JP2004109857A - Liquid crystal display device and electronic apparatus - Google Patents

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JP2004109857A
JP2004109857A JP2002275457A JP2002275457A JP2004109857A JP 2004109857 A JP2004109857 A JP 2004109857A JP 2002275457 A JP2002275457 A JP 2002275457A JP 2002275457 A JP2002275457 A JP 2002275457A JP 2004109857 A JP2004109857 A JP 2004109857A
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liquid crystal
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display device
capacitance
switching element
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JP2002275457A
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Inventor
Tomoyuki Ito
伊藤 友幸
Shin Koide
小出 慎
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device wherein an added value of a light shielding film in a TFT and an added value of a capacitance line in a holding capacitor can be developed, respectively. <P>SOLUTION: The liquid crystal display device is provided with a switching element 30 formed on an element substrate, a pixel electrode 9 driven by the switching element 30 and a liquid crystal interposed between the pixel electrode 9 and a counter electrode. A conductive light shielding layer 81 and a insulating layer 77 insulating the conductive light shielding layer 81 from the switching element 30 are formed between the element substrate and the switching element 30, the holding capacitor 60 connected to the pixel electrode 9 is formed on the element substrate and one capacitance line (a second capacitance line 63) of the holding capacitor 60 is formed by using the same material as the conductive light shielding layer 81 and insulated from the conductive light shielding layer 81. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置及び電子機器に関し、特にスイッチング素子による画素表示が可能とされた液晶表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
薄膜トランジスタ(TFT)をスイッチング素子として用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、例えば携帯電話の表示画面、或いはプロジェクタのライトバルブ等として利用されている。ここで、プロジェクタの光源光は、この液晶表示装置の液晶パネルを透過する際に、その液晶パネルを構成する基板にて、或いはその後段の光学系にて反射され、それがTFTに向かって入射する場合がある。TFTを構成するポリシリコン層は、可視光に対して20〜30%の透過率を有するため、TFT内にフォトキャリアを生成し、リーク電流が発生する場合があり、該リーク電流が発生すると、TFTがオンし、非選択期間であった画素にも信号電位が供給されるクロストークが生じたり、信号電位の保持ができずコントラスト比の低下を招く場合があった。
【0003】
これを防止するために、例えば特許文献1には、TFTの下層に遮光膜を形成し、該TFT下層の遮光膜を、液晶に並列に接続された保持容量の容量線として兼用している技術が記載されている。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−111520号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の技術では、遮光膜と容量線とが一体にて構成されているため、それぞれを独立に通電制御等することができず、TFTにおける遮光膜の付加価値、及び保持容量における容量線の付加価値を期待できるものではなかった。
【0006】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、TFTにおける遮光膜の付加価値、及び保持容量における容量線の付加価値をそれぞれ発現することが可能な構成の液晶表示装置と、それを備えた電子機器を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、素子基板上に形成されたスイッチング素子と、該スイッチング素子にて駆動される画素電極と、画素電極と対向電極との間に挟持されてなる液晶層とを具備する液晶表示装置であって、前記素子基板と前記スイッチング素子との間には、導電性遮光層と、該導電性遮光層と前記スイッチング素子とを絶縁する絶縁層とが形成される一方、前記素子基板上には、前記画素電極に接続された保持容量が形成され、該保持容量の容量線の一方が、前記導電性遮光層と同一材料にて構成され、且つ前記導電性遮光層と絶縁されてなることを特徴とする。
【0008】
このような液晶表示装置によると、スイッチング素子の導電性遮光層と、保持容量の容量線とが同一材料にて構成するため、製造時において一体形成が可能であり、また、導電性遮光層と容量線とは互いに絶縁されてなるため、それぞれに対して異なる信号電圧を供給可能となる。
したがって、スイッチング素子の導電性遮光層は、スイッチング素子への光の入射を防止して、表示品位の低下を抑制しながら、スイッチング素子をオフさせる電位に導電性遮光層を設定することで、当該スイッチング素子の誤作動を防止ないし抑制することが可能となる。また、スイッチング素子の作動に同期して、すなわち、例えばTFT(薄膜トランジスタ)等における走査信号に同期して、走査信号電圧が正の状態(TFTがON状態)のときに、導電性遮光層に正電圧を付与することにより、TFT特性がデプレッション側にシフトするため、相対的にTFTの電流供給能力が向上する。他方、走査信号電圧がゼロの状態(TFTがOFF状態)のときに、導電性遮光層に負電圧を付与することにより、TFT特性がエンハンスメント側にシフトするため、相対的にTFTにおけるリーク電流の発生を抑制することが可能となる。
一方、保持容量においても、容量線が遮光性を示すため、保持容量を形成する半導体層からのフォトキャリアーの発生を抑制することができる。また、スイッチング素子の下に形成された導電性遮光層と異なる電位波形とすることにより、、スイッチング素子の特性制御と関係なく、画素の駆動に適した電位波形に設定することができる。
【0009】
本発明の液晶表示装置において、前記スイッチング素子は、前記画素電極に接続された半導体層と、該半導体層上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極とを備え、一方、前記保持容量は、第1容量部と第2容量部とを備えるとともに、前記第1容量部が、前記ゲート電極と同一材料にて構成されてなる第1容量線と、前記半導体層との間に前記ゲート絶縁膜を挟んだ構成を具備し、前記第2容量部が、前記導電性遮光層と同一材料にて構成され、且つ前記導電性遮光層と絶縁されてなる第2容量線と、前記半導体層との間に前記絶縁層を挟んだ構成を具備するものとすることができる。
【0010】
このような構成によると、基板上に導電性遮光膜を、スイッチング素子の形成領域と、保持容量の形成領域とに分けてパターン形成し、各領域に跨る形にて絶縁層と、半導体層と、ゲート絶縁膜とを形成するとともに、スイッチング素子形成領域においてはゲート絶縁膜上に導電膜(ゲート電極)をパターン形成する一方、保持容量形成領域においてはゲート電極と同時に導電膜(容量線)をパターン形成することができるため、極めて簡便に本発明に係る構成の液晶表示装置を提供可能となる。
また、上記構成によると、保持容量が、第1容量線(ゲート電極と同一材料にて構成された容量線)と半導体層との間で形成される第1容量部と、第2容量線(導電性遮光膜と同一材料にて構成された容量線)と半導体層との間に形成される第2容量部とを重ねて含むため、第2容量線を形成せず、半導体層と第1容量線との間でのみ容量を設ける場合に比して、同一の容量を確保する場合にも当該保持容量の面積を小さくでき、ひいては画素の開口面積を増大させることが可能となる。
【0011】
本発明の液晶表示装置において、第1容量線と第2容量線とを、互いに接続して構成することができる。この場合、上下の各容量線を等電位に固定することが可能となり、保持容量の安定した駆動を確保することが可能となる。
【0012】
また、本発明の液晶表示装置において、保持容量を、スイッチング素子にデータ信号を供給するためのデータ線の下部領域に形成するものとすることができる。この場合、保持容量の第2容量線が遮光性を示すため、当該第2容量線をデータ線の遮光膜として機能させることが可能となる。
【0013】
次に、本発明の電子機器は、上記液晶表示装置を表示部として備えることを特徴とする。このような電子機器によると、安定した駆動が可能で、開口率の高い画素を備えた液晶表示装置により表示部が構成されるため、高い表示特性を提供することが可能となる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
[液晶表示装置]
図1は本発明の液晶表示装置の一実施形態について、各構成要素とともに示す対向基板側から見た平面図であり、図2は図1のH−H’線に沿う断面図である。図3は液晶表示装置の画像表示領域においてマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図で、図4は液晶表示装置の各画素の構成を示す部分拡大平面図、図5は図4のA−A’断面図である。
なお、以下の説明に用いた各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【0015】
図1及び図2に示すように、本実施形態の液晶表示装置100は、TFTアレイ基板10と対向基板20とがシール材52によって貼り合わされ、このシール材52によって区画された領域内に液晶50が封入、保持されている。シール材52には、製造時においてTFTアレイ基板10と対向基板20とを貼り合わせた後に液晶を注入するための液晶注入口55が形成されており、該液晶注入口55は液晶注入後に封止材54により封止されている。なお、対向基板20の内面側には、対向電極23及び配向膜21が形成されている。
【0016】
シール材52の形成領域の内側の領域には、遮光性材料からなる周辺見切り53が形成されている。シール材52の外側の領域には、データ線駆動回路201及び実装端子202がTFTアレイ基板10の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する2辺に沿って走査線駆動回路204が形成されている。TFTアレイ基板10の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路204の間を接続するための複数の配線205が設けられている。また、対向基板20のコーナー部の少なくとも1箇所においては、TFTアレイ基板10と対向基板20との間で電気的導通をとるための基板間導通材206が配設されている。
【0017】
なお、データ線駆動回路201及び走査線駆動回路204をTFTアレイ基板10の上に形成する代わりに、例えば、駆動用LSIが実装されたTAB(TapeAutomated Bonding)基板とTFTアレイ基板10の周辺部に形成された端子群とを異方性導電膜を介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。また、液晶表示装置100においては、使用する液晶50の種類、すなわち、TN(Twisted Nematic)モード、STN(Super Twisted Nematic)モード等の動作モードや、ノーマリホワイトモード/ノーマリブラックモードの別に応じて、位相差板、偏光板等が所定の向きに配置されるが、ここでは図示を省略する。さらに、液晶表示装置100をカラー表示用として構成する場合には、対向基板20において、TFTアレイ基板10の後述する各画素電極に対向する領域に、例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィルタをその保護膜とともに形成する。
【0018】
このような構造を有する液晶表示装置100の画像表示領域においては、図3に示すように、複数の画素100aがマトリクス状に構成されているとともに、これらの画素100aの各々には、画素スイッチング用の半導体素子、ここではTFT(Thin Film Transistor)30が形成されており、画素信号S1、S2、…、Snを供給するデータ線6aがTFT30のソースに電気的に接続されている。データ線6aに書き込む画素信号S1、S2、…、Snは、この順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のデータ線6a同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。また、TFT30のゲートには走査線3aが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線3aにパルス的に走査信号G1、G2、…、Gmをこの順に線順次で印加するように構成されている。
【0019】
画素電極9は、TFT30のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるTFT30を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線6aから供給される画素信号S1、S2、…、Snを各画素に所定のタイミングで書き込む。このようにして画素電極9を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画素信号S1、S2、…、Snは、図2に示す対向基板20の対向電極21との間で一定期間保持される。なお、保持された画素信号S1、S2、…、Snがリークするのを防ぐために、画素電極9と対向電極との間に形成される液晶容量と並列に保持容量60が付加されている。例えば、画素電極9の電圧は、ソース電圧が印加された時間よりも3桁も長い時間だけ保持容量60により保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い液晶表示装置100を実現することができる。
【0020】
次に、図4は液晶表示装置100における画素電極9を含んで構成される画素領域の構成を模式的に示す平面図で、図5は図4におけるA−A’断面図であり、これら図4及び図5を用いて画素領域の構成について説明する。画素100aには、平面視矩形状の透光性の画素電極9が形成され、画素電極9の下層には、保持容量60が形成されている。保持容量60は、図5に示すように、2層に重畳配置された第1容量部60aと、第2容量部60bとを備えて構成されている。
【0021】
一方、画素100aにおいて、画素電極9の縦横の境界に沿ってデータ線6a及び走査線3aが設けられており、データ線6aと走査線3aとの交差部近傍に、TFT30が形成されている。TFT30は、図5に示すように、半導体層62と、半導体層62上にゲート絶縁膜76を介して形成されたゲート電極3aとを備え、データ線6aとコンタクトホール72を介して接続されたソース領域62aと、画素電極9とコンタクトホール73,74を介して接続されたドレイン領域62bとを備えている。
【0022】
なお、TFT30のソース領域62aからドレイン領域92bに至る能動層形成領域に対応して、Ti,Ta,W等の金属膜からなる遮光膜(導電性遮光層)81が絶縁膜77を介して形成されている。これにより、画素電極9とは反対側からのTFT30への光入射が防止ないし抑制され、能動層への光入射によるリーク電流の発生が防止ないし抑制されており、表示品位の低下が抑制されている。
【0023】
次に、上述した保持容量60は、第1容量部60aと、第2容量部60bとを含み、第1容量部60aは、TFT30の走査線(ゲート電極)3aと同一材料(例えばTa、Cr、MoW、Al等)にて構成された第1容量線61と、TFT30の能動層たる半導体層62との間に、誘電体としてゲート絶縁膜76が挟持された構成をなしている。一方、第2容量部60bは、上述した遮光膜81と同一材料にて構成された第2容量線63と、上記半導体層62との間に、誘電体として絶縁膜77が挟持された構成をなしている。なお、図4に示すように、第1容量線61(図3に示す容量線3bに相当)に接続されるとともに、コンタクトホール71を介して第2容量線63と接続されており、これにより、第1容量線61と第2容量線63とは同電位に設定される。
【0024】
一方、TFT30の下層に形成された遮光膜81には、TFT30の走査信号と同期した信号が供給され、TFT30の駆動を安定化している。具体的には図6に示すように、遮光膜81に供給される信号(太線の破線で示す)は、走査信号(実線で示す)と同期し、さらにTFT30の特性を制御すべく、電圧値を走査信号の電圧よりも若干マイナス側にシフトさせている。
【0025】
すなわち、走査信号が+9Vのとき、TFTはON状態となるが、このとき、遮光膜81に+5Vの正電圧を与えることにより、TFT特性がデプレッション側にシフトし、相対的に画素トランジスタのスイッチング特性が向上する。他方、走査信号が0Vのとき、TFTはOFF状態となるが、このとき、遮光膜81に−5Vの負電圧を与えることにより、TFT特性がエンハンスメント側にシフトし、相対的に画素トランジスタのリーク電流発生を抑制することが可能となる。
【0026】
また、図6に示すように、第2容量線63に供給される信号(太線で示す)は、遮光膜81に供給される信号とは異なり、一定電圧に固定されている。このように保持容量60側の第2容量線63に供給される信号を、遮光膜81に供給される信号と同期させないことで、例えば保持容量としての機能を損なうことなく、十分に発揮させることができる。
【0027】
以上のように、本実施形態では、基板90上に導電性遮光膜を形成し、これをTFT30の形成領域と、保持容量60の形成領域とに分割してパターニングすることで、各領域毎に、導電性遮光膜(63,81)に異なる信号電圧を供給することが可能となる。したがって、上述のように、各領域の設計に対応した好ましい条件の信号電圧を別途供給することが可能となり、TFT30と保持容量60とにおいてそれぞれ好ましい駆動制御が可能となる。
【0028】
また、本実施形態では、保持容量60が第1容量部60aと第2容量部60bとを重畳させた構成を備えるため、例えば第2容量線63を形成せず、半導体層62と第1容量線61との間でのみ容量を設ける構成に比して、同一の容量を確保する場合にも保持容量60の面積を小さくでき、ひいては画素100aの開口面積を増大させることが可能となる。なお、本実施形態では、図4に示すように、保持容量60をデータ線6aの下方に配設することで、該保持容量60をデータ線6aのブラックマトリクスとして機能させている。
【0029】
すなわち、本実施形態によると、TFT30の下層部への遮光膜81の形成により、TFT30における光リーク電流発生が防止ないし抑制され、結果的に保持容量60の容量を低減させることができるため、該保持容量60の面積を低減可能で、これにより画素100aの開口率増大を実現可能となる。また、上述の通り、保持容量60が重畳した構成をなすため、自身の面積を小さくでき、これにより画素100aの開口率を増大させることが可能となる。さらに、TFT30において、例えばTFT30をオフさせる電位に遮光膜81を設定することで、当該TFT30の誤作動を防止ないし抑制することが可能となり、すなわちリークの低減が可能となるため、保持容量60の面積を小さくでき、これにより画素100aの開口率増大を実現可能となる。このような複数の作用により、画素100aの開口率を効果的に増大させることが可能となる。
【0030】
一方、本実施形態では、基板90上に遮光膜を形成し、この遮光膜をTFT30の形成領域と、保持容量60の形成領域とに分けて、それぞれ遮光膜81と第2容量線63となし、各領域に跨る形にて絶縁層77と、半導体層62と、ゲート絶縁膜76とを形成するとともに、TFT30の形成領域においてはゲート絶縁膜76上にゲート電極3aをパターン形成する一方、保持容量60の形成領域においてはゲート電極3aと同時に第1容量線61をパターン形成することができるため、極めて簡便に図5に示した画素100aの構成を提供することが可能である。
【0031】
[電子機器]
次に、上記実施形態で示した液晶表示装置を備えた電子機器の具体例について説明する。図7は、上記実施形態の液晶表示装置100を表示部に備えた電子機器である携帯電話の一例を示す斜視構成図であり、この携帯電話1000は、本発明の液晶表示装置を小サイズの表示部1001として備え、複数の操作ボタン、受話口、及び送話口を備えて構成されている。したがって、携帯電話1000の表示部において、安定した画素表示であって、開口率の高い明るい表示を提供することが可能となる。
【0032】
上記実施形態の液晶表示装置100は、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、高品位の表示を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の液晶表示装置を示す平面図。
【図2】図1のH−H’線に沿う断面図。
【図3】図1の液晶表示装置の等価回路図。
【図4】図1の液晶表示装置の画素部分を拡大して示す平面図。
【図5】図4のA−A’線に沿う断面図。
【図6】遮光膜及び第2容量線等に供給される信号について示す説明図。
【図7】本発明の電子機器の一例を示す斜視図。
【符号の説明】
9 画素電極、30 TFT(スイッチング素子)、50 液晶(電気光学材料)、60 保持容量、61 第1容量線、62 半導体層、63 第2容量線、77 絶縁層、81 遮光膜(導電性遮光層)、100 液晶表示装置
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device and an electronic apparatus, and more particularly to a liquid crystal display device capable of performing pixel display by a switching element.
[0002]
[Prior art]
An active matrix type liquid crystal display device using a thin film transistor (TFT) as a switching element is used, for example, as a display screen of a mobile phone or a light valve of a projector. Here, when the light from the projector is transmitted through the liquid crystal panel of the liquid crystal display device, the light is reflected by a substrate constituting the liquid crystal panel or by an optical system at a subsequent stage, and is incident on the TFT. May be. Since the polysilicon layer constituting the TFT has a transmittance of 20 to 30% with respect to visible light, a photocarrier may be generated in the TFT and a leak current may be generated. In some cases, cross-talk in which a signal potential is supplied to a pixel which has been in a non-selection period when a TFT is turned on occurs, or a signal potential cannot be held, thereby lowering a contrast ratio.
[0003]
In order to prevent this, for example, Patent Document 1 discloses a technique in which a light-shielding film is formed below a TFT, and the light-shielding film below the TFT is also used as a capacitance line of a storage capacitor connected in parallel to the liquid crystal. Is described.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-10-111520
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described technology, since the light-shielding film and the capacitance line are integrally formed, it is not possible to control the energization independently of each other. Was not expected to add value.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and a liquid crystal display device having a configuration capable of expressing the added value of a light-shielding film in a TFT and the added value of a capacitance line in a storage capacitor, respectively. The purpose of the present invention is to provide an electronic device provided with the electronic device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, a liquid crystal display device of the present invention includes a switching element formed on an element substrate, a pixel electrode driven by the switching element, and a pixel electrode and a counter electrode. A liquid crystal display device comprising a liquid crystal layer comprising: a conductive light-shielding layer between the element substrate and the switching element; and an insulating layer that insulates the conductive light-shielding layer from the switching element. On the other hand, a storage capacitor connected to the pixel electrode is formed on the element substrate, and one of the capacitance lines of the storage capacitor is formed of the same material as the conductive light-shielding layer, and It is characterized by being insulated from the conductive light-shielding layer.
[0008]
According to such a liquid crystal display device, since the conductive light-shielding layer of the switching element and the capacitance line of the storage capacitor are made of the same material, they can be integrally formed at the time of manufacturing. Since the capacitor lines are insulated from each other, different signal voltages can be supplied to each of them.
Therefore, the conductive light-blocking layer of the switching element prevents light from entering the switching element, and suppresses the degradation of display quality, while setting the conductive light-blocking layer at a potential at which the switching element is turned off. Malfunction of the switching element can be prevented or suppressed. Also, in synchronization with the operation of the switching element, that is, for example, in synchronization with a scanning signal in a TFT (thin film transistor) or the like, when the scanning signal voltage is in a positive state (TFT is in an ON state), a positive voltage is applied to the conductive light shielding layer. By applying the voltage, the TFT characteristics shift to the depletion side, so that the current supply capability of the TFT is relatively improved. On the other hand, when the scanning signal voltage is zero (TFT is in the OFF state), by applying a negative voltage to the conductive light-shielding layer, the TFT characteristics are shifted to the enhancement side. Generation can be suppressed.
On the other hand, also in the storage capacitor, since the capacitor line shows light-shielding properties, generation of photocarriers from the semiconductor layer forming the storage capacitor can be suppressed. Further, by setting the potential waveform different from that of the conductive light-blocking layer formed below the switching element, a potential waveform suitable for driving the pixel can be set regardless of the control of the characteristics of the switching element.
[0009]
In the liquid crystal display device according to the aspect of the invention, the switching element includes a semiconductor layer connected to the pixel electrode, and a gate electrode formed on the semiconductor layer via a gate insulating film. , A first capacitance portion and a second capacitance portion, wherein the first capacitance portion is provided between the semiconductor layer and a first capacitance line made of the same material as the gate electrode. A second capacitor line including a film, wherein the second capacitor portion is made of the same material as the conductive light-blocking layer, and is insulated from the conductive light-blocking layer; A configuration having the insulating layer interposed therebetween.
[0010]
According to such a configuration, a conductive light-shielding film is formed on the substrate by patterning separately into a switching element formation region and a storage capacitor formation region, and the insulating layer and the semiconductor layer are formed so as to extend over each region. And a gate insulating film, and a conductive film (gate electrode) is patterned on the gate insulating film in the switching element formation region, and a conductive film (capacity line) is formed simultaneously with the gate electrode in the storage capacitor formation region. Since the pattern can be formed, a liquid crystal display device having a configuration according to the present invention can be provided extremely easily.
Further, according to the above configuration, the storage capacitor has a first capacitance portion formed between the first capacitance line (a capacitance line made of the same material as the gate electrode) and the semiconductor layer, and a second capacitance line ( Since the second capacitance portion formed between the semiconductor layer and the conductive light shielding film and the second capacitance portion formed between the semiconductor layers are overlapped and included, the semiconductor layer and the first capacitance portion are not formed. Compared with the case where a capacitor is provided only between the capacitor line and the capacitor line, the area of the storage capacitor can be reduced even when the same capacitance is secured, and the opening area of the pixel can be increased.
[0011]
In the liquid crystal display device of the present invention, the first capacitance line and the second capacitance line can be connected to each other. In this case, the upper and lower capacitance lines can be fixed at the same potential, and stable driving of the storage capacitor can be ensured.
[0012]
Further, in the liquid crystal display device of the present invention, the storage capacitor may be formed in a region below a data line for supplying a data signal to the switching element. In this case, since the second capacitance line of the storage capacitor has a light-shielding property, the second capacitance line can function as a light-shielding film of the data line.
[0013]
Next, an electronic apparatus according to the present invention includes the liquid crystal display device as a display unit. According to such an electronic device, stable driving is possible, and a display portion is configured by a liquid crystal display device including pixels with a high aperture ratio, so that high display characteristics can be provided.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[Liquid crystal display]
FIG. 1 is a plan view showing one embodiment of the liquid crystal display device of the present invention, together with components, as viewed from the counter substrate side, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line HH ′ in FIG. FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of various elements, wiring, and the like in a plurality of pixels formed in a matrix in an image display area of the liquid crystal display device. FIG. 4 is a partially enlarged plan view showing the configuration of each pixel of the liquid crystal display device. FIG. 5 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG.
In each of the drawings used in the following description, the scale of each layer and each member is different so that each layer and each member have a size recognizable in the drawings.
[0015]
As shown in FIGS. 1 and 2, in the liquid crystal display device 100 of the present embodiment, the TFT array substrate 10 and the opposing substrate 20 are bonded to each other with a sealing material 52, and a liquid crystal 50 is formed in a region defined by the sealing material 52. Is enclosed and held. A liquid crystal injection port 55 for injecting liquid crystal after bonding the TFT array substrate 10 and the counter substrate 20 at the time of manufacturing is formed in the sealing material 52, and the liquid crystal injection port 55 is sealed after the liquid crystal is injected. It is sealed by the material 54. Note that, on the inner surface side of the counter substrate 20, a counter electrode 23 and an alignment film 21 are formed.
[0016]
A peripheral partition 53 made of a light-shielding material is formed in a region inside the formation region of the sealing material 52. In a region outside the sealing material 52, a data line driving circuit 201 and mounting terminals 202 are formed along one side of the TFT array substrate 10, and a scanning line driving circuit 204 is formed along two sides adjacent to this one side. Is formed. On one remaining side of the TFT array substrate 10, a plurality of wirings 205 for connecting between the scanning line driving circuits 204 provided on both sides of the image display area are provided. In at least one of the corners of the opposing substrate 20, an inter-substrate conducting material 206 for establishing electric conduction between the TFT array substrate 10 and the opposing substrate 20 is provided.
[0017]
Instead of forming the data line driving circuit 201 and the scanning line driving circuit 204 on the TFT array substrate 10, for example, a TAB (Tape Automated Bonding) substrate on which a driving LSI is mounted and a peripheral portion of the TFT array substrate 10 The formed terminal group may be electrically and mechanically connected via an anisotropic conductive film. Further, in the liquid crystal display device 100, the type of the liquid crystal 50 to be used, that is, an operation mode such as a TN (Twisted Nematic) mode, an STN (Super Twisted Nematic) mode, and a normally white mode / normally black mode. Thus, a retardation plate, a polarizing plate and the like are arranged in a predetermined direction, but are not shown here. Further, when the liquid crystal display device 100 is configured for color display, for example, red (R), green (G), A blue (B) color filter is formed together with the protective film.
[0018]
In the image display area of the liquid crystal display device 100 having such a structure, as shown in FIG. 3, a plurality of pixels 100a are arranged in a matrix, and each of the pixels 100a has a pixel switching device. , Here, a TFT (Thin Film Transistor) 30 is formed, and a data line 6 a for supplying pixel signals S 1, S 2,..., Sn is electrically connected to the source of the TFT 30. The pixel signals S1, S2,..., Sn to be written to the data lines 6a may be supplied line-sequentially in this order, or may be supplied to a plurality of adjacent data lines 6a for each group. . The scanning line 3a is electrically connected to the gate of the TFT 30, and the scanning signals G1, G2,..., Gm are applied to the scanning line 3a in a pulsed manner in this order at a predetermined timing. It is configured.
[0019]
The pixel electrode 9 is electrically connected to the drain of the TFT 30. By turning on the TFT 30 as a switching element for a certain period, the pixel signals S1, S2,... Writing is performed on each pixel at a predetermined timing. The pixel signals S1, S2,..., Sn of a predetermined level written to the liquid crystal via the pixel electrodes 9 are held for a certain period between the counter electrodes 21 of the counter substrate 20 shown in FIG. In order to prevent the held pixel signals S1, S2,..., And Sn from leaking, a storage capacitor 60 is added in parallel with the liquid crystal capacitor formed between the pixel electrode 9 and the counter electrode. For example, the voltage of the pixel electrode 9 is held by the holding capacitor 60 for a time that is three orders of magnitude longer than the time during which the source voltage is applied. Thereby, the charge retention characteristics are improved, and the liquid crystal display device 100 having a high contrast ratio can be realized.
[0020]
Next, FIG. 4 is a plan view schematically showing a configuration of a pixel region including the pixel electrode 9 in the liquid crystal display device 100, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA 'in FIG. The configuration of the pixel region will be described with reference to FIGS. A transparent pixel electrode 9 having a rectangular shape in a plan view is formed in the pixel 100 a, and a storage capacitor 60 is formed below the pixel electrode 9. As shown in FIG. 5, the storage capacitor 60 includes a first capacitance unit 60a and a second capacitance unit 60b that are arranged in two layers.
[0021]
On the other hand, in the pixel 100a, the data line 6a and the scanning line 3a are provided along the vertical and horizontal boundaries of the pixel electrode 9, and the TFT 30 is formed near the intersection of the data line 6a and the scanning line 3a. As shown in FIG. 5, the TFT 30 includes a semiconductor layer 62 and a gate electrode 3a formed on the semiconductor layer 62 via a gate insulating film 76, and is connected to the data line 6a via a contact hole 72. It has a source region 62a and a drain region 62b connected to the pixel electrode 9 via contact holes 73 and 74.
[0022]
A light-shielding film (conductive light-shielding layer) 81 made of a metal film of Ti, Ta, W or the like is formed via an insulating film 77 corresponding to the active layer forming region from the source region 62a to the drain region 92b of the TFT 30. Have been. Thus, light incidence on the TFT 30 from the side opposite to the pixel electrode 9 is prevented or suppressed, and generation of a leak current due to light incidence on the active layer is prevented or suppressed, and deterioration in display quality is suppressed. I have.
[0023]
Next, the above-described storage capacitor 60 includes a first capacitor portion 60a and a second capacitor portion 60b, and the first capacitor portion 60a is made of the same material (for example, Ta, Cr) as the scanning line (gate electrode) 3a of the TFT 30. , MoW, Al, etc.), and a gate insulating film 76 as a dielectric is sandwiched between a first capacitance line 61 formed of a TFT and an active layer of the TFT 30. On the other hand, the second capacitance section 60b has a configuration in which an insulating film 77 as a dielectric is sandwiched between the second capacitance line 63 made of the same material as the light shielding film 81 and the semiconductor layer 62. No. In addition, as shown in FIG. 4, it is connected to the first capacitance line 61 (corresponding to the capacitance line 3b shown in FIG. 3), and is also connected to the second capacitance line 63 through the contact hole 71. , The first capacitance line 61 and the second capacitance line 63 are set to the same potential.
[0024]
On the other hand, a signal synchronized with the scanning signal of the TFT 30 is supplied to the light shielding film 81 formed below the TFT 30, thereby stabilizing the driving of the TFT 30. Specifically, as shown in FIG. 6, a signal (indicated by a thick broken line) supplied to the light shielding film 81 is synchronized with a scanning signal (indicated by a solid line), and furthermore, a voltage value is controlled so as to control the characteristics of the TFT 30. Are slightly shifted to the minus side from the voltage of the scanning signal.
[0025]
That is, when the scanning signal is +9 V, the TFT is turned on. At this time, by applying a positive voltage of +5 V to the light shielding film 81, the TFT characteristic shifts to the depletion side, and the switching characteristic of the pixel transistor relatively. Is improved. On the other hand, when the scanning signal is 0V, the TFT is turned off. At this time, by applying a negative voltage of -5V to the light shielding film 81, the TFT characteristics are shifted to the enhancement side, and the leakage of the pixel transistor is relatively increased. Current generation can be suppressed.
[0026]
As shown in FIG. 6, the signal supplied to the second capacitance line 63 (shown by a bold line) is fixed to a constant voltage, unlike the signal supplied to the light shielding film 81. By not synchronizing the signal supplied to the second capacitance line 63 on the storage capacitor 60 side with the signal supplied to the light shielding film 81 in this way, for example, the function as the storage capacitor can be sufficiently exhibited without being impaired. Can be.
[0027]
As described above, in the present embodiment, a conductive light-shielding film is formed on the substrate 90, and is divided into a formation region for the TFT 30 and a formation region for the storage capacitor 60, and is patterned. In addition, different signal voltages can be supplied to the conductive light-shielding films (63, 81). Therefore, as described above, it is possible to separately supply a signal voltage under preferable conditions corresponding to the design of each region, and it is possible to perform preferable drive control on the TFT 30 and the storage capacitor 60, respectively.
[0028]
In addition, in the present embodiment, since the storage capacitor 60 has a configuration in which the first capacitance unit 60a and the second capacitance unit 60b overlap each other, for example, the second capacitance line 63 is not formed, and the semiconductor layer 62 and the first capacitance Compared to a configuration in which the capacitance is provided only between the line 61 and the case where the same capacitance is secured, the area of the storage capacitor 60 can be reduced, and the opening area of the pixel 100a can be increased. In this embodiment, as shown in FIG. 4, the storage capacitor 60 is provided below the data line 6a, so that the storage capacitor 60 functions as a black matrix of the data line 6a.
[0029]
That is, according to the present embodiment, the formation of the light-shielding film 81 in the lower layer portion of the TFT 30 prevents or suppresses the occurrence of a light leak current in the TFT 30, and as a result, the capacity of the storage capacitor 60 can be reduced. The area of the storage capacitor 60 can be reduced, which can increase the aperture ratio of the pixel 100a. In addition, as described above, since the storage capacitor 60 is configured to overlap, the area of the storage capacitor 60 can be reduced, and the aperture ratio of the pixel 100a can be increased. Further, in the TFT 30, for example, by setting the light-shielding film 81 to a potential at which the TFT 30 is turned off, malfunction of the TFT 30 can be prevented or suppressed, that is, leakage can be reduced. The area can be reduced, thereby increasing the aperture ratio of the pixel 100a. By such a plurality of actions, the aperture ratio of the pixel 100a can be effectively increased.
[0030]
On the other hand, in the present embodiment, a light-shielding film is formed on the substrate 90, and the light-shielding film is divided into a region for forming the TFT 30 and a region for forming the storage capacitor 60, and the light-shielding film 81 and the second capacitance line 63 are respectively formed. The insulating layer 77, the semiconductor layer 62, and the gate insulating film 76 are formed so as to straddle the respective regions. In the region where the TFT 30 is formed, the gate electrode 3a is formed on the gate insulating film 76 by patterning. In the region where the capacitor 60 is formed, the first capacitor line 61 can be patterned at the same time as the gate electrode 3a, so that the configuration of the pixel 100a shown in FIG. 5 can be provided extremely easily.
[0031]
[Electronics]
Next, a specific example of an electronic apparatus including the liquid crystal display device described in the above embodiment will be described. FIG. 7 is a perspective view showing an example of a mobile phone which is an electronic apparatus including the liquid crystal display device 100 of the above-described embodiment in a display unit. The mobile phone 1000 is a small-sized liquid crystal display device of the present invention. The display unit 1001 includes a plurality of operation buttons, an earpiece, and a mouthpiece. Therefore, in the display unit of the mobile phone 1000, it is possible to provide a stable pixel display and a bright display with a high aperture ratio.
[0032]
The liquid crystal display device 100 of the above embodiment includes an electronic book, a personal computer, a digital still camera, a liquid crystal television, a viewfinder type or a monitor direct view type video tape recorder, a car navigation device, a pager, an electronic notebook, a calculator, a word processor, and a workstation. , A video phone, a POS terminal, a device equipped with a touch panel, etc., and can be used suitably, and any electronic device can provide high-quality display.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along the line HH ′ of FIG. 1;
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the liquid crystal display device of FIG.
FIG. 4 is an enlarged plan view showing a pixel portion of the liquid crystal display device of FIG. 1;
FIG. 5 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 4;
FIG. 6 is an explanatory diagram showing signals supplied to a light shielding film, a second capacitance line, and the like.
FIG. 7 is a perspective view illustrating an example of an electronic apparatus of the invention.
[Explanation of symbols]
9 pixel electrode, 30 TFT (switching element), 50 liquid crystal (electro-optical material), 60 storage capacitance, 61 first capacitance line, 62 semiconductor layer, 63 second capacitance line, 77 insulating layer, 81 light shielding film (conductive light shielding) Layer), 100 liquid crystal display

Claims (6)

素子基板上に形成されたスイッチング素子と、該スイッチング素子にて駆動される画素電極と、画素電極と対向電極との間に挟持されてなる液晶層とを具備する液晶表示装置であって、
前記素子基板と前記スイッチング素子との間には、導電性遮光層と、該導電性遮光層と前記スイッチング素子とを絶縁する絶縁層とが形成される一方、
前記素子基板上には、前記画素電極に接続された保持容量が形成され、該保持容量の容量線の一方が、前記導電性遮光層と同一材料にて構成され、且つ前記導電性遮光層と絶縁されてなることを特徴とする液晶表示装置。
A liquid crystal display device including a switching element formed on an element substrate, a pixel electrode driven by the switching element, and a liquid crystal layer sandwiched between the pixel electrode and a counter electrode,
A conductive light-blocking layer and an insulating layer that insulates the conductive light-blocking layer and the switching element are formed between the element substrate and the switching element.
On the element substrate, a storage capacitor connected to the pixel electrode is formed, and one of the capacitance lines of the storage capacitor is formed of the same material as the conductive light-blocking layer, and the conductive light-blocking layer and A liquid crystal display device characterized by being insulated.
前記スイッチング素子は、前記画素電極に接続された半導体層と、該半導体層上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極とを備え、
一方、前記保持容量は、第1容量部と第2容量部とを備えるとともに、
前記第1容量部が、前記ゲート電極と同一材料にて構成されてなる第1容量線と、前記半導体層との間に前記ゲート絶縁膜を挟んだ構成を具備し、
前記第2容量部が、前記導電性遮光層と同一材料にて構成され、且つ前記導電性遮光層と絶縁されてなる第2容量線と、前記半導体層との間に前記絶縁層を挟んだ構成を具備することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
The switching element includes a semiconductor layer connected to the pixel electrode, and a gate electrode formed on the semiconductor layer via a gate insulating film,
On the other hand, the storage capacitor includes a first capacitance unit and a second capacitance unit,
The first capacitance portion has a configuration in which the gate insulating film is interposed between a first capacitance line formed of the same material as the gate electrode and the semiconductor layer,
The second capacitance portion is formed of the same material as the conductive light-shielding layer, and the insulating layer is sandwiched between a second capacitance line insulated from the conductive light-shielding layer and the semiconductor layer. The liquid crystal display device according to claim 1, comprising a configuration.
前記導電性遮光層と前記第2容量線とには、それぞれ異なる電位波形の信号が供給されることを特徴とする請求項1又は2に記載の液晶表示装置。3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein signals having different potential waveforms are supplied to the conductive light-shielding layer and the second capacitance line. 前記第1容量線と第2容量線とが、互いに接続されてなることを特徴とする請求項2又は3に記載の液晶表示装置。4. The liquid crystal display device according to claim 2, wherein the first capacitance line and the second capacitance line are connected to each other. 5. 前記保持容量が、前記スイッチング素子にデータ信号を供給するためのデータ線の下部領域に形成されてなることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の液晶表示装置。5. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the storage capacitor is formed in a lower region of a data line for supplying a data signal to the switching element. 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の液晶表示装置を備えることを特徴とする電子機器。An electronic apparatus comprising the liquid crystal display device according to claim 1.
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