JPH0695080A - 液晶表示装置の画像表示方法 - Google Patents
液晶表示装置の画像表示方法Info
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- JPH0695080A JPH0695080A JP27541192A JP27541192A JPH0695080A JP H0695080 A JPH0695080 A JP H0695080A JP 27541192 A JP27541192 A JP 27541192A JP 27541192 A JP27541192 A JP 27541192A JP H0695080 A JPH0695080 A JP H0695080A
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Abstract
子間のばらつきによる影響の少ない階調表示方式を提供
する。 【構成】 アクティブマトリクス型電気光学装置におい
て、液晶材料として強誘電性もしくは反強誘電性液晶あ
るいはそれらを利用したポリマー液晶を使用し、その制
御電極に周期的に,パルスを印加し、出入力端の他端に
電圧を印加し、あるいは電圧を切りながら、画素に電圧
のかかる時間を任意に制御することによって視覚的な階
調表示を得る表示方式。
Description
として薄膜トランジスタ(以下TFTという)を使用し
た液晶表示装置における画像表示方法において、特に中
間的な色調や濃淡の表現を得るための階調表示方法に関
するものである。本発明は、特に、外部からいかなるア
ナログ信号をもアクティブ素子に印加することなく、階
調表示をおこなう、いわゆる完全デジタル階調表示に関
するものであり、使用する液晶材料は高速応答性に優れ
た強誘電性液晶もしくは反強誘電性液晶、あるいは、そ
れらを高分子化合物(ポリマー)中に分散させた、いわ
ゆるポリマー液晶(分散型液晶ともいう)に限定するこ
とを特徴とした液晶表示装置の表示方法に関する。
に対して水平方向と垂直方向に誘電率が異なるため、外
部の電界に対して水平方向に配列したり、垂直方向に配
列したりさせることが容易にできる。液晶電気光学装置
は、この誘電率の異方性を利用して、光の透過光量また
は散乱量を制御することでON/OFF、すなわち明暗
の表示をおこなっている。液晶材料としては、TN(ツ
インステッド・ネマティック)液晶、STN(スーパー
・ツインステッド・ネマティック)液晶、強誘電性ある
いは反強誘電性液晶、また、最近では、ネマティック液
晶や強誘電性もしくは反強誘電性液晶を高分子材料中に
分散させたポリマー液晶(分散型液晶ともいう)とよば
れる材料が知られている。液晶は外部電圧に対して、無
限に短い時間に反応するのではなく、応答するまでにあ
る一定の時間がかかることが知られている。その値はそ
れぞれの液晶材料に固有で、TN液晶の場合には、数1
0msec、STN液晶の場合には数100msec、
強誘電性液晶の場合には数10μsec、ネマテッィ液
晶を利用した分散型あるいはポリマー液晶の場合には数
10msecである。
とも優れた画質が得られるものは、アクティブマトリク
ス方式を用いたものであった。従来のアクティブマトリ
クス型の液晶電気光学装置では、アクティブ素子として
薄膜トランジスタ(TFT)を用い、TFTにはアモル
ファスまたは多結晶型の半導体を用い、1つの画素にP
型またはN型のいずれか一方のみのタイプのTFTを用
いたものであった。即ち、一般にはNチャネル型TFT
(NTFTという)を画素に直列に連結している。そし
て、マトリクスの信号線に信号電圧を流し、それぞれの
信号線の直交する箇所に設けられたTFTに双方から信
号が印加されるとTFTがON状態となることを利用し
て液晶画素のON/OFFを個別に制御するものであっ
た。このような方法によって画素の制御をおこなうこと
によって、コントラストの大きい液晶電気光学装置を実
現することができる。
うなアクティブマトリクス方式では、明暗や色調といっ
た、階調表示をおこなうことは極めて難しかった。従
来、階調表示は液晶の光透過性が、印加される電圧の大
きさによって変わることを利用する方式が検討されてい
た。これは、例えば、マトリクス中のTFTのソース・
ドレイン間に、適切な電圧を周辺回路から供給し、その
状態でゲイト電極に信号電圧を印加することによって、
液晶画素にその大きさの電圧をかけようとするものであ
った。
ば、TFTの不均質性やマトリクス配線の不均質性のた
めに、実際には液晶画素にかかる電圧は、各画素によっ
て、最低でも数%も異なってしまった。これに対し、例
えば、液晶の光透過度の電圧依存性は、極めて非線型性
が強く、ある特定の電圧で急激に光透過性が変化するた
め、たとえ数%の違いでも、光透過性が著しく異なって
しまうことがあった。そのため、実際には16階調を達
成することが限界であった。例えば、TN液晶材料にお
いては、光透過性が変化する、いわゆる遷移領域は、
1.2Vの幅しかなく、16階調を達成せんとする場合
には、75mVもの小さな電圧の制御ができる必要があ
り、そのため、製造歩留りは著しく低くなった。
とは、液晶ディスプレー装置が従来の一般的な表示装置
であるCRT(陰極線管)と競争してゆく上で極めて不
利であった。本発明は従来、困難であった階調表示を実
現させるための全く新しい方法を提案することを目的と
するものである。
をアナログ的に制御することによって、その光透過性を
制御することが可能であることを先に述べたが、本発明
人らは、液晶に電圧のかかっている時間を制御すること
によって、視覚的に階調を得ることができることを見出
した。
イステッド・ネマチック)液晶を用いた場合において、
例えば、図1においては、各種のパルス波形が示されて
いるが、このような波形電圧を液晶画素に印加すること
によって、明るさを変化させることが可能であることを
見出した。すなわち、図1の“1”、“2”、・・・
“15”という順番で段階的に明るくすることができ
る。すなわち、図1の例では16階調の表示が可能であ
る。このとき、“1”では、1単位の長さのパルスが印
加される。また、“2”では、2単位の長さのパルスが
印加される。“3”では、1単位のパルスと2単位のパ
ルスが印加され、結果として3単位の長さのパルスが印
加される。“4”では、4単位の長さのパルスが印加さ
れる。“5”では、1単位のパルスと4単位のパルスが
印加され、“6”では、2単位のパルスと4単位のパル
スが印加される。さらに、8単位の長さのパルスを用意
することによって、15単位の長さのパルスを結果とし
て得ることができる。
位という4種類のパルスを適切に組み合わせることによ
って、24 =16階調の表示が可能となる。さらに、1
6単位、32単位、64単位、128単位というよう
に、多くのパルスを用意することによって、それぞれ、
32階調、64階調、128階調、256階調という高
度階調表示が可能となる。例えば、256階調表示を得
るには、8種類のパルスを用意すればよい。
圧の持続時間は、最初T1 、次が2T1 、その次が4T
1 というように等比数列的に増大するように配列した例
を示したが、これは、例えば、図3のように、最初にT
1 、次に8T1 、その次が2T1 、最後に4T1 として
もよい。このように配列せしめることにより、表示装置
にデータを伝送する装置の負担を減らすことができる。
は、結果的には印加する電圧は、従来のアナログ的な階
調表示方式の場合と同じだけの精度が要求された。すな
わち、画素にONの電圧として5Vをかけて、図1にお
ける“10”を表示した場合は、ONの電圧として5.
1Vの電圧をかけて、同じ“10”を表示した場合よ
り、約2%だけ暗く見えてしまった。すなわち、このよ
うなデジタル的な階調表示方式では、従来のアナログ階
調表示方式と同じくTFTのばらつきがないことが要求
された。
て光透過性を変えるためであった。STN液晶でも、あ
るいはこれらの基本材料であるネマティック液晶を利用
した分散型液晶でも同じことであった。これに対し、強
誘電性液晶もしくは反強誘電性液晶は非常に高速な応答
性を示し、実質的に実効値電圧に応答しない。そのため
上記のようなデジタル階調表示をおこなった場合にはT
FTの特性に因らずに均一な階調表示が可能であること
が明らかになった。すなわち、強誘電性液晶もしくは反
強誘電性液晶では、ON電圧として1msec以上の電
圧印加がある場合には、5Vでも5.1Vでも同じ光透
過性を示すからである。
誘電性液晶を高分子中に分散させた材料においても観測
された。
すような、薄膜トランジスタを使用したマトリクス回路
を組めばよい。図4に示した回路は従来のTFTを利用
したアクティブマトリクス型表示装置に用いられた回路
と同じである。
れ自体メモリー性を有しているので、従来のアクティブ
マトリクスに必要とされたような補助容量(画素容量に
並列に挿入される容量)がなく、画素電極が放電した場
合でもON状態を持続することは可能である。しかしな
がら、このような強誘電性(もしくは反強誘電性)が強
い材料は、いわゆる『焼け』という現象が発生しやす
く、信頼性に欠ける面があった。これに対し、強誘電性
(もしくは反強誘電性)が小さい材料は、『焼け』等の
表示に関する欠陥は少ないが、画素容量の放電が激し
く、表示を持続するのに十分な電圧が維持できない場合
にはON状態(もしくはOFF状態)を持続することが
難しくなる。したがって、従来通りに補助容量が必要と
される。
ば、このような人為的なキャパシタはなくても構わな
い。特に、過大な補助容量の存在は、充電あるいは放電
の動作に時間がかかり、本発明を実施するにおいて望ま
しいものではない。画素の放電を小さくするには、例え
ば、薄膜トランジスタのOFF抵抗を充分大きくし、リ
ーク電流を減らすことと、液晶等の画素自身の電極間抵
抗を充分大きくすることが必要である。特に後者の目的
のためには、画素電極を、窒化珪素、あるいは酸化珪素
等、酸化タンタル、酸化アルミニウムの絶縁性材料で被
覆してしまうことが有効である。
スタのゲイト電圧やソース・ドレイン間電圧をコントロ
ールすることによって、画素に印加される電圧のON/
OFFを制御することが可能である。この例では、マト
リクスは640×480ドットであるが、煩雑さをさけ
るため、n行m列近傍のみを示した。これとおなじもの
を上下左右に展開すれば、完全なものが得られる。この
回路を用いた動作例を図2に示す。
下、X線と総称する)は、各TFTのゲイト電極に接続
されている。そして、図2に示すように、順番に矩形パ
ルス信号が印加されてゆく。一方、信号線Y1,Y2,..Y
m,Ym+1,..Y640 (以下、Y線と総称する)は、各TF
Tのソース(あるいはドレイン電極)に接続されている
が、これには、やはり、複数のパルスからなる信号が印
加されてゆく。このパルス列には、1単位の時間T1 中
に、640個の情報が含まれている。
Zn,m+1 、Zn+1,m+1 に注目するが、画素のリーク電流
は十分に小さく、ゲイト電極とソース電極の双方に信号
が来ないかぎり、画素の電圧は変化しないものとするの
で、この4つの画素に関しては、信号線Xn,Xn+1 およ
びYm,Ym+1 に注目すればよい。
された場合を考える。今、4つの画素Zn,m 、
Zn,m+1 、Zn+1,m 、Zn+1,m+1 に注目しているとすれ
ば、Ym およびYm+1 のそのときの状態に注目すればよ
い。このとき、Ym には信号があり、Ym+1 には信号が
ないので、結局、画素Zn,m は電圧状態、Zn,m+1 は非
電圧状態になる。そして、Y線に加える電圧よりも早
く、X線のパルスを切ることにより、画素の電圧状態
は、画素のキャパシタによって維持されるので、画素Z
n,mは電圧状態を維持する。以後、次にXn に信号が印
加されるまで、基本的にはそれぞれの画素の状態が持続
する。
に示されているように、そのときにはYm は非電圧状
態、Ym+1 は電圧状態であるため、画素Zn+1,m は非電
圧状態、画素Zn+1,m+1 は電圧状態となり、先に述べた
のと同様にそれぞれの状態を維持し続ける。
ら、時間T1 後に信号線Xn に2回目のパルスが印加さ
れたときには、Ym およびYm+1 は、それぞれ、非電圧
状態、電圧状態であるので、画素Zn,m は非電圧状態
に、画素Zn,m+1 は電圧状態に、それぞれ、状態が変化
する。さらに、Xn+1 にパルスが印加される。図に示さ
れているように、そのときにはYm もYm+1 も電圧状態
であるため、画素Zn+1,mもZn+1,m+1 は電圧状態とな
る。このとき、画素Zn+1,m+1 は電圧状態を継続するこ
とになる。
Xn に印加される。そのときには、Ym もYm+1 も電圧
状態であるため、画素Zn,m は非電圧状態から電圧状態
に変化し、画素Zn,m+1 は電圧状態を継続することとな
る。さらに、Xn+1 にパルスが印加される。そのときに
はYm もYm+1 も非電圧状態であるため、画素Zn+1,m
もZn+1,m+1 は非電圧状態となり、いずれも電圧状態が
終了する。
Xn に印加される。そのときには、Ym もYm+1 も非電
圧状態であるため、画素Zn,m も画素Zn,m+1 も電圧状
態から非電圧状態へ変化する。さらに、Xn+1 にパルス
が印加されるが、やはりYmもYm+1 も非電圧状態であ
るため、画素Zn+1,m もZn+1,m+1 は非電圧状態のまま
である。
この間、各X線には4個のパルスが印加され、各Y線に
は、3×480=1440の情報信号が印加されてい
る。また、この1フレームの時間は7T1 であり、T1
としては、例えば、10nsec〜10msecが適当
である。そして、各画素に注目してみれば、画素Zn,m
には時間T1 のパルスと4T1 のパルスが印加され、視
覚的には5T1 のパルスが印加されたものと同じ効果が
得られる。すなわち、“5”の明るさが得られる。同様
に、画素Zn,m+1 、画素Zn+1,m 、Zn+1,m+1 には、結
局、“2”、“6”、“3”の明るさが得られる。
が、さらに多くのパルス信号を加えることによって、よ
り高階調が可能である。例えば、1フレーム中に、さら
に各X線に5回のパルスを加え、各Y線には3840の
情報信号を印加することにより、256階調もの高階調
表示を達成することができる。
ば、図2から明らかなように、極めて高速のスイッチン
グが必要とされる。例えば、256階調を実現するに
は、動画は、毎秒30枚以上繰り出される必要があるの
で、256T1 <30msec。したがって、T1 <1
00μsecである。したがって、例えば、X線(ゲイ
ト電極に接続している)が480列の場合には、幅20
0nsec以下のパルスが印加される必要がある。図3
の例では、NMOSのTFTのみを用いたが、動作速度
を上げる目的で、CMOS回路を有する回路を画素に接
続してもよい。例えば、CMOSトランスファーゲート
回路等を用いると高速化が図れる。
ために、信号を非電圧状態と電圧状態というように明確
に区別したが、これは、液晶やTFTの実質的なしきい
値電圧以下であるか、あるいは以上であるかという問題
だけであるので、絶対にゼロである必要はない。
圧を印加することによって、画素材料にかかる実質的な
電圧を変化させることは可能である。例えば、画素の対
向電極に、適切な電圧を印加することにより、画素材料
に印加される電圧の向きを、正負両方取りうるようにす
ることもできる。
を用いた液晶表示装置を用いて、壁掛けテレビを作製し
たので、その説明を行う。またその際のTFTは、レー
ザーアニールを用いた多結晶シリコンとした。
製方法を図6を使用して説明する。図6(A)におい
て、700℃以下、例えば約600℃の熱処理に耐え得
るガラス1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2としての酸化珪素膜を100
0〜3000Å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400〜800
W、圧力0.5Paとした。タ−ゲットに不純物を少な
くするために合成石英を用いた。成膜速度は30〜10
0Å/分であった。
より珪素膜3を作製した。成膜温度は250℃〜350
℃でおこない、本実施例では320℃とし、モノシラン
(SiH4)を用いた。モノシラン(SiH4)に限らず、ジシラン
(Si2H6) またトリシラン(Si3H8) を用いてもよい。これ
らをPCVD装置内に3Paの圧力で導入し、13.5
6MHzの高周波電力を加えて成膜した。この際、高周
波電力は0.02〜0.10W/cm2 が適当であり、
本実施例では0.055W/cm2 を用いた。また、モ
ノシラン(SiH4)の流量は20SCCMとし、その時の成
膜速度は約120Å/ 分であった。シリコン膜は純然た
る真性半導体であっても、また、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。またTFTのチャネル領域となるシリコン
層の成膜にはこのプラズマCVDだけでなく、スパッタ
法、減圧CVD法を用いても良く、以下にその方法を簡
単に述べる。
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。
りも100〜200℃低い450〜550℃、例えば5
30℃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〜
300Paとした。成膜速度は50〜250Å/ 分であ
った。
酸素が5×1021cm-3以下であることが好ましい。結晶化
を助長させるためには、酸素濃度を7×1019cm-3以下、
好ましくは1×1019cm-3以下とすることが望ましいが、
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ため、この濃度を選択した。この酸
素濃度が高いと、結晶化させにくく、レーザーアニ−ル
温度を高くまたはレーザーアニ−ル時間を長くしなけれ
ばならない。水素は4×1020cm-3であり、珪素4×1022
cm-3として比較すると1原子%であった。
化を助長させるため、酸素濃度を7×1019cm-3以下、好
ましくは1×1019cm-3以下とし、ピクセル構成するTF
Tのチャネル形成領域のみに酸素をイオン注入法により
5×1020〜5×1021cm-3となるように添加してもよい。
上記方法によって、アモルファス状態の珪素膜を500
〜5000Å、本実施例では1000Åの厚さに成膜し
た。
いてソース・ドレイン領域のみ開孔したパターンを形成
した。その上に、プラズマCVD法によりn型の活性層
となる珪素膜5を作製した。成膜温度は250℃〜35
0℃でおこない、本実施例では320℃とし、モノシラ
ン(SiH4)とモノシランベースのフォスフィン(PH3) 3%
濃度のものを用いた。これらをPCVD装置内5Paの
圧力でに導入し、13.56MHzの高周波電力を加え
て成膜した。この際、高周波電力は0.05〜0.20
W/cm2 が適当であり、本実施例では0.120W/
cm2 を用いた。
ン層の比導電率は2×10-1〔Ωcm-1〕程度となっ
た。膜厚は50Åとした。このようにして、図6(A)
を得た。その後リフトオフ法を用いて、レジスト4を除
去し、ソース・ドレイン領域6、7を形成した。このよ
うにして図6(B)を得た。
エキシマレーザーを用いて、ソース・ドレイン・チャネ
ル領域をレーザーアニールすると同時に、活性層にレー
ザードーピングを行なった。この時のレーザーエネルギ
ーは、閾値エネルギーが130mJ/cm2 で、膜厚全
体が結晶化するには220mJ/cm2 が必要となる。
しかし、最初から220mJ/cm2 以上のエネルギー
を照射すると、膜中に含まれる水素が急激に放出される
ために、膜の破壊が起きる。そのために低エネルギーで
最初に水素を追い出した後に溶融させる必要がある。本
実施例では最初150mJ/cm2 で水素の追い出しを
行なった後、230mJ/cm2 で結晶化をおこなっ
た。
チング除去し、Nチャネル型薄膜トランジスタ用アイラ
ンド領域10を形成した。さらに、この上に酸化珪素膜
8をゲイト絶縁膜として500〜2000Å、例えば1
000Å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3のフォトマスク
にてパタ−ニングしてNTFT用のゲイト電極9を得
た(図6(D))。ゲイト電極の大きさとしては、例え
ばチャネル長7μmとし、ゲイト電極の構成としてリン
ド−プ珪素を厚さ0.2μm、その上にモリブデンを厚
さ0.3μmとした。
以外に、例えばアルミニウム(Al)も使用することが
できる。アルミニウムを用いた場合には、これを第3の
フォトマスクにてパタ−ニング後、その表面を陽極酸
化することで、セルファライン工法が適用可能なため、
ソース・ドレインのコンタクトホールをよりゲートに近
い位置に形成することが出来るため、移動度、スレッシ
ュホールド電圧の低減からさらにTFTの特性を上げる
ことができる。
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、本発明の大画面の液晶表示装置にき
わめて適したプロセスであるといえる。
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、第4のフォトマスクを用いて電極用の
窓13を形成した。その後、さらに、これら全体にアル
ミニウムを0.3μmの厚みにスパッタ法により形成
し、第5のフォトマスクを用いてリ−ド12およびコ
ンタクト14を作製した。こうして図6(E)を得た。
えば透光性ポリイミド樹脂を塗布形成し、再度の電極穴
あけを第6のフォトマスクにて行った。さらに、これ
ら全体にITO(インジウム酸化錫)を0.1μmの厚
みにスパッタ法により形成し第7のフォトマスクを用
いて画素電極16を形成した。このITOは室温〜15
0℃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。こうして、図6(F)を得
た。
な特性は移動度は80(cm2/Vs)、Vthは5.0(V)
であった。上記の様な方法に従って作製された液晶電気
光学装置用の一方の基板を得ることが出来た。かかる構
造を左右、上下に繰り返すことにより、640×48
0、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。本実施例では1920×400とし
た。この様にして第1の基板を得た。
ス基板上にポリイミドに黒色顔料を混合したポリイミド
樹脂をスピンコート法を用いて1μmの厚みに成膜し、
第8のフォトマスクを用いてブラックストライプ41
を作製した。その後、赤色顔料を混合したポリイミド樹
脂をスピンコート法を用いて1μmの厚みに成膜し、第
9のフォトマスクを用いて赤色フィルター82を作製
した。同様にしてマスク(丸数字10および11)を使
用し、緑色フィルター43および青色フィルター44を
作製した。これらの作製後各フィルターは350℃にて
窒素中で60分の焼成を行なった。その後、やはりスピ
ンコート法を用いて、レベリング層45を透明ポリイミ
ドを用いて製作した。
ム酸化錫)を0.1μmの厚みにスパッタ法により形成
し、共通電極46とした。このITOは室温〜150℃
で成膜し、200〜300℃の酸素または大気中のアニ
−ルにより成就し、第2の基板を得た。
リイミド前駆体を印刷し、非酸化性雰囲気たとえば窒素
中にて350℃1時間焼成を行った。その後、公知のラ
ビング法を用いて、ポリイミド表面を改質し、少なくと
も初期において、液晶分子を一定方向に配向させる手段
を設けた。
って、液晶表示装置を構成せしめ、基板上のリードにT
AB形状の駆動ICと共通信号、電位配線を有するPC
Bを接続し、外側に偏光板を貼り、透過型の液晶電気光
学装置を得た。これと冷陰極管を3本配置した後部照明
装置、テレビ電波を受信するチューナーを接続し、壁掛
けテレビとして完成させた。従来のCRT方式のテレビ
と比べて、平面形状の装置となったために、壁等に設置
することも出来るようになった。この液晶テレビの動作
は図2に示したものと、実質的に同等な信号を液晶画素
に印加することにより8階調表示が可能であることが確
認された。このとき、T1 =4msec、X線およびY
線のパルス幅(あるいは最小パルス幅)は、それぞれ、
5μsec、8μsecとした。
うな回路構成を用いた液晶表示装置を用いて、壁掛けテ
レビを作製したので、その説明を行う。またその際のT
FTは、レーザーアニールを用いた多結晶シリコンとし
た。
図7にしたがって記述する。図7(A)において、70
0℃以下、例えば約600℃の熱処理に耐え得るガラス
20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21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10
0%雰囲気、成膜温度15℃、出力400〜800W、
圧力0.5Paとした。タ−ゲットに石英を用いた成膜
速度は30〜100Å/分であった。
2を作製した。成膜温度は250℃〜350℃で行い、
本実施例では320℃とし、モノシラン(SiH4)を用い
た。モノシラン(SiH4)に限らず、ジシラン(Si2H6) また
トリシラン(Si3H8) を用いてもよい。これらをPCVD
装置内に3Paの圧力で導入し、13.56MHzの高
周波電力を加えて成膜した。この際、高周波電力は0.
02〜0.10W/cm2 が適当であり、本実施例では
0.055W/cm2 を用いた。また、モノシラン(SiH
4)の流量は20SCCMとし、その時の成膜速度は約1
20Å/ 分であった。この珪素膜は真性半導体でも、ま
た、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。
化を助長させるため、酸素濃度を7×1019cm-3以下、好
ましくは1×1019cm-3以下とし、ピクセル構成するTF
Tのチャネル形成領域のみに酸素をイオン注入法により
5×1020〜5×1021cm-3となるように添加してもよい。
上記方法によって、アモルファス状態の珪素膜を500
〜5000Å、本実施例では1000Åの厚さに成膜し
た。
用いてNTFTのソース・ドレイン領域となるべき領域
のみ開孔したパターンを形成した。そして、レジスト2
3をマスクとして、リンイオンをイオン注入法により、
2×1014〜5×1016cm-2、好ましくは2×1016
cm-2だけ、注入し、n型不純物領域24を形成した。
その後、レジスト103は除去された。
22上に、厚さ50〜300nm、例えば、100nm
の酸化珪素被膜25を、上記のRFスパッタ法によって
形成した。そして、XeClエキシマレーザーを用い
て、ソース・ドレイン・チャネル領域をレーザーアニー
ルによって、結晶化・活性化した。レーザーアニール終
了後は酸化珪素膜25は取り去った。
法によりおこなうことも可能である。その際には、45
0〜700度Cの温度、好ましくは550〜600度C
の温度で、12〜70時間、例えば24時間、非酸化性
雰囲気、例えば、水素あるいは窒素雰囲気、にて加熱処
理をおこなえばよい。
ンド状のNTFT領域28を形成した。この上に酸化珪
素膜26をゲイト絶縁膜として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。
-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3のフォトマスク
にてパタ−ニングして、図7(D) に示すように、NT
FT用のゲイト電極27を形成した。例えばチャネル長
7μm、ゲイト電極としてリンド−プ珪素を0.2μ
m、その上にモリブデンを0.3μmの厚さに形成し
た。
29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C
VD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、第4のフォトマス
クを用いて電極用の窓31を形成した。その後、さら
に、これら全体にアルミニウムを0.3μmの厚みにス
パッタ法により形成し第5のフォトマスクを用いてリ
−ド30およびコンタクト32を作製した後、表面を平
坦化用有機樹脂34、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第6のフォトマスクに
て行った。さらに、これら全体にITO(インジウム酸
化錫)を0.1μmの厚みにスパッタ法により形成し第
7のフォトマスクを用いて画素電極33を形成した。
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。以上
のようにして得られたTFTの電気的な特性は移動度は
90(cm2/Vs)、Vthは4.8(V)であった。
気光学装置用の一方の基板を得ることが出来た。他方の
基板の作製方法は実施例1と同じであるので省略する。
その後、前記第一の基板と第二の基板によって、液晶表
示装置を構成せしめ、基板上のリードにTAB形状の駆
動ICと共通信号、電位配線を有するPCBを接続し、
外側に偏光板を貼り、透過型の液晶電気光学装置を得
た。これと冷陰極管を3本配置した後部照明装置、テレ
ビ電波を受信するチューナーを接続し、壁掛けテレビと
して完成させた。従来のCRT方式のテレビと比べて、
平面形状の装置となったために、壁等に設置することも
出来るようになった。この液晶テレビの動作は図2に示
したものと、実質的に同等な信号を液晶画素に印加する
ことにより、128階調の表示が可能であることが確認
された。
用いたアナログ方式の階調表示に対し、強誘電性もしく
は反強誘電性液晶材料あるいはそれらのポリマー液晶材
料を用いたデジタル方式の階調表示を行うことを特徴と
している。その効果として、例えば640×400ドッ
トの画素数を有する液晶電気光学装置を想定したばあ
い、合計256,000個のTFTすべての特性をばら
つき無く作製することは、非常に困難を有し、現実的に
は量産性、歩留りを考慮すると、16階調表示が限界と
考えられているのに対し、本発明のように、全くアナロ
グ的な信号を加えることなく純粋にデジタル制御のみで
階調表示することにより、256階調表示以上の階調表
示が可能となった。完全なデジタル表示であるので、T
FTの特性ばらつきによる階調の曖昧さは全くなくな
り、したがって、TFTのばらつきが少々あっても、極
めて均質な階調表示が可能であった。したがって、従来
はばらつきの少ないTFTを得るために極めて歩留りが
悪かったのに対し、本発明によって、TFTの歩留りが
さほど問題とされなくなったため、TFTの歩留りは向
上し、作製コストも著しく抑えることができた。
00組のTFTを300mm角に作成した液晶電気光学
装置に対し通常のアナログ的な階調表示を行った場合、
TFTの特性ばらつきが約±10%存在するために、1
6階調表示が限界であった。しかしながら、本発明によ
るデジタル階調表示をおこなった場合、TFT素子の特
性ばらつきの影響を受けにくいために、256階調表示
まで可能になりカラー表示ではなんと16,777,2
16色の多彩であり微妙な色彩の表示が実現できてい
る。テレビ映像の様なソフトを映す場合、例えば同一色
からなる『岩』でもその微細な窪み等から微妙に色合い
が異なる。自然の色彩に近い表示を行おうとした場合、
16階調では困難を要する。本発明による階調表示によ
って、これらの微細な色調の変化を付けることが可能に
なった。
す。
Claims (1)
- 【請求項1】N本の信号線X1,X2,..Xn,..XN と、そ
れに直交するM本の信号線Y1,Y2,..Ym,..YM とによ
ってマトリクス状に形成された配線と、各マトリクスの
交差点領域には、少なくとも1つのNチャネル型薄膜ト
ランジスタあるいは、Pチャネル型薄膜トランジスタ
と、各信号線の交差点領域に設けられた画素Z
11, Z12,...Zmn,...ZMNとを有し、各薄膜トランジス
タのソースもしくはドレインの一方は各画素を構成する
電極の一方に接続され、該薄膜トランジスターのゲイト
電極は走査線X1,X2,..Xn,..XN に、ソースもしくは
ドレインの他の一方は信号線Y1,Y2,..Ym,..YM に接
続された第1の基板と、透明な導電性被膜の形成された
第2の基板とを有し、前記第1および第2の基板を10
μm以下の間隔で対向させて、その間に強誘電性液晶も
しくは反強誘電性液晶、もしくはそれらの高分子化合物
との微細混合物が挟まれた液晶表示装置において、任意
の信号線Xn に印加されるパルスのうち、i番目と(i
+1)番目のパルスの間隔は、2i-1 T1 (iは有限な
自然数、T1 は定数)で表されることを特徴とする電気
光学装置の画像表示方法。
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- 1992-09-18 JP JP4275411A patent/JP2592382B2/ja not_active Expired - Fee Related
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