JP2002006339A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP2002006339A
JP2002006339A JP2000191286A JP2000191286A JP2002006339A JP 2002006339 A JP2002006339 A JP 2002006339A JP 2000191286 A JP2000191286 A JP 2000191286A JP 2000191286 A JP2000191286 A JP 2000191286A JP 2002006339 A JP2002006339 A JP 2002006339A
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JP
Japan
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electrode
liquid crystal
substrate
crystal display
display device
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JP2000191286A
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English (en)
Inventor
Toshihiko Nishihata
俊彦 西端
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 保持容量共通電極の過渡的変動を抑制し、そ
れによりゴースト、にじみ又は尾引き現象などの表示特
性の劣化が少ない液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 基板2と、基板2上にトランジスタ9と
保持容量10と画素電極5とを有するマトリクス状に形
成した複数の画素と、基板2に対向して配置した第2の
基板12と、基板2側の第2基板2上に形成した対向電
極11と、対向電極11と基板2間に配置した光変調材
料15とを有し、トランジスタ9のソースSを画素電極
5及び保持容量10の電極17に接続し、保持容量10
の第2の電極18を画素のすべてに共通に形成した液晶
表示装置30において、第2の電極18と対向電極11
とを導電接続部32により電気的に接続した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画素毎に保持容量
を備えた液晶表示装置に係わり、特に保持容量共通電極
の電位の過渡的変動によるゴースト等の表示上の不具合
を抑制するのに好適な液晶表示装置の素子構造に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、大画面映像表示用の液晶表示装置
として、アクティブマトリクス液晶表示装置が知られて
いる。図1は、従来例のアクティブマトリクス型液晶表
示装置の構造を模式的に示す斜視図であり、図2は、従
来例のアクティブマトリクス型液晶表示装置の基本構成
を示す部分ブロック図である。
【0003】アクティブマトリクス型液晶表示装置にお
いては、第1基板2上に、画素に対応して、マトリクス
状にスイッチングトランジスタ9(以下、単にトランジ
スタともいう)が配置されている。各トランジスタ9の
ドレインDには信号線6が、ゲートGには走査線7が、
ソースSには画素電極5がそれぞれ接続される。信号線
6は水平アドレス回路13に、走査線7は垂直アドレス
回路14に接続され、各トランジスタ9は水平アドレス
回路13及び垂直アドレス回路14により順次選択・駆
動される。
【0004】トランジスタ9が選択されオンになると、
信号線6から供給される画像データが、トランジスタ9
を介して、画素電極5に書き込まれる(すなわち、画素
電極5を所定の電位にする)。ソースSには、画素電極
5に書き込まれた電位が減衰しにくいように、保持容量
10が接続されている。保持容量10の一方の電極(以
下、上部電極ともいう)17は画素毎にトランジスタ9
のソースSに接続し、もう一方の電極は、共通配線3を
介して全画素に共通する保持容量共通電極(以下、単に
下部電極ともいう)18を構成する。保持容量共通電極
18は、共通配線3を及び外部接続用端子4を介して、
所定の電位になるように外部から制御される。
【0005】一方、第2基板12の表面には、全画素を
覆うように対向電極11が設けられている。対向電極1
1と画素電極5の間には、液晶15が封入挟持されてい
る。この対向電極11も、外部接続用端子8線を介し
て、所定電位になるように外部から制御される(図2中
では、対向電極11は共通配線93を介して外部接続用
端子8に接続するように示されているが、対向電極11
と共通配線93は一致する)。
【0006】液晶15には、画素電極5に書き込まれた
電位と対向電極11の電位との電位差に応じた電界が印
可され、それに応じて液晶15の光学特性が変調され、
映像信号に対応した電位を画素毎に書きこむことによ
り、所望の画像の表示を行うことができる。書き込まれ
た電位は次回(次フィールド)に書き換えられるまで保
持される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図3は、従来例のアク
ティブマトリクス型液晶表示装置における一画素の等価
回路図であり、図4は、従来例のアクティブマトリクス
型液晶表示装置において、浮遊容量を考慮した一画素の
等価回路図である。図3に示した画素16の等価回路図
は、図1及び図2の一部を抜き出して表示したものであ
り、理想的なものである。ここには、保持容量10とし
て、CCOMを、液晶15の容量として、CLCを表示して
ある。
【0008】しかし、実際には、画素16には、図4中
に破線で示すように、素子構造に起因する浮遊容量2
1、22、23などが存在する。例えば、浮遊容量21
は、信号線6と保持容量共通電極3間に発生する浮遊容
量CSCを示す。信号線6には常に画像信号が供給されて
いるため、この浮遊容量CSCを介してクロストークが発
生する。つまり、信号線6上のデータに伴って、保持容
量共通電極3の電位が過渡的に振られてしまう。この現
象はあくまでも過渡的なものであるが、画像表示上は重
大な問題を発生する。
【0009】図5は、従来例のアクティブマトリクス型
液晶表示装置において、スイッチングトランジスタがオ
フ時の一画素の等価回路図である。図5には、浮遊容量
21の過渡的電位変動の成分を、模式的に〜△Vで表し
てある。ここで、RLINEは保持容量共通電極3と外部接
続用端子4を介して接続する外部接続線の抵抗25を示
す。他に、対向電極11と外部接続用端子8を介して接
続する外部接続線の抵抗26がある。
【0010】なお図5において、画素電極5に接続され
ているスイッチングトランジスタ9は、オフ状態である
ことを想定して、図示を省略している。図6は、従来例
のアクティブマトリクス型液晶表示装置において、保持
容量共通電極が過渡的に変動した場合の画素電極電位の
時間変動を示すグラフ図である。
【0011】図6には、保持容量共通電極3が過渡的に
変動している期間中に、特定の画素16にデータが書き
込まれた場合の、画素電極5の電位変化の様子を示す。
保持容量共通電極3の電位が定常電位VCOMに対して、
過渡的に△Vだけ上昇している間に、画像信号によりV
1なる電位の信号が画素電極5に書き込まれたとする
(ゲートONの期間)。このあとスイッチングトランジ
スタ9が閉じる。その後、保持容量共通電極3の電位が
定常電位VCOMに戻る際に、画素電極5の電位が−△V'
だけ変化してしまう。
【0012】この変化量は、−△V'=−△V×CCOM
(CCOM+CLC)となる。保持容量は、目的から、CCOM
>>CLCになるように設計されているので、−△V'≒
−△Vとなる。すなわち、保持容量共通電極3の電位の
過渡的変動量がほぼそのまま、画素電極5の電位の変動
につながってしまう。このように画素電極電位が過渡的
に変動すると、画像表示上、ゴースト状態、あるいはに
じみや尾引きのような現象が発生してしまい、表示特性
の著しい劣化を引き起こす。この過渡的変動の度合い
は、上記浮遊容量の大きさと、それに連なる抵抗成分に
よる時定数などから決まるものであるが、原理的にゼロ
にはできないものであリ、その解決が求められていた。
【0013】そこで本発明は、上記課題を解決し、保持
容量共通電極の過渡的変動を抑制し、それによりゴース
ト、にじみ又は尾引き現象などの表示特性の劣化が少な
い液晶表示装置を提供することを目的とするものであ
る。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、第1の発明は、第1基板と、前記第1基
板上にトランジスタと保持容量と画素電極とを有するマ
トリクス状に形成した複数の画素と、前記第1基板に対
向して配置した第2の基板と、前記第1基板側の前記第
2基板上に形成した対向電極と、前記対向電極と前記第
1基板間に配置した、電界により光学変調される光変調
材料とを有し、前記トランジスタのソースを前記画素電
極及び前記保持容量の第1の電極に接続し、前記保持容
量の第2の電極を前記画素のすべてに共通に形成し、且
つ前記画素電極と前記対向電極間に印可する電界により
前記光変調材料を変調する液晶表示装置において、前記
第2の電極と前記対向電極とを導電接続部により電気的
に接続したことを特徴とするものである。
【0015】また、上記第1の発明の液晶表示装置にお
いて、前記導電接続部を複数個設けたことを特徴とする
ものである。
【0016】また、上記第1の発明の液晶表示装置にお
いて、前記第1基板を半導体基板より構成し、前記トラ
ンジスタをMOS型トランジスタより構成し、且つ前記
保持容量の第2の電極を前記MOS型トランジスタのソ
ースと同一の導電型を有する不純物拡散領域より構成し
たことを特徴とするものである。
【0017】また、上記第1の発明の液晶表示装置にお
いて、前記トランジスタを薄膜トランジスタより構成
し、前記トランジスタのソースおよび前記保持容量の第
1の電極を、不純物を添加した同一の半導体薄膜層より
構成したことを特徴とするものである。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、好ましい実施例により、図面を参照して説明する。
なお、参照符号については、従来例と同一の構成につい
ては同一の符号を付し、その説明を省略している。
【0019】まず、本発明の液晶表示装置の基本構成を
説明する。図7は、本発明によるアクティブマトリクス
型液晶表示装置の基本構成を説明するための、スイッチ
ングトランジスタがオフ時の一画素の等価回路図であ
る。図7に示すように、本発明の液晶表示装置において
は、外部接続用端子4に接続する共通配線3は、保持容
量10の保持容量共通電極(単に、下部電極とも言う)
18に接続され、保持容量10の上部電極17は画素電
極5に接続され、画素電極5と対向電極11の間に液晶
15が保持されている。
【0020】ここで、図5に示す従来の液晶表示装置と
異なり、画素30内部の保持容量共通電極18と対向電
極11が接続されている。しかも、この接続は、低い抵
抗で直結されている。このため、保持容量共通電極18
の電位が上述したように過渡的に〜△V変動しても、そ
れに連動して対向電極11の電位も変化する。
【0021】この結果、〜△Vの過渡的変動は、液晶1
5に印可される電界に影響を与えない。すなわち、保持
容量共通電極3の電位の過渡的変動に関わらず、液晶1
5の変調特性は変化しない。従って、液晶表示法事装置
に装置におけるゴースト状態や、にじみ、尾引きなどの
現象の発生は起こらず、良好な表示特性が実現される。
以下、本発明による液晶表示装置の実施例について、説
明する。
【0022】(第1実施例)図8は、本発明によるアク
ティブマトリクス型液晶表示装置の第1実施例の基本構
成を示す断面図であり、図9は、本発明によるアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置の第1実施例の概略上面図
であリ、且つ図10は、図9において、A−A’で示さ
れる部分の断面図である。
【0023】シリコンからなる第1基板2上にMOS型
スイッチングトランジスタ9(以下、単にトランジスタ
ともいう)とMOS型保持容量10(以下、単に保持容
量という)が画素毎に形成配置されている。ここで、第
1基板2は例えばp型シリコンであり、トランジスタ9
はn型MOSトランジスタである。トランジスタ9のド
レインD及びソースSは、第1基板2中に形成されたn
型拡散層より構成される。ゲートGは第1基板2上に形
成されたポリシリコン層より構成されている。
【0024】保持容量10の下部電極18(全画素に共
通な共通電極である)は、第1基板2中に形成されたn
型拡散層から構成されている。保持容量10の上部電極
17(画素毎に形成される個別電極である)はトランジ
スタ9のゲートGと同時に、同一材料より構成されてい
る。この構成において、トランジスタ9と保持容量10
は共通の工程で作成される。なお、保持容量10の下部
電極18を第1基板2の導電型(p)とは逆のn型拡散
層で形成することにより、その電位を第1基板2の電位
(接地電位)とは独立に設定することができる。
【0025】トランジスタ9および保持容量10の上方
には、ドレインDに接続するコンタクト44、コンタク
ト44に接続する信号線6となる金属層19、ソースS
に接続するコンタクト43、コンタクト43に接続する
金属層46(これは、コンタクトを介して上部電極17
にも接続している)、下部電極18に接続するコンタク
ト41、コンタクト41に接続する共通配線3となる金
属層、金属層46に接続するビア42、及びビア42に
接続する画素電極5が、絶縁層28中に適宜所定の形状
で形成されている。
【0026】共通配線3の金属膜、金属層46、及び画
素電極5は、例えばアルミニウムまたは、銅、あるいは
それらの合金から構成される。この共通配線3の金属膜
は、上方(液晶15側)から入射する光がトランジスタ
領域に入射することによる悪影響を排除するための、遮
光膜の役割もかねている。共通配線3の金属層には、所
定の位置に導通孔が設けられ、そこにはビア42が形成
されている。共通配線3の金属膜の上方には、画素電極
5が配置されている。画素電極5は、上記導通孔を介し
て、トランジスタ9のソースS(n型拡散領域)および
保持容量10の上部電極17に接続している。
【0027】一方、トランジスタ9のドレインDは、信
号線6に接続されている。第1基板2と対向して、例え
ばガラスからなる透明な第2基板12が配置されおり、
第2基板12の表面には透明電極(例えばITO膜)か
らなる対向電極11が配置されている。ここで、対向電
極11と共通配線3の金属層は、液晶表示装置30の外
部接続領域33と反対側の領域で、例えば、銀ペースト
からなる導電接続部32により接続されており、対向電
極11と保持容量共通電極(下部電極)18は、同一電
位になるように構成されている。
【0028】対向電極11と画素電極5の間隙には、液
晶15が封入されており、両電極に印加される電界に応
じて液晶は、第2基板12側から入射する光を変調す
る。変調された光は画素電極5の表面で反射され、対向
電極11及び第2基板12を通過して外部に出射され
る。画素電極ごとに印加される電界を制御することによ
り、画像が表示される。
【0029】このとき、保持容量共通電極(下部電極)
18の電位が過渡的に〜△V変動しても、対向電極11
と保持容量共通電極18は、低抵抗で接続されているの
で、連動して対向電極11の電位も変化する。この結
果、〜△Vの過渡的変動は、液晶15に印可される電界
に影響を与えない。すなわち、保持容量共通電極3の電
位の過渡的変動に関わらず、液晶15の変調特性は変化
しない。従って、液晶表示法事装置に装置におけるゴー
スト状態や、にじみ、尾引きなどの現象の発生は起こら
ず、良好な表示特性が実現される。
【0030】なお、各配線などの容量及び抵抗を評価す
ると以下のようになる。図11は、本発明によるアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置の第1実施例において、
スイッチングトランジスタがオフ時の一画素の等価回路
図である。共通配線3は、上記のように、低抵抗の材料
で構成され、且つ、大面積で構成されるため、配線とし
ては非常に低抵抗であるが、外部接続線も含めて、若干
の抵抗成分(RLINE)を有する。また、対向電極11と
共通配線3との接続に用いられる導電接続部32及び対
向電極11も、各々若干の抵抗成分(RP、RI)を有す
る。図11には、これらを考慮した場合の等価回路を示
してある。
【0031】図11において、例えば、保持容量11の
容量(CCOM)を50fF、液晶15の容量(CLC)を
5fF、抵抗成分(RP、RI)を各々1kΩとすると、
CO M〜CLC〜RI〜RP間のループの時定数は、わずか
10psec程度(計算値は、9.1psec)であ
る。従って、過渡的変動〜△Vにより保持容量共通電極
18の電位が過渡的に変動しても、ほとんど遅れなし
に、それに連動して対向電極11の電位も変化するの
で、ゴースト状態や、にじみ、尾引きなどの現象は発生
せず、良好な表示特性が実現される。
【0032】なお、この第1実施例においては、p型シ
リコンの第1基板上にn型MOSトランジスタを配列し
たアクティブマトリクスを説明したが、p型とn型を入
れ替えて、すなわちn型シリコン基板上にp型MOSト
ランジスタを配置しても、全く同様に実施できる。ま
た、光変調材料として液晶を用いた例を説明したが、電
界変化により光を変調する材料であれば、いずれも同様
に実施できる。
【0033】(第2実施例)図12は、本発明によるア
クティブマトリクス型液晶表示装置の第2実施例の基本
構成を示す断面図である。第2実施例においては、第1
実施例において、スイッチングトランジスタとしてMO
Sトランジスタを用いたのに代えて、薄膜トランジスタ
40(以下、単にTFTともいう)が用いられる。ま
た、保持容量45については、画素電極5側が保持容量
共通電極53であり、共通配線3の金属膜に接続され、
一方、第1基板2側の保持容量電極52が画素毎の個別
電極であり、TFT40のソースSに接続される。ここ
で、ソースSと保持容量電極52は同一の半導体薄膜層
から共通に構成されている。
【0034】図8と比較するとわかるように、本構成に
よると、より大面積の保持容量45を構成できる。上記
以外の他の構成は第1実施例の構成と同様である。従っ
て、過渡的変動〜△Vにより保持容量電極53の電位が
過渡的に変動しても、ほとんど遅れなしに、それに連動
して対向電極11の電位も変化するので、ゴースト状態
や、にじみ、尾引きなどの現象は発生せず、良好な表示
特性が実現される。
【0035】(各実施例の応用例)次に、上記各実施例
の応用例について説明する。図13は、本発明によるア
クティブマトリクス型液晶表示装置の各実施例における
第1の応用例を示す上面図である。ここでは、共通配線
61の金属膜と対向電極11を接続する導電接続部32
を2個所設け、より低抵抗な接続を実現した液晶表示装
置60を得ている。
【0036】図14は、本発明によるアクティブマトリ
クス型液晶表示装置の各実施例における第2の応用例を
示す上面図である。ここでは、共通配線71の金属膜と
対向電極11を接続する導電接続部32を4個所設け、
より低抵抗な接続を実現した液晶表示装置70を得てい
る。
【0037】図15は、本発明によるアクティブマトリ
クス型液晶表示装置の各実施例における第3の応用例を
示す上面図である。ここでは、共通配線71の金属膜と
対向電極11を接続する導電接続部32を6個所設け、
より低抵抗な接続を実現した液晶表示装置80を得てい
る。
【0038】図16は、本発明によるアクティブマトリ
クス型液晶表示装置の各実施例における第4の応用例を
示す上面図である。ここでは、共通配線91の金属層と
対向電極11の導電接続部92を線状領域で構成し、大
面積で低抵抗な接続を実現した液晶表示装置90を得て
いる。
【0039】
【発明の効果】以上説明した本発明の液晶表示装置にお
いて、請求項1乃至請求項4記載によれば、保持容量の
第2の電極(共通電極)と対向電極とを導電接続部によ
り電気的に接続したので、保持容量共通電極の過渡的変
動を抑制でき、それによりゴースト、にじみ又は尾引き
現象などの表示特性の劣化が少ない液晶表示装置を提供
することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来例のアクティブマトリクス型液晶表示装置
の構造を模式的に示す斜視図である。
【図2】従来例のアクティブマトリクス型液晶表示装置
の基本構成を示す部分ブロック図である。
【図3】従来例のアクティブマトリクス型液晶表示装置
における一画素の等価回路図である。
【図4】従来例のアクティブマトリクス型液晶表示装置
において、浮遊容量を考慮した一画素の等価回路図であ
る。
【図5】従来例のアクティブマトリクス型液晶表示装置
において、スイッチングトランジスタがオフ時の一画素
の等価回路図である。
【図6】従来例のアクティブマトリクス型液晶表示装置
において、保持容量共通電極が過渡的に変動した場合の
画素電極電位の時間変動を示すグラフ図である。
【図7】本発明によるアクティブマトリクス型液晶表示
装置の基本構成を説明するための、スイッチングトラン
ジスタがオフ時の一画素の等価回路図である。
【図8】本発明によるアクティブマトリクス型液晶表示
装置の第1実施例の基本構成を示す断面図である。
【図9】本発明によるアクティブマトリクス型液晶表示
装置の第1実施例の概略上面図である。
【図10】図9において、A−A’で示される部分の断
面図である。
【図11】本発明によるアクティブマトリクス型液晶表
示装置の第1実施例において、スイッチングトランジス
タがオフ時の一画素の等価回路図である。
【図12】本発明によるアクティブマトリクス型液晶表
示装置の第2実施例の基本構成を示す断面図である。
【図13】本発明によるアクティブマトリクス型液晶表
示装置の各実施例における第1の応用例を示す上面図で
ある。
【図14】本発明によるアクティブマトリクス型液晶表
示装置の各実施例における第2の応用例を示す上面図で
ある。
【図15】本発明によるアクティブマトリクス型液晶表
示装置の各実施例における第3の応用例を示す上面図で
ある。
【図16】本発明によるアクティブマトリクス型液晶表
示装置の各実施例における第4の応用例を示す上面図で
ある。
【符号の説明】
1…液晶表示装置、2…第1基板、3…共通配線、4…
外部接続用端子、5…画素電極、6…信号線、7…走査
線、8…外部接続用端子、9…スイッチングトランジス
タ、10…保持容量、11…対向電極、12…第2基
板、13…水平アドレス回路、14…垂直アドレス回
路、15…液晶、16…画素、17…上部電極、18…
保持容量共通電極(下部電極)、19…金属層、20…
電圧変動、21…浮遊容量、22…浮遊容量、23…浮
遊容量、25…抵抗、26…抵抗、28…絶縁層、30
…液晶表示装置、32…導電接続部、33…外部接続領
域、34…抵抗、35…駆動用端子、36…抵抗、40
…TFT、41…コンタクト、42…ビア、43…コン
タクト、44…コンタクト、45…保持容量、46…金
属層、50…液晶表示装置、51…絶縁層、52…保持
容量電極、53…保持容量共通電極、54…コンタク
ト、55…コンタクト、60…液晶表示装置、61…共
通配線、70…液晶表示装置、71…共通配線、80…
液晶表示装置、81…共通配線、90…液晶表示装置、
91…共通配線、92…導電接続部、93…共通配線。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/336 Fターム(参考) 2H092 GA39 GA61 HA14 JA23 JB07 JB11 JB69 KA03 KA18 KB12 KB13 MA27 NA01 5C094 AA14 AA37 BA03 BA43 CA19 EA04 HA08 5F048 AA09 AB10 AC03 AC10 BA01 BC03 BF11 5F110 AA30 CC02 DD05 EE09 HL02 NN72 NN73

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1基板と、前記第1基板上にトランジス
    タと保持容量と画素電極とを有するマトリクス状に形成
    した複数の画素と、前記第1基板に対向して配置した第
    2の基板と、前記第1基板側の前記第2基板上に形成し
    た対向電極と、前記対向電極と前記第1基板間に配置し
    た、電界により光学変調される光変調材料とを有し、前
    記トランジスタのソースを前記画素電極及び前記保持容
    量の第1の電極に接続し、前記保持容量の第2の電極を
    前記画素のすべてに共通に形成し、且つ前記画素電極と
    前記対向電極間に印可する電界により前記光変調材料を
    変調する液晶表示装置において、 前記第2の電極と前記対向電極とを導電接続部により電
    気的に接続したことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】前記導電接続部を複数個設けたことを特徴
    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基板を半導体基板より構成し、前
    記トランジスタをMOS型トランジスタより構成し、且
    つ前記保持容量の第2の電極を前記MOS型トランジス
    タのソースと同一の導電型を有する不純物拡散領域より
    構成したことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装
    置。
  4. 【請求項4】前記トランジスタを薄膜トランジスタより
    構成し、前記トランジスタのソースおよび前記保持容量
    の第1の電極を、不純物を添加した同一の半導体薄膜層
    より構成したことを特徴とする請求項1に記載の液晶表
    示装置。
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