JP2000089246A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP2000089246A
JP2000089246A JP26208298A JP26208298A JP2000089246A JP 2000089246 A JP2000089246 A JP 2000089246A JP 26208298 A JP26208298 A JP 26208298A JP 26208298 A JP26208298 A JP 26208298A JP 2000089246 A JP2000089246 A JP 2000089246A
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tft
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Katsuhiko Inada
克彦 稲田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 開口率が高く、表示品質の高い液晶表示装置
を提供する。 【解決手段】 単位画素を構成する画素電極を、第1の
画素電極541と、この第1の画素電極541と信号線
511との間の領域の少なくとも一部を覆うように配設
された第2の画素電極542を具備する。第1の画素電
極541と第2の画素電極542は透光性を有する絶縁
層572により絶縁されている。これにより第1の画素
電極541と信号線511との間の領域を表示に用いる
ことができ画素の開口率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置に関
し、特に表示画面を構成する各画素を独立に駆動するこ
とができるアクティブマトリクス型液晶表示装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来のアクティブマトリクス型液晶表示
装置では、アレイ基板上に画素電極がマトリクス状に配
列されており、各画素電極に付き1個のスイッチング素
子を具備している。スイッチング素子としては、例えば
TFT(薄膜トランジスタ:Thin Film Tr
ansistor)、MIM(Metal Insul
ator Metal)などが用いられる。このアレイ
基板と、対向電極を配設した対向基板との間に液晶層を
挟持する。そして画素電極と対向電極との間に表示信号
に対応した電界を形成することにより、液晶の状態を制
御する。
【0003】一方、対向基板には、画素電極以外からの
非変調光を遮るために、ブラックマトリクス(BM)パ
ターンを設けることが一般的である。このBMパターン
と画素電極とは、アレイ基板と対向基板との合わせ精度
を考慮して、約4〜約8μm程度重なるように設計され
る。つまり、画素電極はBMパターンと重なり合うた
め、開口率に寄与しない無効部分が画素電極周囲に存在
する。
【0004】ところで、近年では、パーソナルコンピュ
ータ等に用いられる液晶表示装置に対して高輝度化や低
消費電力化が求められ、高開口率をめざした開発が進め
られている。液晶表示装置の開口率を向上するために
は、単位画素のうちこのような開口率に寄与しない無効
部分を極力少なくすることが必要である。そのために、
例えば、信号線と画素電極を絶縁膜を介して重ね、開口
部を遮光層である信号線パターンで決める方法がある。
しかしながら、この方法では開口率は高くなるものの、
信号線と画素電極間のカップリング容量が大きくなる。
このため、信号線の電位変動に画素電極電位が影響を受
け、クロストークなどの画質劣化が生ずるという問題が
ある。
【0005】スイッチング素子としてTFTを用いる場
合、TFTのゲート電極は走査線に接続され、ドレイン
電極は信号線に接続される(n−chTFTの場合)。
このTFTのオン・オフ状態を制御することによって信
号線より画素電極へ表示信号が選択的に供給される。こ
の場合、列方向に配列した画素へは同列方向に沿って延
びる1本の信号線が対応し、さらに行方向に配列した複
数の信号線と接続して同行方向に配置された信号線駆動
回路が備わっている。信号線や走査線は、それぞれ表示
領域外に引き出され、信号線駆動回路、走査線駆動回路
などの外部回路との電気的接続を行うための接続パッド
に接続される。
【0006】1つの画素への表示信号供給は、1本の信
号線及び1つの信号線駆動回路によって行われる。液晶
表示装置が大型化すると、信号線とゲート線間、信号線
とコモン電極間、あるいは信号線と画素電極間などに生
じる寄生容量が大きくなる。このため、信号線容量と配
線抵抗に規定される時定数が長くなる。これにより信号
線の立ち上がりがなまるため、画素への表示信号供給が
充分に行われないという問題を生じる。
【0007】また、液晶表示装置が高精細化すると、1
フィールド期間内に駆動される画素数が増えることにな
る。このため、1画素あたりの書込み時間が短くなり画
素への電圧供給が不充分になってしまう。特に信号線駆
動回路から離れた画素についてはコントラストの低下が
生じる。
【0008】一方、液晶材料に誘電率の大きい液晶材料
を用いた場合も同様に書込み時間が不充分となる。一
方、信号線駆動回路及び走査線駆動回路を画素電極及び
コモン電極が備わっているガラスなどの絶縁性基板上に
一体的に配設した液晶表示装置も提案されている。この
ような液晶表示装置では、画素選択用のTFTと、駆動
回路を構成するTFTとを、多結晶質シリコン(pol
y−Si)(微結晶質シリコン (μc−Si)を含
む)をチャネル半導体膜として構成するものもある。駆
動回路を表示部と一体的に形成したこのような液晶表示
装置では、クロック及び表示信号の伝送線からの電磁ノ
イズ(EMI)が問題となる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題点を解決するためになされたものである。すなわち本
発明は、信号線と画素電極間のカップリング容量を大き
くすることなく、高開口率、高画質の液晶表示装置を提
供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、本発明の液晶表示装置は以下に説明するような
構成を備えたものである。
【0011】本発明の液晶表示装置は、第1の辺を有す
る第1の画素電極と、前記第1の画素電極の前記第1の
辺とほぼ平行に配設された信号線と、透明導電性材料か
らなり、前記第1の画素電極と前記信号線との間の領域
の少なくとも一部を覆うように配設された第2の画素電
極と、を具備したことを特徴とする。
【0012】また、前記信号線と前記第1の画素電極と
の間に介挿され、前記信号線に印加される表示信号を選
択して前記第1の画素電極に印加する第1の選択手段
と、前記信号線と前記第2の画素電極との間に介挿さ
れ、前記表示信号を選択して前記第2の画素電極に印加
する第2の選択手段と、をさらに具備するようにしても
よい。
【0013】さらに、前記第1の画素電極は前記第2の
電極よりも大きく形成し、前記第1の選択手段として第
1のチャネル幅を有する第1のTFTを用い、前記第2
の選択手段としては前記第1のチャネル幅よりも小さな
第2のチャネル幅を有する第2のTFTを用いるように
してもよい。
【0014】また本発明の液晶表示装置は、絶縁基板上
にマトリクス状に配列されるスイッチング素子及びこの
スイッチング素子によって駆動される第1の透明画素電
極と、前記第1の透明画素電極の行方向に配列した走査
線及び列方向に配列した信号線とを備えたアレイ基板
と、対向電極を有し前記アレイ基板と対向配置された対
向基板と、前記アレイ基板と対向基板の間に液晶組成物
が封入されて成るアクティブマトリクス型液晶表示装置
において、前記第1の透明画素電極と信号線の間隙に絶
縁膜を介して、第2の透明画素電極が前記第1の透明画
素電極及び前記信号線と重なるように配置されているこ
とを特徴とする。
【0015】また本発明の液晶表示装置は、絶縁基板上
にマトリクス状に配列されるスイッチング素子及びこの
スイッチング素子によつて駆動される第1の透明画素電
極と、前記第1の透明画素電極の行方向に配列した走査
線及び列方向に配列した信号線とを備えたアレイ基板
と、対向電極を有し前記アレイ基板と対向配置された対
向基板と、前記アレイ基板と対向基板の間に液晶組成物
が封入されて成るアクティブマトリクス型液晶表示装置
において、前記第1の透明画素電極と走査線の間隙に絶
縁膜を介して、第2の透明画素電極が前記第1の透明画
素電極及び前記走査線と重なるように配置されているこ
とを特徴とする。
【0016】液晶層は前記第1の画素電極および前記第
2の画素電極と相互作用するように配設される。そして
前記第1の画素電極および第2の画素電極が配設された
第1の基板と、例えば対向電極などの第3の画素電極が
配設された第2の基板との間に液晶層を挟持するように
すればよい。なお前記第1の画素電極および第2の画素
電極と、第3の画素電極とは必ずしも液晶層を介して対
向している必要はない。例えば第1の画素電極、第2の
画素電極、第3の画素電極ともに同一基板上に配設して
基板面と略平行な横方向電界を形成し、この横方向電界
により液晶層を駆動するいわゆるin−planeモー
ドを採用するようにしてもよい。
【0017】前記第1の画素電極、前記第2の画素電極
には、それぞれ第1のスイッチング素子と第2のスイッ
チング素子が接続され、これらスイッチング素子は表示
信号が供給される信号線と接続されている。第1の画素
電極と第2の画素電極へは同一の信号線から表示信号を
供給するようにしてもよい。また第1の画素電極と第2
の画素電極へは、それぞれ第1の信号線と第2の信号線
によりそれぞれ表示信号を供給するようにしてもよい。
【0018】これら表示信号を信号線に印加する表示信
号の供給系としては、例えば信号線駆動回路をあげるこ
とができる。信号線駆動回路は単位画素を構成する画素
電極の数に応じて複数備えるようにしてもよい。さらに
複数の信号線駆動回路を1つの領域に集積化してもよ
い。
【0019】第1の画素電極は例えば従来と同様の画素
電極である。そして第2の画素電極は、この第1の画素
電極と信号線あるいは走査線との間の領域の少なくとも
一部を覆うように配設されている。第2の画素電極は1
個に限ることなく複数に分割配置するようにしてもよ
い。液晶層への入射光は、これらの画素電極により形成
される電界に応答する液晶層の配向状態、相転移状態な
どにより変調される。液晶層に印加される電界は、第1
の画素電極および第2の画素電極に印加される表示信号
電圧により制御される。したがって、第1の画素電極お
よび第2の画素電極画素からなる単位画素をマトリクス
状に配設することで、画素への入射光(透過光、反射
光)を2次元的に変調することができる。
【0020】これら第1の画素電極、第2の画素電極に
表示信号を供給する手段としては、例えば表示信号を信
号線に供給する信号線駆動回路をあげることができる。
信号線に供給された表示信号は、スイッチング素子によ
り選択され前記第1の画素電極、第2の画素電極に印加
される。表示信号を選択的に第1の画素電極、第2の画
素電極に印加するには、例えば薄膜トランジスタ(TF
T:Thin Film Transistor)、M
IM(Metal Insulater Metal)
などの非線形スイッチング素子と、このスイッチング素
子の駆動手段、例えば走査線駆動回路、を用いるように
すればよい。第1の画素電極と接続された第1のTFT
と、第2の画素電極と接続された第2のTFTとでは、
その電流供給能力を変えて配設するようにしてもよい。
例えば第2の画素電極の面積が第1の画素電極の面積よ
りも小さい場合、第2のTFTの電流供給能力を第1の
TFTの電流供給能力よりも小さくするようにしてもよ
い。
【0021】信号線および信号線駆動回路は複数系統備
えるようにしてもよく、スイッチング素子も信号線に対
応して各画素電極に複数接続するようにすればよい。ま
た走査線(走査線)および走査線線駆動回路(アドレス
駆動回路)も、信号線駆動回路と対応して複数系統備え
るようにしてもよいし、走査線を複数系統のスイッチン
グ素子で共用するようにしてもよい。例えば、第1の画
素電極と第1の信号線との間に第1のTFTのソース・
ドレインを介挿する。走査線(アドレス線)駆動回路か
ら走査線を介して第1のTFTのゲート電極に走査信号
を印加すると第1のTFTはオン状態になる。このとき
第1の信号線に供給されている第1の表示信号は選択的
に画素電極に供給される。同様に、例えば、第2の画素
電極と第1の信号線との間に第2のTFTのソース・ド
レインを介挿すればよい。
【0022】第1のTFTのゲート電極と第2のTFT
のゲート電極は、異なる走査線に接続するようにしても
よいし、異なる走査線に接続するようにしてもよい。ま
た第1のTFTのゲート電極と第2のTFTのゲート電
極とには、同一の走査線駆動回路から走査信号を印加す
るようにしてもよいし、第1の走査線駆動回路から第1
の走査線を介して第1のTFTのゲート電極に第1の走
査信号を印加し、第2の走査線駆動回路から第2の走査
線を介して第2のTFTのゲート電極に第2の走査信号
を印加するようにしてもよい。
【0023】このように本発明の液晶表示装置において
は、1つの画素を複数の画素電極から構成するととも
に、第1の画素電極は信号線と重ならないように配置し
ている。このような構成を採用することにより、画素電
極一信号線間カップリング容量が大きくなるのを防止す
ることができる。この場合、信号線と第1の画素電極の
間の非変調光を遮るため、一般には対向基板にBMを配
置するが、本発明では、第2の画素電極を信号線と第1
の画素電極との間の領域を覆うように配置することによ
って、対向基板にBMを配置することなく、高開口率が
得られる。
【0024】
【発明の実施の形態】以下に本発明の液晶表示装置につ
いてさらに詳細に説明する。
【0025】(実施形態1)図1は本発明の液晶表示装
置の単位画素の構成を概略的に示す図であり、図2は本
発明の液晶表示装置のアレイ基板の構成を模式的に示す
図である。
【0026】この液晶表示装置は画素ごとに独立に駆動
することができるアクティブマトリクス型液晶表示装置
であり、アレイ基板500上に画素がマトリクスアレイ
状に配設されている。各画素には第1の画素電極54
1、第2の画素電極542が配設されている。なお図2
の例では簡単のため第1の画素電極541と第2の画素
電極542とを並列に記載しているが、実際には第2の
画素電極542は、第1の画素電極541と信号線、走
査線との間の領域を覆うように配設されている(図1参
照)。
【0027】第1の画素電極541、第2の画素電極5
42にはそれぞれ第1のTFT531、第2のTFT5
32が接続されている。第1のTFT531のソース電
極は第1の画素電極541と接続され、ドレイン電極は
信号線511と接続され、ゲート電極は走査線551と
接続されている。同様に、第2のTFT532のソース
電極は第2の画素電極542と接続され、ドレイン電極
は信号線511と接続され、ゲート電極は走査線551
と接続されている。すなわちこの例では、第1のTFT
531も第2のTFT532も同じ走査線、信号線に接
続されている。なお、必要に応じて、第1のTFT53
1のゲート電極と第2のTFT532のゲート電極とを
別々の走査線に接続するようにしてもよく、また第1の
TFT531のドレイン電極と第2のTFT532のド
レイン電極とを別々の信号線に接続するようにしてもよ
い。
【0028】走査線521には走査線駆動回路520か
ら走査信号が供給され、信号線511には信号線駆動回
路510から表示信号が供給される。これら走査線駆動
回路510、信号線駆動回路520はアレイ基板500
上に一体的に形成するようにしてもよい。またアレイ基
板500とは個別のドライバICとして形成し、アレイ
基板500と接続するようにしてもよい。前者の場合、
画素選択用のTFT、駆動回路を構成するTFTとも
に、非単結晶の結晶質シリコン(poly−Si:多結
晶シリコン、およびμc−Si:微結晶シリコン、を含
む)をチャネル半導体膜として用いることが好ましい。
TFTの構造はトップゲート型でもよいし、ボトムゲー
ト型でもよい。
【0029】またこの例では、第1のTFT531およ
び第2のTFT542はそのチャネルを走査線521上
に有している。すなわち、走査線521自体をゲート電
極として用いている。このようにすることにより、画素
の開口率を向上することができる。
【0030】そしてこの例では第1の画素電極541と
接続した第1のTFT531は、第2の画素電極542
と接続した第2のTFT532よりも大きく形成されて
いる。これは、第2の画素電極542の面積が第1の画
素電極541の面積よりも小さいため、その分だけ電流
供給能力が小さくてもよいからである。このような構成
を採用することにより、第1の画素電極541および第
2の画素電極542を1つのTFTで駆動する場合と比
較して、突き抜け電圧を抑制することができる。
【0031】図3は図1に例示した本発明の液晶表示装
置の単位画素のAA方向の断面構造の例を概略的に示す
図である。図3に示したように本発明の液晶表示装置で
は、第2の画素電極542は第1の画素電極541と信
号線511との間の領域を覆うように配設されている。
図4は本発明の液晶表示装置の断面構造の例を概略的に
示す図である。この図では図1のAA方向の断面構造を
示している。
【0032】この例では第2の画素電極542は第1の
画素電極541および信号線511と重なるように配設
されている。そして液晶表示装置が透過型であるか反射
型であるかを問わず、第2の画素電極は例えばITOな
どの透明導電性物質により構成する。また第1の画素電
極と第2の画素電極との間には酸化シリコン膜(SiO
x )、窒化シリコン膜(SiNx )、あるいはこれらの
積層膜などからなる絶縁層により絶縁されている。この
絶縁層も透光性を有する。
【0033】一方対向基板600は、ガラスなどの透明
絶縁性基材601上にITOなどの透明絶縁性膜からな
る対向電極602が配設されている。そしてこれらアレ
イ基板500と対向基板600との間に液晶層690を
挟持して液晶表示装置が構成されている。なお、アレイ
基板500、対向基板600の液晶層690挟持面には
ラビング処理されたポリイミドフィルムなどからなる配
向膜が配設されているが、ここでは図示を省略してい
る。
【0034】また本発明の液晶表示装置では、ブラック
マトリクスを必ずしも必要とせず、図4の例ではブラッ
クマトリクスは配設していない。したがって、画素の開
口率を向上するだけでなく、液晶表示装置の生産性も向
上することができる。
【0035】図4に例示したとおり、従来の画素構造で
は第1の画素電極541の端部から信号線までの領域で
は液晶層の状態を制御することができなかった。これに
対して本発明の液晶表示装置では、このような構成を採
用することにより、従来表示に寄与することができなか
った第1の画素電極541と信号線511との間の領域
でも液晶層の状態を制御することができるようになる。
したがって画素の開口率を向上し、明るく、コントラス
トの高い良好な表示を行うことができる。しかも本発明
の液晶表示装置では、信号線とのカップリングが主とし
て第2の画素電極542にのみ影響することになり、第
1の画素電極541に対する信号線の電位変動の影響を
小さく抑制することができる。このため、主たる画素電
極である第1の画素電極541への縦クロストークの影
響が小さくなり、表示品質を向上することができる。
【0036】このように本発明の液晶表示装置によれ
ば、画素へのクロストークの影響を小さくするととも
に、画素の開口率を向上することができる。したがって
表示品質を大きく向上することができる。
【0037】(実施形態2)図5は本発明の液晶表示装
置のアレイ基板の構成の例を概略的に示す図である。こ
のアレイ基板500は、0.7mm厚のガラスからなる
絶縁基材501上に800×3本の信号線511と、6
00本の走査線521とが互いに略直交するように配置
されている。この走査線521としては、例えばモリブ
デンータングステン(Mo−W)合金等の低抵抗金属材
料が好適に用いられる。走査線521は、絶縁基板50
1の対向する2つの端501b、501dにシール領域
601を介して延在され、一端辺501b側には走査線
接続パッド523に導く斜め配線部521aを構成す
る。
【0038】走査線521上にはシリコン窒化膜からな
るゲート絶縁膜571を介して走査線と略直交する信号
線511が配設される。信号線511は絶縁基板501
の対向する2つの短辺501a、501c側にシール材
が配されるシール領域601を介して延在され、一端辺
501a側は信号線接続パッド513に導く斜め配線部
511aを構成する。この信号線511としては、例え
ば、アルミニウム(Al)合金等の低抵抗金属材料が好
適に用いられる。
【0039】シール領域601内における信号線511
と走査線521との交差部分近傍には、走査線521に
ゲート電極が、信号線511にドレイン電極が接続され
た第1のTFT531が配置されている。そして、第1
のTFT531のソース電極にITOからなる第1の画
素電極541が接続される。さらに、第1の画素電極5
41の周囲を囲むように絶縁膜572を介して、第2の
画素電極542が配置される。なお図5においては簡単
のため第2の画素電極542は図示を省略しているが、
上述のとおり第2の画素電極542は第1の画素電極5
41と信号線511との間の領域の少なくとも一部を覆
うように配設されている。
【0040】第2の画素電極542は層間の合わせ精度
を考慮して、約2μm〜約4μm程度、第1の画素電極
541および信号線511と重なるように配置されてい
る。したがって合わせずれが生じたとしても、非変調光
を遮ることができるようになっている。また、第2の画
素電極542は、走査線にゲート電極が、信号線511
にドレイン電極が接続された第2のTFT532のソー
ス電極に接続される。このように第1の画素電極541
と第2の画素電極542とは独立に配設されている。こ
のため信号線の電位変動は、より大きなカップリング容
量を形成する第2の画素電極には影響が大きいが、大部
分の面積を占める第1の画素電極に対する影響は少な
い。したがって、本発明の液晶表示装置では、信号線の
電位変動が画素電極全体の電位に及ぼす影響が少なく、
クロストークなどの画質劣化が起こりにくい。この第1
のTFT531は、半導体層としてアモルファスシリコ
ン(a−Si:H、水素添加されたアモルファスシリコ
ン)薄膜が用いられてなるものであるが、半導体層とし
てはポリシリコン(poly−Si)や化合物半導体等
が用いられるものであってもかまわない。
【0041】このアレイ基板500は、対向電極が形成
された対向基板と、シール剤で貼り合わせ、その間隙に
液晶組成物を封入して、アクティブマトリクス型液晶表
示装置となる。この例では、信号線等の配線材料として
Mo−W合金、Al合金を用いた例について説明した
が、本発明の液晶表示装置ではこれに限ることなくAl
−Y合金、Mo−Ta合金などを用いるようにしてもよ
い。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように本発明の液晶表示装
置によれば、従来表示に寄与していなかった信号線また
は走査線と画素電極との間の領域を表示に用いることが
できる。このため画素の開口率を向上することができ、
明るい表示を行うことができる。また本発明の液晶表示
装置では、信号線と第1の画素電極と間のカップリング
容量に起因する画質劣化を小さく抑制することができ
る。したがって表示品質を向上することができる。さら
にブラックマトリクスの配設を不要とすることができの
で、液晶表示装置の生産性をも向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶表示装置の単位画素の構成を概略
的に示す図。
【図2】本発明の液晶表示装置のアレイ基板の構成を模
式的に示す図。
【図3】図1に例示した本発明の液晶表示装置の単位画
素のAA方向の断面構造の例を概略的に示す図。
【図4】本発明の液晶表示装置の断面構造の例を概略的
に示す図。
【図5】本発明の液晶表示装置のアレイ基板の構成の例
を概略的に示す図。
【符号の説明】
500………アレイ基板 501………絶縁性基材 510………信号線駆動回路 511………信号線 520………走査線駆動回路 521………走査線 531………第1のTFT 532………第2のTFT 541………第1の画素電極 542………第2の画素電極 572………絶縁層 600………対向基板 601………絶縁性基材 602………対向電極 690………液晶層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の辺を有する第1の画素電極と、 前記第1の画素電極の前記第1の辺とほぼ平行に配設さ
    れた信号線と、 透明導電性材料からなり、前記第1の画素電極と前記信
    号線との間の領域の少なくとも一部を覆うように配設さ
    れた第2の画素電極と、 を具備したことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 前記信号線と前記第1の画素電極との間
    に介挿され、前記信号線に印加される表示信号を選択し
    て前記第1の画素電極に印加する第1の選択手段と、前
    記信号線と前記第2の画素電極との間に介挿され、前記
    表示信号を選択して前記第2の画素電極に印加する第2
    の選択手段と、をさらに具備したことを特徴とする請求
    項1に記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 前記第1の画素電極は前記第2の電極よ
    りも大きく、前記第1の選択手段は第1のチャネル幅を
    有する第1のTFTであり、前記第2の選択手段は前記
    第1のチャネル幅よりも小さな第2のチャネル幅を有す
    る第2のTFTであることを特徴とする請求項2に記載
    の液晶表示装置。
  4. 【請求項4】 前記第1のTFTと前記第2のTFTと
    は同一の前記信号線または走査線に接続されたことを特
    徴とする請求項3に記載の液晶表示装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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KR101288998B1 (ko) 2006-09-06 2013-07-23 삼성디스플레이 주식회사 표시기판

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