JP2947233B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＴＦＴを用いた表示
装置の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＴＦＴを用いた液晶表示装置の例
としては、「ジャパン・ディスプレイ８９ダイジェスト
ｐ４１８ー４２１松枝他」等がある。図２はＴＦＴを用
いた液晶表示装置の回路図の例である。Ｘ１、Ｘ２は信
号線、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４は走査線であり、信号線
Ｘ１と走査線Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の交点にはＴＦＴ１１、
１２、１３がある。これらのＴＦＴ１１、１２、１３は
走査線Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３に与えられる選択パルスのタイ
ミングに応じてオン・オフする。信号線Ｘ１に与えられ
る画像信号は、これらのＴＦＴ１１、１２、１３を介し
て、液晶容量１７、１８、１９と保持容量１４、１５、
１６に書き込まれる。

【０００３】図３は液晶表示装置の画素部分の平画図の
例である。信号線２１と走査線２２の交点にはＴＦＴ２
４が配置される。半導体薄膜２３はＴＦＴ２４のソース
・ドレイン及びチャネルを構成する。２５はＴＦＴ２４
のソース部と信号線２１を接続するコンタクトホールで
あり、２６はＴＦＴ２４のドレイン部と画素電極２９を
接続するコンタクトホールである。ＴＦＴ２４のドレイ
ン部と共通電極２７との間には保持容量２８が形成され
る。透過型表示装置の場合には開口部３０に示す部分が
画像表示に有効な領域となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来技
術においては以下に述べるような課題がある。

【０００５】一般に、高精細な画像を得るためには画素
を高密度化する必要があるが、画素ピッチが減少すると
液晶の容量も減少し、高画質を維持するためには十分な
保持容量を作り込まなければならない。また、ＴＦＴの
サイズを縮小するのにも製造上の限界がある。従って、
画素ピッチが減少すると、保持容量やＴＦＴによって占
有される領域の割合が増大し、画像表示に有効な領域の
割合すなわち開口率が減少する。開口率の減少は、画面
が暗くなるのみならず、遮光層のパターンが画面に太い
格子をかぶせたように目立つために、著しい画質の低下
を招くという問題を生じさせる。

【０００６】本発明の液晶表示装置はこの様な課題を解
決するものであり、その目的とするところは、画素ピッ
チが減少しても高い開口率を維持できる液晶表示装置を
実現することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、基板上に複数の信号線と、該複数の信号線に交差す
る走査線と、該各信号線と走査線に接続された薄膜トラ
ンジスタと、該薄膜トランジスタに接続された画素電極
及び保持容量とを有する表示装置において、第１画素電
極と該第１画素電極に対して次段の第２画素電極との間
に該第１の画素電極に接続される第１の走査線と該第２
の画素電極に接続される第２の走査線とが配置されてな
り、該第２の画素電極と該第２の画素電極に対して次段
の第３の画素電極との間に該第２の画素電極と該第３の
画素電極に接続される保持容量の一方の電極となる共通
電極が配置されてなり、該薄膜トランジスタは、ゲート
電極、ゲート絶縁膜、チャネルとなるシリコン薄膜、ソ
ース・ドレイン電極が順次積層されてなり、該ゲート電
極と該共通電極とは同一材料で配置されてなり、該ソー
ス・ドレイン電極と該保持容量の他方の電極とは同一材
料で配置されてなり、該画素電極は、該ドレイン電極及
び該他方の電極に接続されるように配置されてなり、該
走査線は、隣接する２本を対として２本ずつ同時に選択
され、且つフィールド毎に該対となる走査線の組み合わ
せが変えられることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の上記の構成によれば、各画素に十分な
保侍容量を作り込みながら、保持容量を電気的に接続す
る共通電極の数を従来の半分にし、信号線とＴＦＴのソ
ース電極接続部の数も従来の半分にすることができる。
従って、画素ピッチが減少しても高い開口率を維持でき
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】本実施例を以下図面に基づいて説
明する。図１は本発明の液晶表示装置の回路図の例であ
る。Ｘ１、Ｘ２は信号線、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４は走
査線であり、信号線Ｘ１と走査線Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の交
点にはそれぞれＴＦＴ１、２、３が配置される。これら
のＴＦＴ１、２、３は走査線Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３に与えら
れる選択パルスのタイミングに応じてオン・オフする。
信号線Ｘ１に与えられる画像信号は、これらのＴＦＴ
１、２、３を介して、液晶容量７、８、９と保持容量
４、５、６に書き込まれる。本発明においては、保持容
量を電気的に接続する共通電極１０が、走査線２本に対
し１本の割合で配置される。例えば、保持容量４と５が
同じ電極配線上に形成されるため、従来の様に別々の電
極配線上に形成する場合と比較して少ない占有面積に十
分な容量を作り込むことができる。また、上下２画素分
の２個のＴＦＴが並んで配置されるため、２つのＴＦＴ
のソースと信号線の接続部も共用できる。例えばＴＦＴ
２及び３と信号線Ｘ１との接続は１カ所ですむ。従っ
て、ＴＦＴの占有面積も少なくなる。

【００１０】図１においては、共通電極１０は奇数行目
とその次の偶数行目の２本の走査線の間に配置されてい
るが、１行分ずらして偶数行目とその次の奇数行目の２
本の走査線の間に配置することも可能である。

【００１１】図４は液晶表示装置の画素部分の参考例の
平面図の例である。信号線３１と走査線３２の交点には
ＴＦＴ３４が配置されている。半導体薄膜３３はＴＦＴ
３４のソース・ドレイン及びチャネル部を形成する。３
５は上下２画素分のＴＦＴのソース部と信号線３１を接
続するためのコンタクトホールである。３６はＴＦＴ３
４のドレイン部と画素電極３９を接続するためのコンタ
クトホールである。ＴＦＴ３４のドレイン部と共通電極
３７との間には保持容量３８が形成される。共通電極３
７にはこの電極の両側に位置する２つの画素の保持容量
が配置される。透過型表示装置の場合には開口部４０に
示す部分が画像表示に有効な頒域となる。開口部４０以
外の領域は画質を悪化させるため、通常は遮光層で覆い
光が透過しないようにする。

【００１２】本参考例においては、画素電極間の本来画
像表示に不要な領域に共通電極３７が配置されるため、
高い開口率を得ることができる。図４における開口部４
０の面積は、図３における開口部３０のそれに比べて約
３０％多い。すなわち、同じ画素ピッチで同じ素子を作
り込みながら画面を３０％明るくでき、しかも開口部の
形状が横長の長方形から正方形に近くなるため遮光部の
格子が目立ちにくくなり、画質か飛躍的に向上する。さ
らに、傾斜した配線パターンも併用すると、開口部の形
状は理想的な円形に近付けることも可能である。

【００１３】本発明のもう一つの特徴として、駆動方式
の自由度が高いことがあげられる。周知のように、ＮＴ
ＳＣやハイビジョンの信号はインタレースされた２つの
フィールドから成り立っている。これらの信号を液晶表
示装置で表示する場合、走査線２本ずつを対にして同じ
タイミングで選択し同じデータを書き込み、フィールド
ごとに対となる走査線の組み合わせを変える駆動方法が
よく用いられる。この方法は、メモリーなどの複雑な周
辺回路が不要で、動画の場合の画素の応答を向上し、フ
リッカーを防止できる実用的な方法である。しかし、図
３の様な従来の液晶表示装置の構造では画素電極と前段
の走査線が隣接しているため、走査線２本を同時に選択
すると、画素電極と走査線の容量分割により生するオフ
セット電圧がこの２本の走査線間で異なり、画面上で走
査線１本ごとに明るさが異なるという問題を生じてい
た。一方、図４に示す本発明の液晶表示装置において
は、画素電極と前段の走査線が隣接していないため、こ
の駆動方法を用いてもそのような問題は無く均一な画面
が得られる。もちろん、通常の順次走査も可能で、目的
に応じて駆動方式を変えることができる。

【００１４】なお、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三
原色のカラーフィルタを用いる場合、上述の２本の走査
線を同時に選択する駆動法では、縦ストライプのカラー
フィルタ配置にする必要がある。もちろん通常の順次走
査の駆動法では、モザイク型やトライアングル型のカラ
ーフィルタ配置が使える。

【００１５】図５は、図４及び図３に対応する液晶表示
装置の断面図の例である。一般にＴＦＴを用いた液晶表
示装置は、２つの絶縁基板すなわちＴＦＴ基板４１と対
向基板４２との間に液晶４３を狭持して成る。ＴＦＴ基
坂４１上にはＴＦＴ部４４と保持容量部４５とから成る
素子が配置される。本図の様なＴＦＴの構成をコプレー
ナ型といい、ＴＦＴのソース部４７、ドレイン部４９、
チャネル部４８は同一の半導体薄膜から成る。ソース部
４７及びドレイン部４９にはゲート電極４６をマスクと
してゲート絶縁膜５０上から不純物が注入されるため、
セルフアラインメント型のＴＦＴと成る。ゲート電極４
６と同じ膜から成る共通電極５１とドレイン部４９の間
のＭＯＳ容量は保持容量として使われる。このＭＯＳ容
量の形成方法には２つある。１つはこの部分の半導体薄
膜にソース・ドレイン形成前にあらかじめ不純物を注入
しておく方法で、この場合共通電極５１の電位は任意に
選べる。もう一つは特に不純物を注入しない方法で、こ
の場合共通電極５１の下の半導体薄膜はチャネル部４８
と同じになるため、ＭＯＳ容量として使うためにはチャ
ネル部に反転層を形成させるようなバイアスを共通電極
５１に与える必要がある。信号線５３及び画素電極５２
はそれぞれＴＦＴのソース部４７及びドレイン部４９と
コンタクトホールを介して接続される。本図の構成では
画素電極５２と共通電極５１の間にも層間絶縁膜５４を
介して保持容量が形成される。一般には、ゲート絶縁膜
には熱酸化膜のような緻密で欠陥の少ない膜を用い、Ｔ
ＦＴの良好な伝達特性を得るために膜厚を薄くしてあ
る。このため、前述のＭＯＳ容量は、層間絶縁膜を用い
た容量に対して何倍もの容量を作り込むことがてき、欠
陥も少ない。本図において、ＴＦＴのドレイン部４９と
画素電極５２のコンタクトホールを共通電極５１の右側
に配置すると、ＭＯＳ容量だけが保持容量となる。

【００１６】パッシベーション膜５５は薄膜素子部を保
護する働きと液晶に印加される直流電圧をカットする働
きがある。対向基板４２上に設けられた遮光層５６はＴ
ＦＴの光リーク電流を抑制する働きと、画素表示に有効
でない部分を覆うことでコントラスト比の大きい高画質
の映像を得る働きがある。開口部５８は画像表示に有効
な領域である。透明導電膜から成る対向電極５７は液晶
の接する全面を覆っており、液晶４３は画素電極５２と
対向電極５７との間の電界で駆動される。透過型表示装
置として用いる場合には画素電極５２は透明導電膜で形
成され、反射型表示装置として用いる場合には画素電極
５２は金属薄膜で形成される。

【００１７】図６は本発明の実施例の液晶表示装置の画
素部分の平面図である。信号線６１と走査線６２の交点
にはＴＦＴが配置されている。本図においてはＴＦＴの
ソース６５及びドレイン６６とチャネル６４は異なる薄
膜で形成されている。共通電極６７にはこの電極の両側
に位置する２つの画素の保持容量６８が配置される。画
素電極６９にはＴＦＴのドレイン６６と保持容量６８の
双方が接続されている。透過型表示装置の場合には開口
部７０に示す部分が画像表示に有効な領域となる。開口
部７０以外の領域は画質を悪化させるため、通常は遮光
層で覆い光が透過しないようにする。

【００１８】図７は、図５に対応する液晶表示装置の断
面図の例である。本実施例の液晶表示装置も、２つの絶
縁基板すなわちＴＦＴ基板７１と対向基板７２との間に
液晶７３を狭持して成る。ＴＦＴ基板７１上にはＴＦＴ
部７４と保持容量部７５とから成る素子が配置される。
本図の様なＴＦＴの構成を逆スタガ型といい、ＴＦＴの
ゲート電極７６、ゲート絶縁膜８０、チャネルを形成す
る半導体薄膜７８、ソース・ドレイン部を形成する不純
物半導体薄膜８８が順次堆積された構造となっている。
不純物半導体薄膜８８上にはソース電極７７、ドレイン
電極７９が形成され、ソース電極７７は信号線の分岐し
たものであり、ドレイン電極７９は画素電極８２と接続
されている。他のＴＦＴの構造としては本図のＴＦＴを
上下ひっくり返したスタガ型ど呼ばれるものもある。保
持容量部７５はＴＦＴのドレイン部と同じ構造で共通電
極８１上に配置され、画素電極８２に接続されている。
他の構成としては、画素電極８２をゲート絶縁膜８０を
介して共通電極８１上に重ねて保持容量とすることもで
きる。パッシベーション膜８４は薄膜素子部を保護する
働きと液晶に印加される直流電圧をカットする働きがあ
る。対向基板７２上に設けられた遮光層８６はＴＦＴの
光リーク電流を抑制する働きと、画像表示に有効でない
部分を覆うことでコントラスト比の大きい高画質の映像
を得る働きがある。開口部７７は画像表示に有効な領域
である。透明導電膜から成る対向電極８６は液晶の接す
る全面を覆っており、液晶７３は画素電極８２と対向電
極８６との間の電界で駆動される。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように本発明の表示装置は、
以下に述べる如き効果を有することができる。 １）画素ピッチが減少しても高い開口率を維持できるた
め、高精細で明るい画像表示が可能となる。また同じ画
素数を実現するのに液晶表示装置の寸法を小さくできる
ため、低コスト化が可能となる。 ２）電荷保持容量が薄膜トランジスタと同時に形成さ
れ、しかも薄膜トランジスタは逆スタガー型であるた
め、画素電極とドレイン電極、画素電極と保持容量の他
方の電極との電気的接続のための開口部を必要としない
構造である。従って、安易な構造で薄膜トランジスタと
保持容量とを形成することが可能である。 ３）画素電極と前段の走査線が隣接して配置されていな
い構成である。従って、走査線が隣接する２本を対とし
て２本ずつ同時に選択され、且つフィールド毎に該対と
なる走査線の組み合わせが変えられる構成としても、画
素電極と走査線の容量分割により生ずるオフセット電圧
の不具合がなく、２ラインペア駆動が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の回路図。

【図２】従来の液晶表示装置の回路図。

【図３】従来の液晶表示装置の画素部分の平面図。

【図４】本発明の参考例の液晶表示装置の画素部分の平
面図。

【図５】本発明の参考例の液晶表示装置の断面図。

【図６】本発明の実施例の液晶表示装置の画素部分の平
面図。

【図７】本発明の実施例の液晶表示装置の断面図。

【符号の説明】

１、２、３、１１、１２、１３．．．ＴＦＴ ４、５、６、１４、１５、１６．．．保持容量 ７、８、９、１７、１８、１９．．．液晶容量 ２７、３７、５１、６７、８１．．．共通電極 ３０、４０、５８、７０、７７．．．開口部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に複数の信号線と、該複数の信号線
   に交差する走査線と、該各信号線と走査線に接続された
   薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタに接続された
   画素電極及び保持容量とを有する表示装置において、 第１画素電極と該第１画素電極に対して次段の第２画素
   電極との間に該第１の画素電極に接続される第１の走査
   線と該第２の画素電極に接続される第２の走査線とが配
   置されてなり、 該第２の画素電極と該第２の画素電極に対して次段の第
   ３の画素電極との間に該第２の画素電極と該第３の画素
   電極に接続される保持容量の一方の電極となる共通電極
   が配置されてなり、 該薄膜トランジスタは、ゲート電極、ゲート絶縁膜、チ
   ャネルとなるシリコン薄膜、ソース・ドレイン電極が順
   次積層されてなり、該ゲート電極と該共通電極とは同一
   材料で配置されてなり、該ソース・ドレイン電極と該保
   持容量の他方の電極とは同一材料で配置されてなり、該
   画素電極は、該ドレイン電極及び該他方の電極に接続さ
   れるように配置されてなり、 該走査線は、隣接する２本を対として２本ずつ同時に選
   択され、且つフィールド毎に該対となる走査線の組み合
   わせが変えられることを特徴とする表示装置。