정보 처리 장치(Information processing device)

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정보 처리 장치(Information processing device)

갈때까지가는거야 2018. 5. 3. 16:11

(19)대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)

(51) 。Int. Cl.
G06F 3/14 (2006.01)
(45) 공고일자
(11) 등록번호
(24) 등록일자
2007년02월27일
10-0687450
2007년02월21일
(21) 출원번호 10-1999-0004381 (65) 공개번호 10-1999-0072507
(22) 출원일자 1999년02월09일 (43) 공개일자 1999년09월27일
심사청구일자 2004년02월09일
(30) 우선권주장 98-044658 1998년02월09일 일본(JP)
(73) 특허권자 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
일본국 가나가와켄 아쓰기시 하세 398
(72) 발명자 야마자키순페이
일본가나가와켄아쓰기시하세398한도타이에네루기겐큐쇼(주)내
히라카타요시하루
일본가나가와켄아쓰기시하세398한도타이에네루기겐큐쇼(주)내
니시다케시
일본가나가와켄아쓰기시하세398한도타이에네루기겐큐쇼(주)내
구와바라히데아키
일본가나가와켄아쓰기시하세398한도타이에네루기겐큐쇼(주)내
(74) 대리인 이병호
장훈
이범래
심사관 : 김견수
전체 청구항 수 : 총 19 항
(54) 정보 처리 장치
(57) 요약
디스플레이 장치(두부 장착 디스플레이)가 사용되고, 사용자가 가상 디스플레이 스크린을 보면서 정보 처리 작업을 수행하
는 정보 처리 장치 및 그 시스템이 제공된다. CGS를 이용하는 다결정 실리콘이 두부 장착 디스플레이에 이용되는 액정 패
널의 디스플레이 반도체 소자에 이용되므로, 고속 구동이 가능하게 된다. 프레임 반전이 기록 기간(60 내지 180 ㎐)에서
이루어지는 디스플레이 장치는 제어 장치 및 입력 조작 장치에 접속되므로, 사용자는 정보 처리 작업을 수행할 수 있다.
대표도
도 1
등록특허 10-0687450
- 1 -
특허청구의 범위
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청구항 26.
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청구항 30.
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청구항 31.
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청구항 32.
정보 처리 장치에 있어서,
우측 눈과 좌측 눈 중 적어도 한 눈에 대해, 사용자의 두부에 장착되는 디스플레이 패널을 포함하는 디스플레이 장치와;
등록특허 10-0687450
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상기 디스플레이 장치에 조작 가능하게 연결되는 제어 장치와;
상기 제어 장치에 조작 가능하게 연결되는 입력 조작 장치를 포함하며,
상기 디스플레이 패널은 픽셀들을 스위칭하기 위해 매트릭스에 배열된 복수의 제 1 박막 트랜지스터들과, 상기 제 1 박막
트랜지스터들을 구동하기 위한 복수의 제 2 박막 트랜지스터들을 포함하는 구동 회로를 포함하며, 채널 형성 영역을 각각
가지는 상기 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터들은 동일한 기판상에 형성되며,
상기 디스플레이 장치, 상기 제어 장치, 및 상기 입력 조작 장치는 동일한 상기 사용자에 의해 사용되게 되며,
상기 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터들 중 적어도 한 박막 트랜지스터의 상기 채널 형성 영역의 결정 입자 계면의 90% 이상
의 결정 격자는 연속성을 가지는, 정보 처리 장치.
청구항 33.
정보 처리 장치에 있어서,
우측 눈과 좌측 눈 중 적어도 한 눈에 대해, 사용자의 두부에 장착되는 디스플레이 패널을 포함하는 디스플레이 장치와;
상기 디스플레이 장치에 조작 가능하게 연결되는 통신 장치와;
입력 조작 장치를 포함하며,
상기 디스플레이 패널은 픽셀들을 스위칭하기 위해 매트릭스에 배열된 복수의 제 1 박막 트랜지스터들과, 상기 제 1 박막
트랜지스터들을 구동하기 위한 복수의 제 2 박막 트랜지스터들을 포함하는 구동 회로를 포함하며, 채널 형성 영역을 각각
가지는 상기 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터들은 동일한 기판상에 형성되며,
상기 통신 장치는, 통신 파트너로부터의 정보가 상기 사용자에 의해 수신되도록 사용되며,
상기 입력 조작 장치는, 정보가 상기 통신 파트너에 전송되도록 사용되며,
상기 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터들 중 적어도 한 박막 트랜지스터의 상기 채널 형성 영역의 결정 입자 계면의 90% 이상
의 결정 격자는 연속성을 가지는, 정보 처리 장치.
청구항 34.
정보 처리 장치에 있어서,
사용자의 음성 데이터를 입력하는 입력 조작 장치, 및 상기 음성 데이터를 문자들로 변환하고 상기 문자들을 통신 파트너
에게 전송하는 장치를 포함하는 통신 장치와;
상기 통신 장치에 조작 가능하게 연결되며, 우측 눈과 좌측 눈 중 적어도 한 눈에 대해, 상기 사용자의 두부에 장착되는 디
스플레이 패널을 포함하는 디스플레이 장치를 포함하며,
상기 디스플레이 패널은 픽셀들을 스위칭하기 위해 매트릭스에 배열된 복수의 제 1 박막 트랜지스터들과, 상기 제 1 박막
트랜지스터들을 구동하기 위한 복수의 제 2 박막 트랜지스터들을 포함하는 구동 회로를 포함하며, 채널 형성 영역을 각각
가지는 상기 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터들은 동일한 기판상에 형성되며,
상기 통신 장치 및 상기 디스플레이 장치는 동일한 상기 사용자에 의해 사용되게 되며,
등록특허 10-0687450
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상기 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터들 중 적어도 한 박막 트랜지스터의 상기 채널 형성 영역의 결정 입자 계면의 90% 이상
의 결정 격자는 연속성을 가지는, 정보 처리 장치.
청구항 35.
정보 처리 장치에 있어서,
우측 눈과 좌측 눈 중 적어도 한 눈에 대해, 사용자의 두부에 장착되는 디스플레이 패널을 포함하는 디스플레이 장치와;
상기 디스플레이 장치에 조작 가능하게 연결되는 통신 장치와;
통신 파트너의 음성 데이터를 입력하는 입력 조작 장치와;
상기 통신 파트너의 상기 음성 데이터를 문자들로 변환하는 장치를 포함하며,
상기 디스플레이 패널은 픽셀들을 스위칭하기 위해 매트릭스에 배열된 복수의 제 1 박막 트랜지스터들과, 상기 제 1 박막
트랜지스터들을 구동하기 위한 복수의 제 2 박막 트랜지스터들을 포함하는 구동 회로를 포함하며, 채널 형성 영역을 각각
가지는 상기 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터들은 동일한 기판상에 형성되며,
상기 문자들은 상기 디스플레이 장치에 의해 상기 사용자에게 제공되는 가상 디스플레이 스크린상에 디스플레이되며,
상기 통신 장치 및 상기 디스플레이 장치는 동일한 상기 사용자에 의해 사용되게 되며,
상기 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터들 중 적어도 한 박막 트랜지스터의 상기 채널 형성 영역의 결정 입자 계면의 90% 이상
의 결정 격자는 연속성을 가지는, 정보 처리 장치.
청구항 36.
정보 처리 장치에 있어서,
제어 장치와;
상기 제어 장치에 조작 가능하게 연결되며, 명령이 조작자에 의해 상기 제어 장치에 입력되는 입력 조작 장치와;
상기 조작자의 얼굴 앞에 고정되며, 상기 제어 장치에 조작 가능하게 연결되는 적어도 하나의 디스플레이 패널을 포함하는
디스플레이 장치로서, 상기 디스플레이 패널은 상기 조작자의 한 눈 앞에 배치되게 되는, 상기 디스플레이 장치를 포함하
며,
상기 디스플레이 패널은 절연 표면을 가지는 기판, 상기 기판상에 형성되는 매트릭스에 배열된 복수의 픽셀 전극들, 상기
픽셀 전극들을 스위칭하기 위한 복수의 제 1 박막 트랜지스터들, 상기 제 1 박막 트랜지스터들을 구동하기 위한 복수의 제
2 박막 트랜지스터들을 포함하는 구동 회로를 포함하며, 액티브층으로서 결정 반도체층을 포함하는 상기 제 1 및 제 2 박
막 트랜지스터들은 채널 형성 영역을 각각 가지며,
상기 제어 장치, 상기 디스플레이 장치, 및 상기 디스플레이 패널은 동일한 상기 사용자에 의해 사용되게 되며,
상기 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터들 중 적어도 한 박막 트랜지스터의 상기 채널 형성 영역의 결정 입자 계면의 90% 이상
의 결정 격자는 연속성을 가지는, 정보 처리 장치.
청구항 37.
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제 32 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입력 조작 장치는 음향 수집 장치인, 정보 처리 장치.
청구항 38.
제 32 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입력 조작 장치는 영상 픽업 장치인, 정보 처리 장치.
청구항 39.
제 32 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터들 중 적어도 한 박막 트랜지스터의 상기 채널 형성 영역은 절연 표면상에 형성된 복수
의 막대형 또는 평탄한 막대형 결정들의 집합체인 반도체 박막으로 구성되는, 정보 처리 장치.
청구항 40.
제 32 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터들 중 적어도 한 박막 트랜지스터의 상기 채널 형성 영역은 실질적으로 {110} 표면 배
향을 가지는, 정보 처리 장치.
청구항 41.
제 32 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 디스플레이 장치는 가상 평면 영상을 제공하는, 정보 처리 장치.
청구항 42.
제 32 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 디스플레이 장치는 가상 3차원 영상을 제공하는, 정보 처리 장치.
청구항 43.
제 32 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 디스플레이 패널은 실질적으로 임계값을 갖지 않는 반강유전 액정(antiferroelectric liquid crystal)인 액정 재료를
가지는, 정보 처리 장치.
청구항 44.
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제 32 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 박막 트랜지스터들 중 적어도 한 박막 트랜지스터는 60 내지 80 mV/decade 범위 내에 있는 역치하
(subthreshold) 계수를 가지는, 정보 처리 장치.
청구항 45.
제 32 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 디스플레이 패널은 전자 발광 디스플레이 장치인, 정보 처리 장치.
청구항 46.
제 32 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 디스플레이 패널은 45㎐ 이상의 프레임 주파수에서 구동되는, 정보 처리 장치.
청구항 47.
제 32 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
1개의 스크린의 기록은 상기 디스플레이 패널에서 45㎐ 내지 180㎐로 수행되고, 픽셀 전극에 가해진 전압의 극성은 스크
린마다 반전되는, 정보 처리 장치.
청구항 48.
제 36 항에 있어서,
상기 결정 반도체층은 연속 입자 실리콘을 포함하는, 정보 처리 장치.
청구항 49.
제 32 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 유리 기판인, 정보 처리 장치.
청구항 50.
제 32 항, 제 33 항, 또는 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
음성 데이터를 문자들로 변환하는 장치를 더 포함하며, 상기 문자들은 상기 디스플레이 패널상에 디스플레이되는, 정보 처
리 장치.
명세서
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발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
발명의 배경
1. 발명의 분야
본 발명은 두부(머리)에 장착되고, 눈앞에 화상을 투사하는 두부 장착 디스플레이로 불리는 디스플레이 장치, 이를 이용하
는 정보 처리 장치 및 그 시스템에 관한 것이다.
2. 관련 기술의 설명
종래, 전자 정보를 다루는 사용자는 정보 처리 장치의 개략도인 도 13에 도시한 바와 같은 장치를 이용하여 정보 처리 작업
을 수행한다. 본 명세서에서, 정보 처리 작업은 컴퓨터 따위를 이용하여 정보의 입력, 획득, 전송, 변환, 저장, 분류 등을 수
행하는 것을 의미한다.
키보드 또는 마우스와 같은 입력 단말 장치(11)는 사용자(10)가 정보의 입력 작업을 수행하는 장치이다. 입력 단말 장치
(11)에 접속된 컴퓨터와 같은 제어 장치(12)는 정보의 저장, 계산 또는 통신과 같은 처리를 수행하기 위한 장치이다. CRT
와 같은 디스플레이 장치(13)는 디스플레이 스크린에 정보를 출력하기 위한 장치이다.
이 중에서, CRT와 같은 디스플레이 장치(13)는 크기가 커서, 책상 위의 공간을 아주 좁게 한다. 더욱이, 그 스크린 크기가
다수의 디스플레이 정보(문자들, 화상들 등)를 인지하기 위해 확대되는 경우, 공간은 더욱 좁아지게 되고, 그 중량은 상당
히 무거워지게 되므로, 디스플레이 장치는 일상적으로 이용하는 디스플레이에는 적절하지 않다. 그 밖에, 디스플레이 장치
가 사람의 눈에 악 영향(눈의 피로감, 시력 저하 등)을 끼치기 때문에, 장기간 계속해서 이를 이용하는 것은 의도적으로 회
피되었다.
그 다음에, CRT에 비해 장치의 깊이 면에서 얕으면서 경량인 액정 등을 이용하는 평면 디스플레이 패널이 폭넓게 이용되
었다. 액정 패널은 경량이기 때문에, 이것이 소형인 경우, 휴대가능하다. 또한, 액정 패널은 사람의 눈에 미치는 악 영향이
작다는 장점을 갖는다. 그러나, 그 스크린 크기가 커지게 되는 경우, 일상적으로 이용되는 디스플레이처럼 고가화된다. 게
다가, 평면 디스플레이 패널 역시 책상 위의 공간을 좁게 한다.
상술한 장치 이외의 디스플레이 장치로서 소형 액정 패널을 이용하는 두부 장착 디스플레이(Head Mount Display : HMD)
라 칭하여지는 디스플레이 장치가 공지되어 있다. 이 디스플레이 장치가 두부에 장착되어 이용되기 때문에, 공간이 좁아지
지 않으며, 가상 디스플레이 스크린의 크기를 자유롭게 변경할 수 있다는 이점이 있다.
이러한 디스플레이 장치(HMD)에서는, 광학 시스템을 이용하여 사람의 눈에서 몇 ㎝ 떨어진 장소에 화상 영상(picture
image)이 투영되어, 영상이 대형 디스플레이 스크린상에 표시되는 것처럼, 사람의 눈을 통해 가상 현실로 영상이 인식된
다. 이의 응용 범위로서 TV 게임과 같은 오락, 영화 감상, 교육, 프리젠테이션, 의학적 치료 등이 열거될 수 있다.
그러나, 종래의 HMD의 해상도는 낮고, 문자 인식이 곤란하였다. 더욱이, 이러한 HMD를 몇 시간(2시간 내지 3시간) 동안
계속해서 이용할 경우, 눈이 상당한 피로감을 느낀다. 더욱이, 동요병(motion sickness)과 같은 조짐이 발생하는 경우도
있다. 그러므로, HMD는 정보 처리 장치의 디스플레이 장치에는 부적절하였다. 이러한 문제점들은 액정 패널과 눈과의 거
리가 짧아서 플리커(flicker)가 강해져서 눈에 영향을 끼치게 되기 때문에 발생한다.
이러한 플리커는 액정 재료의 열화를 방지하고, 디스플레이의 질을 유지하도록 수행되는 교류 구동에 의해 야기된다. 각각
의 픽셀에 가해지는 전압의 (포지티브) 극성과 -(네거티브) 극성이 반전되는 기간(극성 반전 기간)이 사람의 눈으로 인식
할 수 있는 주파수 범위(약 30 ㎐) 내에 있게 될 때, 화상 신호의 극성이 포지티브일 때의 디스플레이가, 화상 신호의 극성
이 네거티브일 때의 디스플레이와 상당히 다르기 때문에, 차는 플리커로서 인식된다.
디스플레이의 디스플레이 픽셀의 수는 해마다 증가하고 있으며, 복수의 픽셀을 갖는 패널에서는 구동 주파수가 매우 높아
진다. 예를 들어, NTSC 표준은 약 400,000개의 픽셀을 필요로 하고, HDTV 표준은 약 2,000,000개의 픽셀을 필요로 한
다고 한다. 그러므로, 입력 화상 신호의 최대 주파수는 NTSC 표준에서는 약 6 ㎒이고, HDTV 표준에서는 약 20 ㎒ 내지
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30 ㎒이다. 이러한 화상 신호를 정확하게 표시하기 위해, 클록 신호가 이러한 화상 신호의 주파수보다 수배 높은 주파수(예
를 들어, 약 50 ㎒ 내지 60 ㎒)를 갖는 것이 필요하다. 미래에는 우량이면서 양질의 디스플레이가 점진적으로 요구되고, 고
속 도트 클록(dot clock)을 갖는 화상 신호가 처리될 것으로 기대된다.
지금까지, 액정 패널을 구동시키기 위해서 이러한 고주파수 대역 범위를 갖는 화상 신호 및 클록 신호의 교류를 정확하게
발생시키는 것이 어려웠다. 그 이유는 비결정 실리콘 및 다결정 실리콘을 이용하여 고주파수 대역 영역 내에서 정확하게
동작할 수 있는 박막 트랜지스터(TFT)를 형성하는 것이 불가능했기 때문이다.
초고속 도트 클록을 갖는 화상 신호가 처리될 때, 디스플레이 픽셀로의 화상 신호의 기록 기간이 짧아져, 종래의 TFT에는
위상 전이, 잡음, 신호 파형의 흐림 등이 발생하게 되고, 디스플레이가 부정확해진다는 문제점이 발생하였다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
발명의 요약
본 발명의 목적은 공간을 좁아지지 않게 하면서 일상적으로 이용되는 디스플레이 장치로서 두부 장착 디스플레이가 사용
되고, 정보 처리 작업이 이 디스플레이 장치를 이용하여 용이하게 수행될 수 있는 정보 처리 장치 및 그 시스템을 제공하는
것이다.
본 발명의 제 1 특징에 따르면, 정보 처리 장치는
우측 눈 및 좌측 눈용의 평판 디스플레이를 포함하며 사용자의 두부에 장착되는 디스플레이 장치; 디스플레이 장치에 접속
되는 제어 장치; 및 제어 장치에 접속되는 입력 조작 장치를 이용하여 사용자가 정보 처리 작업을 수행하는 것을 특징으로
한다.
본 발명의 제 2 특징에 따르면, 정보 처리 장치는
우측 눈 및 좌측 눈용의 평판 디스플레이를 포함하며 사용자의 두부에 장착된 디스플레이 장치, 디스플레이 장치에 접속되
는 통신 장치, 및 입력 조작 장치를 포함하고,
통신 파트너로부터의 정보가 사용자에 의해 수신되도록 통신 장치가 이용되며,
정보가 통신 파트너에게 전송되도록 입력 조작 장치가 이용되는
것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 특징에 따르면, 정보 처리 장치는
우측 눈 및 좌측 눈용의 평판 디스플레이를 포함하며 사용자의 두부에 장착되는 디스플레이 장치, 통신 장치, 입력 조작 장
치, 및 사용자의 음성 데이터를 문자들로 변환하는 장치를 포함하고,
입력 조작 장치는 사용자의 음성 데이터를 입력하며,
음성 데이터를 문자들로 변환하는 장치는 사용자의 음성 정보를 문자들로 변환하여, 이를 통신 파트너에게 전송하는
것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 4 특징에 따르면, 정보 처리 장치는
우측 눈 및 좌측 눈용의 평판 디스플레이를 포함하며 사용자의 두부에 장착되는 디스플레이 장치, 통신 장치, 입력 조작 장
치 및 통신 파트너의 음성 데이터를 문자들로 변환하는 장치를 포함하고,
입력 조작 장치는 통신 파트너의 음성 데이터를 입력하며,
통신 파트너와의 대화가 디스플레이 장치에 의해 사용자에게 제공된 가상 디스플레이 스크린 상에 문자들로서 표시되는
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것을 특징으로 한다.
상술한 제 1 내지 제 4 특징들 중 본 발명의 한 특징에 따르면, 입력 조작 장치는 음향 수집 장치인 것을 특징으로 한다.
상술한 제 1 내지 제 4 특징들 중 본 발명의 한 특징에 따르면, 입력 조작 장치는 영상 픽업(pick-up) 장치인 것을 특징으
로 한다.
상술한 각 특징들 중 본 발명의 한 특징에 따르면, 디스플레이 장치의 평면 패널 디스플레이의 픽셀 전극에 접속된 TFT의
채널 형성 영역은 절연 표면상에 형성된 복수의 막대형(rod-like) 또는 평탄한 막대형 결정의 집합체인 반도체 박막으로
제조되는 것을 특징으로 한다.
상술한 각 특징 중 본 발명의 한 특징에 따르면, 채널 형성 영역의 표면 배향(orientation)은 실질적으로 {110} 배향이다.
상술한 각 특징 중 본 발명의 한 특징에 따르면, 채널 형성 영역의 결정 입자 계면의 90% 이상의 결정 격자는 연속성을 가
진다.
상술한 각 특징 중 본 발명의 한 특징에 따르면, 디스플레이 장치는 1 스크린 기록이 평판 디스플레이에서 45㎐ 내지 180
㎐에서 수행되고, 픽셀 전극에 가해진 전압 극성이 스크린 디스플레이를 얻기 위해 스크린마다 반전되는 것을 특징으로 한
다.
상술한 각 특징 중 본 발명의 한 특징에 따르면, 평판 디스플레이의 액정 재료는 임계값을 갖지 않는 반강유전 액정
(antiferroelectric liquid crystal)이다.
상술한 각 특징 중 본 발명의 한 특징에 따르면, 우측 눈 및 좌측 눈용의 평판 디스플레이를 포함하고, 사용자의 두부에 장
착된 디스플레이 장치가 가상 평면 영상을 사용자에게 제공하는 것을 특징으로 한다.
상술한 각 특징 중 본 발명의 한 특징에 따르면, 우측 눈 및 좌측 눈용의 평판 디스플레이를 포함하고, 사용자의 두부에 장
착되는 디스플레이 장치는 가상 3차원 영상을 사용자에게 제공하는 것을 특징으로 한다.
발명의 구성
양호한 실시예들의 상세한 설명
도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 본 발명은, 사용자(100)가 디스플레이 장치(103)(두부 장착 디스플레이)를 두부에
끼우고, 가상 디스플레이 스크린(104)을 보면서 입력 단말 장치(101) 및 제어 장치(102)를 이용하여 정보 처리 작업을 수
행하는 정보 처리 장치 및 그 시스템이다.
본 발명의 디스플레이 장치(103)는 우측 눈 및 좌측 눈용의 액정 패널이 두부에 장착되고, 문자들을 인식할 수 있는 해상도
를 가지는 가상 디스플레이 스크린(평면 화상 또는 3차원 화상의 디스플레이 스크린)이 얻어질 수 있는 한, 특정하게 제한
되지는 않는다.
게다가, 본 발명의 디스플레이 장치의 액정 패널은 연속 입자 계면 결정 실리콘(연속 입자 실리콘(Continuous Grain
Silicon): CGS)으로 형성된 스위칭 소자용 반도체 막을 이용함으로써 효과적으로 제조될 수 있다.
부수적으로, 본 발명의 디스플레이 장치는 액정 패널과 눈과의 거리가 몇 ㎝ 일지라도, 모든 픽셀에 가해진 전압의 포지티
브 극성 및 네거티브 극성이 프레임(1 스크린)마다 반전되는 프레임 반전 구동으로 사람의 눈으로 인식할 수 없는 주파수
범위(약 45 ㎐ 이상)에서 구동된다. 그러나, 본 발명에서, 픽셀 TFT의 라인 순차 스캐닝이 수행되고, 극성 반전 구동이 사
람의 눈으로 인식할 수 없는 주파수 범위(약 45 ㎐ 이상)에서 수행되는 한, 액정 패널은 특정하게 제한되지는 않는다. 예를
들어, 이러한 액정 패널은, 특정 픽셀 그룹(예를 들어, 한 라인에 대한 픽셀 그룹, 또는 한 컬럼에 대한 픽셀 그룹)에 가해진
전압의 포지티브 및 네거티브 극성이 한 프레임 또는 임의의 기간마다 반전되는 라인 반전 구동이 수행되거나, 각각의 픽
셀에 가해진 전압의 포지티브 및 네거티브 극성이 반전되는 도트 반전 구동이 수행되도록 이용될 수 있다.
본 발명의 입력 단말 장치(101)는 사용자가 정보를 제어 장치에 입력할 수 있는 한, 특정하게 제한되지는 않는다. 전형적인
장치로서, 키보드, 마우스, 제어기, 카메라, 마이크로폰 등을 열거하고자 한다.
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제어 장치(102)는 적어도 정보를 입력 단말 장치로부터 수신하는 수단, 전자 정보를 저장하는 수단, 및 화상 정보를 디스플
레이 장치로 전송하는 수단을 포함하는 한, 특정하게 제한되지는 않는다.
정보를 제어 장치 내에 입력하는 수단 및 화상 정보를 디스플레이 장치로 전송하는 수단으로서, 전기 코드 배선 또는 광섬
유가 이용될 수 있다. 또한, 정보가 빛을 통해 전송되도록 무선 구조가 채용되는 것이 적절하다.
다음으로, 본 발명의 실시예들이 보다 상세하게 기재되어 있지만, 본 발명이 이러한 실시예에 제한되지는 않는다.
[실시예 1]
도 1은 이러한 실시예의 정보 처리 장치의 개략도이다. 도 2는 이러한 실시예에 도시된 디스플레이 장치(두부 장착 디스플
레이)의 외형을 도시한 도면이다. 이러한 실시예에서 화상의 디스플레이 방법으로서, 2D(평면 화상)가 표시된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(103)는 입력 단말 장치(101) 및 제어 장치(102)(컴퓨터 등)에 전기적으로 접속
된다. 이 3개의 장치는 정보 처리 장치 및 시스템을 구성한다.
도 2에 도시된 디스플레이 장치에는 사용자의 눈앞에 본체(201)를 고정하기 위한 밴드(203) 및 화상을 표시하기 위한 0.2
인치 내지 2.6인치의 소형 활성 매트릭스(small active matrix)형 액정 패널(202)이 제공된다. 이 실시예에서는, 1.4 인치
의 소형 액정 패널이 이용된다. 밴드(203) 대신, 사용자의 눈앞에 본체를 고정하는데 임의의 수단이 이용될 수 있다. 예를
들어, 안경테와 유사한 프레임(테)이 이용될 수 있다.
액정 패널에서, 패널들 중 한 패널이 우측 눈에 배치되고, 다른 패널이 좌측 눈에 배치된다. 액정 패널의 배치 방법으로서,
도면에 도시된 구조 외에, 액정 패널에 의해 광학적으로 변조된 화상이 미러 또는 하프 미러(half mirror)에서 반사되며,
이것을 눈으로 보는 시스템도 열거할 수 있다. 또한, 이러한 경우에, 액정 패널은 본체(201)에 배치된다. 이 실시예에서는,
종래의 것과 동일한 기능을 가지는 광학 시스템이 이용된다.
수직으로 표시된 화상의 크기를 확대하기 위한 광학 시스템(오목 하프 미러 등)이 본체(201)에 제공된다. 이러한 경우에,
확대된 화상이 거칠어지는 것(roughening)을 방지하기 위해서 액정 패널 앞에 확산기(확산판)를 제공하는 것이 바람직하
다. 더욱이, 배경 조명(backlight)을 제공하기 위한 구조, 눈 등의 폭을 조절하는 기능을 제공하기 위한 구조, 및 본체(201)
에 내장형 음향 장치 등을 갖는 구조를 취하는 것이 가능하다.
본 발명에 도시된 액정 패널은 컬러 필터가 제공되고, 컬러 화상이 R(적색), G(녹색) 및 B(청색)로 형성되는 구조로 이루어
진다. 부수적으로, 컬러 디스플레이를 제조하기 위한 원색은 상기 구조에 제한되지는 않지만, 적절한 세팅이 행해질 수 있
다.
또한, R(청색), G(녹색) 및 B(청색)로 이루어진 발광 다이오드가 배경 조명으로 이용되고, 본체(201)에 포함되는 구조를
만드는 것이 가능하므로, 컬러 화상이 얻어진다. 이러한 경우의 컬러 디스플레이로서, 예를 들어, 1 스크린의 기록 기간(프
레임 주파수)의 3배의 주파수에서 발광 다이오드의 R, G 및 B의 블링크(Blink)가 각 컬러에 대해 R, G, B, R, G, B, R ...
로서 시계열로 반복되는 경우, 사람의 눈은 컬러 화상으로서 인식한다. 이러한 경우에, 컬러 필터는 요구되지 않으므로, 선
명한 디스플레이가 얻어질 수 있다.
액정 패널 시스템으로서, 배경 조명에 필요한 투과 타입이 일반적으로 사용된다. 그러나, 광학 시스템이 적절하게 변경되
는 경우, 반사 타입이 이용될 수도 있다.
본 실시예에서 도시된 구조에서, 202로 표기된 2개의 액정 패널의 구조, 특히 픽셀 배열에 대한 구조는 도 3에 도시된 바
와 같이 형성된다. 픽셀 크기는 4 ㎛ x 4 ㎛ 내지 45 ㎛ x 30 ㎛ 범위 이내이다. 이러한 실시예에서, 픽셀 크기는 28 ㎛ x
28 ㎛이다. 개구율(aperture rate)을 증가시키기 위해, 활성 매트릭스 영역(306)의 픽셀은 픽셀 영역이 작아지도록 세팅되
는 것이 바람직하다.
도 3에서, 좌측 눈용 액정 패널의 유리 기판(또는 석영 기판)은 307로 명시되어 있다. 기판(307) 상에 주변 구동 회로(301
및 302)가 배치된다. 더욱이, 활성 매트릭스 영역(픽셀 매트릭스 영역)(303)도 그 위에 배치된다.
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우측 눈용 액정 패널의 유리 기판(또는 석영 기판)은 308로 명시되어 있다. 기판(308) 상에 주변 구동 회로(304 및 305)가
배치된다. 더욱이, 활성 매트릭스 영역(픽셀 매트릭스 영역)(306)도 그 위에 배치된다.
활성 매트릭스 영역에서, 게이트 라인(309) 및 소스 라인(310)이 격자와 같이 배치되고, 박막 트랜지스터(311)는 이들의
교차점 근처에 배치된다. 이 박막 트랜지스터에 의해, 픽셀 전극(312)에 의해 유지된 전하량이 제어되고, 액정의 투과 광량
이 제어되어, 화상이 다른 픽셀과 조합하여 액정 패널 전체에 얻어지는 구조가 형성된다.
주변 구동 회로의 배열은 우측과 좌측 액정 패널 사이를 통과하는 축(300)에 대하여 선대칭을 이룬다. 이 축(300)은 일반
적으로 얼굴의 중심을 분할하는 라인과 실질적으로 일치한다.
이렇게 하여, 우측 눈으로 본 우측 액정 패널의 외견상의 구조와 좌측 눈으로 본 좌측 액정 패널의 외견상의 구조간에 대칭
을 얻는 것이 가능하다. 액정 패널의 배열은 대칭축(300)에 대해 대칭으로 행해질 수 있다.
이것은 구조상의 밸런스를 확보하는데 중요하다. 특히, 두부 장착 디스플레이에서, 액정 패널의 위치가 눈 근처에 있기 때
문에, 이 지점은 중요하게 된다.
도 4는 디스플레이 장치의 내부 블록도의 예를 도시한 것이다. 부수적으로, 도 4의 액정 패널은 도 3의 패널에 대응한다.
디스플레이 장치의 내부에는 액정 제어기(401a 및 401b), 타이밍 발생 회로(402) 등이 제공된다.
타이밍 발생 회로(402)는 디스플레이의 타이밍을 조정하기 위한 클록 신호와 같은 동기 신호를 발생시킨다. 본 실시예에
서, 우측 및 좌측 액정 패널용으로 신호를 2 분할하는 처리는 외부 장치(제어 장치 등)에 의해 수행된다. 액정 제어기(회로)
(401a 및 401b)는 외부로부터의 신호[제어 장치(컴퓨터 등), 화상을 저장하기 위한 저장 장치(광자기 기억 매체, 자기 기
억 매체 등), TV 튜너 등으로부터의 화상 정보 신호(405)]를 좌측 및 우측 액정 패널에 의해 표시될 수 있는 신호로 변환
하는 처리를 행한다. 그러나, 디스플레이 장치 본체(400)내의 신호 처리 수순이 회로 설계에 의해 적절히 변경될 수 있다는
것은 말할 필요도 없다.
액정 제어기(401a 및 401b), 및 타이밍 발생 회로(402)가 액정 패널의 주변 회로로서 동일한 기판상에 형성되는 경우, 디
스플레이 장치 본체를 더 경량화하고 집적화하는 것이 가능하다.
더욱이, 디스플레이 장치는 외부의 정보를 차단하는 기능 또는 가상 스크린을 주변 장면과 중첩하는 기능을 갖는 구조를
취하는 것이 가능하다. 정보 처리 작업에서, 외부가 차단된 경우에, 사용자는 가상 디스플레이 스크린에 집중할 수 있다.
더욱이, 사용자가 주변 환경과 차단되기 때문에, 사용자들은 편안해질 수 있다. 가상 스크린을 주변 장면 상에 중첩하는 기
능이 제공되는 경우, 가상 디스플레이 화상과 입력 장치(키보드 등)가 동시에 보일 수 있으므로, 정보 처리 작업이 용이해
질 수 있다. 물론, 상술한 기능이 제공되고, 사용자가 이러한 변경을 자유롭게 결정할 수 있도록 변경 장치가 제공되는 구
조를 취하는 것이 바람직하다. 더욱이, 디스플레이 장치가 입력 화상 신호에 따라서 자동으로 변경하는 기능을 갖춘 구조
를 취하는 것도 가능하다.
본 실시예의 화상의 디스플레이 방법으로서, 2D(평면 화상)가 표시되기 때문에, 동일한 신호가 우측 눈용 화상 신호(406)
및 좌측 눈용 화상 신호(407)로서 액정 제어기에 의해 형성되어 액정 패널에 입력된다.
본 발명의 디스플레이 장치에 이용된 액정 패널(우측 눈용 액정 패널(403) 및 좌측 눈용 액정 패널(404))에서, 픽셀 TFT
의 라인 순차 스캐닝이 수행되며, 픽셀의 수는 미래형 ATV(Advanced TV)에 대응할 수 있을 정도로 많다. 그러므로, 패널
은 XGA 이상, 예를 들어 수평 및 수직으로 1920 x 1280의 고 해상도를 갖는다.
본 발명의 디스플레이 장치는, 액정 패널과 눈과의 거리가 몇 ㎝ 만큼 짧을지라도, 사람의 눈으로 인식할 수 없는 주파수
범위(약 60 ㎐ 이상)에서 각 프레임(1 스크린)에 대해, 모든 픽셀에 가해진 전압의 포지티브 및 네거티브 극성이 반전되는
프레임 반전 구동으로 구동된다. 본 실시예에서, 모든 픽셀에 가해진 전압의 포지티브 및 네거티브 극성은 60 ㎐의 주파수
에서 프레임(1 스크린) 마다 반전된다.
본 발명의 액정 패널은 스위칭 소자(TFT)의 채널 형성 영역이 연속 입자 계면 결정 실리콘(연속 입자 실리콘 : CGS)으로
형성되고, 픽셀 TFT의 라인 순차 스캐닝이 수행되며, 교류 구동이 사람의 눈으로 인식할 수 없는 주파수 범위(약 45 ㎐ 내
지 180 ㎐, 양호하게는 60 내지 85 ㎐)에서 수행되는 것을 특징으로 한다.
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[실시예 2]
본 실시예는 디스플레이 장치(두부 장착 디스플레이)가 3D(3차원 화상) 영상을 가상으로 표시하는데 이용되는 예를 도시
한 것이다. 이 실시예는 도 4를 참조하여 설명될 것이다. 디스플레이 장치의 액정 패널은 스위칭 소자의 반도체 막이 연속
입자 계면 결정 실리콘(CGS)으로 형성되고, 픽셀 TFT의 라인 순차 스캐닝이 수행되며, 교류 구동이 사람의 눈으로 인식
할 수 없는 주파수 범위(약 45 ㎐ 내지 180 ㎐)에서 수행되는 것을 특징으로 한다.
3D(3차원 화상) 영상에서, 2개의 상이한 화상 정보, 즉 우측 눈용 화상 신호(406) 및 좌측 눈용 화상 신호(407)가 준비된
다. 이 실시예에서, 2개의 상이한 화상 신호는 외부 장치(제어 장치, 저장 장치 등)로 형성되고, 우측 눈용 액정 패널 및 좌
측 눈용 액정 패널에 각각 입력되므로, 디스플레이 장치는 간단해진다.
2개의 화상 신호(406 및 407)가 3차원 화상을 취하기 위해 2개의 영상 픽업 장치에 의해 얻어지는 경우에, 얻어진 화상 정
보가 직접 이용되는 것이 적절하다.
상술한 2개의 상이한 픽셀 신호는 액정 제어기(401a 또는 401b)에 의해 형성되고, 우측 눈용 액정 패널 및 좌측 눈용 액정
패널에 입력되어, 3D(3차원 화상) 영상이 얻어진다. 즉, 액정 제어기(401a 및 401b)에서, 화상 정보 신호(405)는 액정 패
널 상에 표시된 화상이 사람의 눈으로 3D(3차원 화상) 영상으로서 인식되는 신호로 변환된다. 그러나, 디스플레이 장치 본
체(400)내에서의 신호 처리 수순은 회로 설계에 따라 적절하게 변경될 수 있다.
부수적으로, 디스플레이 장치 본체(400)에 전환 스위치 등이 제공되어 2D(평면 화상)가 디스플레이될 수 있는 구조를 취
하는 것이 바람직하다.
[실시예 3]
이 실시예에서, 활성 매트릭스 영역 및 주변 구동 회로가 하나의 유리 기판 또는 석영 기판상에 집적되고, 액정 패널이 제
조되는 제조 단계의 예가 도 5a 내지 도 5e를 참조하여 설명될 것이다. 이 실시예에 도시된 제조 단계를 이용하여, 도 2 내
지 도 4에 도시된 액정 패널이 얻어질 수 있다.
우선, 도 5a에 도시된 바와 같이, 두께가 3000Å인 하부막으로써 실리콘 산화막(502)이 절연 기판(501)상에 스퍼터링 방
법에 의해 형성된다.
다음에, 두께가 400Å인 도시하지 않은 비결정 실리콘막이 저압 CVD 방법에 의해 형성된다. 비결정 실리콘막은 연속 입
자 계면 실리콘(CGS)이라 칭하는 결정 실리콘막을 얻기 위해 결정화된다. 이러한 결정 실리콘막은 도 5a에서 패턴(503,
504 및 505)을 형성하기 위해 패턴화된다. CGS라 칭하는 이러한 결정 실리콘막의 제조 방법은 이하 실시예 4에서 기술될
것이다.
이러한 패턴은 박막 트랜지스터의 활성층이 된다. 그러므로, 패턴(503)은 주변 구동 회로의 CMOS 회로를 구성하는
NMOS(N 채널 박막 MOS 트랜지스터)의 활성층이 된다.
패턴(504)은 주변 구동 회로의 CMOS 회로를 구성하는 PMOS(P 채널 박막 MOS 트랜지스터)의 활성층이 된다.
패턴(505)은 픽셀에 배치된 NMOS(N 채널 박막 MOS 트랜지스터)의 활성층이 된다.
이런 방식으로, 도 5a에 도시된 상태가 얻어진다. 다음에, 도전막이 형성된 후 패터닝이 수행되고, 도 5b에 도시된 바와 같
이, 게이트 전극 패턴(507, 508 및 509)이 형성된다. 게이트 전극 재료로서, Ta(탄탈), Al(알루미늄), Mo(몰리브덴), W(텅
스텐), 및 Ti(티타늄)과 같은 금속 재료를 주로 함유하는 단일층, 또는 이들의 적층이 이용될 수 있다. 이러한 금속 원소와
실리콘 혼합물인 규화물이 이용될 수도 있다.
이 실시예에서, 두께가 4000Å이고 0.18 wt%의 스칸듐을 함유하는 알루미늄막이 스퍼터링 방법에 의해 형성된다. 여기
서, 스칸듐은 후속 단계에서 알루미늄의 이상 성장에 의해 형성되는 힐록(hillock) 또는 휘스커(whisker)를 억제하기 위해
함유된다.
알루미늄막이 형성된 후, 조밀 막질(dense film quality)을 가지고 두께가 약 100Å인 도시하지 않은 양극 산화막이 알루
미늄막의 표면상에 형성된다.
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여기서, 주석산 3%를 함유하는 에틸렌 글리콜 용액을 암모니아수로 중화시켜 얻어진 용액은 전해 용액으로서 이용된다.
이 전해 용액에서, 백금은 캐소드로 제조되고, 알루미늄은 애노드로 제조되며, 전류가 두 전극들 사이로 흐르므로, 양극 산
화막이 알루미늄막의 표면상에 형성될 수 있다.
이러한 양극 산화막은 조밀하고 단단한 막질을 가지며, 이후에 형성된 레지스트 마스크와 알루미늄막 사이의 점착성을 증
가시키는 기능을 갖는다. 이러한 양극 산화막의 막 두께는 가해진 전압에 의해 일반적으로 제어될 수 있다.
도시하지 않은 양극 산화막을 가지는 도시하지 않은 알루미늄이 얻어진 후, 레지스트 마스크는 그 표면에 형성되고, 패터
닝은 마스크를 이용함으로써 수행된다. 이런 방식으로, 도 5b의 게이트 전극 패턴(507, 508 및 509)이 얻어진다.
게이트 전극 패턴(507, 508 및 509)이 얻어진 후, 양극 산화막이 다시 형성된다. 또한, 이러한 양극 산화막의 형성은 주석
산 3%를 함유하는 에틸렌 글리콜 용액을 암모니아수로 중화시킴으로써 얻어진 전해 용액을 이용함으로써 수행된다.
여기서, 이 양극 산화막의 막 두께는 1000Å이다. 이 양극 산화막은 알루미늄으로 제조된 게이트 전극의 표면을 전기적으
로나 물리적으로 보호하기 위한 기능을 갖는다.
그 다음, 도전형을 제공하기 위한 불순물 도핑은 게이트 전극 및 그 위의 양극 산화막을 마스크로서 이용함으로써 수행된
다. 이 단계에서, 레지스트 마스크는 선택적으로 배치되고, P(인) 및 B(붕소)의 도핑은 플라즈마 도핑 방법에 의해 교번적
으로나 선택적으로 수행되며 그래서 N형 영역(50, 52, 56 및 58)이 형성된다. 더욱이, P형 영역(53 및 55)이 형성된다.
도핑 종료 후에, 레이저 광선의 조사가 수행되고 그래서 도핑된 불순물은 활성화되며, 도핑시의 손상 부분이 어닐링된다.
여기서, 영역(50)은 NMOS의 소스 영역이 되고, 영역(52)은 NMOS의 드레인 영역이 되며, 영역(53)은 PMOS의 드레인 영
역이 되고, 영역(55)은 PMOS의 소스 영역이 된다. 영역(56)은 NMOS의 드레인 영역이 되고, 영역(58)은 NMOS의 소스
영역이 된다. 영역(51, 54 및 57)은 각각의 박막 트랜지스터의 채널 형성 영역이 된다.
이런 방식으로, 도 5b에 도시된 상태가 얻어진다. 그 다음에, 제 1 층간 절연막을 포함하고, 두께가 2000Å인 실리콘 질화
막(513)이 플라즈마 CVD 방법에 의해 형성된다.
더욱이, 제 1 층간 절연막을 포함하고, 폴리이미드 수지로 제조된 막(514)이 스핀 코팅 방법을 이용하여 형성된다. 폴리이
미드 수지 이외에, 폴리아미드, 폴리이미드 아미드 등이 이용될 수 있다. 여기서, 수지 재료는 그 표면이 평탄하게 제조될
수 있기 때문에 층간 절연막으로 이용된다.
이런 방식으로, 도 5c에 도시된 상태가 얻어진다. 그 다음에, 접촉 구멍이 형성되고, 티타늄막 및 알루미늄막과 티타늄막의
적층막으로 된 전극(515, 516, 517 및 518)이 형성된다.
여기서, 티타늄막의 두께가 1000Å이고, 알루미늄막의 두께가 2000Å이다. 각각의 막은 스퍼터링 방법에 의해 형성된다.
이 상태에서, 주변 구동 회로를 구성하는 CMOS 회로가 형성된다. 전극(518)은 활성 매트릭스 회로의 소스 라인 또는 소스
라인으로부터 연장한 것이 된다.
이런 방식으로, 도 5d에 도시된 상태가 얻어진다. 그 다음에, 폴리이미드 수지로 된 제 2 층간 절연막(519)이 형성된다. 그
다음에, 접촉 구멍이 형성되고, ITO로 된 픽셀 전극(520)이 형성된다.
이런 방식으로, 도 5e에 도시된 상태가 얻어진다. 도 5e에 도시된 상태가 얻어진 후, 350℃의 수소 분위기에서 열처리가 1
시간 동안 수행된다. 이런 방식으로, TFT가 제조된다.
이 실시예에서, 상부 게이트형 TFT가 예시된다 하더라도, 하부 게이트형 TFT를 이용하는 구조가 채택될 수 있다. 도 6은
하부 게이트형 TFT의 구조의 예를 도시한다. 참조 번호(601)는 기판을 나타내고, 참조 번호(602)는 하부막을 나타내며,
참조 번호(603)는 게이트 전극을 나타내며, 참조 번호(604)는 게이트 절연막을 나타내며, 참조 번호(605)는 소스 영역을
나타내고, 참조 번호(606)는 드레인 영역을 나타내며, 참조 번호(607)는 LDD 영역을 나타내고, 참조 번호(608)는 채널 형
성 영역을 나타내며, 참조 번호(609)는 채널 보호막을 나타내고, 참조 번호(610)는 층간 절연막을 나타내며, 참조 번호
(611)는 소스 전극을 나타내며, 참조 번호(612)는 드레인 전극을 나타낸다.
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TFT의 구조가 하부 게이트형인 경우에, 이와 동일한 방식으로 채널 형성 영역(608)은 CGS라 칭하는 연속 입자 계면 결정
실리콘막을 이용하여 형성된다. 즉, 본 발명에서, TFT의 구조는 특정 구조에 제한되지 않는다.
그 후, CGS로 형성된 복수의 TFT는 픽셀 매트릭스 회로(703), 게이트측 구동 회로(704), 소스측 구동 회로(705) 및 논리
회로(706)를 기판상에 구성한다. 대향 기판(707)은 이러한 활성 매트릭스 기판에 접합된다. 활성 매트릭스 기판과 대향 기
판(707)(도 7) 사이에 액정층(도시하지 않음)이 유지된다.
도 7에 도시된 구조에서, 하나의 측면을 제외한 활성 매트릭스 기판의 모든 측면은 대향 기판의 측면과 일치하게 하는 것
이 바람직하다. 이렇게 하여, 큰 기판에서 취해진 편의 수는 효과적으로 증가될 수 있다. 상술한 한 측면에서, 대향 기판의
일부분이 제거되어 활성 매트릭스 기판의 일부분을 노출시키고, FPC(Flexible Print Circuit : 가요성 인쇄 회로)(708)가
이에 부착된다. 필요성에 기인하여, IC 칩(단일 결정 실리콘 상에 형성된 MOSFET에 의해 구성된 반도체 회로)은 이 부분
상에 장착될 수 있다.
CGS의 활성층을 포함하는 TFT가 초고속 동작 속도를 갖기 때문에, 수백 ㎒ 내지 수 ㎓의 고주파수로 구동된 신호 처리 회
로를 픽셀 매트릭스 회로와 동일한 기판상에 일체로 형성하는 것이 가능하다. 즉, 도 7에 도시된 액정 모듈이 시스템 온 패
널(system-on-panel)을 실현한다.
부수적으로, 본 발명은 구동 회로 집적형의 액정 디스플레이 장치뿐만 아니라, 구동 회로가 액정 패널과 상이한 기판 상에
형성되는 소위 외부 디스플레이 장치에 적용된다.
이 실시예에서, 본 발명이 액정 디스플레이 장치에 적용되는 경우에 대해 설명하였지만, 활성 매트릭스형 EL(전자 발광)
디스플레이 장치 등을 구성하는 것이 가능하다. 또한, 광전 변환층을 동일한 기판상에 갖추고 있는 영상 감지기 등을 형성
하는 것이 가능하다.
상술한 액정 디스플레이 장치, EL 디스플레이 장치, 및 영상 감지기와 같이, 광학 신호를 전기 신호로 변환하거나, 전기 신
호를 광학 신호로 변환하는 기능을 가진 장치는 광전 장치라고 규정한다. 본 발명은 광전 장치가 반도체 박막(CGS)을 이용
하여 절연 표면을 갖는 기판상에 형성될 수 있는 경우 모든 광전 장치에 적용될 수 있다. 물론, 이 실시예는 실시예 1 또는
실시예 2와 자유롭게 조합될 수 있다.
[실시예 4]
상술한 실시예 3의 연속 입자 계면 결정 실리콘(연속 입자 실리콘 : CGS) 및 이의 구조를 제조하는 방법에 대해 도 8 내지
도 10을 참조하여 설명하기로 한다.
[CGS의 제조 방법]
우선, 비결정 반도체 박막이 저압 CVD 방법, 플라즈마 CVD 방법 또는 스퍼터링 방법에 의해 절연 기판 상에 형성된다.
비결정 반도체 박막으로서 비결정 실리콘막이 통상적으로 이용될 수 있다. 이와는 달리, 반도체 박막으로서, SiXGe1-X
(0적으로 30 내지 60 ㎚)이다.
막내에 혼합된 탄소, 산소 및 질소와 같은 불순물이 후속 결정화를 방해할 수 있으므로, 이들을 완전히 감소시키는 것이 바
람직하다. 특히, 임의의 탄소 및 질소의 농도가 5x1018 atoms/㎤ 미만(전형적으로, 5x1017 atoms/㎤ 이하)이고, 산소의
농도가 1.5x1019 atoms/㎤ 미만(전형적으로 1x1018 atoms/㎤ 이하)인 것이 바람직하다. 불순물의 농도가 상술한 것인 경
우, 완성된 TFT내의 상술한 불순물의 농도는 상술한 범위 내로 떨어진다.
막 형성시, TFT의 문턱 전압(Vth)을 제어하기 위해 불순물 원소(그룹 13 내의 원소, 전형적으로 붕소, 그룹 15내의 원소,
전형적으로 인)를 첨가하는 것이 효과적이다. 상술한 Vth 제어 불순물이 첨가되지 않는 경우 Vth에 비추어 보아 첨가량을
결정할 필요가 있다.
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그 다음, 비결정 반도체 박막의 결정 단계가 수행된다. 결정 수단으로서, 본 발명의 발명자에 의한 일본 특개평 제7-
130652호에 기재된 기술이 이용된다. 공보의 실시예 1 및 실시예 2 중 임의의 수단이 이용될 수 있다 하더라도, 본 발명에
서는 실시예 2에 설명된 (일본 특개평 제8-78329호에 상세히 기재된) 기술 내용을 이용하는 것이 바람직하다. 이들 특허
들의 전체 설명은 참조 문헌으로 여기에 포함된다. 미국 특허 제5,643,826호는 일본 특개평 제7-130652호에 관한 것이
다. 이 미국 특허의 전체 설명 역시 참조 문헌으로 여기에 포함된다.
일본 특개평 제8-78329호에 기재된 기술에 따르면, 먼저, 촉매 원소의 첨가 영역을 선택하기 위한 마스크 절연막이 형성
된다. 그 다음에, 비결정 반도체 박막의 결정화를 촉진하기 위한 촉매 원소를 함유하는 용액이 스핀 코팅 방법에 의해 가해
지고, 촉매 원소 함유층이 형성된다.
촉매 원소로서, 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu), 금(Au), 게르마늄(Ge) 및 납(Pb)에서 선택
된 단종이나 다종의 원소가 이용될 수 있다. 특히, 실리콘과의 격자 정합성이 우수한 니켈을 이용하는 것이 바람직하다.
상술한 촉매 원소의 첨가 단계는 스핀 코딩 방법에 제한되는 것이 아니라, 마스크를 이용하는 이온 주입 방법 또는 플라즈
마 도핑 방법도 이용될 수 있다. 이런 경우에, 첨가 영역의 점유 면적을 감소시키고 측방 성장 영역의 성장 거리를 제어하
기가 용이하기 때문에, 이것은 현미경 회로를 구성할 때 효과적인 기술이 된다.
그 다음, 촉매 원소의 첨가 단계가 종료된 후, 탈수소는 약 500℃에서 2시간 동안 수행된 다음, 열처리가 비결정 반도체 박
막을 결정화하기 위해 500 내지 700℃의 온도(전형적으로 550 내지 650℃, 바람직하게는 570℃)에서 4 내지 24 시간 동
안 비활성 개스 분위기, 수소 분위기 또는 산소 분위기에서 수행된다.
이때, 비결정 반도체 박막의 결정화는 촉매 원소가 첨가된 영역 내에 발생된 핵에서부터 먼저 이루어지고, 기판의 표면과
거의 평행하게 성장된 결정 영역이 형성된다. 본 발명의 발명자는 이러한 결정 영역을 측방 성장 영역이라 칭한다. 측방 성
장 영역은 각각의 결정이 비교적 균일한 상태로 모아지기 때문에 총 결정성이 우수해진다는 장점을 갖는다.
결정화를 위한 열 처리가 종료된 후, 마스크 절연막이 제거되고, 촉매 원소를 제거하기 위한 열처리(촉매 원소의 게터링
(gettering) 단계)가 수행된다. 이러한 열처리에서, 할로겐 원소는 처리 분위기 내에 포함되고, 금속 원소에 대한 할로겐 원
소의 게터링 효과가 이용된다.
할로겐 원소에 의한 게터링 효과를 충분히 얻기 위해, 700℃ 를 넘는 온도에서 상술한 열처리를 수행하는 것이 바람직하
다. 온도가 700℃ 이하일 경우, 처리 분위기에서 할로겐 화합물을 분해하는 것이 어려우며 그래서 게터링 효과가 얻어질
수 없다는 염려가 있다. 그러므로, 열처리 온도는 바람직하게 800 내지 1000℃(전형적으로 950℃)이고, 처리 시간은 0.1
내지 6 시간, 전형적으로 0.5 내지 1 시간이다.
전형적으로, 열 처리는 950℃에서 30분 동안 0.5 내지 10 vol%(바람하게는, 3 vol%)의 염화 수소(HCI)를 함유한 산소 분
위기에서 수행되는 것이 적절하다. HCI의 농도가 상술한 농도보다 큰 경우, 막 두께에 필적하는 기복(inequality)이 측방
성장 영역의 표면상에 발생된다. 그러므로, 이러한 고농도는 바람직하지 않다.
할로겐 원소를 함유한 화합물로서, HCI 가스 이외에, HF, NF3, HBr, Cl2, ClF3, BCl3, F2 및 Br2와 같은 할로겐 원소를 함
유하는 화합물에서 선택된 단종 또는 다종의 화합물이 이용될 수 있다.
이 단계에서, 측방 성장 영역내의 촉매 원소는 염소의 활성화에 의해 모아져서, 공기 중으로 방출되어 제거되는 휘발성 염
소로 변환된다. 이 단계 후에, 측방 성장 영역내의 촉매 원소의 농도는 5x1017 atoms/㎤ 이하(전형적으로 2x1017 atoms/
㎤이하)로 떨어진다.
그러므로, 얻어진 측방 성장 영역은 막대형 또는 평탄한 막대형 결정의 집합체로 된 특이한 결정 구조를 도시한 것이다.
[측방 성장 영역의 결정 구조에 대한 연구결과]
상술한 제조 단계에 따라서 형성된 측방 성장 영역은 미시적으로 복수의 막대형(또는 평탄한 막대형) 결정이 서로 거의 평
행하고, 특정 방향으로 규칙성을 갖도록 배열되는 결정 구조를 갖는다. 이것은 TEM(Transmission Electron
Microscopy)으로 관측함으로써 용이하게 확인될 수 있다.
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본 발명의 발명자는 HR-TEM(High Resolution Transmission Electron Microscopy)(도 8a)에 의해 본 발명의 반도체
박막의 결정 입자 계면을 상세하게 관찰하였다. 본 명세서에서, 결정 입자 계면은 다른 방법으로 지정하지 않는 한, 상이한
막대형 결정이 서로 접촉한 경계면에 형성된 입자 계면으로 규정된다. 그러므로, 결정 입자 계면은, 예를 들어 별개의 측방
성장 영역의 충돌에 의해 형성된 거시적인 입자 계면과 상이하다는 것을 주목해야 한다.
상술한 HR-TEM(High Resolution Transmission Electron Microscopy)은 샘플에 수직으로 전자 빔을 조사하고, 투과
전자나 탄성 산란 전자의 간섭을 이용하여 원자 및 분자의 배열을 추정하는 방법이다. 이러한 방법을 이용하여, 결정 격자
의 배열 상태를 격자 스트립으로서 관측하는 것이 가능해진다. 그러므로, 결정 입자 계면을 관측하여, 결정 입자 계면에서
원자의 결합 상태를 추론하는 것이 가능하다.
본 발명의 발명자가 얻은 TEM 사진(도 8a)에서, 2개의 상이한 결정 입자(막대형 결정 입자)가 결정 입자 계면에서 서로
접촉하는 상태가 명확하게 관찰된다. 이때, 임의의 편차가 결정 축내에 포함될지라도 2개의 결정 입자가 거의 {110} 배향
내에 존재함이 전자 빔 회절에 의해 확인된다.
상술한 바와 같은 TEM 사진에 의해 격자 스트립의 관측시, {111}면에 대응하는 격자 스트립은 {110}면에서 관측된다.
{111}면에 대응하는 격자 스트립은 결정 입자가 격자 스트립을 따라 절단될 때, {111}면이 단면에 나타나는 격자 스트립
을 나타낸다. 격자 스트립이 어떤 면에 대응하는지는 격자 스트립들 사이의 거리를 통해 간단히 확인할 수 있다.
이때, 본 발명자가 본 발명의 반도체 박막의 TEM 사진을 상세하게 관찰한 결과, 매우 흥미있는 연구 결과를 얻었다. 사진
에 도시된 임의의 2개의 상이한 결정 입자들에서, {111}면에 대응하는 격자 스트립이 보였다. 그리고, 격자 스트립이 서로
명백히 평행한 것이 관찰되었다.
더욱이, 결정 입자 계면의 존재와는 무관하게, 2개의 상이한 결정 입자의 격자 스트립은 결정 입자 계면을 교차하도록 서
로 접속되었다. 즉, 결정 입자 계면과 교차하는 것으로 관찰된 거의 모든 격자 스트립은 상이한 결정 입자의 격자 스트립이
라는 사실에도 불구하고, 선형으로 연속이라는 것이 확인되었다. 이것은 임의의 결정 입자 계면의 경우이다.
이러한 결정 구조(정확하게는 결정 입자 계면의 구조)는 결정 입자 계면에서 2개의 상이한 결정 입자가 아주 우수한 정합
성으로 서로 접촉함을 나타낸다. 즉, 결정 격자는 결정 입자 계면에서 서로 연속으로 접속되므로, 결정 결점 등에 의해 야
기된 트랩(trap) 레벨이 용이하게 형성되지 않는 구조가 형성된다. 다시 말하면, 결정 격자는 결정 입자 계면에서 연속한다
고 말할 수 있다.
도 8b에서, 참고를 위해, 본 발명자에 의해서 종래의 다결정 실리콘막(소위 고온 폴리실리콘 막)에서도 전자 빔 회절 및
HR-TEM 관찰에 의한 분석이 수행되었다. 그 결과, 2개의 상이한 결정 입자에서 격자 스트립은 랜덤하게 되고, 결정 입자
계면에서 아주 우수한 정합성을 갖는 연속하는 접속은 거의 존재하지 않는다는 것이 발견되었다. 즉, 격자 스트립이 결정
입자 계면에서 절단되는 부분이 여러 개 있고, 결정 결함이 여러 개 있다는 것이 발견되었다.
본 발명자는, 본 발명에 이용되는 반도체 박막에서와 같이, 격자 스트립이 양호한 정합성에 서로 대응하는 경우, 원자의 접
합 상태를 정합 접합으로 칭하며, 이때의 접합을 정합 접합으로 칭한다. 이와 대조적으로, 본 발명자는 격자 스트립이 종래
의 다결정 실리콘막에서 종종 보여지는 양호한 정합성에 서로 대응하지 않는 경우, 원자의 접합 상태를 부정합 접합으로
칭하며, 이때의 접합을 부정합 접합(또는 결합되어 있지 않은 화학 결합 손(dangling bond))으로 칭한다.
본 발명에 이용되는 반도체 박막은 결정 입자 계면에서의 정합성이 매우 우수하기 때문에, 상술한 부정합 접합은 매우 적
다. 본 발명에 의해 행해진 임의의 복수 결정 입자 계면의 연구 결과로서, 부정합 접합 대 총 접합의 존재비는 10% 이하(바
람직하게는 5% 이하, 보다 바람직하게는 3% 이하)이다. 즉, 90% 이상의 총 접합(바람직하게는 95% 이상, 보다 바람직하
게는 97% 이상)이 정합 접합에 의해 구성된다.
도 9a는 상술한 단계에 따라서 형성된 측면 성장 영역에서의 전자 빔 회절에 의한 관찰 결과를 도시한 것이다. 도 9b는 비
교를 위해 관찰된 종래의 폴리실리콘막(소위, 고온 폴리실리콘 막)의 전자 빔 회절 패턴을 도시한 것이다.
도 9a 및 도 9b에 도시된 전자 빔 회절 패턴에서, 전자 빔의 조사 영역의 직경은 4.25㎛이고, 충분히 넓은 영역의 정보가
모아진다. 여기에 도시된 사진은 임의의 복수 부분에서의 연구 결과로 전형적인 회절 패턴을 나타낸다.
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도 9a의 경우에, <110> 입사에 대응하는 회절 스폿이 비교적 명확하게 나타나고, 전자 빔의 조사 영역에서의 거의 모든 결
정 입자가 {110} 배향이라는 것이 확인되었다. 한편, 도 9b에 도시된 종래의 고온 폴리실리콘 막의 경우에, 명확한 규칙이
회절 스폿에서 보여질 수 없고, {110} 면이 아닌 면 배향을 가지는 입자 계면이 불규칙하게 혼합된다는 것이 발견되었다.
그러므로, 본 발명에 이용된 반도체 박막의 특징은 이 박막이 결정 입자 계면을 가지는 반도체 박막일지라도, 이러한 박막
이 {110} 배향에 특유의 규칙을 가지는 전자 빔 회절 패턴을 나타낸다는 것이다. 전자 빔 회절 패턴이 비교될 때, 종래의
반도체 박막과의 차는 명확해진다.
상술한 바와 같이, 상술한 제조 단계에 의해 제조된 반도체 박막은 종래의 반도체 박막과 상당히 다른 결정 구조(결정 입자
계면으로 이루어진 정확한 구조)를 가지는 반도체 박막이다. 본 발명자는 여기에 참조 문헌으로 포함된 일본 특개평 제9-
55633호, 제9-165216호 및 제9-212428호, 및 미국의 계류중인 특허 출원 시리얼 번호 제09/027,344호, 제09/084,738
호 및 제09/120,290호에 본 발명에 이용된 반도체 박막에 대한 분석 결과를 설명하였다.
상술한 바와 같이 본 발명에 이용된 90% 이상의 반도체 박막의 결정 입자 계면이 정합 접합에 의해 구성되기 때문에, 이들
은 캐리어의 이동에 대한 장벽으로서의 기능을 거의 갖지 않는다. 즉, 본 발명에 이용된 반도체 박막이 실질적으로 결정 입
자 계면을 갖지 않다고 말할 수 있다.
종래의 반도체 박막에서, 결정 입자 계면이 캐리어의 이동을 차단하기 위한 장벽으로 작용할지라도, 이러한 결정 입자 계
면이 본 발명에 이용된 반도체 박막에 실질적으로 존재하지 않기 때문에, 고속 캐리어 이동도가 실현될 수 있다. 그러므로,
본 발명에 이용된 반도체 박막을 이용함으로써 제조된 TFT의 전기적 특징은 매우 우수한 값을 나타낸다. 이것은 이하에
설명하고자 한다.
[TFT의 전기적 특징에 대한 연구결과]
본 발명에 이용된 반도체 박막이 단일 결정과 실질적으로 관련될 수 있기 때문에(결정 입자 계면이 실질적으로 존재하지
않기 때문에), 활성층으로서 반도체 박막을 이용하는 TFT는 단일 결정 실리콘을 이용하는 MOSFET에 비해 우수한 전기
적 특징을 나타낸다. 후술된 데이터는 본 발명에 의해 실험적으로 형성된 TFT에서 얻어진다.
(1) TFT의 스위칭 성능(온/오프 동작의 스위칭시의 기민성(promptness))을 나타내는 인덱스로서의 역치하
(subthreshold) 계수는 N 채널 TFT와 P 채널 TFT에 대해서는 60 내지 100 mV/decade(전형적으로, 60 내지 85 mV/
decade) 만큼 작다.
(2) TFT의 동작 속도를 나타내는 인덱스로서 전계 효과 이동도(μFE)는 N 채널 TFT에 대해서는 200 내지 650 ㎠/Vs(전
형적으로, 250 내지 300 ㎠/Vs) 만큼 크고, P 채널 TFT에 대해서는 100 내지 300 ㎠/Vs(전형적으로, 150 내지 200 ㎠/
Vs)만큼 크다.
(3) TFT의 구동 전압을 나타내는 인덱스로서 문턱 전압(Vth)은 N 채널 TFT에 대해서는 -0.5 내지 1.5V 만큼 작고, P채
널 TFT에 대해서는 -1.5 내지 0.5V 만큼 작다.
상술한 바와 같이, 매우 우수한 스위칭 특징 및 고속 동작 특징이 실현될 수 있다고 확인되었다.
부수적으로, CGS의 형성시, 결정화 온도 이상의 온도(700 내지 1100℃)에서 상술한 어닐링 단계는 결정 입자 내의 결함
을 낮추는 데 중요한 역할을 한다.
도 10a는 상술한 결정화 단계까지의 단계들이 종료된 시점에서 결정 실리콘막을 250,000 배로 확대한 TEM 사진이다. 화
살표로 나타낸 바와 같은 지그재그 결함은 결정 입자 내에 있다는 것이 확인되었다(흑색 부분 및 백색 부분이 콘트라스트
의 차로 인해 나타난다).
이러한 결함이 주로 실리콘 결정 격자면 상의 원자의 적층 순서가 어긋나는 적층 결함일지라도, 변위의 경우도 있다. 도
10a는 {111}면과 평행한 결함면을 가지는 적층 결함을 나타낸다. 이것은 지그재그 결함이 약 70°에서 만곡된다는 사실에
서 확인될 수 있다.
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한편, 도 10b에 도시된 바와 같이, 동일 배율로 확대된 본 발명에 이용된 결정 실리콘막에서, 적층 결함, 변위 등에 의해 야
기된 결함은 거의 보이지 않으며, 결정성이 매우 높은 것으로 확인되었다. 이러한 경향은 전체 막 표면에서 볼 수 있으며,
현재 환경하에서 결함의 수를 제로(0)로 감소시키는 것이 어려울지라도, 그 수를 실질적으로 제로로 감소시키는 것이 가능
하다.
즉, 본 발명에 이용된 결정 실리콘막에서, 결정 입자의 결함은 결함이 거의 무시될 수 있을 정도로 감소되고, 결정 입자 계
면이 높은 연속성으로 인해 캐리어의 이동에 반하는 장벽이 될 수 없으므로, 막은 단일 결정 또는 실질적으로 단일 결정로
간주될 수 있다.
그러므로, 도 10a 및 도 10b의 사진에 나타난 결정 실리콘막에서, 임의의 결정 입자 계면이 거의 같은 연속성을 갖는다 하
더라도, 결정 입자의 결함의 수에는 많은 차이가 있다. 본 발명의 결정 실리콘막이 도 10a에 도시된 결정 실리콘막보다 훨
씬 높은 전기적 특성을 나타내는 이유는 주로 결함의 수에 차이가 있기 때문이다.
상기에서, 촉매 원소의 게터링 처리는 본 발명에서 필수적인 단계임을 알 수 있다. 본 발명자는 이 단계에서 발생하는 현상
에 대한 다음 모델을 고려하고자 한다.
우선, 도 10a에 도시된 상태에서, 촉매 원소(전형적으로, 니켈)는 결정 입자의 결함(주로 적층 결함)에서 격리된다. 즉, Si-
Ni-Si와 같은 형태를 가지는 접합이 많이 있다는 것을 생각할 수 있다.
그러나, 결함에 존재하는 Ni가 촉매 원소의 게터링 처리를 수행함으로써 제거될 때, Si-Ni의 접합이 절단된다. 그러므로,
실리콘의 나머지 접합은 Si-Si 접합을 즉시 형성하여 안정화된다. 이런 방식으로, 결함은 사라진다.
물론, 결정 실리콘막의 결함이 고온에서 열 어닐닝에 의해 사라진다는 것을 알게 되었을지라도, 니켈과의 접합이 절단되
어, 많은 미결합 접합이 발생되기 때문에, 실리콘의 재결합이 원만하게 수행된다.
또한, 본 발명자는 결정화 온도 이상의 온도(700 내지 1100℃)에서 열 처리에 의해 결정 실리콘막이 그 하부막에 접합되
어 접착성이 증가되므로, 결함이 사라지는 모델도 고려한다.
그리하여 얻어진 본 발명에 이용된 결정 실리콘막(도 10b)은 단지 결정화가 수행되는 결정 실리콘막(도 10a)보다 결정 입
자의 결함 수가 상당히 작다는 특징을 갖는다. 결함 수면에서의 차는 ESR(Electron Spin Resonance)의 분석에 의해 스핀
밀도의 차로서 나타난다. 현재 환경 하에, 본 발명에 이용된 결정 실리콘막의 스핀 밀도는 적어도 1x1018 spins/㎤(바람직
하게는, 5x1017 spins/㎤ 이하)이다.
본 발명에 이용되고, 상술한 결정 구조 및 특징을 가지는 결정 실리콘막을 연속 입자 계면 결정 실리콘(연속 입자 실리콘 :
CGS)이라고 한다.
[실시예 5]
상술한 각 실시예의 디스플레이 장치에서, 고해상도가 실현되게 되는 경우, 기록 기간은 짧아야 한다. 이 실시예는 비교적
높은 질의 화상 정보가 이용되는 경우에, 실질적으로 임계값을 갖지 않는 반강유전 액정이 상술한 각각의 실시예에 이용된
액정 패널의 액정 재료로서 이용되는 예를 나타낸다.
종래의 LCD에 이용된 액정 재료가 전압 인가에 느린 반응 속도(수십 ms 내지 수백 ms)를 갖기 때문에, 구동 회로가 예를
들어 결정 실리콘(CGS)을 이용하여 고주파수 대역에서 동작할 수 있는 TFT에 의해 구성된다 하더라도, 액정 재료는 고속
동작에 반응할 수 없다.
그러나, 이 실시예에서는, 결정 실리콘(CGS)이 이용되고, 고주파수 대역에서 동작할 수 있는 TFT가 액정 패널의 스위칭
소자로서 이용되며, 전압 인가에 반응 속도가 고속이며 실질적으로 임계값을 갖지 않은 반강유전 액정이 이용되므로, 플리
커가 없고, 고세밀, 고해상도의 디스플레이 장치를 실현하는 것이 가능하다.
[실시예 6]
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이 실시예는 R(적색), G(녹색) 및 B(청색)의 발광 다이오드가 배경 조명으로서 이용되고, 디스플레이 장치 본체에 포함되
는 구조의 예를 나타내며 그래서 컬러 화상이 얻어진다. 이러한 경우의 컬러 디스플레이로서, 예를 들어, 한 스크린의 기록
기간(소위, 프레임 주파수)의 3배의 주파수에서 발광 다이오드의 R, G, 및 B의 블링크가 각 컬러에 대해 R, G, B, R, G, B,
R ... 로서 시계열로 반복되는 경우, 사람의 눈은 컬러 화상으로서 인식한다. 이 실시예에서, 한 스크린은 60 ㎐에서 기록되
고, 그 기록 주파수 값의 3배인 180㎐에서 발광 다이오드의 R, G 및 B의 블링크가 각 컬러에 대해 R, G, B, R, G, B, R ...
로서 시계열적으로 반복된다. 한 스크린의 기록 기간(소위, 프레임 주파수)은 45㎐ 이상, 바람직하게는 60㎐ 이상인 한, 특
정하게 제한되지는 않는다. 이러한 경우에, 컬러 필터는 요구되지 않으므로, 선명한 디스플레이가 얻어질 수 있다.
발광 다이오드 대신, EL 소자와 같은 발광 소자가 배경 조명을 형성하는데 이용될 수 있다. 부수적으로, 이 실시예는 실시
예 1 내지 5와 자유롭게 조합될 수 있다.
[실시예 7]
이 실시예에서, 상술한 각각의 실시예에 따른 디스플레이 장치(CGS는 액정 패널의 스위칭 소자의 채널 형성 영역에 이용
된다)가 정보 통신 동작을 수행하는데 이용되는 예가 도 11을 참조하여 설명될 것이다.
도 11은, 정보 처리 장치 및 그 시스템이 디스플레이 장치(1103), 통신 장치(1102), 음향 수집 장치(1105) 및 영상 픽업 장
치(1106)로 구성되고, 가상 화상(평면 화상 또는 3차원 화상)을 사용자에게 제공할 수 있는 TV 전화의 예를 도시한 것이
다.
사용자(1100)는 전화 회선 또는 통신 케이블을 통해 전화기와 같은 통신 장치(1102)를 갖는 디스플레이 장치에 접속하고,
통신 파트너에게 정보 처리 작업(사용자의 음성 데이터 전송, 예를 들어 사용자의 표정의 화상 전송 등)을 수행하기 위해
마이크와 같은 음향 수집 장치(1105) 및 카메라와 같은 영상 픽업 장치(1106)를 이용한다. 또한, 통신 장치 및 디스플레이
장치가 컴퓨터와 같은 제어 장치를 통해 서로 접속되는 구조를 취하는 것이 가능하다.
사용자의 표정과 같은 가상 3차원 화상이 전송되는 경우에, 우측 눈용 화상 신호를 형성하기 위한 영상 픽업 장치 및 좌측
눈용 화상 신호를 형성하기 위한 영상 픽업 장치가 디스플레이 장치, 통신 장치 또는 제어 장치에 별도로 제공되므로, 2개
의 화상 신호가 전송되는 구조를 이용하는 것이 바람직하다.
정보 처리 장치 및 이의 시스템이 이용될 때, 사용자는 통신 파트너로부터 전송된 화상을 보면서 정보 처리 작업(대화, 전
자 서류 교환 등)을 수행할 수 있다. 사용자가 정보 처리 작업 중에 외부와 차단될 수 있으므로, 사용자들은 가상 디스플레
이 스크린에 집중할 수 있다. 더욱이, 사용자가 주변 환경과 차단되기 때문에, 사용자들은 편안해질 수 있다. 부수적으로,
가상 스크린이 주변 장면과 중첩되어 표시될 수 있으므로, 이러한 장치는 편리하다.
CRT와 같은 종래의 디스플레이 장치를 이용하는 TV 전화에서는, 정보가 사용자 이외의 주변 사람들에게 보여진다는 두
려움이 있다. 그러나, 이 실시예의 정보 처리 장치 및 이의 시스템은 가상 화상을 이용하기 때문에, 가상 화상이 디스플레
이 장치를 사용하는 사용자 이외의 사람에게 보여진다는 두려움이 없으며 그래서 주변을 의식하지 않고서 정보를 용이하
게 교환할 수 있다.
휴대 전화와 같은 소형 휴대 장치가 디스플레이 장치에 접속된 통신 장치로서 이용되는 경우, 정보 통신이 임의의 장소에
서 행해질 수 있다. 더욱이, 소형 영상 픽업 장치가 소형 통신 장치 상에 장착될 때, 휴대 TV 전화가 실현될 수 있다. 정보
통신 작업이 소형 통신 장치를 이용함으로써 수행되는 예가 도 12를 참조하여 설명될 것이다.
도 12는, 정보 처리 장치 및 이의 시스템이 디스플레이 장치(1203), 소형 통신 장치(1202) 및 소형 영상 픽업 장치(1206)
로 구성되고, 가상 디스플레이 장치(1204)(평면 화상 또는 3차원 화상)를 사용자(1200)에게 제공할 수 있는 TV 전화의
예를 도시한 것이다. 소형 통신 장치(1202)는 음성 데이터와 같은 사용자의 음성을 입력할 수 있는 내장형 음향 수집 장치
(마이크 등)를 갖는다. 더욱이, 이 장치는 문자들을 간단하게 입력할 수 있는 입력 장치도 포함한다.
부수적으로, 사용자의 음성 데이터를 문자들로 자동 변환하는 장치(1208)가 디스플레이 장치, 통신 장치, 또는 제어 장치
에 포함될 때, 대화 등이 문자들로서 동시에 가상으로 표시될 수 있다. 사용자(1200)에게 보여지는 가상 스크린(1209)에
도 12에 도시된 바와 같은 기능을 추가하여, 사용자가 통신 파트너(1210)로부터 송신된 화상(통신 파트너의 상반신 화상
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등)을 보면서 대화할 수 있고 동시에, 대화가 문자들로 변환되고, 대화의 문장 디스플레이부(1207) 상에 표시되며, 전자 정
보는 전자 정보부(1205) 상에 표시된다. 사용자(1200)에게 보여지는 가상 스크린(1209)은 가상 디스플레이 스크린
(1204)에 대응한다. 상술한 디스플레이부(1205 및 1207)의 디스플레이부는 특정하게 제한되지는 않는다.
대화를 문자들로 동시에 저장하는 것이 가능하기 때문에, 다운(down)을 주의할 필요가 없고, 정보 교환은 정확하게 행해
진다. 사용자가 듣는 감각이 둔한 경우일지라도, 사용자들은 가상으로 표시된 문자들을 보면서 정확하게 대화할 수 있다.
종래의 HMD에서는, 미세 문자들을 정확하게 인식할 수 있는 해상도를 얻는 것은 불가능하였으나, 채널 형성 영역으로
CGS를 이용하는 이 실시예의 HMD에 의해서 처음으로 가능하게 되었다.
이 실시예에서는, 종래의 디스플레이 스크린(CRT 등)이 필요하지 않으며, 단지 가상 디스플레이가 행해지며 그래서 정보
처리 작업(통신 파트너와의 대화, 통신 파트너와의 화상 정보 교환 등)이 임의의 장소에서나 임의의 환경하에 가능하다.
발명의 효과
상술한 바와 같이, 본 발명의 디스플레이 장치(HMD)를 갖춘 정보 처리 장치에서는, 액정 패널의 박막 트랜지스터의 활성
층을 형성하는 결정 실리콘이 CGS이므로, 이 장치는 비교적 높은 질의 화상 신호(60 ㎐ 이상)를 처리할 수 있으며, 고 해
상도를 갖는 가상 화상(2D 또는 3D)이 얻어질 수 있다.
더욱이, 액정 패널과 눈과의 거리가 수 ㎝만큼 짧을지라도, 프레임 반전 구동의 극성 반전 기간이 짧기 때문에(45 ㎐ 내지
180 ㎐), 플리커가 발생되지 않으며 그래서 사람의 눈에 미치는 영향을 감소시킬 수 있다. 즉, 이용 시간은 종래의 것에 비
해 길어질 수 있다.
부수적으로, 종래의 HMD는 해상도가 낮고, 미세 문자들을 판독하기 어려웠다. 본 발명의 액정 패널로 미세 문자들을 명확
하게 인식할 수 있으며 그래서 정보 처리 작업이 정확하게 수행될 수 있다. 즉, 본 발명에 기재된 HMD는 정보 처리 장치의
디스플레이 장치로 최적이다.
본 발명에 기재된 정보 처리 장치에서는, 사용자가 정보 처리 작업 동안 외부와 차단되기 때문에, 사용자들은 가상 디스플
레이 스크린에 집중할 수 있다. 그 밖에, 사용자가 주변 환경과 차단되기 때문에, 사용자들은 편안해질 수 있다. 더욱이, 가
상 스크린은 주변 장면과 중첩될 수 있고 표시될 수 있다.
더욱이, 이 장치는 책상 등의 공간을 좁아지게 하지 않아서 공간을 효과적으로 이용할 수 있다. 더욱이, 이 장치는 경량이
기 때문에 휴대할 수 있고 정보 처리 작업을 임의의 장소에서도 행할 수 있다.
예를 들어, 휴대 전화 또는 공중 전화의 통신 회선이 이용되고, 이 회선이 본 발명의 디스플레이 장치에 접속될 때, 통신 파
트너의 화상 또는 정보를 보면서 정보 교환(대화 등)을 할 수 있다.
반응 속도가 고속인 액정 재료(예를 들어, 임계값을 갖지 않는 AFLC)가 이용되는 경우, 더 높은 해상도의 화상이 얻어질
수 있다.
상술한 바와 같이, 본 명세서에 기재된 두부 장착 디스플레이는 정보 처리 작업시, 디스플레이 장치로서 최적일 수 있고,
우수한 정보 처리 작업 환경이 디스플레이 장치 및 그 시스템을 갖춘 정보 처리 장치를 이용함으로써 제공된다.
또한, 본 발명은 양호한 실시예에 관하여 설명하고자 하는 것이지, 본 발명을 이러한 실시예들의 특정한 구조에 제한하고
자 하는 것은 아니다. 첨부된 특허청구의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형들이 행해질 수 있다. 예를 들어, 원하는 경우,
디스플레이 시스템은, 사용자가 눈들 중 다른 한 눈을 이용하여 다른 것을 볼 수 있도록 우측 눈이나 좌측 눈 중 하나 앞에
세팅될 단지 하나의 디스플레이 패널을 갖는다.
도면의 간단한 설명
도 1은 정보 처리 장치의 외형을 도시한 도면.
도 2는 두부 장착 디스플레이의 외형을 도시한 도면
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도 3은 액정 패널의 배열 구조를 도시한 도면.
도 4는 디스플레이 장치의 주요 본체의 블록도.
도 5a 내지 도 5e는 TFT의 제조 단계를 도시한 도면.
도 6은 하부형 TFT 구조의 일 예를 도시한 도면.
도 7은 액정 패널 구조의 일 예를 도시한 도면.
도 8a 및 도 8b는 TEM 사진을 도시한 도면.
도 9a 및 도 9b는 전자 빔 회절 패턴을 도시한 도면.
도 10a 및 도 10b는 TEM 사진을 도시한 도면.
도 11은 통신 장치를 이용하는 일 예를 도시한 도면.
도 12는 소형 통신 장치를 이용하는 예를 도시한 도면.
도 13은 종래의 정보 처리 장치의 외형을 도시한 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
101: 입력 단말 장치 102: 제어 장치
103, 1103, 1203: 디스플레이 장치 104, 1204: 가상 디스플레이 스크린
202, 403, 404: 액정 패널 301, 302, 304, 305: 주변 구동 회로
303, 306: 활성 매트릭스 영역 307: 유리 기판
309: 게이트 라인 310: 소스 라인
311: 박막 트랜지스터 312: 픽셀 전극
401a, 401b: 액정 제어기 402: 타이밍 발생 회로
502: 실리콘 산화물막 507, 508, 509: 게이트 전극 패턴
513: 실리콘 질화물막 519, 604: 절연막
603: 게이트 전극 605: 소스 영역
606: 드레인 영역 608: 채널 형성 영역
609: 채널 보호막 611: 소스 전극
612: 드레인 전극 703: 픽셀 매트릭스 회로
704: 게이트측 구동 회로 705: 소스측 구동 회로
706: 논리 회로 1102, 1202: 통신 장치
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1105: 음향 수집 장치 1106, 1206: 영상 픽업 장치
1207: 문장 디스플레이부 1209: 가상 스크린
도면
도면1
도면2
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도면3
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도면4
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도면5b
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도면5c
도면5d
도면5e
도면6
도면7
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도면8a
도면8b
도면9a
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도면9b
도면10a
도면10b
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도면12
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