JP3161707B2 - 電気光学装置 - Google Patents
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Description
く、かつ情報量を多く提示出来るもので、バックライト
を必要としない反射型のディスプレイ、投影型のディス
プレイ等へ応用することが考えられる。
を使用したTN型やSTN型のものが広く実用化されて
いる。また、最近では強誘電性液晶を使用したものも知
られている。これらの装置はいずれも偏光板を要しかつ
液晶を装置内で一定の方向に規則正しく配向させる必要
があった。一方、これらの偏光板や配向を必要とせず、
画面の明るい、コントラストのよい分散型液晶が知られ
ている。この分散型液晶とは透光性の固相ポリマーがネ
マティク、コレステリックあるいはスメクティクの液晶
を粒状または海綿状に保持しているものである。この液
晶装置の作成方法としては、液晶のカプセル化によりポ
リマー中に液晶を分散させ、そのポリマーをフィルムあ
るいは基板上に薄膜として形成されているものが知られ
ている。ここで、カプセル化物質としてはゼラチン、ア
ラビアゴム、ポリビニルアルコール等が提案されてい
る。
カプセル化された液晶分子は、それらが薄膜中で正の誘
電異方性を有するものであれば、電界の存在下でその液
晶分子が電界の方向に配列し、液晶の屈折率とポリマー
の屈折率とが等しい場合には透明性が発現する。一方電
界が無い場合には液晶は特定の方向に配列せず様々な方
向をむいているので、液晶の屈折率がポリマーの屈折率
とずれることになり、光は散乱され光の透過をさまた
げ、白濁状態となる。この様にカプセル化された液晶を
分散して内部に有するポリマーをフィルムあるいは薄膜
化したものとしては、前述の例以外に、いくつか知られ
ている。例えば、液晶材料がエポキシ樹脂中に分散した
もの、また、液晶と光硬化物質との相分離を利用したも
の、3次元につながったポリマー中に液晶を含侵させた
ものなどが知られている。本発明においてはこれらの液
晶電気光学装置を総称して、分散型液晶と言う。
の特性を決定する要因の一つとして、液晶の存在領域、
例えばカプセルタイプであれば、カプセルの分散度合
い、ポリマーを利用するタイプでは、空間部分の分散度
合いである。ここで、これらのばらつきが大きい場合、
液晶組成物の平均的な電気光学特性における急峻性が悪
くなり、所謂駆動のための閾値がはっきりと定まらない
という欠点が生じていた。図14に分散型液晶の上述の
代表的な電気光学特性を示す。
子と呼ばれる薄膜トランジスタによる閾値の決定があ
り、またこれは必要不可欠なものとなっていた。
ランジスタは、通常Nチャネル型薄膜トランジスタが主
流となっているが、Nチャネル型薄膜トランジスタまた
はPチャネル型薄膜トランジスタのどちらか一方だけで
駆動をさせた場合、OFF時のリーク電流を小さく押さ
え込むことが出来ず、液晶素子の容量成分とは並列に独
立した容量素子を形成する必要があった。図15に代表
的な単一チャネルの薄膜トランジスタを用いた液晶装置
の構造図を示す。
晶表示装置は480×640、または1260×960
と非常に多くの画素を有している。図5ではこれらと同
じ意味を示すもので、説明を簡単にするために2×2の
マトリクス配列で示している。複数のゲイト線G1,G2
と複数のデータ線D1,D2 とを直交して配置し、そのマ
トリクス状の交差部に画素表示素子を設けている。この
画素表示素子は液晶部102とTFT部101で構成さ
れている。それぞれの画素に対して周辺回路106、1
07から信号を加えて所定の画素を選択的にオンまたは
オフして表示を行う。
製して表示をさせた場合、TFTの出力、即ち液晶にと
っての入力(液晶電位という) の電圧VLC100は、し
ばしば∧1"(High) となるべき時に∧1"(High) になら
ず、また、逆に∧0"(Low)となるべき時に∧0"(Low)にな
らない。これは、画素に信号を加えるスィッチング素
子、つまりTFTの特性に対称性がないために発生す
る。すなわち、画素電極への充電の様子と放電の様子に
電気特性上のかたよりがあるためである。そして、液晶
102はその動作において本来絶縁性であり、また、T
FTがオフの時に液晶電位(VLC) は浮いた状態になる。
この液晶102は等価的にキャパシタであるため、そこ
に蓄積された電荷によりVLCが決められる。この電荷は
液晶がRLCで比較的小さい抵抗となったり、ゴミやイオ
ン性不純物の存在によりリ−クしたり、またTFTのゲ
イト絶縁膜のピンホ−ルによりRGS105が生じた場合
にはそこから電荷がもれ、VLCは中途半端な状態になっ
てしまう。このため1つのパネル中に20万〜500万
個の画素を有する液晶表示装置においては、高い歩留ま
りを成就することができないという問題があった。
示装置においては、液晶電位を1フレ−ムの間はたえず
初期値と同じ値として所定のレベルを保つことがきわめ
て重要である。しかし実際は不良が多く、必ずしも成就
しないのが実情である。
号により、液晶に加わる電圧が+または−の何れかに偏
った場合、電気分解等が発生して、液晶材料を分解、変
性して表示が十分に行えないことが発生するこの場合、
印加する信号を交流化して液晶材料に加わる電圧に偏り
が発生しないようにするが、この交流化信号が非常に複
雑であった。
電流マ−ジンを大とする、即ち応答速度を大とする。ま
た各ピクセルにおける画素の電位、即ち液晶電位VLCが
∧1",∧0" に充分安定して固定され、1フレ−ム中にそ
のレベルがドリフトしないようにしたものである。
基板において、液晶を均一に分散させることは非常に難
しいので、駆動の為の閾値がなだらかで、その為アクテ
ィブ素子の働きによって、駆動の閾値を確保したもので
ある。
NTFTとPTFTとを相補構成として有し、前記NT
FTのソース(ドレイン)部を一対の信号線のうちの第
1の信号線に接続し、前記PTFTのソース(ドレイ
ン)部を一対の信号線のうちの第2の信号線に接続し、
前記NTFTとPTFTのゲイト電極を共通に第3の信
号線に接続し、前記NTFTおよびPTFTのドレイン
(ソース)部を画素電極と接続して設けられている第1
の基板と電極およびリードが設けられた第2の基板の間
に液晶材料と透光性固体物質とを有する液晶電気光学装
置であります。
1および第2の信号線に対して、信号波形が印加されて
いる期間中に前記第3の信号線に対して、信号波形を印
加することにより、前記相補構成の薄膜トランジスタ
(以下C/TFTという)を駆動し、画素の表示をオン
またはオフするものであります。
成としては、1つの画素に2つまたはそれ以上のC/T
FTを連結して1つのピクセルを構成せしめてもよい。
さらに1つのピクセルを2つまたはそれ以上に分割し、
それぞれにC/TFTを1つまたは複数個連結してもよ
い。
明固体物質(透光性の固相ポリマーまたは高分子形成性
のモノマー)とネマティック、コレステリックあるいは
スメクティックの液晶を含み、これらの液晶は粒状また
は海綿状にて、保持されているものであります。この透
光性の固相ポリマーはポリエチレン、ポリメタクリル酸
エステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリ
ルニトリル、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポ
リアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、フッ
素樹脂、シリコン樹脂等の単独または混合物が用いられ
る。
ノマーと液晶材料あるいは前記固相ポリマーと液晶材料
とを共通の溶媒に溶解したものが使用される。前者の場
合はその混合物を塗布法で基板上に塗布したのちに熱ま
たは光を照射して、調光層を形成する。一方、後者は溶
解した液状物を塗布して液状媒体層を形成し、その後こ
の溶媒を除去して、分散型液晶を得る。
ベンゼン、トルエン等の不飽和炭化水素や水等が使用で
きる。これらは塗布の方法により適宜選択して、単独あ
るいは混合して使用される。塗布の方法は液晶材料の形
状、特性に応じて、ドクターナイフ、ロールコーター、
カーテンコーター、ナイフコーター、スプレー塗布、ス
ピンコート、スクリーン印刷、オフセット印刷等の方法
を採用できる。
成の代表例を図1、図2、図3に回路図として示す。ま
た、実際のパタ−ンレイアウト(配置図)の例をそれぞ
れに対応して図6、図7、図8に示す。説明を簡単にす
るため、ここでは2×2のマトリクス構成を例として説
明を行う。図1の2×2のマトリクスの例においてNT
FTとPTFTとのゲイトを互いに連結し、さらにY軸
方向の第3の信号線3または4に連結し、またC/TF
Tの共通出力端を液晶15に連結している。NTFTの
入力端(10側) をX軸方向の一対の信号線のうちの第
1の信号線5または6に連結し、PTFTの入力端(2
0側)をX軸方向の一対の信号線のうちの第2の信号線
8または7に連結させている。
るように一対の第1の信号線5と第2の信号線8間にオ
ンの信号波形が印加されている期間に第3の信号線3に
対しオンの信号波形を印加した時、液晶電位(VLC)1
4は第1の信号線に印加された電圧VGG−Vthとなる。
また一対の第1の信号線5と第2の信号線8間にオフの
信号波形が印加されている期間に第3の信号線3もオフ
の信号波形が印加された時、液晶電位(VLC)14は電
位を持たない。さらにまた、一対の第1の信号線5と第
2の信号線8間にオンの信号波形が印加されている期間
に第3の信号線3に対しオンの信号波形を印加しない
時、液晶電位(VLC)14は同様に電位を持たない。か
くの如く液晶電位(VLC)14は第3の信号線に印加す
る電圧に従って与えられるものであり、この信号線に加
える信号の電圧を可変することにより液晶に加える電位
差を任意に可変することができる。
OFFSETが印加されており、実際に液晶15に加わる電圧
はVGG+VOFFSET−Vth、あるいはVOFFSETの2値とな
る。本発明の駆動方法では対抗電極に加えるオフセット
電圧VOFFSETを可変して、液晶駆動のオンとオフを任意
に変更することができる。また、液晶を実際に駆動する
際のしきい値が液晶材料よって異なっているため、その
液晶の持つ値に合わせ為にこのオフセット電圧VOFFSET
を可変するだけで、任意のしきい値合わせることができ
る。
号により、液晶に加わる電圧が+または−の何れかに偏
った場合、電気分解等が発生して、液晶材料を分解、変
性して表示が十分に行えないことが発生するこの場合、
印加する信号を交流化して液晶材料に加わる電圧に偏り
が発生しないようにするが、本発明の駆動方法によると
対抗電極に印加するオフセット電圧VOFFSETの極性とデ
ータ信号線に加える選択信号の論理を反転するのみで、
非常に容易に交流化信号を発生させることができる特徴
をもつ。
成するNTFT13PTFT22と第2のC/TFTを
構成するNTFT24、PTFT25の4つのゲイト電
極を共通してY方向の第3の信号線3に連結せしめ、N
TFT13とNTFT24入力端を共通化してX方向の
第1の信号線5にPTFT22とPTFT25入力端を
共通化してX方向の第2の信号線8に接続させた。また
その2つのC/TFTの出力を共通にして1つの液晶1
5の一方の電極である画素電極17に連結させている。
かくすると、2つのNTFTまたは2つのPTFTのい
ずれか一方が多少リ−クしても同相であるためその画素
を駆動させることができる。
の画素電極17、26とそのそれぞれに対応してC/T
FTを2つ設けたものである。2つのC/TFTのゲイ
ト電極を共通とせしめ、第1の入力を行う。またそれぞ
れのC/TFTのそれぞれのNTFTおよびそれぞれの
PTFTの入力を第1の信号線5および第2の信号線8
に連結したものである。かくすることにより、1つのピ
クセルの2つの画素のうち一方がTFTのリ−ク等の不
良により非動作とならない。また、遅れた動作となって
も、他方が正常動作するため、マトリクス構成動作にお
いて不良が目立ちにくいという特長を有する。
な回路構成の液晶表示装置を用いて説明を行う。この回
路構成に対応する実際の電極等の配置構成を図6に示し
ている。これらは説明を簡単にする為2×2に相当する
部分のみ記載されている。また、実際の駆動信号波形を
図10に示す。これも説明を簡単にする為に4×4のマ
トリクス構成とした場合の信号波形で説明を行う。
作製方法を図13を使用して説明する。図13(A)に
おいて、石英ガラス等の高価でない700℃以下、例え
ば約600℃の熱処理に耐え得るガラス50上にマグネ
トロンRF(高周波) スパッタ法を用いてブロッキング
層51としての酸化珪素膜を1000〜3000Åの厚
さに作製する。プロセス条件は酸素100%雰囲気、成
膜温度15℃、出力400〜800W、圧力0.5Pa
とした。タ−ゲットに石英または単結晶シリコンを用い
た成膜速度は30〜100Å/分であった。
相)法、スパッタ法またはプラズマCVD法により形成
した。減圧気相法で形成する場合、結晶化温度よりも1
00〜200℃低い450〜550℃、例えば530℃
でジシラン(Si2H6) またはトリシラン(Si3H8) をCVD
装置に供給して成膜した。反応炉内圧力は30〜300
Paとした。成膜速度は50〜250Å/ 分であった。
NTFTとPTFTとのスレッシュホ−ルド電圧(Vt
h)に概略同一に制御するため、ホウ素をジボランを用
いて1×1015〜1×1018cm-3の濃度として成膜中に添加
してもよい。
を1×10-5Pa以下とし、単結晶シリコンをタ−ゲット
として、アルゴンに水素を20〜80%混入した雰囲気
で行った。例えばアルゴン20%、水素80%とした。
成膜温度は150℃、周波数は13.56MHz、スパ
ッタ出力は400〜800W、圧力は0.5Paであっ
た。
場合、温度は例えば300℃とし、モノシラン(SiH4)ま
たはジシラン(Si2H6) を用いた。これらをPCVD装置
内に導入し、13.56MHzの高周波電力を加えて成
膜した。
酸素が5×1021cm-3以下であることが好ましい。この酸
素濃度が高いと、結晶化させにくく、熱アニ−ル温度を
高くまたは熱アニ−ル時間を長くしなければならない。
また少なすぎると、バックライトによりオフ状態のリ−
ク電流が増加してしまう。そのため4×1019〜4×10 21
cm-3の範囲とした。水素は4×1020cm-3であり、珪素4
×1022cm-3として比較すると1原子%であった。また、
ソ−ス、ドレインに対してより結晶化を助長させるた
め、酸素濃度を7×1019cm-3以下、好ましくは1×1019
cm-3以下とし、ピクセル構成するTFTのチャネル形成
領域のみに酸素をイオン注入法により5×1020〜5×10
21cm-3となるように添加してもよい。その時周辺回路を
構成するTFTには光照射がなされないため、この酸素
の混入をより少なくし、より大きいキャリア移動度を有
せしめることは、高周波動作をさせるためる有効であ
る。
〜5000Å、例えば1500Åの厚さに作製の後、4
50〜700℃の温度にて12〜70時間非酸化物雰囲
気にて中温の加熱処理、例えば水素雰囲気下にて600
℃の温度で保持した。珪素膜の下の基板表面にアモルフ
ァス構造の酸化珪素膜が形成されているため、この熱処
理で特定の核が存在せず、全体が均一に加熱アニ−ルさ
れる。即ち、成膜時はアモルファス構造を有し、また水
素は単に混入しているのみである。
造から秩序性の高い状態に移り、一部は結晶状態を呈す
る。特にシリコンの成膜後の状態で比較的秩序性の高い
領域は特に結晶化をして結晶状態となろうとする。しか
しこれらの領域間に存在する珪素により互いの結合がな
されるため、珪素同志は互いにひっぱりあう。レ−ザラ
マン分光により測定すると単結晶の珪素のピ−ク522
cm-1より低周波側にシフトしたピ−クが観察される。そ
れの見掛け上の粒径は半値巾から計算すると、50〜5
00Åとマイクロクリスタルのようになっているが、実
際はこの結晶性の高い領域は多数あってクラスタ構造を
有し、各クラスタ間は互いに珪素同志で結合(アンカリ
ング) がされたセミアモルファス構造の被膜を形成させ
ることができた。
ンダリ(以下GBという)がないといってもよい状態を
呈する。キャリアは各クラスタ間をアンカリングされた
個所を通じ互いに容易に移動し得るため、いわゆるGBの
明確に存在する多結晶珪素よりも高いキャリア移動度と
なる。即ちホ−ル移動度(μh)=10〜200cm2/
VSec、電子移動度(μe )=15〜300cm2/V
Secが得られる。
く、900〜1200℃の高温アニ−ルにより被膜を多
結晶化すると、核からの固相成長により被膜中の不純物
の偏析がおきて、GBには酸素、炭素、窒素等の不純物
が多くなり、結晶中の移動度は大きいが、GBでのバリ
ア(障壁)を作ってそこでのキャリアの移動を阻害して
しまう。結果として10cm2/Vsec以上の移動度がなかな
か得られないのが実情である。即ち、本実施例ではかく
の如き理由により、セミアモルファスまたはセミクリス
タル構造を有するシリコン半導体を用いている。
トマスクにてフォトエッチングを施し、PTFT用の
領域22(チャネル巾20μm)を図面の右側に、NTF
T用の領域13を左側に作製した。
500〜2000Å例えば1000Åの厚さに形成し
た。これはブロッキング層としての酸化珪素膜の作製と
同一条件とした。この成膜中に弗素を少量添加し、ナト
リウムイオンの固定化をさせてもよい。
-3の濃度に入ったシリコン膜またはこのシリコン膜とそ
の上にモリブデン(Mo)、タングステン(W),MoSi2 または
WSi2との多層膜を形成した。これを第2のフォトマスク
にてパタ−ニングして図13(B) を得た。PTFT用
のゲイト電極55、NTFT用のゲイト電極56を形成
した。例えばチャネル長10μm、ゲイト電極としてリ
ンド−プ珪素を0.2μm、その上にモリブデンを0.
3μmの厚さに形成した。 図13(C)において、フ
ォトレジスト57をフォトマスクを用いて形成し、P
TFT用のソ−ス59ドレイン58に対し、ホウ素を1
〜5×1015cm-2のド−ズ量でイオン注入法により添加
した。 次に図13(D)の如く、フォトレジスト61
をフォトマスクを用いて形成した。NTFT用のソ−
ス64、ドレイン62としてリンを1〜5×1015cm-2
のドーズ量でイオン注入法により添加した。
た。しかし図13(B)において、ゲイト電極55、5
6をマスクとしてシリコン膜上の酸化珪素を除去し、そ
の後、ホウ素、リンを直接珪素膜中にイオン注入しても
よい。
熱アニ−ルを行った。PTFTのソ−ス59、ドレイン
58NTFTのソ−ス64、ドレイン62を不純物を活
性化してP+ 、N+ として作製した。またゲイト電極5
5、56下にはチャネル形成領域60、63がセミアモ
ルファス半導体として形成されている。
がらも、700℃以上にすべての工程で温度を加えるこ
とがなくC/TFTを作ることができる。そのため、基
板材料として、石英等の高価な基板を用いなくてもよ
く、本発明の大画素の液晶表示装置にきわめて適したプ
ロセスである。
(D)で2回行った。しかし図13(A)のアニ−ルは
求める特性により省略し、双方を図13(D)のアニ−
ルにより兼ね製造時間の短縮を図ってもよい。図13
(E)において、層間絶縁物65を前記したスパッタ法
により酸化珪素膜の形成として行った。この酸化珪素膜
の形成はLPCVD法、光CVD法、常圧CVD法を用
いてもよい。例えば0.2〜0.6μmの厚さに形成
し、その後、フォトマスクを用いて電極用の窓66を
形成した。さらに、これら全体にアルミニウムをスパッ
タ法により形成し、リ−ド71、72およびコンタクト
67、68をフォトマスクを用いて作製した後、表面
を平坦化用有機樹脂69例えば透光性ポリイミド樹脂を
塗布形成し、再度の電極穴あけをフォトマスクにて行
った。
補型構成とし、かつその出力端を液晶装置の一方の画素
の電極を透明電極としてそれに連結するため、スパッタ
法によりITO(インジュ−ム・スズ酸化膜)を形成し
た。それをフォトマスクによりエッチングし、電極7
0を構成させた。このITOは室温〜150℃で成膜
し、200〜400℃の酸素または大気中のアニ−ルに
より成就した。かくの如くにしてPTFT22とNTF
T13と透明導電膜の電極70とを同一ガラス基板50
上に作製した。得られたTFTの電気的な特性はPTF
Tで移動度は20(cm2/Vs)、Vthは−5.9(V)
で、NTFTで移動度は40(cm2/Vs)、Vthは5.0
(V)であった。
置用の一方の基板上に光硬化性変成アクリル樹脂(ワー
ルドロック880K1)とネマティック液晶組成物(E
44)を均一溶液として、スクリーン印刷法により厚さ
10μmに印刷し、全面に透明電極を設けたもう一方の
ガラス基板と減圧雰囲気下にて、これら基板を張り合わ
せて、上方より2kg/cm2の圧力を加え、同時に下方よ
り紫外光を照射して液晶セルを形成した。この液晶表示
装置の電極等の配置の様子を図6に示している。NTF
T13を第1の走査線5とデータ線3との交差部に設
け、第1の走査線5とデータ線4との交差部にも他の画
素用のNTFTが同様に設けられている。一方PTFT
は第2の走査線8とデータ線3との交差部に設けられて
いる。また、隣接した他の第1の走査線6とデータ線3
との交差部には、他の画素用のNTFTが設けられてい
る。このようなC/TFTを用いたマトリクス構成を有
せしめた。NTFT13は、ドレイン10の入力端のコ
ンタクトを介し第1の走査線5に連結され、ゲイト9は
多層配線形成がなされたデータ線3に連結されている。
ソ−ス12の出力端はコンタクトを介して画素の電極1
7に連結している。
端がコンタクトを介して第2の走査線8に連結され、ゲ
イト21はデータ線3に、ソ−ス18の出力端はコンタ
クトを介してNTFTと同様に画素電極17に連結して
いる。かくして一対の走査線5、8に挟まれた間(内
側) に、透明導電膜よりなる画素23とC/TFTとに
より1つのピクセルを構成せしめた。かかる構造を左
右、上下に繰り返すことにより、2×2のマトリクスを
それを拡大した640×480、1280×960とい
った大画素の液晶表示装置とすることができる。
Tが相補構成をして設けられていることにより、画素電
極17は3つの値の液晶電位VLCに固定されることであ
る。その動作を図9および図10を用いて説明する。図
9においては、4×4マトリクス構成の液晶表示を行う
際の本発明の回路図を示し、図10は駆動信号波形のタ
イミングチャートを示している。
3aX3b、X4aX4bは各々一対の走査信号線として機能す
る。また、Y1 、Y2 、Y3 、Y4 はデータ線として機
能している。また、図9中のAA、AB・・・DDは対
応する位置の画素のアドレスを意味している。
ドレスAA、AB、BA、BBの4つの画素に対応す
る、信号波形と液晶電位と実際に液晶に印加される電位
差のタイミングチャートを図10に示します。図10に
おいて、横軸は時間を示している。1フレームを時間T
1からT2の間としてこの間を4つに分割して、一対の
走査線4対を順次走査して走査信号を印加している。図
ではX1a、X2a、X3a、X4aのみを記載しているが実際
にはX1b、X2b、X3b、X4bにはX1a、X2a、X 3a、X
4aと極性の異なる同じ波形が印加されている。また、Y
1 、Y2 、Y3 、Y4 線には図10のようなデータ信号
が印加されており、時間T1からT2の間はAAの画素
のみ選択されてオンまたはオフされる。即ち、T1 から
t1 の間にデータ線Y1 に対してデータ信号を印加し
て、この時間内にAAの画素の液晶にはしきい値をこえ
る電圧が印加され液晶が駆動される。この時、液晶表示
装置の対抗電極にオフセット電圧が印加されている。図
10では次の時間T2からT3にも全く同じ信号波形を
印加し、AAの表示を行っている。
は4つの画素を全く選択しない信号が印加されている。
さらに時間T5からT6では再びAAの画素を選択して
いる信号が印加されている。
る信号の論理を反転させた信号が印加され、また対抗電
極には時間T1からT6の間に印加されていた信号とは
極性の異なるオフセット電圧が印加されて、交流化信号
が液晶に加えられている。この交流化信号により、時間
T1からT6の間に正に偏っていた電荷をキャンセルす
ることができる。すなわち、時間T2からT4に加えら
れていた信号のうち、Y1 、Y2 、Y3 、Y4 線の論理
を反転し、すなわち選択信号と非選択信号を入れ換え、
対抗電極のオフセット電圧の正負を入れ換えることによ
り、時間T2からT4の前半の1フレームではAAの画
素を選択し、後半の1フレームでは4つの画素を選択し
ない交流化信号を印加でき液晶を駆動することが可能と
なった。これにより、容易に画素に残っている電荷をキ
ャンセルすることができる。
は、第3の信号線の信号の電圧、本実施例ではデータ線
のパルス電圧と対抗電極のフセット電圧よりTFTのV
th分を差し引いた分の電位である。すなわち、データ線
のパルス電圧を任意に可変するとそれに従って液晶に実
際に加わる電位差を可変することができる。これにより
階調表示を行うことができる。特に液晶駆動のしきい値
が明確でないもの、すなわちスレッショルドがなだらか
な分散型液晶等には特によく適した駆動法で十分な階調
表示を行うことができる。
簡単な、パルス信号をデータ線および一対の走査線に加
えるだけで、液晶表示を行える。
画面に対して、複数フレームの駆動信号を液晶に印加す
ることにより1画面を表示する場合は特定の画素に加え
る選択信号を全フレーム数より減らすことにより、容易
に階調表示を行うことができる。
ィッチング速度を増すために動作電圧は±10〜±15Vと
し、セル間隔は1〜20μm程度とした。
も不用のため、反射型としても、また透過型としても光
量を大きくすることができる。そしてその液晶はスレッ
シュホ−ルドがないため、本発明のように、明確なスレ
ッシュホ−ルド電圧が規定されるC/TFT型とするこ
とにより、大きなコントラストとクロスト−ク(隣の画
素との悪干渉)を除くことができた。
は本実施例で使用した材料以外をも使用できる。
に対応した液晶表示装置の構成を有するものを使用し
て、本実施例を行った。この図面より明らかな如く、Y
線の走査線3を中央に配設し、一対のデータ線の第1の
データ線5と第2のデータ線8に挟まれた部分を1つの
ピクセル23としている。1つのピクセルは1つの透明
導電膜の画素17および2つのNTFT13、24と、
2つのPTFT22、25よりなる2つのC/TFTに
連結させている。ゲイト電極はすべて走査線3に連結さ
れ、2つのNTFTは第1のデータ線3に、また2つの
PTFTは第2のデータ線8に連結されている。これら
2つのC/TFTの一方が、ゲイト電極とチャネル形成
領域との間にリ−クがあり不良であった場合でも、ピク
セルとしての動作をさせることができる。
FTが設けられていることにより、画素電極17は3つ
の値の液晶電位VLCに固定されることである。 その動
作を図9および図11を用いて説明する。図9において
は、4×4マトリクス構成の液晶表示を行う際の本発明
の回路図を示し、図11は駆動信号波形のタイミングチ
ャートを示している。
3aX3b、X4aX4bは各々一対のデータ線として機能す
る。また、Y1 、Y2 、Y3 、Y4 は走査線として機能
している。また、図9中のAA、AB・・・DDは対応
する位置の画素のアドレスを意味している。
ドレスAA、AB、BA、BBの4つの画素に対応す
る、信号波形と液晶電位と実際に液晶に印加される電位
差のタイミングチャートを図11に示します。図11に
おいて、横軸は時間を示している。1フレームを時間T
1からT2の間としてこの間を4つに分割して、走査線
Y1 、Y2 、Y3 、Y4 線には順次走査して走査信号を
印加している。また、X 1 、X2 、X3 、X4 線には図
11のようなデータ信号が印加されている。図では
X1a、X2a、X3a、X4aのみを記載しているが実際には
X1b、X2b、X3b、X 4bにはX1a、X2a、X3a、X4aと
極性の異なる同じ波形が印加されており、時間T1から
T2の間はAAの画素のみ選択されてオンまたはオフさ
れる。すなわちT1 からt1 の間に一対のデータ線X1
に対してデータ信号を印加して、この時間内にAAの画
素の液晶にはしきい値をこえる電圧が印加されることに
なり液晶が駆動される。この時、液晶表示装置の対抗電
極にオフセット電圧が印加されている。図11では次の
時間T2からT3にも全く同じ信号波形を印加し、AA
の表示を行っている。
は4つの画素を全く選択しない信号が印加されている。
さらに時間T5からT6では再びAAの画素を選択して
いる信号が印加されている。
印加する信号の論理を反転させた信号が印加され、また
対抗電極には時間T1からT6の間に印加されていた信
号とは極性の異なるオフセット電圧が印加されて、交流
化信号が液晶に加えられている。この交流化信号によ
り、時間T1からT6の間に正に偏っていた電荷をキャ
ンセルすることができる。実際には、時間T2からT4
に加えられていた信号のうち、一対のX1 、X2 、
X3 、X4 線の論理を反転し、つまり選択信号と非選択
信号を入れ換え、対抗電極のオフセット電圧の正負を入
れ換えることにより、前半のフレームではAAの画素を
選択し、後半のフレームでは4つの画素を選択しない交
流化信号を印加でき液晶を駆動することが可能となっ
た。
簡単な、パルス信号をデータ線および一対の走査線に加
えるだけで、液晶表示を行える。また実施例1と同様に
走査線側の信号電圧を変化させて階調表示を行うことが
できる。
に対応した液晶表示装置の構成を有するものを使用し
て、本実施例を行った。この図面より明らかな如く、Y
線のデータ線3を中央に配設し、一対の走査線の第1の
走査線5と第2の走査線8に挟まれた部分を1つのピク
セル23としている。1つのピクセルは2つの透明導電
膜の画素電極17、26から構成され、画素17はNT
FT13とPTFT22が接続され、画素26にはNT
FT24と、PTFT25がおのおのC/TFT構成と
して連結させている。ゲイト電極はすべてデータ線3に
連結され、2つのNTFTは第1の走査線3に、また2
つのPTFTは第2の走査線8に連結されている。これ
ら2つのC/TFTの一方が、ゲイト電極とチャネル形
成領域との間にリ−クがあり不良であった場合でも、ピ
クセルとしての動作をさせることができる。 かくする
と、たとえ一方の画素が中途半端にしか動作しなくなっ
ても、他方の画素が正常動作をし、カラ−化をした時、
グレ−スケ−ルの劣化の程度を下げることができた。
する。図9においては、4×4マトリクス構成の液晶表
示を行う際の本発明の回路図を示し、図12は駆動信号
波形のタイミングチャートを示している。
3aX3b、X4aX4bは各々一対の走査信号線として機能す
る。また、Y1 、Y2 、Y3 、Y4 はデータ線として機
能している。また、図9中のAA、AB・・・DDは対
応する位置の画素のアドレスを意味している。
ドレスAA、AB、BA、BBの4つの画素に対応す
る、信号波形と液晶電位と実際に液晶に印加される電位
差のタイミングチャートを図12に示します。図12に
おいて、横軸は時間を示している。1フレームを時間T
1からT2の間としてこの間を16に分割して、一対の
走査線4対を順次走査して走査信号を印加している。図
ではX1a、X2a、X3a、X4aのみを記載しているが実際
にはX1b、X2b、X3b、X4bにはX1a、X2a、X 3a、X
4aと極性の異なる同じ波形が印加されている。また、Y
1 、Y2 、Y3 、Y4 線には図12のようなデータ信号
が印加されておりそのタイミングは選択する画素のアド
レスにより、1フレーム中の16分割された特定の時間
にデータ線にデータ信号が印加される、時間T1からT
2の間はAAの画素のみ選択されてオンまたはオフされ
ている。即ち、T1 からt1 の間にデータ線Y1 に対し
てデータ信号を印加して、この時間内にAAの画素の液
晶にはしきい値をこえる電圧が印加され液晶が駆動され
る。この時、液晶表示装置の対抗電極にオフセット電圧
が印加されている。 次に時間T2からT3では4つの
画素を全く選択しない信号が印加されている。
る信号の論理を反転させた信号が印加され、また対抗電
極には時間T1からT3の間に印加されていた信号とは
極性の異なるオフセット電圧が印加されて、交流化信号
が液晶に加えられている。この交流化信号により、時間
T1からT3の間に正に偏っていた電荷をキャンセルす
ることができる。すなわち、時間T1からT2に加えら
れていた信号のうち、Y1 、Y2 、Y3 、Y4 線の論理
を反転し、すなわち選択信号と非選択信号を入れ換え、
対抗電極のオフセット電圧の正負を入れ換えることによ
り、前半のフレームではAAの画素を選択し、後半のフ
レームでは4つの画素を選択しない交流化信号を印加で
き液晶を駆動することが可能となった。
簡単な、パルス信号をデータ線および一対の走査線に加
えるだけで、液晶表示を行える。本実施例においては、
走査する側をY線として、走査を行ったが特にこの構成
に限定されることはなく、X線側を走査する側とするこ
とも可能である。また、データ信号をランダムに各デー
タ線に印加して、画素をランダムに選択してゆくことも
可能である。その他、ここに記載されていないことは実
施例1、2に記されたことと同様である。
て、従来閾値ばらつきが大きく、また液晶材料の急峻性
が悪い分散型液晶の場合でも、大面積、大容量素子数の
表示、駆動が出来、その結果従来の分散型液晶電気光学
素子に比べて、表示容量の増加が出来た。
−ティングとしないため、安定した表示を行うことがで
きる。また、アクティブ素子としてのC/TFTの駆動
能力が高いため、動作マ−ジンを拡大でき、さらに周辺
の駆動回路をより簡単にすることが可能で表示装置の小
型化、製造コストの低減に効果がある。また、3本の信
号線と対抗電極に非常に単純な信号で高い駆動能力を発
揮することができる。
るためその補償をある程度行うことができる。
に液晶の駆動としては必須の交流化信号駆動をC/TF
Tのゲイト信号線に加える信号の論理を反転させ、対抗
電極に印加するオフセット電圧の極性を反転するという
簡単なことで達成できた。
可変するとそれに従って液晶に実際に加わる電位差を可
変することができる。これにより階調表示を行うことが
できる。特に液晶駆動のしきい値が明確でないもの、す
なわちスレッショルドがなだらかな分散型液晶等には特
によく適した駆動法で十分な階調表示を行うことができ
る。また、その他の階調方法として、1つの表示画面に
対して、複数フレームの駆動信号を液晶に印加すること
により1画面を表示する場合は特定の画素に加える選択
信号を全フレーム数より減らすことにより、容易に階調
表示を行うことができる。
の液晶表示装置または反射型の液晶表示装置として用い
得る。また使用可能な液晶材料としては、前述のネマテ
ィック液晶、コレステリック液晶またはスメクティック
液晶を用い得る。
回路図を示す。
回路図を示す。
回路図を示す。
面図を示す。
面図を示す。
面図を示す。
装置の回路図を示す。
ートの一例を示す。
ートの一例を示す。
ートの一例を示す。
示す。
縦断面図を示す。
Claims (6)
- 【請求項1】絶縁表面上に形成された薄膜トランジスタ
を有する電気光学装置であって、前記薄膜トランジスタのチャネル形成領域の酸素濃度は
5×10 20 〜5×10 21 cm -3 であり、 前記薄膜トランジスタのソース及びドレイン領域の酸素
濃度を1×1019cm-3以下に減じてあることを特徴と
する電気光学装置。 - 【請求項2】絶縁表面上にマトリクス状に形成された複
数の画素電極及び前記複数の画素電極のそれぞれに接続
された薄膜トランジスタを有する電気光学装置であっ
て、前記薄膜トランジスタのチャネル形成領域の酸素濃度は
5×10 20 〜5×10 21 cm -3 であり、 前記薄膜トランジスタのソース及びドレイン領域の酸素
濃度を1×1019cm-3以下に減じてあることを特徴と
する電気光学装置。 - 【請求項3】絶縁表面上に形成された少なくとも2つの
薄膜トランジスタを有する電気光学装置であって、 前記薄膜トランジスタのチャネル形成領域の酸素濃度を
5×10 20 〜5×10 21 cm -3 であり、 前記 薄膜トランジスタのソース及びドレイン領域の酸素
濃度を1×1019cm-3以下に減じてあることを特徴と
する電気光学装置。 - 【請求項4】前記薄膜トランジスタは弗素が添加された
酸化珪素よりなるゲイト絶縁膜を有することを特徴とす
る請求項1乃至3のいずれか一に記載の電気光学装置。 - 【請求項5】前記薄膜トランジスタのチャネル形成領域
はシリコンを含むことを特徴とする請求項1乃至4のい
ずれか一に記載の電気光学装置。 - 【請求項6】前記シリコンには水素がドープされている
ことを特徴とする請求項5に記載の電気光学装置。
Priority Applications (3)
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---|---|---|---|
JP7873199A JP3161707B2 (ja) | 1990-12-20 | 1999-03-23 | 電気光学装置 |
JP2000003054A JP3431874B2 (ja) | 1990-12-20 | 2000-01-11 | 投射型ディスプレイおよび反射型ディスプレイ |
JP2000003056A JP3431875B2 (ja) | 1990-12-20 | 2000-01-11 | アクティブマトリクス型表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7873199A JP3161707B2 (ja) | 1990-12-20 | 1999-03-23 | 電気光学装置 |
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---|---|---|---|
JP41829190A Division JP2990232B2 (ja) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | 液晶電気光学装置 |
Related Child Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000003056A Division JP3431875B2 (ja) | 1990-12-20 | 2000-01-11 | アクティブマトリクス型表示装置 |
JP2000003054A Division JP3431874B2 (ja) | 1990-12-20 | 2000-01-11 | 投射型ディスプレイおよび反射型ディスプレイ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11326958A JPH11326958A (ja) | 1999-11-26 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7026219B2 (en) * | 2001-02-12 | 2006-04-11 | Asm America, Inc. | Integration of high k gate dielectric |
US7186630B2 (en) | 2002-08-14 | 2007-03-06 | Asm America, Inc. | Deposition of amorphous silicon-containing films |
JP5602450B2 (ja) * | 2010-02-12 | 2014-10-08 | 三菱電機株式会社 | 薄膜トランジスタ、その製造方法、及び表示装置 |
-
1999
- 1999-03-23 JP JP7873199A patent/JP3161707B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH11326958A (ja) | 1999-11-26 |
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