. 이 패널은 카운터기판의 전위의 인가를 위해 도면에 표시되지 않은 Ag 페이스트부를 가진다. (356)은 액정소자를 사용하는 표시부이다. (357)은 수평수직시프트레지스터(SR)를 포함하는 주변회로부이다. 실부(351)는 표시부(356)의 주변에 설치되고, 거기에서 화소전극(312)을 가진 반도체기판(301)과 공통전극(315)을 가진 유리기판이 접촉접합재 또는 접착제의 도포에 의해 접착된다. 실부(351)에서의 접착후 액정은 표시부(356)와 시프트레지스터부(357)에서 봉해져서 밀봉된다.
도 9에 표시한 본 실시예에 있어서, 회로는 실의 안쪽과 바깥쪽에 형성되므로, 전체의 칩사이즈는 작아진다. 이 패널내에서 도입 패드는 패널의 한쪽에 모아진다. 그러나 리딩아우트(leading out)는 고속클록의 취급을 위해서 양 긴 쪽 또는 복수의 측면에서 행해도 된다.
본 실시예에 있어서, Si기판 등의 반도체기판이 사용된다. 이 기판은, 패널이 프로젝터광과 같은 강한 광에 노출되어 이 광이 기판의 측벽에 도입되면, 기판전위의 변동에 의해 오작동을 일으킬 수 있다. 따라서, 패널의 측벽과, 패널의 상면의 표시영역의 주변회로부는 광차단기판홀더로서 작용하게 되어 있다. Si기판의 뒷면은 고열전도접착제를 개재해서 Cu와 같은 고열전도금속에 접속된다.
전술한 반사전극의 구조와 그 제조방법을 아래에 설명한다. 완전히 평탄화된 반사전극구조는, 전극패턴의 위치에 에칭함으로써 미리 홈을 형성하고, 그 위에 금속막을 형성하고, 전극패턴부를 제외하고 연마함으로써 금속을 제거하고, 전극패턴상에서 연마함으로써 금속을 동시에 평탄화함으로써 제조된다. 이 방법은, 금속이 패턴화되고 그후 연마되는 종래의 방법과는 다르다. 그런데도 배선의 폭은 비배선영역의 그것보다 훨씬 더 크다. 본 실시예의 구조는 아래에 기술하는 문제때문에 종래의 에칭방법으로는 제조할 수 없다.
종래의 방법에 있어서는, 패턴화를 방지하기 위하여 에칭시에 중합체를 퇴적한다. 중합체는 스퍼터링된 레지스트, 에칭재료, 또는 가스자체로부터 형성되는 것으로 생각된다. 따라서 산화막에칭에 있어서 에칭조건이 변경되었다(CF4/CHF3시스템). 도 10A내지 10B는 결과를 표시한다. 도 10A는 1.7토르의 전체압력에서의 에칭결과를 표시하며, 도 10B는 1.0토르의 전체압력에서의 결과를 표시한다. 도 10A의 조건하에서 중합체퇴적은 퇴적형성CHF3가스의 감소에 따라서 분명히 감소하지만, 레지스트근처의 패턴크기와 레지스트로부터 떨어진 패턴과의 차(로딩효과)는 현저하게 되고, 따라서 비실용적이다.
많은 실험후에, 본 발명의 발명자들은 1토르이하의 압력에서 로딩효과를 현저하게 경감할 수 있으며, 퇴적형성CHF3가스를 사용함이 없이 CF4만에 의한 에칭이 유효하다는 것을 알았다.
또한, 화소전극영역에는 레지스트의 양이 아주 적으며, 한편 주변부는 레지스트에 의해 전유된다. 이와 같은 구조는 형성하기 어렵다. 더미전극의 형성은 주위영역 및 표시영역의 주변에서 효과적이라는 것을 알았다.
이와 같은 구조는 표시부와 주위부 또는 실부 사이의 경계를 따른 레벨차를 제거할 수 있으며, 캡정밀도가 향상되며, 평면내의 균일성이 향상되며, 액정분사의 불규칙성이 감소되며, 그리고 고품질의 화상장치를 고수율로 제조할 수 있다고 하는 효과를 제공한다.
본 실시예의 반사형 액정패널을 내장하는 광학시스템을 도 11을 참조해서 설명한다. 도 11에서, (371)은 할로겐램프 등의 광원; (372)는 광원상을 초점맞춤하는 집광렌즈;(373), (375)는 각각 평면볼록프레스넬렌즈; (374)는 광을 2색성미러 등의 R, G, B로 분리하는 색분리광학소자와 회절격자; (376)은 R, G, B의 분리광을 각각 R, G, B의 3패널에 도입하는 미러; (377)은 평행광으로서의 집광된 광속을 반사액정패널에 도입하는 필드렌즈; (378)은 전술한 반사형 액정소자; (379)는 다이어프램의 위치; (380)은 확대된 화상을 투사하는 투사렌즈시스템; (381)은 스크린이다. 맑고 밝은 화상을 투사광을 평행광으로 변환하는 프레스넬렌즈와, 상하 및 좌우각도로 넓게 표시하는 볼록렌즈의 그렌즈의 조합을 사용해서 고콘트라스트로 얻을수 있다. 도 11에서, 1색 패널만이 표시되어 있다. 그러나, 광은 다이어프램부(379)에 대해 색분리광학소자(374)사이에서 3색으로 분리되고, 3패널이 사용된다. 그렇지 않으면, 당연히, 서로 다른 입사광을 서로 다른 화소영역에 도입하기 위하여 반사형 액정의 패널의 표면에 마이크로렌즈어레이를 설치함으로서 단일패널구성을 사용할 수 있다. 액정층에 전압을 인가했을 때 각 화소에서 규칙적으로 반사된 광은 다이어프램부(379)를 통해 스크린에 투사된다.
한편, 액정층이 전압인가의 부재로 불규칙한 상태에 있을 때, 반사식액정소자에 도입된 광은 여러 방향으로 분산되며, 다이어프램부(379)의 개구부를 향하는 분산된 광만이 흑색을 표시하기 위하여 프로젝션렌즈에 도입된다. 따라서 상기 광학시스템은 편광판을 필요로 하지 않으며, 모든 화소로부터의 신호광은 높은 반사율로 프로젝션렌즈에 도입된다. 따라서 표시는 2내지 3의 인자에 의해 종래의 것보다 높은 휘도로 얻을 수 있다. 상기 실시예에서 설명한 바와 같이, 카운터기판의 표면과 접촉면은 비반사를 위해 처리되며, 노이즈광성분은 극히 적으며, 이에 의해 고콘트라스트표시를 실현할 수 있다. 또한, 패널크기를 작게할 수 있기 때문에 모든 광학요소(렌즈, 미러 등)를 소형화할 수 있어, 제조코스트를 낮출 수 있으며, 제품중량을 감소시킬 수 있다.
색의 불규칙성과 광원의 휘도는 광원과 광학시스템사이에 인티그레이터(파리눈렌즈형, 또는 로드형)를 삽입함으로써 스크린상에서 오프셋시킬 수 있다.
액정패널이외의 주변전기회로를 도 12를 참조해서 설명한다. 도 12에서, (385)는 램프용 전원(385b)과 신호처리회로구동시스템용 전원(385a)으로 분할된 전원; (386)은 플러그; (800)은 메인전원스위치; (387)는 램프온도검출기이다. 램프검출기는, 예를 들면, 비정상램프온도에서 램프를 정지시키기 위하여, 제어보드(388)를 통하여 램프를 제어한다. (804)는 램프안전스위치이다. (389)는 이 시스템을 제어하는 필터안전스위치이다. 예를 들면, 그것은 고온램프하우스박스가 개방되려고 할 때에도 이 박스를 닫혀진 상태로 유지한다. (390)는 스피커; (391)은 3D사운드, 서라운드사운드 등의 프로세서를 내장할 수 있는 음성보드; (392)는 연장보드 1이다. 연장보드 1는 외부장치(396)로부터의 입력단자, 신호를 선택하는 선택스위치(395), 튜너(394)를 가지고 있다. 외부장치는 비디오신호용 S단자(396a), 비디오신호합성화상단자(396b), 사운드단자(396c)를 가진다. 신호는 디코더(393)를 통해서 연장보드 2(800)에 전달된다. 연장보드 2는 다른 시스템으로부터 신호를 받기 위하여 비디오장치 또는 컴퓨터용 디서브 15핀 단자를 가지며, 신호는 디코더(393)로부터 비디오신호로 변경하는 절환스위치를 통해 A/D변환기(451)에 의해 디지털신호로 변환된다.
(453)는 주로 비디오램과 같은 메모리, CPU로 구성되는 메인보드이다. A/D변환기(451)에 의한 A/D변환후의 NTSC신호는 메모리에 일단 기억되며, 또 γ-변환 에지계조조정, 휘도조정, 바이어스조정, 또는 다른 신호처리를 위한, 액정소자수와 매치되지 않는 광소자용 보간신호의 준비를 위해 처리된다. NTSC신호이외의 컴퓨터신호를 해상도 변환, 예를 들면 고해상도 XGA패널의 VGA신호를 위해 처리할 수 있다. 메인보드(453)는 또한 복수의 화상데이터의 NTSC신호와 컴퓨터신호를 합성할 수 있다. 도 12에서, (801)은 원격제어용 광수신부, (802)는 LED표시부, (803)은 조정을 위한 키매트릭스입력부이다. 메인보드(453)의 출력은 평행/연속변환을 위해 처리되며, 또 저노이즈영향상태에서 패널드라이브헤드보드(454)에 도입된다. 헤드보드(454)에서, 연속/평행변환이 다시 행해지고, 신호는 B, G, R색의 액정패널(455),(456),(457)에 기록된다. (452)는 텔레비젼과 같은 단순한 방식으로 컴퓨터스크린을 작동하는 원격제어패널이다. 각 액정장치(455),(456),(457)는 같은 구성을 가지며 또 각색용 컬러필터를 가지며, 수평/수직주사회로로서 제 1내지 제 5실시예에 기재된 것중 어느 것을 사용해도 된다. 상술한 액정장치는 양호한 화상표시를 제공하기 위하여 고해상도를 가지지 않은 화상을 고품질의 화상으로 처리할 수 있다.
본 발명에 있어서, 액정장치의 화소전극은 화학적 기계적연마(CMP)에 의해연마해도 된다. 화학적기계적연마에 의해 화소전극의 표면은 극히 평탄하게 (거울면 상태로)마무리할 수 있다. 본 발명에 있어서, 일본국 특허원 제 8-178711호에서 본 발명의 발명자들에 의해 개시된 기술을 적용할 수 있다. 일본국 특허원 제 8-178711호의 이 발명은 아래에 기재하는 문제를 해결한다. 액정화소의 화소전극에 도입된 광은 광반사효율을 크게 낮추기 위한 전극의 표면거칠기로 인해 모든 방향으로 반사된다. 또한, 이 표면거칠기는 액정충전공정의 러빙처리시에 불충분한 정렬을 초래한다. 따라서, 액정은 만족스럽게 정렬되지 않아, 낮은 콘트라스트를 발생해서 표시되는 화질을 저하시킨다. 또한 화소전극사이의 홈부는 러빙처리에서 마찰되지 않으며, 이것은 액정의 불충분한 정렬을 초래하고, 표면거칠기와 결합해서 횡방향으로 전계를 발생해서 밝은 선으로 표시화상의 콘트라스트를 저하시킨다. 상기 일본국 특허원은 화학적 기계적연마에 의한 화소전극의 연마에 관한 것이며, 이에 의해 화소전극의 표면은 거울처럼 연마되고, 모든 화소전극의 표면을 하나의 동일 평면상에 가져온다. 또한 형성된 절연층위에 화소전극을 형성한 후 또는 화소전극위에 절연층을 형성한 후, 상기 연마를 행함으로써, 화소전극은 절연층내에 충분히 매설되어 표면을 완전히 평탄하게 한다. 이 평탄화는 표면 거칠기에 의한 불완전정렬과 불규칙한 반사를 방지해서, 고품질의 화상표시를 제공한다.
이 기술을 도 13A 내지 13E 및 도 14F 내지 14H를 참조해서 설명한다. 도 13A 내지 13E 및 도 14F 내지 14H는 반사형 액정장치에 적용할 수 있는 활성매트릭스기판의 화소부를 표시한다. 이 장치의 형성공정에 있어서, 화소부의 전환트랜지스터를 구동하기 위한 시프트레지스터를 포함하는 주변구동회로는 동시에 하나의동일기판상에 형성된다. 제조공정을 연속적으로 설명한다.
n형 실리콘반도체기판(201)은 국부적으로 열에 의해 산화되어 LOCOS(202)를 형성한다. 이것에 마스크로서 LOCOS(202)를 사용함으로써, 붕소이온은 약 1012cm-2의 도스로 주입되어 약 1016cm-3의 불순물농도를 가진 p형 불순물영역, PWL(203)을 형성한다. 이 기판(201)은 다시 열에 의해 산화되어, 1000Å이하의 두께를 가진 게이트산화막(204)을 형성한다(도 13A).
약 1020cm-3의 도스에서 인으로 도프처리된 n형 폴리실리콘으로 구성되는 게이트전극(205)이 형성된다. 그리고 인이온은 약 1012cm-3의 도스에서 기판(201)의 전체면에 걸쳐 주입되어, 약 1016cm-3의 불순물농도를 가진 n형 불순물영역, NLD(206)를 형성한다. 다음에, 인이온은 1015cm-2의 도스에서 마스크로서 패턴화된 포토레지스트를 사용해서 주입되어, 약 1019cm-3의 불순물농도를 가진 소스/드레인영역(207),(207')을 형성한다(도 13B).
기판(201)의 전체면에 중간층막, PSG(208)이 형성된다. 이 PSG(208)는 NSG(논도프실리케이트글라스)/BPSG(보로-포스포-실리케이트글라스) , 또는 TEOS(테트라에톡시실란)로 대체할 수 있다. 접촉구멍이 소스/드레인영역(207),(207')에 PSG(208)를 통해서 패턴화함으로써 형성된다. 다음에, Al은 스퍼터링에 의해 증착되며, 증착된 Al은 패턴화되어 Al전극(209)을 형성한다(도 13C). Ti/TiN등의 장벽금속은 Al전극(209)과 소스/드레인영역(207)사이에 바람직하게 형성되어, Al전극(209)과 소스/드레인영역(207),(207')사이의 옴접촉을 향상시킨다. 기판(201)의 전체면에 플라스마SiN(210)이 약 3000Å의 두께로 형성된 후, PSG(211)가 10000Å의 두께로 형성된다(도 13D).
드라이에칭스토퍼층으로서 플라스마SiN(210)을 사용하면, PSG(211)는 화소들 사이의 분리영역만이 에칭되지 않는 상태로 남아있도록 패턴화된다. 다음, 관통구멍(212)이 드레인영역(207')과 접촉하는 Al전극(209)상에 드라이에칭에 의해 패턴화된다(도 13E).
화소전극(213)이 스퍼터링 또는 EB(전자빔)종착에 의해 기판(201)상에 10000Å이상의 두께의 막으로 형성된다(도 14F). 화소전극(213)용 재료는 Al, Ti, Ta, 또는 W의 금속막, 또는 상기 금속의 화합물의 막이다.
화소전극(213)의 표면은 CMP에 의해 연마된다(도 14G). 연마량은 xÅ∼x+10000Å의 범위내에 있으며, 여기서 x는 화소전극의 두께(Å로)이다.
상기 공정에 의해 제조된 활성매트릭스기판의 표면에 정렬막(215)이 형성된다. 정렬막의 표면은 러빙처리 등의 정렬을 위해 처리되며, 또 스페이서(도시생략)를 개재해서 카운터전극에 접합된다. 액정(214)이 빈틈에 도입되어, 액정장치를 완성한다(도 14H).
본 실시예에 있어서, 대향전극 광투과성기판(220)파, 이 기판(220)상에 형성된 색필터(221), 블랙매트릭스(222), ITO 등으로 이루어진 공통전극(223) 및 얼라인먼트막, 즉 정렬막(215')으로 구성되어 있다.
본 실시예의 액티브매트릭스기판에 있어서는, 도 14H에 도시한 바와 같이, 화소전극(213)의 표면은 편평하고, 정렬막(215)의 표면도 인접화소전극간의 갭에 매립된 절연층에 의해 편평한 동시에 평활하다. 따라서, 이 기술에 의하면, 종래의 기술에 있어서의 화소전극의 표면조도에 기인한 단점, 즉 입사광의 산란에 의한 광이용효율의 하강, 나쁜 러빙에 기인한 콘트라스트하강 및 화소전극간의 레벨차에 기인한 횡방향전계에 의해 유발되는 밝은 선의 발생 등의 단점이 소거됨으로써, 표시화상의 화질을 향상시킬 수 있다.
[제 5실시 예]
도 15를 참조해서 제 5실시예를 설명한다.
도 15에 도시한 실시예는 도 1에 도시한 것과 유사하나, D/A변환기의 출력을 절환하는 절환수단(51)(스위치)이 D/A변환기(12)와 신호트랜스퍼스위치(17)사이에 설치되어 있는 점이 실질적으로 다르다(버퍼증폭기(14)는 생략되어 있음). 도 15에 있어서, 도 1과 동일한 부분은 동일한 부호로 표기하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 15에 도시한 실시예에서는, 디지털 화상신호는 수평주사회로(2)로부터의 출력과 동기해서 데이터래치회로(8)에 일단 기억된 후, D/A변환기(12)에 의해 아날로그신호로 변환된다. 이 아날로그신호는 D/A변환기출력절환수단에 의해 2개의 트랜스퍼스위치군(17)중 어느 하나로 선택적으로 도입되고, 이들 트랜스퍼스위치(17)는 트랜스퍼스위치선택수단(16)에 의해 선택적으로 온상태로되어 아날로그화상신호를 트랜스퍼스위치(17)를 통해 수직신호선(52)으로 전송한다. 수직주사회로(18)는주사선(51)을 선택하여 화상신호를 화소로 기록한다. 이와 같이 해서, 화상표시가 행해진다.
일반적으로, D/A변환기와 버퍼증폭기의 특징은 서로 약간 다르므로, 동일한 1개의 D/A변환기로부터 화상신호가 기록되는 화소신호블록마다, 예를 들면 도 1의 4화소신호마다 휘도가 다르게 될 수 있다. 이것을 피하기 위하여, 본 실시예에 있어서, D/A변환기절환수단을 이용해서 1개의 화소가 항상 동일한 D/A변환기에 접속되지 않도록 함으로써, 화소블록(즉, 본 실시예에 있어서의 각각 4개의 화소를 지닌 블록)의 휘도차를 저감시킬 수 있어, 보다 고화질의 표시를 실현할 수 있다.
다음에, 도 16에 도시한 실시예를 설명한다. 도 16에 도시한 회로의 도 15에 도시한 회로와 다른 점은, 입력되는 디지털 화상신호를 복수의 신호구역으로 분할하고 화상신호절환(다중)수단(55)을 설치하여 화상신호를 절환하는 점이다. 도 16에 도시한 실시예에 있어서, 화상신호를 다중회로(55)에 의해 절환해서 소정의 화소에 기록하여, D/A변환기출력을 절환할때의 소정의 화소에의 기록실패를 방지한다.
도 15 및 도 16의 실시예에 의하면, D/A변환기의 특성변화에 관계없이 우수한 화질의 화상이 표시된다.
[제 6실시 예]
도 17을 참조해서 제 6실시예를 설명한다.
도 17에 도시한 실시예는 도 1에 도시한 것과 유사하나, D/A변환기의 출력을 승압, 즉 증가시키는 부스터회로, 즉 엘리베이션회로(60)가 D/A변환기(12)와 신호트랜스퍼스위치(17)사이에 설치되어 있는 점이 다르다. 도 17에 있어서, 도 1과 동일한 부분은 동일한 부호로 표기하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 17에 도시한 실시예에서는 디지털 화상신호는, 수평주사회로(2)로부터의 출력과 동기해서 데이터래치회로(8)에 일단 기억된 후, 해당 디지털 신호는 D/A변환기(12)에 의해 아날로그신호로 변환된다. 이 아날로그신호는 부스터회로(60)에 의해 소정의 진폭으로 증폭되고, D/A변환기출력절환수단(16)에 의해 선택된 어느 하나의 트랜스퍼스위치(17)로 선택적으로 도입되어 아날로그화상신호를 트랜스퍼스위치를 개재해서 수직신호선(52)으로 전송된다. 수직주사회로(18)는 주사선(51)을 선택하여 화상신호를 화소로 기록한다. 이와 같이 해서, 화상표시가 행해진다.
일반적으로, 액정소자는 반전구동되어 액정의 열화를 방지한다. 그 결과, 액정에 인가된 전압의 진폭이 상당히 높게, 즉 액정재료에 따라 약 10볼트이상으로 된다. 본 실시예에 있어서, D/A변환기의 출력은 부스터회로에 의해 증가되어, D/A변환기의 전원전압을 낮추어 이 부분에 있어서의 전력을 절감할 수 있다.
도 18 및 도 19는 부스터회로의 각 예의 등가회로도이다. 이들 예에 있어서, 부스터회로는 입력부에 용량결합을 지닌 클램프형 증폭기이며, 이 클램프레벨은 원하는 바대로 설정할 수 있다. 도 18은 도 1의 이득용의 회로를 도시한 것이고, 도 19는 저항분할에 의해 이득을 설정할 수 있는 회로를 도시한 것이며, 도 20A 내지 도 20D는 동작데이터를 개념적으로 도시한 것이다. D/A변환기로부터의 출력은 반전사이클마다 비트반전에 의해 도 20A에 도시한 바와 같이 변환된다. 그러나, 액정에 인가된 신호는 대향전극의 전압에서 반전의 중심에서 반전될 필요가 있으므로, 이반전사이클에 대응해서 (Vclmp)를 변환시켜 도 20C에 도시한 바와같이 D/A변환기로부터의 판독전에 (φclmP)를 온상태로 절환하여 증폭기의 표준전압을 변화시킨다. 이것에 의해, 출력신호는 도 20D에 도시한 바와 같이 변화된다. 따라서, D/A변환기의 전원전압의 승압없이 반전구동을 행할수 있다, 본실시예에 의하면, D/A변환기의 전압을 낮출 수 있다.
[제 7실시 예]
도 21은 본 실시예의 D/A변환기의 등가회로도이다 도 21은 4비트의 화상신호의 경우를 도시한 것이다. 본 실시예는, 저항분할에 의해 5개의 기준전압을 2종류 구비한 회로, 극성반전 신호에 의해 상기 2종류의 5개의 기준전압중 1종류를 선택하는 수단, 상위 2비트를 복호화함으로써 5개의 기준신호중 2개의 기준신호를 선택하는 회로, 저항에 의해 2개의 기준전압간의 전압을 분리하는 회로 및 하위 2비트를 복호화함으로써 저항에 의해 분할된 상기 전압중의 하나를 선택하는 수단을 구비하고 있다. 도 21에 있어서, 2종류의 기준전압을 구비한 회로는 Vref1∼Vref4의 4개의 전압을 이용하나, Vref3 및 Vref4의 인가는 불필요하다(중앙의 2개의 저항이 없을 경우는 필수임).
액정장치는 일반적으로 반전구동되므로 액정물질의 열화를 방지한다. 본 실시예에 있어서는, 2종류의 기준전압이 D/A변환기의 정상구동 및 역전구동을 위해 발생되어, 반전사이클마다 해당 전압군이 절환되어 구동을 반전시킨다. 즉, INV펄스를 입력함으로써 스위치를 절환하여 기준전압을 반전시킨다. 전압분할비는 액정의 전압-휘도특성을 고려해서 결정된다. 출력된 아날로그신호는 정상 구동용의Vrsf4∼Vref2 및 역전구동용의 Vref1∼Vref3의 다이나믹 영역에 의존한다. 정상구동(INV:하이)에 있어서, 5개의 기준전압은 저항에 의해 분할된 Vref4∼Vref2의 전압이다. 2개의 인접기준전압 4군중 하나는, 화상신호의 상위2비트를 복호화함으로써 얻어진 신호에 의해 선택된다. 다른 저항분할은 상기 선택된 2개의 인접 기준전압간의 4개의 전압을 얻는다. 또, 4개의 전압중의 하나는 화상신호의 하위2비트를 복호화함으로써 선택된다. 이와 같이 해서 디지털-아날로그변환이 행해진다. 도 22는 본 실시예의 D/A변환기의 디지털-아날로그변환특성을 표시한 것이다.
반도체집적회로에 있어서 저항소자를 구성할 때, 도 23A 및 도 23B에 도시한 바와 같이, 제 2도전형 확산층은 일반적으로 제 1도전형 웰(Well)내에 형성된다. 이 pn접합부에 인가된 역바이어스는 이 접합부에서 공핍층을 넓힌다. 이와 같이 해서 공핍층의 폭은 바이어스상태에 따라 변하므로, 저항은 이 바이어스에 의존한다. 본 실시예에 있어서, 상위비트용의 저항소자 즉 기준전압부는 도 23A에 도시한 바와 같이 고농도(바람직하게는 1019cm-3이상)의 확산층에 의해 형성해도 되며, 하위비트용의 저항소자는 도 23B에 도시한 바와 같이 저농도의 확산층에 의해 형성해도 된다. 일반적으로, 공핍층의 폭은 불순물농도의 역수의 1/2제곱에 비례하므로, 상위비트는 바이어스의존성이 낮은 고정밀저항소자를 이용하고, 하위비트는 좁은 면적의 고저항바이어스의존성소자를 이용한다. 하위비트에 있어서, 각각의 저항용의 바이어스는 그다지 다르지 않으므로, 저항치도 그다지 다르지 않다. 따라서, 저농도의 확산층은 좁은 면적의 저항소자를 구성하는 것이 바람직하다. 한편, 상위비트에 있어서는 각각의 저항소자의 바이어스상태가 크게 다르므로, 저바이어스의존성저항소자를 이용할 필요가 있다.
본 실시예의 D/A변환기를 이용함으로써, D/A변환기의 단조를 확보하여, 정확도를 향상시켜, 회로면적을 저감할 수 있다.
[제 8실시예]
본 발명에서 이용되는 D/A변환기에 적용가능한 개선된 버퍼회로에 대해 설명한다. 도24는 버퍼회로의 구성을 도시한 것이다. 이 버퍼회로는 출력범위, 절환스위치 및 바이어스회로가 상이한 2개의 버퍼회로(11),(12)로 구성되어 있다.
이 버퍼회로는 일반적으로 전원전압의 출력범위의 전체(VSS∼VDD)를 커버할 수는 없다. 버퍼회로(11)에 있어서, 입력전압이 전원전압 VDD에 접근함에 따라, p형 트랜지스터(30),(31)의 D-S전압이 작게되어 동작이 선형영역으로 된다. 그 결과, 트랜지스터(30),(31)에 의해 공급된 전류가, 점점 작아지고, 최대동작주파수가 점점 낮아져, 최종적으로 전압이 출력전압의 상한에 이르게 된다. 한편, VSS 레벨근방의 입력은 상기와 같이 제한되지 않아, VSS측 근방의 전압출력을 가능으로 할 수 있다. 따라서, 버퍼회로(11)는 저전압측에 있어서 보다 넓은 출력범위를 지닌다. 한편, 버퍼회로(12)에 있어서는, 입력전압이 VSS에 접근함에 따라 n형 트랜지스터(37),(38)가 선형영역에 들어가므로, 해당 버퍼(12)는 버퍼(11)와 반대로 고전압측에서 보다 넓은 출력범위를 지닌다.
일반적으로, 액정소자는 반전구동되어 액정의 열화를 방지한다. 따라서, 본 실시예에 있어서, 출력범위가 다른 2개의 버퍼회로를 이용하여 정상구동 및 역전구동으로 절환됨으로써, 저전원전압에서 실질적으로 넓은 출력범위가 얻어진다.
이하, 도 25를 참조해서 동작을 상세히 설명한다. 단자(29)에 입력된 전압은, 반전신호입력단자(210)에 입력된 반전신호 및 반전신호입력단자(210)에 입력된 반전신호를 반전시키는 회로(211)로부터의 출력신호에 의해 선택된 절환스위치(21)∼(28)에 의해 선택된 버퍼회로로부터 출력된다. 절환스위치(21),(22),(27) 및 (28)는 p형 트랜지스터이고, 절환스위치(23),(24),(25) 및 (26)는 n형 트랜지스터이다. 반전신호입력단자(210)에 입력된 반전상의 하이레벨에서, 절환스위치(22), (23), (25), (26), (214)는 도전성 절환스위치(21), (24), (27), (28)(213)는 비도전성이다. 이 상태에서, 회로(12)의 버퍼회로(24)가 신호를 출력하면, 트랜지스터(30),(31),(32),(33),(34)의 게이트가 오프상태인채로 버퍼회로(11)가 닫힌다.
이 구성에 의하면, 입력전압레벨에 따라 의도하는 버퍼회로를 선택할 수 있으므로, 보다 넓은 출력범위를 얻을 수 있고, 전류는 비작동버퍼회로를 통해 흐르지 않으므로 소비전력의 증가가 방지된다.
[제 9실시예]
미소렌즈가 장착된 액정소자(패널)를 이용하는 신호패널형 풀컬러표시장치에 대해 설명한다.
본 발명의 발명자들은, 일본국 특원평 9-72646호에 있어서, R, G, B의 모자이크구조가 현저하여 표시된 화상의 화질이 낮아지는 종래의 투사형 표시장치의 단점을 해소하는 "신규의 신규한" 표시패널을 개시한 바 있다. 상기 일본국 특원평9-72646호에 개시된 표시패널은 화상유닛어레이와 미소렌즈어레이를 구비하고 있고; 상기 화상유닛어레이는 기판상에 미리 정해진 피치로 2차원적으로 배열된 화소유닛을 지니고, 상기 화소유닛은 3개의 컬러화소를 지니며, 그중 제 1 및 제 2컬러화소의 조합은 제 1방향으로 배열되어 있고 제 1 및 제 3컬러화소의 다른 조합은 제 2방향으로 배열되어 있으며, 이때, 제 1화소는 양 조합에 공통인 상태로 되어 있고; 상기 미소렌즈어레이는 기판상에 상기 제 1 및 제 2방향으로 배열된 2개의 컬러화소의 조합이 피치에 대응하는 피치로 상기 화상유닛어레이윗쪽에 2차원적으로 배열되어 있다.
본 실시예에 있어서는, 본 발명의 액정장치 및 표시장치에 상기 일본국 특원평 9-72646호에 개시된 표시패널을 적용하고 있다.
도 26A 내지 도 26C는 상기 특허출원명세서의 표시패널을 이용하는 투사형 액정표시장치의 광학계의 주요부를 대강 도시한 것으로, 도 26A는 평면도, 도 26B는 정면도, 도 26C는 측면도이다.
도 26A 내지 도 26C에 있어서, 투사렌즈(1)는, 미소렌즈가 장착된 액정장치를 이용한 표시패널(액정패널)(2)상에 표시된 화상정보를, 투사면상에 투사한다. (3)은 예를 들면 S편광광을 전송하고 P편광광을 반사하는 편광빔스플리터(PBS); (40)은 R(적색광)-반사용 다이크로익미러; (41)은 B/G(청색 및 녹색광)반사용 다이크로익미러; (42)는 B(청색광) 반사용 다이크로익미러(43)은 모든 색을 반사하는 고반사경; (50)은 프레넬렌즈; (51)은 볼록렌즈; (6)은 막대형 인티그레이터; (7)은 타원형 반사경; (8)은 금속할라이드, UHP 등의 아크램프(광원); (8a)는 타원형반사경의 중심에 위치된 아크램프의 발광면이다.
R(적색광)반사용 다이크로익미러(40), B/G(청색 및 녹색광)다이크로익미러(41) 및 B(청색광)반사용 다이크로익미러(42)은 각각 도 27C, 도 27B 및 도 27A에 표시한 바와 같은 분광반사특성을 지닌다. 고반사경(43)과 함께 이들 이색경은 도 28에 도시한 바와 같이 3차원적으로 배열되어 있다, 도 28에 있어서, 고반사경(43)은 G/R반사에 관련되어 있다. 이들 각 거울은 광원(8)으로부터 방출된 백색조명광을 R, G 및 B의 3색으로 분리하여 3차원적으로 상이한 방향으로부터 각 색에 의해 액정패널(2)을 조명한다.
이하, 광원(8)으로부터의 광속의 주행과정에 따라 설명을 행한다. 램프(8)로부터 방출된 백색광은 타원형 반사경(7)에 의해 인티그레이터(6)의 입구(입사면)(6a)에 집광되어, 광속은 인티그레이터(6)를 개재한 주행중에 그 내부에서의 반사의 반복에 의해 균일한 분광강도분포로 된다. 인티그레이터(6)의 방출출구(6b)로부터 방출된 광속은 볼록렌즈(51) 및 프레넬렌즈(50)에 의해 x축방향(도 26B에 있어서)으로 평행하게 변화되어 B반사용 다이크로익미러(42)에 도달한다.
B반사용 다이크로익미러(42)에서, B광(청색광)만이 R반사용 다이크로익미러(40)을 향한 z축으로 소정의 각도를 z축방향에 있어서 아래쪽(도 26B에 있어서)으로 반사된다. B광이외의 컬러광(R/G광)은 B반사용 다이크로익미러(42)을 통과해서 R반사용 이색경(40)을 향한 z축방향(하향)에 있어서 직각으로 고반사경(43)에 의해 반사된다.
도 26A에 있어서, B반사용 다이크로익미러(42) 및 고반사경(43)은 z축방향(하향)에 있어서 인티그레이터(6)로부터의 광속을 반사하도록 설치되어 있다. 고반사경(43)은 x-y평면에 대해서 정확히 45°의 경사각으로 y축방향의 회전축에 대해 경사져 있다. B반사용 다이크로익미러(42)도 마찬가지로 x-y평면에 대해서 45°이하의 경사각으로 y축방향의 회전축에 대해 경사져 있다. 이것에 의해서, R/G광은 z축방향에서 고반사경(43)에 의해 반사되는 한편, B광은 z축에 대해서 소정의 각도(x-z평면에서 경사진 상태)로 하향으로 B반사용 다이크로익미러(42)에 의해 반사된다. 액정패널(2)상의 B광 및 R/G광의 조명영역을 일치시키기 위하여, 고반사경(43) 및 B반사용 다이크로익미러(42)의 시프트 및 경사정도를, 각 색의 주선이 액정패널(2)에서 교차하도록 조정한다.
상기한 바와 같이 하향 즉, 아래쪽(z축방향에서)으로 향한 R/G/B광은 B반사용 다이크로익미러(42) 및 고반사경(43) 및 위치한 R반사용 다이크로익미러(40) 및 B/G반사용 다이크로익미러(41)을 향해 주행한다. B/G반사용 다이크로익미러(41)은 x-y평면에 대해서 정확히 45°의 경사각으로 x축방향에 있어서, 경사축에 대해 경사져 있고, R반사용 다이크로익미러(40)도 x-z평면에 대해서 45°이하의 경사각으로 x축방향에 있어서 경사축에 대해 경사져 있다.
이것에 의해, 도입된 R/G/B광중, B/G광이 R반사용 다이크로익미러(40)을 통과하여, y축의 양이 방향에 있어서 직각으로 B/G반사용 다이크로익미러(41)에 의해 반사된 후, PBS(3)에 의해 편광되어, x-z평면에서 수평방향으로 배치된 액정패널(2)을 조명한다.
도입된 R/G/B광중, x축에 대해서 소정의 각도로(x-z평면에서 경사진)전술한바와 같이 주행하는 (도 26A 및 도 26B참조)B광은 B/G반사용 다이크로익미러(41)에 의해 반사되어, y축에 대해서 소정각도로(x-y평면에서 경사진)액정패널(2)을 조명한다.
G광은, y축의 양의 방향에 있어서 직각으로 B/G반사용 다이크로익미러(41)에 의해 반사되고, PBS(3)에 의해 편광된 후, 수직으로, 즉 0°의 입사각으로 액정패널을 조명한다.
R광은, y축의 양의 방향에 있어서 B/G반사용 다이크로익미러(41)앞에 위치된 R반사용 다이크로익미러(40)에 의해 반사된 후, 도 26C에 도시한 바와 같이 y축에 대해서 소정의 각도로(x-y평면에서 경사진)y축의 양의 방향을 주행하여, PBS(3)를 통과함으로써 편광되어, y축에 대해서 상기 소정의 각도의 입사각으로(y-z평면방향에서) 액정패널(2)을 조명한다.
액정패널(2)상에 R, G, B의 3색의 조명영역을 일치시키기 위하여, B/G반사용 다이크로익미러(41)과 R반사용 다이크로익미러(40)의 시프트 및 경사정도를, 상기와 마찬가지로, 액정패널(2)에서 각색의 주선이 교차하도록 조정하다.
도 27A 내지 도 27C에 표시한 바와 같이, B/G반사용 다이크로익미러(41)의 컷오프파장은 570nm이고, R반사용 다이크로익미러(40)의 컷오프파장은 600nm이다. 따라서, 불필요한 오렌지색광이 B/G다이크로익미러(41)을 통과하여, 광로의 바깥쪽으로 인도되어 최적의 색균형이 얻어진다.
후술하는 바와 같이, R, G 및 B색은 각각 반사 및 편광·변조되어, 재차 PBS(3)로 도입되어, x축의 양의 방향에 있어서 PBS(3)의 PBS면(3a)에서 반사된다.이때의 광속은 투사렌즈(1)에 도입되고, 해당 투사렌즈(1)는 액정패널(2)에 표시된 화상을 화면(도시생략)상에 확대투사한다.
R, G 및 B의 광속은 각각 상이한 입사각으로 액정패널(2)에 도입되므로, 상이한 반사각으로 반사된다. 따라서, 투사렌즈(1)는 모든 광속을 수광하도록 충분한 직경과 개구를 지니는 것을 사용한다. 또한, 투사렌즈(1)에 도입된 각 광속의 경사각은 미소렌즈를 전후로 통과하여 평행하게 되어 액정패널(2)에 대한 입사각의 경사를 유지한다.
한편, 종래의 투과형 액정패널(LP)에 있어서는, 도 38에 도시한 바와 같이, 액정패널(LP)로부터 방출된 광속이 미소렌즈(16)의 집광작용과 결합하여 크게 발산하므로, 광속을 수광하기 위하여 개구수가 큰 대형의 투사렌즈를 필요로 한다.
도 38에 있어서, (16)은 복수의 미소렌즈(16a)가 소정의 피치로 배열되어 있는 미소렌즈어레이; (17)은 액정층; (18)은 R(적색), G(녹색) 또는 B(청색)의 컬러화소이다.
도 38에 있어서, R(적색), G(녹색) 및 B(청색)의 조명광속이 액정(LP)에 상이한 각도로 도입되고 각색의 광속이 각각의 컬러화소(18)에 도입된다. 이와 같이 해서, 색필터를 필요로 하지 않는 표시패널이 구성되어, 높은 광이용효율을 발휘한다. 이러한 표시패널을 이용하는 종래의 투사형 표시장치는, 싱글패널형 액정패널에 의해서도 밝은 풀컬러화상을 투사에 의해 표시할 수 있다.
종래, 이러한 미소렌즈를 지닌 표시패널을 이용하는 투사형 표시장치에 있어서, 표시화상의 R, G, G의 각각의 컬러화소(18)가 확대투사되므로 R, G 및 B의 모자이크구조가 현저해진다. 이것에 의해 표시화상의 화질이 손상되므로 불리하다.
전술한 바와 같은 본 발명에 있어서는, 액정패널(2)에서의 광속의 발산이 저감되어, 개구수가 작은 투사렌즈를 이용해도 R, G 및 B의 모자이크구조가 현저해지는 일없이 화면상에 충분히 밝은 화상을 투사할 수 있으므로, 본 발명에 있어서는 보다 소형의 투사렌즈를 이용할 수 있다.
이하, 본 발명의 액정패널(2)에 대해 설명한다. 도 29는 본 발명의 액정패널(도 26C에 있어서의 y-z평면에 상당함)의 개략적 확대단면도이다. 도 29에 있어서, 본 발명의 특성인 수평방향에서의 회로는, 이미 다른 실시예에서 상세히 설명하였으므로 생략한다.
도 29에 있어서, (21)은 미소렌즈기판(유리기판); (22)는 미소렌즈, (23)은 시트유리; (24)는 광투과성 대향전극; (25)는 액정층; (26)은 화소전극; (27)은 액티브매트릭스구동회로; (28)은 실리콘반도체기판이다. 미소렌즈(22)는 유리기판(알칼리형 유리)(21)의 표면상에 이온교환법에 의해 형성되어, 화소전극(26)의 피치의 2배의 피치로 2차원적으로 배열되어 있다.
액정층(25)은, 반사형에 적합한 HAN, DAP 등의 ECB모드네마틱액정을 이용하고, 도면에 도시하지 않은 정렬층에 의해 소정의 위치맞춤이 유지된다. 화소전극(26)은 Al(알루미늄)로 형성되어, 반사경으로서도 기능한다. 또, 화소전극(26)은 패터링후의 최종단계에서 상기 CMP처리되어, 표면의 편평도 및 반사율이 개선되어 있다.
액티브매트릭스구동회로(27)는 실리콘반도체기판(28)상에 설치되어 있다. 수평방향구동회로 및 수직방향구동회로를 포함하는 액티브매트릭스구동회로(27)는, R, G, B의 원색의 화상신호를 R, G, B의 소정의 화소에 기록하기 위한 것이다. 화소전극(26)은, 색필터를 지니고 있지 않더라도, 상기 액티브매트릭스구동회로(27)에 기록된 원색화상신호에 의해 R, G, B화소로서 구별하여, 후술하는 R, G, B화소배열을 구성한다.
먼저, 액정패널(2)로 향하는 조명광중 G광을 설명한다. 전술한 바와 같이, G광의 주선은 PBS(3)에 의해 편광된 후, 액정패널(2)에 수직으로 도입된다. 일례로서, 1개의 미소렌즈(22a)에 도입된 광선중 하나가, 도 29에 있어서 화살표 G(in/out)로 표시되어 있다. 도 29에 도시한 바와 같이, G선은 미소렌즈(22a)에 의해 집광되어 Al로 이루어진 G화소전극(26g)으로 도입된 후, 동일 미소렌즈(22a)를 통해 반사됨과 동시에 액정패널(2)밖으로 방출된다. 액정층(25)의 전후를 통과함으로써, G선 (편광되어 있음)은 화소전극(26g)과 대향전극(24)간의 화소전극(26g)에 인가된 신호전압에 의해 형성된 전계의 작용하에 액정에 의해 변조되고, 액정패널(2)로부터 방출되어 PBS(3)로 되돌아온다. PBS면(3a)에 의해 반사되어 투사렌즈(1)로 향한 광량은, 변조정도에 의존하여 화소의 표시의 치밀하고 밝은 계조를 유발한다.
도면에 있어서의 횡단면(y-2평면)내의 사선방향으로 도입된 R광도 PBS(3)에 의해 편광된 후, 예를 들면, 미소렌즈(22b)에 도입된 R광이 집광됨으로써, 화살표 R(in)로 표시한 바와 같이 미소렌즈(22b)바로 아래위치로부터 변위된 R화소전극(26r)을 조명한다. 이 R광은 화소전극(26r)에 의해 반사되어화살표R(out)로 표시된 바와 같이 인접미소렌즈(22a)(-z방향에 인접)를 통해서 액정패널(2)밖으로 방출된다. G광(편광되어 있음)도, 화소전극(26r)과 대향전극(24)간의 화소전극(26r)에 인가된 신호전압에 의해 형성된 전계의 작용하에 액정에 의해 변조되고, 액정패널(2)로부터 방출되어 PBS(3)로 되돌아온다. 그후, R광은 상기 G광에서와 마찬가지 처리에 있어서의 화상광의 일부로서 투사렌즈(1)에 의해 투사된다.
또한, 도 29에 있어서, G화소전극(26g)상의 G광과 R화소전극(26r)상의 R광은 서로 중첩되어 간섭하는 것으로 보이나, 이 겉보기 중첩은 액정층(25)의 개략적으로 확대된 두께에 기인한 것일뿐, 실제로는, 액정층(25)의 두께는 5㎛정도로, 50∼100㎛인 시트유리(23)의 두께에 비해서 매우 얇으므로, 이러한 광간섭은 화소크기에 관계없이 발생하지 않는다.
도 30A 내지 도 30C는 본 실시예에 있어서의 색분해 및 색합성의 원리를 설명하기 위한 도면으로, 도 30A는 액정패널(2)의 개략적 평면도, 도 30B 및 도 30C는 각각 30B-30B(x방향) 및 30C 및 30C(z방향)에서의 개략적 단면도이다.
도 30C는 y-z단면을 도시한 도 29에 대응하는 것으로서, 1화소분의 각각의 미소렌즈(22)에 대해서 G광 및 R광의 도입 및 방출상태를 도시한 것이다. 동 도면에 도시한 바와 같이, 제 1컬러화소로서의 각각의 G화소전극은 각각의 미소렌즈(22)의 중심바로아래에 설치되고, 제 2컬러화소로서의 각각의 R화소전극은 각각의 미소렌즈(22)간의 경계바로 아래에 설치되어 있다. 따라서, R광의 입사각은, 입사각θ의 tanθ가 미소렌즈(22)와 화소전극(26)간의 거리에 대한 화소피치(B화소와 R화소간)의 비율가 동일하도록 선택하는 것이 바람직하다.
도 30B는 액정패널(2)의 x-y단면에 상당하는 것으로서, 이 x-y단면에 있어서, 제 3컬러화소로서의 B화소전극과 G화소전극이 도 30C에 도시한 바와 마찬가지로 교호로 설치되고, 각각의 G화소전극은 각각의 미소렌즈(22)의 중심바로아래쪽에 설치되고, 제 3컬러화소로서의 각각의 R화소전극은 각각의 미소렌즈(22)간의 경계바로아래쪽에 설치되어 있다.
PBS(3)에 의해 편광된 후 액정패널(2)을 조명하는 B광은, 단면(x-y평면)내에서 사선으로 도입된다. 따라서, 미소렌즈(22)를, 통해서 도입되는 B광은 R광과 마찬가지로 B화소전극에 의해 반사되어, 도면에 도시한 바와 같이 B광도입용에 이용된 것에 대해서 x방향에 있어서 인접한 미소렌즈를 통해 방출된다. B화소전극상의 액정층(25)에 의한 B광의 변조와, 액정패널(2)로부터의 B광의 투사는 상기 G광 및 R광과 마찬가지로 행해진다.
각각의 B화소전극은 각각의 미소렌즈(22)간의 경계바로아래쪽에 설치되므로, B광의 입사광은, 입사각θ의 tanθ가 미소렌즈(22)와 화소전극(26)간의 거리에 대한 화소피치(G 및 B화소)의 비율과 동일하도록 선택하는 것이 바람직하다.
본 실시예에 있어서의 액정패널(2)에서는, R, G 및 B화소는, 전술한 바와 같이, z방향(제 1방향)에서는 RGRGRG‥‥로서, x방향에서는 BGBGBG‥‥로서 배열되어 있다. 도 30A는 각 화소의 평면배열을 도시한 것이다.
화소(컬러요소)의 크기는 수직방향 및 수평방향양쪽에서 미소렌즈(22)의 크기의 거의 절반이며, 화소의 피치도 미소렌즈(22)의 피치의 절반이다. G화소는 평면도에 있어서, 미소렌즈(22)의 중심바로아래쪽에 위치되고, R화소는 미소렌즈(22)간의 경계아래쪽에 z방향에 있어서 C화소사이에 위치되고, B화소는 미소렌즈(22)간의 경계아래쪽에 x방향에 있어서 G화소사이에 위치되어 있다. 1개의 미소렌즈유닛의 형상은 직사각형(화소크기의 2배)이다.
도 31은 본 실시예의 액정패널의 일부의 확대평면도이다. 동 도면에 있어서 점선으로 표시된 격자선(29)은 각각의 화소를 구성하는 R, G, B의 화소유닛군이 다.
복수의 화소유닛은 기판상에 소정피치로 2차원적으로 배열되어 화소유닛어레이를 구성한다. 도 29에 있어서의 액티브매트릭스구동회로(27)에 의한 각각의 R, G, B화소의 구동시, 점선으로 표시된 격자선(29)으로 구획된 화소유닛은 동일한 화소점에 대응하는 R, G, B화상신호에 의해 구동된다.
R화소전극(26r), G화소전극(26g) 및 B화소전극(26b)으로 이루어진 화소에 있어서, R화소전극(26r)은 화살표r1로 표시된 바와 같이 미소렌즈(22b)를 통해서 사선으로 도입된 R광에 의해 조사되고, 반사된 R광은 전술한 바와 같이 화살표r2로 표시된 바와 같이 미소렌즈(22)를 통해서 방출된다. B화소전극(26b)은 화살표 b1로 표시된 바와 같이 미소렌즈(22c)를 통해서 사선으로 도입된 B광에 의해 조사되고, 반사된 B광도 전술한 바와 같이 화살표b2로 표시된 바와 같이 미소렌즈(22a)를 통해서 방출된다. 또한 G화소전극(26g)은 도면에 대해서 직교하는 화살표g/2로 표시한 바와 같이 미소렌즈(22a)를 통해서 수직으로(도면의 정면에서 이면쪽으로)도입된 G광에 의해서 조사되고, 반사된 G광은 전술한 바와 같이 수직으로(도면의 정면쪽으로)동일한 미소렌즈(22a)를 통해서 방출된다.
이와 같이 해서, 액정패널(2)에 있어서의 1개의 화소를 구성하는 R, G 및 B화소유닛에 있어서, 각각의 원색조명광은 상이한 각 조명위치로부터 도입되나, 동일한 미소렌즈(이 경우 미소렌즈(22a))를 통해서 방출된다. 이것은 기타 모든 화소(R, G, B화소유닛)에 있어서도 마찬가지이다.
도 32는 액정패널(2)로부터 방출된 광전체의 PBS(3) 및 투사렌즈(1)를 통한 화면(9)상에의 개략적인 투사를 도시한 것이다. 도 31에 도시한 바와 같은 액정패널(2)을 이용한다. 광학계를 조정하여, 화면(9)상에, 액정패널(2)의 미소렌즈(22)의 위치 및 그 근방의 투사화상을 형성한다. 투사된 화상은 화상유닛으로 구성되고, 각 유닛은, 미소렌즈(22)의 격자내의 R, G, B화소단위로부터 방출된 혼색광, 즉, 도 34에서 (900)으로 표시한 1개의 화소유닛혼색이다.
본 실시예에 있어서, 도 31의 액정패널(2)에 의하면, 미소렌즈(22)의 배열평면 및 그 근방이, 화면과 거의 공액이 되도록 조정하여, 화면상에 R, G, B의 모자이크가 없는 고화질의 컬러화상표시를 얻을 수 있다.
도 33은 본 실시예의 투사형 표시장치의 전체의 구동회로계를 도시한 블록도 이다. 도 33에 있어서, 패널구동기(10)는 R, G, B의 화상신호를 발생함과 동시에, 대향전극(24)을 구동하기 위한 신호와, 각종 타이밍신호도 발생하다. I/O인터페이스(12)는 화상신호 및 제어전송신호를 기준화상신호로 복호하고, 디코더(11)는 인터페이스(12)로부터의 기준화상신호를 R, G, B원색의 화상신호 및 동기신호로 복호하고, 밸러스트(14)는 아크램프(8)를 구동해서 온상태로 한다. 또, 전원회로(15)는각각의 회로블록에 전력을 인가하고, 제어기(13)는 도면에 도시하지 않은 동작계를 포함하고 있으며, 상기 회로블록을 일괄적으로 제어한다.
이와 같이 해서 본 실시예의 투사형 액정표시장치는 R, G, B의 모자이크가 없는 고화질의 컬러화상을 표시할 수 있다.
도 35는 본 실시예의 다른 형태의 액정패널의 일부의 확대도이다. 이 패널에 있어서, 제 1화소로서의 B화소는 미소렌즈(22)의 각각의 중심의 바로 아래쪽에 배열되고, 제 2화소로서의 G화소는 B화소사이에 설치되어 좌우방향으로 B와 G의 교호배열을 부여하고, R화소는, B화소사이에 수직방향으로 설치되어 B와 R의 교호배열을 부여한다. 이러한 구성에 있어서, B광을 수직으로, R광 및 G광을 사선으로(서로 다른 방향에서 동일각도로)도입해서, R, G, B 각 화소유닛에 의해 반사된 각 색광을 동일한 미소렌즈를 통해 방출가능하게 함으로써 상기 예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 제 1화소로서의 R화소를 미소렌즈(22)의 중심바로아래쪽에 각각 설치하고, 다른 색의 화소를 좌우방향 또는 수직방향으로 교호로 배치해도 된다.
[제 10실시 예]
이하, 제 9실시예의 다른 예, 즉 제 10실시예에 대해 설명한다. 이 예의 제 9실시예와의 다른 점은, 대향기판으로서 시트유리(23)를 이용하고, 이 시트유리(23)상에 미소렌즈(220)를 리플로법에 의해 열경화성 수지로 형성하고, 또한 스페이서컬럼(251)을 포토리소그래피법에 의해 비화소부에 감광수지로 형성한 점에 있다.
도 37A는 액정패널(20)의 부분평면도이다. 도 37A에 있어서, 스페이서컬럼(251)은 미소렌즈(220)의 코너에서 비화소위치에 화소와 동일한 피치로 형성되어 있다. 도 37B는 스페이서컬럼(251)의 위치를 통과하는 선37B-37B를 따라 절단한 단면도이다. 이 스페이서컬럼은, 시트유리(23)의 편평도와 액정의 충전용이성이라는 모순적인 파라미터를 동시에 충족시키도록 10∼100개의 화소의 피치에 매트릭스 형상으로 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 이 예에 있어서는, 금속막패턴으로 구성된 차광층(221)을 설치하여 미소렌즈의 경계부를 통한 누설광의 침입을 방지하고 있다. 이 차광에 의해 누설광에 기인한 (각각의 원색의 혼합에 기인한)투사화상의 포화하강 및 투사화상의 콘트라스트하강이 방지되므로, 본 예의 액정패널(220)을 이용한 제 9실시예와 마찬가지 구성의 투사형 표시장치는 고화질의 더욱 깨끗한 화상을 제공한다.
이상, 제 1내지 제 10실시예에 표시한 바와 같이, 본 발명의 액정장치는, 외부구동회로의 부품점수를 저감할 수 있고, 아날로그입력계의 액정장치와 같은 액정소자의 직접구동에 비해서 디지털 입력계를 이용함으로써 화상신호선에의 부하를 저감할 수 있으며, 1개의 D/A변환기에의 부하를 저감할 수 있는 동시에 액정소자에의 기록시간을 길게하여 구동주파수를 낮추고 액정장치전체로서의 소비전력을 감소시켜, 저소비전력에 기인한 고정세화상을 얻을 수 있고, 또한, 전기적 노이즈를 감소시켜 고화질을 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.

Claims (47)

  1. 주사선 및 신호선의 교차점에 대응해서 매트릭스형상으로 설치된 복수개의 스위칭소자, 상기 스위칭소자에 접속된 복수개의 화소전극 및 상기 스위칭소자에 신호를 입력하는 수평회로와 수직회로를 가진 매트릭스기판에 있어서,
    상기 매트릭스기판은, 디지틀화상신호에 의거해서 화상데이터를 샘플링하는 수평주사회로와, 상기 수평주사회로로부터의 출력과 동기해서 데이터를 기억하는 래치회로와, 상기 래치회로로부터의 출력을 아날로그신호로 변환하는 D/A변환기와, 상기 D/A변환기와 신호선 사이에 설치된 복수개의 신호트랜스퍼스위치와, 상기 신호트랜스퍼스위치중의 적어도 하나를 선택하는 선택회로를 구비한 것을 특징으로 하는 매트릭스기판.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 아날로그신호는 선택회로의 모든 출력에 있어서 상기 신호트랜스퍼스위치를 개재해서 신호선에 인가되는 것을 특징으로 하는 매트릭스기판.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 D/A변환기의 수M은 수평방향으로 배열된 상기 스위칭 소자의 수N보다 작고, 아날로그신호는 하나의 변환기로부터 그 수가 수평방향으로 배열된
    Figure pat00002
    인 복수의 스위칭소자로 순차 입력되는 것을 특징으로 하는 매트릭스기판.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 선택회로는 시프트레지스터로 구성된 것을 특징으로 하는 매트릭스기판.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 스위칭소자는 CMOS트랜지스터로 구성된 것을 특징으로 하는 매트릭스기판.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 매트릭스기판은 화상데이터와 함께 신호극성반전신호를 입력하여 D/A변환기의 아날로그출력의 극성을 반전시키는 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 매트릭스기판.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 매트릭스기판은 화상데이터와 함께 신호극성반전신호를 입력하여 D/A변환기의 아날로그출력의 극성을 반전시키는 수단을 더 구비하고, 상기 D/A변환기는 화상데이터비트의 비트수보다 1비트 많은 비트를 입력할 수 있고, 신호극성반전신호는 D/A변환기의 최상위비트에 입력되는 것을 특징으로 하는 매트릭스기판.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 매트릭스기판은 D/A변환기로부터 입력되는 신호트랜스퍼스위치중 적어도 2개의 군중 하나를 선택하는 절환스위치를 더 구비한 것을 특징으로 하는 매트릭스기판.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 화상데이터는 분할상태로 입력되고, 샘플링은 수평주사회로에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 매트릭스기판.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 매트릭스기판은 상기 분할된 화상데이터의 절환을 위한 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 매트릭스기판.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 매트릭스기판은 상기 D/A변환기의 출력을 상승시키는 엘리베이션회로를 더 구비한 것을 특징으로 하는 매트릭스기판.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 엘리베이션회로는 클램프형 증폭기로 이루어진 것을 특징으로 하는 매트릭스기판.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 D/A변환기는 보다 상위의 비트 및 보다 하위의 비트의 디지틀신호를 해독해서 직렬접속된 저항소자의 일점을 선택함으로써 아날로그신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 매트릭스기판.
  14. 제 13항에 있어서, 저항분할을 위한 상기 저항소자는 반도체기판내의 확산층으로 이루어지고, 보다 상위의 비트용의 저항소자로 이루어진 확산층의 불순물농도는 보다 하위의 비트용 저항소자로 이루어진 것보다 더 높은 것을 특징으로 하는 매트릭스기판.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 D/A변환기는 적어도 2개의 아날로그버퍼회로 및 2개의 버퍼회로중 하나를 선택하는 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 매트릭스기판.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 2개의 버퍼회로가 양의 극성 및 음의 극성을 위해 각각 사용되는 것을 특징으로 하는 매트릭스기판.
  17. 제 1항에 있어서, 상기 화소전극은 화학적 기계적 연마에 의해 연마되는 것을 특징으로 하는 매트릭스기판.
  18. 주사선 및 신호선의 교차점에 대응해서 매트릭스형상으로 설치된 복수의 스위칭소자, 상기 스위칭소자에 접속된 복수의 화소전극 그리고 상기 신호를 스위칭소자에 입력하는 수평회로 및 수직회로를 가진 매트릭스기판과, 상기 매트릭스기판에 대향하는 카운터기판과, 상기 매트릭스기판과 상기 카운터기판 사이에 위치한 액정재료로 이루어진 액정장치에 있어서,
    상기 매트릭스기판은, 디지틀화상신호에 의거해서 화상데이터를 샘플링하는 수평주사회로와, 상기 수평주사회로로부터의 출력과 동기해서 상기 데이터를 기억하는 래치회로와, 상기 래치회로로부터의 출력을 아날로그신호로 변환하는 D/A변환기와, 상기 D/A변환기의 출력에 접속된 복수의 신호트랜스퍼스위치와, 상기 신호트랜스퍼스위치의 적어도 하나를 선택하는 선택회로를 구비한 것을 특징으로 하는 액정장치.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 아날로그신호는 상기 선택회로의 모든 출력에 있어서 상기 신호트랜스퍼스위치를 개재해서 신호선에 공급되는 것을 특징으로 하는 액정장치.
  20. 제 18항에 있어서, 상기 D/A변환기의 수M은 수평방향으로 설치된 상기 스위칭소자의 수N보다 작고, 아날로그신호는 하나의 변환기로부터 그 수가
    Figure pat00003
    이고 수평방향으로 설치된 스위칭소자로 순차 입력되는 것을 특징으로 하는 액정장치.
  21. 제 18항에 있어서, 상기 선택회로는 시프트레지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 역정장치.
  22. 제 18항에 있어서, 상기 스위칭소자는 하나의 CMOS트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정장치.
  23. 제 18항에 있어서, 상기 매트릭스기판은 화상데이터와 함께 신호극성반전신호를 입력하여 D/A변환기의 아날로그출력의 극성을 반전시키는 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 액정장치.
  24. 제 18항에 있어서, 상기 매트릭스기판은 화상데이터와 함께 신호극성반전신호를 입력하여 D/A변환기의 아날로그출력의 극성을 반전시키는 수단을 더 구비하고, 상기 D/A변환기는 화상데이터비트수보다 1비트 많은 비트를 입력할 수 있고, 신호극성반전신호는 D/A변환기의 최상위비트에 입력되는 것을 특징으로 하는 액정장치.
  25. 제 18항에 있어서, 상기 매트릭스기판은 상기 D/A변환기로부터 입력되는 적어도 2군의 신호트랜스퍼스위치중 하나를 선택하는 절환스위치를 더 구비한 것을 특징으로 하는 액정장치.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 화상데이터는 분할되어 공급되고, 샘플링은 수평주사회로에 의해서 행해지는 것을 특징으로 하는 액정장치.
  27. 제 26항에 있어서, 상기 매트릭스기판은 분할된 화상데이터를 절환하는 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 액정장치.
  28. 제 18항에 있어서, 상기 매트릭스기판은 상기 D/A변환기의 출력을 상승시키는 부스터회로를 더 구비한 것을 특징으로 하는 액정장치.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 부스터회로는 클램프형 증폭기로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정장치.
  30. 제 18항에 있어서, 상기 D/A변환기는 보다 상위의 비트 및 보다 하위의 비트의 디지틀신호를 해독해서 직렬로 접속된 저항소자의 한점을 선택함으로써 아날로그신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 액정장치.
  31. 제 30항에 있어서, 저항분할을 위한 상기 저항소자는 반도체기판내의 확산층으로 이루어지고, 보다 상위의 비트용의 저항소자로 이루어진 확산충의 확산농도는 보다 하위의 비트용의 저항소자로 이루어진 것보다 높은 것을 특징으로 하는 액정장치.
  32. 제 18항에 있어서, 상기 D/A변환기는 적어도 2개의 아날로그버퍼회로와 상기 2개의 버퍼회로중 하나를 선택하는 회로로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정장치.
  33. 제 32항에 있어서, 상기 2개의 버퍼회로는 각각 양의 극성과 음의 극성을 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 액정장치.
  34. 제 18항에 있어서, 상기 화소전극은 화학적 기계적인 연마에 의해 연마되는 것을 특징으로 하는 액정장치.
  35. 제 18항 내지 제 34항 중의 어느 한 항 기재의 액정장치를 사용하는 표시장치에 있어서, 상기 표시장치는 액정장치로서 반사형 액정판넬을 사용하고, 광원으로부터 나오는 광을 액정판넬에 조사하고 반사된 광을 광시스템을 개재해서 스크린에 조사함으로써 화상을 표시하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  36. 제 18항 내지 제 34항 중의 어느 한 항 기재의 액정장치를 사용하는 표시장치에 있어서, 상기 표시장치는 화소유닛어레이와 마이크로렌즈어레이를 구비하고,
    상기 화소유닛어레이는 기판에 소정의 피치로 2차원적으로 배열된 화소유닛들을 가지며, 상기 각 화소유닛은 3개의 컬러화소를 가지고, 제 1 및 제 2의 컬러화소의 조합은 제 1방향으로 배열되고, 제 1 및 제 3컬러화소의 또 다른 조합은 2개의 조합이 제 1컬러화소를 공유하도록 제 2방향으로 배열되어 있으며,
    상기 마이크로렌즈어레이는 기판상의 상기 제 1 및 제 2방향으로 배열된 2개의 컬러화소조합의 피치에 대응하는 피치로 상기 화소유닛어레이위에 2차원적으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  37. 주사선 및 신호선의 교차점에 대응해서 매트릭스형상으로 배치된 복수개의 스위칭소자, 상기 스위칭소자에 접속된 복수개의 화소전극, 상기 스위칭소자에 신호를 입력하는 수평회로 및 상기 주사선을 구동하는 수직회로를 가진 매트릭스기판에 있어서,
    상기 매트릭스기판은, 디지틀화상신호에 의거해서 화상데이터를 샘플링하는 수평주사회로와, 상기 수평주사회로로부터의 출력과 동기해서 데이터를 기억하는 래치회로와, 상기 래치회로로부터의 출력을 아날로그신호로 변환하는 D/A변환기와, 상기 화상데이터와 함께 신호극성반전신호를 입력하고, 이 신호극성반전신호에 의거해서 상기 D/A변환기의 아날로그출력의 극성을 반전시키는 극성반전수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 매트릭스기판.
  38. 제 37항에 있어서, 상기 스위칭소자는 CMOS트랜지스터인 것을 특징으로 하는 매트릭스기판.
  39. 제 37항에 있어서, 상기 D/A변환기는 화상데이터비트의 비트수보다 1비트 많은 비트를 입력할 수 있고, 신호극성반전신호는 D/A변환기의 최상위비트에 입력되는 것을 특징으로 하는 매트릭스기판.
  40. 제 37항에 있어서, 상기 매트릭스기판은 상기 D/A변환기의 출력을 상승시키는 부스터회로를 가진 것을 특징으로 하는 매트릭스기판.
  41. 제 40항에 있어서, 상기 부스터회로는 클램프형 증폭기인 것을 특징으로 하는 매트릭스기판.
  42. 주사선 및 신호선의 교차점에 대응해서 매트릭스형상으로 배치된 복수개의 스위칭소자, 상기 스위칭소자에 접속된 복수개의 화소전극, 상기 스위칭소자에 신호를 입력하는 수평회로 및 상기 신호선을 구동하는 수직회로를 가진 매트리스기판과, 상기 매트릭스기판과 대향하는 대향기판과, 상기 매트릭스기판과 상기 대향기판사이의 액정재료로 이루어지고,
    또, 디지틀화상신호에 의거해서 화상데이터를 샘플링하는 수평주사회로, 상기 수평주사회로로부터의 출력과 동기해서 데이터를 기억하는 래치회로, 상기 래치회로로부터의 출력을 아날로그신호로 변환하는 D/A변환기 및 상기 화상데이터와 함께 신호극성반전신호를 입력하고, 이 신호극성반전신호에 따라서 상기 D/A변환기의 아날로그출력의 극성을 반전하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 액정장치.
  43. 제 42항에 있어서, 상기 스위칭소자는 CMOS트랜지스터인 것을 특징으로 하는 액정장치.
  44. 제 42항에 있어서, 상기 D/A변환기는 화상데이터비트수보다 l비트 많은 비트를 입력할 수 있고, 상기 신호극성반전신호는 상기 D/A변환기의 최상위비트에 입력되는 것을 특징으로 하는 액정장치.
  45. 제 42항에 있어서, 상기 액정장치는 상기 D/A변환기의 출력을 상승시키는 부스터회로를 가진 것을 특징으로 하는 액정장치.
  46. 제 42항에 있어서, 상기 부스터회로는 클램프형증폭기로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정장치.
  47. 제 42항에 있어서, 상기 D/A변환기는 보다 상위의 비트 및 보다 하위의 비트의 디지틀신호를 해독해서 직렬로 접속된 저항소자의 한점을 선택함으로써 아날로그신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 액정장치.
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