CN1192346C - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种显示装置，该装置没有复杂的D/A转换器电路结构，但能够实现多灰度显示。实现本目的所采取的措施为：将从外部输入的m位数字视频数据中的n位信息用于电压灰度方法，而(m-n)位信息用于时间比例灰度方法。

Description

显示装置
技术领域
本发明涉及一种显示装置，更具体地说，涉及一种通过电压灰度方法和时间比例灰度方法进行灰度显示的显示装置。
背景技术
近年来一种制造半导体装置的技术已经快速发展，在该半导体装置中将半导体薄膜形成在便宜的玻璃基底上，比如薄膜晶体管(TFT)。由于对有源矩阵型显示装置的日益增长的需要使这种技术飞速发展。
在有源矩阵显示装置中，按矩阵排列的多达几十万到几百万个像素区域中的每一个像素区域中都放置一个像素TFT，并通过像素TFT的切换功能控制流进和流出与每个像素TFT连接的像素电极的电荷。
当以较高的清晰度和较高的分辨率显示图象时，近年来已经产生了对多灰度显示(理想地，全色显示)的需求。
随着显示装置朝着更高清晰度和更高分辨率方向的发展，已经极大地引起人们关注的有源矩阵显示装置是一种能够以较高的速度驱动的数字驱动有源矩阵显示装置。
数字驱动有源矩阵显示装置需要D/A转换器电路(DAC)以将从外部输入的数字视频数据转换为模拟数据(电压灰度)。已经有不同种类的D/A转换器电路。
数字驱动器的有源矩阵显示装置的多灰度显示能力取决于D/A转换器电路的能力，即，D/A转换器电路能够将数字视频数据的多少位转换为模拟数据。例如，通常，具有能够处理2位数字视频数据的D/A转换器电路的显示装置能够进行22＝4种灰度级显示。如果该电路能够处理8位，则该装置能够具有28＝256种灰度级显示，如果为n位，则为2n种灰度级显示。
然而，提高D/A转换器电路的能力要以增加D/A转换器电路的电路结构复杂性和加大设计面积为代价。依据最近报告的显示装置，应用多晶硅TFT，将D/A转换器电路和有源矩阵电路形成在同一基底上。在这种情况下，复杂的D/A转换器电路的结构降低了D/A转换器电路的产量，导致降低了显示装置的产量。此外，增加D/A转换器电路的设计面积使其难于降低显示装置的尺寸。
发明内容
本发明是基于对上述问题的考虑而作出的，因此，本发明的一个目的为提供一种能够进行多灰度级显示的显示装置。
首先，参考附图1，附图1是说明本发明的显示装置的示意结构图。参考标号101表示包括数字驱动器的显示器面板。101-1指示一源极驱动器，101-2和101-3表示栅极驱动器，101-4表示具有以矩阵设置的许多像素TFT的有源矩阵电路。源极驱动器101-1和栅极驱动器101-2、101-3驱动有源矩阵电路。参考标号102表示数字视频数据时间比例灰度处理电路。需注意的是，显示装置和显示板在本说明书中是有区别的，但还需指出的是，包括数字视频数据时间比例灰度处理电路的显示板也称为显示装置。
在从外部输入的m位数字视频数据中，数字视频数据时间比例灰度处理电路102将n位数字视频数据转换为电压灰度级的n位数字视频数据。通过时间比例灰度方法表示m位数字视频数据的(m-n)位数据的灰度信息。
经过数字视频数据时间比例灰度处理电路102转换的n位数字视频数据输入到显示板101中。然后将输入到显示板101中的n位数字视频数据输入到源极驱动器，并通过在源极驱动器内部的D/A转换器电路将其转换为模拟灰度数据，然后将其输送到每个源极信号线。
接着，在附图2中示出了本发明显示装置的另一个实施例。在附图2中，参考标号201表示具有模拟驱动器的显示面板。参考标号201-1表示源极驱动器，201-2和201-3表示栅极驱动器，201-4表示具有以矩阵设置的多个像素TFT的有源矩阵电路。源极驱动器201-1和栅极驱动器201-2、201-3驱动有源矩阵电路。参考标号202表示将从外部输入的模拟视频数据转换为m位数字视频数据的A/D转换器电路。参考标号203表示数字视频数据时间比例灰度处理电路。在输入的m位数字视频数据中，数字视频数据时间比例灰度处理电路203将n位数字视频数据转换为用于电压灰度的n位数字视频数据。以时间比例灰度表示输入的m位数字视频数据的(m-n)位的灰度信息。将通过数字视频数据时间比例灰度处理电路203转换的n位数字视频数据输入到D/A转换器电路204，以将其转换为模拟视频数据。然后将由D/A转换器电路204转换的模拟视频数据输送到显示板201中。然后再将输入到显示板201中的模拟视频数据输入到源极驱动器，并通过在源极驱动器内部的采样电路进行采样，并将其输送到每个源极信号线。
现在，描述本发明的结构。
依据本发明，提供一种显示装置，其包括：
包括按矩阵排列的许多像素TFT的有源矩阵电路和
驱动有源矩阵电路的源极驱动器和栅极驱动器，其特征在于：
在从外部输入的m位数字视频数据中，n位数据和(m-n)位数据分别用于电压灰度信息和时间比例灰度信息，(m和n都是等于或大于2的正整数且满足m＞n)，由此同时实施电压灰度方法和时间比例灰度方法。
依据本发明，提供一种显示装置，其包括：
包括按矩阵排列的许多像素TFT的有源矩阵电路和
驱动有源矩阵电路的源极驱动器和栅极驱动器，其特征在于：
在从外部输入的m位数字视频数据中，n位数据和(m-n)位数据分别用于电压灰度信息和时间比例灰度信息，(m和n都是等于或大于2的正整数且满足m＞n)，由此首先实施电压灰度方法，然后实施时间比例灰度方法，或在实施一个之后立即实施另外一个。
依据本发明，提供一种液晶显示装置，其包括：
具有按矩阵排列的许多像素TFT的有源矩阵电路；
驱动有源矩阵电路的源极驱动器和栅极驱动器；和
电路，其将从外部输入的m位数字视频数据转换为n位数字视频数据，并将该n位数字视频数据输送给源极驱动器(m和n都是等于或大于2的正整数且满足m＞n)，
其特征在于：
通过同时实施电压灰度方法和时间比例灰度方法并且由2m-n个子帧形成一图象帧进行显示。
依据本发明，提供一种显示装置，其包括：
具有按矩阵排列的许多像素TFT的有源矩阵电路；
驱动有源矩阵电路的源极驱动器和栅极驱动器；和
电路，其将从外部输入的m位数字视频数据转换为n位数字视频数据，并将该n位数字视频数据输送给源极驱动器(m和n都是等于或大于2的正整数且满足m＞n)，
其特征在于：
通过如下方式进行显示：首先实施电压灰度方法，然后实施时间比例灰度方法或者在实施一个之后立即实施另外一个，并且由2m-n个子帧形成一图像帧。
依据本发明，提供一种显示装置，其包括：
具有按矩阵排列的许多像素TFT的有源矩阵电路，和
驱动有源矩阵电路的源极驱动器和栅极驱动器，其特征在于：
在从外部输入的m位数字视频数据中，n位数据和(m-n)位数据分别用于电压灰度信息和时间比例灰度信息，(m和n都是等于或大于2的正整数且满足m＞n)，由此同时实施电压灰度方法和时间比例灰度方法，并且实现(2m-(2m-n-1))种模式的灰度显示。
依据本发明，提供一种显示装置，其包括：
具有按矩阵排列的许多像素TFT的有源矩阵电路，和
驱动有源矩阵电路的源极驱动器和栅极驱动器，
其特征在于，
在从外部输入的m位数字视频数据中，n位数据和(m n)位数据分别用于电压灰度信息和时间比例灰度信息，(m和n都是等于或大于2的正整数且满足m＞n)，由此首先实施电压灰度方法，接着实施时间比例灰度方法，或者在实施一个之后立即实施另外一个，并且实现(2m-(2m-n-1))种模式的灰度显示。
依据本发明，提供一种显示装置，其包括：
具有按矩阵排列的许多像素TFT的有源矩阵电路；
驱动有源矩阵电路的源极驱动器和栅极驱动器；和
电路，其将从外部输入的m位数字视频数据转换为n位数字视频数据，并将该n位数字视频数据输送给源极驱动器(m和n都是等于或大于2的正整数且满足m＞n)，其特征在于：
同时实施电压灰度方法和时间比例灰度方法，并且一个图象帧由2m-n个子帧组成，由此实现(2m-(2m-n-1))种模式的灰度显示。
依据本发明，提供一种显示装置，其包括：
具有按矩阵排列的许多像素TFT的有源矩阵电路；
驱动有源矩阵电路的源极驱动器和栅极驱动器；和
电路，其将从外部输入的m位数字视频数据转换为n位数字视频数据，并将该n位数字视频数据输送给源极驱动器(m和n都是等于或大于2的正整数且满足m＞n)，其特征在于：
首先实施电压灰度方法，接着实施时间比例灰度方法，或者在实施一个之后立即实施另外一个，并且一个图像帧由2m-n个子帧组成，由此实现(2m-(2m- n-1))种模式的灰度显示。
上面所提及的显示装置可以应用具有V形电-光特性的无阈值(thresholdless)、反铁电的混合液晶。
上文所提及的m和n可以分别为8和2。
上文所提及的m和n可以分别为12和4。
按照本发明的第一方面，提供一种显示装置，包括：多个像素，按矩阵配置在衬底上；有源矩阵电路，包括所说衬底上的多个像素TFT；和驱动所说有源矩阵电路的源极驱动器和栅极驱动器，其中，从外部输入的m位数字视频数据中的n位信息用于电压灰度方法，而m-n位信息用于时间比例灰度方法，这里所说的m和所说的n都是等于或大于2的整数，且满足m＞n，和其中所说多个像素中的一个像素的一个帧周期的灰度显示级与通过对所说一个帧周期中包含的各个子帧周期中输入的灰度电压电平进行平均得到的一个值相对应。
按照本发明的第二方面，提供一种后置式投影仪，其包括三个依据本发明第一方面的显示装置。
按照本发明的第三方面，提供一种前置式投影仪，其包括三个依据本发明第一方面的显示装置。
按照本发明的第四方面，提供一种单板型后置式投影仪，其包括依据本发明第一方面的一个显示装置。
按照本发明的第五方面，提供一种护目镜型的显示器，其包括两个依据本发明第一方面的显示装置。
按照本发明的第六方面，提供一种便携式信息终端，其包括依据本发明第一方面的一个显示装置。
按照本发明的第七方面，提供一种笔记本型个人计算机，其包括依据本发明第一方面的一个显示装置。
按照本发明的第八方面，提供一种EL显示器，其包括依据本发明第一方面的显示装置。
按照本发明的第九方面，提供一种移动电话，其包括依据本发明第一方面的显示装置。
按照本发明的第十方面，提供一种摄像机，其包括依据本发明第一方面的显示装置。
按照本发明的第十一方面，提供一种移动式计算机，其包括依据本发明第一方面的显示装置。
按照本发明的第十二方面，提供一种便携式电子本，其包括依据本发明第一方面的显示装置。
按照本发明的第十三方面，提供一种个人计算机，其包括依据本发明第一方面的显示装置。
按照本发明的第十四方面，提供一种电子游戏设备，其包括依据本发明第一方面的显示装置。
按照本发明的第十五方面，提供一种图像再现设备，其包括依据本发明第一方面的显示装置。
按照本发明的第十六方面，提供一种数字照相机，其包括依据本发明第一方面的显示装置。
附图说明
在附图中：
附图1为说明本发明的一种显示装置的结构示意图；
附图2为说明本发明的另一显示装置的结构示意图；
附图3为说明依据本发明的一种实施模式的显示装置的结构示意图；
附图4所示为在依据本发明的一种实施模式的显示装置中的有源矩阵电路、源极驱动器和栅极驱动器的电量结构图；
附图5所示为依据本发明的一种实施模式的显示装置的灰度显示电平图；
附图6所示为依据本发明的一种实施模式的显示装置的一种驱动时序图；
附图7所示为依据本发明的一种实施模式的显示装置的驱动时序图；
附图8所示为依据本发明的一种实施模式的显示装置的一种驱动时序图；
附图9所示为依据本发明的一种实施模式的显示装置的结构示意图；
附图10所示为依据本发明的一种实施模式的显示装置的结构示意图；
附图11所示为依据本发明的一种实施模式的显示装置的结构示意图；
附图12所示为在依据本发明的一种实施模式的液晶显示装置中的有源矩阵电路、源极驱动器和栅极驱动器的电路结构图；
附图13所示为依据本发明的一种实施模式的显示装置的一种驱动时序图；
附图14所示为依据本发明的一种实施模式的显示装置的驱动时序图；
附图15A至15C所示为说明依据本发明的显示装置的制造过程示例图；
附图16A至16C所示为说明依据本发明的显示装置的制造过程示例图；
附图17A至17C所示为说明依据本发明的显示装置的制造过程示例图；
附图18A至18C所示为说明依据本发明的显示装置的制造过程示例图；
附图19A至19C所示为说明依据本发明的显示装置的制造过程示例图；
附图20A至20C所示为说明依据本发明的显示装置的制造过程示例图；
附图21所示为依据本发明的显示装置横截面结构图；
附图22所示为无阈值反铁电的混合液晶的所施加的电压-透射率特性图；
附图23所示为应用依据本发明的显示装置的三面板型投影仪的结构示意图；
附图24所示为应用依据本发明的显示装置的三面板型投影仪的结构示意图；
附图25所示为应用依据本发明的显示装置的单面板型投影仪的结构示意图；
附图26A和26B分别示出了前置式投影仪和后置式投影仪的结构示意图，每一个投影仪都应用了依据本发明的显示装置；
附图27所示为应用依据本发明的显示装置的护目镜型显示器的结构示意图；
附图28为场顺序驱动的时序图；
附图29所示为应用依据本发明的显示装置的笔记本型个人计算机的结构示意图；
附图30A至30D所示为应用本发明的显示装置的电子设备的实例；
附图31A至31D所示为应用本发明的显示装置的电子设备的实例；
附图32A和32B所示分别为一种EL显示装置的顶部视图和横截面结构图；
附图33A和33B所示分别为一种EL显示装置的顶部视图和横截面结构图；
附图34所示为一种EL显示装置的结构的横截面图；
附图35A和35B所示分别为在一种EL显示装置中顶部视图和像素部分的块电路图；
附图36所示为一种EL显示装置的结构的横截面图；和
附图37A至37C所示为在一种EL显示装置中像素部分的电路结构图；
具体实施方式
下面将应用优选实施例描述本发明的显示装置。然而，本发明的显示装置并不限于下述的实施例。
[实施模式1]
附图3所示为本实施模式的显示装置的结构示意图。在这种实施模式中，为简化说明将一种显示装置作为一实例，从外部输送5位数字视频数据到该显示装置。
参考标号301表示具有数字驱动器的显示板。301-1表示源极驱动器，301-2和301-3表示栅极驱动器，301-4是具有矩阵排列的许多像素TFT的有源矩阵电路。
数字视频数据时间比例灰度级处理电路302将从外部输入的5位数字视频数据的2位数字视频数据转换为用于电压灰度级方法的2位数字视频数据。在5位数字视频数据中，3位灰度级信息以时间比例灰度表示。
将经过数字视频数据时间比例灰度处理电路302转换的2位数字视频数据输入到显示板301中。然后将输入到显示板301中的2位数字视频数据输入到源极驱动器，并且通过在源极驱动器内的D/A转换器电路(未示)将其转换为模拟灰度级数据，然后将其输送到每个源极信号线。插入在依据本实施模式的液晶板中的D/A转换器电路将2位数字视频数据转换为模拟灰度电压。
这里，说明的是在实施模式1中的显示装置中应用液晶作为显示媒体的情况。参考附图4说明显示板301特别是有源矩阵电路301-4的电路结构。
有源矩阵电路301-4具有像素(x×y)。为便于说明，应用符号P1，1、P2，1…和Px，y表示每个像素。此外，每个像素具有像素TFT 301-4-1和存储电容器301-4-3。在一有源矩阵基底和一与其相对的基底之间容纳有液晶，在有源矩阵基底上形成有源极驱动器301-1、栅极驱动器301-2和301-3和有源矩阵电路301-4。液晶301-4-2示意地说明了用于每个像素的液晶。
本实施模式的数字驱动器液晶面板通过每一行(例如，P1，1，P1，2…P1，x)同时驱动像素：即所谓行顺序驱动。换句话说，将模拟电压灰度级一次写到一行的像素中。这里称在所有的像素(P1，1到Py，x)中写模拟电压灰度所需的时间为一个帧周期(Tf)。将一个帧周期(Tf)分为8个周期，在本实施模式中称这种周期为子帧周期(Tsf)。此外，在一行(例如，P1，1，P1，2…P1，x)的像素中写模拟电压灰度所需的时间称为一个子帧行周期(Tsfl)。
下面描述本实施模式的显示装置的灰度显示。从外部输送到本实施模式的显示装置的数字视频数据是5位，其包含32位的灰度级信息。这里，参考附图5。附图5说明了这种实施模式的显示装置的灰度显示级。电压电平VL是输入到D/A转换器电路的电压的最低的电压电平。电压电平VH是输入到D/A转换器电路的电压的最高的电压电平。
在本实施模式中，将在电压电平VH和电压电平VL之间电压级等分为4个部分以得到2位的电压电平，即4灰度级的电压电平，并且将电压电平的每一幅度表示为α。这里α是：(α＝(VH-VL)/4)。因此，当数字视频数据的地址是(00)时，从本实施模式的D/A转换器电路中输出的电压灰度电平是VL，当数字视频数据的地址是(01)时，是VL+α，当数字视频数据的地址是(10)时，是VL+2α，当数字视频数据的地址是(11)时，是VL+3α。
本实施模式的D/A转换器电路输出如上所述的4种模式的电压灰度电平，即VL，(VL+α)，(VL+2α)和(VL+3α)。然后将他们与时间比例灰度显示相结合，本发明能够增加显示装置的灰度显示级(电平)的数量。在本实施模式中，对应于5位数字视频数据中的3位数字视频数据的信息是用于时间比例灰度显示，以便实现等于电压灰度电平的灰度电平的显示，在该电压灰度电平中电压电平的每个幅度α被大致分成8份。即本实施模式的显示装置可以得到对应于如下的电压灰度电平的灰度显示电平：VL，(VL+α/8)，(VL+2α/8)，(VL+3α/8)，(VL+4α/8)，(VL+5α/8)，(VL+6α/8)，(VL+7α/8)，(VL+α)(VL+9α/8)，(VL+10α/8)，(VL+11α/8)，(VL+12α/8)，(VL+13α/8)，(VL+14α/8)，(VL+15α/8)，(VL+2α)(VL+17α/8)，(VL+18α/8)，(VL+19α/8)，(VL+20α/8)，(VL+21α/8)，(VL+22α/8)，(VL+23α/8)和(VL+3α)。
在下面的表1和表2描述了从外部输入的5位数字视频数据地址、时间比例灰度处理的数字视频数据地址和对应的电压灰度电平以及与时间比例灰度级相结合的灰度显示电平。
                                                      表1
  数字视频数据地址               经时间比例灰度处理的数字视频数据地址(电压灰度电平) 结合时间比例灰度的灰度显示电平
  第一Tsfl   第二Tsfl   第三Tsfl   第四Tsfl   第五Tsfl   第六Tsfl   第七Tsfl   第八Tsfl
00   000   00(VL)   00(VL)   00(VL)   00(VL)   00(VL)   00(VL)   00(VL)   00(VL) VL
  001   00(VL)   00(VL)   00(VL)   00(VL)   00(VL)   00(VL)   00(VL)   01(VL+α) VL+α/8
  010   00(VL)   00(VL)   00(VL)   00(VL)   00(VL)   00(VL)   01(VL+α)   01(VL+α) VL+2α/8
  011   00(VL)   00(VL)   00(VL)   00(VL)   00(VL)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α) VL+3α/8
  100   00(VL)   00(VL)   00(VL)   00(VL)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α) VL+4α/8
  101   00(VL)   00(VL)   00(VL)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α) VL+5α/8
  110   00(VL)   00(VL)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α) VL+6α/8
  111   00(VL)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α) VL+7α/8
01   000   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α) VL+α
  001   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   10(VL+2α) VL+9α/8
  010   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   10(VL+2α)   10(VL+2α) VL+10α/8
  011   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   10(VL+2α)   10(VL+2α)   10(VL+2α) VL+11α/8
  100   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   10(VL+2α)   10(VL+2α)   10(VL+2α)   10(VL+2α) VL+12α/8
  101   01(VL+α)   01(VL+α)   01(VL+α)   10(VL+2α)   10(VL+2α)   10(VL+2α)   10(VL+2α)   10(VL+2α) VL+13α/8
  110   01(VL+α)   01(VL+α)   10(VL+2α)   10(VL+2α)   10(VL+2α)   10(VL+2α)   10(LV+2α)   10(VL+2α) VL+14α/8
  111   01(VL+α)   10(VL+2α)   10(VL+2α)   10(VL+2α)   10(VL+2α)   10(VL+2α)   10(VL+2α)   10(VL+2α) VL+15α/8
                                                           表2
  数字视频数据地址                  经时间比例灰度处理的数字视频数据地址(电压灰度电平) 结合时间比例灰度的灰度显示电平
    第一Tsfl   第二Tsfl     第三Tsfl     第四Tsfl     第五Tsfl     第六Tsfl   第七Tsfl   第八Tsfl
10   000     10(VL+2α)   10(VL+2α)     10(VL+2α)     10(VL+2α)     10(VL+2α)     10(VL+2α)   10(VL+2α)   10(VL+2α) VL+2α
  001     10(VL+2α)   10(VL+2α)     10(VL+2α)     10(VL+2α)     10(VL+2α)     10(VL+2α)   10(VL+2α)   11(VL+3α) VL+17α/8
  010     10(VL+2α)   10(VL+2α)     10(VL+2α)     10(VL+2α)     10(VL+2α)     10(VL+2α)   11(VL+3α)   11(VL+3α) VL+18α/8
  011     10(VL+2α)   10(VL+2α)     10(VL+2α)     10(VL+2α)     10(VL+2α)     11(VL+3α)   11(VL+3α)   11(VL+3α) VL+19α/8
  100     10(VL+2α)   10(VL+2α)     10(VL+2α)     10(VL+2α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)   11(VL+3α)   11(VL+3α) VL+20α/8
  101     10(VL+2α)   10(VL+2α)     10(VL+2α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)   11(VL+3α)   11(VL+3α) VL+21α/8
  110     10(VL+2α)   10(VL+2α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)   11(VL+3α)   11(VL+3α) VL+22α/8
  111     10(VL+2α)   11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)   11(VL+3α)   11(VL+3α) VL+23α/8
11   000     11(VL+3α)   11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)   11(VL+3α)   11(VL+3α) VL+3α/8
  001     11(VL+3α)   11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)   11(VL+3α)   11(VL+3α) VL+3α
  010     11(VL+3α)   11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)   11(VL+3α)   11(VL+3α) VL+3α
  011     11(VL+3α)   11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)   11(VL+3α)   11(VL+3α) VL+3α
  100     11(VL+3α)   11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)   11(VL+3α)   11(VL+3α) VL+3α
  101     11(VL+3α)   11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)   11(VL+3α)   11(VL+3α) VL+3α
  110     11(VL+3α)   11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)   11(VL+3α)   11(VL+3α) VL+3α
  111     11(VL+3α)   11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)     11(VL+3α)   11(VL+3α)   11(VL+3α) VL+3α
本实施模式的显示装置通过将一个帧周期Tf分为8个子帧周期(第1 Tsf，第2 Tsf，第3 Tsf，第4 Tsf，第5 Tsf，第6 Tsf，第7 Tsf和第8 Tsf)进行显示。因为在这种实施模式显示装置中应用行顺序驱动方法，所以在每一个子帧行周期(Tsfl)内将灰度电压写入每个像素。因此，在与子帧周期(第1 Tsf，第2 Tsf，第3 Tsf和第4 Tsf)对应的子帧行周期(第1 Tsfl，第2 Tsfl，第3 Tsfl，第4 Tsfl，第5 Tsfl，第6 Tsfl，第7 Tsfl和第8 Tsfl)内，将经时间比例灰度处理的2位数字视频数据的地址输入到D/A转换器电路，并输出灰度电压。通过在8个子帧行周期(第1 Tsfl，第2 Tsfl，第3 Tsfl，第4 Tsfl，第5 Tsfl，第6 Tsfl，第7 Tsfl和第8 Tsfl)内写入的灰度电压，以较高的速度显示8个子帧。结果，一帧的显示灰度级与在每一个子帧行周期中通过对灰度电压电平总量进行时间平均得到的一个值相对应。由此同时实施了电压灰度方法和时间比例灰度法。
如在表1和2中所示，在这种实施模式中，当5位数字视频数据的地址是(11000)至(11111)时，输出相同的灰度电压电平(VL+3α)。
因此，即使在应用处理2位数字视频数据的D/A转换器电路的情况下，在本实施模式的显示装置中也能够实现25-7＝25种灰度电平的显示。
应用除表1和表2所示的组合以外的组合可以设定在子帧行周期(第1Tsfl，第2 Tsfl，第3 Tsfl，第4 Tsfl，第5 Tsfl，第6 Tsfl，第7 Tsfl和第8 Tsfl)内写入的数字视频数据的地址(或灰度电压电平)。例如，在表1和表2中，当数字视频数据地址是(00100)时，在第5子帧周期(第5 Tsfl)、第6子帧周期(第6 Tsfl)、第7子帧周期(第7 Tsfl)和第8子帧周期(第8 Tsfl)内写灰度电压(VL+α)。然而，本发明不需要被限制在这种组合中也能够实施。意思是说地址为(00100)的数字视频数据仅需要在8个子帧行周期，即第1子帧行周期到第8子帧行周期的任何4个子帧行周期内写(VL+α)的灰度电压。在写入(VL+α)的灰度电压的过程中对选择和设置这4个子帧行周期没有限制。
附图6和7所示为这种实施模式的显示装置的驱动时序图。以在附图6和7中的像素P1，1至Py，1为实例。由于地方有限将驱动时序图分为两个图示出，即附图6和7。
当提及像素P1，1时，在每个子帧行周期(第1 Tsfl，第2 Tsfl，第3 Tsfl，第4 Tsfl，第5 Tsfl，第6 Tsfl，第7 Tsfl和第8 Tsfl)内，在通过D/A转换器电路转换为模拟灰度电压后，将数字视频数据1，1-1，1，1-2，1，1-3，1，1-4，1，1-5，1，1-6，1，1-7和1，1-8分别写入像素P1，1。数字视频数据1，1-1，1，1-2，1，1-3，1，1-4，1，1-5，1，1-6，1，1-7和1，1-8都是通过时间比例灰度处理5位数字视频数据得到的3位数字视频数据。在所有的像素点上执行这种操作。
这里，参考附图8，附图8所示为在某一像素(例如，像素P1，1)上写入的灰度电压电平和子帧周期和帧周期之间的关系实例。
注意，在附图8中的第1帧周期中，在第1子帧行周期(第1 Tsfl)内写(VL+α)的灰度电压，在第1子帧周期(第1 Tsf)内进行与(VL+α)的灰度电压对应的灰度显示。然后，在第2子帧行周期(第2 Tsfl)内写(VL+α)的灰度电压，在第2子帧周期(第2 Tsf)内进行与(VL+α)的灰度电压对应的灰度显示。接着，在第3子帧行周期(第3 Tsfl)内写(VL+2α)的灰度电压，在第3子帧周期(第3 Tsf)内进行与(VL+2α)的灰度电压对应的灰度显示。此后，在第4子帧行周期(第4 Tsfl)内写(VL+α)的灰度电压，在第4子帧周期(第4 Tsf)内进行与(VL+α)的灰度电压对应的灰度显示。在第5子帧行周期(第5 Tsfl)内写(VL+α)的灰度电压，在第5子帧周期(第5 Tsf)内进行与(VL+α)的灰度电压对应的灰度显示。在第6子帧行周期(第6Tsfl)内写(VL+2α)的灰度电压，在第6子帧周期(第6 Tsf)内进行与(VL+2α)的灰度电压对应的灰度显示。在第7子帧行周期(第7 Tsfl)内写(VL+α)的灰度电压，在第7子帧周期(第7 Tsf)内进行与(VL+α)的灰度电压对应的灰度显示。在第8子帧行周期(第8 Tsfl)内写(VL+2α)的灰度电压，在第8子帧周期(第8 Tsf)内进行与(VL+2α)的灰度电压对应的灰度显示。因此，在第1帧中的灰度显示电平对应于(VL+11α/8)的灰度电压电平。
接着转到第2帧周期，在第1子帧行周期(第1 Tsfl)内写(VL+3α)的灰度电压，在第1子帧周期(第1 Tsf)内进行与(VL+3α)的灰度电压对应的灰度显示。然后，在第2子帧行周期(第2 Tsfl)内写(VL+2α)的灰度电压，在第2子帧周期(第2 Tsf)内进行与(VL+2α)的灰度电压对应的灰度显示。接着，在第3子帧行周期(第3 Tsfl)内写(VL+3α)的灰度电压，在第3子帧周期(第3 Tsf)内进行与(VL+3α)的灰度电压对应的灰度显示。此后，在第4子帧行周期(第4 Tsfl)内写(VL+3α)的灰度电压，在第4子帧周期(第4 Tsf)内进行与(VL+3α)的灰度电压对应的灰度显示。在第5子帧行周期(第5 Tsfl)内写(VL+3α)的灰度电压，在第5子帧周期(第5 Tsf)内进行与(VL+3α)的灰度电压对应的灰度显示。在第6子帧行周期(第6 Tsfl)内写(VL+2α)的灰度电压，在第6子帧周期(第6 Tsf)内进行与(VL+2α)的灰度电压对应的灰度显示。在第7子帧行周期(第7 Tsfl)内写(VL+3α)的灰度电压，在第7子帧周期(第7 Tsf)内进行与(VL+3α)的灰度电压对应的灰度显示。在第8子帧行周期(第8 Tsfl)内写(VL+3α)的灰度电压，在第8子帧周期(第8 Tsf)内进行与(VL+3α)的灰度电压对应的灰度显示。因此，在第2帧中的灰度显示电平对应于(VL+22α/8)的灰度电压电平。
在这种实施模式中，为得到4个灰度的电压电平，在电压电平VH和电压电平VL之间的电平差通过指定每个电平幅度α进行等分。然而，如果在电压电平VH和电压电平VL之间的电平差不是等分而是任意设定，本发明也仍然有效。
此外，在这种实施模式中，虽然通过将电压电平VH和电压电平VL输入到显示板的D/A转换器电路中实现灰度电压电平，但是也可以通过输入3个或更多的电压电平来实现灰度电压电平。
在这种实施模式中，如上所述，虽然在每个子帧行周期内写的灰度电压电平按照表1和表2进行设置，但它并不限于在表1和表2中的值。
在本实施模式中，将从外部输入的5位数字视频数据的2位数字视频数据转换为电压灰度的2位数字视频数据，以时间比例灰度表示5位数字视频数据的3位数字视频数据的灰度信息。现在，考虑一种一般性的实例，在该实例中通过时间比例灰度处理电路将从外部输入的m位数字视频数据的n位数字视频数据转换为电压灰度的数字视频数据，而同时以时间比例灰度表示(m-n)位数据的灰度级信息。符号m和n都是等于或大于2的整数，并满足m＞n。
在这种情况下，帧周期(Tf)和子帧周期(Tsf)之间的关系表述如下：
Tf＝2m-n·Tsf
因此，实现(2m-(2m-n-1))种灰度显示模式。
当m＝5和n＝2时可以作为本实施模式的一个实例。勿需说明，本发明并不限于这个实例。符号m和n可以分别取12和4或8和2。还可以设定m为8和设定n为6或者设定m为10和设定n为2。也可以应用除这些值以外的其它值。
电压灰度法和时间比例灰度法可以按所述的顺序或连续地处理。
[实施模式2]
在这种实施模式中描述了一种显示装置，8位数字视频数据输入到该显示装置中。参考附图9，附图9所示为本实施模式的显示装置的结构示意图。参考标号801表示具有数字驱动器的显示装置。标号801-1和801-2表示源极驱动器，标号801-3表示栅极驱动器，标号801-4表示具有按矩阵排列的多个像素TFT的有源矩阵电路，标号801-5表示数字视频数据时间比例灰度处理电路。如在附图中所示，在本实施模式中，数字视频数据时间比例灰度处理电路整体形成在显示板中。
数字视频数据时间比例灰度处理电路801-5将从外部输入的8位数字视频数据的6位数字视频数据转换为用于电压灰度方法的6位数字视频数据。在8位数字视频数据中的2位数字视频数据的灰度级信息以时间比例灰度表示。
将由数字视频数据时间比例灰度处理电路801-5转换的6位数字视频数据输入到源极驱动器801-1和801-2中，并在源极驱动器内通过D/A转换器电路(未示)将其转换为模拟灰度电压，并输送给每根源极信号线。插入在本实施模式的显示装置中的D/A转换器电路将6位数字视频数据转换为模拟灰度电压。
在本实施模式的显示装置中，源极驱动器801-1和801-2、栅极驱动器801-3、有源矩阵电路801-4和数字视频数据时间比例灰度处理电路801-5都整体形成在同一基底上。
现在参看附图10。附图10所示为这种实施模式的显示装置的更详细的电路结构。源极驱动器801-1包括一移位寄存器电路801-1-1、一闩锁电路1(801-1-2)、一闩锁电路2(801-1-3)和一D/A转换器电路(801-1-4)。除这些之外，源极驱动器还包括一缓冲器电路和一电平移动器电路(都未示)。为便于说明，假设D/A转换器电路(801-1-4)包括一电平移动器电路。
源极驱动器(801-2)与源极驱动器(801-1)具有相同的结构。源极驱动器(801-1)发送图像信号(灰度电压)到标号为奇数的源极信号线，而源极驱动器(801-2)发送图像信号(灰度电压)到标号为偶数的源极信号线。
为便于电路设计，在这种实施模式的有源矩阵显示装置中，两个源极驱动器(801-1)和(801-2)垂直地将有源矩阵电路夹在中间。然而，考虑到电路设计，如果可能的话可以仅应用一个源极驱动器。
栅极驱动器801-3包括移位寄存器电路、缓冲器电路、电平移动器电路等(都未示)。
有源矩阵电路(801-4)包括1920(宽度)×1080(长度)像素。每个像素具有与在上文实施模式1中描述的像素结构类似的结构。
这种实施模式的显示装置具有处理6位数字视频数据的D/A转换器电路801-1-4。包含在从外部输入的8位数字视频数据的2位数据中的信息用于时间比例灰度。这里时间比例灰度法与在上文中的实施模式1中的相同。
因此，这种实施模式的显示装置能够实现28-3＝253种灰度显示的模式。
[实施模式3]
参见附图11，参考标号1001表示具有模拟驱动器的显示板。标号1001-1表示源极驱动器，标号1001-2和1001-3表示栅极驱动器，标号1001-4表示具有按矩阵排列的多个像素TFT的有源矩阵电路。
数字视频数据时间比例灰度处理电路1002将从外部输入的5位数字视频数据的2位数字视频数据转换为用于电压灰度方法的2位数字视频数据。在5位数字视频数据中的3位数据的灰度级信息以时间比例灰度表示。
将由数字视频数据时间比例灰度处理电路1002转换的2位数字视频数据输入到D/A转换器电路1003中，并将其转换为模拟视频数据。然后将该模拟视频数据输入到显示板1001中。
这里，说明当在实施模式2中的显示装置中应用液晶作为显示媒体的一种情况。参考附图12，说明显示板1001特别是有源矩阵电路1001-4的电路结构。
有源矩阵电路1001-4具有像素(x×y)。为便于说明，用符号P1，1，P2，1…和Px，y表示每个像素。此外，每个像素具有像素TFT 1001-4-1和存储电容器1001-4-3。在一有源矩阵基底和一与其相对的基底之间容纳有液晶，在有源矩阵基底上形成有源极驱动器1001-1、栅极驱动器1001-2和1001-3和有源矩阵电路1001-4。液晶1001-4-2示意地说明了用于每个像素的液晶。
依据这种实施模式的模拟驱动器面板一个接着一个像素地驱动，即所谓点顺序驱动。这里称在所有的像素(P1，1至Py，x)上写入模拟电压灰度所需的时间为一个帧周期(Tf)。将一个帧周期(Tf)分为8个周期，这种周期称为子帧周期(Tsf)。此外，在一个像素(例如，P1，1，P1，2…P1，x)上写入模拟电压灰度所需的时间称为一个子帧点周期(Tsfd)。
下面将描述在这种实施模式的显示装置中的灰度显示。从外部输入到这种实施模式的显示装置的数字视频数据为5位，其包含32位灰度级信息。这种实施模式的显示装置的灰度显示电平与在附图5中所示的灰度显示电平类似，因此再参考附图5。
附图13和14一起说明了这种实施模式的显示装置的驱动时序图。为便于说明，在附图13和14中以像素P1，1，P1，2，P1，3…Py，x为例。由于地方有限将驱动时序图分为两个图示出，即附图13和14。
参看像素P1，1，在每个子帧点周期(第1 Tsfd，第2 Tsfd，第3 Tsfd，第4 Tsfd，第5 Tsfd，第6 Tsfd，第7 Tsfd和第8 Tsfd)内，在通过D/A转换器电路转换为模拟视频数据后，在像素P1，1写入数字视频数据1，1-1，1，1-2，1，1-3，1，1-4，1，1-5，1，1-6，1，1-7和1，1-8。
类似地，在所有的其它像素写入与子帧点周期对应的模拟视频数据。
因此，这种实施模式的显示装置也能够进行如在上文中实施模式1中的25种灰度显示模式。
当从外部输入模拟视频数据到这种实施模式的显示装置时，输入的模拟数据转换为数字视频数据，并将所转换的数据输入到数字视频数据时间比例灰度处理电路1002。
再次在这种实施模式中考虑一种通用的实例，在该通用实例中，通过时间比例灰度处理电路转将从外部输入的m位数字视频数据的n位数字视频数据换为用于电压灰度法的数字视频数据，以时间比例灰度表示(m-n)位数据的灰度级信息。符号m和n都是等于或大于2的整数，并满足m＞n。
在这种情况下，帧周期(Tf)和子帧周期(Tsf)之间的关系表述如下：
Tf＝2m-n·Tsf
因此，实现(2m-(2m-n-1))种灰度显示模式。
附带地，当实施如在这种实施模式中的点顺序扫描时，从右至左以及从左至右在像素点写图像信号。作为一种替换，也可以随机地在像素点写视频信号或在每隔一个像素、每第三个像素或每第四个像素写图像信号。
[实施模式4]
这种实施模式描述了本发明的显示装置的制造方法。在这里说明的方法中用于有源矩阵电路的TFT和设置在有源矩阵电路外围的驱动器电路的TFT是同时形成的。
[形成岛形半导体层和栅绝缘膜的步骤：附图15A]
在附图15A中，优选非碱性玻璃基底或石英基底用于基底7001。也可以应用具有在其表面形成有绝缘膜的金属基底或硅基底。
在形成有TFT的基底7001的一个表面上，通过等离子体化学汽相淀积法(CVD)或溅射法形成具有厚度为100至400nm的由氧化硅薄膜、氮化硅薄膜或氮氧化硅薄膜制成的基膜7002。例如，用于基膜7002的优选薄膜为一种具有两层结构的膜，在该两层结构中形成有厚度为25至100nm(这里为50nm)的氮化硅薄膜7002和厚度为50至300nm(这里为150nm)的氧化硅薄膜7003。基膜7002阻止来自基底的杂质污染，如果应用石英基底则不需要基膜7002。
接着，通过公知的薄膜形成方法在基膜7002上形成具有厚度为20至100nm的非晶硅膜。虽然取决于其氢的含量，为准备结晶步骤优选在400至550℃对非晶硅膜加热几小时以进行脱氢作用，将氢含量降低到5原子％或更小。可以通过其它形成的方法比如溅射或蒸发来形成非晶硅膜。在这种情况下，充分地降低包含在薄膜中的杂质元素比如氧元素和氮元素是比较理想的。这里可以通过相同的膜形成方法形成基膜和非晶硅膜，以便连续地形成这些膜。在这种情况下，由于它没有被暴露在空气中，能够防止在表面上的污染，这就降低了制造的TFT的特性波动。
在从非晶硅膜中形成晶体硅膜的步骤中可以应用公知的激光结晶技术或热结晶技术。应用促进硅的结晶作用的催化元素通过热氧化作用形成晶体硅膜。其它的选择包括应用微晶硅膜和直接淀积的晶体硅膜。此外，通过应用公知的SOI(硅绝缘体)技术形成晶体硅膜，应用该技术将单晶硅附着到基底。
腐蚀并去掉由此形成的晶体硅膜的不需要的部分，以形成岛形半导体硅层7004至7006。在晶体硅膜上形成有N沟道TFT的区域可以预先掺以浓度大约为1×1015至5×1017cm-3量级的硼(B)以控制阈电压。
然后形成主要包括氧化硅或氮化硅的栅绝缘膜7007以覆盖岛形半导体层7004至7006。栅绝缘膜7007的厚度可以为10至200nm，优选50至150nm。例如，通过等离子体CVD以N2O和SiH4为原料通过形成氮氧化硅膜来制造厚度为75nm的栅绝缘膜，然后在800至1000℃的氧气环境或氯气和氧气混合的环境中热氧化该膜，使其达到115nm(附图15A)。
[n-区的形成：附图15B]
在要形成引线的区域和岛形半导体层7004和7006的整个表面上以及在岛形半导体层7005(包括将成为沟道形成区的区域)的一部分上形成抗蚀剂掩模7008至7011，并通过掺n型杂质元素形成轻微的掺杂区7012。这种轻微的掺杂区7012是一种用于后面形成LDD区域(在本说明书中称为Lov区域，这里“ov”表示“重叠”)的掺杂区域，LDD区域通过在CMOS电路中的n-沟道TFT中的栅绝缘膜与栅电极重叠。在这里形成的轻微掺杂区域中的n型掺杂元素的浓度称为(n-)。因此，轻微掺杂区域7012在本说明书中也可以称为n-区。
应用等离子激发三氢化磷(PH3)而没有质量分离的离子掺杂来掺磷。当然，可替换的是，也可以应用涉及质量分离的离子注入技术。在本步骤中，在栅绝缘膜7007下的半导体层通过膜7007掺有磷。优选掺杂的磷的浓度范围为从5×1017原子/cm3到5×1018原子/cm3，在本实施模式中浓度设定为1×1018原子/cm3。
此后，除去抗蚀剂掩模7008至7011并在400至900℃优选550至800℃的氮气环境中进行热处理1至12小时，激活在本步骤中加入的磷。
[形成栅电极导电膜和引线：附图15C]
以从钽(Ta)、钛(Ti)、钼(Mo)和钨(W)中选择的一种元素或从包含这些元素之中的一种为主要成分的导电材料形成厚度为10至100nm的第一导电膜7013。例如，氮化钽(TaN)或氮化钨(WN)是形成第一导电膜7013的理想材料。以从Ta、Ti、Mo和W中选择的一种元素或从包含这些元素之中的一种为主要成分的导电材料进一步形成厚度为100至400nm的且形成在第一导电膜7013之上的第二导电膜7014。例如，形成厚度为200nm的Ta膜。虽然没有示出，为防止氧化导电膜7013或7014(特别是导电膜7014)在第一导电膜7013之下形成厚度为2至20nm的硅膜是有效的。
[形成p-沟道栅电极和引线电极，形成p+区：附图16A]
形成抗蚀剂掩模7015至7018，并对第一导电膜和第二导电膜(此后看作复合层压薄膜)进行腐蚀以形成p-沟道TFT的栅引线7020和7021和栅电极7019。这里，留下导电膜7022和7023以覆盖将成为n-沟道TFT的区域的整个表面。
继续进行下一步骤，由于抗蚀剂掩模7015至7018起掩模保护的作用而被保留，并且对半导体层7004的要形成p-沟道TFT的部分掺以p型杂质元素。这里可以应用硼作为杂质元素，并且通过应用乙硼烷(B2H6)的离子掺杂法(当然可以应用离子注入法)进行掺杂。这里掺硼的浓度范围为5×1020至3×1021原子/cm3。包含在这里形成的杂质区域中的p型杂质元素的浓度以(p++)表示。因此，在本说明书中称杂质区域7024和7025为p++区。
这里，可替换的是，在应用抗蚀剂掩模7015-7018通过腐蚀以除去栅绝缘膜7007将岛形半导体层7004的一部分暴露后，进行具有p-型杂质元素的掺杂工序。在这种情况下，应用较低的加速电压进行掺杂就足够，以使在岛形半导体层上引起的损坏更小，并且提高生产量。
[形成n-沟道栅电极：附图16B]
然后除去抗蚀剂掩模7015至7018，并形成新的抗蚀剂掩模7026至7029以形成n-沟道TFT的栅电极7030至7031。这里，形成栅电极7030以便通过栅绝缘膜与n-区7012重叠。
[形成n+区：附图16C]
然后除去抗蚀剂掩模7026至7029，并形成新的抗蚀剂掩模7032至7034。接着，实施在n-沟道TFT中形成起源极区或漏极区作用的杂质区的步骤。形成抗蚀剂掩模7034以覆盖n-沟道TFT的栅电极7031。这是用于在后面的步骤中形成LDD区域，该LDD区域不与在有源矩阵电路的n-沟道TFT中的栅电极重叠。
加入具有n型的杂质元素以形成杂质区7035至7039。这里，再次应用三氢化磷(PH3)的离子掺杂技术(当然也可以应用离子注入法)，并将在这些区域中的三氢化磷的浓度设定在1×1020至1×1021原子/cm3之间。包含在这里形成的杂质区域7037至7039中的n型杂质元素的浓度以(n+)表示。因此，在本说明书中称杂质区域7037至7039为n+区。杂质区7035至7036具有已经形成的n-区，因此，严格地说，他们包含的三氢化磷的浓度比杂质区7037至7039稍微更高点。
这里，可替换地，在应用抗蚀剂掩模7032-7034和栅电极7030作为掩模通过腐蚀以除去栅绝缘膜7007将岛形半导体层7005和7006的一部分暴露后，执行具有n-型杂质元素的掺杂工序。在这种情况下，应用较低的加速电压进行掺杂就足够，以使在岛形半导体层上引起的损坏更小，并且提高生产量。
[形成n-区：附图17A]
接着，除去抗蚀剂掩模7032至7034，并在要形成有源矩阵电路的n-沟道TFT的岛形半导体层7006中掺以具有n型的杂质元素。由此在所形成的杂质区7040至7043掺以与上述的n-区相同的浓度或更小的浓度(特别地，5×1016至1×1018原子/cm3)的三氢化磷。包含在这里形成的杂质区域7040至7043中的具有n型的杂质元素的浓度以(n-)表示。因此，在本说明书中称杂质区域7040至7043为n-区。顺便提及，在这一步骤中除了遮掩在栅电极下的杂质区7067以外，每一杂质区都掺有浓度为n-的三氢化磷。然而，三氢化磷浓度是很低以致其影响可以忽略。
[热活化步骤：附图17B]
接着形成保护性绝缘膜7044，该保护性绝缘膜7044以后将成为第一层间绝缘膜的一部分。保护性绝缘膜7044可以包括氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜或结合这些膜而成的复合膜。这些膜的厚度范围为100至400nm。
此后，进行热处理步骤以活化加入的每种浓度的n型或p型杂质元素。这一步骤可以应用炉内退火、激光退火或快速热退火(RTA)。在本实施模式中，通过炉内退火进行激活步骤。在300至650℃(优选400至550℃，在这里为450℃)的氮环境中实施热处理2小时。
在300至450℃包含3至100％的氢的环境中进行进一步热处理1至12小时，使岛形半导体层氢化。晃动在岛形半导体层中与热激活的氢结合的结合物以结束这一步骤。其它的氢化方法包括等离子加氢。
[形成层间绝缘膜、源/漏电极、光-防护膜、像素电极和存储电容：附图17C]
一旦完成活化步骤后，在防护性绝缘膜7044上形成厚度为0.5至1.5μm的层间绝缘膜7045。由防护性绝缘膜7044和层间绝缘膜7045组成的复合薄膜起第一层间绝缘膜的作用。
这之后，形成到达每个TFT的源区或漏区的接触孔以形成源电极7046至7048和漏电极7049和7050。虽然没有示出，在本实施模式中电极包括具有三层结构的复合薄膜，通过溅射在该三层结构中连续形成厚度为100nm的Ti膜、厚度为300nm的含Ti的铝膜和具有厚度为150nm的其它Ti膜。
然后应用厚度为50至500nm(一般200至300nm)的氮化硅膜、氧化硅膜或氮氧化硅膜形成钝化膜7051。接着在这种状态进行氢化处理以有利于改善TFT的特性。例如，在300至450℃包含3至100％的氢的环境中进行热处理1至12小时就足够。当应用等离子加氢法时则能够得到相同的结果。在钝化膜7051的一个位置上形成一个开口，在该位置形成接触孔以连接像素电极和漏电极。
此后，形成由有机树脂制成的第二层间绝缘膜7052，其具有大约1μm的厚度。可以应用聚酰亚胺、丙烯酸类、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、BCB(苯并环丁烯(benzocyclobutene))等作为有机树脂。应用这种有机树脂膜的优点包括膜形方法法简单、由于相对较低的介电常数减小了寄生电容以及具有很好的平整性等。可以应用除了上面所列的有机树脂以外的有机树脂或基于有机物的SiO化合物。这里，应用在应用到基底后热聚合型的聚酰亚胺，并在300℃燃烧以形成膜7052。
接着，在形成有源矩阵电路的区域中在第二层间绝缘膜7052上形成光-防护膜7053。光-防护膜7053包括从铝(Al)、钛(Ti)和钽(Ta)中选择的一种元素或包含这些元素中的一种作为主要成分的膜，其厚度为100至300nm。在光-防护膜7053的表面上，通过阳极氧化或等离子氧化形成厚度为30至150nm(优选50至75nm)的氧化膜7054。这里，应用铝膜或主要包含铝的一种膜用作光-防护膜7053，并且用铝氧化膜(氧化铝膜)作为氧化膜7054。
在这种实施模式中仅在光-防护膜的表面上形成绝缘膜。可以应用汽相淀积法比如等离子化学汽相淀积(CVD)、热化学汽相淀积或溅射来形成绝缘膜。在这种情况下，膜厚度适合于30至150nm(优选50至75nm)。可以应用氧化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜、DLC(与碳类似的金刚石)膜或有机树脂膜用于绝缘膜。也可以应用这些膜组合形成的复合膜。
然后在第二绝缘膜7052中形成到达漏电极7050的接触孔以形成像素电极7055。注意的是，像素电极7056和7057相临近但是为不同的像素。对于像素电极7055至7057，在制造发送型显示装置的情况下应用透明导电膜，在制造反射型显示装置的情况下应用金属膜。这里，为制造发送型显示装置，通过溅射形成厚度为100nm的铟锡氧化膜(ITO)。
这里，在区域7058中形成存储电容器，在区域7058中像素电极7055通过电极氧化膜7054与光-防护膜7053重叠。
这样，完成了具有起驱动器电路作用的CMOS电路的有源矩阵基底和形成在同一基底上的有源矩阵电路。在起驱动器电路作用的CMOS电路中形成有P-沟道TFT7081和n-沟道TFT7082，和在有源矩阵电路中由n-沟道TFT形成像素TFT7083。
CMOS电路的p-沟道TFT7081具有沟道形成区7061和分别形成在p+区中的源极区7062和漏极区7063。n-沟道TFT7082具有沟道形成区7064和源极区7065和漏极区7066和LDD区(此后称为Lov区，这里“ov”表示重叠)7067，LDD区7067通过栅绝缘膜与栅电极重叠。分别在(n-+n+)区中形成源极区7065和漏极区7066，在n-区中形成Lov区7067。
像素TFT7083具有具有沟道形成区7068和7069、源极区7070、漏极区7071、通过栅绝缘膜与栅电极并不重叠的LDD区7072至7075(此后称为Loff区，这里“off”表示“偏置”)和与Loff区7073和7074接触的n+区7076。分别在n+区中形成源极区7070和漏极区7071，在n-区中形成Loff区7072至7075。
在本发明中，依据每个电路所要求的技术参数使形成有源矩阵电路和形成驱动器电路的TFT结构最优化，由此提高半导体设备的操作性能和可靠性。具体地，依据电路技术参数通过适当应用Lov区或Loff区改变n-沟道TFT的LDD区的布置，在相同的基底上实现在其内要求高速操作或对热载流子的防范的TFT结构和在其内要求低OFF电流操作的TFT结构。
例如，n-沟道TFT7082适合于对于高速操作很重要的逻辑电路，比如移位寄存器电路、分频电路、信号分配电路、电平移动器电路和缓冲器电路。在另一方面，n-沟道TFT7083适合于对于低OFF电流操作很重要的电路，比如有源矩阵电路和采样电路(采样保持电路)。
对于沟道长度为3至7μm来说，Lov区的长度(宽度)为0.5至3.0μm，一般地1.0至1.5μm。设置在像素TFT7083中的Loff区7072至7075的长度(宽度)为0.5至3.5μm，一般地2.0至2.5μm。
通过上述步骤，完成有源矩阵基底。
接着，下面描述应用通过上述步骤制造的有源矩阵基底的液晶显示装置的制造过程。
在如附图17C中所述的有源矩阵基底上形成一种定位(alignment)膜(未示)。在这种实施模式中，应用聚酰亚胺作定位膜。然后制备相对的基底。相对的基底包括玻璃基底、由透明电极构成的相对的电极和定位膜(所有这些都未示出)。
在本实施模式中再次应用聚酰亚胺膜制作相对基底的定位膜。在形成定位膜后，进行研磨处理。在本实施模式中用作定位膜的聚酰亚胺具有相对较大的预倾角。
然后通过密封材料或衬片(都未示)应用公知的单元组合方法将经过上述步骤处理的有源矩阵基底和相对的基底彼此相互粘合在一起。在此之后，在基底之间注入液晶，并且应用端密封材料(未示)将基底完全密封。在本实施模式中，应用向列型液晶作为注入的液晶。
由此完成液晶显示装置。
顺便指出，通过激光(一般为准分子激光)使非晶硅膜结晶，替代在本实施模式中描述的非晶硅膜的结晶方法。
此外，可以通过SOI结构(SOI基底)比如SmartCutTM、SIMOX和ELTRANTM替换多晶硅膜来进行其它步骤。
[实施模式5]
这种实施模式描述本发明的另外一种显示装置的制造方法。在这里描述的方法中能够同时制造形成有源矩阵电路的TFT和形成设置在有源矩阵电路外围的驱动器电路的TFT。
[形成岛形半导体层和栅绝缘膜的步骤：附图18A]
在附图18A中，优选非碱性玻璃基底或石英基底用于基底6001。除了这些基底以外，一种可采用的基底是在其表面形成有绝缘膜的金属基底或硅基底。
在形成有TFT的基底6001的一个表面上，通过等离子体化学汽相淀积法(CVD)或溅射法形成具有厚度为100至400nm的由氧化硅薄膜、氮化硅薄膜或氮氧化硅薄膜制成的基膜6002。例如，用于基膜6002的优选薄膜为一种具有两层结构的膜，在该两层结构中形成有厚度为25至100nm(这里为50nm)的氮化硅薄膜6002和厚度为50至300nm(这里为150nm)的氧化硅薄膜6003。基膜6002阻止来自基底的杂质污染，如果应用石英基底则不需要基膜6002。
接着，通过公知的薄膜形成方法在基膜6002上形成具有厚度为20至100nm的非晶硅膜。虽然取决于其氢的含量，为准备结晶步骤优选在400至550℃对非晶硅膜加热几小时以进行脱氢作用，将氢含量降低到5原子％或更小。如果充分地降低包含在薄膜中的杂质元素比如氧元素和氮元素等则可以通过其它形成的方法比如溅射或蒸发形成非晶硅膜。这里可以通过相同的膜形成方法连续地形成基膜和非晶硅膜。在这种情况下，由于在形成基膜后装置没有被暴露在空气中，这使其能够防止表面污染，其降低了制造的TFT的特性波动。
可以应用公知的激光结晶技术或热结晶技术通过非晶硅膜形成晶体硅膜。应用促进硅的结晶作用的催化元素通过热氧化作用形成晶体硅膜。其它的选择包括应用微晶硅膜和直接淀积的晶体硅膜。此外，通过应用公知的SOI(硅绝缘体)技术形成晶体硅膜，通过该技术将单晶硅附着到基底。
腐蚀掉由此形成的晶体硅膜的不需要的部分，以形成岛形半导体硅层6004至6006。在晶体硅膜上形成有N沟道TFT的区域可以预先掺以浓度大约为1×1015至5×1017cm-3量级的硼(B)以控制阈电压。
然后形成主要包括氧化硅或氮化硅的栅绝缘膜6007以覆盖岛形半导体层6004至6006。栅绝缘膜6007的厚度可以为10至200nm，优选50至150nm。例如，通过等离子体CVD以N2O和SiH4为原料通过形成氮氧化硅膜来制造厚度为75nm的栅绝缘膜，然后在800至1000℃的氧气环境或氯气和氧气混合的环境中热氧化该膜，使其厚度达到115nm(附图18A)。
[形成n-区：附图18B]
在要形成引线的区域和岛形半导体层6004和6006的整个表面上以及在岛形半导体层6005(包括将成为沟道形成区的区域)的一部分上形成抗蚀剂掩模6008至6011，并通过掺n型杂质元素形成轻微的掺杂区6012和6013。这些轻微的掺杂区6012和6013是一种用于后面形成的在CMOS电路中的LDD区域(在本说明书中称为Lov区域，这里“ov”表示“重叠”)的掺杂区域，LDD区域通过n-沟道TFT中的栅绝缘膜与栅电极重叠。在这里形成的轻微掺杂区域中的n型掺杂元素的浓度称为(n-)。因此，轻微掺杂区域6012和6013可以称为n-区。
应用在其上没有质量分离的等离子体激发三氢化磷(PH3)通过离子掺杂来掺磷。当然，可替换的是也可以应用涉及质量分离的离子注入技术。在本步骤中，在栅绝缘膜6007下的半导体层通过膜6007掺有磷。优选掺杂的磷的浓度为范围为从5×1017原子/cm3至5×1018原子/cm3，这里该浓度设定为1×1018原子/cm3。
此后，除去抗蚀剂掩模6008至6011并在400至900℃优选550至800℃的氮气环境中进行热处理1至12小时，激活在这一步骤中加入的磷。
[形成用于栅电极和引线的导电膜：附图18C]
以从钽(Ta)、钛(Ti)、钼(Mo)和钨(W)中选择的一种元素或以从包含这些元素中的一种为主要成分的导电材料形成厚度为10至100nm的第一导电膜6014。例如，氮化钽(TaN)或氮化钨(WN)是形成第一导电膜6014的理想材料。以从Ta、Ti、Mo和W中选择的一种元素或从包含这些元素中的一种为主要成分的导电材料进一步形成厚度为100至400nm的且形成在第一导电膜6014之上的第二导电膜6015。例如，形成厚度为200nm的Ta膜。虽然没有示出，为防止氧化导电膜6014或6015(特别是导电膜6015)在第一导电膜6014之下形成厚度为2至20nm的硅膜是有效的。
[形成p-沟道栅电极和引线电极，形成p+区：附图19A]
形成抗蚀剂掩模6016至6019，并对第一导电膜和第二导电膜(此后看作层压复合薄膜)进行腐蚀以形成p-沟道TFT的栅引线6021和6022和栅电极6020。留下导电膜6023和6024以覆盖要成为n-沟道TFT的区域的整个表面。
继续进行下一步骤，由于抗蚀剂掩模6016至6019起掩模的作用而仍然被保留，并且对半导体层6004的要形成p-沟道TFT的部分掺以p型杂质元素。这里可以应用硼作为杂质元素，并且通过应用乙硼烷(B2H6)的离子掺杂法(当然可以应用离子注入法)进行掺杂。这里掺硼的浓度范围为5×1020至3×1021原子/cm3。包含在这里形成的杂质区域中的p型杂质元素的浓度以(p++)表示。因此，在本说明书中称杂质区域6025和6026为p++区。
这里，可替换地，在应用抗蚀剂掩模6016-6019通过腐蚀并除去栅绝缘膜6007将岛形半导体层6004的一部分暴露后，进行具有p-型杂质元素的掺杂工序。在这种情况下，应用较低的加速电压进行掺杂就足够，以使在岛形半导体层上引起的损坏更小，并且提高生产量。
[形成n-沟道栅电极：附图19B]
然后除去抗蚀剂掩模6016至6019，并形成新的抗蚀剂掩模6027至6030以形成n-沟道TFT的栅电极6031至6032。这里，形成栅电极6031以便通过栅绝缘膜与n-区6012、6013重叠。
[形成n+区：附图19C]
然后除去抗蚀剂掩模6027至6030，并形成新的抗蚀剂掩模6033至6035。接着，进行在n-沟道TFT中形成起源区或漏极区作用的杂质区的步骤。形成抗蚀剂掩模6035以覆盖n-沟道TFT的栅电极6032。这是用于在后面步骤中形成LDD区域，该LDD区域不与在有源矩阵电路的n-沟道TFT的栅电极重叠。
加入n型的杂质元素以形成杂质区6036至6040。这里，再次应用三氢化磷(PH3)的离子掺杂法(当然也可以应用离子注入法)，并将在这些区域中的三氢化磷的浓度设定在1×1020至1×1021原子/cm3之间。包含在这里形成的杂质区域6038至6040中的杂质元素的浓度以(n+)表示。因此，在本说明书中称杂质区域6038至6040为n+区。杂质区6036至6037具有已经形成的n-区，因此，严格地说，他们包含的三氢化磷的浓度比杂质区6038至6040稍微更高点。
这里，作为一种替换方式，在应用抗蚀剂掩模6033-6035通过腐蚀以除去栅绝缘膜6007将岛形半导体层6005和6006的一部分暴露后，进行具有n-型杂质元素的掺杂工序。在这种情况下，应用较低的加速电压进行掺杂就足够，以使在岛形半导体层上引起的损坏更小，并且提高生产量。
[形成n-区：附图20A]
接着，去掉抗蚀剂掩模6033至6035，并在将要形成有源矩阵电路的n-沟道TFT的岛形半导体层6006中掺以具有n型的杂质元素。由此在所形成的杂质区6041至6044中掺以与上述的n-区相同浓度或更小浓度(具体地，5×1016至1×1018原子/cm3)的三氢化磷。包含在这里形成的杂质区域6041至6044中的具有n型的杂质元素的浓度以(n-)表示。因此，在本说明书中称杂质区域6041至6044为n-区。顺便提及，在这一步骤中除了遮掩在栅电极下的杂质区6068的每一杂质区都掺有浓度为n-的三氢化磷。然而，三氢化磷浓度是很低以致其影响可以忽略。
[热活化步骤：附图20B]
接着形成保护性绝缘膜6045，该保护性绝缘膜6045以后将成为第一层间绝缘膜的一部分。保护性绝缘膜6045可以包括氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜或包括这些膜的相层叠结合形成的复合膜。这些膜的厚度范围为100至400nm。
此后，进行热处理步骤以激活加入的不同浓度的n型或p型的杂质元素。这一步骤可以采用炉内退火、激光退火或快速热退火(RTA)。这里，通过炉内退火实施激活步骤。在300至650℃(优选400至550℃，在这里为450℃)的氮环境中实施热处理2小时。
在300至450℃包含3至100％的氢的环境中进一步热处理1至12小时，使岛形半导体层氢化。晃动在岛形半导体层中与热激活的氢结合的结合物以结束这一步骤。其它的氢化方法包括等离子加氢(用等离子体激活氢)。
[形成层间绝缘膜、源/漏电极、光-防护膜、像素电极和存储电容：附图20C]
一旦完成活化步骤后，在防护性绝缘膜6045上形成厚度为0.5至1.5μm的层间绝缘膜6046。由防护性绝缘膜6045和层间绝缘膜6046组成的复合薄膜起第一层间绝缘膜的作用。
这之后，形成到达每个TFT的源区或漏区的接触孔以形成源电极6047至6049和漏电极6050和6051。虽然没有示出，在本实施模式中这些电极每个都是由具有三层结构的复合薄膜制成，通过溅射在该三层结构中连续形成厚度为100nm的Ti膜、厚度为300nm的含Ti的铝膜和具有厚度为150nm的其它Ti膜。
然后应用厚度为50至500nm(一般200至300nm)的氮化硅膜、氧化硅膜或氮氧化硅膜形成钝化膜6052。随后在这种状态进行氢化处理以有利于改善TFT的特性。例如，在300至450℃包含3至100％的氢的环境中进行热处理1至12小时就足够。当应用等离子加氢法时则能够得到相同的结果。在钝化膜6052的一个位置上形成一个开口，在该位置形成接触孔以连接像素电极和漏电极。
此后，形成由有机树脂制成的第二层间绝缘膜6053，其有大约1μm的厚度。可以应用聚酰亚胺、丙烯酸类、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、BCB(苯并环丁烯)等作为有机树脂使用。应用这种有机树脂膜的优点包括膜形成工艺简单、由于相对较低的介电常数降低了寄生电容以及具有很好的平整性等。可以应用除了上面所列的有机树脂以外的有机树脂或基于有机物的SiO化合物。这里，应用在应用到基底后的热聚合型的聚酰亚胺，并在300℃加热以形成膜6053。
接着，在将要形成有源矩阵电路的区域中在第二层间绝缘膜6053上形成光-防护膜6054。光-防护膜6054是由从铝(Al)、钛(Ti)和钽(Ta)中选择的一种元素或包含这些元素中的一种为主要成分的膜制成的，其厚度为100至300nm。通过阳极氧化或等离子氧化，在光-防护膜6054的表面上形成厚度为30至150nm(优选50至75nm)的氧化膜6055。这里在本实施模式中，应用铝膜或主要包含铝的一种膜用作光-防护膜6054，并且用铝氧化膜(氧化铝膜)作为氧化膜6055。
在本实施模式中仅在光-防护膜的表面上形成绝缘膜。可以应用汽相淀积法比如等离子化学汽相淀积(CVD)、热化学汽相淀积或溅射来形成绝缘膜。在这种情况下，膜厚度也适合于30至150nm(优选50至75nm)。可以应用氧化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜、DLC(与碳类似的金刚石)膜或有机树脂膜用于绝缘膜。也可以应用这些膜组合形成的复合膜。
然后在第二绝缘膜6053中形成到达漏电极6051的接触孔以形成像素电极6056。顺便指出，像素电极6057和6058相临近但是为不同的像素。对于像素电极6056至6058，在制造透射型显示装置的情况下应用透明导电膜，在制造反射型显示装置的情况下应用金属膜。这里在本实施模式中，为制造发送型显示装置，通过溅射形成厚度为100nm的铟锡氧化膜(ITO)。
这里，使用像素电极6056通过电极氧化膜6055与光-防护膜6054重叠的区域6059形成存储电容器。
这样，完成了具有起驱动器电路作用的CMOS电路的有源矩阵基底和形成在同一基底上的有源矩阵电路。在起驱动器电路作用的CMOS电路中形成有P-沟道TFT6081和n-沟道TFT6082，在有源矩阵电路中通过n-沟道TFT形成像素TFT6083。
CMOS电路的p-沟道TFT6081具有沟道形成区6062和分别形成在p+区中的源极区6063和漏极区6064。n-沟道TFT6082具有沟道形成区6065和源极区6066和漏极区6067和LDD区6068和6069，LDD区6068和6069通过栅绝缘膜与栅电极重叠(此后称为Lov区，这里“ov”表示重叠)。分别在(n-+n+)区中形成源极区6066和漏极区6067，在n-区中形成Lov区6068和6069。
像素TFT6083具有沟道形成区6070和6071、源极区6072、漏极区6073、通过栅绝缘膜与栅电极并不重叠的LDD区6074至6077(此后称为Loff区，这里“off”表示“偏离”)和与Loff区6075和6076接触的n+区6078。分别在n+区中形成源极区6072和漏极区6073，在n-区中形成Loff区6074至6077。
在本发明中，依据每个电路要求的技术参数使形成有源矩阵电路和形成驱动器电路的TFT结构最优化，由此提高半导体设备的操作性能和可靠性。具体地，依据电路技术参数改变在n-沟道TFT中的LDD区的布置和选择Lov区或Loff区实现在TFT结构的相同基底上形成，该TFT结构对于高速操作或对热载流子的防范很重要，以及该TFT结构对于低OFF电流操作也很重要。
例如，在有源矩阵显示装置中，n-沟道TFT6082适合用于逻辑电路，在该逻辑电路中进行高速操作很重要，比如移位寄存器电路、分频电路、信号分配电路、电平移动器电路和缓冲器电路。在另一方面，n-沟道TFT6083适合于对于低OFF电流操作很重要的电路，比如有源矩阵电路和采样电路(采样保持电路)。
对于沟道长度为3至7μm来说，Lov区的长度(宽度)为0.5至3.0μm，一般地1.0至1.5μm。设置在像素TFT6083中的Loff区6073至6076的长度(宽度)为0.5至3.5μm，一般地2.0至2.5μm。
应用通过上述步骤制造的有源矩阵基底为基础制造显示装置。制造方法的实例参见实施模式4。
[实施模式6]
附图21所示为用于本发明的液晶显示装置的有源矩阵基底的另一种结构的实例。参考标号8001表示p-沟道TFT，标号8002、8003和8004表示n-沟道TFT。TFT8001、8002、8003和8004构成驱动器的电路部分，而TFT8004为有源矩阵电路的一部分。
参考标号8005至8013表示组成有源矩阵电路的像素TFT的半导体层。标号8005、8009和8013为n+区，标号8006、8008、8010和8012为n-区，和标号8007和8011表示沟道形成区。标号8014表示绝缘膜的盖层，提供该盖层以在沟道形成区中形成偏离部分。
至于本实施模式，参见本申请人的日本专利申请No.Hei 11-67809的。
[实施模式7]
在本发明的上述液晶显示装置中，可以应用除了TN液晶以外的各种液晶。例如，可使用的液晶材料包括如下材料：公开在H.Furue等人的题为“Characteristics and Driving Scheme of Polymer-Stabilized Monostable FLCDExhibiting Fast Response Time and High Contrast Ratio with Gray-ScaleCapability”(1998年，SID)中的材料、公开在T.Yoshida等人的题为“AFull-Color Tresholdless Antiferroelectric LCD Exihibiting Wide Viewing Anglewith Fast Response Time”(1997年，SID DIGEST，841)中的材料、公开在S.Inui等人的题为“Tresholdless Antiferroelectricity in Liquid Crystals and itsApplication to Displays”(1996，J.Mater.Chem.6(4)，671-673)中的材料和公开在美国专利US 5,594,569中的材料。
在一定的温度范围具有反铁电状态的液晶称为反铁电液晶。在具有反铁电液晶的混合液晶中，有一种称为无阈值(thresholdless)反铁电混合液晶，其具有相对于电场透射率连续变化的电光响应特性。一些无阈值反铁电混合液晶具有V形的电光响应特性，在这些无阈值的反铁电混合液晶中已经发现它们的驱动电压大约为±2.5V(具有约1至2μm的厚度)。
这里，参考附图22，根据光的透射率相对于所施加的电压，附图22说明了一种具有V形的电光响应特性的无门限的反铁电混合液晶特性实例。在附图22所示的曲线图中，纵轴表示透射率(任意单位)和横轴表示所施加的电压。在液晶显示装置的入射侧面上的起偏振片透射轴与无门限的反铁电混合液晶的近晶层的法线方向基本平行设置，该无门限的反铁电混合液晶与液晶显示装置的研磨方向基本一致。在另一方面，设置发射侧的起偏振片透射轴，使其基本形成穿过尼科耳棱镜(Nicol)到达在入射侧的起偏振片的透射轴线。
如附图22所示，可以理解的是应用这种无阈值的反铁电混合液晶能够使低电压驱动和灰度显示成为可能。
在具有模拟驱动器的液晶显示装置中在应用这种无阈值的反铁电混合液晶的情况下，例如将对视频信号的采样电路的电源电压抑制到大约5至8V。因此，可以降低驱动器的工作供电电压以实现具有较低的功耗并具有较高的可靠性的液晶显示装置。
此外，在具有数字驱动器的液晶显示装置中在应用具有这种较低的电压驱动的无阈值反铁电混合液晶的情况下，可以降低D/A转换器电路的电压的输出以降低D/A转换器电路的运行供电电压和降低驱动器的运行供电电压。因此，可以实现一种具有降低了的功耗但具有较高的可靠性的液晶显示装置。
因此，当应用具有相对较小的宽度(例如，0至500nm，或0至200nm)的LDD区(轻微的掺杂区)的TFT时使用具有这种低电压驱动的无阈值的反铁电混合液晶也是有效的。
一般地，无阈值的反铁电混合液晶的自发极化较大，液晶本身的介电常数较高。由于这个原因，对于液晶显示装置当应用无阈值的反铁电混合液晶时，要求较大的像素存储电容器。因此，优选应用在自发极化中较小的无阈值的反铁电混合液晶。作为一种变型，当应用线性顺序驱动作为液晶显示装置的驱动方法时，将电压灰度级写入像素的周期(像素馈给周期)延长以使可以补充较小的存储电容器。
应用这种无阈值的反铁电混合液晶可以实现低电压驱动，由此实现低功耗的液晶显示装置。
顺便提及，只要液晶具有如附图22所示的电-光特性，它就可以用作本发明的液晶显示装置的显示介质。
[实施模式8]
上文所述的本发明的显示装置可以用于如附图23所示的三面板型的投影仪(放映机)。
在附图23中，参考标号2401表示一白光源，标号2402至2405表示分光镜，标号2406和2407表示全反射镜，标号2408至2410表示本发明的显示装置，标号2411表示凸透镜。
[实施模式9]
上文所述的本发明的显示装置可以用于如附图24所示的三面板型的投影仪(放映机)。
在附图24中，参考标号2501表示一白光源，标号2502和2505表示分光镜，标号2504至2506表示全反射镜，标号2507至2509表示本发明的显示装置，标号2510表示分光棱镜，标号2511表示凸透镜。
[实施模式10]
在上文所述的实施模式1至3中所述的本发明的显示装置可以用于如附图25所示的单面板型的投影仪(放映机)。
在附图25中，参考标号2601表示包括灯和反光镜的白光源，标号2602、2603和2604表示有选择型性地分别反射波长在蓝光、红光和绿光波长范围中的光的分光镜。标号2605表示由许多微型透镜组成的微型透镜组。参考标号2606表示本发明的显示板，标号2607表示场透镜，标号2608表示凸透镜和标号2609表示屏幕。
[实施模式11]
在上面的实施模式8至10中的投影仪根据他们的放映方式可以分为后置式投影仪和前置式投影仪。
附图26A所示为一种前置式投影仪，其包括一主机体10001、一本发明的显示装置10002、一光源10003和一光学系统10004和一屏幕10005。虽然在附图26A中所示的为一种并入了一个显示装置的前置型的投影仪，它还可以并入三个显示装置(分别对应于光R、G和B)以实现更高分辨率和更高清晰度的前置式投影仪。
附图26B所示为一种后置式投影仪，其包括一主机体10006、一显示装置10007、一光源10008、一反光器10009和一屏幕10010。在附图26B中所示的为一种并入了三个有源矩阵半导体显示装置(分别对应于光R、G和B)的后置型的投影仪。
[实施模式12]
本实施模式说明一种实例，在该实例中将本发明的显示装置应用到护目镜型显示器中。
参考附图27。标号2801表示护目镜型显示器的主机体，标号2802-R、2802-L表示本发明的显示装置，标号2803-R、2803-L表示发光二级管(LED)背照光源，2804-R、2804-L表示光学元件。
[实施模式13]
在本实施模式中，将LED用于本发明的显示装置的背照光源以实现场顺序运行。
在附图28中的场顺序驱动方法的时序图说明了写视频信号的起始信号(Vsync信号)、用于红光(R)、绿光(G)和蓝光(B)的发光时序信号(R、G和B)和视频信号(VIDEO)。Tf表示帧周期。Tr、Tg和Tb分别表示点亮红(R)的、绿(G)的和蓝(B)的LED的点亮周期。
输送到显示装置的视频信号是通过沿着时基压缩视频数据到原始数据大小的三分之一而得到的一种信号，比如R1，该R1信号是从外部输入来的并对应于红的。输送到显示板的一视频信号G1是通过沿着时基压缩视频数据到原始数据大小的三分之一而得到的一种信号，该G1信号是从外部输入来的并对应于绿的。输送到显示板的一视频信号B1是通过沿着时基压缩视频数据到原始数据大小的三分之一而得到的一种信号，该B1信号是从外部输入来的并对应于蓝的。
在场顺序驱动方法中，在LED点亮周期：TR周期、TG周期和TB周期中分别点亮R、G和B LED。在红的LED点亮周期(TR)中将对应于红的视频信号(R1)输送到显示板以写一屏红色图像到显示板。在绿的LED点亮周期(TG)中将对应于绿的视频信号(G1)输送到显示板以写一屏绿色图像到显示板。在蓝的LED点亮周期(TB)中将对应于蓝的视频信号(B1)输送到显示板以写一屏蓝色图像到显示板。这三次写图像的操作完成了一帧图像。
[实施模式14]
本实施模式结合附图29说明了一实例，在该实例中将本发明的显示装置应用到笔记本计算机。
参考标号23001表示笔记本计算机的主机体，标号23002表示本发明的显示装置。LED用于背照光源。可替换的是，背照光源可以应用在已有技术中的阴极射线管。
[实施模式15]
本发明的显示装置具有各种不同的应用。在本实施模式中，说明一种装有本发明的显示装置的半导体设备。
这种半导体设备包括摄象机、静照相机、汽车导航系统、个人计算机、便携式信息终端(移动式计算机、移动电话等)。这种实例如附图30所示。
附图30A所示为一移动电话，包括：主壳体11001、声音输出部分11002、声音输入部分11003、本发明的显示装置11004、操作开关11005和天线11006。
附图30B所示为一摄象机，包括：主壳体12001、本发明的显示装置12002、声频输入单元12003、操作开关12004、电池12005和图像接收单元12006。
附图30C所示为一移动计算机，包括：主壳体13001、摄像机单元13002、图像接收单元13003、操作开关13004和本发明的显示装置13005。
附图30D所示为一便携式本(电子本)，包括：主壳体14001、本发明的显示装置14002和14003、存储介质、操作开关14005和天线11006。
附图31A所示为一个人计算机，其包括：主壳体2601、图像输入部分2602、显示装置2603、键盘2604等。本发明的电光装置能够用到显示装置2603，并能够将本发明的半导体电路用到CPU、存储器或类似的装置中。
附图31B是一电子游戏设备(游戏设备)，其包括主壳体2701、记录介质2702、显示装置2703和控制器2704。在具有壳体2705和显示装置2706的显示器中再现从电子游戏设备中输入的声音和图像。在控制器2704和主壳体2701或电子游戏设备和显示器之间的通信装置可以应用有线通信、无线通信或光学通信。在本实施模式中，应用这样一种结构：在传感器部分2707和2708中能够检测红外辐射。本发明的电光设备能够应用到显示装置2703和2706中，并且本发明的半导体电路也能够用于CPU、存储器或类似的装置中。
附图31C所示为一种播放器(图像再现设备)，该播放器应用一在其上记录程序记录介质(以后简单称为记录介质)，该播放器由主壳体12801、显示装置12802、扬声器部分12803、记录介质12804和操作开关12805。需指出的是，DVD(数字通用盘)或CD能够作为本装置的记录介质，并且它能够用于音乐欣赏、电影欣赏、游戏和互连网。本发明还能够用于显示装置12802、CPU、存储器或类似的装置中。
附图31D是数字照相机，其包括主壳体2901、显示装置2902、目镜部分2903、操作开关2904和图像接收部分(未示)。本发明还能够用到显示装置2902、CPU、存储器或类似的装置中。
[实施模式16]
本实施模式描述了一种实例，在该实例中制造一种EL(电致发光)显示装置作为本发明的显示装置。
附图32A为依据本实施模式的EL显示装置的顶视图。在附图32A中，参考标号4010表示基底，标号4011表示像素部分，标号4012表示源侧驱动器电路，标号4013表示栅侧驱动器电路。每个驱动器电路通过引线4014至4016连接到FPC4017，并进一步连接到外部设备。
附图31B所示为依据本实施模式的EL显示装置的剖面结构图。设置覆盖件16000、密封材料1700和密封剂(第二密封材料)17001以至少密封像素部分，密封驱动器电路和像素部分更好。
用于驱动器电路的TFT(需注意的是，这里所示为具有n-沟道TFT和p-沟道TFT组合的CMOS电路)4022和用于像素部分的TFT(注意的是，这里所示为仅为用于控制流向EL元件的电流的TFT)4023形成在基底4010和基膜4021上。
完成驱动器电路的TFT4022和像素部分的TFT4023后，在由树脂材料制成的层间绝缘膜(平直的膜)4026上形成像素电极4027，该像素电极4027是由透明导电膜制成，并电连接到像素部分的TFT4023的漏极。可用的透明电极膜是由氧化铟和氧化锡的混合物(称为ITO)或氧化铟和氧化锌的混合物制成。在形成像素电极4027后，形成绝缘膜4028并在像素电极4027上形成开口。
接着形成EL层4029。EL层4029具有复合结构，在该复合结构中公知的EL材料(空穴注入层、空穴运载层、光发射层、电子运载层或电子注入层)随意结合组成复合层或仅有单层结构。在形成每一种结构中应用公知的技术。将EL材料分为低分子材料和大分子(聚合体)材料。蒸发法用于低分子材料而单测法比如旋涂、印刷方法和墨水喷射法可以用于聚合材料。
在这种实施模式中，使用荫罩应用蒸发法以形成EL层。应用荫罩以形成能够对每一像素发射不同波长的光的光发射层(红色光发射层，绿色光发射层，兰色光发射层)，以实现彩色显示。还有另外的彩色显示系统，其中一种彩色显示系统是综合应用彩色变换层(CCM)和滤色器的系统，另一种是综合使用白光发射层和滤色器的系统。可以应用这些系统中的任何系统。当然EL显示装置可以具有单色光发射。
在形成EL层4029后，形成阴极4030。理想的是，尽可能地除尽出现在阴极4030和EL层4029之间的湿气和氧气。因此需要一种装置，以在真空中连续地形成将阴极4030和EL层4029或在惰性环境中形成EL层4029以形成阴极4030而没有将其暴露在空气中。在本实施模式中通过应用多腔室(multi-chamber)系统(群集工具系统)的膜形成装置完成这种膜的形成。
本实施模式应用一种多层复合结构作为阴极4030，该复合结构由LiF(氟化锂)膜和Al(铝)膜组成。具体地说，通过蒸发法在EL层4029上形成厚度为1nm的LiF(氟化锂)膜，并在其上形成厚度为300nm的铝膜。当然也可以应用一种MgAg(一种公知的电极材料)电极。然后阴极4030与在标号4031所示的区域中的引线4016相连接。引线4016是用于给阴极4030输送给定电压的电源线，并且通过导电膏材料4032连接到FPC4017。
为将阴极4030电连接到在4031所示的区域中的引线4016，必须在层间绝缘膜4026和绝缘膜4028中形成接触孔。这些孔形成在腐蚀层间绝缘膜4026(在形成用于像素电极的接触孔中)和在腐蚀绝缘膜4028(在形成EL层形成之前形成的开口中)中。可替换的是，当要腐蚀绝缘膜4028时，一次在层间绝缘膜4026和绝缘膜4028中都形成接触孔。在这种情况下，如果层间绝缘膜4026和绝缘膜4028是由相同的树脂制成的，则可以得到极好的形状的接触孔。
形成钝化膜16003、填充材料16004和覆盖部件16000以覆盖所形成的EL元件的整个表面。
在覆盖部件16000和基底14010里面设置密封材料17000，并在密封材料17000的外面形成密封层(第二密封材料)17001，以便密封所形成的EL元件。
这里，填充材料16004也起粘合剂的作用以将覆盖部件16000粘住。可用作填充的材料有PVC(聚氯乙烯)、环氧树脂、硅酮树脂、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)或EVA(乙烯醋酸乙烯酯)。可取的是，在填充材料16004的里面提供干燥剂，这是因为它具有吸湿效果。
填充材料16004包含衬片。该衬片可以是由比如BaO(氧化钡)的粒状物质制成，这样使衬片本身具有吸湿特性。
当设置衬片时，钝化膜16003能够解除衬片压力。可以从钝化膜独立地形成缓解衬片压力的树脂膜。
可用的覆盖部件16000的实例包括玻璃板、铝板、不锈钢板、FRP(玻璃纤维增强塑料)板、PVF(聚氟乙烯)膜、MylarTM膜、聚酯膜和聚丙烯膜。如果应用PVB或EVA作为填充材料16004，可取的是，覆盖部件是具有这种结构的片状：在该结构中厚度为几十μm的铝箔夹在PVF膜和MylarTM膜之间。
根据从EL元件发射出的光的方向(光发射方向)，要求覆盖部件16000的光-防护特性。
穿过由基底24010所确定的间隙并经密封材料17000和密封剂17001将引线4016电连接到FPC4017。这里虽然说明的是引线4016，其它引线即引线4014和4015类似地在密封材料17000和密封剂17001下经过，以与FPC4017电连接。
[实施模式17]
在这种实施模式中结合附图33A和33B描述一种制造与在实施模式16中所述的EL显示装置的结构不同的EL显示装置的实例。与在附图32A和32B中相同的参考标号表示相同的部件，因此省去对其的说明。
附图33A所示为依据本实施模式的EL显示装置的顶视图，附图33B为沿着在附图33A中的A-A’线的剖面图。
这里的生产程序接着在实施模式16中形成覆盖EL元件的表面的钝化膜10003进行描述。
设置填充材料16004以进一步覆盖EL元件。这种填充材料16004也起粘合剂的作用以将覆盖部件16000粘住。可用作填充的材料有PVC(聚氯乙烯)、环氧树脂、硅酮树脂、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)或EVA(乙烯醋酸乙烯酯)。可取的是，在填充材料16004的里面提供干燥剂，以保持吸湿效果。
填充材料16004包含衬片。该衬片可以是由比如BaO(氧化钡)的粒状物质制成，这样使衬片本身具有吸湿特性。
当设置衬片时，钝化膜16003能够缓解了衬片压力。可以由钝化膜独立地形成缓解衬片压力的树脂膜。
可用的覆盖部件16000的实例包括玻璃板、铝板、不锈钢板、FRP(玻璃纤维增强塑料)板、PVF(聚氟乙烯)膜、MylarTM膜、聚酯膜和聚丙烯膜。如果应用PVB或EVA作为填充材料16004，可取的是，覆盖件是具有这种结构的片状：在该结构中厚度为几十μm的铝箔夹在PVF膜和MylarTM膜之间。
根据从EL元件发射出的光的方向(光发射方向)，要求覆盖部件16000的光-防护特性。
在应用填充材料16004将覆盖部件16000粘合后，连接上框架构件16001以覆盖填充材料16004的侧面(暴露的面)。应用密封材料(起粘合的作用)16002粘合框架构件16001。这里，如果EL层的热阻抗允许，使用光凝固树脂为密封材料16002固然好，但也可以使用热凝固树脂。理想的是密封材料16002是一种能够透过更少的湿气和氧气的材料。此外，密封材料16002包含干燥剂。
穿过在密封材料16002和基底4010之间的间隙将引线4016电连接到FPC4017。这里虽然说明的是引线4016，其它引线即引线4014和4015类似地在密封材料16002下经过，以与FPC4017电连接。
[实施模式18]
本实施模式的描述将参考如下：更详细地描述了在EL显示板中的像素部分的剖面结构的附图34、说明顶部结构的附图35A和说明电路图的附图35B。在附图34、附图35A和附图35B中使用共同的参考标号，以便在每一附图中的参考标号也能够在其它附图中找到。
在附图34中，设置在基底3001上的开关TFT3002可以应用在本发明中描述的TFT结构或应用公知的TFT结构。本实施模式应用双栅极结构，在结构和制造工序上其没有多少不同，因此省掉说明。不过值得注意的是，由于两个TFT实质串联设置，由此这种双栅极结构具有降低OFF电流值的优点。在这种实施模式中除了应用双栅极结构外，也可以应用单栅极结构、三栅极结构或多栅极结构的TFT。
应用NTFT形成电流控制TFT3003。这里，开关TFT3002的漏极引线3035通过引线3036电连接到电流控制TFT的栅电极3037。3038所示的引线是电连接开关TFT3002的栅电极3039a、3039b的栅引线。
电流控制TFT是控制在EL元件中流动的电流量的元件，由流入的大电流引起的热量和热载流子极易使该电流控制TFT老化。因此，本发明的这种结构是很有效的，即在该结构中将LDD区设置在电流控制TFT的漏极侧以使通过栅绝缘膜与栅电极重叠。
在本实施模式中虽然电流控制TFT3003是一种具有单栅极结构TFT，也可以采用多栅极结构的TFT，在该多栅极结构中许多TFT串联。可替换地，假设TFT3003采用这样的结构：许多TFT彼此并联以实际上将沟道形成区划分为许多部分，以实现极有效的热辐射。这种结构对于防范热引起的老化是有效的。
如附图35A所示，连到电流控制TFT3003的栅电极3037的引线通过在3004所示的区域中的绝缘膜与电流控制TFT3003的漏电极3040重叠。这里，在3004所示的区域中形成电容器。电容器3004起保持施加到电流控制TFT3003的栅极上的电压(栅压)的作用。将漏极引线3040连到电流输送线(电源线)3006，并施加恒定电压。
在开关TFT3002和电流控制TFT3003上形成钝化膜3041，并形成由树脂绝缘膜制成的均匀膜3042。应用均匀膜3042使由TFT引起的水平差变平整是很重要的。后面形成的EL层很薄以致水平差的出现有时使发射光产生麻烦。因此，理想的是，在形成像素电极之前进行平整以便在尽可能平整的表面上形成EL层。
标号3043所示为由具有较高反射率的导电膜制成的像素电极(EL元件的阴极)，该像素电极电连接到电流控制TFT3003的漏极。可取的是，像素电极3043的材料是低阻抗的导电膜比如铝合金膜、铜合金膜、银合金膜或这些膜的复合膜。当然，可以应用这些膜与其他导电膜一起形成多层复合结构。
由绝缘膜(优选树脂)制成的触排3044a、3044b形成凹槽(对应于像素)，由此在该凹槽中形成光发射层3045。虽然这里尽示出了一个像素，分别形成对应于R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)的光发射层。应用π共轭聚合材料作为形成光发射层的一种有机EL材料。有代表性的聚合材料包括基于聚对亚苯基次亚乙烯基(polyparaphenylene vinylene)(PPV)、聚乙烯咔唑(PVK)和聚芴等的材料。
在基于PPV的各种形式的有机EL材料中，例如公开在H.Shenk，H.Becker，O.Gelsen，E.Kluge，W.Kreuder，H.Spreitzer等人的题为“Polymersfor Light Emitting Diodes”(Euro Display，Proceedings，1999，pp.33-37)或日本申请专利No.Hei 10-92576中提出了一种可用材料。
具体地说，将氰基聚苯次亚乙烯基(cyanopolyphenylene vinylene)用于发射红光的光发射层，将聚苯次亚乙烯基(polyphenylene vinylene)用于发射绿光的光发射层，将聚苯次亚乙烯基或聚烃基亚苯基(polyalkylphenylene)用于发射蓝光的光发射层。适当的膜厚度为30至150nm(优选40至100nm)。
然而，上文描述了可用作光发射层的有机EL材料的实例，但这并不构成对本发明的限制。可以通过自由结合光发射层、电荷运载层和电荷注入层来形成该EL层(一种用于发射光并运载载流子来发射光的层)。
可替换在本实施模式所示的实例中用作光发射层的聚合材料有例如克分子低的有机EL材料。对于电荷运载层和电荷注入层也可以应用有机材料比如碳化硅。一些公知的材料可以用于这些有机EL材料和无机材料。
在本实施模式中的EL层具有复合结构，在该复合结构中在光发射层3045上形成由PEDOT(polytiophene)或PAni(聚苯胺)制成的空穴注入层3046。在空穴注入层3046上应用透明导电膜形成阴极3047。在本实施模式的这种情况下，在光发射层3045中产生的光朝顶面发射(朝上经过TFT)，这要求阴极具有光透光度。应用氧化铟和氧化锡的化合物或氧化铟和氧化锌的化合物形成透明导电膜，优选的材料是一种能够在尽可能低的温度形成膜的材料，因为在形成具有较低的热阻抗的光发射层和空穴注入层后形成透明导电膜。
一旦形成阴极3047后就完成EL元件3005。这里的EL元件3005指一种电容器，该电容器由像素电极(阴极)3043、光发射层3045、空穴注入层3046和阴极3047组成。如附图35A所示，像素电极3043几乎延伸到整个像素的区域，以便使整个像素起EL元件的作用。因此，光透射效率很高，产生明亮的图像显示。
在本实施模式中，在阴极3047上进一步形成第二钝化膜3048。可取的是，第二钝化膜3048是一种氮化硅膜或氮氧化硅膜。形成这种第二钝化膜的一个目的是将EL元件与外部断开，以防止由于氧化引起的有机EL老化以及抑制有机EL材料的老化。这就增强了EL显示装置的可靠性。
如上所述，本实施模式的EL显示板包括由具有如附图34所示的结构的像素组成的像素部分、具有很低的OFF电流值的开关TFT和能够强烈地抵御热载流子注入的电流控制TFT。由此得到一种具有很高的可靠性和极好的图像显示的EL显示板。
[实施模式19]
在本实施模式中描述一种在如实施模式18中所示的像素部分中的EL元件的结构，不过现在倒了过来。附图36用于说明本实施模式。将在本实施模式和附图34所示的结构之间的差别限制在EL元件和电流控制TFT中，以便省略对其它元件的说明。
在附图36中，应用PTFT形成电流控制电路3103。
在本实施模式中将透明导电膜用于像素电极(阴极)3050。具体地说，应用氧化铟和氧化锌的混合物形成透明导电膜。当然也可以应用氧化铟和氧化锡的混合物形成透明导电膜。
在形成由绝缘膜形成制成的触排3051a和3051b之后，应用溶液形成包括聚乙烯咔唑(polyvinyl carbazole)的光发射层3052。然后形成包括乙酰丙酮钾(potassium acetylacetonate)和由铝合金制成的阴极3054的电子注入层3053。在这种情况下，阴极3054还起钝化膜的作用。由此因此形成EL元件3101。
在这种实施模式中，如在附图中箭头所示，在光发射层3052中产生的光朝在其上形成有TFT的基底发射。
应用本实施模式的EL显示板作为如在实施模式12至15中所示的电子设备的显示单元是很有效的。
[实施模式20]
本实施模式涉及一种实例，在该实例中像素的结构与在附图35B的电路图中所示的结构不同，该实例说明在附图37A至37C中。在这种实施模式，参考标记3201表示开关TFT3202的源极引线，标号3203表示开关TFT3202的栅极引线，标号3204表示电流控制TFT，标号3205表示电容器，标号3206表示电源线，标号3207表示EL元件。
附图37A说明一种实例，在该实例中电源线3206由两个像素共享。换句话说，这个实例的特征在于相对于电源线3206轴对称地形成两个像素。在这种情况下，可以减少电源线的数目，进一步提高像素部分的清晰度。
附图37B说明一种实例，在该实例中与栅极引线3203平行地设置电源线3208。虽然设置电源线3208以便不与在附图37B中的栅极引线3203重叠，但如果线形成在不同的层中则会通过绝缘膜彼此重叠。在这种情况下，电源线3208和栅极引线3203共享它们的所在的区域，这样能够进一步提高像素部分的清晰度。
附图37C所示的实例的特征在于与在附图37B中的结构相类似，同栅极引线3203a和3203b平行地设置电源线3206，此外，相对于电源线3206轴对称地形成两像素。设置电源线3206以使其与栅极引线3203a和3206b中的一个重叠也是有效果的。在这种情况下，可以减少电源线的数目，进一步提高像素部分的清晰度。
[实施模式21]
在附图35A和附图35B中所示的实施模式18中，提供一种电容器3004，其用于保持施加到电流控制TFT3003的栅极上的电压。然而，电容器3004可以省略。在实施模式21中，应用具有LDD区的TFT作为电流控制TFT3003，设置该LDD区以使其通过栅绝缘膜与栅电极重叠。在重叠区域形成寄生电容(一般称为栅电容)。这种实施模式的特征在于有效地以寄生电容替代了电容器3004。
这种寄生电容的变化取决于栅电极与LDD区重叠的区域的面积和由此包含在重叠区域中的LDD区的长度。
可以与在附图37A至37C所示的实施模式20中的结构相类似省去电容器3205。
依据本发明的显示装置，能够得到比应用D/A转换器电路的电容所得到的显示还好的多灰度级显示。因此，实现了一种较小尺寸的显示装置。

Claims (22)

1.一种显示装置，包括：
多个像素，按矩阵配置在衬底上；
有源矩阵电路，包括所说衬底上的多个像素TFT；和
驱动所说有源矩阵电路的源极驱动器和栅极驱动器，
其中，从外部输入的m位数字视频数据中的n位信息用于电压灰度方法，而m-n位信息用于时间比例灰度方法，这里所说的m和所说的n都是等于或大于2的整数，且满足m＞n，和
其中所说多个像素中的一个像素的一个帧周期的灰度显示级与通过对所说一个帧周期中包含的各个子帧周期中输入的灰度电压电平进行平均得到的一个值相对应。
2.依据权利要求1所述的显示装置，其中所说的显示装置包括具有V形电光特性的无阈值反铁电的混合液晶。
3.依据权利要求1所述的显示装置，其中的所说的m为8和所说的n为2。
4.依据权利要求1所述的显示装置，其中的所说的m为12和所说的n为4。
5.依据权利要求1所述的显示装置，还包括一个电路，该电路将从外部输入的m位数字视频数据转换为n位数字视频数据，并将所说n位数字视频数据提供给所说源极驱动器。
6.依据权利要求1所述的显示装置，其中所说一个帧周期包括2m-n个周期。
7.依据权利要求1所述的显示装置，其中通过2m-(2m-n-1)种模式的图像灰度显示图像。
8.一种后置式投影仪，其包括三个依据权利要求1所述的显示装置。
9.一种前置式投影仪，其包括三个依据权利要求1所述的显示装置。
10.一种单板型后置式投影仪，其包括依据权利要求1所述的一个显示装置。
11.一种护目镜型的显示器，其包括两个依据权利要求1所述的显示装置。
12.一种便携式信息终端，其包括依据权利要求1所述的一个显示装置。
13.一种笔记本型个人计算机，其包括依据权利要求1所述的一个显示装置。
14.一种EL显示器，其包括依据权利要求1所述的显示装置。
15.一种移动电话，其包括依据权利要求1所述的显示装置。
16.一种摄像机，其包括依据权利要求1所述的显示装置。
17.一种移动式计算机，其包括依据权利要求1所述的显示装置。
18.一种便携式电子本，其包括依据权利要求1所述的显示装置。
19.一种个人计算机，其包括依据权利要求1所述的显示装置。
20.一种电子游戏设备，其包括依据权利要求1所述的显示装置。
21.一种图像再现设备，其包括依据权利要求1所述的显示装置。
22.一种数字照相机，其包括依据权利要求1所述的显示装置。
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