DE60025296T2

DE60025296T2 - Brillenartiges Anzeige-Gerät

Info

Publication number: DE60025296T2
Application number: DE60025296T
Authority: DE
Inventors: Shunpei Atsugi-shi Yamazaki; Yu Atsugi-shi Yamazaki; Keisuke Atsugi-shi Hayashi
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 2000-05-11
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2020-05-12
Also published as: EP1055952B1; EP1619534A2; DE60025296D1; EP1055952A2; US6573952B1; EP1619534A3; EP1055952A3

Description

Die Erfindung betrifft eine schutzbrillenartige Anzeigevorrichtung gemäß dem allgemeinen Teil von Anspruch 1. In der vorliegenden Spezifikation wird sie als schutzbrillenartige Anzeigevorrichtung bezeichnet, wird jedoch manchmal ein Head-Mounted-Display (HMD) genannt. Eine solche schutzbrillenartige Anzeigevorrichtung ist aus dem Dokument DE19654591A bekannt. Aus diesem Dokument ist eine schutzbrillenartige Anzeigevorrichtung bekannt, die eine Anzeigeeinheit, ein Okular und ein Hologramm zeigt.
Aus dem Dokument EP0592318A ist eine am Kopf getragene Bildanzeigevorrichtung mit einer Sammellinse und einem LCD-Feld bekannt.
In den vergangenen Jahren ist eine schutzbrillenartige Anzeigevorrichtung, die am Kopf eines Benutzers angebracht wird, weit verbreitet zum Einsatz gekommen. Diese schutzbrillenartige Anzeigevorrichtung wird auch als HMD (Head-Mounted-Display) bezeichnet und besitzt eine Linse zum Vergrößern eines Bilds, um ein virtuelles Bild davon auszubilden, und eine Anzeigeeinheit, wie beispielsweise ein Flüssigkristallfeld, die innerhalb einer Brennweite der Linse angeordnet ist. Ein Benutzer kann das vergrößerte Bild wahrnehmen, indem er die Anzeige des Flüssigkristallfelds durch die Linse betrachtet. Dementsprechend kann der Benutzer eine Großbildanzeige wahrnehmen, obwohl die schutzbrillenartige Vorrichtung eine kleine Größe aufweist.
Unter folgender Bezugnahme auf 45 durchläuft ein Bild, das auf einem Flüssigkristallfeld 11802 angezeigt wird, eine Linse 11801 und wird auf die Retina des Augapfels 11803 eines Benutzers projiziert. Hier ist erforderlich, polarisierende Platten 11805A und 11805B auf dem Flüssigkristallfeld 11802 zu positionieren und eine Hintergrundbeleuchtung 11804 zu verwenden, deren Oberfläche als Lichtquelle Licht gleichförmig ausstrahlt.
Eine schutzbrillenartige Anzeigevorrichtung, die von einem Benutzer verwendet werden kann, während er sich bewegt, gestattet es dem Benutzer, durch einen Sicherheitsspalt zwischen der Anzeigevorrichtung und seinem Gesicht nach außen zu sehen.
Diese schutzbrillenartige Anzeigevorrichtung muss im Vergleich zu einer stationären Anzeigevorrichtung eine hohe Schlagfestigkeit aufweisen, weil sie am Kopf des Benutzers angebracht ist, wie oben beschrieben. Da diese schutzbrillenartige Anzeigevorrichtung außerdem immer bewegt wird, während sie benutzt wird, neigt sie im Vergleich mit der stationären Anzeigevorrichtung dazu, eine Fehlausrichtung eines internen optischen Systems hervorzurufen.
Eine herkömmliche schutzbrillenartige Anzeigevorrichtung weist ein Problem auf, indem, weil die Anzeige des Flüssigkristallfelds durch eine Linse betrachtet wird, eine Fehlausrichtung zwischen dem Flüssigkristallfeld und der Linse direkt zu einer Verschlechterung der Qualität der Anzeige führt.
Diese schutzbrillenartige Anzeigevorrichtung muss von kleiner Größe und geringem Gewicht sein, weil sie am Kopf des Benutzers angebracht ist. Weil die schutzbrillenartige Anzeigevorrichtung außerdem vom Benutzer an ihm getragen wird, wenn sie benutzt wird, muss ihr Energieverbrauch weiter reduziert werden.
Aus diesen Gründen ist die vorliegende Erfindung in Bezug auf die oben genannten Probleme gemacht worden. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine schutzbrillenartige Anzeigevorrichtung bereitzustellen, die eine korrekte Ausrichtung der Anzeigeeinheit in Bezug auf die Linse und damit die Verbesserung der Anzeigequalität gestattet.
Diese Aufgabe wird von den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 erfüllt. Bevorzugte Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen gezeigt.
Die vorliegende Erfindung setzt die folgenden Mittel ein, um die oben genannten Probleme zu lösen. Unter folgender Bezugnahme auf 1 werden in 1 eine Linse eines optischen Elements, ein Flüssigkristallfeld eines Bildanzeigeteils und eine Hintergrundbeleuchtung gezeigt, die in einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Flüssigkristallfeld an der Linse befestigt, um eine Fehlausrichtung in der relativen Position zwischen dem Flüssigkristallfeld und der Linse zu verhindern.
In 1 bezeichnet ein Bezugszeichen 101 eine Linse, ein Bezugszeichen 102 bezeichnet ein Flüssigkristallfeld, ein Bezugszeichen 103 bezeichnet eine Hintergrundbeleuchtung und ein Bezugszeichen 104 bezeichnet den Augapfel eines Benutzers. In der Linse 101 wird vorher eine Nut angelegt, in der das Flüssigkristallfeld befestigt wird, und in der Nut ist das Flüssigkristallfeld 102 angelegt.
In diesem Zusammenhang kann die Hintergrundbeleuchtung 103 an dem Flüssigkristallfeld 102 oder an der Linse 101 befestigt werden.
Wie oben beschrieben verändert sich gemäß der vorliegenden Erfindung die relative Position zwischen dem Flüssigkristallfeld zum Anzeigen eines Bilds und dem optischen Element (Linse) zum Vergrößern des Bilds und zu seinem Projizieren auf den Augapfel des Benutzers nicht mit der Zeit. Demzufolge ist diese schutzbrillenartige Anzeigevorrichtung wartungsfrei, soweit es die relative Position zwischen dem Flüssigkristallfeld und der Linse betrifft.
Eine schutzbrillenartige Anzeigevorrichtung kann auch durch eine Sprachwiedergabevorrichtung, ein selbstleuchtendes elektrolumineszentes (EL) Feld einer Anzeigeeinheit, einem aus einem Prisma ausgebildeten optischen Element, einer Linse, einem Spiegel und Ähnlichem zum Vergrößern eines angezeigten Bilds und zu dessen Zuführung zu den Augen des Benutzers und einer Ansteuerungsvorrichtung zum Steuern der Sprachwiedergabevorrichtung und der Anzeigeeinheit gebildet werden. Das EL-Feld wird auch als eine organische EL-Anzeige (OELD) oder eine organische Leuchtdiode (OLED) bezeichnet. Der Einsatz des selbstleuchtenden EL-Felds ermöglicht es, den Benutzer mit einem hohen Grad an Leuchtdichte zu versorgen, ohne eine Hintergrundbeleuchtung in Kontrast zu dem Flüssigkristallfeld zu verwenden. Des Weiteren wird ermöglicht, durch die Nicht-Verwendung der Hintergrundbeleuchtung den Energieverbrauch zu reduzieren.
In dem Fall, in dem die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung ein Flüssigkristallfeld verwendet, muss ein Element zum Befestigen des optischen Elements, des Flüssigkristallfelds und der Hintergrundbeleuchtung vorhanden sein, damit diese drei Elemente in der relativen Position nicht fehlausgerichtet werden. In dem Fall, in dem die Anzeigevorrichtung das EL-Feld verwendet, müssen nur das optische Element und das EL-Feld befestigt werden, damit sie nicht fehlausgerichtet werden, was dazu führt, dass das Auftreten einer Fehlausrichtung zwischen ihnen verhindert wird, und das Gewicht eines Befestigungselements um das Gewicht der Hintergrundbeleuchtung reduziert wird im Vergleich mit der Anzeigevorrichtung, die das Flüssigkristallfeld verwendet.
Da das EL-Feld des Weiteren keine polarisierende Platte im Gegensatz zu dem Flüssigkristallfeld verwenden muss, kann es verhindern, dass die Leuchtdichte durch den Einsatz der polarisierenden Platte reduziert wird.
In diesem Zusammenhang wird die schutzbrillenartige Anzeigevorrichtung nicht notwendigerweise mit der Sprachwiedergabevorrichtung bereitgestellt.
1 ist eine Darstellung, die den Aufbau eines optischen Elements, eines Anzeigeelements und Ähnlichem einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine schematische Aufbaudarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimung mit der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Flüssigkristallfelds einer bevorzugten Ausführungsform einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Flüssigkristallfelds einer bevorzugten Ausführungsform einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Schaltplan eines Flüssigkristallfelds einer bevorzugten Ausführungsform einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Schaltplan einer D/A-Wandlerschaltung einer bevorzugten Ausführungsform einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine schematische Aufbaudarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimung mit der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine schematische Aufbaudarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimung mit der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine schematische Aufbaudarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimung mit der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine schematische Aufbaudarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimung mit der vorliegenden Erfindung.
12 ist eine schematische Aufbaudarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimung mit der vorliegenden Erfindung.
13 ist eine schematische Aufbaudarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimung mit der vorliegenden Erfindung.
14 ist eine schematische Aufbaudarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimung mit der vorliegenden Erfindung.
15 ist eine schematische Aufbaudarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimung mit der vorliegenden Erfindung.
16 ist eine schematische Aufbaudarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimung mit der vorliegenden Erfindung.
17 ist eine schematische Aufbaudarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimung mit der vorliegenden Erfindung.
18 ist eine schematische Aufbaudarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimung mit der vorliegenden Erfindung.
19 ist eine schematische Aufbaudarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimung mit der vorliegenden Erfindung.
20 ist eine schematische Aufbaudarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimung mit der vorliegenden Erfindung.
21 ist eine schematische Aufbaudarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimung mit der vorliegenden Erfindung.
22A bis 22D sind ein Beispiel eines Herstellungsprozesses eines Flüssigkristallfelds, das in einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
23A bis 23D sind ein Beispiel eines Herstellungsprozesses eines Flüssigkristallfelds, das in einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
24A bis 24D sind ein Beispiel eines Herstellungsprozesses eines Flüssigkristallfelds, das in einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
25A bis 25D sind ein Beispiel eines Herstellungsprozesses eines Flüssigkristallfelds, das in einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
26A bis 26D sind ein Beispiel eines Herstellungsprozesses eines Flüssigkristallfelds, das in einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
27 ist eine grafische Darstellung einer wie ein Buchstabe V geformten elektrooptischen Kennlinie eines antiferroelektrischen gemischten Flüssigkristalls, der keine Ansprechschwelle aufweist.
28 ist eine Darstellung, die den Aufbau eines optischen Elements und eines EL-Felds einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung zeigt, die sich nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung befinden.
29 ist eine schematische Darstellung einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung für beide Augen, die sich nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung befindet.
30 ist eine schematische Darstellung einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung für beide Augen, die sich nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung befindet.
31 ist eine schematische Darstellung einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung für ein Auge, die sich nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung befindet.
32 ist eine Darstellung, die den Aufbau eines optischen Elements und eines EL-Felds zeigt, die sich nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung befinden.
33 ist eine Darstellung, die den Aufbau eines optischen Elements und eines EL-Felds zeigt, die sich nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung befinden.
34 ist eine Darstellung, die den Aufbau eines optischen Elements und eines EL-Felds zeigt, die sich nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung befinden.
35 ist eine Darstellung, die den Aufbau eines optischen Elements und eines EL-Felds zeigt, die sich nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung befinden.
36 ist eine Querschnittsansicht einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung, die sich nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung befindet.
37 ist ein auf die Retina eines Augapfels projiziertes Bild, das sich nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung befindet.
38 ist eine Querschnittsansicht einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung, die sich nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung befindet.
39A und 39B sind eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht eines EL-Felds, das sich nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung befindet.
40A und 40B sind eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht eines EL-Felds, das in der bevorzugten Ausführungsform 20 verwendet wird.
41 ist eine Querschnittsansicht eines Pixel-Teils eines EL-Felds, das sich nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung befindet.
42A und 42B sind eine strukturelle Draufsicht und ein Schaltplan eines EL-Felds, das sich nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung befindet.
43 ist eine Querschnittsansicht eines Pixel-Teils eines EL-Felds, das sich nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung befindet.
44A bis 44C sind Schaltpläne von EL-Feldern, die sich nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung befinden.
45 ist ein Aufbau eines optischen Elements und einer Anzeigeeinheit in dem Fall, in dem ein Flüssigkristallfeld verwendet wird.
(BESCHREIBUNG VON BEZUGSZEICHEN)
101 ... Linse, 102 ... Flüssigkristallfeld, 103 ... Hintergrundbeleuchtung, 104 ... Augapfel des Benutzers
Eine schutzbrillenartige Anzeigevorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden ausführlich basierend auf bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. In diesem Zusammenhang ist nicht beabsichtigt, die schutzbrillenartige Anzeigevorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung auf die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen zu beschränken.
Bevorzugte 1. Ausführungsform
Unter folgender Bezugnahme auf 2 wird in 2 eine schematische Aufbaudarstellung einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform gezeigt, die einen schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtungskörper 200, Linsen 201R und 201L, Flüssigkristallfelder 202R und 202L und Hintergrundbeleuchtungen 203R und 203L umfasst.
3 ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts A in 2 der schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform. Wie in 2 und 3 gezeigt wird, ist in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform das Flüssigkristallfeld 202R in die Nut der Linse 201R eingepasst. In diesem Zusammenhang kann das Flüssigkristallfeld 202R mit einem Paar von polarisierenden Platten oder einer einzelnen polarisierenden Platte versehen sein, obwohl dies nicht gezeigt ist. Manchmal wird eine Kombination aus dem Flüssigkristallfeld 202R und der polarisierenden Platte auch als Flüssigkristallfeld bezeichnet. In diesem Zusammenhang ist das Flüssigkristallfeld 202 in die Nut der Linse 201R eingebaut.
Unter folgender Bezugnahme auf 4 wird der Aufbau des Flüssigkristallfelds 202R der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform beschrieben. In dieser Hinsicht weist das Flüssigkristallfeld 202L ebenfalls die gleiche Struktur wie das Flüssigkristallfeld 202R auf.
Ein Bezugszeichen 202R bezeichnet ein Flüssigkristallfeld mit einem digitalen Treiber. Das Flüssigkristallfeld 202R weist ein aktives Matrixsubstrat 202R-1 und ein gegenüberliegendes (nicht gezeigtes) Substrat 202R-2 auf. Das aktive Matrixsubstrat 202R-1 weist einen Source-Treiber 202R-1-1, einen Gate-Treiber 202R-1-2, eine digitale Videodaten-Splitschaltung 202R-1-3 und einen Pixel-Teil 202R-1-4 auf, in dem eine Vielzahl von Pixeln (von Dünnfilmtransistor- (TFT) Technologie) in einer Matrix angeordnet sind. Der Source-Treiber 202R-1-1 und der Gate-Treiber 202R-1-2 steuern die Vielzahl von Pixel-TFTs des Pixel-Teils an. Des Weiteren weist das gegenüberliegende Substrat auch eine (nicht gezeigte) gegenüberliegende Elektrode 202R-2-1 auf. Die Bezugszeichen 202R-1-5 und 202R-1-6 bezeichnen FPC-Anschlüsse, an die verschiedene Arten von Signalen von externen Teilen angelegt werden.
Unter folgender Bezugnahme auf 5 ist 5 eine schematische Aufbaudarstellung des Source-Treibers des Flüssigkristallfelds der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform, die insbesondere im Detail dargestellt ist. Ein Bezugszeichen 202R-1-1 bezeichnet einen Source-Treiber, ein Bezugszeichen 202R-1-2 bezeichnet einen Gate-Treiber, ein Bezugszeichen 202R-1-4 bezeichnet einen Pixel-Teil, und ein Bezugszeichen 202R-1-3 bezeichnet eine digitale Videodaten-Splitschaltung.
Der Source-Treiber 202R-1-1 weist eine Schieberegisterschaltung (Schieberegisterschaltung, umfassend 240 Stufen × 2) 501, eine Verriegelungsschaltung 1 (umfassend 960 × 8 digitale Verriegelungsschaltungen) 502, eine Verriegelungsschaltung 2 (umfassend 960 × 8 digitale Verriegelungsschaltungen) 503, eine Selektorschaltung 1 (umfassend 240 Selektorschaltungen) 504, eine D/A-Umwandlungsschaltung (umfassend 240 Digital-Analog-Wandler) 505, eine Selektorschaltung 2 (umfassend 240 Selektorschaltungen) 506 und Sonstiges auf, wie beispielsweise eine Pufferschaltung und eine Pegelverschiebungsschaltung, (die beide nicht gezeigt sind). Zur einfacheren Beschreibung enthält der D/A-Umwandlungsschaltung 505 die Pegelverschiebungsschaltung.
Das Bezugszeichen 202R-1-2 bezeichnet einen Gate-Treiber, der die Schieberegisterschaltung, die Pufferschaltung, die Pegelverschiebungsschaltung und Ähnliches enthält (einiges davon nicht gezeigt).
Der Pixel-Teil 202R-1-4 weist (640 × RGB) × 1080 (Spalten × Reihen) Pixel auf. Jedes Pixel weist einen Pixel-TFT auf, und eine Source-Signalleitung ist elektrisch mit dem Source-Bereich jedes Pixel-TFT verbunden, und eine Gate-Signalleitung ist elektrisch mit der Gate-Elektrode jedes Pixel-TFT verbunden. Des Weiteren ist eine Pixel-Elektrode elektrisch mit dem Drain-Bereich jedes Pixel-TFT verbunden. Jeder Pixel-TFT steuert die Weiterleitung eines Bildsignals (Gradationsspannung) (gradation voltage) zu der Pixel-Elektrode, die elektrisch mit dem Pixel-TFT verbunden ist. Das Bildsignal (Gradationsspannung) wird an jede Pixel-Elektrode weitergeleitet, um die Spannung an einen Flüssigkristall anzulegen, der sich zwischen jeder Pixel-Elektrode und der gegenüberliegenden Elektrode eingeschoben befindet, um den Flüssigkristall anzusteuern.
Hier werden die Aktivität und der Fluss des Signals der Flüssigkristallfelds mit aktiver Matrix der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform beschrieben.
Zunächst wird die Aktivität des Source-Treibers beschrieben. Ein Taktsignal (CK) und ein Startimpuls (SP) werden an die Schieberegisterschaltung 501 angelegt. Die Schieberegisterschaltung 501 erzeugt aufeinander folgende Zeitsteuerungssignale auf der Basis des Taktsignals (CK) und des Startimpulses (SP), um die Zeitsteuerungssignale nacheinander über eine Pufferschaltung oder Ähnliches (nicht gezeigt) zu der folgenden Schaltung weiterzuleiten.
Das Zeitsteuerungssignal von dem Schieberegister 501 wird durch die Pufferschaltung oder Ähnliches gepuffert. Die Source-Signalleitung, an die das Zeitsteuerungssignal angelegt wird, weist eine große Belastungskapazität (Parasitärkapazität) auf, weil an sie viele Schaltungen oder Elemente angeschlossen sind. Die Pufferschaltung wird bereitgestellt, um zu verhindern, dass die stumpfe Vorderflanke des Zeitsteuerungssignals durch die große Belastungskapazität erzeugt wird.
Das Zeitsteuerungssignal, das durch die Pufferschaltung gepuffert wird, wird der Verriegelungsschaltung 1 (502) zugeführt. Die Verriegelungsschaltung 1 (502) weist die 960 Stufen von Verriegelungsschaltungen zum Bearbeiten von digitalen 8-Bit-Videodaten auf. Wenn das Zeitsteuerungssignal an die Verriegelungsschaltung 1 (502) angelegt wird, übernimmt und hält die Verriegelungsschaltung 1 (502) die digitalen 8-Bit-Videodaten, die durch die digitale Videodaten-Splitschaltung 202R-1-3 zugeführt werden.
Die Zeit, die verstreicht, bevor die digitalen Videodaten in alle Stufen der Verriegelungsschaltungen der Verriegelungsschaltung 1 (502) geschrieben werden, wird als eine Zeilenperiode (line period) bezeichnet: das heißt, die Zeilenperiode ist das Zeitintervall zwischen dem Beginn des Schreibens der digitalen Videodaten in die Stufe des linken Endes der Verriegelungsschaltungen der Verriegelungsschaltung 1 (502) und dem Ende des Schreibens der digitalen Videodaten in die Stufe des rechten Endes von deren Verriegelungsschaltungen. Tatsächlich wird eine Periode der oben genannten Zeilenperiode plus einer Horizontalrücklauf-Periode (horizontal retrace period) manchmal als eine Zeilenperiode bezeichnet.
Nach einer Zeilenperiode wird der Verriegelungsschaltung 2 (503) in Übereinstimmung mit der Aktivitätszeitsteuerung der Schieberegisterschaltung 501 ein Verriegelungssignal zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt werden die digitalen Videodaten, die in die Verriegelungsschaltung 1 (502) geschrieben und dort gehalten werden, zusammen an die Verriegelungsschaltung 2 (503) gesendet und in alle Stufen der Verriegelungsschaltungen der Verriegelungsschaltung 2 (503) geschrieben und dort gehalten.
In die Verriegelungsschaltung 1 (502), die das Senden der digitalen Videodaten an die Verriegelungsschaltung 2 (502) abgeschlossen hat, werden nacheinander erneut die digitalen Videodaten geschrieben, die durch die digitale Videodaten-Splitschaltung auf der Basis des Zeitsteuerungssignals von der Schieberegisterschaltung 501 zugeführt werden.
Während der zweiten Zeilenperiode werden die digitalen Videodaten, die in die Verriegelungsschaltung 2 (503) geschrieben und dort gehalten werden, nacheinander durch die Selektorschaltung 1 (504) ausgewählt und der D/A-Umwandlungsschaltung 505 zugeführt. In dieser bevorzugten Ausführungsform entspricht eine Selektorschaltung vier Source-Signalleitungen in der Selektorschaltung 1 (504).
In diesem Zusammenhang kann eine Selektorschaltung, die in der japanischen Patentanmeldung Nr. 9-286098 des gegenwärtigen Anmelders offenbart wurde, ebenso verwendet werden wie die oben genannte Selektorschaltung.
Die digitalen 8-Bit-Videodaten von der Verriegelungsschaltung 2 (503), die durch die Selektorschaltung 504 ausgewählt wurden, werden der D/A-Umwandlungsschaltung 505 zugeführt. Hier wird die D/A-Umwandlungsschaltung, die in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform verwendet wird, unter Verwendung von 7 beschrieben.
In 7 wird ein Schaltplan der D/A-Umwandlungsschaltung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform gezeigt. In diesem Zusammenhang weist die D/A-Umwandlungsschaltung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform die Pegelverschiebungsschaltungen (L.S.) 505-2 auf, es ist jedoch auch möglich, eine D/A-Umwandlungsschaltung zu entwickeln, die keine Pegelverschiebungsschaltung aufweist. Die Pegelverschiebungsschaltung ist so ausgelegt, dass, wenn ein Signal Lo an einen Eingang IN angelegt wird, und ein Signal Hi an einen Eingang INb angelegt wird, eine Leistungsquelle VddHl von hohem elektrischem Potenzial aus einem Ausgang OUT ausgegeben wird, und eine Leistungsquelle Vss von niedrigem elektrischem Potenzial aus einem Ausgang OUTb ausgegeben wird. Außerdem ist sie so ausgelegt, dass, wenn das Signal Hi an den Eingang IN und das Signal Lo an den Eingang INb angelegt wird, eine Leistungsquelle Vss von hohem elektrischem Potenzial aus dem Ausgang OUT ausgegeben wird, und eine Leistungsquelle VddHl von niedrigem elektrischem Potenzial aus einem Ausgang OUTb ausgegeben wird.
Die D/A-Umwandlungsschaltung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ist so ausgelegt, dass die Rückwärtsdaten (reverse data) der digitalen Videodaten von A0 bis A7, (hier als Rückwärtsdaten A0 bis A7 bezeichnet) an einen Eingang jeder NDR-Schaltung (505-1) angelegt werden. An den anderen Eingang der NDR-Schaltung (505-1) wird ein Rücksetzimpuls A (ResA) angelegt. Dieser Rücksetzimpuls wird in der Rücksetzperiode TR der D/A-Umwandlungsschaltung angelegt. In dem Fall der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform werden die digitalen Videodaten (Rückwärtsdaten von A0 bis A7) an die NDR-Schaltung (505-1) sogar in der Rücksetzperiode TR angelegt, doch so lange der Rücksetzimpuls ResA an die NDR-Schaltung (505-1) angelegt ist, werden die digitalen Videodaten nicht aus der NDR-Schaltung (505-1) ausgegeben.
In diesem Zusammenhang wird ebenfalls empfohlen, dass die NDR-Schaltung (505-1) weggelassen wird, und dass die digitalen Videodaten (Rückwärtsdaten von A0 bis A7) daran angelegt werden, nachdem die Rücksetzperiode TR abgeschlossen ist.
Nachdem die Rücksetzperiode TR abgeschlossen ist, beginnt eine Datenschreibperiode TE, und der Spannungspegel der digitalen 8-Bit-Videodaten wird durch die Pegelverschiebungsschaltung erhöht, und die digitalen 8-Bit-Videodaten werden an die Schalter-Schaltkreise (switch circuit) SW0 bis SW7 angelegt.
Jeder der Schalter-Schaltkreise von SW0 bis SW7 wird aus zwei analogen Schaltern ASW1 und ASW2 gebildet. Ein Anschluss des ASW1 ist an ein DC-VIDEO-L angeschlossen, und der andere Anschluss davon ist an einen Anschluss des ASW2 und eine Kapazität angeschlossen. Des Weiteren ist ein Anschluss jedes ASW2 an ein DC-VIDEO-H angeschlossen, und der andere Anschluss davon ist an einen Anschluss des ASW2 und eine der Kapazitäten (1pF, 2pF, 4pF, 8pF, 1pF, 2pF, 4pF, 8pF) angeschlossen. Ein Anschluss der Kapazität ist an zwei analoge Schalter angeschlossen, und der andere Anschluss ist an einen Rücksetzschalter 2 (Res 2) angeschlossen. Des Weiteren ist ein Anschluss des Rücksetzschalters 1 (Res 1) an ein DC-VIDEO-M angeschlossen, und der andere Anschluss davon ist an einen Anschluss der Kapazität angeschossen, die höheren Bits entspricht. In die Rücksetzschalter Res 1 und Res 2 wird ein Rücksetzimpuls (Res B) und ein umgekehrter Rücksetzimpuls (Res B umgekehrt) eingegeben.
Des Weiteren wird eine Kapazität (1pF) an einem Verbindungspunkt einer Schaltung, die höheren Bits entspricht, und einer Schaltung, die niedrigeren Bits entspricht, bereitgestellt. In diesem Zusammenhang ist die oben genannte Kapazität in der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform nicht auf den Wert begrenzt.
Die D/A-Umwandlungsschaltung 505 wandelt die digitalen 8-Bit-Videodaten in ein Bildsignal (Gradationsspannung) um, und leitet das Bildsignal danach zu der Source-Signalleitung weiter, die durch die Selektorschaltung 2 (506) ausgewählt wurde.
Das der Source-Signalleitung zugeführte Bildsignal wird dem Source-Bereich des Pixel-TFT des Pixel-Teils zugeführt, der an die Source-Signalleitung angeschlossen ist.
In dem Gate-Treiber 202R-1-2 wird das Zeitsteuerungssignal (Abtastsignal) von dem (nicht gezeigten) Schieberegister der (nicht gezeigten) Pufferschaltung zugeführt und wird der Gate-Signalleitung (Abtastleitung) zugeführt. An die Gate-Signalleitung sind die Gate-Elektroden der Pixel-TFTs von einer Zeile angeschlossen, und die Pufferschaltung weist eine große Stromkapazität auf, weil alle Pixel-TFTs von einer Zeile zur gleichen Zeit eingeschaltet werden müssen.
Auf diese Weise steuert das Abtastsignal von dem Gate-Treiber den diesem entsprechenden Pixel-TFT an, um das Bildsignal (Gradationsspannung) von dem Source-Treiber dem Pixel-TFT zuzuführen, um einen Flüssigkristall anzusteuern.
Ein Bezugszeichen 202R-1-3 bezeichnet eine digitale Videodaten-Splitschaltung (SPC; Serien-Parallel-Umwandlungsschaltung). Die digitale Videodaten-Splitschaltung 202R-1-3 ist eine Schaltung zum Umwandeln der Frequenz von digitalen Videodaten, die von außen eingegeben werden, in 1/x (x: eine natürliche ganze Zahl von zwei oder mehr). Die Frequenz eines Signals, das für die Aktivität einer ansteuernden Schaltung notwen dig ist, wird ebenfalls in 1/x umgewandelt, indem die von außen eingegebenen digitalen Videodaten gesplittet werden.
Hier wird der Schaltungsaufbau des Flüssigkristallfelds 202R der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform, insbesondere der Aufbau des Pixel-Teils 202R-1-4 unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
In der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform weist der Pixel-Teil 202R-1-4 (640 × RGB – 480) Pixel auf. Mit den Pixeln sind Markierungen P1,1, P2,1, ...., P1079,1919 verbunden. Außerdem weist jedes Pixel einen Pixel-TFT 601 und eine Haltekapazität 603 auf. Des Weiteren ist ein Flüssigkristall zwischen das aktive Matrixsubstrat und das gegenüberliegende Substrat eingebettet, und der Flüssigkrstall 602 zeigt schematisch einen jedem Pixel entsprechenden Flüssigkristall. In diesem Zusammenhang bezeichnet ein COM einen gemeinsamem Spannungsanschluss und ist an den einen Anschluss jeder gegenüberliegenden Elektrode und den einen Anschluss jeder Haltekapazität angeschlossen.
Das Flüssigkristallfeld der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform steuert gleichzeitig die Pixel einer Zeile an (zum Beispiel P1,1, P1,2, ... P1,1919), mit anderen Worten, schreibt das Bildsignal gleichzeitig in alle Pixel einer Zeile.
Bevorzugte 2. Ausführungsform
Unter folgender Bezugnahme auf 8 werden in 8 eine Linse, ein Flüssigkristallfeld eines Bildanzeigeteils und eine Hintergrundbeleuchtung gezeigt, die in der schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform verwendet werden. In der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform unterscheidet sich die Form der Linse von derjenigen der bevorzugten 1. Ausführugsform. In der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ist das Flüssigkristallfeld an der Linse befestigt, und daher wird das Flüssigkristallfeld in der relativen Position nicht von der Linse verschoben.
In 8 bezeichnet ein Bezugszeichen 801 eine Linse, ein Bezugszeichen 802 bezeichnet ein Flüssigkristallfeld, ein Bezugszeichen 803 bezeichnet eine Hintergrundbe leuchtung, und ein Bezugszeichen 804 bezeichnet den Augapfel eines Benutzers. In der Linse 801 wird vorher eine Nut angelegt, in der das Flüssigkristallfeld fixiert wird, und das Flüssigkristallfeld 802 wird in die Nut eingebaut.
In diesem Zusammenhang kann die Hintergrundbeleuchtung 803 an dem Flüssigkristallfeld 802 oder an der Linse 801 befestigt werden.
In 9 wird eine Querschnittsansicht der schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform gezeigt. In der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ist in die Nut der Linse 801R ein Flüssigkristallfeld 802R eingebaut. In diesem Zusammenhang kann das Flüssigkristallfeld 802R mit einem Paar von polarisierenden Platten oder einer einzelnen polarisierenden Platte versehen werden, obwohl dies in 9 nicht gezeigt ist. Des Weiteren wird manchmal eine Kombination aus dem Flüssigkristallfeld 802R und der polarisierenden Platte auch als Flüssigkristallfeld bezeichnet.
Bevorzugte 3. Ausführungsform
Unter folgender Bezugnahme auf 10 werden in 10 eine Linse, ein Flüssigkristallfeld eines Bildanzeigeteils und eine Hintergrundbeleuchtung gezeigt, die in der schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform verwendet werden. In der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform unterscheidet sich die Form der Linse von derjenigen der bevorzugten 1. Ausführungsform oder derjenigen der bevorzugten 2. Ausführungsform. In der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ist das Flüssigkristallfeld an der Linse befestigt, und daher wird das Flüssigkristallfeld in der relativen Position nicht von der Linse verschoben.
In 10 bezeichnet ein Bezugszeichen 1001 eine Linse, ein Bezugszeichen 1002 bezeichnet ein Flüssigkristallfeld, ein Bezugszeichen 1003 bezeichnet eine Hintergrundbeleuchtung, und ein Bezugszeichen 1004 bezeichnet den Augapfel eines Benutzers. In der Linse 1001 wird vorher eine Nut angelegt, in der das Flüssigkristallfeld fixiert wird, und das Flüssigkristallfeld 1002 wird in die Nut eingebaut.
In diesem Zusammenhang kann die Hintergrundbeleuchtung 1003 an dem Flüssigkristallfeld 1002 oder an der Linse 1001 befestigt werden.
In 11 wird eine Querschnittsansicht der schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform gezeigt. In der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ist in die Nut der Linse 1001R ein Flüssigkristallfeld 1002R eingebaut. In diesem Zusammenhang kann das Flüssigkristallfeld 1002R mit einem Paar von polarisierenden Platten oder einer einzelnen polarisierenden Platte versehen werden, obwohl dies in 11 nicht gezeigt ist. Des Weiteren wird manchmal eine Kombination aus dem Flüssigkrstallfeld 1002R und der polarisierenden Platte auch als Flüssigkristallfeld bezeichnet.
Bevorzugte 4. Ausführungsform
Unter folgender Bezugnahme auf 12 werden in 12 eine Linse, ein Flüssigkristallfeld eines Bildanzeigeteils und eine Hintergrundbeleuchtung gezeigt, die in der schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform verwendet werden. In der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform unterscheidet sich die Form der Linse von derjenigen der bevorzugten 1. Ausführungsform oder derjenigen der bevorzugten 2. Ausführungsform oder derjenigen der bevorzugten 3. Ausführungsform. In der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ist das Flüssigkristallfeld an der Linse befestigt, und daher wird das Flüssigkristallfeld in der relativen Position nicht von der Linse verschoben.
In 12 bezeichnet ein Bezugszeichen 1201 eine Linse, ein Bezugszeichen 1202 bezeichnet ein Flüssigkristallfeld, ein Bezugszeichen 1203 bezeichnet eine Hintergrundbeleuchtung, und ein Bezugszeichen 1204 bezeichnet den Augapfel eines Benutzers. In der Linse 1201 wird vorher eine Nut angelegt, in der das Flüssigkristallfeld fixiert wird, und das Flüssigkristallfeld 1202 wird in die Nut eingebaut.
In diesem Zusammenhang kann die Hintergrundbeleuchtung 1203 an dem Flüssigkristallfeld 1202 oder an der Linse 1201 befestigt werden.
In 13 wird eine Querschnittsansicht der schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform gezeigt. In der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ist in die Nut der Linse 1201R ein Flüssigkristallfeld 1202R eingebaut. In diesem Zusammenhang kann das Flüssigkristallfeld 1202R mit einem Paar von polarisierenden Platten oder einer einzelnen polarisierenden Platte versehen werden, obwohl dies in 13 nicht gezeigt ist.
Bevorzugte 5. Ausführungsform
Unter folgender Bezugnahme auf 14 werden in 14 eine Linse, ein Flüssigkristallfeld eines Bildanzeigeteils und eine Hintergrundbeleuchtung gezeigt, die in der schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform verwendet werden. In der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform unterscheidet sich die Form der Linse von derjenigen der bevorzugten 1., 2., 3. und 4. Ausführungsform. In der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ist das Flüssigkristallfeld an der Linse befestigt, und daher wird das Flüssigkristallfeld in der relativen Position nicht von der Linse verschoben.
In 14 bezeichnet ein Bezugszeichen 1401 eine Linse, ein Bezugszeichen 1402 bezeichnet ein Flüssigkristallfeld, ein Bezugszeichen 1403 bezeichnet eine Hintergrundbeleuchtung, und ein Bezugszeichen 1404 bezeichnet den Augapfel eines Benutzers. In der Linse 1401 wird vorher eine Nut angebracht, in der das Flüssigkristallfeld fixiert wird, und das Flüssigkristallfeld 1402 wird in die Nut eingebaut.
In diesem Zusammenhang kann die Hintergrundbeleuchtung 1403 an dem Flüssigkristallfeld 1402 oder an der Linse 1401 befestigt werden.
In 15 wird eine Querschnittsansicht der schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform gezeigt. In der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ist in die Nut der Linse 1401R ein Flüssigkristallfeld 1402R eingebaut. In diesem Zusammenhang kann das Flüssigkristallfeld 1402R mit einem Paar von polarisierenden Platten oder einer einzelnen polarisierenden Platte versehen werden, obwohl dies in 15 nicht gezeigt ist.
Bevorzugte 6. Ausführungsform
Unter folgender Bezugnahme auf 16 wird in 16 eine schematische Aufbaudarstellung der schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform gezeigt. In 16 bezeichnet ein Bezugszeichen 2000 einen schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtungskörper, die Bezugszeichen 2001R und 2001L bezeichnen Linsen, die Bezugszeichen 20002R und 2002L bezeichnen Flüssigkristallfelder, und die Bezugszeichen 2003R und 2003L bezeichnen Hintergrundbeleuchtungen.
In 17 wird eine Querschnittsansicht eines Teils B in 16 von der schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform gezeigt. In der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ist in die Nut der Linse 2001R integral mit dem Flüssigkristallfeld 2002R ausgebildet. In 17 ist eine vergrößerte Ansicht des Grenzabschnitts zwischen der Nut der Linse 2001R und dem Flüssigkristallfeld 2002R dargestellt: das heißt, ein Teil der Linse 2001R arbeitet als das gegenüberliegende Substrat des Flüssigkristallfelds 2002R.
Ein Bezugszeichen 2001R-1 bezeichnet eine gegenüberliegende Elektrode, ein Bezugszeichen 2001R-2 bezeichnet einen ausgerichteten Film, und beide sind auf der Seite der Linse 2001R ausgebildet. Ein Bezugszeichen 2002R-1 bezeichnet einen Flüssigkristall, ein Bezugszeichen 2002R-2 bezeichnet ein Substrat, ein Bezugszeichen 2002R-4 bezeichnet einen auf dem Substrat ausgebildeten Pixel-TFT, und ein Bezugszeichen 2002R-3 bezeichnet einen auf dem Substrat ausgebildeten ausgerichteten Film. In diesem Zusammenhang ist auf der gegenüberliegenden Plattenseite keine polarisierende Platte vorgesehen. Einige Flüssigkristalle können mit einem Paar von polarisierenden Platten oder einer einzelnen polarisierenden Platte versehen werden.
Bevorzugte 7. Ausführungsform
Unter folgender Bezugnahme auf 18 wird in 18 eine schematische Aufbaudarstellung der schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform gezeigt. In 8 bezeichnet ein Bezugszeichen 3000 einen schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtungskörper, die Bezugszeichen 3001R und 3001L bezeichnen Linsen, die Bezugszeichen 30002R und 3002L bezeichnen Flüssigkristallfelder, und die Bezugszeichen 3003R und 3003L bezeichnen Hintergrundbeleuchtungen. Ein Bezugszeichen 3100 bezeichnet eine Signalquelle zum Senden des Signals des Bildsignals oder Ähnliches als eine elektromagnetische Welle.
In 19 wird ein schematisches Blockschaltbild des Flüssigkristallfelds 3002R und der Signalquelle 3100 der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform gezeigt. Das Flüssigkristallfeld 3002R weist ein aktives Matrixsubstrat 3002R-1 und ein gegenüberliegendes Substrat 3002R-2 auf (nicht gezeigt). Das aktive Matrixsubstrat 3002R-1 weist einen Source-Treiber 3002R-1-1, einen Gate-Treiber 3002R-1-2, eine digitale Videodaten-Splitschaltung 3002R-1-3 und einen Pixel-Teil 3002R-1-4 auf, in dem eine Vielzahl von Pixel-TFTs in einer Matrix angeordnet sind. Der Source-Treiber 3002R-1-1 und der Gate-Treiber 3002R-1-2 steuern die Vielzahl der Pixel-TFTs des Pixel-Teils an. Des Weiteren weist das gegenüberliegende Substrat 3002R-2 eine gegenüberliegende Elektrode 3002R-2-1 auf (nicht gezeigt). Die Bezugszeichen 3002R-1-5 und 3002R-1-6 bezeichnen Gleichrichterschaltungen, von denen jede ein Signal gleichrichtet, das von einer Spule 3002R-1-5-1 oder einer Spule 3002R-1-6-1 empfangen wird. Ein Bezugszeichen 3002R-1-7 bezeichnet eine Signalerzeugungsschaltung, die ein Signal, wie zum Beispiel Bilddaten und Ähnliches, auf der Basis eines Signals erzeugt, das von der Gleichrichterschaltung 3002R-1-5 gleichgerichtet wurde, und die das Signal an eine Signalsteuerschaltung 3002R-1-8 ausgibt. Des Weiteren gibt die Signalsteuerschaltung 3002R-1-8 das Bildsignal und Ähnliches an die digitale Videodaten-Splitschaltung und den Gate-Treiber aus. Ein Bezugszeichen 3002R-1-9 bezeichnet eine Spannungssteuerschaltung, die eine Stromquellenspannung erzeugt.
Die Spulen 3100-1 und 3100-2 der Signalquelle senden ein Signal, das von der Signalquelle als eine elektromagnetische Welle zugeführt wird.
In diesem Zusammenhang wird empfohlen, dass jede von der Gleichrichterschaltung, der Signalerzeugungsschaltung und der Signalsteuerschaltung auf einem IC-Chip ausgebildet wird und an dem Flüssigkristallfeld, der Linse oder Ähnlichem befestigt wird.
Bevorzugte 8. Ausführungsform
In 20 werden eine Linse 3101, ein Flüssigkristallfeld 3102, eine Hintergrundbeleuchtung 3103 und Masken 3104 und 3105 der schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform und der Augapfel 3106 eines Benutzers gezeigt. In der Linse 3101 wird vorher eine Nut angelegt, in der das Flüssigkristallfeld 3102 befestigt wird, und das Flüssigkristallfeld 3102 wird in die Nut eingebaut.
In der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform blockieren die Masken 3104 und 3105 Licht von dem Teil, der sich von dem Pixel-Teil des Flüssigkristallfelds unterscheidet, und können daher Streulicht blockieren, das keinen direkten Einfluss auf ein Bild hat.
In diesem Zusammenhang kann die Hintergrundbeleuchtung 3102 an dem Flüssigkristallfeld oder an der Linse befestigt werden.
Unter folgender Bezugnahme auf 21 wird in 21 die schutzbrillenartige Anzeigevorrichtung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform gezeigt, in der die Masken 3204 und 3205 an Positionen angeordnet sind, die sich von denjenigen in den oben genannten Ausführungsformen unterscheiden.
Bevorzugte 9. Ausführungsform
Hier wird das Verfahren zur Herstellung von Pixel-TFTs auf ein und demselben Substrat für den Pixel-Abschnitt und TFTs zum Ansteuern von Schaltungen (ein Source-Treiber, ein Gate-Treiber, eine A/D-Umwandlungsschaltung und Ähnliches), die in der Peripherie des Pixel-Abschnitts bereitgestellt werden, ausführlich in Übereinstimmung mit den Herstellungsschritten beschrieben. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden jedoch CMOS-Schaltungen, welche die grundlegenden Schaltungen einer Schieberegisterschaltung, einer Pufferschaltung, einer D/A-Umwandlungsschaltung und Ähnlichem sind, und n-Kanal-TFTs gezeigt.
Unter Bezugnahme auf 22A kann ein gering alkalisches Glassubstrat oder ein Quarzsubstrat als ein Substrat 6001 verwendet werden. In dieser Ausführungsform wurde ein gering alkalisches Glassubstrat verwendet. In diesem Fall kann eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur von um 10 bis 20 °C weniger als der unteren Entspan nungstemperatur von Glas vorher durchgeführt werden. Auf der Oberfläche dieses Substrats 6001, auf dem TFTs ausgebildet werden sollen, wird ein Basisfilm 6002, wie beispielsweise ein Siliziumoxidfilm, ein Siliziumnitridfilm, oder ein Siliziumoxinitridfilm ausgebildet, um die Diffusion von Verunreinigungen von dem Substrat 6001 zu verhindern. Zum Beispiel werden ein Siliziumoxinitridfilm, der aus SiH₄, NH₃, N₂O z.B. mittels Plasma-CVD-Verfahren hergestellt wird, und ein Siliziumoxinitridfilm, der auf ähnliche Weise aus SiH₄ und N₂O hergestellt wird, zu einem Schichtverbund ausgebildet, wobei die Dicke beider Filme 100 nm beträgt.
Als Nächstes wird ein Halbleiterfilm 6003a, der eine amorphe Struktur und eine Dicke von 20 bis 150 nm (vorzugsweise 30 bis 80 nm) aufweist, durch ein bekanntes Verfahren wie beispielsweise Plasma-CVD-Verfahren oder Sputtern ausgebildet. In dieser Ausführungsform wurde ein amorpher Siliziumfilm mit einer Dicke von 55 nm durch Plasma-CVD-Verfahren ausgebildet. Als Halbleiterfilme mit einer amorphen Struktur sind ein amorpher Halbleiterfilm und ein mikrokristalliner Halbleiterfilm vorhanden; und ein Verbund-Halbleiterfilm mit einer amorphen Struktur, wie beispielsweise ein amorpher Siliziumgermaniumfilm, kann ebenfalls aufgebracht werden. Des Weiteren können der Basisfilm 6002 und der amorphe Siliziumfilm 6003a durch das gleiche Auftragverfahren ausgebildet werden, so dass die zwei Filme nacheinander ausgebildet werden können. Indem der Basisfilm nach der Ausbildung des Basisfilms der Umgebungsluft nicht ausgesetzt wird, kann verhindert werden, dass die Oberfläche des Basisfilms verunreinigt wird, wodurch die Dispergierung in Kennlinien der hergestellten TFTs und die Abweichung in deren Schwellenspannung reduziert werden können (22A).
Anschließend wird durch eine bekannte Kristallisierungstechnik ein kristalliner Siliziumfilm 6003b aus dem amorphen Siliziumfilm 6003a ausgebildet. Zum Beispiel kann ein Laserkristallisierungsverfahren oder ein thermisches Kristallisierungsverfahren (Festphasen-Wachstumsverfahren) angewendet werden, doch wurde hier in Übereinstimmung mit der im offengelegten japanischen Patent Nr. Hei 7-130562 offenbarten Technik der kristalline Siliziumfilm 6003b durch das Kristallisierungsverfahren unter Verwendung eines katalytischen Elements ausgebildet. Es wird bevorzugt, dass vor dem Kristallisierungsschritt die Wärmebehandlung bei 400 bis 500 °C für die Dauer einer Stunde ausgeführt wird, obwohl dies von der enthaltenen Wasserstoffmenge abhängt, so dass, nachdem die enthaltene Wasserstoffmenge auf 5 Atom-% oder weniger reduziert wor den ist, die Kristallisierung ausgeführt wird. Die Atome werden einer Neu-Konfiguration unterzogen, um dicht zu werden, wenn ein amorpher Siliziumfilm kristallisiert; und daher wird die Dicke des hergestellten kristallinen Siliziumfilms um etwa 1 bis 15% in Bezug auf die anfängliche Dicke des amorphen Siliziumfilms (55 nm in dieser Ausführungsform) reduziert (22B).
Dann wird der kristalline Siliziumfilm 6003b in inselförmige Abschnitte geteilt, wodurch Insel-Halbleiterschichten 6004 bis 6007 ausgebildet werden. Danach wird eine Maskenschicht 6008 aus einem Siliziumoxidfilm mit einer Dicke von 50 bis 100 nm durch Plasma-CVD-Verfahren oder Sputtern ausgebildet (22C).
Danach wird eine Resistmaske 6009 bereitgestellt, und in die gesamten Oberflächen der Insel-Halbleiterschichten 6005 bis 6007, welche die n-Kanal-TFTs ausbilden, wurde Bor (B) als ein Störstellenelement, das die p-Leitfähigkeit verleiht, in einer Konzentration von etwa 1 × 10¹⁶ bis 5 × 10¹⁷ zum Zweck des Steuerns der Schwellenspannung zugesetzt. Die Zugabe von Bor (B) kann entweder durch Ionendotierung erfolgen, oder es kann gleichzeitig zugesetzt werden, wenn der amorphe Siliziumfilm ausgebildet wird. Die Zugabe von Bor (B) war hier nicht immer notwendig, jedoch war die Ausbildung von Halbleiterschichten 6010 bis 6012, in denen Bor zugesetzt war, wünschenswert, um die Schwellenspannung der n-Kanal-TFTs innerhalb eines vorgegebenen Bereichs aufrechtzuerhalten (22D).
Um die LDD-Bereiche der n-Kanal-TFTs in der Treiberschaltung auszubilden, wird ein Störstellenelement, das n-Leitfähigkeit verleiht, selektiv zu den Insel-Halbleiterschichten 6010 und 6011 zugegeben. Zu diesem Zweck wurden Resistmasken 6013 und 6016 im Voraus ausgebildet. Als das Störstellenelement, das n-Leitfähigkeit verleiht, können Phosphor (P) oder Arsen (As) verwendet werden; hier wurde zum Hinzufügen von Phosphor (p) eine Ionendotierung unter Verwendung von Phosphin (PH₃) angewendet. Die Konzentration von Phosphor (P) in den so ausgebildeten Störstellenbereichen 6017 und 6018 kann innerhalb des Bereichs von 2 × 101⁶ bis 5 × 10¹⁹ Atomen/cm³ festgelegt werden. In dieser Spezifikation wird die Konzentration des Störstellenelements, das in den so ausgebildeten Störstellenbereichen 6017 bis 6019 enthalten ist und n-Leitfähigkeit verleiht, durch (n^–) dargestellt. Des Weiteren ist der Störstellenbereich 6019 eine Halbleiterschicht zum Ausbilden des Speicherkondensators der Pixelmatrixschal tung; in diesen Bereich wurde ebenfalls Phosphor (P) mit der gleichen Konzentration zugegeben (23A).
Als Nächstes wird die Maskenschicht 6008 durch Hydrofluorsäure oder Ähnliches entfernt, und der Schritt zum Aktivieren der Störstellenelemente, die in den in 22D und 23A gezeigten Schritten hinzugefügt wurden, wird ausgeführt. Die Aktivierung kann durch Durchführen einer Wärmebehandlung in einer Stickstoffatmosphäre bei 500 bis 600 °C für die Dauer von 1 bis 4 Stunden oder durch Verwendung des Laseraktivierungsverfahrens ausgeführt werden. Des Weiteren können beide Verfahren gemeinsam durchgeführt werden. In dieser Ausführungsform wurde das Laseraktivierungsverfahren verwendet, und ein KrF-Excimer-Laserstrahl (mit einer Wellenlänge von 248 nm) wurde zum Ausbilden eines linearen Strahls verwendet; und eine Abtastung wurde durchgeführt unter der Bedingung, dass die Schwingungsfrequenz 5 bis 50 Hz betrug, die Energiedichte 100 bis 500 mJ/cm² war, und das Überlappungsverhältnis des linearen Strahls 80 bis 98% betrug, wodurch auf der gesamten Substratoberfläche die Insel-Halbleiterschichten ausgebildet wurden. Jeder Punkt der Laserstrahlungsbedingung unterliegt keinerlei Einschränkung, so dass der Benutzer die Bedingung sachdienlich auswählen kann.
Dann wird ein Gate-Isolierfilm 6020 aus einem isolierenden Film, der Silizium mit einer Dicke von 10 bis 150 nm enthält, durch Plasma-CVD-Verfahren oder Sputtern ausgebildet. Zum Beispiel wird ein Siliziumoxinitridfilm zu einer Dicke von 120 nm ausgebildet. Als der Gate-Isolierfilm kann ein anderer isolierender Film, der Silizium enthält, als eine einzelne Schicht oder eine Schichtverbundstruktur verwendet werden (23B).
Als Nächstes wird zum Ausbilden einer Gate-Elektrode eine erste leitende Schicht aufgebracht. Die erste leitende Schicht kann eine einzelne Schicht umfassen, kann aber auch ein Schichtverbund sein, der aus zwei oder drei Schichten besteht. In dieser Ausführungsform werden eine leitende Schicht (A) 6021 mit einem leitenden Metallnitridfilm und eine leitende Schicht (B) 6022 mit einem Metallfilm beschichtet. Die leitende Schicht (B) 6022 kann aus einem Element ausgebildet werden, das aus Tantal (Ta), Titan (Ti), Molybdän (Mo) und Wolfram (W) ausgewählt wird, oder aus einer Legierung, die hauptsächlich aus dem oben genannten Element besteht, oder einem Legierungsfilm (typischerweise einem Film aus Mo-W-Legierung oder einem Film aus Mo-Ta-Legierung), der eine Kombination der oben genannten Elemente enthält, wäh der eine Kombination der oben genannten Elemente enthält, während die leitende Schicht (A) 6021 aus einem Tantalnitrid- (TaN) Film, einem Wolframnitrid- (WN) Film, einem Titannitrid- (TiN) Film oder einem Molybdännitrid- (MoN) Film ausgebildet wird. Des Weiteren können als Ersatzmaterialien für den leitenden Film (A) 6021 auch Wolframsilicid, Titansilicid und Molybdänsilicid eingesetzt werden. Für die leitende Schicht (B) kann vorzugsweise die Störstellenkonzentration reduziert werden, um deren Widerstand zu verringern; insbesondere, wie bei der Sauerstoffkonzentration, kann die Konzentration mit 30 ppm oder weniger festgesetzt werden. Zum Beispiel könnte Wolfram (W) zur Umsetzung einer Widerstandsfähigkeit von 20μΩcm oder weniger führen, indem ihre Sauerstoffkonzentration mit 30 ppm oder weniger festgesetzt wird.
Die leitende Schicht (A) 6021 kann auf 10 bis 50 nm, (vorzugsweise 20 bis 30 nm), festgelegt werden, und die leitende Schicht (B) 6022 kann auf 200 bis 400 nm, (vorzugsweise 250 bis 350 nm), festgelegt werden. In dieser Ausführungsform wurde als die leitende Schicht (A) 6021 ein Tantalnitridfilm mit einer Dicke von 30 nm verwendet, während als die leitende Schicht (B) 6022 ein Ta-Film mit einer Dicke von 350 nm verwendet wurde, wobei beide Filme durch Sputtern ausgebildet wurden. Im Fall der Sputter-Durchführung, wenn eine geeignete Menge von Xe oder Kr zum Sputtergas Ar hinzugefügt wird, wird die innere Spannung des ausgebildeten Films gemindert, wodurch verhindert werden kann, dass sich der Film abschält. Obwohl nicht gezeigt, ist es wirkungsvoll, einen Siliziumfilm, der mit Phosphor (P) dotiert wird, mit einer Dicke von etwa 2 bis 20 nm unterhalb der leitenden Schicht (A) 6021 auszubilden. Dadurch kann die Haftfähigkeit des darauf ausgebildeten leitenden Films erhöht werden, und gleichzeitig kann Oxidation verhindert werden. Außerdem kann verhindert werden, dass das in geringen Mengen in dem leitenden Film (A) oder dem leitenden Film (B) enthaltene alkalische Metallelement in den Gate-Isolierfilm 6020 diffundiert (23C).
Als Nächstes werden Resistmasken 6023 bis 6027 ausgebildet, und die leitende Schicht (A) 6021 und die leitende Schicht (B) 6022 werden zusammen geätzt, um die Gate-Elektroden 6028 bis 6031 und eine Kondensatorverdrahtung 6032 auszubilden. Die Gate-Elektroden 6028 bis 6031 und die Kondensatorverdrahtung 6032 werden so ausgebildet, dass die Schichten 6028a bis 6032a, welche die leitende Schicht (A) enthalten, und die Schichten 6028b bis 6032b, welche die leitende Schicht (B) enthalten, jeweils als ein Körper ausgebildet werden. In diesem Fall werden die Gate-Elektroden 6029 und 6030, die in der Treiberschaltung ausgebildet werden, so ausgebildet, dass sie die Abschnitte der Störstellenbereiche 6017 und 6018 durch den Gate-Isolierfilm 6020 überlappen (23D).
Danach wird zum Ausbilden des Source-Bereichs und des Drain-Bereichs des p-Kanal-TFT in der Treiberschaltung der Schritt des Hinzufügens eines Störstellenelements, das p-Leitfähigkeit verleiht, ausgeführt. Hier werden unter Verwendung der Gate-Elektrode 6028 als einer Maske Störstellenbereiche in einer selbstjustierenden Weise ausgebildet. In diesem Fall wird der Bereich, in dem der n-Kanal-TFT ausgebildet wird, vorher mit einer Resistmaske 6033 beschichtet. Auf diese Weise wurden Störstellenbereiche 6034 durch Ionendotierung unter Verwendung von Diboran (B₂H₆) ausgebildet. Die Konzentration von Bor (B) in diesem Bereich wird auf 3 × 10²⁰ bis 3 × 10²¹ Atom/cm³ gebracht. In dieser Spezifikation wird die Konzentration des Störstellenelements, das p-Leitfähigkeit verleiht und in den Störstellenbereichen 6034 enthalten ist, durch (p⁺) dargestellt (24A).
Als Nächstes wurden in den n-Kanal-TFTs Störstellenbereiche, die als Source-Bereiche oder Drain-Bereiche fungierten, ausgebildet. Resistmasken 6035 bis 6037 wurden ausgebildet, ein Störstellenelement zum Verleihen der n-Leitfähigkeit wurde hinzugefügt, um Störstellenbereiche 6038 bis 6042 auszubilden. Dies wurde durch Ionendotierung unter Verwendung von Phosphin (PH₃) ausgeführt, und die Konzentration von Phosphor (P) in diesen Bereichen wurde auf 1 × 10²⁰ bis 1 × 10²¹ Atom/cm³ festgesetzt. In dieser Spezifikation wird die Konzentration des Störstellenelements, das n-Leitfähigkeit verleiht und in den hier ausgebildeten Störstellenbereichen 6038 bis 6042 enthalten ist, durch (n⁺) dargestellt (24B).
In den Störstellenbereichen 6038 bis 6042 sind der Phosphor (P) oder das Bor (B), die in den vorhergehenden Schritten hinzugefügt wurden, enthalten, jedoch wird im Vergleich mit dieser Störstellenkonzentration Phosphor hier in einer ausreichend hohen Konzentration hinzugefügt, so dass der Einfluss durch den Phosphor (P) oder das Bor (B), die in den vorhergehenden Schritten hinzugefügt wurden, nicht berücksichtigt werden muss. Des Weiteren beträgt die Konzentration des Phosphors (P), der in die Störstellenbereiche 6038 zugegeben wird, die Hälfte bis ein Drittel der Konzentration des Bors (B), das in dem in 24A gezeigten Schritt hinzugefügt wurde; und auf diese Weise wurde die p-Leitfähigkeit sichergestellt, und auf die Kennlinien der TFTs wurde kein Einfluss genommen.
Danach wurde der Schritt des Zugebens einer Störstelle, die n-Leitfähigkeit verleiht, zum Ausbilden der LDD-Bereiche der n-Kanal-TFTs in der Pixelmatrixschaltung ausgeführt. Hier wurde unter Verwendung der Gate-Elektrode 6031 als einer Maske das Störstellenelement zur Verleihung der n-Leitfähigkeit in einer selbstjustierenden Weise hinzugefügt. Die Konzentration von hinzugefügtem Phosphor (P) wurde auf 1 × 10¹⁶ bis 5 × 10¹⁸ Atom/cm³ festgesetzt; indem auf diese Weise Phosphor mit einer geringeren Konzentration zugegeben wird als die Konzentrationen der Störstellenelemente, die in den in 23A, 24A und 24B gezeigten Schritten hinzugefügt wurden, wurden im Wesentlichen nur die Störstellenbereiche 6043 und 6044 ausgebildet. In dieser Spezifikation wird die Konzentration des Störstellenelements, das n-Leitfähigkeit verleiht und in den hier ausgebildeten Störstellenbereichen 6043 bis 60424 enthalten ist, durch (n^–) dargestellt (24C).
Danach wird zum Aktivieren der Störstellenelemente, die mit ihren jeweiligen Konzentrationen hinzugefügt wurden, um n- oder p-Leitfähigkeit zu verleihen, der Wärmebehandlungsschritt ausgeführt. Dieser Schritt kann durch Ofenglühen oder schnelles thermisches Glühen (RTA) ausgeführt werden. Hier wurde der Aktivierungsschritt durch Ofenglühen durchgeführt. Die Wärmebehandlung wird in einer Stickstoffatmosphäre mit einer Sauerstoffkonzentration von 1 ppm oder weniger, vorzugsweise 0,1 ppm oder weniger, bei 400 bis 800 °C, im Allgemeinen bei 500 bis 600 °C, durchgeführt; in dieser Ausführungsform wurde die Wärmebehandlung vier Stunden lang bei 550 °C ausgeführt. Des Weiteren, wenn ein Substrat wie beispielsweise ein Quarzsubstrat, das Wärmebeständigkeit besitzt, als das Substrat 6001 verwendet wird, kann die Wärmebehandlung für die Dauer einer Stunde bei 800 °C durchgeführt werden; in diesem Fall könnten die Aktivierung der Störstellenelemente und die Verbindungen zwischen den Störstellenbereichen, in die das Störstellenelement hinzugefügt worden ist, und der kanalausbildende Bereich gut ausgebildet sein.
Durch diese Wärmebehandlung werden auf den Metallfilmen 6028b bis 6032b, welche die Gate-Elektroden 6028 bis 6031 und die Kondensatorverdrahtung 6032 ausbilden, leitende Schichten (C) 6028c bis 6032c mit einer Dicke von 5 bis 80 nm, von der Ober fläche aus gemessen, ausgebildet. Zum Beispiel wird in dem Fall, dass die leitenden Schichten (B) 6028b bis 6032b aus Wolfram (W) bestehen, Wolframnitrid (WN) ausgebildet; im Fall von Tantal (Ta) kann Tantalnitrid (TaN) ausgebildet werden. Des Weiteren können die leitenden Schichten (C) 6028c bis 6032c auf ähnliche Weise ausgebildet werden, indem die Gate-Elektroden 6028 bis 6032 einer Plasma-Atmosphäre ausgesetzt werden, die Stickstoff enthält, wobei die Plasma-Atmosphäre Stickstoff oder Ammoniak verwendet. Des Weiteren wurde die Wärmebehandlung in einer Atmosphäre, die 3 bis 100% Wasserstoff enthielt, bei 300 bis 450 °C für die Dauer von 1 bis 12 Stunden ausgeführt, wodurch der Schritt der Hydrierung der Insel-Halbleiterschichten durchgeführt wurde. Dieser Schritt ist ein Schritt zum Abschließen der losen Bindungen der Halbleiterschichten durch thermisch erregten Wasserstoff. Als eine andere Art der Hydrierung kann eine Plasma-Hydrierung (unter Verwendung des durch Plasma erregten Wasserstoffs) durchgeführt werden.
In dem Fall, in dem die Insel-Halbleiterschichten durch das Kristallisierungsverfahren unter Verwendung eines katalytischen Elements aus einem amorphen Siliziumfilm hergestellt wurden, ist eine Spurenmenge des katalytischen Elements in den Insel-Halbleiterschichten verblieben. Natürlich ist es möglich, den TFT auch in einem solchen Status zu beenden, doch war es wünschenswerter, das restliche katalytische Element wenigstens aus dem kanalausbildenden Bereich zu beseitigen. Als eines der Mittel zur Beseitigung dieses katalytischen Elements gab es das Mittel unter Verwendung der Getter-Funktion des Phosphors (P). Die Konzentration des Phosphors (P), der zum Durchführen des Getter-Vorgangs notwendig ist, liegt auf dem gleichen Niveau wie diejenige des Störstellenbereiches (n⁺), der in dem in 24B gezeigten Schritt ausgebildet wurde; durch die Wärmebehandlung in dem an dieser Stelle ausgeführten Aktivierungsschritt konnte das katalytische Element aus dem kanalausbildenden Bereich der n-Kanal- und der p-Kanal-TFTs im Getter-Vorgang entzogen werden (24D).
Nach Beendigung des Aktivierungs- und Hydrierungsschritts wird ein zweiter leitender Film als Gate-Verdrahtung ausgebildet. Dieser zweite leitende Film wird vorzugsweise aus einer leitenden Schicht (D), die hautsächlich aus Aluminium (Al) oder Kupfer (Cu) besteht, welches ein Material mit geringem Widerstand ist, und einer leitenden Schicht (E) ausgebildet, die aus Titan (Ti), Tantal (Ta), Wolfram (W) oder Molybdän (Mo) besteht. In dieser Ausführungsform wurde der zweite leitende Film ausgebildet, indem als die leitende Schicht (D) 6045 ein Aluminium- (Al) Film verwendet wurde, der 0,1 bis 2 Gew.-% Titan (Ti) enthielt, und indem ein Titan- (Ti) Film als die leitende Schicht (E) 6046 verwendet wurde. Die leitende Schicht (D) 6045 kann bis zu einer Dicke von 100 bis 400 nm, (vorzugsweise 350 bis 350 nm), ausgebildet werden, während die leitende Schicht (E) 6046 bis zu einer Dicke von 50 bis 200 nm, (vorzugsweise 100 bis 150 nm), ausgebildet werden kann (25A).
Danach wurden zum Ausbilden der Gate-Verdrahtungen, die mit den Gate-Elektroden verbunden sind, die leitende Schicht (E) 6046 und die leitende Schicht (D) 6045 geätzt, wodurch die Gate-Verdrahtungen 6047 und 6048 und eine Kondensatorverdrahtung 6049 ausgebildet wurden. Die Ätzbehandlung wurde so ausgeführt, dass zuerst durch das Trockenätzverfahren unter Verwendung eines Mischgases, bestehend aus SiCl₄, Cl₂ und BCl₂, die Abschnitte, die sich von der Oberfläche der leitenden Schicht (E) zu einem Teil des Wegs der leitenden Schicht (D) erstrecken, entfernt wurden, und danach die leitende Schicht (D) durch Nassätzen unter Verwendung einer Phosphorsäure-Ätzlösung entfernt wurde, wodurch die Gate-Verdrahtungen ausgebildet werden konnten, wobei eine selektive Verarbeitbarkeit in Bezug auf die Grundschicht beibehalten wurde.
Ein erster Zwischenschicht-Isolierfilm 6040 wird aus einem Siliziumoxidfilm oder einem Siliziumoxinitridfilm mit einer Dicke von 500 bis 1500 nm ausgebildet, und Kontaktlöcher, welche die Source-Bereiche oder die Drain-Bereiche erreichen, die in den jeweiligen Insel-Halbleiterschichten ausgebildet sind, werden ausgebildet; und Source-Verdrahtungen 6051 bis 6054 und Drain-Verdrahtungen 6055 bis 6058 werden ausgebildet. Obwohl nicht gezeigt, wurden in dieser Ausführungsform diese Elektroden aus einer dreischichtigen Struktur ausgebildet, die durch kontinuierliches Ausbilden eines Ti-Films mit einer Dicke von 100 nm, eines Aluminiumfilms, der Ti enthält und eine Dicke von 100 nm aufweist, und eines Ti-Films mit einer Dicke von 150 nm mittels Sputter-Verfahren gebildet wurde.
Als Nächstes wird als ein Passivierungsfilm 6059 ein Siliziumnitridfilm, ein Siliziumoxidfilm oder ein Siliziumoxinitridfilm bis zu einer Dicke von 50 bis 500 nm (typischerweise 100 bis 300 nm) ausgebildet. In dem Fall, dass eine Hydrierungsbehandlung in diesem Zustand ausgeführt wurde, wurde ein wünschenswertes Ergebnis in Bezug auf die Kennlinien der TFTs erhalten. Es ist zum Beispiel wünschenswert, die Wärmebehandlung in einer Atmosphäre, die 3 bis 100% Wasserstoff enthält, bei 300 bis 450 °C für die Dauer von 1 bis 12 Stunden auszuführen; oder es wurde eine ähnliche Wirkung erzielt in dem Fall, dass das Plasma-Hydrierungsverfahren verwendet wurde. Hier können Öffnungen in dem Passivierungsfilm 6059 an den Positionen ausgebildet werden, an denen später Kontaktlöcher zum Verbinden der Pixel-Elektroden und Drain-Verdrahtungen miteinander ausgebildet werden (25).
Danach wird ein zweiter Zwischenschicht-Isolierfilm 6060, der aus einem organischen Harz besteht, mit einer Dicke von 1,0 bis 1,5 nm ausgebildet. Als das organische Harz können Polyimid, Acryl, Polyamid oder BCB (Benzocyclobuten) verwendet werden. Hier wurde Polyimid des Typs verwendet, der nach dem Auftragen auf das Substrat thermisch polymerisiert; es wurde auf 300 °C aufgeheizt, wodurch der zweite dielektrische Zwischenschichtfilm ausgebildet wurde. Dann wurde ein Kontaktloch, das zur Drain-Verdrahtung 6058 reicht, in dem zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm 6060 ausgebildet, und es wurden Pixel-Elektroden 6061 und 6062 ausgebildet. Die Pixel-Elektroden können ausgebildet werden unter Verwendung eines transparenten leitenden Films in dem Fall, dass ein Übertragungs-Flüssigkristallfeld erhalten werden soll, während in dem Fall, in dem ein Reflexions-Flüssigkeitskristallfeld hergestellt werden soll, die Pixel-Elektroden durch einen Metallfilm ausgebildet werden können. In dieser Ausführungsform soll ein Übertragungs-Flüssigkristallfeld hergestellt werden, so dass ein Indiumzinnoxid- (ITO) Film zu einer Dicke von 100 nm mittels des Sputter-Verfahrens ausgebildet wurde (26).
Auf diese Weise konnte ein Substrat, das die TFTs der Treiberschaltung und die Pixel-TFTs des Pixel-Abschnitts auf dem gleichen Substrat aufweist, vervollständigt werden. In der Treiberschaltung wurde ein p-Kanal-TFT 6101, ein erster n-Kanal-TFT 6102 und ein zweiter n-Kanal-TFT 6103 ausgebildet, während in dem Pixel-Abschnitt ein Pixel-TFT 6104 und eine Speicherkondensator 6105 ausgebildet wurden. In dieser Spezifikation wird ein solches Substrat der Einfachheit halber als aktives Matrixsubstrat bezeichnet.
Der p-Kanal-TFT 6101 in der Treiberschaltung weist einen kanalausbildenden Bereich 6101, Source-Bereiche 6107a und 6107b und Drain-Bereiche 6108a und 6108b in der Insel-Halbleiterschicht 6004 auf. Der erste n-Kanal-TFT 6102 weist einen kanalausbildenden Bereich 6109, einen LDD-Bereich 6110, der die Gate-Elektrode 6029 überlappt, (ein solcher LDD-Bereich wird im Folgenden als Lov bezeichnet), einen Source-Bereich 6111 und einen Drain-Bereich 6112 in der Insel-Halbleiterschicht 6005 auf. Die Länge in der Kanalrichtung dieses Lov ist auf 0,5 bis 3,0 μm festgesetzt, vorzugsweise 1,0 bis 1,5 μm. Ein zweiter n-Kanal-TFT 6103 weist einen kanalausbildenden Bereich 6113, LDD-Bereiche 6114 und 6115, einen Source-Bereich 6116 und einen Drain-Bereich 6117 in der Insel-Halbleiterschicht 6006 auf. Als diese LDD-Bereiche sind ein Lov-Bereich und ein LDD-Bereich ausgebildet, der die Gate-Elektrode 6030 nicht überlappt, (ein solcher LDD-Bereich wird im Folgenden als Loff bezeichnet); und die Länge in der Kanalrichtung dieses Loff-Bereichs ist auf 0,3 bis 2,0 μm festgesetzt, vorzugsweise 0,5 bis 1,5 μm. Der Pixel-TFT 6104 weist kanalausbildende Bereiche 6118 und 6119, Loff-Bereiche 6120 bis 6123 und Source- oder Drain-Bereiche 6124 bis 6126 in der Insel-Halbleiterschicht 6007 auf. Die Länge in der Kanalrichtung der Loff-Bereiche beträgt 0,5 bis 3,0 μm, vorzugsweise 1,5 bis 2,5 μm. Des Weiteren umfasst der Speicherkondensator 6105 Kondensator-Verdrahtungen 6032 und 6049, einen isolierenden Film, der aus dem gleichen Material wie der Gate-Isolierfilm besteht, und eine Halbleiterschicht 6127, die mit dem Drain-Bereich 6126 des Pixel-TFT 6104 verbunden ist, und in welche ein Störstellenelement zum Verleihen der n-Leitfähigkeit hinzugefügt ist. In 26 ist der Pixel-TFT 6104 von doppelter Gate-Struktur, kann aber von einfacher Gate-Struktur sein, oder kann von mehrfacher Gate-Struktur sein, in welcher eine Vielzahl von Gate-Elektroden bereitgestellt wird.
Wie oben beschrieben, kann in dieser Ausführungsform die Struktur der TFTs, welche die jeweiligen Schaltungen bilden, in Übereinstimmung mit den Spezifikationen, die für die Pixel-TFTs und die Treiberschaltungen erforderlich sind, optimiert werden; und somit kann die Betriebsleistung und Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung verbessert werden. Da die Gate-Elektroden des Weiteren aus einem leitenden Material, das Wärmewiderstand besitzt, ausgebildet werden, kann die Aktivierung der LDD-Bereiche, der Source-Bereiche und der Drain-Bereiche leicht ausgeführt werden, und durch Ausbilden der Gate-Verdrahtungen aus einem Material mit geringem Widerstand kann der Verdrahtungswiderstand ausreichend gesenkt werden. Dementsprechend können die Gate-Elektroden sogar auf eine Anzeigevorrichtung angewendet werden, in der die diagonale Bildschirmgröße des Pixel-Abschnitts in der 4-Zoll-Klasse oder größer liegt.
Des Weiteren kann die Flüssigkristallanzeige-Anzeigevorrichtung gemäß dieser Vorrichtung auch so ausgebildet werden, dass die diagonale Größe des oben genannten Pixel-Abschnitts zwei Zoll oder mehr beträgt, die Kanalbreite der oben genannten Pixel-TFTs nicht weniger als 0,2 μm, aber nicht mehr als 2 μm (vorzugsweise wenigstens 0,2 μm, aber nicht mehr als 1,3 μm) beträgt, und die Filmdicke der aktiven Schicht der oben genannten Pixel-TFTs 10 nm bis 50 nm beträgt.
Bevorzugte 10. Ausführungsform
Es ist möglich, eine Reihe von Flüssigkristallmaterialien in einem Flüssigkristallfeld zu verwenden, das in Übereinstimmung mit der oben genannten Ausführungsform hergestellt wird. Beispielsweise können die Flüssigkristallmaterialien, die offenbart sind in: Furue, H. und andere, "Characteristics and Driving Scheme of Polymer-Stabilized Monostable FLCD Exhibiting Fast Response Time and High Contrast Ratio with Gray-Scale Capability," SID, 1998; in Yoshida, T., und andere, "A Full-Color Thresholdless Antiferroelectric LCD Exhibiting Wide Viewing Angle with Fast Response Time, "SID 97 Digest, 841, 1997; S. Inui und andere, "Thresholdless Antiferroelectricity in Liquid Crystals and its Application to Displays," J. Mater. Chem. 6(4), 671–673, 1996; und in US-Patent Nr. 5,594,569 verwendet werden.
Ein Flüssigkristall, der in einem gewissen Temperaturbereich eine antiferroelektrische Phase aufweist, wird als antiferroelektrischer Flüssigkristall bezeichnet. Unter einem antiferroelektrischem gemischten Flüssigkristall mit antiferroelektrischem Flüssigkristallmaterial befindet sich einer, der als antiferroelektrischer gemischter Flüssigkristall ohne Ansprechschwelle bezeichnet wird, der ein elektrooptisches Übertragungsverhalten aufweist, in dem sich die Transmittivität gegenüber dem elektrischen Feld ständig verändert. Unter den antiferroelektrischen Flüssigkristallen ohne Ansprechschwelle befinden sich einige, die eine V-förmige elektrooptische Ansprechkennlinie aufweisen, und sogar Flüssigkristalle, deren Ansteuerspannung ungefähr ±2,5 V (Zellendicke ungefähr 1 μm bis 2 μm) beträgt, sind zu finden.
Ein Beispiel einer Lichttransmittivitäts-Kennlinie zur angelegten Spannung von antiferroelektrischem gemischtem Flüssigkristall ohne Ansprechschwelle, die eine V-förmige elektrooptische Ansprechkennlinie aufweist, ist in 27 gezeigt. Die Y-Achse in der in 27 gezeigten grafischen Darstellung ist die Transmittivität (frei wählbare Einheit), und die X-Achse ist die angelegte Spannung. Die Übertragungsrichtung des Polarisators auf die Lichteinfallseite der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung wird auf ungefähr parallel zur Richtung einer normalen Zeile der smektischen Schicht von antiferroelektrischem Flüssigkristall ohne Ansprechschwelle eingestellt, die ungefähr mit der Reibrichtung der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zusammenfällt. Des Weiteren wird die Übertragungsrichtung des Polarisators auf der Licht abstrahlenden Seite auf ungefähr rechte Winkel (gekreuzte Nicols) zur Übertragungsrichtung des Polarisators auf der Lichteinfallseite eingestellt.
Wie in 27 dargestellt wird gezeigt, dass eine Niederspannungsansteuerung und Grauskalenanzeige verfügbar ist, indem ein solcher antiferroelektrischer gemischter Flüssigkristall ohne Ansprechschwelle verwendet wird.
Es wird möglich, die Netzspannung der Abtastschaltung für das Bildsignal auf beispielsweise ungefähr 5 bis 8 V zu reduzieren in dem Fall, in dem ein solcher antiferroelektrischer gemischter Flüssigkristall ohne Ansprechschwelle mit Niederspannung für ein Flüssigkristallfeld mit einem analogen Treiber verwendet wird. Dementsprechend kann die Betriebs-Netzspannung für den Treiber reduziert werden, und ein niedriger Stromverbrauch und eine hohe Zuverlässigkeit des Flüssigkristallfelds können erzielt werden.
Des Weiteren kann auch in dem Fall, in dem ein solcher antiferroelektrischer gemischter Flüssigkristall ohne Ansprechschwelle mit Niederspannung für ein Flüssigkristallfeld mit einem digitalen Treiber verwendet wird, die Betriebs-Netzspannung der D/A-Umwandlungsschaltung gesenkt werden, weil die Ausgangsspannung der D/A-Umwandlungsschaltung gesenkt werden kann, und die Betriebs-Netzspannung des Treibers kann gesenkt werden. Dementsprechend können ein niedriger Stromverbrauch und eine hohe Zuverlässigkeit des Flüssigkristallfelds erzielt werden.
Daher ist der Einsatz von solchem antiferroelektrischen gemischten Flüssigkristall ohne Ansprechschwelle mit Niederspannung in dem Fall einer Verwendung eines TFT mit einer relativ kleinen LDD-Bereichs- (Bereich mit niedriger Störstellenkonzentration) Breite (zum Beispiel 0 bis 500 nm oder 0 bis 200 nm) effektiv.
Des Weiteren weist antiferroelektrischer gemischter Flüssigkristall ohne Ansprechschwelle im Allgemeinen eine große spontane Polarisierung auf, und die dielektrische Konstante des Flüssigkristalls selbst ist hoch. Daher ist ein vergleichsweise großer Speicherkondensator in dem Pixel erforderlich in dem Fall, in dem antiferroelektrischer gemischter Flüssigkristall ohne Ansprechschwelle für ein Flüssigkristallfeld verwendet wird. Es ist daher wünschenswert, antiferroelektrischen gemischten Flüssigkristall mit kleiner spontaner Polarität zu verwenden. Es ist auch akzeptabel, einen kleinen Speicherkondensator durch Veriängern einer Schreibperiode von Grauskalenspannung auf das Pixel (Pixelfeldperiode) zu kompensieren, indem ein sequenzielles Zeilenansteuerungsverfahren als das Ansteuerverfahren des Flüssigkristallfelds angewendet wird.
Ein geringer Stromverbrauch eines Flüssigkristallfelds wird erzielt, weil eine Niederspannungsansteuerung durch den Einsatz eines solchen antiferroelektrischen gemischten Flüssigkristalls ohne Ansprechschwelle ausgeführt wird.
Des Weiteren kann jeder Flüssigkristall als ein Anzeigemedium für die Flüssigkristallfelder der schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung unter der Bedingung verwendet werden, dass der Flüssigkristall eine in 27 gezeigte elektrooptische Kennlinie aufweist.
Beispiel 11
28 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung. Ein Bezugszeichen 10101 bezeichnet eine Linse, ein Bezugszeichen 10102 bezeichnet ein EL-Feld, und ein Bezugszeichen 10103 bezeichnet den Augapfel eines Benutzers. Ein auf dem EL-Feld angezeigtes Bild durchquert die Linse und wird vergrößert und wird dann auf die Retina des Augapfels des Benutzers projiziert.
Das EL-Feld wird durch ein im Folgenden beschriebenes EL-Element gebildet.
Das EL-Element weist eine Struktur auf, in der eine EL-Schicht zwischen einem Paar von Elektroden (einer Anode und einer Kathode) eingebettet ist. Die EL-Schicht weist normalerweise eine Schichtverbund-Struktur auf. Typischerweise wird eine Schichtver bund-Struktur aus "einer lochtragenden Schicht/einer Leuchtschicht/einer Elektronen tragenden Schicht" bereitgestellt, die von Tang und anderen von Eastman Kodak Company vorgeschlagen wird. Diese Struktur besitzt eine sehr hohe Lichtausbeute und wird daher von fast allen EL-Feldern eingesetzt, die jetzt entwickelt werden.
Außerdem kann eine Struktur, in der eine Lochinjektionsschicht/eine lochtragende Schicht/eine Leuchtschicht/eine Elektronen tragende Schicht oder eine Lochinjektionsschicht/eine lochtragende Schicht/eine Leuchtschicht/eine Elektronen tragende Schicht/eine Elektroneninjektionsschicht in dieser Reihenfolge auf einer Anode beschichtet sind, eingesetzt werden. Es wird auch empfohlen, dass die Leuchtschicht mit fluoreszierendem Pigment oder Ähnlichem dotiert wird.
In der vorliegenden Spezifikation werden alle Schichten, die zwischen der Kathode und der Anode vorgesehen sind, kollektiv als eine EL-Schicht bezeichnet. Demzufolge sind die Lochinjektionsschicht, die lochtragende Schicht, die Leuchtschicht, die Elektronen tragende Schicht und die Elektroneninjektionsschicht, die oben beschrieben worden sind, in der EL-Schicht enthalten.
Eine vorgegebene Spannung wird an die EL-Schicht, welche die oben genannte Struktur enthält, über ein Paar von Elektroden angelegt, um Träger in der Leuchtschicht zum Ausstrahlen von Licht wieder zu verbinden. In diesem Zusammenhang bedeutet in der vorliegenden Spezifikation "ein EL-Element steuert an", dass "ein EL-Element Licht ausstrahlt". In der vorliegenden Spezifikation wird ein Licht ausstrahlendes Element, das aus einer Anode, einer EL-Schicht und einer Kathode ausgebildet wird, als ein EL-Element bezeichnet.
Beispiel 12
Unter folgender Bezugnahme auf 29 wird in 29 eine schematische Aufbaudarstellung der schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung, die für beide Augen verwendet wird, gezeigt, die nicht der vorliegenden Erfindung entspricht. Zwei EL-Felder werden verwendet und zeigen Bilder für beide Augen an. Ein Bezugszeichen 10200 bezeichnet einen schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtungskörper, die Bezugszeichen 10201R und 10201L bezeichnen Linsen, die Bezugszeichen 10202R und 10202L bezeichnen EL- Felder, und die Bezugszeichen 10203R und 10203L bezeichnen Ohrhörer. In diesem Zusammenhang wird keine Ansteuerungsvorrichtung gezeigt.
In dem Fall einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung mit einer (nicht gezeigten) Sprachwiedergabevorrichtung, wird Sprache dem Benutzer über einen Ohrhörer übermittelt. Eine schutzbrillenartige Anzeigevorrichtung ohne Sprachwiedergabevorrichtung ist nicht mit einem Ohrhörer ausgestattet.
30 ist eine Querschnittsansicht des Teils A in 29 einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung und entspricht nicht der vorliegenden Erfindung. Ein in dem EL-Feld 10202R gezeigtes Bild wird durch die Linse 10201R vergrößert und durch ein transparentes Beobachtungsfenster 10210R weitergeleitet und dann auf die Retina des Augapfels 10203R eines Benutzers projiziert.
Es wird auch empfohlen, dass das optische Element und das EL-Feld der bevorzugten 3., 4., 5. oder 6. Ausführungsform mit der schutzbrilenartigen Anzeigevorrichtung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform kombiniert werden.
Beispiel 13
31 ist eine schematische Aufbaudarstellung der schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung, die für ein Auge verwendet wird, die nicht der vorliegenden Erfindung entspricht. Ein rechtes Auge kann ein Bild sehen, das von einer Anzeigevorrichtung gezeigt wird, und ein linkes Auge kann nach außen sehen, wodurch es einem Benutzer ermöglicht wird, mit der an seinem Körper befestigten schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung zu gehen oder zu arbeiten. Ein Bezugszeichen 10400 bezeichnet einen schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtungskörper, ein Bezugszeichen 10401 bezeichnet eine Linse, ein Bezugszeichen 10402 bezeichnet ein EL-Feld, und ein Bezugszeichen 10403 bezeichnet einen Ohrhörer. In diesem Zusammenhang wird keine Ansteuerungsvorrichtung gezeigt.
In dem Fall einer schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung mit einer (nicht gezeigten) Sprachwiedergabevorrichtung, wird Sprache dem Benutzer über einen Ohrhörer übermittelt. Wenn die Sprache mit beiden Ohren gehört wird, wird die Sprachwiedergabevor richtung mit zwei Ohrhörern bereitgestellt, und wenn die Sprache mit einem Ohr gehört wird, wird sie mit einem Ohrhörer bereitgestellt. In dem Fall, in dem eine schutzbrillenartige Anzeigevorrichtung keine Sprachwiedergabevorrichtung aufweist, ist sie nicht mit dem Ohrhörer ausgestattet.
In diesem Zusammenhang wird auch empfohlen, dass die für ein Auge verwendete schutzbrillenartige Anzeigevorrichtung der vorliegenden Ausführungsform eine Struktur aufweist, bei der eine durch die Bildvorrichtung gezeigte Anzeige mit dem linken Auge gesehen wird, und bei der mit dem rechten Auge nach draußen gesehen wird.
Des Weiteren ist eine Querschnittsansicht des Teils B in 31 die gleiche wie diejenige in 30, und ein EL-Feld, eine Linse und ein schutzbrillenartiger Anzeigevorrichtungskörper entsprechen denjenigen, die in 30 gezeigt sind.
Es wird außerdem empfohlen, dass das optische Element und das EL-Feld der bevorzugten 3., 4., 5. oder 6. Ausführungsform mit der schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform kombiniert werden. Des Weiteren ist die Form des optischen Elements nicht auf diejenige der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform und diejenige der vorliegenden bevorzugten 3., 4., 5. oder 6. Ausführungsform begrenzt.
Beispiel 14
Unter folgender Bezugnahme auf 32 werden in 32 eine Linse und ein EL-Feld einer Anzeigeeinheit gezeigt, die beide für die schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtungen der bevorzugten 1. Ausführungsform und der bevorzugten 3. Ausführungsform verwendet werden können. Ein Bezugszeichen 10501 bezeichnet eine Linse, ein Bezugszeichen 10502 bezeichnet ein EL-Feld, und ein Bezugszeichen 10503 bezeichnet den Augapfel eines Benutzers. Ein auf dem EL-Feld 10502 angezeigtes Bild wird durch die Linse 10501 vergrößert und wird auf die Retina des Augapfels 10503 des Benutzers projiziert. Die Form der Linse unterscheidet sich von derjenigen der bevorzugten 1. Ausführungsform und der bevorzugten 3. Ausführungsform, und die von dem Benutzer gesehene Ebene der Linse ist flach.
Beispiel 15
Unter folgender Bezugnahme auf 33 werden in 33 eine Linse und ein EL-Feld einer Anzeigeeinheit gezeigt, die beide für die schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtungen der bevorzugten 1. Ausführungsform und der bevorzugten 3. Ausführungsform verwendet werden können. In der vorliegenden bevorzugten Ausführungsfonn unterscheidet sich die Form der Linse von derjenigen der bevorzugten 1., 2. oder 3. Ausführungsform, und ist so ausgelegt, dass sich ein Bild über eine große Strecke in der Linse bewegt. Ein Bezugszeichen 10601 bezeichnet eine Linse, ein Bezugszeichen 10602 bezeichnet ein EL-Feld, und ein Bezugszeichen 10603 bezeichnet den Augapfel eines Benutzers. Ein auf dem EL-Feld 10602 angezeigtes Bild wird durch die Linse 10601 vergrößert und drei Mal in der Linse 10601 reflektiert und wird dann auf die Retina des Augapfels 10603 des Benutzers projiziert.
Beispiel 16
Unter folgender Bezugnahme auf 34 werden in 34 eine Linse und ein EL-Feld einer Anzeigeeinheit gezeigt, die beide für die schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtungen der bevorzugten 1. Ausführungsform und der bevorzugten 3. Ausführungsform verwendet werden können. Die Form der Linse unterscheidet sich von derjenigen der bevorzugten 1., 2., 3. oder 4. Ausführungsform. Ein Bezugszeichen 10701 bezeichnet eine Linse, ein Bezugszeichen 10702 bezeichnet ein EL-Feld, und ein Bezugszeichen 10703 bezeichnet den Augapfel eines Benutzers. Ein auf dem EL-Feld 10702 angezeigtes Bild wird durch die Linse 10701 vergrößert und vier Mal in der Linse 10701 reflektiert und wird dann auf die Retina des Augapfels 10703 des Benutzers projiziert.
Beispiel 17
Unter folgender Bezugnahme auf 35 werden in 35 eine Linse und ein EL-Feld einer Anzeigeeinheit gezeigt, die beide für die schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtungen der bevorzugten 1. Ausführungsform und der bevorzugten 3. Ausführungsform verwendet werden können. Die Form der Linse unterscheidet sich hier von derjenigen der bevorzugten 1., 2., 3., 4. oder 5. Ausführungsform, sie besteht aus 2 Linsen. Die Bezugszeichen 10801a und 10801b bezeichnen Linsen, ein Bezugszeichen 10802 bezeichnet ein EL-Feld, ein Bezugszeichen 10803 bezeichnet den Augapfel eines ein EL-Feld, ein Bezugszeichen 10803 bezeichnet den Augapfel eines Benutzers, und ein Bezugszeichen 10807 bezeichnet einen Halbspiegel. Ein auf dem EL-Feld 10802 angezeigtes Bild wird durch die Linse 10801b, den Halbspiegel 10807 und die Linse 10801a vergrößert und wieder durch die Linse 10801a hindurchgeführt und wird dann durch den Halbspiegel 10807 reflektiert und anschließend auf die Retina des Augapfels 10803 des Benutzers projiziert.
Beispiel 18
Unter folgender Bezugnahme auf 36 wird in 36 eine schutzbrillenartige Anzeigevorrichtung gezeigt, die sich nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung befindet. Hier ist die schutzbrillenartige Anzeigevorrichtung mit transparenten Fenstern 10904R und 10904L versehen, durch die eine in Vowärsrichtung befindliche Szene betrachtet wird, und die sich daher von der schutzbrillenartigen Anordnung in der bevorzugten 1. Ausführungsform unterscheidet. Diese ermöglicht es dem Benutzer, die Szene in Vorwärtsrichtung der schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung und ein auf der Anzeigeeinheit angezeigtes Bild zur gleichen Zeit zu sehen, wie in 37(A) gezeigt. Ein Schalter 10905 wird zum Vor- und Zurückschalten zwischen einem Modus verwendet, in dem die Szene in Vorwärtsrichtung der schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung und das auf der Anzeigeeinheit angezeigte Bild zur gleichen Zeit gesehen werden können, wie in 37(A) gezeigt, und einem Modus, in dem nur das auf der Anzeigeeinheit angezeigte Bild gesehen werden kann, wie in 37(B) gezeigt.
38 ist eine Querschnittsansicht, wenn ein Teil D in 36 ausgeschnitten ist. In 38 bezeichnen die Bezugszeichen 10901Ra und 10901Rb Linsen, ein Bezugszeichen 10902R bezeichnet ein EL-Feld, und ein Bezugszeichen 10903R bezeichnet den Augapfel eines Benutzers. Eine Szene in Vorwärtsrichtung kann durch ein transparentes Fenster 10904R, eine Blende 10906R, die Linse 10901Rb, einen Halbspiegel 10907R, die Linse 10901Ra und ein transparentes Beobachtungsfenster 10910R beobachtet werden. Ein auf dem EL-Feld 10902R angezeigtes Bild wird durch die Linse 10901Rb, den Halbspiegel 10907R und die Linse 10901Ra vergrößert und wieder durch die Linse 10901Ra hindurchgeführt und wird dann durch den Halbspiegel 10907R reflektiert und anschließend auf die Retina des Augapfels 10903R des Benutzers projiziert.
Ein Streulicht verhindernder Rahmen 10905R wird so bereitgestellt, dass er das schädliche Licht von Außenlicht daran hindert, in die Vorrichtung zu gelangen, und kann integral mit einem Anzeigevorrichtungskörper 109000 ausgebildet sein oder kann getrennt davon ausgebildet sein.
Die Blende 10906R hat die Aufgabe, eine Szene in Vorwärtsrichtung unter Verwendung eines Schalters 10905 aus dem transparenten Fenster 10904R fernzuhalten oder durch dieses hindurchzulassen. Die Blende 10906R kann diejenige sein, die Licht fernhält, oder diejenige, die wie der Flüssigkristall optische Anisotropie aufweist.
Das verwendete optische Element ist nicht auf das eine beschriebene beschränkt.
Beispiel 19
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen eines EL- (Elektrolumineszenz) Felds beschieben, das sich nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung befindet.
39A ist eine Draufsicht eines EL-Felds gemäß dieser Ausführungsform. In 39A bezeichnet das Bezugszeichen 14010 ein Substrat; 140111 einen Pixel-Abschnitt; 14012 eine sourceseitige Treiberschaltung; und 14013 eine gateseitige Treiberschaltung. Jede der Treiberschaltungen erreicht eine FPC 14017 über Verdrahtungen 14014 bis 14016 und ist des Weiteren mit externer Ausrüstung verbunden.
Hier sind ein Abdeckelement 16000, ein Dichtmaterial (auch als Gehäusematerial bezeichnet) 17000 und ein Dichtungsmittel (ein zweites Dichtmaterial) 17001 angeordnet, um wenigstens den Pixel-Abschnitt zu umgeben, vorzugsweise die Treiberschaltung und den Pixel-Abschnitt.
39B zeigt einen Querschnitt an C-C von 39A, in dem ein Treiberschaltungs-TFT 14022, (zu beachten ist, dass hier eine CMOS-Schaltung mit einer Kombination aus einem N-Kanal-TFT und einem P-Kanal-TFT gezeigt ist), und ein Pixel-TFT 14023, (zu beachten ist, dass hier nur ein TFT zum Steuern des Stroms, der zu einem EL-Element fließt, gezeigt ist), über dem Substrat 14010 und einem Basisfim 14021 ausgebildet sind.
Nach der Fertigstellung des Treiberschaltungs-TFT 14022 und des Pixel-Abschnitt-TFT 14023 durch ein bekanntes Herstellungsverfahren wird eine Pixel-Elektrode 14027, die aus einem transparenten leitenden Film besteht und elektrisch mit einem Drain des Pixel-Abschnitt-TFT 14023 verbunden ist, über einem Zwischenschicht-Isolierfilm (Abflachungsfilm) (flattening film) 14026 ausgebildet, welcher ein Harzmaterial enthält. Ein Verbund aus Indiumoxid und Zinnoxid (ITO genannt) oder ein Verbund aus Indiumoxid und Zinkoxid können als der transparente leitende Film verwendet werden. Nach dem Ausbilden der Pixel-Elektrode 14027 wird ein isolierender Film 14028 ausgebildet, und ein Öffnungsabschnitt wird auf der Pixel-Elektrode 14027 ausgebildet.
Eine EL-Schicht 14029 wird als nächste ausgebildet. Die EL-Schicht 14029 kann eine Schichtverbundstruktur aufweisen, in welcher bekannte EL-Materialien (Lochinjektionsschicht, Lochtransportschicht, lichtemittierende Schicht, Elektronentransportschicht oder Elektroneninjektionsschicht) frei kombiniert sind, oder kann eine Einzelschichtstruktur aufweisen. Zum Ausbilden jeder Struktur können bekannte Techniken verwendet werden. EL-Materialien sind in Kleinmolekülmaterialien und Polymermaterialien unterteilt. Das Bedampfungsverfahren wird für die Kleinmolekülmaterialien verwendet, während ein einfaches Verfahren, wie beispielsweise Rotationsbeschichtung, Druckverfahren und Tintenstrahlverfahren, für die Polymermaterialien verwendet werden kann.
Bedampfung wird unter Einsatz einer Lochmaske zum Ausbilden der EL-Schicht verwendet. Die Lochmaske wird verwendet, um eine lichtemittierende Schicht auszubilden, die Licht von unterschiedlicher Wellenlänge für jedes Pixel ausstrahlen kann (rotfarbige lichtemittierende Schicht, grünfarbige lichtemittierende Schicht und blaufarbige lichtemittierende Schicht), so dass eine Farbanzeige erhalten wird. Es gibt andere Farbanzeigesysteme, wie beispielsweise ein System, das eine Farbkonversionsschicht (CCM) und ein Farbfilter in Kombination verwendet, und ein System, das eine Weißlicht emittierende Schicht und ein Farbfilter in Kombination verwendet. Jedes dieser Systeme kann verwendet werden. Natürlich kann die EL-Anzeigevorrichtung auch von einfarbiger Lichtausstrahlung sein.
Nach dem Ausbilden der EL-Schicht 14029 wird darauf eine Kathode 14030 ausgebildet. Vorzugsweise wird die Feuchtigkeit und der Sauerstoff, die an der Berührungsfläche zwischen der Kathode 14030 und der EL-Schicht 14029 vorhanden sind, so weit wie möglich entfernt. Maßnahmen, wie beispielsweise die EL-Schicht 14029 und die Kathode 14030 nacheinander in Vakuum aufzutragen oder die EL-Schicht 14029 in einer inerten Atmosphäre auszubilden, und anschließend die Kathode auszubilden, ohne sie der Luft auszusetzen, sind erforderlich. Die vorliegende Ausführungsfonn ermöglichte einen solchen Auftrag unter Verwendung eines Mehrkammer-Auftragsystems (Mehrfach-Werkzeugsystem) (cluster tool system).
Eine Schichtverbundstruktur, die aus einem LIF- (Lithiumfluorid) Film und einem Al- (Aluminium) Film besteht, wird als die Kathode 14030 verwendet. Insbesondere wird ein LIF- (Lithiumfluorid) Film mit einer Dicke von 1 nm durch Bedampfen auf der EL-Schicht 14029 ausgebildet, und ein Aluminiumfilm mit einer Dicke von 300 nm wird darauf ausgebildet. Natürlich kann eine MgAg-Elektrode, die ein bekanntes Kathodenmaterial ist, verwendet werden. Die Kathode 14039 wird dann mit der Verdrahtung 14016 in einem Bereich verbunden, der mit 14031 bezeichnet ist. Die Verdrahtung 14016 ist eine Stromleitung zur Versorgung der Kathode 14030 mit einer vorgegebenen Spannung und ist mit der FPC 14017 über ein leitendes Pastenmaterial verbunden.
Zum elektrischen Verbinden der Kathode 14030 mit der Verdrahtung 14016 in dem mit 14031 bezeichneten Bereich müssen Kontaktlöcher in dem Zwischenschicht-Isolierfilm 14026 und dem isolierenden Film 14028 ausgebildet werden. Diese Löcher können durch Ätzen des Zwischenschicht-Isolierfilms 14026 (durch Ausbilden eines Kontaktlochs für die Pixel-Elektrode) und durch Ätzen des Isolierfilms 14028 (durch Ausbilden der Öffnung vor dem Ausbilden der EL-Schicht) ausgebildet werden. Alternativ können die Kontaktlöcher ausgebildet werden, indem sowohl der isolierende Film 14028 als auch der Zwischenschicht-Isolierfilm 14026 auf einmal geätzt werden, wenn der isolierende Film 14028 geätzt werden soll. In diesem Fall kann eine hervorragende Form für die Kontaktlöcher erhalten werden, wenn der Zwischenschicht-Isolierfilm 14026 und der isolierende Film 14028 aus dem gleichen Harzmaterial bestehen.
Ein Passivierungsfilm 16003, ein Füllmaterial 16004 und das Abdeckelement 16000 sind über der Oberfläche des so ausgebildeten EL-Elements ausgebildet.
Des Weiteren ist das Dichtmaterial 17000 zwischen dem Abdeckelement 16000 und dem Substrat 14010 angeordnet, und das Dichtungsmittel (zweites Dichtmaterial) 17001 wird an der Außenseite des Dichtmaterials 17000 ausgebildet, so dass der EL-Elementabschnitt umschlossen ist.
An dieser Stelle dient das Füllmaterial 16004 auch als ein Klebemittel zum Ankleben des Abdeckelements 16000. Ein Material, das als das Füllmaterial 16004 verwendet werden kann, ist PVC (Polyvinylchlorid), Epoxidharz, Silikonharz, (PVB (Polyvinylbutylaldehyd) oder EVA (Ethylenvinylacetat). Es ist wünschenswert, in dem Füllmaterial 16004 ein Trocknungsmittel bereitzustellen, da die feuchtigkeitsabsorbierende Wirkung aufrechterhalten werden kann.
Das Füllmaterial 16004 kann in sich einen Abstandhalter enthalten. Der Abstandhalter kann aus einer körnigen Substanz bestehen, wie beispielsweise BaO, die dem Abstandhalter selbst eine feuchtigkeitsabsorbierende Eigenschaft verleiht.
In dem Fall, in dem ein Abstandhalter bereitgestellt wird, kann der Passivierugsfilm 16003 den Abstandhalterdruck abbauen. Ein Harzfilm zum Abbauen des Abstandhalterdrucks kann getrennt von dem Passivierungsfilm ausgebildet werden.
Beispiele des einsetzbaren Abdeckelements 16000 umfassen eine Glasplatte, eine Aluminiumplatte, eine Edelstahlplatte, eine FRP- (glasfaserverstärkter Kunststoff) Platte, einen PVF- (Polyvinylfluorid) Film, einen Mylar^TM-Film, einen Polyesterfilm und einen Acrylfilm. Im Fall der Verwendung von PVB oder EVA für das Füllmaterial 16004 ist das wünschenswerte Abdeckelement ein Blech mit einer Struktur, in der eine Aluminiumfolie mit einer Dicke von einigen zig μm zwischen PVF-Filmen oder Mylar^TM-Filmen eingebettet ist.
Es ist zu beachten, dass eine lichtübertragende Eigenschaft für das Abdeckelement 16000 abhängig von der Richtung des von dem EL-Element emittierten Lichts (Lichtausstrahlungsrichtung) erforderlich ist.
Die Verdrahtung 14016 ist elektrisch mit der FPC 14017 verbunden, wobei sie die Aussparung durchquert, die durch das Substrat 14010 und durch das Dichtmaterial 17000 und das Dichtungsmittel 17001 definiert wird. Obwohl die Erklärung hier zu der Verdrahtung 14016 erfolgt, verläuft der Rest der Verdrahtungen, nämlich die Verdrahtungen 14014, 14015, in ähnlicher Weise unter dem Dichtmaterial 17000 und dem Dichtungsmittel 17001, um mit der FPC 14017 verbunden zu werden.
Es ist zu beachten, dass, obwohl ein Abdeckmaterial 16000 nach dem Auftragen eines Füllmaterials 16004 angeklebt wird, und anschließend ein Dichtmaterial 17000 zum Bedecken der Seitenfläche (freiliegenden Fläche) des Füllmaterials 16004 in der vorliegenden Ausführungsform bereitgestellt wird, das Füllmaterial 16004 aufgetragen werden kann, nachdem das Abdeckmaterial 16000 und das Abdichtmaterial 17000 bereitgestellt wurden. In diesem Fall wird ein Füllmaterial-Injektionsloch bereitgestellt, um die Aussparung zu erreichen, die zwischen dem Substrat 14010 und dem Abdeckmaterial 16000 und dem Dichtmaterial 17000 ausgebildet ist. In der Aussparung wird dann ein Unterdruck hergestellt (10^–2 Torr oder weniger), und das Füllmaterial wird in die Aussparung injiziert, indem das Injektionsloch zuerst in einen Behälter getaucht wird, das mit dem Füllmaterial gefüllt ist, und dann der Druck außerhalb der Aussparung höher eingestellt wird als derjenige in der Aussparung.
Beispiel 20
In der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 10(A) und 40(B) eine Ausführungsform mit einem EL-Feld beschrieben, das sich nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung befindet. Die gleichen Bezugszeichen bezeichnen die gleichen Teile in 39(A) und 39(B), und daher werden ihre Beschreibungen weggelassen.
40(A) ist eine Draufsicht eines EL-Felds, und 40(B) ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie C-C' in 40(A).
Die Herstellungsprozesse werden durchgeführt, bis ein Passivierungsfilm 16003, der die Oberfläche eines EL-Elements bedeckt, ausgebildet ist.
Des Weiteren wird ein Füllmaterial 16004 so über dem EL-Element ausgebildet, dass es das EL-Element bedeckt. Das Füllmaterial 16004 fungiert auch als ein Klebemittel zur Verklebung eines Abdeckelements 16000. Als das Füllmaterial 16004 kann PVC (Polyvinylchlorid), Epoxidharz, Silikonharz, (PVB (Polyvinylbutylaldehyd) oder EVA (Ethylenvinylacetat) verwendet werden. Es ist wünschenswert, in dem Füllmaterial 16004 ein Trocknungsmittel bereitzustellen, da es die feuchtigkeitsabsorbierende Wirkung aufrechterhalten kann.
Es wird des Weiteren empfohlen, dass in dem Füllmaterial 16004 ein Abstandhalter vorgesehen wird. Der Abstandhalter kann aus einem partikelähnlichen Material bestehen, wie beispielsweise BaO oder Ähnliches, um dem Abstandhalter selbst eine feuchtigkeitsabsorbierende Eigenschaft zu verleihen.
Wenn der Abstandhalter bereitgestellt wird, kann der Passivierungsfilm 16003 den Abstandhalterdruck abbauen. Es wird des Weiteren empfohlen, dass ein Harzfilm oder Ähnliches zum Abbauen des Abstandhalterdrucks zusätzlich zu dem Passivierungsfilm 16003 vorgesehen wird.
Des Weiteren kann als das Abdeckelement 16000 eine Glasplatte, eine Aluminiumplatte, eine Edelstahlplatte, eine FRP- (glasfaserverstärkter Kunststoff) Platte, ein PVF- (Polyvinylfluorid) Film, einen Mylar-Film, einen Polyesterfilm und einen Acrylfilm verwendet werden. Wenn in diesem Zusammenhang das PVB oder das EVA als das Füllmaterial 16004 verwendet wird, ist es wünschenswert, ein Blech mit einer Struktur zu verwenden, in der eine Aluminiumfolie mit einer Dicke von einigen zig um zwischen PVF-Filmen oder den Mylar-Filmen eingebettet ist.
Allerdings muss abhängig von der Richtung des von dem EL-Element emittierten Lichts (Lichtausstrahlungsrichtung) das Abdeckelement 16000 Transparenz aufweisen.
Als Nächstes wird das Abdeckelement 16000 mit dem Füllmaterial 16004 verklebt, und dann wird ein Rahmenelement 16001 so befestigt, dass es die Seiten (freiliegenden Oberflächen) des Füllmaterials 16004 bedeckt. Das Rahmenelement 16001 wird mit einem Dichtmaterial 16002 verklebt, (das als ein Klebemittel fungiert). Es ist wünschenswert, ein lichtgehärtetes Harz als das Dichtmaterial 16002 zu verwenden, aber es kann ein wärmegehärtetes Harz verwendet werden, wenn die EL-Schicht Wärmewiderstand besitzt. In diesem Zusammenhang ist es wünschenswert, dass das Dichtmaterial 16002 Feuchtigkeit oder Sauerstoff so weit wie möglich daran hindert, durch sie hindurchzudringen. Außerdem kann ein Trocknungsmittel zu dem Dichtmaterial 16002 hinzugefügt werden.
Des Weiteren ist eine Verdrahtung 14016 elektrisch mit einer FPC 14017 durch einen Spalt zwischen dem Dichtmaterial 16002 und einem Substrat 141010 verbunden. Obwohl in diesem Zusammenhang hier die Verdrahtung 14016 beschrieben wird, sind auch die anderen Verdrahtungen 14014, 14015 elektrisch unter dem Dichtmaterial 16002 hindurchführend mit der FPC 14017 verbunden.
Das Füllmaterial 16004 wird bereitgestellt, und dann wird das Abdeckelement 16000 verklebt, und dann wird das Rahmenelement 16001 so befestigt, dass es die Seiten (freiliegenden Oberflächen) des Füllmaterials 16004 bedeckt, doch wird ebenfalls empfohlen, dass das Abdeckelement 1600 und das Rahmenelement 16001 befestigt werden, und dann das Füllmaterial 16004 bereitgestellt wird. In diesem Fall wird eine Füllmaterial-Injektionsöffnung bereitgestellt, die mit dem Spalt in Verbindung steht, der zwischen dem Substrat 14010, dem Abdeckelement 16000 und dem Rahmenelement 16001 ausgebildet ist. Der Spalt wird auf eine Vakuum geleert (weniger als 10^–2 Torr), und dann wird die Injektionsöffnung in einen Tank getaucht, der mit dem Füllmaterial gefüllt ist, und ein atmosphärischer Druck außerhalb des Spalts wird höher eingestellt als ein atmosphärischer Druck in dem Spalt, wodurch der Spalt mit dem Füllmaterial gefüllt wird.
Beispiel 21
In der 21. Ausführungsform wird eine ausführlichere Querschnittsstruktur eines Pixel-Abschnitts in einem EL-Anzeigefeld, das nicht der vorliegenden Erfindung entspricht, in 41 gezeigt, eine Draufsichtstruktur wird in 42A gezeigt, und ein Schaltplan wird in 42B gezeigt. In 41, 42A und 42B werden gemeinsame Bezugszeichen verwendet, und daher kann wechselseitig darauf Bezug genommen werden.
In 41 kann ein Schalt-TFT 13502, der auf einem Substrat 13501 angeordnet ist, eine bekannte n-Kanal-TFT-Struktur verwenden, die mittels eines bekannten Verfahrens hergestellt worden ist. Eine Doppel-Gate-Struktur wird in der 21. Ausführungsform verwendet. Allerdings bestehen keine großen Unterschiede hinsichtlich Struktur oder Herstellungsprozess, und daher wird deren Erläuterung weggelassen. Es ist zu beachten, dass bei der Verwendung einer Doppel-Gate-Struktur die Struktur im Wesentlichen aus zwei TFTs in Reihe besteht, was den Vorteil hat, dass der Reststromwert (off current value) gesenkt werden kann. Obwohl die 2. Ausführungsfonn eine Doppel-Gate-Struktur aufweist, kann auch eine Einzel-Gate-Struktur verwendet werden, ebenso wie eine Dreifach-Gate-Struktur oder eine Mehrfach-Gate-Struktur mit einer größeren Anzahl von Gates. Des Weiteren ist akzeptabel, den Schalt-TFT unter Verwendung eines p-Kanal-TFT auszubilden, der in Übereinstimmung mit einem bekannten Herstellungsverfahren ausgebildet worden ist.
Ein Stromsteuerungs-TFT (current control TFT) 13503 wird unter Verwendung eines n-Kanal-TFT ausgebildet, der in Übereinstimmung mit einem bekannten Verfahren ausgebildet worden ist. An dieser Stelle wird eine Drain-Verdrahtung 35 des Schalt-TFT 13502 elektrisch mit einer Gate-Elektrode 37 des Stromsteuerungs-TFT durch eine Verdrahtung 36 verbunden. Des Weiteren ist die Verdrahtung, die mit dem Bezugszeichen 38 bezeichnet ist, eine Gate-Verdrahtung, welche die Gate-Elektroden 39a und 39b des Schalt-TFT 13502 elektrisch verbindet.
Der Stromsteuerungs-TFT 13502 ist ein Element zum Steuern der Menge von Strom, die in dem EL-Element fließt, und daher ist er ein Element, in dem eine hohe Qualitätsminderungsgefahr auf Grund von Wärme oder auf Grund von Heißleitern (hot carriers) besteht, weil ein großer Stromfluß vorhanden ist. Daher ist die Struktur der vorliegenden Erfindung, in welcher drainseitig vom Stromsteuerungs-TFT 13503 ein LDD-Bereich ausgebildet wird, um eine Gate-Elektrode durch einen Gate-Isolierfilm zu überlappen, äußerst effektiv.
Des Weiteren wird in den Figuren eine Einzel-Gate-Struktur für den Stromsteuerungs-TFT 13503 gezeigt, jedoch kann eine Mehrfach-Gate-Struktur, in der eine Vielzahl von TFTs in Reihe geschaltet ist, ebenfalls verwendet werden. Außerdem kann auch eine Struktur verwendet werden, in der eine Vielzahl von TFTs parallel geschaltet ist, wo durch der kanalausbildende Bereich in eine Vielzahl von kanalausbildenden Bereichen aufgeteilt wird, um so eine Wärmeabstrahlung durchzuführen. Diese Art von Struktur ist eine effektive Gegenmaßnahme gegen eine Qualitätsminderung auf Grund von Wärme (heat degradation).
Außerdem überlappt die Verdrahtung, welche die Gate-Elektrode 37 des Stromsteuerungs-TFT 13503 wird, eine Drain-Verdrahtung 40 des Stromsteuerungs-TFT 13503 über einen Isolierfilm in dem Bereich, der mit dem Bezugszeichen 13504 angegeben ist, wie in 42A gezeigt. An dieser Stelle wird ein Kondensator in dem Bereich ausgebildet, der mit dem Bezugszeichen 13504 angegeben ist. Der Speicherkondensator 13503 wird zwischen einem Halbleiterfilm 13520, der elektrisch mit einer Stromleitung 13506 verbunden ist, einem (nicht gezeigten) isolierenden Film der gleichen Schicht wie der Gate-Isolierfilm und der Verdrahtung 36 ausgebildet. Des Weiteren ist es möglich, den Kondensator, der durch die Verdrahtung 36, eine Schicht der gleichen Schicht wie der (nicht gezeigte) erste Zwischenschicht-Isolierfilm und die Stromleitung 13506 ausgebildet wird, zu verwenden. Der Kondensator 13504 arbeitet als ein Kondensator zur Aufrechterhaltung der Spannung, die an die Gate-Elektrode 37 des Stromsteuerungs-TFT 13503 angelegt wird. Es ist zu beachten, dass der Drain des Stromsteuerungs-TFT an eine Stromleitung (Stromquellenleitung) 13506 angeschlossen ist, und immer eine feste Spannung angelegt ist.
Ein erster Passivierungsfilm 41 wird auf dem Schalt-TFT 13502 und dem Stromsteuerungs-TFT 13503 ausgebildet, und ein aus einem Harz-Isolierfilm ausgebildeter Niveauausgleichsfilm 42 (levelling film) wird darauf ausgebildet. Es ist sehr wichtig, die Stufe, die auf die TFTs zurückzuführen ist, unter Verwendung des Niveauausgleichfilms 42 auszugleichen. Eine später ausgebildete EL-Schicht ist extrem dünn, so dass Fälle eintreten, in denen die Lumineszenz fehlerhaft ist, weil Stufen vorhanden sind. Um daher die EL-Schicht mit einer so ebenen Oberfläche wie möglich auszubilden, ist es wünschenswert, den Niveauausgleich durchzuführen, bevor eine Pixel-Elektrode ausgebildet wird.
Außerdem bezeichnet das Bezugszeichen 43 eine Pixel-Elektrode (EL-Element-Kathode), die einen leitenden Film mit hohem Reflexionsvermögen umfasst und elektrisch mit dem Drain des Stromsteuerungs-TFT 13503 verbunden ist. Es ist wünschenswert, einen leitenden Film mit geringem Widerstand für die Pixel-Elektrode 43 zu verwenden, wie beispielsweise einen Aluminiumlegierungsfilm, einen Kupferiegierungsfilm und einen Silberlegierungsfilm oder einen Schichtverbund von solchen Filmen. Natürlich kann auch eine Schichtverbundstruktur mit einem anderen leitenden Film verwendet werden.
Des Weiteren wird eine Lumineszenzschicht 45 in einer Nut (dem Pixel entsprechend) durch Bänke 44a und 44b ausgebildet, die durch isolierende Filme (vorzugsweise Harze) ausgebildet werden. Obwohl hier nur die Bänke 44a und 44b gezeigt werden, indem ein Teil der Bank weggelassen wird, um die Position des Speicherkondensators 13504 zu verdeutlichen, ist sie zwischen der Stromleitung 13506 und der Sourceverdrahtung 34 und zum Abdecken eines Teils von diesen angeordnet. Es ist zu beachten, dass nur 2 Pixel hier in der Figur gezeigt werden, doch kann die Lumineszenzschicht geteilt werden, um jeder der Farben R (rot), G (grün) und B (blau) zu entsprechen. Ein π-Konjugat-Polymermaterial wird als ein organisches EL-Material für die Lumineszenzschicht verwendet. Polyparaphenylen-Vinylene (PPVs), Polyvinylcarbozole (PVKs) und Polyfluorane können als typische Polymermaterialien angeführt werden.
Es ist zu beachten, dass es verschiedene Typen von organischen PPV-EL-Materialien gibt, und es können Materialien verwendet werden, die beispielsweise in H. Shenk, H. Becker, O. Gelsen, E. Kluge, W. Kreuder und H. Spreitzer, "Polymers für Light Emitting Diodes", Euro Display Proceedings, 1999, S. 33–37 und in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 10-92567 offenbart wurden.
Als spezielle Lumineszenzschichten kann Cyan-Polyphenylenvinylen als eine ein rotes Licht abstrahlende Lumineszenzschicht verwendet werden, Polyphenylenvinylen kann als eine ein grünes Licht abstrahlende Lumineszenzschicht verwendet werden, und Polyphenylenvinylen oder Polyalkylphenylen können als eine ein blaues Licht abstrahlende Lumineszenzschicht verwendet werden. Die Filmdicke kann zwischen 30 nm und 150 nm (vorzugsweise zwischen 40 nm und 100 nm) betragen.
Das oben genannte Beispiel ist jedoch ein Beispiel für die organischen EL-Materialien, die als Lumineszenzschichten verwendet werden können, und es ist nicht notwendig, die Verwendung auf diese Materialien zu beschränken. Eine EL-Schicht (eine Schicht für Lumineszenz und zum Durchführen einer Trägerbewegung für Lumineszenz) können ausgebildet werden, indem Lumineszenzschichten, Ladungstransportschichten und Ladungsinjektionsschichten frei kombiniert werden.
Es wird ein Beispiel gezeigt, das Polymermaterialien als Lumineszenzschichten verwendet, aber es können auch organische EL-Materialien mit niedrigem Molekulargewicht verwendet werden. Des Weiteren ist es möglich, anorganische Materialien, wie beispielsweise Siliziumcarbid usw. als Ladungstransportschichten und Ladungsinjektionsschichten zu verwenden. Bekannte Materialien können für diese organischen EL-Materialien und anorganischen Materialien verwendet werden.
Eine EL-Schicht aus einer Schichtverbundstruktur, in der eine Lochinjektionsschicht 46, die PEDOT (Polythiophen) oder PAni (Polyanilin) enthält, auf der Lumineszenzschicht 45 ausgebildet wird, wird in der 21. Ausführungsform verwendet. Dann wird eine Anode 47 auf der Lochinjektionsschicht 46 aus einem transparenten leitenden Film ausgebildet. Das von der Lumineszenzschicht 45 erzeugte Licht wird im Fall der 21. Ausführungsform zur oberen Oberfläche (in Richtung zur Oberseite des TFT) hin abgestrahlt, so dass die Anode für Licht transparent sein muss. Ein Verbund aus Indiumoxid und Zinnoxid oder ein Verbund aus Indiumoxid und Zinkoxid können für den transparenten leitenden Film verwendet werden. Da er jedoch ausgebildet wird, nachdem die Lumineszenzschicht mit niedrigem Wärmewiderstand und die Lochinjektionsschicht ausgebildet worden sind, ist es wünschenswert, ein Material zu verwenden, das bei einer so niedrigen Temperatur wie möglich aufgetragen werden kann.
An dem Punkt, an dem die Anode 47 ausgebildet wird, ist ein EL-Element 3505 vollständig. Es ist zu beachten, dass das, was hier als das EL-Element 3505 bezeichnet wird, einen Kondensator angibt, der durch die Pixel-Elektrode (Kathode) 43, die Lumineszenzschicht 45, die Lochinjektionsschicht 46 und die Anode 47 ausgebildet wird. Wie in 42A gezeigt, stimmt die Pixel-Elektrode 43 annähernd mit dem Bereich des Pixels überein, und demzufolge arbeitet das gesamte Pixel als eine EL-Vorrichtung. Daher ist der Verwendungs-Wirkungsgrad der Lumineszenz sehr hoch, und eine helle Bildanzeige ist möglich.
Ein zusätzlicher zweiter Passivierungsfilm 48 wird dann auf der Anode 47 in der 21. Ausführungsform ausgebildet. Es ist wünschenswert, einen Siliziumoxidfilm oder einen Siliziumoxinitridfilm als den zweiten Passivierungsfilm 48 zu verwenden. Der Zweck dessen ist die Isolierung des EL-Elements und der Außenseite und ist wichtig zum Verhindern einer Qualitätsminderung auf Grund der Oxidation des organischen EL-Materials und zum Verhindern, dass Gas aus dem organischen EL-Material abgegeben wird. Die Zuverlässigkeit der EL-Anzeige kann damit erhöht werden.
Das EL-Anzeigefeld weist einen Pixel-Abschnitt aus Pixeln auf, die wie in FI. 41 strukturiert sind, und besitzt einen Schalt-TFT mit einem ausreichend niedrigen Reststromwert und einen Stromsteuerungs-TFT, der gegen Heißleiterinjektion (hot carrier injection) fest ist. Daher kann ein EL-Anzeigefeld, das eine hohe Zuverlässigkeit aufweist und in dem eine gute Bildanzeige möglich ist, erhalten werden.
Beispiel 22
Im nächsten Beispiel wird eine Struktur beschrieben, in der die Struktur eines EL-Elements 3505 umgekehrt ist in dem Pixel-Teil, der in dem vorherigen Beispiel gezeigt ist. Zur Beschreibung wird 43 verwendet. In diesem Zusammenhang unterscheidet sich diese Struktur von der in 41 gezeigten Struktur nur durch das EL-Element und den Stromsteuerungs-TFT, und daher wird die Beschreibung des anderen Teils weggelassen.
In 43 wird als ein Stromsteuerungs-TFT 13503 ein p-Kanal-TFT verwendet, der durch das allgemein bekannte Verfahren ausgebildet worden ist.
Ein transparenter leitender Film wird als eine Pixel-Elektrode (Anode) 50 verwendet. Genauer gesagt, ein leitender Film aus einem Verbund aus Indiumoxid und Zinkoxid. Natürlich kann ein leitender Film aus einem Verbund aus Indiumoxid und Zinnoxid verwendet werden.
Die Bänke 51a, 51b werden aus isolierenden Filmen ausgebildet, und anschließend wird eine Polyvinylcarbozol-Lösung aufgebracht, um eine Leuchtschicht 52 auszubilden. Auf der Leuchtschicht 52 wird eine Elektroneninjektionsschicht 53, die aus Kaliumacetylacetat, (bezeichnet als acacK), besteht, und einer Kathode 54 ausgebildet, die aus einer Aluminiumlegierung besteht. In diesem Fall arbeitet die Kathode 54 auch als ein Passivierungsfilm. Auf diese Weise wird ein EL-Element 13701 ausgebildet.
Licht, das in der Leuchtschicht 52 erzeugt wird, wird, wie durch einen Pfeil dargestellt, in Richtung auf ein Substrat abgestrahlt, auf dem TFTs ausgebildet sind.
Beispiel 23
Als Nächstes wird ein mit der vorliegenden Erfindung nicht übereinstimmendes Beispiel, in dem ein Pixel mit einer Struktur, die sich von einem in 42(B) gezeigten Schaltplan unterscheidet, in 44(A) bis (C) gezeigt. In diesem Zusammenhang bezeichnet ein Bezugszeichen 13801 eine Source-Verdrahtung eines Schalt-TFT 13802, ein Bezugszeichen 13803 bezeichnet eine Gate-Verdrahtung eines Schalt-TFT 13802, ein Bezugszeichen 13804 bezeichnet einen Stromsteuerungs-TFT, ein Bezugszeichen 13805 bezeichnet einen Kondensator, die Bezugszeichen 13806 und 13808 bezeichnen Stromversorgungsverdrahtungen, und ein Bezugszeichen 13807 bezeichnet ein EL-Element.
44(A) zeigt ein Beispiel in dem Fall, in dem die Stromversorgungsverdrahtung 13806 von zwei Pixeln gemeinsam genutzt wird: das heißt, diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei Pixel in Bezug auf eine Stromversorgungsverdrahtung 13806 symmetrisch ausgebildet sind. In diesem Fall, da die Anzahl der Stromversorgungsverdrahtungen reduziert werden kann, kann der Pixel-Teil weiter fein definiert werden.
Des Weiteren zeigt 44(B) ein Beispiel in dem Fall, in dem die Stromversorgungsverdrahtung 13808 parallel zu der Gate-Verdrahtung 13803 ausgebildet ist. In diesem Zusammenhang, obwohl die Stromversorgungsverdrahtung 13808 die Gate-Verdrahtung 13803 in 44(B) nicht überlappt, wenn sie in verschiedenen Schichten ausgebildet sind, können sie einander mit einer isolierenden Zwischenschicht zwischen sich überlappen. In diesem Fall, da die Stromversorgungsverdrahtung 13808 und die Gate-Verdrahtung 13803 ihren Raum gemeinsam nutzen können, kann der Pixel-Teil weiter fein definiert werden.
Ein in 44(C) gezeigtes Beispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungsverdrahtung 13808 parallel zu der Gate-Verdrahtung 13803 ausgebildet ist, wie im Fall von 44(B), und dass zwei Pixel in Bezug auf eine Stromversorgungsverdrahtung 13808 symmetrisch ausgebildet sind. Des Weiteren ist wirkungsvoll, dass die Stromversorgungsverdrahtung 13808 eine der Gate-Verdrahtungen 13803 überlappt. In diesem Fall, da die Anzahl der Stromversorgungsverdrahtungen reduziert werden kann, kann der Pixel-Teil noch feiner definiert werden.
Beispiel 24
Das nächste nicht mit der vorliegenden Erfindung übereinstimmende Beispiel, das in 42(A), (B) gezeigt ist, weist eine Struktur mit einem Kondensator 12504 zum Halten der Spannung auf, die an den Gate-Anschluss des Stromsteuerungs-TFT 13503 angelegt ist, doch kann der Kondensator 13504 weggelassen werden. Das Beispiel 10 verwendet einen n-Kanal-TFT, der durch das allgemein bekannte Verfahren als der Stromsteuerungs-TFT 13503 ausgebildet wird, und weist daher einen LDD-Bereich auf, der die Gate-Elektrode über einen Gate-Isolierfilm überlappt. In diesem Überlappungsbereich wird eine Parasitärkapazität ausgebildet, die allgemein als Gate-Kapazität bezeichnet wird, und die vorliegende bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Parasitärkapazitanz positiv als eine Alternative zum Kondensator 13504 verwendet wird.
Die Parasitärkapazitanz ändert sich entsprechend einem Bereich, in dem die Gate-Elektrode den LDD-Bereich überlappt, und wird daher durch die Länge des LDD-Bereichs bestimmt, der in dem überlappenden Bereich enthalten ist.
Des Weiteren kann der Kondensator 13805 in der in 44(A), (B), (C) weggelassen werden.
Gemäß der schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird ein optisches Element, wie beispielsweise eine Linse, integral mit einem Flüssigkristallfeld ausgebildet. Daher kann die schutzbrillenartigen Anzeigevorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung eine Qualitätsminderung verhindern, die durch eine Fehlausrichtung zwischen dem Flüssigkristallfeld und der Linse verursacht wird, was bei einer herkömmlichen Anzeigevorrichtung ein Problem darstellt.

Claims

Brillenartige Anzeigevorrichtung, die umfasst: ein Flüssigkrstallfeld (102, 202) und eine Linse (101, 201), die das durch das Flüssigkristall-Anzeigefeld angezeigte Bild vergrößert, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkristallfeld (102, 202) in einer Nut oder einer Vertiefung befestigt ist, die in der Linse (101, 201) vorhanden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Flüssigkristallfeld (102, 206) ein Signal durch eine Funkwelle von außen empfängt und das Signal gleichrichtet, um eine Stromquelle der Anzeigevorrichtung zu bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Flüssigkristallmaterial, das in dem Flüssigkristallfeld (102, 202) eingesetzt wird, ein antiferroelektrischer Flüssigkristall ist, der keine erhebliche Ansprechschwelle hat.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Flüssigkristallmaterial, das in dem Flüssigkristallfeld (102, 202) eingesetzt wird, ein antiferroelektrischer gemischter Flüssigkristall ist, der keine erhebliche Ansprechschwelle hat.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Flüssigkristallmaterial ein antiferroelektrischer gemischter Flüssigkristall ist, der eine elektrooptische Kennlinie hat, die wie ein Buchstabe V geformt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei eine diagonale Größe eines Pixelteils des Flüssigkristallfeldes (102, 202) zwei Inch oder mehr beträgt, eine Breite eines Ka nals eines Pixel-Dünnfilmtransistors des Flüssigkristallfeldes von 0,2 μm bis 2 μm reicht und eine Dicke einer aktiven Schicht des Pixel-Dünnfilmtransistors von 10 nm bis 50 nm reicht.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Breite eines Kanals des Pixel-Dünnfilmtransistors von 0,2 μm bis 1,3 μm reicht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die des Weiteren eine Hintergrundbeleuchtung (103, 203) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Teil der Linse als ein gegenüberliegendes Substrat des Flüssigknstallfeldes (101, 201) dient.