KR960004151B1 - 전기 광학 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

전기 광학 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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1996년03월27일
아끼라 마세
슌페이 야마자끼
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가부시끼가이샤 한도다이 에네르기 겐꾸쇼
슌페이 야마자끼
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Abstract

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Description

정기 광학 장치 및 그 구동 방법
제 1 도는 암의 화소에 기입한는 단위 시간중의 신호를 시분할로 표시하는 도면.
제 2 도는 네마틱 액정의 전기 광학 특성을 나타내는 도면.
제 3 도는 4×4 매트릭스를 사용한 도면.
제 4 도는 종래 표시 장치의 계조 표시를 나타내는 도면.
제 5 도는 본 발명의 회로 구성에 대응하는 실제 전극의 배치 구성을 나타내는 도면.
제 6 도는 본 발명에 따른 액정 표지 장치의 제작 방법을 설명하는 도면.
제 7 도는 화소 A,F,I의 표시 상태를 나타내는 도면.
제 8 도는 본 발명의 구동 방법에 의해 각각 16계조를 표시하는 도면.
제 9 도는 임의의 화소에 기입하는 단위 시간의 기입 시간중의 신호를 시분할로 표시하는 도면.
제 10 도는 2×2 매트릭스를 사용하는 도면.
제 11 도는 복수 프레임을 사용하여 표시된 도면.
제 12 도는 배치 구성을 나타내는 도면.
제 13 도는 본 발명에 따른 액정 전기 광학 장치용 기판의 제조 공정을 표시하는 도면.
제 14 도는 화소 A,E,C 표시의 상태를 나타내는 도면.
제 15 도는 본 발명의 구동 방법에 의해 각 색 16계조를 표시하는 도면.
제 16 도는 임의의 화소에 기입하는 단위 시간의 기입 시간중의 신호를 시분할로 표시하는 도면.
제 17 도는 2×2 매트릭스를 사용하는 도면.
제 18 도는 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 기판의 제작 방법을 설명하는 도면.
제 19 도는 시분할수를 16으로서, 각색 16계조, 합계 4096색의 표시가 가능한 액정 표시 장치로 되었을 때의 구동 파형을 설명하는 도면.
제 20 도는 비정질 실리콘을 사용한 박막 트랜지스터 특성을 나타내는 도면.
제 21 도는 게이트 전극, 소스, 드레인, NNOS TET, 화소 전극을 나타내는 도면.
제 22 도는 본 발명에 사용하는 액정 패널의 제작 방법을 설명하는 도면.
제 23 도는 본 발명에 기판의 제작 방법을 설명하는 도면.
제 24 도는 본 발명에 의한 전기 광학 장치의 개략 구조도.
제 25 도는 액정 전기 광학 장치의 주변 회로를 살명하는 도면.
제 26 도는 본 발명에 사용하는 액정 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면.
제 27 도는 프로젝션 화상 표시 장치를 설명하는 도면.
제 28 도는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면.
제 29 도는 본 발명에 따른 장치 구조의 개략도.
제 30 도는 반사형 액정 분산형 표시 장치를 사용한 휴대용 컴퓨터용 전기 광학 장치를 설명하는 도면.
제 31 도는 본 발명의 회로 구성을 사용한 실시예를 설명하는 도면.
제 32 도는 본 발명의 따른 회로 구성을 설명하는 도면.
제 33 도는 본 발명에 사용하는 액정 패널의 제작 방법을 설명하는 도면.
제 34 도는 본 발명을 완성시키기 위하여 액정 전기 광학 장치를 설명하는 도면.
제 35 도는 본 발명에 따른 C/TET의 동작 파형을 설명하는 도면.
제 36 도는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제작 방법을 설명하는 도면.
제 37 도는 실제 전극 등의 배치 구성을 설명하는 도면.
제 38 도는 배치 구성을 나타내는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
33 : 포토마스크 653 : 포토레지스트
688 : 화소 전극 1302 : 녹색 필터
1304 : 반사판
[산업상 이용분야]
본 발명은 액티브형 전기 공학 장치, 특히 액티브형 액정 표시 장치(active-type liquid crystal display device)에 관한 것이고, 명확한 계조의 레벨을 설정할 수 있도록 한 것이다.
[종래 기술]
액성 조성물은 그 물질 특성에서 분자축에 대하여 수평 방향과 수직 방향의 유전율이 다르므로, 외부의 전계에 대하여 수평 방향으로 배열하거나, 수직 방향으로 배열하거나 하는 것을 용이하게 할 수 있다. 액정 전기 광학 장치는 이 유전율의 이방성을 이용하여, 광의 투과 광량 또는 분사량을 제어하는 것이고, ON/OFF의 표시를 행하고 있다.
제 2 도는 네마틱(nematic) 액정의 전기 광학 특성을 나타낸다. 인가 전압이 작은 Va(A점 201)일 때는 투과광량이 거의 0%, Vb(B점 202)의 경우에는 30% 정도, Va(C점 203)인 경우에는 80% 정도, Vd(D점 204)인 경우에는 100% 정도로 된다. 즉, A, D점만을 이용하면, 백흑의 그 계조 표시가 B, C점과 같이 전기 광학 특성의 입상 부분을 이용하면, 중간 계조 표시가 가능하게 된다. 본 발명자가 확인한 구체적인 전압으로서는, Va=2.0V, Vb=2.18V Vc=2.3V, Vd=2.5V이었다. 종래 TET를 이용한 액정 전기 광학장치의 계조 표시의 경우, TFT의 게이트 인가 전압 또는 소스드레인 사이의 인가 전압을 변화시켜 아나로그적으로 전압을 조정하고, 계조 표시를 행하고 있었다.
TET를 이용한 액정 전기 광학 장치의 계조 표시의 방법에 관하여 더욱 상세하게 설명을 한다. 종래 액정 전기 광학 장치에 사용되고 있는 n채널형 박막 트랜지스터 제 20 도에 나타나듯이, 전압 전류 특성을 가지고 있다. 제 20 도에 나타난 전압 전류 특성은 비정실 실리콘을 사용한 n채널형 박막 트랜지스터의 특성(301)과, 풀리실리콘을 사용한 n채널형 박막 트랜지스터의 특성(302)이다.
게이트 전극에 가하는 전압을 아나로그적으로 제어하는 것이고, 드레인 전류를 제어할 수 있고, 나아가서는 소스드레인간의 저항치를 변환시키게 된다. 그 결과, 직렬 접합된 액정에 가하는 전계의 크기를 그 저항분할에 의하여, 임으로 변화시킬 수 있다. 이것에 의하여, 계조 표시가 가능하게 되어 있다. 역으로 게이트 전극을 주사측 신호선에 접속하고, 소스드레인간 전압을 변화시켜 액정에 가하는 전계치를 임의로 제어하는 방법도 있다.
어느쪽의 수법으로 하여도 TET의 특성에 크게 의존한 아나로그적인 계조 표시 방식인 것에 차이는 없다. 그러나, 매트릭스 구성을 이루는 다수의 TET 소자의 모두가 균일한 전기 특성을 가지도록 작성하는 것은 어렵고, 특히 계조 표시에 필요한 중간의 전압 미조정은 지금의 기술로서는 매우 곤란을 요하고 있는 것이 현상이다. 제 2 도는 나타낸 네마틱 액정의 전기 광학적 특성에서도 알 수 있듯이 암상태인 경계치인 2.08V 부근에서 명상태의 경계치인 240V 부조까지의 0.32V 사이에서 모든 계조 표시를 행하지 않으면 안된다. 16계조를 가정한 경우, 평균 0.02V 간격으로 조절이 필요하게 된다.
제 2 도에 나타내는 A점(201)과 D점(204)과 같이, 액정이 완전히 ON/OFF하는 부분에서 조절한 경우, 그 전압차는 0.5V 이상이라 할 수 있으므로, TET의 면내 특성 불균형을 충분히 완화하는 값으로 한다. 복수의 기입 프레임을 이용하여, 예를 들면 10프레임중 6프레임을 ON(2.5V)로 하여, 나머지 4프레임을 OFF(2.0V)로 하여주는 것이고, 기입 평균 전압은 2.3V로 되고, 중간 계조 표시가 가능하게 된다.
그러나 이와 같이 한 경우, 복수 프레임을 이용하기 위하여, 인간의 시각으로 확인할 수 있는 30Hz 이하의 표시로 되는 위험성이 발생하여, 조건에 의하여는 프리커(flicker) 등의 표시 불량의 원인으로 되어 있었다. 이것을 방지하는 방법으로서, 구동 주파수의 고속화도 제한되어 있지만, 드라이버(IC)의 데이타 전송 속도에도 20MHz 정도로 한계가 있어 곤란하였다.
[문제를 해결하기 위한 수단]
그래서 본 발명에서는, 종래의 아나로그적 계조 표시(graded display)는 없고, 디지탈적 표시를 행하는 것이고, 명확한 계조 표시 레벨을 액정에 공급하는 수단을 제안하는 것이다. 본 발명에서는, 드라이버(IC)의 구동 주파수를 올려, 계조 표시를 행하는 본 발명에 의한 방식에서는 상기 구동 방법에 있는 실질적인 프레임 주파수를 떨어뜨리지 않고, 계조 표시가 가능하게 되므로, 시각 확인 주파수 이하로 낮아지지 않고, 표시 품질의 저하를 일으키지 않고, 양질의 화면을 제공할 수 있다.
그래서, 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치에서, 임의의 화소에 기입하는 단위시간(t)과 1화면을 기입하는 시간(F)으로 관계되는 표시 타이밍을 가지는 표시 구동 방식을 사용한 표시 장치의 계조 표시를 상기 시간(F)을 변경하는 것 없이 상기 시간(t)의 기입 시간중의 신호를 시분할하고, 이것에 의하여 시간(t)에 화소의 액정에 가하는 전계의 평균치를 분할비율에 따라 변화시키고, 계조를 표시 가능하게 한 것을 특징으로 하고 있다.
설명을 위하여 제 3 도에 나타나듯이 4×4의 매트릭스를 사용한다. 종래 표시 장치의 계조 표시의 1개 방법에서는 제 4 도에 나타나듯이, 데이타 방향의 신호선(210∼213) 전계의 강도 강약에서(220∼223)로 나타나는 화소 전극에 걸리는 전계가 결정되고, 그것에 의하여 액정의 투과율이 결정된다. 또한 제 3 도와 제 4 도의 부호가 대응하고 있는 것은 물론이다.
본 발명에서는 이러한 아나로그적인 계조 제어를 행하지 않고, 제 1 도에 나타나듯이 임의의 화소에 기입하는 단위시간 t(225)의 기입 시간중의 신호를 시분할로 하고, 분할 각각에 의해 계조를 표시 가능하게 하고 있다.
그때, 기입 시간에 있어서 전계 변화(227,229,231)가 제 1 도와 같이 변화한 경우, 비기입 시간에서는 그 평균치(228,230,232)와 같이되고, 명확한 계조 표시가 가능하게 된다.
설명을 위하여, 제 10 도 또는 제 17 도에 나타내는 2×2 매트릭스를 사용한다. 종래 표시 장치의 계조 표시의 또하나의 방법으로는 제 11 도에 나타나듯이, 복수 프레임을 사용하여, 예를 들면 16프레임을 사용하여 화소를 ON, OFF하는 것이고, 16프레임의 평균 전압으로서, 화소 전극에 걸리는 전계가 결정되고, 그것에 의하여 액정의 투과율이 결정된다.
본 발명에서는 종래 아나로그적인 계조 제어 또는 복수 프레임 계조 표시를 행하지 않고, 제 9 도 및 제 16 도에 나타나듯이, 임의의 화소에 기입하는 단위시간(325)의 기입 시간중의 신호를 시분할로 하고, 분할 각각의 계조를 표시 가능하게 하고 있다. 제 10 도 회로의 경우에는 제 9 도의 신호로서 계조 표시할 수 있고, 제 17 도의 회로인 경우에는, 제 16 도의 신호로서 계조 표시할 수 있다.
그때, 기입 시간에 있어서 전계 변화(327,329), 제 9 도 또는 제 16 도와 같이 변화한 경우, 인가 전압의 평균치로서 액정이 동작하게 되고, 명확한 계조 표시가 가능하게 된다. 본 발명의 또하나의 방식에서는 프레임 주파수의 변화를 시키지 않고, 데이타의 전송 주파수와 계조 표시용 주파수를 독립시켜, 디지탈 계조 표시를 행한다.
정보 신호측의 데이타 전송 속도는 예를 들면 1920 × 400돗트 구성의 액정 전기광학 장치인 경우, 8비트 병렬 전송이고, 5.76MHz 클럭 주파수가 필요하게 된다. 이것에 종래 복수 프래임 방식을 사용한 경우, 10프레임을 이용하면, 단순히 57.6MHz 클럭 주파수가 필요하게 되는 것이다. 그러나, 본 발명의 경우, 계조 표시용의 클럭 주파수를 독립하여 취하므로, 최대 8MHz의 구동 능력을 가지는 IC를 사용한 경우, 약 166계조까지, 표시 가능하게 된다. 12.3MHz구동(IC)을 채용하면, 시각용으로 필요하는 256계조 표시까지 충분히 가능한 값으로 되고, 종래 아나로그 방식의 계조 표시 및 복수 프레임 방식의 디지탈 매트릭스와는 우위성이 생긴다.
본 발명에 있어서 액정 조성물은 강유전성을 나타내는 것, 반강유전성을 나타내는 것, 네마틱 액정을 주체로 하는 것, 콜레스테릭 액정을 주체로 하는 것, 또한 혼합물로서 네마틱 액정을 유기수지중에 분산된 것, 콜레스테릭 액정을 유기수지중에 분산시킨 것, 스멕틱 액정을 유기수지중에 분산시킨 것을 사용할 수 있다.
[실시예 1]
본 실시예에서는 제 17 도에 나타나듯이 회로 구성, 즉 버퍼형의 회로 구성을 사용한 액정 표시 장치를 사용하여, 액정 표시 장치를 설명한다. 이 회로 구성에 대응하는 실제 전극 등의 배치 구성을 제 38 도에 나타내고 있다. 이들은 설명을 간단하게 하기 위하여 2 × 2에 상당하는 부분만 기재되어 있다. 실제의 구동 신호파형을 제 16 도에 나타낸다.
우선, 본 실시예에서 사용하는 액정 표시 장치용 기판의 제작 방법을 제 18 도을 사용하여 설명한다. 제 18 도의 (a)에서, 석영 글래스 등의 고가가 아닌 700℃이하, 예를 들면 약 600℃의 열처리에 견딜 수 있는 글래스(950)상에 마그네트론 RF(고주파) 스패터법을 사용하여 블로킹층(951)으로서의 산화규소막을 100~300Å의 두께로 제작한다. 프로세스 조건은 산소 100% 분위기, 성막온도 150C, 출력 400~800W, 압력 0.5Pa로 하였다. 타켓트에 석영 또는 단결성 실리콘을 사용한 성막 속도는 30∼100Å/분이었다.
이 위에, 아플파스 상태의 실리콘막을 LP CVD(감압기상)법, 스패터법 또는 프라즈마(V1)법에 의하여 형성하였다. 감압기상법으로 형성하는 경우, 결정화 온도보다도 100∼200C 낮은 450∼500C, 예를 들면 530C로서 디시란(Si2H6) 또는 트리시간 (Si3H8)을 CVD 장치에 공급하여 성막하였다. 반응도 내압력은 30∼300Pa로 하였다. 성막속도는 50∼250Å/분이었다. PTFT와 NTFT임의 임계전압(Vth)에 개략 동일하게 제어하기 위해 디보란을 사용하여 보론을 1 × 1015∼1 × 1018㎝-3의 농도로서 성막중에 첨가하여도 좋다.
스패터법에서 행하는 경우, 스패터전의 배압을 1 × 10-5Pa 이하로 하고, 단결정 실리콘을 타켓트로서, 아르곤에 수소를 20∼80% 혼입한 분위기로서 행하였다. 예를 들면 아르곤 20%, 수소 80%로 하였다. 성막 온도는 150C, 주파수는 13.56MHz, 스패터 출력은 400∼800W, 압력은 0.5Pa이었다.
프로즈마 CVD법에 의하여 규소막을 제작하는 경우, 온도는 예를 들면 300C로 하고, 모노시란(SiH4) 또는 디시란(Si2H6)을 사용하였다. 이들은 PCVD 장치내에 도입하고, 13.56MHz의 고주파 전력을 가하여 성막하였다.
이들의 방법에 의하여 형성된 피막은, 산소가 5 × 1021㎝-3이하인 것이 좋다. 이 산소농도가 높으면, 결정화되기 어렵고, 열아닐 온도를 높고, 열아닐 시간을 길게하지 않으면 안된다. 너무 적으면, 백라이트에 의하여 오프상태의 누설 전류가 증가하여 버린다. 그 때문에 4 × 1010∼4 × 1021㎝-3범위로 하였다. 수소는 4 × 1020㎝-3이고, 규소 4 × 1022㎝-3으로서 비교하면 1원자%이었다. 소스, 드레인에 대하여 보다 결정화를 조장키거나, 산소농도를 7 × 1019㎝-3이하, 바람직한 것은 1 × 1019㎝-3이하로 하고, 픽셀 구성하는 TET의 채널 형성 영역만으로 산소를 이온주입법에 의하여 5 × 1020~5 × 1021cm-3으로 되도록 첨가하여도 좋다. 그때 주변 회로를 구성하는 TFT에는 광조사가 이루어지지 않으므로, 이 산소의 혼입을 보다 적게하고, 보다 큰 캐리어 이동도를 가지는 것은, 고주파 동작을 시키기 위하여 유효하다.
상기 방법에 의하여 비정질 상태의 규소막을 500~500Å, 예를 들면 1500Å의 두께로 제작한 후, 450~700℃의 온도로서 12~70시간 비산화물 분위기로서 중온의 가열처리, 예를 들면 수소 분위기하로서 600C의 온도로서 지지하였다. 규소막 아래의 기판 표면에 비정질 구조의 산화규소막이 형성되어 있으므로, 이 열처리로서 특정의 핵이 존재하지 않고, 전체가 균일하게 가열 아닐된다. 즉, 성막시는 비정질 구조를 가지고, 수소는 간단히 혼입하고 있을 뿐이다.
아닐에 의하여, 규소막은 비정질 구조에서 질서성이 높은 상태로 이동하고, 일부는 결정 상태를 준다. 특히 실리콘 성막후의 상태에서 비교적 질서성이 높은영역은 특히 결정화를 하여 결정상태로 되도록 한다. 그러나 이들 영역 사이에 존재하는 규소에 의하여 서로의 결합이 이루어짐으로, 규소끼리는 서로 잡아 당긴다.
레이져라만분광에 의하여 측정하면, 단결정의 규소피크 522cm-1보다 저주파측으로 시프트한 피크가 관찰된다. 외관상의 입경은 반치폭에서 계산하면, 50~500Å와 마이크로 크리스탈과 같이 되어 있지만, 실제는 이 결정성이 높은 영역은 다수이고, 크러스터(cluster) 구조를 가지고, 각 크러스타 사이는 서로 규소끼리로서 결합(앤커링 : anchoring)이 된 세미 비정질 구조의 피막을 형성시킬 수 있었다.
결과로서, 피막은 실질적으로 그레인 바운더리(이하 GB라고 한다)가 없어도 좋은 상태를 준다. 캐리어는 각 크라스타 사이를 앤커링 된 개소를 통하여 서로 쉽게 이동할 수 있으므로, 이른바 GB의 명확하게 존재하는 다결정 규소 보다도 높은 캐리어 이동도로 된다. 즉 휼이동도(μh)=10~200㎠/VSec, 전자이동도 (μe)=15~300㎠/VSec가 얻어진다.
다른쪽, 상기와 같이 중온에서의 아닐은 없고, 900∼1200℃의 고온 아닐에 의하여 피막을 다결정화하면, 핵에서의 고상 성장에 의하여 피막중의 불술물의 편석이 있으며, GB에는 산소, 탄소, 질소 등의 불순물이 많게되고, 결정중의 이동도는 크지만, GB에서의 바리어(장벽)를 만들어 거기에서의 캐리어 이동을 저해하여 버린다. 결과는 10㎠/VSec 이상의 이동로가 좀처럼 얻을 수 없는 것이 실정이다. 즉 실시예에서는 이와 같은 이유에 의하여 세미비정질 또는 세미크리스탈 구조를 가지는 실리콘 반도체를 사용하고 있지만, 그 외의 반도체 재료에서도 고이동도를 가지고, 결정성을 가지는 반도체 재료이면 충분히 사용가능하다.
제 18 도(Å)에서, 규소막을 제 1 포토마스크로서 포토 에칭을 실시하고, NTFT용의 영역(913)(채널폭 20㎛m)을 도면의 좌측에 PTET용의 영역(922)을 우측으로 제작하였다.
이 위에 산화규소막을 게이트 절열막으로서 500∼2000Å 예를 들면 1000Å의 두께로 형성하였다. 이것은 블로킹층으로서의 산화규소막의 제작과 동일 조건으로 하엿다. 이 성막중에 불소를 소량첨가하고, 나트륨 이온의 고정화를 시켜도 좋다.
이후, 이 상층에 인이 1∼5 × 1021㎝-3의 농도로 들어간 실리콘막 또는 이 실리콘막과 그 위에 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), MoSi2또는 WSi2와의 다층막을 형성하였다. 이것을 제 2 포토마스크(92)로서 페터닝하여 제 18 도(b)를 얻었다. NTFT용의 게이트 전극(909), PTFT용의 게이트 전극(921)을 형성하였다. 예를 들면 채널길이 10㎛, 게이트 전극으로서 린도프규소를 0.2㎛, 그 위에 몰리브덴을 0.3㎛ 두께로 형성하였다. 제 18 도(c)에서 포토레지스트(957)를 포토마스크(93)를 이용하여 형성하고, PTFT용의 소스(918) 드레인(920)에 대하고, 보론을 1∼5 × 1016㎝-2의 도즈량으로서 이온주입법에 의하여 첨가하였다. 다음에 제 18 도(d)와 같이, 포토레지스트(961)를 포토마스크(94)를 사용하여 형성하였다. NTFT용의 소스(910), 드레인(912)으로서 인을 1∼5 × 1016㎝-2의 도즈량으로 이온주입법에 의하여 첨가하였다.
게이트 전극 재료로서 알루미늄(Al)을 사용한 경우, 이것을 제 2 포토마스크(92)로서 페터닝 후, 그 표면을 양극 산화하는 것이고, 자기정렬 공법이 적용가능하므로, 소스드레인의 콘택트홀을 보다 게이트에 가까운 위치에 형성하는 것이 가능하므로, 이동도, 임계 전압의 저감에서 TFT의 특성을 올린 수 있다.
이들은 게이트 절열막(954)을 통하여 행하였다. 그러나 제 18 도(B)에서, 게이트 전극(921,909)를 마스크로서 실리콘막상의 산화규소를 제거하고, 그후 보론, 인을 직접 규소막중에 이온주입하여도 좋다.
다음에, 600℃로서 10∼50시간 재차 가열 아닐을 행하였다. NTFT의 소스(910), 드레인(912), PTFT의 소스(918), 드레인(920)을 불순물을 활성화하여 P+, N+로서 제작하였다. 게이트 전극(921,909)하에는 채널 형성 영역(919,911)이 세미 아몰파스 반도체로서 형성되어 있다.
이렇게하면, 자기정렬 방식이면서도, 700℃ 이상으로 모든 공정으로 온도를 가하지 않고, C/TFT를 만들 수 있다. 그 때문에, 기판 재료로서, 석영 등의 고가인 기판을 사용하지 않아도 좋고, 본 발명의 대화소의 액정 표시 장치에 적합한 프로세스이다.
본 실시예에서는 열아닐은 제 18 도(a),(d)에서 2회 행하였다. 그러나 제 18 도(A)의 아닐은 구하는 특성에 의하여 생략하고, 쌍방울 제 18 도(d)의 아닐에 의하여 겸하는 제조 시간의 단축을 하여도 좋다. 제 18 도(e)에서, 층간 절연물(965)을 상기 스패터법에 의하여 산화규소막의 형성을 하였다. 이 산화규소막의 형성은 LPCVD법, 광 CVD법을 사용하여도 좋다. 예를 들면 0.2∼0.6㎛의 두께로 형성하고, 그후, 포토마스크(95)를 사용하여 전극용의 창(966)을 형성하였다. 이들 전체에 알루미늄을 스패터법에 의하여 형성하고, 리드(971,972) 및 콘택트(967,968)를 포토마스크(96)를 사용하여 제작한 후, 표면을 평탄화용 유기수지(969), 예를 들면 투광성 폴리아미드 수지를 도포형성하고, 재차의 전극 개구를 포토마스쿠(97)로서 행하였다.
제 18 도(f)에 나타나듯 2개의 TFT를 상보형 구성하고, 그 출력단을 액정 장치의 한쪽 화소의 전극을 투명 전극으로서 그것에 연결하기 위해서, 스패터법에 의하여 ITO(인듐주석산화막)를 형성하였다. 그것을 또 토마스크(98)에 의하여 에칭하고, 전극(917)을 구성시켰다. ITO는 실온∼150℃으로 성막하고, 200∼400℃의 산소 또는 대기중의 아닐에 의하여 성취하였다. 이와 같이하여 NTFT(913)와 PTFT(922)와 투명도전막의 전극(917)을 동일 글래스기관(950)상에 제작하였다. 얻어진 TFT의 전기적인 특성은 PTFT로서 이동도는 20(㎠/Vs), Vth는 -5.9(V)이고, NTFT로서 이동도는 40(㎠/Vs), Vth는 5.0(V)이었다.
상기와 같은 방법에 따라 제작된 액정 장치용의 한쪽 기판과 다른쪽 글래스기판상에 전면으로 투명 전극을 설치하고, 이들 기판을 맞대어 액정셀을 형성하고, 이중에 TN의 액정 재료를 주입하였다. 이 액정 전기 광학 장치의 전극 등의 배치 상태를 제 38 도에 나타내고 있다. NTFT(913)를 제 1 의 신호선(905)과 제 3 의 신호선(903)의 교차부에 설치하고, 제 1 의 신호선(905)과 제 3 의 신호선(904)의 교차부에도 다른 화소용의 NTFT가 마찬가지로 설치되어 있다. 한편 PTFT는 제 2 신호선(908)과 제 3 신호선(903)의 교차부에 설치되어 있다. 인접하는 제 1 신호선(906)과 제 3 신호선(903)의 교차부에는 다른 화소용의 NTFT가 설치되어 있으며, 마찬가지로 제 1 신호선(906)과 제 3 신호선(904)의 교차부에는 NTFT가 설치되어 있다. 이러한 C/TFT를 사용한 매트릭스 구성을 가진다. NTFT(913)은 드레인(910)의 입력단의 콘택트를 거쳐 제 1 신호선(905)에 연결시키고, 게이트(909)는 다층배선 형성이 된 신호선(903)에 연결되어 있다. 소스(912)의 출력단은 콘택트를 거쳐 화소의 전극(917)에 연결하고 있다.
다른쪽 PTFT(922)는 드레인(920)의 입력단이 콘택트를 거쳐 제 2 신호선(908)에 연결되고, 게이트(921)는 신호선(903)에, 소스(918)의 출력단은 콘택트를 거쳐 NTFT의 마찬가지로 화소 전극(917)에 연결하고 있다. 같은 제 3 의 신호선에 접속되고, 다른 C/TET는 PTFT(922)가 제 2 신호선(907)에 NTFT(913)가 제 1 신호선(906)에 접속되어 있다. 이렇게 하여 1대의 신화선(907.908) 사이 (내측)에, 투명도 전막에서 되는 화소(923)와 C/TFT에 의하여 1개의 픽셀을 구성하였다. 이러한 구조를 좌우, 상하 반복함으로서, 2 × 2의 매트릭스를 그것을 확대한 640 × 480, 1280 × 960으로 한 대화소의 액정 표시 장치로 할 수 있다.
여기서의 특징은 1개 화소에 2개의 TFT가 상보구성을 하여 설치되어 있으므로, 화소 전극(917)은 3개 값의 액정 전위(VLC)에 고정되는 것이다.
다음에 제 2 기판으로서, 청판글래스상에 스패터법을 사용하여, 산화규소막을 2000Å 적층한 기판장에 역시 스패터법에 의하여 ITO(인듐주석산화막)을 형성하였다. 이 ITO는 실온∼150℃로서 성막하고, 200∼400℃의 산소 또는 대기중의 아닐에 의하여 성취하였다.
상기 기판상에, 옵셋법을 사용하여 폴리아미드 전구체를 인쇄하고, 비산화성분위기에 예를 들면 질소중에서 350도로 1시간 소성을 행하였다. 그후, 공지의 라빙법을 사용하여 폴리아미드 표면을 재질하고 적어도 초기에 있어서, 액정 분자를 일정 방향으로 배향시키는 수단을 설치하여 제 2기판으로 하였다. 그후, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 강유진정을 나타내는 액정 조성율을 끼우고, 주위를 에폭시성 접착제로서 고정하였다. 기판상 리드에 TAB 형상의 구동(IC)을 접촉하고, 바깥측에 편광판을 부착하여 투과형의 액정 표시장치를 얻었다.
제 16 도에 나타나는 구동 파형을 가했을때의 화소 A, B, C 표시의 상태를 제 14 도에 나타낸다. 명확한 계조 표지를 얻을 수 있었다.
[실시예 2]
본 실시예에서는 실시예(1)와 같은 공정에 의하여 제 1 기판과 제 2 기판을 얻었다. 단, 제 2 기판상에는 폴리아미드의 배향막을 형성하지 않았다. 용도로서 비디오 카메라의 뷰화인더용도로 하였으므로, 화소 피치는 60㎛로 하고, 종 200 × 횡 300돗트의 매트릭스 구성으로 하였다.
본 실시예에서는 액정 조성물로서 아크릴 유기 수지중에 네마틱 액정 조성물을 분산시킨 분산형 액정 표시 장치로 하였다. 자외선 경화성을 가지는 에폭시 변성 아크릴 수지중에 62중량%의 네마틱 액정을 분산시키고, 제 1 기판가 제 2 기판으로서 지지한 후에, 1000mW의 출력을 가지는 UV 광원을 20초 조사에 의하여 경화시켰다. 제조 표시를 위한 시분할 수를 16으로서, 각색 16계조, 합계 4096색의 표시가 가능한 액정 표시 장치로 되었다. 그때의 구동 파형을 제 19 도에 나타낸다.
종래 계조 표시를 행하는 방법으로서, 복수의 기입(표시 프레임)을 사용하여 예를 들면 16프레임을 이용하여, ON/OFF 비율에 따른 계조 표시를 행하는 방법이 제안되고 있었다. 이것은 16프레임내, 8프레임을 ON, 나머지 8프레임을 OFF로한 경우, 그 평균적인 투과율인 50%의 투과로서, 계조 표시가 이루어진다. 그러나 이 방법을 사용한 경우, 인간의 눈이 확인 불가능한 프레임인 30프레임에서 확인 최저 프레임수를 저하시킬 가능성이 크고, 표시품질을 떨어뜨리는 요인으로 되고 있었다.
그러나 본 실시예는, 드라이버의 구동 주파수를 올려, 계조 표시를 행하는 본 발명에 의한 방식에서는, 실질적인 프레임 주파수를 떨어뜨리지 않고, 계조 표시가 가능하게 되므로, 시각 확인 주파수를 저하시키지 않고, 표시품질의 저하를 일으키는 것이 없고, 양질의 화면을 제공할 수 있었다. 같은 공정, 구동 방법을 사용함으로써, 워드프로세서의 화면, 컴퓨터의 화면 프로젝션식의 영상표시 장치 등이 작성가능하다.
[실시예 3]
본 실시예의 액정 전기 장치는 제 10 도에 나타내는 회로 구성, 즉 인버터형 회로 구성을 가진다. 이 회로 구성에 대응하는 실제의 전극 등의 배치 구성을 제 12 도에 나타낸다. 이들은 설명을 간단하게 하기 위하여 2 × 2에 상당하는 부분만 기재되어 있다. 실제의 구동 신호 파형을 제 9 도에 나타낸다.
본 실시예에서 사용하는 액정 전기 광학 장치용 기판의 제작 프로세서를 제 13 도(a)∼(f)에 나타낸다. 본 실시예의 액정 전기 광학 장치용 기판은 제 13 도(a)∼(f)에 따라, 실시예(1)와 마찬가지로 하여 제작한다. 이와 같이 제 10 도, 제 13 도(f)에 나타나듯이, PTFT와 NTFT의 위치가 실시예(1)의 경우와 역인 것이외는 실시예(1)와 같은 구조를 가지는 액정 전기 광학 장치용 기판을 얻는다. 이와 같이 얻어진 기판을 사용하여, 실시예(1)와 마찬가지로 투과형의 액정 전기 광학 장치를 얻었다.
[실시예 4]
본 실시예에서는 실시예(3)와 마찬가지로 하여 제 1 기판과 제 2 기판을 얻었다. 단, 제 2 기판상에는 폴리아미드의 배향막을 형성하지 않았다. 이들의 제 1, 제 2 기판을 사용하여, 실시예(2)와 마찬가지로 하여 비디오 카메라의 뷰화인더용의 액정 전기 광학 장치를 화소피치 60㎛, 종 200 × 횡 300돗트의 매트릭스 구성으로 제작하였다. 본 실시예서는 드라이버의 구동 주파수를 올려, 계조 표시를 행하는 본 발명에 의한 방식에서는 실질적인 프레임 주파수를 떨어뜨리지 않고 계조 표시가 가능하게 되므로, 시각 확인 주파수를 저하시키지 않고, 표시 품질의 저하를 일어나는 것 없이, 양질의 화면을 제공할 수 있다.
같은 공정, 구동 방법을 사용함으로서, 워드프로세서의 화면, 컴퓨터의 화면, 프로젝션식의 영상표시 장치 등이 작성가능하다.
제 15 도에 나타내는 16분할의 본 발명의 구동 방법에 의하여 각색 16계조, 합계 4096색의 표시가 가능하다.
[실시예 5]
본 실시예에서는 제 3 도에 나타나듯이 회로 구성을 사용한 액정 표시 장치를 사용하여 액정 표시 장치의 설명을 행한다. 이 회로 구성에 대응하는 실제의 전극 등의 배치 구성을 제 5 도에 나타내고 있다. 이들은 설명을 간단히 하기 위하여 4 × 4에트랜지스터 상당하는 부분 및 2 × 2에 상당하는 부분만 기재되어 있다. 실제의 구동 파형을 제 1 도에 나타낸다. 이것은 설명을 간단히 하기 위하여 4 × 4의 매트릭스 구성으로 한 경우의 신호 파형으로 설명을 행한다.
우선, 본 실시예에서 사용하는 액정 표시 장치의 제작 방법을 제 6 도에서 설명한다. 제 6 도(A)에서, 석영 글래스 등의 고가가 아닌 700℃ 이하, 예를 들면 약 600℃의 열처리에 견딜 수 있는 글래스(50)상에 마그네트론 RF(고주파) 스패터법을 사용하여 블로킹층(51)으로서의 산화규소막을 1000∼3000Å의 두께로 제작한다. 블로킹층(51)으로의 산화규소막을 1000∼3000Å의 두께로 제작한다. 프로세서 조건은 산소 100%분위기, 성막온도 150C, 출력 400∼800W, 압력 0.5Pa로 하였다. 타켓트에 석영 또는 단경질 실리콘을 사용한 성막속도는 30∼100Å/분이었다.
이 위에 500∼5000Å 예를 들면 1500Å의 두께에 비정질 상태의 규소막을 실시예(1)와 마찬가지로 하여 형성하였다. 또한 실시예(1)와 마찬가지로 하여, 감압기상법으로 이 비정실 상태의 규소막을 형성하는 경우, NTFT의 임계 전압(Vth)을 제어함으로, 보론을 디보란을 사용하여 1 × 1015∼1 × 108㎝-3의 농도로서, 성막중에 첨가하여도 좋다.
다음에, 실시예와 마찬가지로 비정질 상태의 규소막을 450∼700℃의 온도로서 12∼70시간 비산화물 분위기로서, 중온의 가열 아닐을 행하였다. 그후, 제 1 포토마스크에 의하여 NTFT의 영역(13)을 얻었다.
이 위에 산화규소막을 게이트 절연막(54)으로서 500∼2000Å 예를 들면 1000Å의 두께로 형성하였다. 이것은 블로킹층으로서의 산화규소막의 제작과 동일 조건으로 하였다. 이 성막중에 불소를 소량천가하고, 나트륨이온의 고정화를 시켜도 양호하다.
이후, 이 상층에 인이 1∼5×1021㎝-3의 농도에 들어간 실리콘막 또는 이 실리콘막과 그 위에 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), MoSi2또는 WSi2의 다층막을 형성한다. 이것을 제 2 의 포토마스크(2)로서 페터닝하여 제 6 도(b)를 얻었다. 제 6(c)도에서, NTFT용의 소스(20), 드레인(18)으로서 인을 1∼5×1016㎝-2의 도즈량으로 게이트 전극(9)을 마스크로서 이온주입법에 의하여 첨가하였다. 게이트 전극 재료로서 알루미늄(Al)을 사용한 경우, 이것을 제 2 포토마스크(2)로서 패터닝 후, 그 표면을 양극 산화하는 것이고, 자기정렬 공법이 적용가능함으로, 소스드레인의 콘텍트홀을 보다 게이트에 가까운 위치로 형성하는 것이 가능하므로, 이동도, 임계 전압의 저감에서 TFT의 특성을 올릴 수 있다.
이들은 게이트 절연막(54)을 통하여 행하였다. 그러나, 제 18 도(b)에서, 게이트 전극(921,909)를 마스크로서 실리콘막상의 산화규소를 제거하고, 그후 보론, 인을 직접 규소막중에 이온주입하여도 좋다.
다음에, 600℃로서 10∼50시간 재차 가열 아닐을 행하였다. NTET의 소스(20), 드레인(18)을 불순물을 활성화하여 N+로서 제작하였다. 게이트 전극(9)하에는 채널 형성 영역(21)이 세미비정질 반도체로서 형성되어 있다.
이렇게 하면, 자기정렬 방식이면서도, 700˚이상으로 모든 공정에서 온도를 가하는 것 없이 NTFT를 만들 수 있다. 그 때문에 기판 재료로서, 석영 등의 고가인 기판을 사용하지 않아도 좋고, 본 발명의 대화소의 액정 표시 장치에 매우 적합한 프로세서이다.
본 실시예에서는 열아닐은 제 6 도(a), (c)로서 2회 행하였다. 그러나 제 6 도(a)의 아닐은 구하는 특성에 의하여 생략하고, 쌍방을 제 6 도(c)의 아닐에 의하여 겸하는 구조 시간의 단축을 하여도 좋다. 제 6 도(d)에서, 층간 절연물(65)을 상기 스패터법에 의하여 산화규소막의 형성으로 하여 행하였다. 이 상화규소막의 형성은 LPCVD법 광 CVD법, 상압 CVD법을 사용하여도 좋다. 예를 들면 0.2∼0.6㎛ 두께로 형성하고, 그후, 포토마스크(3)를 사용하여 전극용의 창(66)을 형성하였다. 이들 전체에 알루미늄을 스패터법에 의하여 형성하고, 리드(71,72) 및 콘택트(67,68)를 포토마스크(4)를 사용하여 제작한 후, 표면을 평탄화용 유기수지(69) 예를 들면 투광성 폴리아미드 수지를 도포 형성하고, 재차의 전극 개구를 포토마스크(5)로서 행하였다.
제 6 도(g)에 나타나듯이 TFT를 형성하고, 그 출력단을 액정 장치의 한쪽 화소의 전극을 투명 전극으로서 그것에 연결하므로, 스패터법에 의하여 ITO(인듐주석산화막)을 형성하였다. 그것을 포토마스크(6)에 의하여 에칭하고, 화소 전극(17), 화소 전극과 드레인 전극의 콘택트(73)를 구성시켰다. ITO는 실온∼150℃로서 성막하고, 200∼400℃의 산소 또는 대기중의 아닐에 의하여 성취하였다.
이와 같이하여 NTFT(13)와 화소 전극인 투명도전막의 전극(17)을 동일 글래스 기판(50)상에 제작하였다. 얻어진 TFT의 특성은 이동도는 40(㎠/Vs), Vth는 5.0(V)이었다. 다음에 실시예 1의 제 2 기판과 마찬가지로 하여, 제 2 기판을 제작한다.
그후, 상기 제 1 의 기판과 제 2 기판에 의하여, 강유전성을 나타내는 액정 조성물을 끼우고, 주위를 에폭시성 접착제로서 공정하였다. 기판상의 리드에 TAB 형상의 구동(IC)을 접속하고, 외측에 편광판을 점하고, 투과형의 액정 표시 장치를 얻었다.
제 1 도에 나타내는 구동 파형을 가했을 때의 화소(A,F,I)의 표시 상태를 제 7 도에 나타낸다. 명확한 계조 표시를 얻을 수 있었다.
[실시예 6]
본 실시예에서는 실시예(5)와 마찬가지로 하여, 제 1 기판과 제 2 기판을 얻었다. 단, 제 2 기판상에는 폴리아미드의 배향막은 형성하지 않았다. 이들 제 1, 제 2 기판을 사용하여, 실시예(2)와 마찬가지로 하여 비디오 카메라의 뷰화인더용의 액정 저기 광학 장치를, 화소피치 60㎛, 종 200 S횡 300돗트의 매트릭스 구성으로 제작하였다.
제 8 도에 나타내는 16분할의 본 발명의 구동 방법에 의하여 각 색 16계조, 합계 4096색의 표시가 가능하다. 드라이버의 구동 주파수를 올려, 계조 표시를 행하는 본 발명에 의한 방식에서는 실질적인 프레임 주파수를 떨어뜨리지 않고 계조 표시가 가능하게 됨으로, 시각 확인 주파수를 저하시키지 않고, 표시 품질의 저하를 일으키는 것없이 양질의 화면을 제공한다.
본 발명의 계조 표시 방법을 행함과 동시에 상기 종래의 계조 방법을 행함으로서, 종래보다 계조 표시 능력을 높히는 것은 유용하다. 본 발명은 1개의 화소를 표시시킬 때의 액정 화소에 가하는 평균 전압을 조절하는 방법이고, 이때 액정을 완전하게 응답시킬 필요가 없다는 특징을 가진다.
이것은 종래, 제 2 도의 Vb나 Vc의 전압을 직접 가한 것과 같은 효과를 얻기 때문이다.
다시 말하면, 본 발명은 불완전하게 응답하는 액정을 조절하는 방법이다.
상기 실시예에서는 NTFT 즉 N체널형 전계효과 트랜지스터를 사용했지만, PTFT 즉 P채널형 전계효과 트랜지스터를 구동 소자로서 사용하여도 좋다.
[실시예 7]
본 실시예에서는 제 21 도에 나타나듯이, 회로 구성을 사용한 액정 전기 광학 장치를 사용하여, 화상표시 장치인 벽걸이 텔레비젼을 제작하였으므로, 그 설명을 행한다. 그때의 TFT는 레이져 아닐을 사용한 다결정 실리콘이고, 스타거형으로 하였다.
제 21 도에서, 부호(700)는 게이트 전극, 701은 소스, 702는 드레인, 703은 NMOSTFT, 704는 화소 전극을 나타낸다. 이 회로 구성에 대응하는 실제 전국 등의 배치구성을 제 37 도에 나타내고 있다. 실제 전극 등의 배치 구성을 제 37 도에 나타내고 있다. 이들은 설명을 간단하게 하기 위하여 2×2(또는 그것이하)에 상당하는 부분만 기재되어 있다. 부호는 제 21 도에 대응하는 부분에는 동일 번호를 붙였다.
705는 리드 콘택트를 706은 화소 콘택트를 나타내고 있다. 실제의 구동 신호 파형을 제 1 도에 나타낸다. 이것은 설명을 간단히 하기 위하여 2×2의 매트릭스 구성으로 한 경우의 신호 파형으로서 설명을 행한다.
우선, 본 실시예에서 사용하는 액정 패널의 제작 방법을 제 22 도를 사용하여 설명한다. 제 22 도(a)에서, 석영 글래스 등의 고가가 아닌 700℃ 이하, 예를 들면 약 600℃의 열처리를 견딜 수 있는 글래스 800상에 마그네트론 RF(고주파) 스패터법을 사용하여 블로킹층(801)으로서의 산화규소막을 1000∼3000Å의 두께로 제작한다. 프로세스 조건은 산소 100% 분위기, 성막 온도 15℃, 출력 400∼800W, 압력 0.5Pa로 하였다. 타겟트에 석영 또는 단결정 실리콘을 사용한 성막 속도는 30∼100Å/분이었다. 이 위에 비정실 상태의 실리콘막을 제작하였다. 프라즈마 CVD법에 의하여 형성하는 경우, 성막 온도는 250℃∼350℃로서 행하는 본실시예에서는 320℃로 하고, 모노시란(SiH4)를 사용하였다. 모노시란(SiH4)에 한하지 않고, 지시란(Si2H6) 또는 트리시란(Si3H8)을 사용하여도 좋다. 이들을 PCVD 장치내(3Pa)의 압력에 도입하고, 13.56MHz의 고주파 전력을 가하여 성막하였다. 이때, 고주파 전력은 0.02∼0.10W/㎠가 적당하고, 본 실시예에서는 0.055W/㎠를 사용하였다. 모노시란(SiH4)의 유량은 20SCCM으로 하고, 그때의 성막 속도는 약 120Å/분이었다.
NTFT의 임계 전압(Vth)을 제어하기 위하여, 보론을 디보란을 사용하여 1×1015∼1×1018㎝-3의 농도로서 성막중에 첨가하여도 좋다. TFT의 체널 영역인 실리콘층이 성막에는 이 프리즈마 CVD뿐만 아니라, 스패터법, 감압 CVD법을 사용하여도 좋고, 아래에 그 방법을 간단하게 서술한다.
스패터법으로 실리콘막을 제작하는 경우, 스패터 전의 배압을 1×10-5Pa 이하로 하고, 단결정 실리콘을 터켓트로서 아르곤에 수소를 20∼80% 혼입한 분위기로서 행하였다. 예를 들면 아르곤 20%, 수소 80%로 하였다. 성막 온도 150℃, 주파수는 13.56MHz, 스패터 출력은 400∼800W, 압력은 0.5Pa이었다.
감압 기상법에서 실리콘막을 형성하는 경우, 결정화 온도보다도 100∼200℃ 낮은 450∼550℃, 예를 들면 530℃로서 지시란(Si2H6) 또는 트리시안(Si3H8)을 CVD 장치에 공급하여 성막하였다. 반응로내 압력은 30∼300Pa로 하였다. 성막 속도는 50∼250Å/분이었다.
이들의 방법에 의하여 형성된 피막은 산소가 5×1021㎝-3이하인 것이 좋다. 결정화를 조장시키기 위하여는 산소 농도를 7×1019㎝-3이하, 바람직한 것은 1×1019㎝-3이하로 하는 것이 바람직하지만, 너무 적으면, 백라이트에 의하여 오프 상태의 리크 전류가 증가하여 버리므로, 이 농도를 선택하였다. 이 산소 농도가 높으면, 결정화되기 어렵고, 레이져 아닐 온도를 높고 레이져 아닐 시간을 길게하지 않으면 안된다. 수소는 4×1020㎝-3이고, 규소 4×1022㎝-3으로서 비교하면 1원자%이었다.
소스, 드레인에 대하여 보다 결정화를 조장시키기 위하여 산소 농도를 7×1018㎝-3이하, 바람직한 것은 1×1018㎝-3이하로 하고, 픽셀 구성하는 TFT의 체널 형성만으로 산소를 이온주입법에 의하여 5×1020∼5×1021㎝-3으로 되도록 첨가하여도 좋다.
상기 방법에 의하여, 비정질 상태의 규소막(802)을 500∼5000Å, 본 실시예에서는 1000Å의 두께로 성막하였다. 그후 제 22 도(b)에 나타나듯이, 포토레지스트(803)를 마스크(1)를 사용하여 소스, 드레인 영역만 개공한 패턴을 형성하였다. 그 위에, 프라즈마 CVD법에 의하여 n형의 활성층인 규소막(804)을 제작하였다. 성막 온도는 250℃∼350℃로서 행하는 본 실시예에서는 320℃로 하고, 모노시란(SiH4)과 모노시탄 베이스의 포스핀(PH3) 3% 농도의 것을 사용하였다. 이들을 PCDV 장치내 (5Pa)의 압력에 도입하고, 13.56MHz의 고주파 전력을 가하여 성막하였다. 이때, 고주파 전력은 0.05∼0.20W/㎠이 적당하고 본 실시예에서는 0.12W/㎠를 사용하였다.
이 방법에 의하여 n형 실리콘층의 비도전도율은 2×10-1[Ω㎝-1]정도로 되었다. 막 두께는 50Å로 하였다. 그후 리프트 오프법을 사용하여, 소스드레인 영역(805,806)을 형성하였다. 그후, 마스크(82)를 사용하여 N 채널형 박막 트렌지스터용 아이랜드 영역(807)을 형성하였다. 그후 XeCl 엑시머레이져를 사용하여, 소스드레인 체널 영역을 레이져 아닐함과 동시에, 활성층에 레이져 도핑을 행하였다. 이때의 레이져 에너지는 역치 에너지가 130mJ/㎠이고, 막 두께 전체가 용융하는데는 200mJ/㎠가 필요하게 된다. 그러나 최초에서 200mJ/㎠ 이상의 에너지를 조사하면, 막중에 포함되는 수소가 급격하게 방출되므로, 막의 파손이 일어난다. 그 때문에 저에너지로서 최초에 수소를 추출한 후에 용융시킬 필요가 있다. 본 실시예에서는 최초 150mJ/㎠로서 수소의 추출을 행한 후, 230mJ/㎠로서 결정화를 하였다.
아닐에 의하여, 규소막은 비정질 구조에서 질서성이 높은 상태로 이동하고, 일부는 결정 상태를 준다. 특히 실리콘 성막후의 상태에서 비교적 질서성이 높은 영역은 특히 결정화를 하여 결정 상태로 되도록 한다. 그러나, 이들의 영역 사이에 존재하는 규소에 의하여 서로의 결합이 됨으로, 규소끼리는 서로 당긴다. 레이져 라만분광에 의하여 측정하면, 단결정규소의 피크 522㎝-1보다 저주파수측으로 시프트 한 피크가 관찰된다. 외관상 입경은 반치폭에서 계산하면, 50∼500Å로 되어 있지만, 실제는 이 결정이 높은 영역은 다수이고 크라스타 구조를 가지고, 각 크라스타 사이는 서로 규소 끼리로서 결합(앤커링)이 된 구조의 피막을 형성시킬 수 있다.
결과로서, 피막은 실질적으로 그레인 바운더리(이하 GB라고 한다)가 없어도 좋은 상태를 준다. 캐리어는 각 크라스타 사이를 앤커링된 개소를 통하여 서로 용이하게 이동할 수 있으므로, 이른바 GB가 명확하게 존재하는 다결정 규소 보다도 높은 캐리어 이동도로 된다. 즉, 전자 이동도(μ0)=15∼300㎠/Vsec가 얻어졌다.
이위에 산화규소막(808)을 게이트 절열막으로서 500∼2000Å 예를 들면 100Å의 두께로 형성하였다. 이것은 블로킹층으로서의 산화규소막의 제작과 동일 조건으로 하였다. 이 성막중에 불소를 소량 첨가하고, 나트륨 이온의 고정화를 시켜도 좋다.
이후, 이 상측에 인이 1∼5×1021㎝-3의 온도로 들어간 실리콘막 또는 이 실리콘막과 그위에 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), Mosi2와의 다층막을 형성하였다. 이것을 제 3 포토마스크(83)로서 페터닝하여 제 22b 도를 얻었다. 린도프 규소를 0.2㎛, 그위에 몰리브덴을 0.3㎛의 두께로 형성하였다. 게이트 전극 재료로서 알루미늄(Al)을 사용한 경우, 이것을 제 3 포토마스크(83)로서 패터닝 후, 그 표면을 양극 산화하는 것이고 자기정렬 공법이 적용가능함으로, 소스 드레인의 콘텍트 홀을 보다 게이트에 가까운 위치에 형성할 수 있으므로, 이동도, 임계 전압의 저감에서 TFT의 특성을 올릴 수 있다. 이렇게 하면, 400℃ 이상으로 모든 공정으로 온도를 가하지 않고, C/TFT를 만들 수 있다. 그 때문에 기판 재료로서, 석영 등의 고가인 기판을 사용하지 않아도 좋고, 본 발명의 대화면의 액정 표시 장치에 매우 적당한 프로세스라고 할 수 있다.
제 22 도(f)에서, 층간 절연물(810)을 상기 스패터법에 의하여 산화규소막의 형성으로 행하였다. 이산화규소막의 형성은 LPCVD법, 광 CVD법, 상압 CVD법을 사용하여도 좋다. 예를 들면 0.2∼0.6㎛의 두께로 형성하고, 그후, 제 4 포토마스크(84)를 사용하여 전극용의 창(811)을 형성하였다. 그후, 이들 전체에 알루미늄을 0.3um의 두께로 스패터법에 의하여 형성하여 제 5 의 포토마스크*85)를 사용하여 리드(812) 및 콘택트(813)를 제작한 후, 평균을 평탄화용 유기지수(814) 예를 들면 수광성 풀리아미드 수지를 도포 형성하고, 재차 개구를 제 6 포토마스크(86)로서 행하였다.
이들 전체에 ITO(인듐 주석 산화물)를 0.1㎛의 두께로 스패터법에 의하여 형성하여 제 7 포토마스크(87)를 사용하여 화소 전극(815)을 형성하였다. ITO는 실온∼150℃로서 성막하고 200∼400℃의 산소 또는 대기중의 아닐에 의하여 성취하였다.
얻어진 TFT의 전기적인 특성인 이동도는 80(㎠/Vs), Vth는 5.0(V)이었다. 이러한 방법에 따라 제작된 액정 전기 광학 장치용의 한쪽 기판을 얻을 수 있었다.
다른쪽 기판의 제작 방법을 제 23 도에 나타낸다. 글래스 기관(500)상에 폴리아미드에 흑색 안료를 혼합한 폴리아미드 수지를 스핀 코트법을 사용하여 1㎛의 두께로 성막하고, 제 1 포토마스크(411)를 사용하여 브랙스트라이프(501)를 제작하였다. 그후, 적색 안료를 혼합한 폴리아미드 수지를 스핀 코트법을 사용하여 1㎛의 두께로 성막하고, 제 2 포토마스크(412)를 사용하여 적색 필터(502)를 제작하였다. 마찬가지로 하여 제 3 포토마스크(413)를 사용하여 녹색 필터(503) 및 제 4 포토마스크(414)를 사용하여 청색 필터(504)를 제작하였다. 이들의 제작중 각 필터는 350℃로서 질소중에서 60분의 소성을 행하였다. 그후, 스핀 코트법을 사용하여 레버링층(505)을 투명 폴리아미드를 사용하여 제작하였다.
그후, 이들 전체에 ITO(인듐 주석 산화물)를 0.1㎛의 두께로 스패터법에 의하여 형성하여 제 5 포토마스크(415)를 사용하여 공통 전극(506)을 형성하였다. 이 ITO는 실온∼150℃로서 성막하고, 200∼300℃의 산소 또는 대기중의 아닐에 의하여 성취하고, 제 2 기판을 얻었다.
상기 기판상에, 옵셋법을 사용하여, 폴리아미드 전구체를 인쇄하고, 비산회성 분위기 예를 들면 질소중으로서 350℃ 1시간 소성을 행하였다. 그후, 공지의 라빙법을 사용하여, 폴리아미드 표면을 개질하고, 적어도 초기에서, 액정 분자를 일정 방향으로 배향시키는 수단을 설치하였다. 그후, 상기 제 1 의 기판과 제 2 기판에 의하여, 네마틱 액정 조성물을 끼우고, 주위를 에폭시성 접착제로서 고정하였다. 기판상의 리드에 TAB 형상의 구동 IC와 공통 신호, 전위 배선을 가지는 PCB를 접속하고, 외측에 편광판을 부착하고, 투과형의 액정 전기 광학 장치를 얻었다.
제 24 도에 본 실시예에 의한 전기 광학 장치의 개략 구조도를 나타낸다. 상기의 공정으로서 얻은 액정 패널(1000)을 냉음극관을 3개 배치한 후부 조명 장치(1001)와 조합시켜 설치를 행하였다. 그후, 텔레비젼 전파를 수신하는 튜너(1002)를 접속하고, 전기 광학 장치로서 완성시켰다. 종래의 CRT 방식의 전기 광학 장치와 비교하여, 평면 형상의 장치로 되었으므로, 벽 등에 설치하는 것도 가능하도록 되었다.
다음에 본 발명을 완성시키기 위하여, 액정 전기 광학 장치의 주변 회로의 설명을 제 25 도를 사용하여 가한다. 액정 전기 광학 장치의 매트릭스 회로에 접속된 정보 신호측 배선(1101,1102)에 구동 회로(1103)를 접속한 구성을 취하고 있다. 구동 회로(1103)는 구동 주파수계로서 분할하면 2개 부분에서 되어 있다. 1개는 종래의 구동 방식과 같은 데이타 래치 회로계(1104), 이것은 데이타(1105)를 순서로 전송하기 위한 기본 클럭 CLK1(1106)이 주된 구성이고, 1비트-12비트 병렬 처리가 행하여지고 있다. 다른 1개는 본 발명에 의한 구성 부분이고, 계조 표시에 필요한 분할의 비율에 따른 클럭 CLK2(1107)과 프리프롭 회로(1108), 카운터(1109)에서 되어 있다. 데이타 래치계(1104)에서 보내진 계조 표시 데이타에 따른 펄스를 카운터(1109)로서 만들어지고 있다.
본 발명에서 특징으로 하는 것은 이들의 부분이고, 그동 주파수를 2종류로 함으로서, 화면 재기입의 프레임 수를 변화시키지 않고, 명확한 디지탈 계조 표시가 가능하게 되어 있다. 프레임 수의 저하에 따른 프리커의 발생율을 회피할 수 있는 것이다.
주사측의 신호선(1110,1111)에 접속된 구동 회로(1112)는, 전압 레벨(1113)에서 전달한 전위를 클럭CLK(1114)의 프리프롭 회로(1115)에서 제어하고, 선택 신호를 가할 수 있다.
본 실시예에 의한 TFT는 이동도를 80(㎠/Vs)로 하는 것이 가능하므로, 구동의 주파수를 약 1MHz까지 올릴 수 있었다. 이 때문에
로서 계산할 수 있는 42계조 표시까지 가능하게 되어 있다.
아나로그적인 계조 표시를 행한 경우, TFT의 특성 불균형에서 16계조 표시가 한계이었다. 그러나, 본 발명에 의한 디지탈 계조 표시를 사용한 경우, TFT의 특성 불균형의 영향을 받기 어려우므로, 42계조 표시까지 가능하게 되고, 컬러 표시에서는 74088색의 다채로운 색이고 미묘한 색채의 표시를 실현할 수 있다.
[실시예 8]
본 실시예에서는 대각 1인치를 가지는 액정 전기 광학 장치를 사용한 비디오 카메라용 뷰화인더를 제작하고, 본 발명을 실시하였으므로, 설명을 가할 수 있다.
본 실시예에서는 화수소가 387×128의 구성으로 하여, 저온 프로세서에 의한 비정실 TFT를 사용한 소자를 형성하고, 뷰화인더를 구성하였다. 본 실시예에서 사용하는 액정 표시 장치의 제작 방법을 제 26 도를 사용하여 설명한다. 제 26 도(a)에서, 청판 글래스 등의 값싼 글래스(1200)상에 마그네트론 RF(고주파) 스패터법을 사용하여 블로킹층(1201)으로서의 산화규소막을 1000∼3000Å의 두께로 제작한다. 프로세서 조건은 산소 100% 분위기, 성막온도 15℃, 출력 400-800W, 압력 0.5Pa로 하였다. 타켓트에 석영 또는 단결정 실리콘을 사용한 성막속도는 30-100Å/분이었다.
이후, 상측에 인이 1∼5×1021㎝-3의 농도에 들어간 실리콘막 또는 이 실리콘막과 그위에 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), MoSi2또는 WSi2의 다층막을 형성한다. 이것을 제 1 의 포토마스크(21)로서 패터닝하여 타켓트 전극(1202)을 형성하고, 제 26 도(a)를 얻었다. 본 실시예에서는 채널 길이는 10㎛, 게이트 전극으로서 린도프 규소를 0.2㎛, 그위에 몰리브덴을 0.3㎛의 두께로 형성하였다.
게이트 전극 원료로서 알루미늄(Al)을 사용한 경우, 이것을 제 1 포토마스크(21)로서 패터닝 후, 그 표면을 양극 산화함으로서, 게이트 전극상의 절연막 또는 채널 영역에 크랙, 보이드 등이 발생되지 않고, 이동도, 임계 전압의 저감에서 TFT의 특성을 올릴 수 있다.
이 위에 산화규소막을 게이트 절연막(1203)으로서 500∼2000Å 예를 들면 1000Å의 두께로 형성하였다. 이것은 블로킹층으로서의 산화규소막의 제작과 동일 조건으로 하였다. 이 성막중에 불소를 소량 첨가하고, 나트륨 이온의 고정화를 시켜도 좋다.
이위에 비정질 실리콘막을 프라즈마 CVD법에 의하여 형성하였다. 프라즈마 CVD법에 의하여 규소막을 제작하는 경우, 온도는 예를 들면 300℃로 하고, 모노시란(SiH4)또는 지시란(Si2H6)을 사용하였다. 이들을 PCVD 장치내에 도입하고, 13.56MHz의 고주파 전력을 가하여 성막하였다.
이 방법에 의하여 형성된 피막은 산소가 5×1021㎝-3이하인 것이 좋다. 이 산소 농도가 높으면 이동도가 저하하고, 너무 적으면, 백라이트에 의하여 오프 상태의 리크 전류가 증가하여 버린다. 그때문에 4×1019㎝-3∼4×1021㎝-3의 범위로 하였다. 수소는 4×1020㎝-3이고, 규소 4×1022㎝-3으로서 비교하면 1원자%이었다. 상기 방법에 의하여, 비정질 상태의 규소막을 500∼5000Å, 예를 들면 1500Å의 두께로 제작하였다.
그후, 리프트 오프법을 사용하여 콘택트 영역을 형성하기 위한 레지스트(1204)를 제 2 포토마스크(22)로서 제작하고, 그 상부에 프라즈마 CVD법에 의하여 n형의 활성층인 규소막(1205)을 제작하였다. 성막 온도는 250℃∼350℃로서 행하는 본 실시예에서는 320℃로 하고, 모노시란(SiH4)과 모노시란 베이스의 포스핀(pH3) 1% 농도의 것을 사용하였다. 수소(H2)를 각각 5 : 3 : 20의 비율로서, PCVD 장치내(5pa)의 입력으로 도입하고, 13.56MHz의 고주파 전체를 가하여 성막하였다. 이때, 고주파 전력은 0.05∼0.20W/㎠가 적당하고, 본 실시예에서는 0.120W/㎠을 사용하였다.
이 방법에 의하여 n형의 활성층인 규소막(1205)의 비전도율은 2×10-1[Ω㎝-1]정도로 되었다. 막 두께는 50Å로 하였다. 그 후, 리드 및 콘택트 전극으로서, Al을 스패터법으로서 3000Å 성막(1206)하고, 그후 리프트 오프법에 의하여 여분의 부분을 제거하고, 소스(1207) 및 드레인(1208)영역을 형성하였다.
그후, 제 3 마스크(23)에서 아이랜드상에 개개의 TFT(1209)를 형성후, 제 12 도(d)에 나타나듯이 표면을 평탄화용 유기지수(1201) 예를 들면 투광성 폴리아미드 수지를 도포 형성하고, 재차의 전극 개구를 포토마스크(24)로서 행한다.
출력단을 액정 장치의 한쪽 화소의 전극을 투명 전극으로서 그것에 연결하므로, 스패터법에 의하여 ITO(인듐 주석 산화막)을 형성하였다. 그것은 포토마스크(25)에 의하여 에칭하고, 전극(1211)을 구성하였다. ITO는 실온∼150℃로서 성막하고, 200∼400℃의 산소 또는 대기중의 아닐에 의하여 성취하였다. 이와 같이 하여 NTFT(1209)와 투명도전막의 전극(1211)을 동일 글래스 기판(1200)상에 제작하였다. 얻어진 TFT의 전기적 특성의 이동도는 0.2(㎠/Vs), Vth는 5.3(V)이었다.
다음에, 절연기판상에, 실시예 7와 같은 방법을 사용하여, 컬러 필터 및 투명도전막(ITO)을 1000Å 성막하고, 제 2 기판을 얻었다.
상기 기판상에, 옵셋법을 사용하여, 폴리아미드 전구체를 인쇄하고, 비산화성 분위기 예를 들면 질소중으로서 350℃ 1시간 소성을 행하였다. 그후, 공지의 라빙법을 사용하여, 폴리아미드 표면을 개질하고, 적어도 초기에서, 액정분자를 일정방향으로 배향시키는 수단을 설치하여 제 1 및 제 2 기판으로 하였다.
그후, 상기 제 1 기판과 제 2 기판에 의하여, 네마틱 액성 조성물을 키우고, 주위를 에폭시성 접착제로서 고정하였다. 기판상의 리드는 그 피치가 46㎛로 미세하므로, COG법을 사용하여 접속을 행하였다. 본 실시예에서는 IC칩상에 설치한 금범프를 에폭시계의 은 파라디움 수지로서 접속하고, IC칩과 기판간을 고착하고 둘러싸는 것을 목적으로 한 에폭시변성 아크릴 수지로서 묻어 고정하는 방법을 사용하였다. 그후, 외측에 편광판을 고착하고, 투과형의 액정 표시 장치를 얻었다.
본 실시예에 의한 TFT는 이동도를 비정실 상태이므로 0.2(㎠/Vs)로 하는 것이 가능하므로, 구동의 주파수를 약 100KMz까지 올릴 수 있었다. 이 때문에,
로서 계산할 수 있고, 13계조 표시까지 가능하게 되어 있다. 예를 들면 384×128돗트의 49,152조의 TFT를 50mm 각(30mm 각 기판에서 36매의 다면취함)으로서 작성한 액정 전기 광학 장치에 대하여 통상의 아나로그적인 계조 표시를 행한 경우, 비정질 TFT의 특성 불균형이 약 ±10% 존재하므로, 8계조 표시가 한계이었다. 그러나, 본 발명에 의한 디지탈 계조 표시를 사용한 경우, TFT 소자의 특성 불균형의 영향을 받기 어려우므로, 13계조 표시 이상까지 가능하게 되고, 컬러 표시에서는 2207 색의 다채로운 색이고 미묘한 색채의 표시가 실현가능하다.
[실시예 9]
본 발명에서는 제 27 도에 나타나듯이 프로젝션형 화상표시를 제작하였으므로, 설명을 가한다.
본 실시예에서는 3매의 액정 전기 광학 장치(1300)를 사용하여, 프로젝션형 화상표시장치용 조영부를 조립하고 있다. 그 하나는 640×480돗트의 구성을 가지고, 대각 4인치중에 307, 200화소를 제작하였다. 1화서당의 크기는 127㎛ 각으로 하였다.
프로젝션형 화상표시장치의 구성으로서, 액정 전기 광학 장치(1300)를 광의 3원색인 적, 녹, 청색용으로 분할하여 설치하고 있으며, 적색 필터(1301), 녹색 필터(1302), 청색 필터(1303)와, 반사판(1304), 150W의 메탈하라이트계 광원(1307)과 포커스용 광학계(1308)에서 구성되어 있다.
본 실시예의 전기 광학 장치에 사용한 액정 전기 광학 장치의 기판의 NMOS 구성의 매트릭스 회로를 가지는 기판으로 하였다. 저온프로세스에 의한 고이동도(TFT)를 사용한 소자를 형성하고, 프로젝션형 액정 전기 광학 장치를 구성하였다. 본 실시예에서 사용하는 액정 표시 장치의 제작 방법을 제 28 도를 사용하여 설명한다. 제 28 도(a)에 나타나듯이, 석영 클래스 등의 고가가 아닌 700℃ 이하, 예를들면 약 600℃를 열처리에 견딜 수 있는 글래스(1401)상에 마그네트론 RF(고주파) 스패터법을 사용하여 블로킹층(1410)으로서의 산화규소막을 1000∼3000Å의 두께로 제작한다. 프로세서 조건은 실시예(1)의 블로킹층으로서의 산화규소막의 경우와 같다.
이위에, 500∼5000Å 예를 들면 1500Å의 두께로 비정실 상태의 규소막을 실시예(1)의 비정질 상태의 규소막의 형성과 마찬가지로 하여 형성하였다.
이후, 실시예(1)와 마찬가지로 하여 비정질 상태의 규소막을 450∼700℃의 온도로서 12∼70시간 비산화물 분위기로서 중온의 가열 아닐을 행하였다. 다음에, 제 28 도(a)에 나타나듯이, 규소막을 제 1 포토마스크(31)로서 포토 에칭을 하고, TFT용의 영역(1402)(채널폭 20㎛)을 제작하였다. 이위에, 산화규소막을 게이트 절연막(1403)으로서 500∼2000Å 예를 들면 1000Å의 두께로 형성하였다. 이것은 블로킹층으로, 산화규소막의 제작과 동일 조건으로 하였다. 이 성막중에 불소를 소량 첨가하고, 나트륨 이온의 고정화를 시켜도 좋다.
이후, 이 상층에 인이 1∼5×1021㎝-3의 농도에 들어간 실리콘막 또는 이 실리콘막과 그위에 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), MoSi2또는 WSi2의 다층막을 형성하였다. 이것을 제 2 포토마스크(32)로서 페터닝하여 제 28 도(b)에 나타나듯이, 게이트 전극(1404)을 형성한다. 본 실시예에서는 채널 길이는 10㎛, 게이트 전극으로서 린도프 규소 0.2㎛, 그 위에 몰리브덴을 0.3㎛의 두께로 형성하였다. 제 28 도(c)에서, 소스(1405), 드레인(1406)으로서 인을 1∼5×1015㎝-2의 도즈량으로 이온 주입법에 의하여 첨가하였다.
게이트 전극 재료로서 알루니늄(Al)를 사용한 경우, 이것을 제 2 포토마스크(32)로서 패터닝 후, 그 표면을 양극 산화하는 것이고, 자기정렬 공법이 적용가능함으로, 소스, 드레인의 콘택트 홀을 보다 게이트에 가까운 위치에 형성할 수 있으므로, 이동도, 임게 전압의 저감에서 TFT의 특성을 올릴 수 있다.
다음에, 600℃로서 10∼50시간 재차 가열 아닐을 행하였다. 소스(1405), 드레인(1406)의 불순물을 활성화하여 N+로서 제작하였다. 게이트 전극(1404)하에는 채널 형성 영역(1407)이 세미비정질 반도체로서 형성되고 있다. 이렇게 하면, 자기정렬 방식이면서도, 700℃ 이상으로 모든 공정으로 온도를 가하는 것 없이 NTFT를 만들 수 있다. 그 때문에, 기판 재료로서 석영 등의 고가 인기판을 사용하지 않아도 좋고, 본 발명의 대화소의 액정 표시 장치에 매우 적합한 프로세스이다.
본 실시예에서 열아닐은 제 28 도(a),(c)로서 2회 행하였다. 그러나 제 28 도(a)의 아닐은 구하는 특성에 의하여 생략하고, 쌍방을 제 28 도(c)의 아닐에 의하여 겸하는 제조시간을 단축하여도 좋다. 제 28 도(d)에서, 층간 절열물(1408)을 상기 스패터법에 의하여 산화규소막의 형성으로 행하였다. 이 산화규소막의 형성은 LPCVD법, 광 CVD법, 감압 CVD법을 사용하여도 좋다. 예를 들면 0.2∼0.6㎛의 두께로 형성하고, 그후, 포토마스크(33)를 사용하여 전극용의 창(1409)을 형성하였다. 제 28 도(e)에 나타나듯이 이들 전체에 알루미늄을 스패터법에 의하여 형성하고, 리드(1410) 및 콘택트(1411)를 포토마스크(34)를 사용하여 제작한 후, 표면을 평탄화용 유기지수(1412) 예를 들면 투광성 폴리아미드 수지를 도포형성하고, 재차 전극개구를 포토마스크(35)로서 행하였다.
출력단을 액정장치의 한쪽 화소의 전극을 투명전극으로서 그것에 연결하므로, 스패터법에 의하여 ITO(인듐 주석 산화막)을 형성하였다. 그것을 포토마스크(36)에 의하여 에칭하고, 전극(1413)을 구성시켰다. ITO는 실온∼150℃로서 성막하고, 200∼400℃의 산소 또는 대기중의 아닐에 의하여 성취하였다. 이와 같이 하여 NTFT(1402)의 투명도전막의 전극(1413)을 동일 글래스 기판(1400)상으로 제작하였다. 얻어진 TFT의 전기적 특성의 이동도는 120(㎠/Vs), Vth는 5.0(V)이었다.
제 29 도에 구조의 개략을 나타낸다. 그 기관상(1500)에, 푸마르산계 고분자 수지와 네마틱 액정을 65 : 35의 비율로서 공통 용매인 키시렌에 용해시킨 혼합물을 다이캐스트법을 사용하여 10㎛의 두께로 형성하였다. 그후, 질소 분위기중 120℃로서 180분으로 용매를 제거하여 액정 분산층(1501)을 형성하였다. 이 경우 대기압 보다도 약간 간압으로 하면, 택타임(tact-time)의 단축을 할 수 있다.
그후, 스패터법에 의하여 ITO(인듐 주석 산화막)을 형성하고, 대향전극(1502)을 얻었다. ITO는 실온∼150℃로서 성막하였다. 그후 인쇄법을 사용하여, 투광성의 실리콘 수지를 30㎛의 두께로서 도포하고, 100℃로서 30분 소정하고, 액정 전기 광학 장치를 얻었다.
본 실시예에 사용한 구동용 IC의 기능구성은 실시예 7와 같다. 640×480돗트의 307,200조의 TFT를 300mm각으로 작성한 액정 전기 광학 장치에 대하여 통상의 아날로그적인 계조 표시를 행한 경우, TFT의 특성 불균형이 약 ±10% 존재함으로, 16계조 표시가 한계이다. 본 실시예 의한 TFT는 구동 주파수를 2.5MHz까지 올릴 수 있는 것이 가능하므로,
로서 계산할 수 있고 86계조까지 가능하게 되어 있다.
이와 같이, 본 실시예에 의한 디지탈 계조 표시를 행한 경우, TFT 소자의 특성 불균형의 영향을 받기 어려우므로, 86계조 표시까지 가능하게 되고 컬러 표시로서 링 262, 144색의 다채로운 색과, 미묘한 색채의 표시를 실현할 수 있다.
텔레비젼 영상과 같은 소프트를 빛추는 경우, 예를 들면 동일색으로 되는 "바위"에서도 그 미세한 것 등에 있어서 광의 가감에서 미묘하게 색맞춤이 다르다. 자연의 색체에 가까운 표시를 행한 경우, 16계조에서는 곤란을 요하고, 이들 미묘한 구령의 표현에는 할 수 없다. 본 발명에 의한 계조 표시에 의하여, 이들 미묘한 색조 변화를 따라갈 수 있다.
이 액정 전기 광학은 제 27 도에 나타낸 프론트형의 프로젝션 텔레비젼 뿐만 아니라, 리어형의 프로젝션 텔레비젼에도 사용이 가능하다.
[실시예 10]
본 실시예에서는 제 30 도에 나타나듯이 반사형의 액정 분산형 표시 장치를 사용한 휴대용 컴퓨터용 전기광학 장치를 제작하였으므로 설명을 가한다.
본 실시예에 사용한 제 1 기판은 실시예 7와 동일 공정으로 작성한 것을 사용하였다.
제 29 도에 나타낸 액정 전기 광학 장치를 사용하여 본 실시예를 설명한다. 기판상 1500에, 푸마르산계 고분자 수지와 흑색 색소를 15% 혼합시킨 네마틱 액정을 65 : 35의 비율로서 공통 용매인 커시렌에 용해시킨 혼합물을 다이캐스트법을 사용하여 10㎛의 두께로 형성하고, 그후 질소 분위기중 120℃로서 180분 용매를 제거하여 액정분산층(1501)을 형성하였다.
여기서, 흑백 색소를 사용했으므로, 분산형 액정 표시에서는 곤란한 평면 디스플레이도, 광의 산란시(전제 없을때)에 흑색이 나와, 투과시(전계인가시)에 백색을 표시 가능하게 하고, 지상에 사용한 문자와 같은 표시가 가능하다.
역의 구조로서, 흑색 색소를 혼입하지 않고, 산란시에 백색을 표현하고, 투과시에 흑색을 표현하는 것도 가능하다. 단 이때에는 이하에 나타내는 이면측을 흑색으로 할 필요가 있다. 이것도 또는 지상에 기입한 문자와 같은 표시가 가능하게 되어 있다. 그후, 스패터법에 의하여 ITO(인듐 주석 산화막)을 형성하고, 대향전극(1502)을 얻었다. ITO는 실온∼150℃로서 성막하였다. 그후 인쇄법을 사용하여, 백색의 실리콘 수지를 55㎛의 두께로서 도포하고, 100℃로서 90분 소성하고,, 액정 전기 광학 장치를 얻었다.
[실시예 11](화상표시장치 텔레비젼)
본 실시예에서는 제 31 도에 나타나듯이 회로구성을 사용한 액정 표시 장치를 사용하여, 벽걸이 텔레비젼을 제작하였으므로, 그 설명을 행한다. 그때의 TFT는 레이져 아닐을 사용한 다결성 실리콘이고, 스타거형으로 하였다.
이 회로구성에 대응하는 실제 전극 등의 배치구성을 제 32 도에 나타내고 있다. 이들은 설명을 간단하게 하기 위하여 2×2(또는 그것 이하)에 상당하는 부분만 기재되어 있다. 실제의 구동신호 파형을 제 16 도에 나타낸다. 이것은 설명을 간단하게 하기 위하여 매트릭스 구성으로 한 경우의 신호파형으로서 설명을 행한다.
우선, 본 실시예에서 사용하는 액정 패널의 제작방법을 제 33 도 사용하여 설명한다. 제 33 도(a)에 나타나듯이, 석영글래스 등의 고가가 아닌 700℃이하, 예를 들면 약 600℃ 의 열처리에 견딜 수 있는 글래스(650)상에 마그네트론 RF(고주파) 스패터법을 사용하여 블로킹층(651)으로서의 산화규소막을 1000∼3000Å막으로 제작한다. 제작 프로세스 조건은, 실시예(7)의 블로킹층으로서의 산화규소막의 경우와 마찬가지이다.
이위에, 560∼5000Å 예를 들면 1000Å의 두께로 비정질 상태의 규소막(652)을, 실시예(7)의 아몰파수 상태의 규소막과 마찬가지로 하여 제작하였다.
그후, 제 33 도(b)에 나타나듯이, 포토레지스터(653)를 마스크(P1)를 사용하여 소스드레인 영역만 개공한 패턴을 형성하였다. 그위에, 프라즈마 CVD법에 의하여 n형의 활성층인 규소막을 제작하였다. 성막온도는 250℃∼350℃로서 행하는 본 실시예에서는 320℃로 하고, 모노시란(SiH4)과 모노시란 베이스의 포스핀(PH3) 3% 농도의 것을 사용하였다. 이들을 PCVD 장치내(5Pa)의 압력에서 도입하고, 13.56MHz의 고주파 전력을 가하여 성막하였다. 이때, 고주파 전력은 0.05∼0.20W/㎠가 적당하고, 본 실시예에서는 0.120W/㎠을 사용하였다. 이 방법에 의하여 n형 실리콘층의 비도전율은 2×10-1[Ω㎝-1]정도로 되었다. 막 두께는 50Å로 하였다.
한편, 제 33 도(c)에 나타나듯이, 포토레지스트(654)를 마스크(P2)를 사용하여 소스드레인 영역만 개공한 패턴을 형성하였다. 그위에 프라즈마 CVD법에 의하여 P형의 활성층인 규소막을 제작하였다. 성막온도는 250℃∼350℃로서 행하는 본 실시예에서는 320℃로 하고, 모노시란(SiH4)와 모노시란 베이스의 디보란(B2H6)2% 농도의 것을 사용하였다. 이들은 PCVD 장치내(4Pa)의 압력으로 도입하고, 13.56KMz의 고주파 전력을 가하여 성막하였다. 이 방법에 의하여 P형 실리콘층의 비전도율은 1 ×10-1[Ω㎝-1]정도로 되었다. 막두께는 50Å로 하였다. 그후 리프트 오프법을 사용하여, 소스드레인 영역(655, 658)를 형성하였다. 그후, 마스크(93) 622를 사용하여 N채널형 박만 트랜지스터용 아이랜드 영역(663) 및 P채널형 박만 트랜지스터용 아이랜드 영역(664)을 형성하였다.
그후, 실시예(7)와 마찬가지로 하여, XeCl 엑시머 레이져를 사용하여, 소스드레인 체널영역을 레이져 어닐함과 동시에, 활성층에 레이져 도핑을 행하였다. 이것에 의하여 전자 이동도(μe)=15∼300㎠/Vsec, 홀이동도(μe)=5∼100㎠/Vsec를 얻을 수 있다.
이 위에 산화규소막을 게이트 절연막으로서 500∼2000Å 예를 들면 1000Å의 두께로 형성하였다. 이것은 블로킹층으로서의 산화규소막의 제작과 동일조건으로 하였다.
이 성막증에 불소를 소량 첨가하고, 나트륨 이온의 고정화를 시켜도 좋다. 이후, 이 상측에 인이 1~5×1021㎝-3의 농도에 들어간 실리콘막 또는 이 실리콘막과 그위에 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), MoSi2또는 WSi2의 다층막을 형성하였다. 이것을 제 4의 포토마스크(669)로서 페터닝하여 제 33 도(e)을 얻었다. 게이트 전극(666) 및 (667)을 형성하고, 예를들면 채널길이 7㎛, 게이트 전극으로서 린도프규소를 0.2㎛, 그위에 몰리브덴을 0.3㎛의 두께로 형성하였다.
게이트 전극 재료로서 알루미늄(Al)을 사용한 경우, 이것을 제 4 포토마스크(669)로서 페터닝 후, 그 표면을 양극 산화하는 것이고, 자기정렬 공법이 적용 가능하므로, 소스드레인의 콘택트 홀을 보다 게이트에 가까운 위치에 형성할 수 있으므로, 이동도, 임계 전압의 저감에서 TFT의 특성을 올릴 수 있다.
이렇게하면, 400℃ 이상의 모든 공정에서 온도를 가하지 않고 C/TFT를 만들 수 있다. 그 때문에, 기판재료로서, 석영 등의 고가인 기판을 사용하지 않아도 좋고, 본 발명의 대화면의 액정 표시 장치에 매우 적합한 프로세스인 것을 알 수 있다.
제 3 도(f)에서, 층간 절연물(668)을 상기 스페터법에 의하여 산화규소막의 형성으로서 행하였다. 이 산화규소막의 형성은 LPCVD법, 광 CVD법, 상압 CVD법을 사용하여도 좋다. 예를 들면 0.2∼0.6㎛의 두께로 형성하고, 그후, 제 5 포토마스크(670)를 사용하여 전극용의 창(679)을 형성하였다. 그후 이들 전체에 알루미늄을 0.3㎛의 두께로 스패터법에 의하여 형성하여 제 6 포토마스크(676)를 사용하여 리드(674) 및 콘택트(673)을 제작한 후, 재차 층간 절연물(680)을 상기 스패터법에 의하여 산화규소막의 형성으로서 행하였다. 이산화규소막의 형성은 LPCVD법, 광 CVD법, 상압 CVD법을 사용하여도 좋다. 그후 제 7 포토마스크(681)를 사용하여 패터닝을 하였다. 그후, 이들 전체 알루미늄을 0.3㎛ 두께로 스패터법에 의하여 형성하여 제 8 의 포토마스크(682)를 사용하여 리드(683) 및 콘택트(684)를 제작하였다.
표면을 평탄화용 유기수지(685) 예를 들면 투광성 폴리아미드 수지를 도포형성하고, 재차, 전극 개구를 제 9 의 포토마스크(686)로서 행하였다. 이들 전체에 ITO(인듐 주석 산화물)을 0.1㎛의 두께로 스패터법에 의하여 형성하여 제 10 의 포토마스크(687)를 사용하여 화소전극(688)을 형성하였다. 이 ITO는 실온∼150℃로서 성막하고, 200∼400℃의 산소 또는 대기중의 아닐에 의하여 성취하였다.
얻어진 TFT의 전기적인 특성인 NTFT의 이동도는 80(㎠/Vs), Vth는 5.0(v), PTFT의 이동도는 30(㎠/Vs), Vth는 5.58(V)이었다. 이러한 방법에 따라 제작된 액정 전기 광학 장치용의 한쪽 기판을 얻는 것이 가능하였다.
실시예(7)와 마찬가지로 하여, 제 2 기판을 형성하였다. 그후, 상기 제 1 의 판과 제 2 기판에 의하여, 네마틱 액정 조성물을 끼우고, 주위를 에폭시성 접착제로서 고정하였다. 기판상의 리드에 TAB 형성의 구동 IC과 공통신호, 전위 배선을 가지는 PCB을 접속하고, 외측에 편광판을 고착하고, 투과형의 액정 전기 광학 장치를 얻었다.
실시예의 전기 광학 장치의 구조는, 실시예(7)와 같다. 본 실시예의 전기 광학 장치의 개략 구조도를 제 24 도에 나타난다.
다음에 본 발명을 완결시키기 위하여, 제 34 도를 이용하여 액정 전기 광학 장치를 설명한다. 액정 전기 광학 장치의 매트릭스 회로에 접속된 정보 신호측 배선(350,351)에 구동회로(352)를 접속한 구성을 취하고 있다. 구동회로(352)는 구동 주파수계로서 분할하면, 2개의 부분에서 되어 있다. 1개는 종래의 구동 방식과 같은 데이타 래치회로계(353), 이것은 데이타(356)를 순서로 전송하기 위한 기본 클럭 ØH(355)이 주된 구성이고, 1비트∼12비트 병렬처리가 사용되고 있다. 다른 1개는 본 발명에 의한 구성부분이고, 계조 표시에 필요한 분할의 비율에 따른 클럭 CLK(357)과 크기 비교 회로(358), 패널 구동용 버퍼(360)에서 되어 있다. 데이타 래치게(353)에서 보내진 계조 표시 데이타에 따른 펄스를 카운터(358)로서 작성하고 있다.
본 발명에서 특징으로 하고 있는 것은 이들의 부분이고, 구동 주파수를 2종류로 함으로서, 화면 재기입의 프레임수를 변화시키지 않고, 명확한 디지탈 계조 표시가 가능하게 되어 있다. 프레임수의 저하에 따른 프리커의 발생 등을 회피할 수 있는 것이다.
본 실시예에 의한 C/TFT의 동작파형을 제 35 도에 나타낸다. 제 35 도는 C/TFT로의 입력신호 파형과 C/TFT에서의 출력신호 파형을 나타내는 오실로스코프 사진이다. 제 35 도(a)에서 (d)로 입력신호의 구동주파수를 5KHz, 50KHz, 500KHz, 1MHz로 올린 경우를 나타내고 있다. 제 35 도(d)에서도 알 수 있듯이, 1MHz에서도 출력신호 파형은 그다지 무디어지지 않고, 충분히 실용적인 출력신호를 얻을 수 있었다.
이 때문에, 계조 표시수는 구동 주파수를 듀티수와 프레임수로서 나누면 산출할 수 있고, 이 경우는, 1MHz를 400과 60로서 나눈 42이라는 계조 표시수가 얻어지고, 42계조 표시까지 가능하게 되어 있다.
아나로그적인 계조 표시를 행한 경우, TFT의 특성불균형에서 16계조 표시가 한계이었다. 그러나, 본 발명에 의한 디지탈 계조 표시를 사용한 경우, TFT 소자의 특성불균형의 영향을 받기 어려우므로, 42계조표시까지 가능하게 되고, 컬러 표시에서는 74088색의 다채이고 미묘한 색채의 표시가 실현가능하다.
[실시예 12]
(뷰화인더)
본 실시예에서는 대각 1인치를 가지는 액정 전기 광학 장치를 사용한 비디오 카메라용 뷰화인더를 제작하고, 본 발명을 실시하였으므로 이를 설명한다.
본 실시예에서는 화소수가 387×128의 구성으로 하여, 실시예 11와 같은 프로세스를 사용하여 제1기판을 설치하였다. 절연기판상에 실시예 11와 같은 방법을 사용하여 컬러필터 및 투명도전막(ITO)을 1000Å 성막하고, 제 2 기판으로 하였다.
상기 기판상에, 오프셋트법을 사용하여, 폴리아미드 구동체를 인쇄하고, 비산화성 분위기 예를 들면 질소중으로서 350℃ 1시간 소정을 행하였다. 그후, 공지의 라빙을 사용하여, 폴리아미드 표면을 개질하고, 적어도 초기에는, 액정분자를 일정방향으로 배향시키는 수단을 설치하여 제 11 및 제 2 기판으로 하였다. 그후, 상기 제 1 기판과 제 2 기판에 의하여, 네마틱 액정 조성물을 지지하고, 주위를 에폭시성 접착제로서 고정하였다. 기판상의 리드는 그 피치가 46㎛로 미세하므로, COG법을 사용하여 접속을 행하였다. 본 실시예에서는 IC칩상에 설치한 금 범프를 에폭시계의 은 파라디움 수지로서 접속하고, IC칩과 기판간을 고착과 봉합의 목적으로 한 에폭시 변경 아크릴 수지로서 묻어 고정하는 방법을 사용하였다. 그후 외측에 편광판을 고착하고, 투과형의 액정 표시 장치를 얻었다.
본 실시예에 의한 TFT는 채널길이를 5㎛로 하였으므로, 구동 주파수를 약 2MHz까지 올릴수 있었다. 이 때문에 2MHz를 128과 60으로 나눈 260 계조 및 256 계조표시까지 가능하게 되어 있다. 예를 들면 384×128돗트의 49, 152조의 TFT를 50㎜ 각(30㎜ 각 기판에서 36매의 다면취함)으로 작성한 액정 전기 광학 장치에 대하여 통상의 아나로그적인 계조 표시를 행한 경우, 비정질 TFT의 특성불균형이 약 ±10% 존재함으로, 16계조표시가 한계이었다. 그러나 본 발명에 의한 디지탈 계조 표시를 행한 경우, TFT 소자의 특성불균형의 영향을 받기 어려우므로, 256 계조표시 이상까지 가능하게 되어 컬러표시에서는 16, 777, 216색의 다채로운 색이고 미묘한 색채의 표시를 실현할 수 있다.
[실시예 13]
(프로젝션형 화상표시장치)
본 실시예에서는 제 27 도에 나타나듯이 프로젝션형 화상표시장치를 제작하였으므로 설명을 가한다.
본 실시예에서는 3개의 액정 전기 광학 장치(1300)를 사용하여, 프로젝션형 화상표시장치용 조영부를 조립하고 있다. 그 하나하나는 640×480 돗트의 구성을 가지고, 대각 4인치중에서 307, 200화소를 제작하였다. 1화소당의 크기는 127㎛각으로 하였다.
프로젝션형 화상표시장치의 구성으로서, 액정 전기 광학 장치(1300)를 광의 3원색인 적, 녹, 청색용으로 분할하여 설치하고 있으며, 적색필터(1301), 녹색필터(1302), 청색필터(1303)와, 반사판(1304), 150w의 메틸하이라이드계광원(1307)과 포커스용 광학계(1308)에서 구성되어 있다.
본 실시예의전기 광학 장치에 사용한 액정 전기 광학 장치의 기판은 C/TFT 구성의 매트릭스 회로를 가지는 기판으로 하였다. 저온 프로세스에 의한 고이동도(TFT)를 사용한 소자를 형성하고, 프로젝션형 액정 전기 광학 장치를 구성하였다. 본 실시예에서는 사용하는 액정 표시 장치의 제작방법을 제 36 도를 사용하여 설명한다. 제 36 도(Å)에서 석영 글래스등의 고가가 아닌 700℃이하, 예를 들면 약 600℃의 열처리에 견딜 수 있는 글래스(601)상에 마그네트론 RF(고주파) 스패터법을 사용하여 블로킹층(602)으로서의 산화규소막을 1000~3000Å의 두께로 제작한다.
제작 프로세스 조건은 실시예(1)의 블록킹층으로서의 산화규소막과 같다. 이위에, 500~5000Å 예를 들면 1500Å의 두께로 비정질 상태의 규소막(603)을, 실시예(1)의 비정질 상태의 규소막과 마찬가지로하여 형성한다. 그후 실시예(1)와 마찬가지로, 비정질 상태의 규소막(603)을 450˚~700℃의 온도로서 12~70시간 비산화물 분위기로서 중온의 가열아닐을 행하였다.
이위에 산화 규소막(604)을 게이트 절연막으로서 500~2000Å 예를 들면 1000Å의 두께로 형성하였다. 이것은 블로킹 층으로서 산화규소막의 제작과 동일 조건으로 하였다.이 성막중에 불소를 소량첨가하고, 나트륨 이온의 고정화를 시켜도 좋다.
이후, 이위측에 인이 1~5×1021cm-3의 농도로 들어간 실리콘막 또는 이 실리콘막과 그위에 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), MoSi2 또는 WSi2의 다층막을 형성하였다. 이것을 제 1 포토마스크(41)로서 패터닝하여도 36(B)을 얻었다. 본 실시예에서 채널 길이는 10㎛, 게이트 전극으로서 몰리브덴을 0.3㎛의 두께로 형성하였다. 그때, 게이트 전극의 금속을 3㎛ 정도 오버 에칭(77)하였다. 그후, 기판 전체에 양의 포토레지스트(607)를 도포하였다.
포토마스크(42)를 사용하여, 기판 이면에서 노광, 현상을 행함으로써, 레지스트(608)를 얻을 수 있다. 그후, 스파터법에 의하여 n층의 퇴적을 행하였다. 그후, 레지스트(608)를 리프트오프하는 것이고, 도면 36(d)을 얻었다.
마찬가지로하여 기판전체에 양의 포토레지스트(610)를 도포후, 포토마스크(43)를 이용하여, 기판이면에서 노광, 현상을 행함으로서, 레지스트(610)를 얻을 수 있다. 그후, 스패터법에 의하여 P층의 퇴적을 행하였다. 그후, 레지스트(610)를 리프트 오프하는 것이고, 제 36 도(e)를 얻는다.
다음에, 600C로서 1050시간 재차 가열아닐을 행하였다. 소스(612,614), 드레인(613,615)의 불순물을 활성화하여 N+또는 P+로써 제작하였다. 게이트 전극(616,617) 아래에는 채널형성 영역(618,619)이 세미 아몰파스 반도체로서 형성되어 있다.
이와같이 하면, 자기정렬 방식이면서도, 700℃이상으로 모든 공정으로 온도를 가할 수 없고 C/TFT를 만들 수 있다. 그때문에, 기판 재료로서, 석영등의 고가인 기판을 사용하지 않아도 좋고, 본 발명의 대화소의 액정 표시 장치에 매우 적합한 프로세스이다. 본 실시예에서 열 아닐은 제 36 도(a),(e)로서 2회 행하였다. 그러나 제 36 도(a)의 아닐은 구하는 특성에 의하여 생략하고, 쌍방을 제 36 도(e)의 닐에 의하여 겸하여 제조시간의 단축을 하여도 좋다.
제 36 도(f)에서 층간 절연물(620)을 상기 스패터법에 의하여 산화 규소막의 형성으로서 행하였다. 이산화규소막의 형성은 LPCVD법, 광 CVD법, 상압 CVD 법을 사용하여도 좋다. 예를 들면 0.2∼0.6㎛의 두께 형성하고, 그후, 포토마스크(44)를 사용하여 전극용의 창(621)을 형성하였다. 제 36 도(f)에 나타나듯이 이들 전체에 알루미늄을 스패터법에 의하여 형성하고, 리드(622) 및 콘팩트(623)를 포토마스크(45)를 사용하여 제작한후, 표면을 평탄화용 유기수기(624) 예를 들면 투광성 폴리아미드 수지를 도포형성하고, 재차, 전극 개구를 포토마스크(46)로서 행하였다.
출력단을 액정장치의 한쪽 화소에 대한 전극을 투명전극으로서 그것에 연결함으로 스패터법에 의하여 ITO(인듐 주석 산화막)를 형성하였다. 그것을 포토마스크(47)에 의하여 에칭하고, 전극(625)을 구성시켰다. ITO는 실온∼150℃로서 성막하고, 200∼400℃의 산소 또는 대기중의 아닐에 의하여 성취하였다. 이와같이하여 NTFT(626)와 PTFT(627)와 투명도전막의 전극(625)을 동일 글래스기판(601)상에 제작하였다. 얻어진 NTFT의 저기적인 특성의 이동도는 120(㎠/Vs), Vth는 5.0(V), PTFT의 전기적인 특성의 이동도는 50(㎠/Vs), Vth는 5.3(V)이었다. 이상의 공저에 의하여, 제 29 도에 나타내는 기판(1500)을 얻는다. 다음에 제 29 에 나타나듯이, 기판(1500)상에 액정 분산층(1501)을 실시예(9) 마찬가지로 하여 형성한다. 그위에 대향전기(1502)을 실시예(9)와 마찬가지로 하여 형성한다. 그위에 인쇄법을 사용하여 투광성의 실리콘수지를 30Å의 두께로 도포하고, 100℃로서 30분 소성하고, 액정 전기 광학 장치를 얻었다.
본 실시예에 사용한 구동용(IC)의 기능구성을 실시예 11와 마찬가지이다. 640×480 돗트의 307, 200조의 TFT를 300nm 각으로 작성한 액정 전기 광학 장치에 대하여 통상의 아나로그적이 계조표시를 행한 경우, TFT 특성 불균형이 약 ±10% 존재하므로, 16계조 표시가 한계이다.
본 실시예에 의한 TFT는 구동 주파수를 2.5MHz까지 올릴 수 있으므로, 계조 표시수는 2.5MHz를 480개의 주사선수와 60 프레임인 86 계조까지 표시 가능하였다.
따라서, 본 실시예에 의한 디지탈 계조표시를 한 경우, TFT 소자의 특성 불균형의 영향을 받기 어려우므로, 64 계조표시까지 기능하게 되고, 컬러 표시는 262, 144색의 대채로운 색이고 미묘한 색채의 표시를 실현할 수 있다.
이 액정 전기 광학 정치는 제 27 도에 나타난 프론트형의 프로젝션 텔레비젼 뿐만아니라, 리어형의 프로젝션 텔레비젼에도 사용이 가능하다.
[실시예 14]
본 실시예에서는 제 30 도에 나타나듯이 반사형의 액정 분산형 표시 장치를 사용한 휴대용 컴퓨터용 전기 광학 장치를 제작하였다.
우선 실시예(11)와 마찬가지로하여, 제 1 기판(1500)을 형성한다. 그 후 실시예(10)와 마찬가지로 하여, 제 29 도에 나타나듯이, 기판(1500)상에 액정 분산층(1501), 그위에 대향전극(1502), 그위에 실리콘 수지를 형임의 화소의 기입하는 단위시간(t)과 1화면을 기입하는 시간(F)으로 관계되는 표시 타이밍을 가지는 표시 구동방식을 이용한 표시장치의 계조표시를, 상기 시간(F)을 변경하는 것없이 상기 시간(t)의 기입시간 중의 신호를 시분할로 한것이고, 디지탈 제어된 명확한 계조표시를 얻을 수 있고, 복수 프레임에 의한 계조 표시방법에 비하여, 표시주파수의 저하가 생기지 않고, 고품위의 표시가 가능하게 되어 있다.
본 발명에서는 종래 아나로그 방식의 계조표시에 대하여, 디지탈 방식의 계조 표시를 독립한 2개의 구동 주파수를 사용하여 행하는 것을 특징으로 하고 있다. 그 효과로서 예를 들면 640×400 돗트의 화소수를 가지는 액정 전기 광학 장치를 상정한 경우, 합계 25,000개의 TFT 모든 특성을 불균형없이 제작하는 것은 매우 곤란을 가지고, 현실적으로는 양산성, 수율을 고려하면, 16계조표시가 한계로 생각되어 있는 것에 대하여 인가 전압 레벨을 명확하게 하기 위하여, 아나로그 값은 없고, 기준 전압치를 신호로서 제어기측에서 입력하고, 그 기준 신호를 TFT에 접속하는 타이밍을 디지탈 값으로 제어함으로서, TFT에 인가되는 전압을 제어하는 것이고, TFT의 특성 불균형을 카버하는 방법을 본 발명에서 취하고 있는 것을 특징으로 하고 있으므로, 명확한 디지탈 계조표시가 가능하게 되어 있다.
또한, 구동 주파수를 2종류로 함으로써, 화면 재기입을 프레임수를 변화시키기 많고, 명쾌한 디지탈 계조 표시가 가능하게 되어 있다. 프레임수의 저하가 따른 프리커의 발생등을 회피할 수 있다.

Claims (34)

  1. 한 쌍의 기판과, 상기 기판들 사이에 제공된 전기 광학 변조층과, 상기 기판들중의 한 기판 위에 제공된 행 제어선들 및 열 제어선들을 포함하는 메트릭스선들과, 상기 기판들중의 상기 한 기판 위에 제공된 다수의 화소 전극들과, 상기 기판들중의 상기 한 기판 위에 제공된 다수의 트랜지스터로서, 각 트랜지스터는 그 트랜지스터의 소스 및 드레인 단부들중의 한 단부에서 상기 화소 전극들중의 대응하는 한 전극에 접속하고 소스 및 드레임 단부의 다른 단부에서 상기 행 제어선들중의 대응하는 한 제어서에 접속하며 그 트랜지스터의 게이트 단부에서 상기 열 제어선들중의 대응하는 한 제어선에 접속하는 상기 다수의 트랜지스터와, 기준 전압 레벨과 중간 레벨의 두 신호 레벨로 상기 반도체들 각각에 신호를 공급하는 수단과, 한 어드레스 주기당 한번씩 상기 트렌지터들을 어드레스하는 수단과 상기 어드레스 주기동안의 중간 레벨의 전체 주기분의 상기 어드레스 주기 동안의 기준 전압의 전체 주기의 비율을 제어하는 수단 및, 하이와 로우레벨의 두 레벨에서 상기 기준 전압 레벨 및 상기 화이와 로우 레벨의 두 레벨 사이의 상기 중간 레벨을 공급하여 상기 하이 및 로우의 두 레벨은 교호하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 어드레스 수단은 상기 행 제어선들을 회전식으로 어드레스할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 제 1 주기를 발생하는 제 1 클럭과 제 2주기를 발생하는 제 2 클럭을 더 포함하며, 상기 기준 전압 레벨의 한 주기는 상기 제 1 주기의 자연수 배가될 수 있으며, 상기 중간 레벨의 한 주기는 상기 제 1 주기의 자연수 배가 될 수 있으며, 상기 어드레스 주기는 상기 제 1 주기의 2이상의 자연수 배가 될 수 있고 상기 하부 및 로우의 두 레벨은 상기 2 주기로 교호될 수 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전기 광학 변조층은 강유전성 액정, 반강유정액정, 네마틱 액정 및 콜레스테릭 액정으로 이루어진 군으로부터 선택된 한 액정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 전기 광학 변조층은 유기 수지 및 이 유기 수지내에 분산된 액정을 포함하고, 상기 액정은 네마틱 액정,콜레스테릭 액정 및 스메틱 액정으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 제 2 주기는 상기 제 1 주기보다 긴 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  7. 제 3항에 있어서, 상기 제 1 주기의 2이상의 자연수 배인 제 2 주기의 발생과 제 1 주기의 발생을 동기화시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 기관들중의 다른 한 기판상의 제공된 한 적극에 오프셋 전압이 인가될 수 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  9. 한 쌍의 기판과, 상기 기판들 사이에 제공된 전기 광학 변조층과, 상기 기판들중의 한 기판위에 제공된 열 제어선들 및 행 제어선들을 포함하는 메트릭스선들과, 상기 기판들주의 상기 한 기판위에 제공된 다수의 화소전극들과, 상기 기판들중의 상기 한 기판 위에 제공된 p채널 및 n채널 트랜지스터쌍들로서, 상기 p채널 및 n채널 트레지스터 각 쌍은 상기 각 트렌지스터쌍의 n채널 트랜지스터의 소스와 드레인 단부들중의 한 단부 및 상기 각 트렌지터쌍의 p채널 트랜지스터의 소스와 드레인 단부들중의 한 단부에서 상기 화소 전극들의 대응하는 한 전극에 접속하고, 상기 p채널 트랜지스터의 소스와 드레인 단부들중의 한 단부에서 상기 행 제어선들의 상기 대응 쌍중 하나에 접속하고, n채널 트랜지스터의 소스와 드레인 단부들중의 다른 한 단부에서 상기 행 제어선들의 상기 대응하는 쌍의 다른 하나에 접속하며, 상기 각 트렌지터쌍의 p채널 및 n채널 트렌지스터들의 게이트 전극에서 상기 열 제어선들중의 대응하는 한 제어선에 접속하는 상기 p채널 및 n채널 트랜지스터쌍과, 기준 전압 레벨과 중간 레벨의 두 신호 레벨로 상기 p채널 및 n채널 트랜지스터쌍들 각각 신호를 공급하는 수단과, 어드레스 주기당 한 번씩 상기p채널 및 n채널 트렌지스터쌍들을 어드레스하는 수단과, 상기 어드레스 주기 동안의 중간 레벨의 전체 주기분의 상기 어드레스 주기 동안의 기준 전압 레벨의 전체 주기의 비율을 제어하는 수단과, 하이 및 로우의 두 레벨에서 상기 기준 전압 레벨 및 상기 하이 및 로우 두 레벨 사이의 중간 레벨을 공급하며 상기 하이 및 로우의 두 레벨은 교호하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 어드레스 수단은 상기 행 제어선들을 회전식으로 어드레스할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 제 1 주기를 발생하는 제 1 클럭과, 제 2 주기를 발생하는 제 2 클럭을 포함하며, 상기 기준 전압 레벨의 한 주기는 상기 제 1 주기의 자연수 배가될 수 있으며, 상기 중간 레벨의 한 주기는 상기 제 1 주기의 자연수 배가 될 수 있으며, 상기 어드레스 주기는 상기 제 1 주기의 2이상의 자연수 배가 될 수 있고 상기 하이 및 로우 두 레벨은 상기 제 2 주기로 교호될 수 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 전기 광학 변조층은 강유전 액정, 반강유전 액정, 네마틱 액정 및 콜레스테릭 액정으로 이루어진 군으로부터 선택된 한 액정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 전기 광학 변조층은 유기 수지 및 이 유기 수지내에서 분산된 액정을 포함하고, 상기 액정은 네마틱 액정, 콜레스테릭 액정 및 스메틱 액정으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 기판들중의 다른 한 기판위에 제공된 적색, 녹색, 및 청색 필터막들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  15. 제 9 항에 있어서, 상기 기판들중의 다른 한 기판 위에 제공된 한 전극에 오프셋 전압이 인가될 수 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  16. 제 11 항에 있어서, 상기 제 2 주기는 상기 제 1 주기 보다 더 긴 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  17. 제 11 항에 있어서, 제 1 주기의 2이상의 자연수 배인 제 2 주기의 발생과 제 1 주기의 발생을 동기화시키는 수단을 하는 저수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  18. 한 쌍의 기판과, 상기 기판들 사이에 제공된 전기 광학 변조층과, 메트릭스 형태로 상기 기판들 사이에 배열된 다수의 화소들과, 어드레스 주기당 한번씩 상기 화소들을 어드레스하는 수단과, 기존 전압 레벨과 중간 레벨의 두 신호 레벨을 이용하여 상기 화소들에 디지탈 신호를 공급하는 수단과, 어드레스 주기 동안의 중간 레벨의 전체 주기분의 어드레스 주기 동안의 기준 전압 레벨의 전체 주기의 비율을 제어하는 수단과, 하이 및 로우 두 레벨에서 상기 기준 전압 레벨 및 상기 하이 및 로우 두 레벨 사이의 중간 레벨을 공급하며 상기 하이 및 로우 두 레벨은 교호하는 스단을 포함하는 전기 광학 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 전기 광학 변조층은 강유전 액정, 반강유전 액정, 네마틱 액정 및 콜레스테릭 액정으로 이루어진 군으로부터 선택된 한 액정으로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 전기 광학 변조층은 유기 수지 및 이 유기 수지내에 분산된 액정을 포함하고 상기 액정은 네마틱 약정, 콜레스테릭 액정 및 스메틱 액정으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  21. 메트릭스 형태로 배열된 다수의 화소 전극들과, 상기 화소 전극들의 대응 전극에 접속된 박막 트렌지스터와 소정 주기 동안 주사 신호로 상기 박막 트렌지스터를 순차적으로 어드레스하는 어드레스 수단과, 표시될 화상에 따라 화상 데이타를 발생하는 화상 데이타 발생 수단과, 표시될 화상의 톤에 따라 펄스 수가 경정되는 다수의 펄스를 갖는 데이타 신호를 발생하기 위하여 상기 화상 데이타를 처리하는 화상 데이타 처리 수단과, 상기 소정 주기 동안 상기 주사 신호로 어드레스하는 동안 상기 화소 전극들 각각에 상기 데이타 신호를 공급하는 데이타 신호 공급 수단을 포함하며 상기 펄스는 일전한 펄스폭을 갖는 전기 광학 장치.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 소정 주기는 소정 갯수의 분할들로 시간 분할되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 화상 데이타 처리 수단은 계조 표시 데이타를 저장하는 ROM 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  24. 제 21 항에 있어서, 상기 데이타 신호 공급 수단은 상기 ROM 수단에 접속하여 동작하는 전기 광학 표시 및 플립플롭 수단을 구동하기 위하여 펄스들을 형성하는 카운터 수단을 포함하며, 상기 카우터 수단 및 클럭 라인은 상기 카운터 수단의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  25. 각 화소 전극이 한 광 변조층과 이 층에 접속된 한 박막 트랜지스터를 포함하는 다수의 화소 전극들을 갖는 전기 광학 장치를 구동하는 방법으로서, 소정 주기 동안 주사 신호로 장기 박막 트랜지스터를 순차적으로 어드레스하는 단계와, 상기 주사 신호로 어드레스하는 동안 박막 트렌지스터를 통해 상기 화소 전극들 각각에 데이타 신호를 공급하는 단계를 포함하며, 상기 소정 주기는 소정수의 분하들로 시간 분할되고, 상기 데이타 신호는 일정한 펄스폭을 갖는 다수의 펄스들을 포함하고 상기 펄스의 수는 표시될 화상의 톤에 따라 결저외는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치 구동 방법.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 펄스들의 전압값은 실질적으로 일정한 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치 구동 방법.
  27. 제 25 항에 있어서, 상기 광 변조층은 액정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치 구동 방법.
  28. 제 25 항에 있어서, 상기 다수의 화소 전극들은 메트릭스 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치 구동 방법.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 박막 트렌지스터를 어드레스하는 단계는 라인 순차로 실행되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치 구동 방법.
  30. 화소 전극 각각의 한 광 변조층 및 이 광 변조층에 접속된 한 박막 트렌지스터를 갖는 다수의 화소 전극들을 포함하는 전기 광학 장치를 구동하는 방법으로서, 소정 수의 분할들로 시분할되는 소정의 주기 동안에 주사 신호로 상기 박막 트렌지스터를 순차적으로 어드레스하는 단계와, 표시될 화상에 따라 원 화상 데이타를 준비하는 단계와, 상기 원 화상 데이타를 상기 화소 전극들 각각에 공급될 데이타 신호로 변환하는 단계로서, 상기 데이타 신호는 일정 펄스폭을 갖는 다수의 펄스를 포함하고 상기 펄스들의 수는 표시될 화상의 톤에 따라 결정되는 상기 원 화상 데이타를 상기 데이타 신호로 변환하는 단계와, 상기 소정 주기 동안 상기 주사 신호로 상기 어드레스하는 동안 대응 박막 트랜지스터를 통해 상기 화소 전극들 각각에 상기 데이타 신호를 공급하는 단계를 포함하는 전기 광학 장치 구동 방법.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 펄스들의 전압 레벨들이 실질적으로 일정한 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치 구동 방법.
  32. 제 30 항에 있어서, 상기 광 변조층은 액정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치 구동 방법.
  33. 제 30 항에 있어서, 상기 다수의 화소 전극들은 메트릭스 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치 구동 방법.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 박막 트렌지스터를 어드레스하는 단계는 라인 순차로 실행되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치 구동 방법.
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