JP3551594B2 - Active matrix substrate - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置のアクティブマトリクス基板に関するものである。さらに詳しくは、アクティブマトリクス基板上に構成される各画素の構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置に用いられるアクティブマトリクス基板では、図12に示すように、互いに直交する方向に延びるデータ線3Aおよびゲート線4Aによって画素領域5Aが区画形成され、各画素領域5Aには、画素用の薄膜トランジスタ(以下、TFTという。)10Aを介して画像信号が入力される液晶セル6Aが構成されている。従って、データ線3Aとゲート線4Aとの交点には、1つの画素が対応している構造になっている。また、画素領域5Aには、液晶セル6Aでの保持特性を高めることを目的に、前段のゲート線4Aとの間、または保持容量線(図示せず。)との間に保持容量51Aが形成されるのが一般的である。
【0003】
ここで、TFT10Aは、図13および図14に示すように、基板20A上において、データ線3Aに対して層間絶縁膜16Aのコンタクトホール17Aを介して電気的接続するソース領域11A、画素電極19Aに対して層間絶縁膜16Aのコンタクトホール18Aを介して電気的接続するドレイン領域12A、ドレイン領域12Aとソース領域11Aとの間にチャネルを形成するチャネル領域13A、およびチャネル領域13Aに対してゲート絶縁膜14Aを介して対峙するゲート電極15Aから構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のアクティブマトリクス基板2Aにおいて、いずれの画素領域5Aにおいても、TFT10Aの動作に異常があると、このTFT10Aが対応する画素領域5Aでは、表示動作が完全に行われなくなり、表示の点欠陥が発生するという問題点がある。また、ゲート信号に異常があると、このゲート線4Aに対応する1ライン分の画素領域5A全体の動作に異常が生じ、表示のライン欠陥などといった致命的な異常が発生するという問題点がある。
【0005】
さらに、従来のアクティブマトリクス基板2Aにおいて、TFT10Aがオン状態からオフ状態に切り換わる度に、TFT10Aのゲート−ドレイン(画素電極)間に寄生する容量と、液晶セル6Aの容量とのカップリングに起因して、図15に示すように、液晶セル6Aの極間電圧(画素電位Vp)には、ΔVに相当するプッシュアップやプッシュダウンが発生し、表示にフリッカ(画面のちらつき)などが発生するという問題点がある。従って、従来は、データ線3Aを介して送出される画像信号の中心電位Vcに対し、対向電極の電位VcomをΔVの平均値に相当する電圧値だけシフトさせる方法を採用しているが、かかる方法では、対向電極を接地電位とすることができず、回路構成が複雑になるという問題点がある。
【0006】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、画素領域における構造を改良して、表示の欠陥などの発生を防止し、品質の高い表示を行うことのできるアクティブマトリクス基板および液晶表示装置を提供することにある。
【0007】
さらに、本発明の課題は、画素セル毎に保持容量を付加することによって、画素セルの保持特性を向上し、品質の高い表示を行うことのできるアクティブマトリクス基板および液晶表示装置を提供することにある。
【0008】
上記課題を解決するために、本発明に係るアクティブマトリクス基板では、基板上に形成されたデータ線と第1のゲート線との交点、および前記データ線と第2のゲート線との交点からなる2つの交点に1つの画素が対応するように構成され、該画素のそれぞれについて、前記第1のゲート線から印加される第1のゲート信号によって駆動され、前記データ線にソース領域が電気的接続するN型薄膜トランジスタと、該N型薄膜トランジスタのドレイン領域に電気的接続する第1の画素電極と、前記N型薄膜トランジスタと同一のデータ線にソース領域が電気的接続し、前記第2のゲート線から印加され、前記第1のゲート信号とは反転した関係にある第2のゲート信号によって前記N型薄膜トランジスタと共に駆動されるP型薄膜トランジスタと、該P型薄膜トランジスタのドレイン領域に電気的接続する第2の画素電極とを有し、 前記N型薄膜トランジスタ及び前記P型薄膜トランジスタは同じタイミングでオン・オフ制御されることを特徴とする。
【0009】
このように構成したアクティブマトリクス基板において、画素領域では、第1のゲート信号および第2のゲート信号によって、N型TFTおよびP型TFTがそれぞれ同じタイミングでオン・オフする。従って、正常な状態であれば、N型TFTおよびP型TFTが同じタイミングでオンし、第1の液晶セルおよび第2の液晶セルには、同じ画像情報がそれぞれ書き込まれる。また、N型TFTおよびP型TFTのいずれかに動作異常があっても、正常に動作した方のTFTを介して、液晶セルに画像情報が書き込まれることになる。従って、表示には、完全な点欠陥が発生しない。また、第1のゲート信号および第2のゲート信号のうちの一方に異常があっても、正常な方のゲート信号によって表示駆動が行われるので、完全なライン欠陥が発生しないなど、致命的な欠陥が発生しない。
【0010】
また、正常時でも、第1のゲート信号および第2のゲート信号がオンレベルからオフレベルに移行するとき、第1の液晶セルには、プッシュダウンが発生し、第2の液晶セルには、プッシュアップが発生するが、本発明では、それらのタイミングが一致しているため、プッシュダウンに起因する表示の乱れをプッシュアップが補い、プッシュアップに起因する表示の乱れをプッシュダウンが補う。従って、対向電極の電位を画像信号の中心レベルからずらさなくても、フリッカなどといった表示の乱れが発生しない。それ故、本例のアクティブマトリス基板を用いた液晶表示装置では、対向電極を接地電位とすることができるなど、回路構成を簡略化できる。また、1つの画素領域に相補構成のTFTを形成するといっても、ドライバ部において、CMOS回路を構成する工程をそのまま利用して、画素領域のTFTを形成すればよいので、製造工程数が増えない。
【0011】
本発明において、前記第1の画素電極は、隣接する画素に対応する前記第2のゲート線との間に第1の保持容量を備え、前記第2の画素電極は、隣接する画素に対応する前記第1のゲート線との間に保持容量を備えることが好ましい。
【0012】
本発明では、上記の保持容量に代えて、前記画素のそれぞれについて、前記第1の画素電極との間に第1の保持容量を構成する第1の保持容量線と、前記第2の画素電極との間に第2の保持容量を構成する第2の保持容量線とを形成してもよい。
【0013】
この場合には、前記第1の保持容量線は、該保持容量線に対応する画素の前記N型TFTを駆動する前記第1のゲート信号と位相が同相で逆極性の信号を供給し、前記第2の保持容量線は、該保持容量線に対応する画素の前記P型TFTを駆動する前記第2のゲート信号と位相が同相で逆極性の信号を供給するように構成されていることが好ましい。
【0014】
また、本発明では、上記の保持容量に代えて、前記第1の画素電極は、該画素電極が属する画素の前記P型TFTを駆動するための前記第2のゲート線との間に第1の保持容量を備え、前記第2の画素電極は、該画素電極が属する画素の前記N型TFTを駆動するための前記第1のゲート線との間に第2の保持容量を備えるように構成してもよい。
【0015】
このようにして、画素電極毎に保持容量を構成した場合には、各液晶セルでの保持特性が向上するので、品質の高い表示を行うことができる。特に、ゲート線との重なりを利用して保持容量を構成した場合には、画素領域における開口率を損なうことがない。
【0016】
本発明では、前記データ線は、前記画素のそれぞれにおいて画素領域を前記第1のゲート線および前記第2のゲート線の延設方向において前記第1の画素電極が位置する第1の画素領域と前記第1の画素電極が位置する第2の画素領域とに2分割するように構成されていることが好ましい。
【0017】
この場合に、前記画素のそれぞれにおいて、前記データ線の形成領域内に前記N型TFTおよび前記P型TFTの形成領域が含まれていることが好ましい。
【0018】
このように構成すると、データ線の形成領域をそのままTFTの形成領域としているので、従来の構造においてTFTが占めていた領域分だけ、開口部分を拡張することができ、この点からも、表示品質が向上する。さらにまた、データ線は、TFTの形成領域全体を覆っているので、チャネル領域やソース・ドレイン領域とチャネル領域との境界部分から光が漏れないので、表示品質が高い。
【0019】
この場合に、前記N型TFTおよび前記P型TFTは、ソース領域とドレイン領域とを接続するチャネル領域と、該チャネル領域に対してゲート絶縁膜を介して対峙するゲート電極と、該ゲート電極の上層に形成された第1の層間絶縁膜と、該第1の層間絶縁膜の上層に形成された前記データ線が前記第1の層間絶縁膜および前記ゲート絶縁膜を介して前記ソース領域に電気的接続するための第1のコンタクトホールと、前記データ線の上層に形成された第2の層間絶縁膜と、該第2の層間絶縁膜の上層に形成された前記第1の画素電極および前記第2の画素電極が前記第2の層間絶縁膜、第1の層間絶縁膜、および前記ゲート絶縁膜を介して前記ドレイン領域に電気的接続するための第2のコンタクトホールとを有することが好ましい。
【0020】
このように構成したアクティブマトリクス基板では、画素電極が上層にあるので、液晶の配向を効果的に制御できる。しかも、データ線は、第2の層間絶縁膜によって覆われているため、データ線に印加されている電位が液晶の配向に影響を及ぼさないので、表示品質が高い。
【0021】
また、前記第2のコンタクトホールは、前記第1の層間絶縁膜および前記ゲート絶縁膜に対して形成された下段側コンタクトホールと、該下段側コンタクトホールに対応する位置において前記第2の層間絶縁膜に形成された上段側コンタクトホールとから構成され、下段側コンタクトホールの内部には、前記データ線を構成する金属層が該データ線から絶縁分離された状態に残され、該金属層を介して、前記第1の画素電極および前記第2の画素電極は、前記ドレイン領域に電気的接続していることが好ましい。
【0022】
このように構成したアクティブマトリクス基板では、画素電極は、第2のコンタクトホール内部に残る金属層を介してドレイン領域に電気的接続しているため、シリコン膜とITO膜とを直接電気的接続した場合に生じる接続抵抗が大きいという問題を解消できる。
【0023】
また、上記のTFT構造に代えて、前記第2のコンタクトホールは、前記第1の層間絶縁膜および前記ゲート絶縁膜に対して形成された下段側コンタクトホールと、該下段側コンタクトホールに対応する位置において前記第2の層間絶縁膜に形成された上段側コンタクトホールとから構成され、前記上段側コンタクトホールに対応する領域は、前記データ線の窓開け領域になっていてもよい。
【0024】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
【0025】
[実施例1]
図1(a)は、本例の液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の構成を模式的に示す説明図である。
【0026】
図1(a)において、本例の液晶表示装置1も、基本的には、従来の液晶表示装置と同様、そのアクティブマトリクス基板2上において、データ線3およびゲート線4の交点に対応する位置に画素領域5がそれぞれ構成され、いずれの画素領域5にも、画素用のTFTを介して画像信号が入力される液晶セルが構成されている。但し、本例では、2本のゲート線(第1のゲート線42N、第2のゲート線42P)でゲート線4が構成されていることから、第1のゲート線42Nとデータ線3との交点、および第2のゲート線42Pとデータ線3との交点からなる2つの交点に対して、1つの画素が対応している構造になっている。
【0027】
データ線3に対しては、シフトレジスタ71、レベルシフタ72、ビデオライン73、アナログスイッチ74を備えるデータドライバ部7が構成され、ゲート線4に対しては、シフトレジスタ81およびレベルシフタ82を備える走査ドライバ部8が構成されている。ここで、データドライバ部7および走査ドライバ部8では、図1(b)に示すように、N型TFTn1、n2・・・と、P型TFTp1、p2・・・とによって多段のCMOS回路が構成されている。
【0028】
特に、本例では、後述するとおり、位相が同相で逆極性の2種類のゲート信号を発生させる必要があるため、図2(a)に示すように、走査ドライバ部8では、クロック発生回路84、シフトレジスタ81、およびNANDゲートバッファ82の後段に、非反転回路83Nおよび反転回路83Pが構成されている。ここで、図2(b)において、NANDゲートバッファ82から出力される信号を信号Aで表すと、非反転回路83Nおよび反転回路83Pから出力される信号は、それぞれ信号B、Cで示すように、波形が反転した関係にある。
【0029】
なお、図1において、アクティブマトリクス基板2としては、アクティブマトリクス部9だけが基板上に構成されたもの、アクティブマトリクス部9と同じ基板上にデータドライバ部7が構成されたもの、アクティブマトリクス部9と同じ基板上に走査ドライバ部8が構成されたもの、アクティブマトリクス部9と同じ基板上にデータドライバ部7および走査ドライバ部8の双方が構成されたものがある。また、ドライバ内蔵型のアクティブマトリクス基板2であっても、データドライバ部7に含まれるシフトレジスタ71、レベルシフタ72、ビデオライン73、アナログスイッチ74等の全てがアクティブマトリクス基板2上に構成された完全ドライバ内蔵タイプと、それらの一部がアクティブマトリクス基板2上に構成された部分ドライバ内蔵タイプとがあるが、本発明は、いずれのタイプのアクティブマトリクス基板にも適用できる。
【0030】
本例では、いずれの画素領域5も同じ構成になっているので、そのうちの画素領域52について説明する。
【0031】
画素領域52に対しては、ゲート線4が第1のゲート線42Nおよび第2のゲート線42Pからなる2本のゲート線から構成され、これらのゲート線とデータ線3との2つの交点に対して、1つの画素が構成されている状態にある。また、走査ドライバ部8は、各ゲート線毎に、第1のゲート信号G2Nおよび第2のゲート信号G2Pをそれぞれ出力するようになっている。ここで、第1のゲート信号G2Nと、第2のゲート信号G2Pとは、反転した関係にある信号となるように、走査ドライバ部8には、非反転回路83Nと反転回路83Pとが構成されている。
【0032】
また、画素領域52では、第1のゲート線42Nおよび第2のゲート線42Pから供給される各ゲート信号G2N、G2Pによってそれぞれ駆動される相補構成のN型TFT10NおよびP型TFT10Pが構成され、各TFT毎にそのドレイン領域に対してITO膜からなる第1の画素電極62Nおよび第2の画素電極62Pがそれぞれ接続している。このため、1つの画素領域52では、第1の画素電極62Nと対向基板(図示せず。)との間に第1の液晶セル32Nが構成され、第2の画素電極62Pと対向基板(図示せず。)との間に第2の液晶セル32Pが構成されている状態にある。
【0033】
但し、N型TFT10NおよびP型TFT10Pのソース領域は、いずれも、同じデータ線3に接続している。
【0034】
図3(a)に画素領域52を拡大して示すように、第1の画素電極62Nは、その端部620Nが、第1のゲート線42Nを跨いで、隣接する画素領域51にまで延設され、この画素領域51に対する第2のゲート線41Pと重なることによって、第1の保持容量92Nが構成されている。同様に、第2の画素電極62Pは、その端部620Pが、第2のゲート線42Pを跨いで、隣接する画素領域53にまで延設され、この画素領域53に対する第1のゲート線43Nと重なることによって、第2の保持容量92Pが構成されている。
【0035】
このように構成したアクティブマトリクス基板2において、画素領域52では、図3(b)に示すように、反転信号の関係にある第1のゲート信号G2Nおよび第2のゲート信号G2Pによって、N型TFT10NおよびP型TFT10Pがそれぞれ同じタイミングでオン・オフする。従って、正常な状態であれば、N型TFT10NおよびP型TFT10Pが同じタイミングでオンし、データ線3、第1の画素電極62N、および第2の画素電極62Pを介して、第1の液晶セル32Nおよび第2の液晶セル32Pには、同じ画像情報がそれぞれ書き込まれる。
【0037】
しかも、N型TFT10NおよびP型TFT10Pのいずれかに動作異常があっても、画素領域52では、正常に動作した方のTFTを介して、液晶セル(液晶セル32Nまたは第2の液晶セル32P)に画像情報が書き込まれることになる。従って、表示には、完全な点欠陥が発生しない。また、第1のゲート信号G2Nおよび第2のゲート信号G2Pのうちの一方に異常があっても、正常な方のゲート信号によって表示駆動が行われるので、完全なライン欠陥などといった致命的な欠陥が発生しない。
【0038】
また、正常時でも、第1のゲート信号G2Nおよび第2のゲート信号G2Pがオンレベルからオフレベルに移行するとき、第1の液晶セル32Nには、プッシュダウンが発生し、第2の液晶セル32Pには、プッシュアップが発生するが、本例では、それらのタイミングが一致しているため、プッシュダウンに起因する表示の乱れをプッシュアップが補い、プッシュアップに起因する表示の乱れをプッシュダウンが補う。従って、対向電極の電位を画像信号の中心レベルからずらさなくても、フリッカなどといった表示の乱れが発生しない。それ故、本例のアクティブマトリス基板2を用いた液晶表示装置では、対向電極を接地電位とすることができるなど、回路構成を簡略化できる。
【0039】
さらに、画素領域52では、第1の液晶セル32Nに対しては、第1の画素電極62Nと、隣接する画素領域51の第2のゲート線41Pとの間に第1の保持容量92Nが構成され、図3(b)に示すように、画素領域52における第1のゲート信号G2NがN型TFT10Nをオン状態とするレベル(ハイレベル)にあるとき(正方向のパルスが印加されるとき)、画素領域51に対して第2のゲート線41Pから供給される第2のゲート信号G1Pは、オフレベル(ローレベル)にある。同様に、画素領域52では、第2の液晶セル32Pに対しては、第2の画素電極62Pと、隣接する画素領域53の第1のゲート線43Nとの間に第2の保持容量92Pが構成され、画素領域52における第2のゲート信号G2PがP型TFT10Pをオン状態とするレベル(ローレベル)にあるとき(負方向のパルスが印加されるとき)、画素領域53に対して第1のゲート線43Nから供給される第1のゲート信号G3Nは、オフレベル(ハイレベル)にある。それ故、第1の液晶セル32Nおよび第2の液晶セル32Pに画像情報を書き込むタイミングに合わせて、第1の保持容量92Nおよび第2の保持容量92Pに電荷が蓄積されるので、第1の液晶セル32Nおよび第2の液晶セル32Pのいずれにおいても保持特性が高い。それ故、品質の高い表示を行うことができる。
【0040】
しかも、画素領域52では、あくまで隣接する画素領域51、53のゲート線(第2のゲート線41P、第1のゲート線43N)を利用して保持容量(第1の保持容量92N、第2の保持容量92P)を構成しているので、画素領域52における開口率を損なうことがない。
【0041】
さらに、本例では、1つの画素領域52に相補構成のTFT(N型TFT10N、およびP型TFT10P)を形成するといっても、データドライバ部7および走査ドライバ部8において、CMOS回路を構成するN型TFTおよびP型TFTをそれぞれを形成する工程をそのまま利用して、画素領域52に相補構成のTFTを形成すればよいので、製造工程数が増えない。
【0042】
[実施例1の変形例]
実施例1では、第1の保持容量92Nおよび第2の保持容量92Pを構成するにあたって、第1の画素電極62Nおよび第2の画素電極62Pを隣接する画素領域51、53にまで延設し、層間絶縁膜を誘電体としてゲート線と重畳する構造としたが、図4に示すような構造であってもよい。すなわち、画素領域52では、それぞれ隣接する画素領域51、53の端部において、第2のゲート線42Pおよび第1のゲート線41Pに対してゲート絶縁膜を介して重なるように、N型TFT10N、およびP型TFT10Pのソース・ドレイン領域と同じ工程の中で、高濃度領域SUB2N、SUB2Pを形成し、かつ、これらの高濃度領域SUB2N、SUB2Pが第1の画素電極62Nおよび第2の画素電極62Pとそれぞれ層間絶縁膜およびゲート絶縁膜のコンクタクトホールを介して電気的に接続するように構成してもよい。このように構成した場合には、第2のゲート線42Pおよび第1のゲート線41Pと、高濃度領域SUB2N、SUB2Pとがそれぞれゲート絶縁膜を誘電体として重なる構造になるので、第1の画素電極62Nおよび第2の画素電極62Pと、第2のゲート線42Pおよび第1のゲート線41Pとの間に第1の保持容量92Nおよび第2の保持容量92Pをそれぞれ構成することができる。
【0043】
[実施例2]
図5は、本例の液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の構成を模式的に示す説明図である。なお、本例のアクティブマトリクス基板の基本的な構成は、実施例1と同様であるため、対応する部分には同じ符合を付してそれらの説明を省略する。
【0044】
図5において、本例のアクティブマトリクス基板2でも、データ線と2本のゲート線との2つの交点に対して1つの画素領域5(画素)が対応しており、いずれの画素領域5も、同じ構成になっているので、そのうちの画素領域52について説明する。
【0045】
画素領域52に対しては、ゲート線4が第1のゲート線42Nおよび第2のゲート線42Pからなる2本のゲート線から構成され、これらの各ゲート線毎に、走査ドライバ部8は、第1のゲート信号G2Nおよび第2のゲート信号G2Pをそれぞれ出力するようになっている。ここで、第1のゲート信号G2Nと、第2のゲート信号G2Pとは、位相が同相で逆極性の関係にある。
【0046】
また、画素領域52では、第1のゲート線42Nおよび第2のゲート線42Pから供給される各ゲート信号G2N、G2Pによってそれぞれ駆動される相補構成のN型TFT10NおよびP型TFT10Pが構成され、各TFT毎にそのドレイン領域に第1の画素電極62Nおよび第2の画素電極62Pがそれぞれ接続している。このため、1つの画素領域52では、第1の画素電極62Nと対向基板(図示せず。)との間に第1の液晶セル32Nが構成され、第2の画素電極62Pと対向基板(図示せず。)との間に第2の液晶セル32Pが構成されている状態にある。但し、N型TFT10NおよびP型TFT10Pのソース領域は、いずれも、同じデータ線3に接続している。
【0047】
さらに、画素領域52には、第1のゲート線42Nおよび第2のゲート線42Pに平行な第1の保持容量線42CN、および第2の保持容量線42CPからなる2本の保持容量線が構成されている。ここで、第1の保持容量線42CNおよび第2の保持容量線42CPは、いずれもゲート線と同時に形成された層であり、第1の保持容量線42CNに対しては、反転回路83Pが構成され、第2の保持容量線42CPには、非反転回路83Nが構成されている。従って、第1の保持容量線42CN、および第2の保持容量線42CPから供給される信号C2N、C2Pは、位相が同相で、かつ、極性が逆である。
【0048】
また、第1の保持容量線42CNおよび第2の保持容量線42CPと、第1の画素電極62Nおよび第1の画素電極62Nとの間には、第1の保持容量92N、および第2の保持容量92Pがそれぞれ構成されている。すなわち、図6(a)に画素領域52を拡大して示すように、第1の画素電極62Nは、その端部620Nが、層間絶縁膜(図示せず。)を介して第1の保持容量線42CNに重なることによって、第1の保持容量92Nが構成され、第2の画素電極62Pは、その端部620Pが、層間絶縁膜(図示せず。)を介して第2の保持容量線42CPと重なることによって、第2の保持容量92Pが構成されている。
【0049】
このように構成したアクティブマトリクス基板2において、たとえば、画素領域52では、図6(b)に示すように、反転信号の関係にある第1のゲート信号G2Nおよび第2のゲート信号G2PによってN型TFT10NおよびP型TFT10Pがそれぞれ同じタイミングでオン・オフし、第1の液晶セル32Nおよび第2の液晶セル32Pに画像情報がそれぞれ書き込まれる。また、N型TFT10NおよびP型TFT10Pのいずれかに動作異常があっても、画素領域52では、正常に動作した方のTFTを介して、液晶セル(液晶セル32Nまたは第2の液晶セル32P)に画像情報が書き込まれるので、完全な点欠陥やライン欠陥が発生しないなど、実施例1と同様な効果を奏する。
【0050】
さらに、画素領域52では、第1の液晶セル32Nに対しては、第1の画素電極62Nと、第1の保持容量線42CNとの間に第1の保持容量92Nが構成され、第2の液晶セル32Pに対しては、第2の画素電極62Pと、第2の保持容量線42CPとの間に第2の保持容量92Pが構成されている。しかも、図6(b)に示すように、第1のゲート信号G2Nと、第1の保持容量線42CNから出力される信号C2Nとは、位相が同相で逆極性である。また、第2のゲート信号G2Pと、第2の保持容量線42CPから出力される信号C2Pとは、位相が同相で逆極性である。従って、画素領域52における第1のゲート信号G2NがN型TFT10Nをオン状態とするレベル(ハイレベル)にあるとき(正方向のパルスが印加されるとき)、画素領域52に対して、第1の保持容量線42CNからは、信号C2Nとして負方向のパルス(ローレベルの信号)が出力され、画素領域52における第2のゲート信号G2PがP型TFT10Pをオン状態とするレベル(ローレベル)にあるとき(負方向のパルスが印加されるとき)、画素領域52に対して、第2の保持容量線42CPからは、信号C2Pとして正方向のパルス(ハイレベルの信号)が出力される。それ故、第1の液晶セル32Nおよび第2の液晶セル32Pに画像情報を書き込むタイミングに合わせて、第1の保持容量92N、および第2の保持容量92Pに電荷が蓄積されるので、第1の液晶セル32Nおよび第2の液晶セル32Pのいずれにおいても、保持特性が高い。それ故、品質の高い表示を行うことができる。
【0051】
ここで、第1のゲート信号G2Nの振幅をV1(V)とし、信号C2Nの振幅をV2(V)とした場合に、以下の式を満たすように、V1、V2のレベルを設定すると、個々の液晶セル32Nにおいて、フィードスルーを最小とすることができ、たとえ、存在したとしても、第1の液晶セル32Nと第2の液晶セル32Pとの間で相殺できる。
【0052】
C1<<C2<C3
V1・(C1+C2)=V2・C3
V1=V2
但し、C1は、N型TFT10Nのゲート・ソース間容量、C2は、N型TFT10Nのゲート・ドレイン間容量、C3は、第1の保持容量92Nの容量値であり、上式の関係は、P型TFT10Pについても同様に成り立つように設定する。
【0053】
なお、本例でも、実施例1に対して変形例を示したように、TFTのソース・ドレイン領域と同時形成した高濃度領域と、第1の画素電極62Nおよび第2の画素電極62Pとがそれぞれコンクタクトホールを介して電気的に接続し、かつ、これらの高濃度領域と保持容量線とがゲート絶縁膜を誘電体膜として重畳する構造であってもよい。
【0054】
[実施例3]
図7は、本例の液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の構成を模式的に示す説明図である。なお、本例のアクティブマトリクス基板の基本的な構成は、実施例1と同様であるため、対応する部分には同じ符合を付してそれらの説明を省略する。
【0055】
図7において、本例のアクティブマトリクス基板2でも、画素領域52に対しては、ゲート線4が第1のゲート線42Nおよび第2のゲート線42Pからなる2本のゲート線から構成され、これらの各ゲート線毎に、走査ドライバ部8は、第1のゲート信号G2Nおよび第2のゲート信号G2Pをそれぞれ出力するようになっている。ここで、第1のゲート信号G2Nと、第2のゲート信号G2Pとは、位相が同相で逆極性の信号となるように、走査ドライバ部8には、共通のクロック信号に対し、非反転回路83Nと反転回路83Pとが構成されている。
【0056】
また、画素領域52では、第1のゲート線42Nおよび第2のゲート線42Pから供給される各ゲート信号G2N、G2Pによってそれぞれ駆動される相補構成のN型TFT10N、およびP型TFT10Pが構成され、各TFT毎にそのドレイン領域に第1の画素電極62Nおよび第2の画素電極62Pがそれぞれ接続している。このため、1つの画素領域52では、第1の画素電極62Nと対向基板(図示せず。)との間に第1の液晶セル32Nが構成され、第2の画素電極62Pと対向基板(図示せず。)との間に第2の液晶セル32Pが構成されている状態にある。但し、N型TFT10NおよびP型TFT10Pのソース領域は、いずれも、同じデータ線3に接続している。
【0057】
図8(a)に画素領域52を拡大して示すように、画素領域52に対応するデータ線3は、第1のゲート線42Nおよび第2のゲート線42Pの延設方向において、画素領域52を、第1の画素電極62Nが位置する第1の画素領域52Nと、第2の画素電極62Pが位置する第2の画素領域52Pとに2分割するように、コの字形状に屈曲しながら延びており、かかるデータ線3に対して、N型TFT10Nと、P型TFT10Pとが両側から接続している状態にある。
【0058】
また、第1の画素電極62Nの端部620Nは、同じ画素領域52に対応する第2のゲート線42Pと重なることによって、第1の保持容量92Nを構成し、第2の画素電極62Pの端部620Pは、同じ画素領域52に対応する第1のゲート線43Nと重なることによって、第2の保持容量92Pを構成している。
【0059】
このように構成したアクティブマトリクス基板2において、画素領域52では、図8(b)に示すように、反転信号の関係にある第1のゲート信号G2Nおよび第2のゲート信号G2PによってN型TFT10NおよびP型TFT10Pがそれぞれ同じタイミングでオン・オフする。従って、第1の液晶セル32Nおよび第2の液晶セル32Pには、同じ画像情報がそれぞれ書き込まれる。ここで、N型TFT10NおよびP型TFT10Pのいずれかに動作異常があっても、正常に動作した方のTFTを介して、液晶セル(液晶セル32Nまたは第2の液晶セル32P)に画像情報が書き込まれることになる。従って、表示には、完全な点欠陥やライン欠陥など、致命的な欠陥が発生しないなど、実施例1と同様な効果を奏する。
【0060】
また、画素領域52では、第1の液晶セル32Nに対しては、第1の画素電極62Nと、第1の保持容量線42CNとの間に第1の保持容量92Nが構成され、第2の液晶セル32Pに対しては、第2の画素電極62Pと、第2の保持容量線42CPとの間に第2の保持容量92Pが構成されている。しかも、図8(b)に示すように、画素領域52における第1のゲート信号G2NがN型TFT10Nをオン状態とするレベル(ハイレベル)にあるとき、第2のゲート信号G2Pは、ローレベルにある。逆にいえば、第2のゲート信号G2PがP型TFT10Pをオン状態とするレベル(ローレベル)にあるとき、第1のゲート信号G2Nは、ハイレベルにある。それ故、第1の液晶セル32Nおよび第2の液晶セル32Pに画像情報を書き込むタイミングに合わせて、第1の保持容量92N、および第2の保持容量92Pに電荷が蓄積されるので、第1の液晶セル32Nおよび第2の液晶セル32Pのいずれにおいても、保持特性が高い。それ故、品質の高い表示を行うことができる。
【0061】
ここで、図8(b)に示す波形の第1のゲート信号G2N、および第2のゲート信号G2Pに代えて、図8(c)に示す波形の第1のゲート信号G2N、および第2のゲート信号G2Pを用いてもよい。この場合には、第1のゲート信号G2N、および第2のゲート信号G2PがTFTをオン状態とするときの振幅をV3(V)とし、それに先行して反転するパルスの振幅をV4(V)とした場合に、以下の式を満たすように、V3、V4のレベルを設定すると、個々の液晶セル32N、32Pにおいて、フィードスルーを最小とすることができ、たとえ、存在したとしても、第1の液晶セル32Nと第2の液晶セル32Pとの間で相殺できる。
【0062】
C1<<C2<C3
V3・(C1+C2)=V4・C3
但し、C1は、TFTのゲート・ソース間容量、C2は、TFTのゲート・ドレイン間容量、C3は、保持容量の容量値である。
【0063】
なお、本例でも、実施例1に対して変形例を示したように、TFTのソース・ドレイン領域と同時形成した高濃度領域と、第1の画素電極62Nおよび第2の画素電極62Pとがそれぞれコンクタクトホールを介して電気的に接続し、かつ、これらの高濃度領域と保持容量線とがゲート絶縁膜を誘電体膜として重畳する構造であってもよい。
【0064】
[実施例4]
図9は、本例の液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の構成を模式的に示す説明図である。なお、本例のアクティブマトリクス基板の基本的な構成は、実施例3と同様であるため、同じく、図7と同様な等価回路で表される。すなわち、画素領域52に対しては、ゲート線4が第1のゲート線42Nおよび第2のゲート線42Pからなる2本のゲート線から構成され、これらの各ゲート線毎に、走査ドライバ部8は、第1のゲート信号G2Nおよび第2のゲート信号G2Pをそれぞれ出力するようになっている。ここで、第1のゲート信号G2Nと、第2のゲート信号G2Pとは、位相が同相で逆極性の関係となるように、走査ドライバ部8には、共通のクロック信号に対し、非反転回路83Nと反転回路83Pとが構成されている。
【0065】
また、画素領域52では、第1のゲート線42Nおよび第2のゲート線42Pから供給される各ゲート信号G2N、G2Pによってそれぞれ駆動されるN型TFT10NおよびP型TFT10Pが構成され、各TFT毎にそのドレイン領域に第1の画素電極62Nおよび第2の画素電極62Pがそれぞれ接続している。このため、1つの画素領域52では、第1の画素電極62Nと対向基板(図示せず。)との間に第1の液晶セル32Nが構成され、第2の画素電極62Pと対向基板(図示せず。)との間に第2の液晶セル32Pが構成されている状態にある。
【0066】
図9に画素領域52を拡大して示すように、画素領域52に対応するデータ線3は、第1のゲート線42Nおよび第2のゲート線42Pの延設方向において、画素領域52を、第1の画素電極62Nが位置する第1の画素領域52Nと、第2の画素電極62Pが位置する第2の画素領域52Pとに2分割するように真っ直ぐに延びている。
【0067】
第1の画素電極62Nの端部620Nは、同じ画素領域52に対応する第2のゲート線42Pと重なることによって、第1の保持容量92Nを構成し、第2の画素電極62Pの端部620Pは、同じ画素領域52に対応する第1のゲート線43Nと重なることによって、第2の保持容量92Pを構成している。
【0068】
ここで、第1の画素電極62Nおよび第2の画素電極62Pと、第2のゲート線42Pおよび第1のゲート線42Nとの重なり幅は、それぞれΔNP、ΔPNである。また、第1の画素電極62Nは、その他方の端部621Nが、同じ画素領域52に対応する第1のゲート線42Nとも重なり、第2の画素電極62Pは、その他方の端部621Pが、同じ画素領域52に対応する第2のゲート線43Pとも重なっているが、それらの重なり幅は、それぞれΔNN、ΔPPであり、前述のΔNP、ΔPNに比較して著しく小さい。従って、第1の保持容量92Nおよび第2の液晶セル32Pは、第1の液晶セル32Nおよび第2の液晶セル32Pに対する保持容量として十分に機能する。
【0069】
また、P型TFT10Pも同様であるが、N型TFT10Nにおけるソース・ドレイン間容量をC5、第1の画素電極62Nの他方の端部621Nと、同じ画素領域52に対応する第1のゲート線42Nと重なりに起因する容量をC6、第1の保持容量92Nの容量値をC7としたときに、C5、C6、C7が以下の式
C5 < C6 < C7
(C5+C6) = C7
を満たす範囲にあれば、N型TFT10Nにおける寄生容量がばらついた場合でも、フィードスルーを最小限とすることができ、たとえ存在しても、第1の液晶セル32Nと第2の液晶セル32Pとの間で相殺することができる。
【0070】
本例では、データ線3の延びる方向に沿って、N型TFT10NおよびP型TFT10Pのチャネル長方向が設定され、かつ、データ線3の形成領域内に、N型TFT10NおよびP型TFT10Pが形成されている。
【0071】
また、本例では、各TFTの形成領域がデータ線3で覆われていることから、データ線3をブラックマトリックスとして利用できるよう、図10(a)、(b)に示す構造になっている。
【0072】
すなわち、図10(a)、(b)において、N型TFT10NおよびP型TFT10Pのいずれにおいても、基板20上では、データ線3に対して電気的接続するソース領域11、画素電極19に対して電気的接続するドレイン領域12、ドレイン領域12とソース領域11との間にチャネルを形成するためのチャネル領域13、およびチャネル領域13に対してゲート絶縁膜14を介して対峙するゲート電極15から構成され、このゲート電極15は、ゲート線の一部として構成されている点では、従来のTFTと同じ構造である。
【0073】
但し、本例では、ゲート電極15の上層には、第1の層間絶縁膜16が形成され、この第1の層間絶縁膜16の上層に形成されたデータ線3は、第1の層間絶縁膜16およびゲート絶縁膜14に形成されたコンタクトホール17を介してソース領域11に電気的接続している。
【0074】
また、データ線3の上層には、第2の層間絶縁膜18が形成され、この第2の層間絶縁膜18の上層に形成された第1の画素電極62Nおよび第2の画素電極62Pは、第2の層間絶縁膜18、第1の層間絶縁膜16、およびゲート絶縁膜14に形成された第2のコンタクトホール19を介してドレイン領域12に電気的接続している。
【0075】
ここで、第2のコンタクトホール19は、第1の層間絶縁膜16およびゲート絶縁膜14に対して形成された下段側コンタクトホール191と、この下段側コンタクトホール191に対応する位置において第2の層間絶縁膜18に形成された上段側コンタクトホール192とから構成されている。
【0076】
また、本例では、第2のコンタクトホール19の底部には、データ線3を構成している金属と同時形成された金属層30が、データ線3から絶縁分離された状態に残され、この金属層30を介して、第1の画素電極62Nおよび第2の画素電極62Pは、ドレイン領域12に電気的接続している。
【0077】
このように構成したアクティブマトリクス基板2では、第1の画素電極62Nおよび第2の画素電極62Pは、第2のコンタクトホール19の内部に残る金属層30を介してドレイン領域12に電気的接続しているため、シリコン膜(ドレイン領域12)とITO膜とを直接電気的接続した場合に生じる接続抵抗が大きいという問題を解消できる。
【0078】
また、本例のアクティブマトリクス基板2では、第1の画素電極62Nおよび第2の画素電極62Pが上層にあるので、液晶の配向を効果的に制御できる。しかも、データ線3は、第2の層間絶縁膜18によって覆われているため、データ線3に印加されている電位が液晶の配向に影響を及ぼさないので、表示品質が高い。
【0079】
さらに、データ線3の形成領域をそのままTFTの形成領域としているので、従来の構造においてTFTが占めていた領域分だけ、開口部分を拡張することができ、この点からも、表示品質が向上する。さらにまた、データ線3は、TFTの形成領域全体を覆っているので、チャネル領域13、ソース領域11とチャネル領域13との境界部分、およびドレイン領域12とチャネル領域13との境界部分からの光の漏れがないので、表示品質が高い。
【0080】
このような構成の本例のアクティブマトリクス基板2は、たとえば以下の製造方法により製造できる。まず、第1の層間絶縁膜16を形成するまでは、通常の製造工程を行い、第1の層間絶縁膜16を形成した後は、まず、第1の層間絶縁膜16およびゲート絶縁膜14に対して、下段側コンタクトホール191および第1のコンタクトホール17を形成し、しかる後に、第1の層間絶縁膜16の表面側に、データ線3を構成するためのアルミニウム層を形成する。
【0081】
次に、アルミニウム層をパターニングする際には、データ線3から絶縁分離した状態に金属層30を残す。
【0082】
次に、第2の層間絶縁膜18を形成した後、この第2の層間絶縁膜18に対して、下段側コンタクトホール191に対応する位置に上段側コンタクトホール192を形成する。
【0083】
しかる後、第2の層間絶縁膜18の表面にITO層を形成した後、それをパタンニングし、第1の画素電極62Nおよび第2の画素電極62Pを形成する。
【0084】
[実施例4の変形例]
なお、実施例4については、図10(a)、(b)に示す構造のTFTに代えて、図11(a)、(b)に示す構造のTFTを用いることができる。すなわち、本例では、N型TFT10NおよびP型TFT10Pのいずれにおいても、基板20上では、データ線3に対して電気的接続するソース領域11、画素電極19に対して電気的接続するドレイン領域12、ドレイン領域12とソース領域11との間にチャネルを形成するためのチャネル領域13、およびチャネル領域13に対してゲート絶縁膜14を介して対峙するゲート電極15から構成され、このゲート電極15は、ゲート線4の一部として構成されている点では、従来のTFTと同じ構造である。
【0085】
但し、本例では、ゲート電極15の上層には、第1の層間絶縁膜16が形成され、この第1の層間絶縁膜16の上層に形成されたデータ線3は、第1の層間絶縁膜16およびゲート絶縁膜14に形成されたコンタクトホール17を介してソース領域11に電気的接続している。また、データ線3の上層には、第2の層間絶縁膜18が形成され、この第2の層間絶縁膜18の上層に形成された第1の画素電極62Nおよび第2の画素電極62Pは、第2の層間絶縁膜18、第1の層間絶縁膜16、およびゲート絶縁膜14に形成された第2のコンタクトホール19を介してドレイン領域12に電気的接続している。
【0086】
ここで、第2のコンタクトホール19は、第1の層間絶縁膜16およびゲート絶縁膜14に対して形成された下段側コンタクトホール191と、この下段側コンタクトホール191に対応する位置において第2の層間絶縁膜18に形成された上段側コンタクトホール192とから構成されている。また、第2のコンタクトホール19に対応する領域は、データ線3が存在しない窓開け領域130になっている。
【0087】
このように構成したアクティブマトリクス基板2でも、第1および第2の画素電極62N、62Pが上層にあるので、液晶の配向を効果的に制御できる。また、データ線3は、第2の層間絶縁膜18によって覆われているため、データ線3に印加されている電位が液晶の配向に影響を及ぼさない。さらに、データ線3の形成領域をそのままTFTの形成領域としているので、従来の構造においてTFTが占めていた領域分だけ、開口部分を拡張することができ、この点からも、表示品質が向上する。さらにまた、データ線3は、TFTの形成領域の略全体を覆っているので、チャネル領域13、ソース領域11とチャネル領域13との境界部分、およびドレイン領域12とチャネル領域13との境界部分からの光の漏れがないので、表示品質が高い。
【0088】
このような構成の本例のアクティブマトリクス基板2は、たとえば以下の製造方法により製造できる。まず、第1の層間絶縁膜16を形成するまでは、通常の製造工程を行い、第1の層間絶縁膜16を形成した後は、まず、第1の層間絶縁膜16およびゲート絶縁膜14に対して、下段側コンタクトホール191および第1のコンタクトホール17を形成し、しかる後に、第1の層間絶縁膜16の表面側に、データ線3を構成するためのアルミニウム層を形成する。
【0089】
次に、アルミニウム層をパタンニングしてデータ線3を残す。この際には、下段側コンタクトホール191および上段側コンタクトホール192に対応する領域に、データ線3に対して窓開け領域130を形成する。
【0090】
次に、第2の層間絶縁膜18を形成した後、この第2の層間絶縁膜18に対して、下段側コンタクトホール191に対応する位置に上段側コンタクトホール192を形成する。
【0091】
しかる後、第2の層間絶縁膜18の表面にITO層を形成した後、それをパタンニングし、第1の画素電極62Nおよび第2の画素電極62Pを形成する。
【0092】
[その他の実施例]
なお、実施例1ないし4において、各画素に2つの画素電極があることを利用して、各画素電極の間においてラビング方向を変えることにより、高視野角度を備える液晶表示装置を実現してもよい。
【0093】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板では、基板上に形成されたデータ線と第1のゲート線との交点、および前記データ線と第2のゲート線との交点からなる2つの交点に1つの画素が対応するように構成され、該画素のそれぞれについて、第1のゲート線および第2のゲート線によって駆動されるTFT、および該TFTに接続する画素電極を設けてあるため、2つのTFTが同じタイミングでオンし、各液晶セルには、同じ画像情報がそれぞれ書き込まれる。従って、いずれかのTFTに動作異常があっても、正常に動作した方のTFTを介して、液晶セルに画像情報が書き込まれることになる。それ故、本発明によれば、致命的な表示欠陥が発生しない。また、2つの液晶セルにプッシュダウンおよびプッシュアップが発生しても、互いに相殺し合うので、対向電極の電位を画像信号の中心レベルからずらさなくても、フリッカなどといった表示の乱れが発生しない。さらに、1つの画素領域に相補構成のTFTを形成するといっても、同一基板上のドライバ部において、CMOS回路を構成する工程をそのまま利用して画素領域のTFTを形成すれば、製造工程数が増えない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の等価回路を示す説明図である。
【図2】図1に示すアクティブマトリクス基板上に構成した走査ドライバ回路の説明図である。
【図3】(a)は、図1に示すアクティブマトリクス基板上に構成した画素の1つを拡大して示す説明図、(b)は、この画素を駆動するためのゲート信号の波形図である。
【図4】本発明の実施例1の変形例に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板上に構成した画素を拡大して示す説明図である。
【図5】本発明の実施例2に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の等価回路を示す説明図である。
【図6】(a)は、図5に示すアクティブマトリクス基板上に構成した画素を拡大して示す説明図、(b)は、この画素を駆動するためのゲート信号などの波形図である。
【図7】本発明の実施例3に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の等価回路を示す説明図である。
【図8】(a)は、図7に示すアクティブマトリクス基板上に構成した画素を拡大して示す説明図、(b)は、この画素を駆動するためのゲート信号の波形図、(c)は、別のゲート信号の波形図である。
【図9】本発明の実施例4に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板に構成した画素の1つを拡大して示す説明図である。
【図10】(a)は、図9に示すアクティブマトリクス基板の画素に構成したTFTの平面図、(b)は、その断面図である。
【図11】(a)は、実施例4の変形例に係るアクティブマトリクス基板の画素に構成したTFTの平面図、(b)は、その断面図である。
【図12】従来のアクティブマトリクス基板の等価回路を示す説明図である。
【図13】従来のアクティブマトリクス基板の画素に構成したTFTの断面図である。
【図14】従来のアクティブマトリクス基板の画素領域を示す平面図である。
【図15】従来のアクティブマトリクス基板における駆動方法を示す説明図である。
【符号の説明】
1・・・液晶表示装置
2・・・アクティブマトリクス基板
3・・・データ線
4・・・ゲート線
5、51、52、53・・・画素領域
10N・・・N型TFT
10P・・・P型TFT
11・・・ソース領域
12・・・ドレイン領域
13・・・チャネル形成領域
14・・・ゲート絶縁膜
15・・・ゲート電極
16・・・第1の層間絶縁膜
17・・・第1のコンタクトホール
18・・・第2の層間絶縁膜
19・・・第2のコンタクトホール
30・・・コンタクトホール内の金属層
32N・・・第1の液晶セル
32P・・・第2の液晶セル
42N・・・第1のデータ線
42P・・・第1のデータ線
62N・・・第1の液晶セル
62P・・・第2の液晶セル
83N・・・非反転回路
83P・・・反転回路
92N・・・第1の保持容量
92P・・・第2の保持容量
130・・・データ線の窓開け領域
191・・・下段側コンタクトホール
192・・・上段側コンタクトホール[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an active matrix substrate for a liquid crystal display device. More specifically, the present invention relates to the structure of each pixel formed on an active matrix substrate.
[0002]
[Prior art]
In an active matrix substrate used in a liquid crystal display device, as shown in FIG. 12, a pixel region 5A is defined by a
[0003]
Here, as shown in FIGS. 13 and 14, the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional active matrix substrate 2A, if the operation of the
[0005]
Further, in the conventional active matrix substrate 2A, every time the
[0006]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an active matrix substrate and a liquid crystal display device capable of improving the structure in a pixel region, preventing the occurrence of display defects, and performing high-quality display. To provide.
[0007]
Still another object of the present invention is to provide an active matrix substrate and a liquid crystal display device which can improve the holding characteristics of the pixel cells by adding a holding capacitor for each pixel cell and perform high-quality display. is there.
[0008]
In order to solve the above problems, an active matrix substrate according to the present invention comprises an intersection between a data line formed on the substrate and a first gate line, and an intersection between the data line and a second gate line. One pixel is configured to correspond to two intersections, and each of the pixels is driven by a first gate signal applied from the first gate line, and a source region is electrically connected to the data line. An N-type thin film transistor, a first pixel electrode electrically connected to a drain region of the N-type thin film transistor, and a source region electrically connected to the same data line as the N-type thin film transistor, from the second gate line. A P-type thin film transistor driven together with the N-type thin film transistor by a second gate signal which is applied and has an inverted relationship with respect to the first gate signal. And data, and a second pixel electrode electrically connected to the drain region of the P-type thin film transistor, the N-type thin film transistor and the P-type thin film transistor characterized in that it is on-off controlled at the same timing.
[0009]
In the active matrix substrate thus configured, in the pixel region, the N-type TFT and the P-type TFT are turned on / off at the same timing by the first gate signal and the second gate signal. Therefore, in a normal state, the N-type TFT and the P-type TFT are turned on at the same timing, and the same image information is written in the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell, respectively. Further, even if one of the N-type TFT and the P-type TFT has an abnormal operation, the image information is written into the liquid crystal cell via the normally operating TFT. Therefore, complete point defects do not occur in the display. Further, even if one of the first gate signal and the second gate signal has an abnormality, since the display drive is performed by the normal gate signal, a fatal error such as a complete line defect does not occur. No defects occur.
[0010]
Further, even in a normal state, when the first gate signal and the second gate signal shift from the on level to the off level, a push-down occurs in the first liquid crystal cell, and the second liquid crystal cell includes: Although the push-up occurs, in the present invention, since the timings match, the push-up compensates for the display disturbance caused by the push-down, and the push-down compensates the display disturbance caused by the push-up. Therefore, even if the potential of the counter electrode is not shifted from the center level of the image signal, display disturbance such as flicker does not occur. Therefore, in the liquid crystal display device using the active matrix substrate of the present example, the circuit configuration can be simplified, for example, the counter electrode can be set to the ground potential. Further, even if a complementary TFT is formed in one pixel region, the TFT in the pixel region may be formed in the driver portion by using the process of forming the CMOS circuit as it is, so that the number of manufacturing steps is increased. Absent.
[0011]
In the present invention, the first pixel electrode includes a first storage capacitor between the first pixel electrode and the second gate line corresponding to an adjacent pixel, and the second pixel electrode corresponds to an adjacent pixel. It is preferable that a storage capacitor be provided between the first gate line and the first gate line.
[0012]
In the present invention, instead of the above-described storage capacitor, a first storage capacitor line forming a first storage capacitor between the first pixel electrode and each of the pixels, and the second pixel electrode And a second storage capacitor line forming a second storage capacitor.
[0013]
In this case, the first storage capacitor line supplies a signal having the same phase and opposite polarity as the first gate signal for driving the N-type TFT of the pixel corresponding to the storage capacitor line, The second storage capacitor line may be configured to supply a signal having the same phase and opposite polarity as the second gate signal for driving the P-type TFT of the pixel corresponding to the storage capacitor line. preferable.
[0014]
Further, in the present invention, instead of the above storage capacitor, the first pixel electrode is provided between the first gate electrode and the second gate line for driving the P-type TFT of a pixel to which the pixel electrode belongs. And the second pixel electrode is configured to have a second storage capacitance between the second pixel electrode and the first gate line for driving the N-type TFT of the pixel to which the pixel electrode belongs. May be.
[0015]
When a storage capacitor is configured for each pixel electrode in this manner, the storage characteristics of each liquid crystal cell are improved, so that high-quality display can be performed. In particular, in the case where the storage capacitor is formed by using the overlap with the gate line, the aperture ratio in the pixel region is not deteriorated.
[0016]
In the present invention, the data line includes a pixel region in each of the pixels, a first pixel region in which the first pixel electrode is located in a direction in which the first gate line and the second gate line extend. It is preferable that the first pixel electrode and the second pixel region are located so as to be divided into two.
[0017]
In this case, in each of the pixels, it is preferable that a formation region of the N-type TFT and a formation region of the P-type TFT are included in a formation region of the data line.
[0018]
With this structure, the data line forming region is used as it is as the TFT forming region, so that the opening can be expanded by the area occupied by the TFT in the conventional structure. Is improved. Furthermore, since the data line covers the entire region where the TFT is formed, light does not leak from the boundary between the channel region and the source / drain region and the channel region, so that the display quality is high.
[0019]
In this case, the N-type TFT and the P-type TFT include a channel region connecting a source region and a drain region, a gate electrode facing the channel region via a gate insulating film, A first interlayer insulating film formed in an upper layer and the data line formed in an upper layer of the first interlayer insulating film are electrically connected to the source region via the first interlayer insulating film and the gate insulating film. A first contact hole for making an electrical connection, a second interlayer insulating film formed above the data line, the first pixel electrode formed above the second interlayer insulating film, and the second interlayer insulating film. Preferably, the second pixel electrode has the second interlayer insulating film, the first interlayer insulating film, and a second contact hole for electrically connecting to the drain region via the gate insulating film. .
[0020]
In the active matrix substrate configured as described above, since the pixel electrodes are in the upper layer, the alignment of the liquid crystal can be effectively controlled. Moreover, since the data lines are covered with the second interlayer insulating film, the potential applied to the data lines does not affect the alignment of the liquid crystal, so that the display quality is high.
[0021]
The second contact hole includes a lower contact hole formed with respect to the first interlayer insulating film and the gate insulating film, and the second interlayer insulating film at a position corresponding to the lower contact hole. An upper contact hole formed in the film, and a metal layer forming the data line is left insulated and separated from the data line inside the lower contact hole. It is preferable that the first pixel electrode and the second pixel electrode are electrically connected to the drain region.
[0022]
In the active matrix substrate configured as described above, the pixel electrode is electrically connected to the drain region via the metal layer remaining inside the second contact hole, so that the silicon film and the ITO film are directly electrically connected. The problem that the connection resistance generated in such a case is large can be solved.
[0023]
Further, instead of the above-described TFT structure, the second contact hole corresponds to a lower contact hole formed with respect to the first interlayer insulating film and the gate insulating film, and corresponds to the lower contact hole. And a region corresponding to the upper contact hole formed in the second interlayer insulating film at a position, and a region corresponding to the upper contact hole may be a window opening region of the data line.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0025]
[Example 1]
FIG. 1A is an explanatory diagram schematically showing a configuration of an active matrix substrate of the liquid crystal display device of the present example.
[0026]
In FIG. 1A, the liquid
[0027]
A data driver unit 7 including a shift register 71, a level shifter 72, a video line 73, and an analog switch 74 is configured for the
[0028]
In particular, in this example, as will be described later, it is necessary to generate two types of gate signals having the same phase and opposite polarities. Therefore, as shown in FIG. The
[0029]
In FIG. 1, the
[0030]
In this example, since all the
[0031]
For the
[0032]
In the
[0033]
However, the source regions of the N-
[0034]
As shown in an enlarged view of the
[0035]
In the
[0037]
In addition, even if any of the N-
[0038]
Further, even in a normal state, when the first gate signal G2N and the second gate signal G2P shift from the on level to the off level, a push-down occurs in the first
[0039]
Further, in the
[0040]
Moreover, in the
[0041]
Further, in this example, even though complementary TFTs (N-
[0042]
[Modification of First Embodiment]
In the first embodiment, in configuring the
[0043]
[Example 2]
FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the active matrix substrate of the liquid crystal display device of this example. Since the basic configuration of the active matrix substrate of this example is the same as that of the first embodiment, corresponding portions are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
[0044]
In FIG. 5, also in the
[0045]
For the
[0046]
Further, in the
[0047]
Further, in the
[0048]
In addition, a
[0049]
In the
[0050]
Further, in the
[0051]
Here, when the amplitude of the first gate signal G2N is V1 (V) and the amplitude of the signal C2N is V2 (V), when the levels of V1 and V2 are set so as to satisfy the following equation, In the
[0052]
C1 << C2 <C3
V1 · (C1 + C2) = V2 · C3
V1 = V2
Here, C1 is the capacitance between the gate and the source of the N-
[0053]
In addition, also in this example, as shown in a modification example of the first embodiment, the high-concentration region formed simultaneously with the source / drain regions of the TFT, the
[0054]
[Example 3]
FIG. 7 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the active matrix substrate of the liquid crystal display device of the present example. Since the basic configuration of the active matrix substrate of this example is the same as that of the first embodiment, corresponding portions are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
[0055]
In FIG. 7, in the
[0056]
Further, in the
[0057]
8A, the
[0058]
The
[0059]
In the
[0060]
In the
[0061]
Here, instead of the first gate signal G2N and the second gate signal G2P having the waveform shown in FIG. 8B, the first gate signal G2N and the second gate signal G2N having the waveform shown in FIG. The gate signal G2P may be used. In this case, the amplitude when the first gate signal G2N and the second gate signal G2P turn on the TFT is V3 (V), and the amplitude of the pulse which is inverted before that is V4 (V). In this case, when the levels of V3 and V4 are set so as to satisfy the following equation, the feedthrough can be minimized in each of the
[0062]
C1 << C2 <C3
V3 · (C1 + C2) = V4 · C3
Here, C1 is the capacitance between the gate and the source of the TFT, C2 is the capacitance between the gate and the drain of the TFT, and C3 is the capacitance value of the storage capacitance.
[0063]
In addition, also in this example, as shown in a modification example of the first embodiment, the high-concentration region formed simultaneously with the source / drain regions of the TFT, the
[0064]
[Example 4]
FIG. 9 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the active matrix substrate of the liquid crystal display device of this example. Note that the basic configuration of the active matrix substrate of this example is the same as that of the third embodiment, and is therefore represented by the same equivalent circuit as that of FIG. That is, for the
[0065]
Further, in the
[0066]
As shown in an enlarged view of the
[0067]
The
[0068]
Here, the overlapping widths of the
[0069]
The same applies to the P-
C5 <C6 <C7
(C5 + C6) = C7
Is satisfied, the feedthrough can be minimized even when the parasitic capacitance of the N-
[0070]
In this example, the channel length direction of the N-
[0071]
Further, in this example, since the formation region of each TFT is covered with the
[0072]
That is, in FIGS. 10A and 10B, in both the N-
[0073]
However, in this example, a first
[0074]
In addition, a second
[0075]
Here, the
[0076]
In this example, a
[0077]
In the
[0078]
Further, in the
[0079]
Furthermore, since the formation region of the
[0080]
The
[0081]
Next, when patterning the aluminum layer, the
[0082]
Next, after forming the second
[0083]
Thereafter, an ITO layer is formed on the surface of the second
[0084]
[Modification of Embodiment 4]
In the fourth embodiment, a TFT having a structure shown in FIGS. 11A and 11B can be used instead of the TFT having a structure shown in FIGS. 10A and 10B. That is, in this example, the
[0085]
However, in this example, a first
[0086]
Here, the
[0087]
Also in the
[0088]
The
[0089]
Next, the
[0090]
Next, after forming the second
[0091]
Thereafter, an ITO layer is formed on the surface of the second
[0092]
[Other Examples]
In the first to fourth embodiments, a liquid crystal display device having a high viewing angle can be realized by changing the rubbing direction between each pixel electrode by utilizing the fact that each pixel has two pixel electrodes. Good.
[0093]
【The invention's effect】
As described above, in the active matrix substrate of the liquid crystal display device according to the present invention, the intersection between the data line formed on the substrate and the first gate line and the intersection between the data line and the second gate line are provided. And a pixel driven by a first gate line and a second gate line, and a pixel electrode connected to the TFT are provided for each of the pixels. Therefore, the two TFTs are turned on at the same timing, and the same image information is written in each liquid crystal cell. Therefore, even if one of the TFTs has an abnormal operation, image information is written to the liquid crystal cell via the normally operating TFT. Therefore, according to the present invention, a fatal display defect does not occur. Further, even if push-down and push-up occur in the two liquid crystal cells, they cancel each other out, so that display disturbance such as flicker does not occur even if the potential of the counter electrode is not shifted from the center level of the image signal. Furthermore, even if a complementary TFT is formed in one pixel region, the number of manufacturing steps can be reduced by forming the TFT in the pixel region in the driver portion on the same substrate by using the process of forming the CMOS circuit as it is. Will not Increase.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an equivalent circuit of an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a scan driver circuit configured on the active matrix substrate shown in FIG.
FIG. 3A is an enlarged explanatory view showing one of the pixels formed on the active matrix substrate shown in FIG. 1, and FIG. 3B is a waveform diagram of a gate signal for driving the pixel; is there.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing, on an enlarged scale, pixels formed on an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to a modification of the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit of an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
6 (a) is an enlarged explanatory diagram showing a pixel formed on the active matrix substrate shown in FIG. 5, and FIG. 6 (b) is a waveform diagram of a gate signal and the like for driving this pixel.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit of an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention.
8A is an explanatory diagram showing an enlarged view of a pixel formed on the active matrix substrate shown in FIG. 7, FIG. 8B is a waveform diagram of a gate signal for driving the pixel, and FIG. FIG. 9 is a waveform diagram of another gate signal.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing, on an enlarged scale, one of pixels formed on an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to Example 4 of the present invention.
10A is a plan view of a TFT formed in a pixel of the active matrix substrate shown in FIG. 9, and FIG. 10B is a cross-sectional view thereof.
11A is a plan view of a TFT configured as a pixel of an active matrix substrate according to a modification of the fourth embodiment, and FIG. 11B is a cross-sectional view thereof.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit of a conventional active matrix substrate.
FIG. 13 is a cross-sectional view of a TFT configured as a pixel on a conventional active matrix substrate.
FIG. 14 is a plan view showing a pixel region of a conventional active matrix substrate.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a driving method in a conventional active matrix substrate.
[Explanation of symbols]
1 ... Liquid crystal display device
2 Active matrix substrate
3 ... data line
4 ... Gate line
5, 51, 52, 53 ... pixel area
10N ... N-type TFT
10P ... P-type TFT
11 ... source area
12 ... Drain region
13 ... channel formation region
14 ... Gate insulating film
15 ... Gate electrode
16 first interlayer insulating film
17 First contact hole
18 second interlayer insulating film
19: second contact hole
30 ... Metal layer in contact hole
32N: first liquid crystal cell
32P ... second liquid crystal cell
42N: first data line
42P... First data line
62N: first liquid crystal cell
62P: Second liquid crystal cell
83N ... non-inverting circuit
83P ··· Inverting circuit
92N: first storage capacity
92P: second storage capacity
130: Data line window opening area
191 ・ ・ ・ Lower contact hole
192 ··· Upper contact hole
Claims (11)
前記第1のゲート線から印加される第1のゲート信号によって駆動され、前記データ線にソース領域が電気的接続するN型薄膜トランジスタと、該N型薄膜トランジスタのドレイン領域に電気的接続する第1の画素電極と、前記N型薄膜トランジスタと同一のデータ線にソース領域が電気的接続し、前記第2のゲート線から印加され、前記第1のゲート信号とは反転した関係にある第2のゲート信号によって前記N型薄膜トランジスタと共に駆動されるP型薄膜トランジスタと、該P型薄膜トランジスタのドレイン領域に電気的接続する第2の画素電極とを有し、
前記N型薄膜トランジスタ及び前記P型薄膜トランジスタは同じタイミングでオン・オフ制御されることを特徴とするアクティブマトリクス基板。One pixel corresponds to an intersection between a data line formed on a substrate and a first gate line, and two intersections formed from intersections between the data line and a second gate line. For each of the
An N-type thin film transistor driven by a first gate signal applied from the first gate line and having a source region electrically connected to the data line, and a first electrically connected to a drain region of the N-type thin film transistor A second gate signal electrically connected to the pixel electrode and the same data line as the N-type thin film transistor, applied from the second gate line, and having an inverse relationship to the first gate signal; A P-type thin film transistor driven together with the N-type thin film transistor, and a second pixel electrode electrically connected to a drain region of the P-type thin film transistor,
An active matrix substrate, wherein the N-type thin film transistor and the P-type thin film transistor are turned on / off at the same timing.
前記第1のゲート線から印加される第1のゲート信号によって駆動され、前記データ線にソース領域が電気的接続するN型薄膜トランジスタと、該N型薄膜トランジスタのドレイン領域に電気的接続する第1の画素電極と、前記N型薄膜トランジスタと同一のデータ線にソース領域が電気的接続し、前記第2のゲート線から印加される第2のゲート信号によって前記N型薄膜トランジスタと共に駆動されるP型薄膜トランジスタと、該P型薄膜トランジスタのドレイン領域に電気的接続する第2の画素電極とを有し、
前記第1の画素電極は、該画素電極が属する画素の前記P型の薄膜トランジスタを駆動するための前記第2のゲート線との間に第1の保持容量を備え、前記第2の画素電極は、該画素電極が属する画素の前記N型の薄膜トランジスタを駆動するための前記第1のゲート線との間に第2の保持容量を備えることを特徴とするアクティブマトリクス基板。One pixel corresponds to an intersection between a data line formed on a substrate and a first gate line, and two intersections formed from intersections between the data line and a second gate line. For each of the
An N-type thin film transistor driven by a first gate signal applied from the first gate line and having a source region electrically connected to the data line, and a first electrically connected to a drain region of the N-type thin film transistor A pixel electrode, a P-type thin film transistor having a source region electrically connected to the same data line as the N-type thin film transistor, and driven together with the N-type thin film transistor by a second gate signal applied from the second gate line; A second pixel electrode electrically connected to a drain region of the P-type thin film transistor;
The first pixel electrode includes a first storage capacitor between the first pixel electrode and the second gate line for driving the P-type thin film transistor of a pixel to which the pixel electrode belongs. An active matrix substrate comprising a second storage capacitor between the pixel electrode and a first gate line for driving the N-type thin film transistor of a pixel to which the pixel electrode belongs.
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