JP3677160B2 - Liquid crystal display - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置の製造方法に係り、特に、アクティブ・マトリックス型の液晶表示装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の液晶表示装置は、液晶を介して互いに対向配置される一対の透明基板のうち一方の透明基板の液晶側の面にx方向に延在しy方向に並設されたゲート信号線とy方向に延在しx方向に並設されたドレイン信号線とが備えられ、これら各信号線に囲まれた各領域を画素領域としている。
【0003】
そして、画素領域のそれぞれには、前記ゲート信号線からの走査信号によってオンされる薄膜トランジスタと、このオンされた薄膜トランジスタを介して前記ドレイン信号線からの映像信号が印加される画素電極とが備えられている。
【0004】
このような液晶表示装置はコントラストを良好に構成でき、特にカラー液晶表示装置では欠かせない技術となっている。
【0005】
なお、ゲートバスラインの波形歪みにより末端付近のTFT駆動能力が低下するのを防止するために、TFTのサイズをゲートバスラインの末端に行くに従い大きくする先行技術には特開平9−258261号公報がある。しかし上記先行技術には、TFTのサイズを変えずに、ゲート、ソース間容量(Cgs)を介して、画素電極に入り込む電圧(ΔV)の量を一定にするという思想は全くなかった。
【0006】
従って先に述べた先行技術では、TFTのサイズが表示領域の各場所毎に異なるので、TFTの駆動条件が各場所毎に異なり、液晶表示装置の最適駆動条件を見つけるのが難しく、液晶表示装置の設計も複雑になるという課題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような液晶表示装置において、近年における大型化および高精細化の傾向にともない、いわゆるフリッカと称される画面のちらつきが無視できない問題として発生するに到った。特に表示領域の対角線の長さが34cm(13型)以上の液晶表示装置では無視出来ない問題になってきた。
【0008】
そこで、本発明者等はフリッカの生じる原因を追及した結果、次のことが判明するに到った。
【0009】
まず、ゲート信号線を長く形成しなければならないことから、該信号線の抵抗と容量の影響によって、それに入力される走査信号線が終端側にかけて波形歪みが生じてしまうことになる。
【0010】
この波形歪みは、薄膜トランジスタのゲート・オフのタイミングを遅らせることになるとともに、ゲート・オフ時のゲート・ソース間容量を介して飛び込む電圧によるソース電極電位低下成分を小さくさせてしまう。このことは、ゲート信号線の入力端子側に対して終端側のソース電極電位が高くなることを意味する。
【0011】
このため、画素電極と液晶を介して対向する電極(共通電極)は表示面内に一様に一定の電位が印加されていることから、該液晶に印加される電圧はゲート信号線の入力端子側と終端側とで異なってしまうことになる。
【0012】
そして、液晶の分極を回避するため液晶に印加される電位を反転させる交流化駆動が行われているため、ゲート信号線の入力端子側と終端側とで液晶の印加電圧の大小関係が交流化駆動の1/2周期毎に反転することになり、輝度変化による画面のちらつきが生じることになる。
【0013】
特に13型の液晶表示装置は縦20cm、横27cmの表示領域を有し、ゲート信号線の長さは27cm以上になり、ゲート信号線の入力端子側と終端側では、ゲート・ソース間容量を介して飛び込む電圧の差は、無視出来ない程大きくなる。
【0014】
従ってゲート信号線の長さが27cm以上(13型以上)の液晶表示装置では、もはや共通電極の電位を調節するだけでは、フリッカを完全に消すことが困難な状況になってきた。
【0015】
また、フォトリソグラフィ技術を用いた選択エッチングによって各信号線および薄膜トランジスタを形成する場合、露光装置の光学系の歪みあるいは透明基板の撓み等によって、各画素領域毎の薄膜トランジスタのパターンを完全に均一化することが困難となっている。
【0016】
この場合、該パターンのばらつきによって薄膜トランジスタのゲート・ソース間容量が均一でなくなると、ゲート・オフ時のゲート・ソース間容量によるソース電位の低下量が画面内で一定でなくなる。
【0017】
したがって、この場合においても、上述したと同様の理由で、輝度変化による画面のちらつきが生じることになる。
【0018】
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、表示画面の大きな液晶表示装置でもフリッカの発生を完全に抑制できる液晶表示装置の製造方法を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【0020】
すなわち、本発明による液晶表示装置の製造方法は、複数の画素と、これら各画素のうちの幾つかをグループ分けしそれら各グループ毎の画素の駆動を担当する走査信号線とを備える液晶表示装置を試料とし、
前記走査信号線の延在方向に沿って各画素における容量を一定にするための補正値を該走査信号線の延在距離との関係で得る工程と、
前記補正値を区画する各区分に対応して走査信号線の延在距離を区画する各区分を決定する工程と、
前記走査信号線の延在距離の各区分に対応する画素にそれぞれ対応する区分の補正値に応じた容量補正を行う工程と、を備えることを特徴とするものである。
【0021】
このように構成された液晶表示装置の製造方法は、上述した試料を基にして、走査信号線の延在距離を区画する各区分ごとに、必要とする容量補正値を決定でき、その容量補正値に基づいて容量の補正を行うことができる。
【0022】
このため、極めて簡単な方法で、走査信号線の延在方向に沿って形成される各画素の容量をほぼ均一化させることができるようになる。
【0023】
したがって、表示画面の大きな液晶表示装置でもフリッカの発生を完全に抑制できる液晶表示装置を得ることができるようになる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による液晶表示装置の一実施例を図面を用いて説明をする。
【0025】
実施の形態1
《液晶表示パネルの等価回路》
図2は、液晶表示パネルを構成する透明基板のうち一方の透明基板(TFT基板)側の等価回路を示す回路図である。同図は回路図ではあるが、実際の幾何学的配置に対応して描かれている。
【0026】
図2におけるTFT基板TFT−LCDの液晶側の面には、そのx方向に延在しy方向に並設されるゲート信号線(走査信号線とも呼ぶ。)GLと、これらゲート信号線GLに絶縁されy方向に延在しx方向に並設されるドレイン信号線(映像信号線とも呼ぶ。)DLとが形成されている。
【0027】
ゲート信号線GLとドレイン信号線DLとで囲まれる矩形状の領域は画素領域を構成するようになっており、これら各画素領域には一方のゲート信号線GLからの走査信号(電圧)の供給によってオンされる薄膜トランジスタTFTと、このオンされた薄膜トランジスタTFTを介して一方のドレイン信号線から供給される映像信号(電圧)が印加される画素電極ITO1とが備えられている。
【0028】
この画素電極ITO1は、たとえばIndium-Tin-Oxideからなる透明導電層から構成されている。
【0029】
また、この画素電極ITO1と他方のゲート信号線GLとの間には付加容量素子Caddが備えられ、薄膜トランジスタTFTがオフした際に画素電極ITO1に印加された映像信号を長く蓄積できるように構成されている。
【0030】
なお、各画素電極ITO1の部分にはR、G、Bのいずれかの記号が付されているが、それらは色の三原色である赤、緑、青を示し、それぞれの画素領域において対応する色を担当するようになっている。具体的にはTFT基板(第1の透明基板SUB1)と対向して配置されるフィルタ基板(第2の透明基板SUB2)側に対応する色のフィルタが形成されるようになっている。
【0031】
そして、このような表示パネルには、外付け回路として走査信号線駆動回路部104および映像信号線駆動回路部103が接続されるようになっている。
【0032】
走査信号線駆動回路104からは各ゲート信号線に順次走査信号が入力され、そのタイミングに合わせて映像信号線駆動回路部103から各ドレイン信号線に映像信号が入力されるようになっている。
【0033】
さらに、走査信号線駆動回路部104および映像信号線駆動回路部103には電源部102およびコントローラ部101が接続され、これにより各回路部には電源供給がなされるとともに信号等を送信するようになっている。
【0034】
なお、このように構成されたTFT基板TFTと液晶を介して対向配置される他の透明基板(フィルタ基板)の液晶側の面には、画素領域の枠を縁取るようにしてブラックマトリックス層が形成され、画素領域を被うようにし、かつその周辺が該ブラックマトリックス層BM上に重畳するようにしてカラーフィルタが形成されている。
【0035】
そして、これらブラックマトリックス層およびカラーフィルタをも覆って形成される保護膜を介して透明導電層からなる共通電極が形成されている。
【0036】
さらに、この共通電極の上面には液晶の配向を規制する配向膜が形成されている。
【0037】
《画素領域の構成》
図3は、図2の点線枠Aに対応する画素領域の具体的な構成を示す平面図である。
【0038】
なお、図3のIV−IV線における断面図を図4に、V−V線における断面図を図5に、VI−VI線における断面図を図6に示している。
【0039】
まず、透明基板SUB1の液晶側の面に、そのx方向に延在しy方向に並設されるゲート信号線GLが形成されている。
【0040】
このゲート信号線GLは、たとえばアルミニゥムからなる導電層glの表面にアルミ酸化膜AOF(陽極化成によって形成)が形成された材料から構成されている。
【0041】
そして、このゲート信号線GLと後述するドレイン信号線DLとで囲まれる画素領域の大部分には、透明導電膜(たとえばIndium-Tin-Oxide)からなる画素電極ITO1が形成されている。
【0042】
画素領域の図面左下側のゲート信号線GL上の一部は薄膜トランジスタTFTの形成領域となっており、この領域には、たとえばSiNからなるゲート絶縁膜GI、i型非晶質Siからなる半導体層AS、ドレイン電極SD2およびソース電極SD1が順次積層されて形成されている。
【0043】
なお、ソース、ドレインは本来その間のバイアス極性によって決まるもので、この液晶表示装置の回路ではその極性は動作中反転するので、ソース、ドレインは動作中入れ替わると理解されたい。しかし、この明細書では画素電極ITO1と直接接続される側の電極をソース電極として固定して表現する。
【0044】
そして、ドレイン電極SD2およびソース電極SD1はドレイン信号線DLと同時に形成されるようになっている。
【0045】
すなわち、ドレイン信号線DLは、その形成領域に、予め薄膜トランジスタTFTのゲート絶縁膜GI、半導体層ASの形成と同時に形成された絶縁膜GI、半導体層AS上に形成され、たとえばクロムとアルミニゥムの順次積層体によって形成されている(図5参照)。ドレイン信号線DLの形成領域に絶縁膜GI、半導体層ASを形成しているのは、たとえばドレイン信号線DLの段差乗り越えを少なくするためである。
【0046】
薄膜トランジスタTFTのドレイン電極SD2はドレイン信号線DLと一体に形成され、またソース電極SD1はドレイン電極SD2と所定のチャネル長分だけ離間されて形成されているとともに前記画素電極ITO1の一部に延在されて直接重畳されて形成されている。
【0047】
また、付加容量素子Caddは、図6に示すように、ゲート信号線(薄膜トランジスタTFTを駆動するゲート信号線と隣接する他のゲート信号線)GLを一方の電極、ドレイン信号線DLと同時に形成する導電層d1及び画素電極ITO1と同時に形成され導電層d1と重畳する導電層ITO2を他方の電極とし、それらの間に介在される絶縁膜である、アルミニウムの酸化膜AOF(窒化シリコン膜GIでもよい)を誘電体膜として構成されている。
【0048】
絶縁膜GI、半導体層ASは、薄膜トランジスタTFTにおけるそれらの形成と同時に形成されるようになっており、また、他方の電極である導電層d1は前記画素電極ITO1の一部に延在されて直接重畳されて形成されている。
【0049】
そして、このように構成された画素領域の表面にはSiNからなる保護膜PSV1が形成され、液晶の薄膜トランジスタTFTへの直接の接触による特性劣化を回避するようになっている。
【0050】
また、保護膜PSV1の表面の全域には液晶の配向を規制するための配向膜(図示せず)が形成されている。
【0051】
《TFTの動作》
図15はTFTアクティブマトリックス液晶表示装置の単位画素の等価回路を示す図である。
【0052】
薄膜トランジスタTFTはソース電極に対してゲート電極を正の電圧によりバイアスすることによってオン状態(ソースとドレイン間の抵抗値が小さくなる)となり、ゲート電極に供給されるバイアスを零に近くすることによってオフ状態、すなわちソースとドレイン間の抵抗値が大きくなるという伝達特性を持つ。
【0053】
図16には、図15に示した液晶表示装置の動作の一例を説明するための波形図が示されている。
【0054】
なお、図16において示された各信号VG、VD及び画素PIXの電圧PXVは、それらが互いに重なることによって各波形の区別が不明瞭になるのを防止するために、信号VG、VD及びPXVの順に時間的にずらして描いている。
【0055】
走査信号(ゲート信号)VGのハイレベルに応じて選択されたゲート信号線Gi(GL)に結合される画素PIXに映像信号線DLから供給される映像信号(ドレイン信号)VDの書き込みが行われる。このとき、画素PIXの電圧PXVは、図16に点線で示すように、上記オン状態にされるTFTが抵抗成分をもつこと、及び画素PIXが容量性素子Cpixであることから、それに応じた時定数に従って立ち上がる。図16では最初は、画素(又は液晶セル)を高い階調の状態にする正のレベルの映像信号VDが示されている。次のゲート信号線Gi+1(GL)の選択に応じて、図16に示された走査信号VGは、ハイレベルの選択レベルからロウレベルの非選択レベルにされる。これによって、TFTはオフ状態にされるから上記書き込まれた映像信号VDは、容量性素子Cpixとして作用する画素PIXに保持される。走査信号VGのハイレベルからロウレベルの切り換えに応じて、画素の電圧PXVは、画素PIX(あるいはTFTのソース電極またはドレイン電極の中で画素電極に接続される電極。以下説明の都合上、ソース電極として扱う。)とTFTのゲート電極間の寄生容量Cgsによって電位低下成分ΔVが生じる。なお、走査信号VGのロウレベルからハイレベルの切り換えで、ゲート・ソース間のカップリングCgsにより画素PIXに飛び込む電圧は、ドレイン号線Xi(DL)からの映像信号VDの書き込みにより打ち消すことが出来るが、走査信号VGのハイレベルからロウレベルの切り換え時に画素PIXに飛び込む電圧は、映像信号VDの書き込みにより打ち消すことが出来ない。
【0056】
図16では、この後1フレームの間、低い階調レベルの映像信号VDが供給されるように描かれている。
【0057】
一般に液晶表示装置は交流駆動を行っているために、走査信号VGの1周期毎に映像信号VDの極性は、正/負のように切り替えられて供給される。
【0058】
すなわち図16に示すように、走査信号VGが再びハイレベルの選択レベルにされると、映像信号VDは、負極性の所望の階調レベルにされる。なお、図16では負極性の高階調レベルにした例を示している。この場合においても、上記オン状態にされるTFTが抵抗成分をもつこと、及び画素PIXが容量性素子Cpixであることから、画素の電圧PXVはそれに応じた時定数に従って立ち下がる。次のゲート信号線Gi+1(図示せず)の選択に応じて、図16に示された走査信号VGは、ハイレベルの選択レベルからロウレベルの非選択レベルにされる。これによって、TFTはオフ状態にされるから上記映像信号VDは、容量性素子Cpixとして作用する画素PIXに保持される。
【0059】
走査信号VGのハイレベルからロウレベルの切り換えに応じて、画素の電圧PXVはTFTのゲート電極とソース電極間の寄生容量Cgsによって上記と同様電位低下成分ΔVが生じる。また正極性の時と同様に、走査信号VGのロウレベルからハイレベルの切り換えで、ゲート・ソース間のカップリングCgsにより画素PIXに飛び込む電圧は、ドレイン信号線Xiからの映像信号VDの書き込みにより打ち消すことが出来るが、走査信号VGのハイレベルからロウレベルの切り換え時に画素PIXに飛び込む電圧は、映像信号VDの書き込みにより打ち消すことが出来ない。従って負極性の時も正極性と同様にゲート・ソース間のカップリングCgsにより画素PIXに飛び込む電圧は、画素の電圧PXVを負の方向に低下させる。
【0060】
図16では、この後1フレームの間、負極性の低い階調レベルの映像信号VDが供給されるように描かれている。
【0061】
以上に説明の通り、液晶交流駆動の正極性及び負極性共に、走査信号VGがハイレベルからロウレベルに変化すると、TFTのゲート電極とソース電極間の寄生容量Cgsによって、画素の電圧PXVは、書き込む時点の映像信号VDのレベルに対して、図16に点線で示すように、電位低下成分ΔVが生じる。
【0062】
従って液晶表示パネルの共通電極COMに与えられるバイアス電圧Vcomは、図16に二点鎖線で示すように、上記画素の電圧PXVの、正極性及び負極性の間の、実質的な中間のレベル(最適な共通電極電圧)に設定される。すなわち共通電極COMに、画素電圧PXVの電位低下ΔVを考慮した、最適な共通電極電圧を与えることにより、液晶の実質的な交流駆動を行うことが出来る。
【0063】
もし共通電極COMに与えられるバイアス電圧Vcomが上述した最適な共通電極電圧からずれた場合は、液晶交流駆動の正極性と負極性の期間で液晶に印加される電圧Vlcに差を生じ、フリッカと呼ばれる周期的な輝度変化を生じ、表示画質が著しく低下する。
【0064】
《保持容量素子の動作》
図15において、Cgsは先に述べた薄膜トランジスタTFTのゲート電極とソース電極との間に形成される寄生容量である。寄生容量Cgsの誘電体はゲート電極とソース電極間の層間絶縁膜である。Cpixは透明画素電極PIXと共通透明画素電極COMとの間に形成される液晶容量である。液晶容量Cpixの誘電体膜は液晶及び配向膜である。Vlcは液晶に印加される電圧である。
【0065】
保持容量素子Caddは、薄膜トランジスタTFTがスイッチングするとき、画素電極電位PXVに対する走査信号の電位変化ΔVGの影響を低減するように働く。この様子を式で表すと式1となる。
【0066】
【数1】
ΔV={Cgs/(Cgs+Cds1+Cds2+Cadd+Cpix)}×ΔVG…式1
ここでΔVは、先に説明した、走査信号の電位変化ΔVGによる画素電圧PXVの電位低下成分を表す。この電位低下成分ΔVは液晶に加わる直流成分の原因となるが、保持容量Caddを大きくすればする程、上記画素電圧PXVの電位低下成分ΔVを小さくすることができる。また、保持容量素子Caddは放電時間を長くする作用もあり、薄膜トランジスタTFTがオフした後の映像情報を長く蓄積する。液晶に印加される直流成分の低減は、液晶の寿命を向上し、液晶表示画面の切り替え時に前の画像が残るいわゆる焼き付きを低減することができる。
【0067】
なお、図15及び式1でCds1は薄膜トランジスタのソース電極SD1とドレイン電極SD2間の寄生容量で、画素電極PIXとドレイン信号線Di間の容量でもある。
【0068】
またCds2は画素電極PIXと、それと隣接するドレイン信号線Di+1間の寄生容量を示し、Cgdはゲート電極とドレイン電極間の寄生容量を示す。
【0069】
図3に示すように、ゲート電極GLはi型半導体層ASを覆うように大きくされている分、ソース電極SD1,ドレイン電極SD2とのオーバラップ面積が増え、従って寄生容量Cgsが大きくなり、画素電極電位PXVは走査信号VGの影響を受け易くなるという逆効果が生じる。しかし、保持容量素子Caddを設けることにより、画素電極電位PXVが寄生容量Cgsの影響を受け難くするという効果がある。
【0070】
本実施形態では画素の容量がおよそ150fFなので、保持容量素子Caddの容量は、書き込み特性を考慮し、およそ100fFにしている。寄生容量Cgsがおよそ15fFなので、保持容量素子Caddの容量は寄生容量Cgsの6倍以上になっている。
【0071】
また図2、図3及び図6では隣接する画素のゲート信号線GLの一部と画素電極ITO1を絶縁膜を介して重ねることにより、保持容量Caddを形成している、付加容量方式の例を示しているが、保持容量Caddはこれに限るものでなく、図12、図13及び図14に示すように、ゲート信号線GLとは別に容量線CLを設け容量線CLと画素電極ITO1を絶縁膜を介して重ねることにより、保持容量Caddを形成する蓄積容量方式でもよい。本実施例において付加容量方式は、開口率が高く出来るという長所と、ゲート信号線GLの分布容量が大きくなる短所を持つ。また本実施例において蓄積容量方式はゲート信号線GLの分布容量を小さく出来る長所と、開口率が容量線CLを設けた分低下する点及び製造工程が増える等の短所がある。
【0072】
《寄生容量Cgsのばらつき防止対策》
従来は液晶表示装置の表示領域は10型(対角25.4cm)よりも小さかったので、ゲート電極・ソース電極間の寄生容量Cgsの製造上のばらつきは少なく、共通電極COMに与える最適な共通電極電圧Vcomは一義的に決まった。
【0073】
しかし、液晶表示装置の表示領域が13型(対角34cm)よりも大きくなると、寄生容量Cgsの製造上のばらつきが大きくなり、共通電極COMに与える最適な共通電極電圧Vcomは表示領域の各部分で大きく異なり、一義的に決まらないという課題が生じるようになった。
【0074】
上記課題を解決するために、本実施例では、特に、前記薄膜トランジスタTFTのソース電極SD1において、その拡大図である図1に示すように、画素電極ITO1と接続される部分であってゲート電極と重畳する部分から重畳しなくなる部分にて、その幅が薄膜トランジスタのチャネル幅wよりも小さく形成されている。
【0075】
すなわち、同図において、ドレイン電極SD2はドレイン信号線DLからゲート信号線GL上をその走行方向に沿って延在された後に画素電極ITO1側へ指向するように屈曲されて形成されている。
【0076】
この場合、ドレイン電極SD2として実質的に機能するのは画素電極ITO1側へ指向された屈曲部であり、その長さは薄膜トランジスタTFTのチャネル幅wを決定づけることになる。
【0077】
また、ソース電極SD1はこのドレイン電極SD2の屈曲部と対向してチャネル長lに相当する分だけ離間されて配置され、そのまま、画素電極ITO1側へ延在されて該画素電極ITO1との接続が図られている。
【0078】
従ってソース電極SD1のドレイン電極SD2と対向している辺の長さが前記チャネル幅となる。
【0079】
ここで、該ソース電極SD1の延在方向に直交する幅w0の長さが前記チャネル幅wより小さく形成されている。
【0080】
このように構成されるソース電極SD1は、それを形成する際にたとえば図中y方向に位置ずれを起こして形成されても、該ソース電極SD1のゲート信号線GLに対する重畳部の面積は大きく変化することはない。ソース電極SD1の延在方向に直交する幅w0の長さが比較的小さく形成されているからである。
【0081】
また、図中x方向に位置ずれを起こした場合には、該ソース電極SD1のゲート信号線GLに対する重畳部の面積の変化は全くないことになる。
【0082】
このことから、たとえ回転方向θに位置ずれを起こしても、該ソース電極SD1のゲート信号線GLに対する重畳部の面積は大きく変化することはない。
【0083】
したがって、各画素領域の薄膜トランジスタTFTは、そのゲート電極とソース電極との容量Cgsをほぼ均一に形成できることになり、フリッカの発生を抑制できることになる。
【0084】
このような効果は、ドレイン電極SD2とソース電極SD1とのパターンを図1に示したもののみによって得られるというものではなく、たとえば、図7(a)ないし図7(d)に示すような各パターンにすることによっても同様に得られることはいうまでもない。
【0085】
この場合、上述した実施例では、ソース電極SD1は画素電極ITO1に接続させるための延在部を除いてドレイン電極SD2と対称関係にあるように構成したものである。
【0086】
しかし、図8に示すように、ソース電極SD1をそれと接続させるための画素電極ITO1と反対側の方向にそのまま延在させてゲート信号線GLを越えるようにして形成するようにしてもよいことはいうまでもない。
【0087】
この場合、このソース電極SD1が、隣接する画素領域の画素電極ITO1と接続してしまうのを回避するため、該ゲート信号線GLに一部切欠きGLCを設けるようにして、該ゲート信号線GLを越えるように構成している。
【0088】
換言すれば、実質的に電極として機能しない他の部分と一体的に形成されるソース電極SD1はゲート信号線GLと交差するようにして形成されていることにある。
【0089】
このように構成されるソース電極SD1は、それを形成する際にたとえば図中x方向はもちろんのこと、たとえy方向に位置ずれを起こして形成されても、該ソース電極SD1のゲート信号線GLに対する重畳部の面積は全く変化することはない。
【0090】
このことから、たとえ回転方向θに位置ずれを起こしても、該ソース電極SD1のゲート信号線GLに対する重畳部の面積は全く変化することはない。
【0091】
したがって、各画素領域の薄膜トランジスタTFTは、そのゲート電極とソース電極との容量Cgsを均一に形成できることになり、フリッカの発生を大幅に抑制できることになる。
【0092】
さらに、この実施例では、特に、ゲート信号線GLに沿って配列されるそれぞれの薄膜トランジスタTFTにおいて、そのゲート電極(ゲート信号線GL)とソース電極SD1との間の容量Cgsが、ゲート信号線の入力端子側で小さく終端側で大きくなるように構成されている。
【0093】
すなわち、図9(a)はゲート信号線GLの入力端子側の薄膜トランジスタを示し、図9(b)はゲート信号線GLの終端側の薄膜トランジスタを示している。
【0094】
図9(a)、図9(b)から明らかになるように、図9(b)に示す薄膜トランジスタTFTのソース電極SD1側の半導体層ASが図9(a)に示すそれよりも大きく形成されることによって(その過剰分を符号Iで示している)、終端側の薄膜トランジスタTFTのゲート信号線GLとソース電極SD1との間の容量Cgsが大きくなるようになっている。
【0095】
すなわち、入力端子側の薄膜トランジスタのソース電極近傍の半導体層ASがゲート信号線GLと重なる面積よりも、終端側の薄膜トランジスタのソース電極近傍の半導体層ASがゲート信号線GLと重なる面積が大きくなっている。
【0096】
この場合、ゲート信号線GLの入力端子側から終端側へかけての各薄膜トランジスタTFTの容量Cgsは順次大きくなるように構成しても、あるいは、隣接する複数の各薄膜トランジスタを順次グループ化し、これらグループ毎に順次大きくなるように構成してもよい。
【0097】
このように構成することによって、ゲート信号線GLへの走査信号の波形歪みによる画素電極ITO1の電位の正方向へのシフトを、飛び込み電圧の前記容量Cgsに依存する画素電極ITO1の電位の負方向へのシフトで相殺させることで、ゲート信号線GLの入力端子側と終端側の各液晶に印加される電圧を等しくさせている。
このため、輝度変化による画面のちらつきを押さえることができる。
【0098】
一般に液晶パネルにおける1ラインの書込み時間は、走査信号線駆動回路部104から出力されるTFTオン信号の幅で決まる時間内に完了する。
【0099】
しかしながら、TFTオン信号は、水平走査周波数によってその幅が一義的に決まる矩形状パルスであり、一般に、矩形状パルスでは、その立ち上がりや立ち下がりの電流変化分(di/dt)が大きいため、信号経路中の時定数の影響を受けやすく、実際の立ち上がりや立ち下がり波形が時定数カーブに沿った曲線的な波形(以下、この曲線的な波形のことを“波形歪み”と称し曲率が大きい波形のことを“波形歪みが大きい”という)になるから、しかも、その波形歪みは信号経路の終端に近づくにつれて大きくなるから、前述の画素電圧PXVの電位低下成分ΔVは走査信号線の終端になるにつれて少なくなり、その結果、走査信号線の入力端子側に対して終端側の画素電圧(ソース電極電位)が高くなる。
【0100】
かかる問題点は、特に、画素数を増大した場合や、画面サイズ(特に走査線方向のサイズ)を大きくした場合に顕著である。
【0101】
図15の分布容量(Cgs、Cadd、Cgd等)が画素数や画面サイズに比例して大きくなるからである。
【0102】
以下上記問題点を具体的に説明する。
図17は液晶表示パネルの1ライン分の等価回路である。この図において、GTMはTFTオン信号の入力端子(すなわち図2の走査信号線駆動回路104の出力に接続する端子)であり、この端子GTMは、走査信号線駆動回路104と液晶表示パネルとの間の配線11を通して、液晶表示パネルのゲート信号線GLに接続されている。R11及びC11は配線11の抵抗成分と容量成分をそれぞれ表している。ゲート信号線GLは画素単位に等価されており、各画素のR12及びC12は各画素の抵抗分と容量分(分布容量とも呼び、Cgs+Cadd+Cgdに相当)をそれぞれ表している。
【0103】
今ゲート信号線GLの二つの点a、cに注目し、それぞれの点におけるTFTオン信号の波形歪みを考える。aは端子GTMに最も近い点である。この点aのTFTオン信号を便宜的にVGaとする。cは端子GTMから最も遠い(言い換えれば走査信号線の終端の)点である。この点cのTFTオン信号を便宜的にVGcとする。
【0104】
図18(a)は端子側、図18(b)は中央部、図18(c)は終端側のTFTの駆動波形を示す図である。いずれの信号VGa、VGcも、1水平走査期間内に割当てられた所定の書き込み期間Txで立ち上がりから立ち下がりまで変化する矩形パルスである。信号VGaの波形歪みは、R11とC11の時定数によって生じた微少なものであるが、信号VGcの波形歪みは、このR11とC11の時定数に、さらに1ラインの画素数のR12とC12を含めた時定数によって生じた大きなものである。このため、信号VGaの立ち下がりtflに比べて信号VGcの立ち下がりtfrが相当に遅くなっている。遅れの程度は、画素数が増えるほど、また、画面サイズが大きくなるほど顕著になる。上述の分布容量(すなわちC12)が増大するからである。
【0105】
すなわち、tfr>tflの関係となり、その差は主に上述の分布容量の大きさに依存する。
【0106】
従って先に説明した式1の関係から、端子側の画素電圧の低下成分ΔVlは終端側画素電圧の低下成分ΔVrよりも大きくなる。
【0107】
従来は単位画素の寄生容量(Cgs、Cds1、Cds2)及び保持容量(Cadd)は、画素電極の駆動条件を等しくするため、表示領域のどの場所でも一定になるように設計するのが常識であった。従って従来の技術では、先に述べた最適な共通電極の電圧Vcomは、実際は、ゲート信号線GLの端子側と終端側で異なっていた。
【0108】
しかし従来は、表示画面のサイズが10型(縦15cm、横21cm)よりも小さく、ゲート信号線GLも長くなかったので(21cm以下)、入力端子側の画素と終端側の画素の間で、画素電極の電位低下成分ΔVの差は無視出来る程小さく、液晶表示装置の駆動マージン(特に最適な共通電極電圧Vcomのマージン)に余裕があったので、本発明の解決する課題を認識することが出来なかった。
【0109】
従って従来の技術では、1ラインの画素数が多い場合や、表示領域のゲート信号線方向の長さが長くなると(少なくともゲート信号線の長さが27cm以上の液晶表示装置では)、もはや表示領域の全画素について共通電極に与える電圧を最適にすることは出来なくなってきた。
【0110】
上記の課題を解決するために、上述した実施例では、薄膜トランジスタTFTのソース電極SD1側の半導体層ASの大きさを異ならしめることによって、その容量Cgsを異ならしめるようにしたものである。
【0111】
また上述した実施例では薄膜トランジスタTFTのチャネル形成領域(ソース電極SD1とドレイン電極SD2の間の領域)以外の部分で半導体層ASの大きさを異ならせているので、ゲート・ソース間容量Cgsを入力端子側と終端側で変えたことにより、TFTのサイズ(具体的にはチャネル長l及びチャネル幅w)が変わることがなく、液晶表示装置の設計が容易である。
【0112】
また、式1から明らかなように画素電極の電位低下成分ΔVを各画素間で差が少なくなるように調節する方法は、上述の実施例のように、ゲート・ソース間容量Cgsを調節する方法に限らず、保持容量素子Caddを調節する方法、液晶容量Cpix(具体的には画素電極ITO1の面積あるいは画素電極ITO1と共通電極COM(図示せず)間の距離)を調節する方法、ソース・ドレイン間容量Cds1を調節する方法あるいは画素電極ITO1とそれと隣接するドレイン信号線DL間の寄生容量Cds2を調節する方法であってもよい。
【0113】
しかしゲート・ソース間容量Cgsを調節する上述の実施例の方が、式1の分子がゲート・ソース間容量Cgsのみで構成されていることから明らかなように、少ないゲート・ソース間容量Cgsの変化量で、画素電極の電位低下成分ΔVを、広いダイナミックレンジで調節することが出来る。従って上述の実施例ではゲート・ソース間容量Cgsを変化させるためのスペースが少なくて済むので、画素の開口率を大きくすることが出来る。
【0114】
また、ゲート・ソース間容量Cgs、保持容量素子Cadd、液晶容量Cpix、ソース・ドレイン容量Cds1及び画素電極ドレイン信号線間容量Cds2を組み合わせて調節すれば、さらに広いダイナッミクレンジで画素電極の電位低下成分ΔVを調節することが出来る。
【0115】
なお、保持容量素子Cadd、液晶容量Cpix、ソース・ドレイン容量Cds1あるいは画素電極ドレイン信号線間容量Cds2により、画素電極の電位低下成分ΔVを調節する場合は、それらの容量が式1の分母を構成していることから明らかなように、走査信号駆動波形の歪みが大きくなる終端側の画素(c)でそれらの容量を小さくし、走査信号駆動波形の歪みが少ない入力端子側の画素(a)でそれらの容量を大きくすれば良い。
【0116】
またゲート・ソース間容量Cgsを調節する方法は半導体層ASのゲート信号線GLとの重なり面積を調節するものに限るものではなく、図10に示すように、ゲート信号線GLに対するソース電極SD1のオーバーラップ領域の該ゲート信号線GLに図示に示すような突起部GLPを延在させて構成し、この突起部GLPの面積をゲート信号線GLの入力端子側で小さく終端側で大きく形成するようにしても同様の効果を得ることができるようになる。
【0117】
さらに、図11に示すように、ゲート信号線GLに対するソース電極SD1のオバーラップ領域を該ゲート信号線GLの幅方向の長さを変えることによって異ならしめるようにしてもよいことはいうまでもない。
【0118】
すなわち、ゲート信号線GLに沿って配列される各画素領域を、互いに隣接する複数の画素領域毎にグループ化し、この各グループ化された画素領域のゲート信号線GLをその入力端子側から終端側へかけて順次幅を広げる(ソース電極SD1の画素電極ITO1と接続される側の幅を広げる)構成となっている。
【0119】
また、図12、図13及び図14に示す、保持容量Caddに蓄積容量方式を採用している液晶表示装置の場合は、画素電極ITO1と容量線CLの重なる面積を入力端子側から終端側へかけて順次幅を広げる構成にすることによっても、画素電極の電位低下成分ΔVを調節することが出来る。図13及び図14に示す実施例では、容量線CLの幅W3を調節することにより、電位低下成分ΔVを調節している。
【0120】
蓄積容量方式の液晶表示装置は、ゲート信号線GLの分布容量が少ないので、走査信号VGの波形歪みの影響を少なく出来る特徴を有する。しかし蓄積容量方式の液晶表示装置でも、上述の実施例のようにゲート・ソース間容量Cgsや保持容量Caddを調節して、入力端子側と終端側の電位低下成分ΔVの差を小さくすることにより、走査信号VGの波形歪みの影響を皆無に出来るので、最大級の表示画面を有する液晶表示装置を実現出来る。
【0121】
また、ゲート信号線GLに入力した信号波形の歪みは、入力端から終端にいくに従って、単調に増加する。
【0122】
図17のb部はゲート信号線(走査信号線)GLの中央部を示し、その部分のTFT駆動波形を図18(b)に示す。図18(a)は図17のaに示す入力端子側のTFT駆動波形を示し、図18(c)は図17のcに示す終端側のTFT駆動波形を示す。図18(a)、図18(b)及び図18(c)を比較すると明らかなように、中央部の走査信号VGbの立ち下がり時間tfは入力端子側の立下り時間tflと終端側の立下り時間tfrの間にある。すなわちtfl<tf<tfrの関係にある。従って、寄生容量が全ての画素で同等になるように設計した、従来の液晶表示装置では、中央部の画素電極の電位低下成分ΔVは、入力端子側の電位低下成分ΔVlと出力端子側の電位低下成分ΔVrの間にある。すなわちΔVl>ΔV>ΔVrの関係にある。
【0123】
したがって、ゲート信号線GLの中央部分に対応する画素電極ITOの電圧の正方向へのシフト量は、ゲート信号線GLの入力端に対応する画素電極ITOよりも多く、ゲート信号線GLの終端に対応する画素電極ITOより少ない。
【0124】
ゆえに、ゲート信号線GLの中央部分に接続される薄膜トランジスタTFTのゲート電極とソース電極SD1の間の容量Cgsを、ゲート信号線GLの入力端に接続される薄膜トランジスタTFTの容量Cgsより大きく、ゲート信号線GLの終端に接続される薄膜トランジスタTFTの容量Cgsより小さくすることにより、入力端および終端の画素電極ITOと中央部の画素電極ITOに飛び込むゲート信号の漏洩成分を均一にすることができ、最適な共通電極電圧も入力端および終端の画素と中央部の画素で異なることがなく、表示領域の中央部でフリッカが発生することがない。
【0125】
なお、ここでゲート信号線の入力端および終端の画素電極ITO1は表示に寄与する画素電極ITO1で議論しており、遮光膜で遮光された画素電極ITO1や未完成の画素の画素電極などの、表示に寄与しない画素電極ITO1は除外して考えるのが妥当であることは、それらがフリッカと無関係であることからいうまでもない。
【0126】
しかし、ゲート信号線の入力端および終端の画素電極ITO1で、遮光されている画素電極ITO1に対応する画素にも、入力端側の薄膜トランジスタTFTの容量Cgsよりも終端側の薄膜トランジスタTFTの容量Cgsを大きくする構成を採用することにより、液晶に直流成分が加わることがなく、液晶の寿命を向上させる効果を奏することができる。
【0127】
本実施例では、ゲート信号線GLに入力される走査信号の波形歪みによるフリッカ防止対策、および露光装置の光学系の歪み等によるソース電極SD1の位置ずれによるフリッカ防止対策を施した液晶表示装置を説明したものであるが、これら各防止対策のうちいずれか一方を施すように構成してもよいことはいうまでもない。
【0128】
しかし、ソース電極SD1の位置ずれによるフリッカ防止対策を施した液晶表示装置に、ゲート信号線GLに入力される走査信号の波形歪みによるフリッカ防止対策を行うことにより、画素電極の電位低下成分ΔVを高い精度で調節することが出来、表示領域を最大級まで拡大しても、液晶表示パネルの駆動マージン(特に共通電極電圧Vcomのマージン)を十分に確保することが出来る。
【0129】
《容量の補正方法》
つぎに、各画素の容量の補正を行い、走査信号線の延在方行に沿ってそれら各画素の容量の均一化を図る方法の一実施例について、図39を用いて説明する。
【0130】
同図(a)は、走査信号線の延在方向を横軸にとった場合の容量補正値(この場合、一例としてCgs)を示したグラフである。
【0131】
ここで、このグラフは、たとえば各画素をすべて均一のパターンとして形成した液晶表示装置(試料)からのデータとしたものあるが、必ずしも均一のパターンからなる画素を有する液晶表示装置に限定されることはない。容量補正された液晶表示装置を試料として、さらに容量補正する場合もあるからである。このグラフを得る方法については後に詳述する。
【0132】
また、同図(b)は、容量補正の対象となる液晶表示装置の表示領域(画素の集合体)ARを前記グラフと対応づけて描いたものである。
【0133】
まず、同図(a)において、補正値をたとえば等間隔に区画する。この実施例の場合は、補正値を6等分に区画している。しかし、この区画数は必ずしもこの値に限定されることはない。けだし、この区画数は図39(a)の特性のカーブが緩やかな場合は少なく、急俊な場合は多くとることによって表示領域面におけるフリッカの発生を充分に防止できるからである。
【0134】
そして、補正値の上記区画によって、表示領域をその走査信号線の延在方法に沿ってA領域からF領域までの6つの領域に区分する。ここで、たとえばA領域を例にとって考えると、走査信号線と直交する映像信号線の延在方向においてすべてA領域となる。映像信号線の延在方向に形成される各画素は容量に点においてほぼ同一の条件であるという理由に基づくものである。
【0135】
そして、走査信号線の延在方法における各区分において、B領域のA領域に対する補正量、C領域のB領域に対する補正量、D領域のC領域に対する補正量、E領域のD領域に対する補正量、F領域のE領域に対する補正量、はすべて同一であるという関係にある。これら各領域は補正値を等間隔に区画し、それに対応づけて得られた領域であるからである。
【0136】
図40は、これら各領域において、薄膜トランジスタTFTのソース電極SD1、半導体層AS、ゲート絶縁膜GIのパターンを変更させている一実施例を示した図である。なお、図40は図1に対応する図であり、これに限定されることはなく、上述した各実施例及び後に示す各実施例のそれぞれの場合においても適用できることはいうまでもない。
【0137】
同図において、たとえば(a)はB領域の薄膜トランジスタTFTのパターンを、(b)はC領域の薄膜トランジスタTFTのパターンを、(c)はE領域のパターンを示している。
【0138】
同図(a)は、薄膜トランジスタTFTのソース電極SD1、半導体層AS、ゲート絶縁膜GIは、それぞれ、外方に突出した突起PRが形成され、その突起PRに相当する分だけの面積が大きくなっている。
【0139】
ここで、この突起PSは、本実施例による容量補正の際に用いられる最小単位のパターン(基準となる最小単位があるのではなく、設計者によって任意に定められるパターンである)に相当するものであり、C領域、D領域、E領域、およびF領域の各薄膜トランジスタTFTの容量を補正するための基準パターンとなるものである。
【0140】
すなわち、同図(b)において、薄膜トランジスタTFTのソース電極SD1、半導体層AS、ゲート絶縁膜GIは、それぞれ、外方に突出した突起PRが形成されているのは同図(a)と同じであるが、同図(a)と比較して、突起PRの面積が2倍となっている。換言すれば、薄膜トランジスタTFTのソース電極SD1、半導体層AS、ゲート絶縁膜GIには、それぞれ、同図(a)に示した突起PRと同じ面積のものが2個設けられている。
【0141】
同図(c)においては、薄膜トランジスタTFTのソース電極SD1、半導体層AS、ゲート絶縁膜GIは、それぞれ、外方に突出した突起の面積PRが、同図(a)と比較して4倍となっている。
【0142】
すなわち、このことから明らかとなるように、同図(a)に示した各パターンを基準として、B領域、C領域、D領域、E領域、F領域毎に一つづつ突起PR(最小パターン)が増加している関係にある。
【0143】
このことは、各画素の容量補正をするために、各画素のパターンを変更してフォトマスクを設計・作成する際において、各パターンの面積を考慮した変更(換言すればパターン形状の大幅な変更にまで及ぶ)がなく、その煩雑な作業を回避できるという多大な効果をともなうことはいうまでもない。
【0144】
上述した実施例では、容量補正値を区分する際に等間隔に区画したものであるが、必ずしも等間隔にする必要はないことはいうまでもない。たとえば特性カーブの状態によってある個所の区分が他の個所の区分の倍数とすること等が、表示領域にて発生するフリッカを回避するのに適当な場合があるからである。
【0145】
また、上述した実施例は、各画素のパターンの変更に際して、そのフォトマスクを設計・作成したものである。しかし、これに限定されることなく、露光パターン(フォトマスク)の光源に対する移動(回転も含む概念)によって該画素のパターンを変更するようにしてもよいことはいうまでもない。
【0146】
たとえば、図41(a)にCgsを形成する薄膜トランジスタTFTのゲートとソースのパターングリッド図を示す。通常は同図に示すようにゲートとソースのパターングリッドは一致するため、フォトマスクで画素パターンを変化させていない限り、表示領域内の画素は任意の部分で同一のものが形成される。
【0147】
ここで、パターン形成時のフォトグラフィ工程において、同図(b)に示すように、ゲートパターングリッドに対してソースパターングリッドにオフセットを加えて形成すると、同様の効果が得られる。
【0148】
この場合、隣接する領域において各パターンがほぼ連続に変化し、明確な領域分けはできないが、任意の部分で走査信号線の入力側の画素のCgsをCgs1、走査信号線の主力側の画素のCgsをCgs2とした場合、Cgs2>cgs1の関係を得ることができるようになる。
【0149】
また、互いに隣接する複数の画素に対して一のフォトマスクを形成し、このフォトマスクを表示領域内でいわゆるステップアンドリピートしながら選択露光する際に、A領域ないしF領域の各領域ごとに該フォトマスクを適当に光源に対して移動(回転をも含む概念)させるようにしてもよいことはいうまでもない。
【0150】
また、上述した実施例では、補正値を区画する各区分に対応して走査信号線の延在距離を区画するようにしたものである。しかし、これに限定されることなく、たとえば図42に示すように、走査信号線の延在距離を区画する各区分に対応して補正値を区画するようにしてもよいことはいうまでもない。
【0151】
この場合、表示領域面から補正が必要な領域を区分けして行う場合において有効となる。
【0152】
さらに、上述した実施例では、Cgsの補正について説明したものである。しかし、たとえばCadd、Csd等の場合においては、図43に示すようにな特性(走査信号線の延在距離に対する容量補正量)が得られることから、この特性に基づき、上述したと同様の工程を経て、容量の補正を行うようにしてもよい。
【0153】
ここで、走査信号線の延在方向を横軸にとった場合のCgsの容量補正値を示したグラフ(図39(a))を得る方法の一実施例について説明する。
【0154】
(1)光学測定による表示領域内の最適Vcomを測定する。
【0155】
まず、最適Vcomを測定するには、特定階調の中間調と黒を空間分解したパターンを表示させる。この空間分解したパターンとしては、図に示すように市松模様あるいはストライプラインがある。
【0156】
これらのパターンは反転駆動による輝度平滑がキャンセルされるため、Vcomが変化すると輝度変化あるいはチラツキを生じることになる。
【0157】
図45(b)、(b’)は、その(a)、(a’)に対してVcomが変化して輝度変化が生じていることを示している。
【0158】
このため、Vcomを変化させ輝度の時間変動を測定(スペクトロアナライザ等で)することで、図46に示すように、最適Vcomを得、これを表示領域面の各点で測定する。
【0159】
(2)仕上がりによるVcom変動
そして、上記(1)の工程で測定した面内の各点での薄膜トランジスタTFTのパターンを確認する。
【0160】
まず、該パターンから、Cgs、Cadd、Cpxを構成するパターンの面積を算出する。
【0161】
そして、誘電体膜の比誘電率から容量を求める。さらに、この容量から各点での飛込み電圧ΔVsを算出する。
【0162】
(3)Vcom補正
(1)で求めたVcom分布と(2)で求めた飛込み電圧ΔVs分布を比較し(図47参照)、Vcom面内分布から飛込み電圧ΔVs分布を除く(図48参照)。
【0163】
そして、これによりVcom面内分布が求められる(図49参照)。その後、算出されたVcom分布をフラットにし、飛込み電圧ΔVs分布を求め(図50参照)、これからCgsの分布が求められる(図51参照)。
【0164】
なお、Cadd、Csdの場合の特性も同様に算出できることはいうまでもない。
【0165】
《透明基板SUB1の製造方法》
つぎに、図3に示す液晶表示装置の第1の透明絶縁基板(薄膜トランジスタ基板)SUB1側の製造方法について、図19〜図21を参照して説明する。なお、同図において、中央の文字は工程名の略称であり、左側は薄膜トランジスタTFT(IV−IV切断線)、右側は保持容量Cadd(VI-VI切断線)の断面形状で見た加工の流れを示す。工程BおよびDを除き、工程A〜Gの工程は各写真(ホト)処理に対応して区分けしたもので、各工程のいずれの切断図もホト処理後の加工が終わり、ホトレジストを除去した段階を示している。なお、上記写真(ホト)処理とは本説明ではホトレジストの塗布からマスクを使用した選択露光を経て、それを現像するまでの一連の作業を示すものとし、繰り返しの説明は避ける。以下区分した工程にしたがって説明する。
【0166】
工程A、図19
7059ガラス(商品名)からなる第1の透明絶縁基板SUB1の両面に酸化シリコン膜SIOをディップ処理により設けた後、500℃、60分間のベークを行なう。なお、このSIO膜は透明絶縁膜SUB1の表面凹凸を緩和するために形成するが、凹凸が少ない場合、省略できる工程である。膜厚が2800ÅのAl−Ta、Al−Ti−Ta、Al−Pd等からなる第1導電膜g1をスパッタリングにより設ける。ホト処理後、リン酸と硝酸と氷酢酸との混酸液で第1導電膜g1を選択的にエッチングする。
【0167】
工程B、図19
レジスト直描後(前述した陽極酸化パターン形成後)、3%酒石酸をアンモニアによりPH6.25±0.05に調整した溶液をエチレングリコール液で1:9に稀釈した液からなる陽極酸化液中に基板SUB1を浸漬し、化成電流密度が0.5mA/cm2になるように調整する(定電流化成)。つぎに、所定のAl2O3膜厚が得られるのに必要な化成電圧125Vに達するまで陽極酸化(陽極化成)を行なう。その後、この状態で数10分保持することが望ましい(定電圧化成)。これは均一なAl2O3膜を得る上で大事なことである。それによって、導電膜g1が陽極酸化され、走査信号線(ゲートライン)GL上および側面に自己整合的に膜厚が1800Åの陽極酸化膜AOFが形成され、薄膜トランジスタTFTのゲート絶縁膜の一部となる。
【0168】
工程C、図19
膜厚が1400ÅのITO膜からなる導電膜ITOをスパッタリングにより設ける。ホト処理後、エッチング液として塩酸と硝酸の混酸液で導電膜ITOを選択的にエッチングすることにより、保持容量Caddの一方の電極および透明画素電極ITO1を形成する。
【0169】
工程D、図20
プラズマCVD装置にアンモニアガス、シランガス、窒素ガスを導入して、膜厚2000Åの窒化Si膜を設け、プラズマCVD装置にシランガス、水素ガスを導入して、膜厚が2000Åのi型非晶質Si膜を設けたのち、プラズマCVD装置に水素ガス、ホスフィンガスを導入して膜厚が300ÅのN+型の非晶質Si膜d0を設ける。この成膜は同一CVD装置で反応室を変え連続して行なう。
【0170】
工程E、図20
ホト処理後、ドライエッチングガスとしてSF6、BC1を使用してN+型非晶質Si膜d0、i型非晶質Si膜ASをエッチングする。続けて、SF6を使用して窒化Si膜GIをエッチングする。もちろん、SF6ガスでN+型非晶質Si膜d0、i型非晶質Si膜ASおよび窒化Si膜GIを連続してエッチングしても良い。
【0171】
このように3層のCVD膜をSF6を主成分とするガスで連続的にエッチングすることにより、i型非晶質Si膜ASおよび窒化Si膜GIの側壁をテーパ形状に加工することが出来る。上記テーパ形状のため、その上部にソース電極SD1が形成された場合も断線の確率は著しく低減される。N+型非晶質Si膜d0のテーパ角度は90度に近いが、厚さ300Åと薄いために、この段差での断線の確率は非常に小さい。したがって、N+型非晶質Si膜d0、i型非晶質Si膜AS、窒化Si膜GIの平面パターンは厳密には同一パターンではなく、断面が順テーパ形状となるため、N+型非晶質Si膜d0、i型非晶質Si膜AS、窒化Si膜GIの順に大きなパターンとなる。
【0172】
工程F、図21
膜厚が600ÅのCrからなる第1導電膜d1をスパッタリングにより設ける。ホト処理後、第1導電膜d1を硝酸第2セリウムアンモニウム溶液でエッチングし、ドレイン信号線DL、ソース電極SD1、ドレイン電極SD2を形成する。
【0173】
ここで本実施例では、工程Eに示すように、N+型非晶質Si膜d0、i型非晶質Si膜AS、窒化Si膜GIが順テーパとなっているため、ソース電極SD1を第1導電膜d1のみで形成してもソース電極SD1が断線することがない。
【0174】
つぎに、ドライエッチング装置にSF6、BC1を導入してN+型非晶質Si膜d0をエッチングすることにより、ソースとドレイン間のN+型半導体膜d0を選択的に除去する。
【0175】
工程G、図21
プラズマCVD装置にアンモニアガス、シランガス、窒素ガスを導入して、膜厚が0.6μmの窒化Si膜を設ける。ホト処理後、ドライエッチングガスとしてSF6を使用してエッチングすることにより、保護膜PSV1を形成する。保護膜としてはCVDで形成したSiN膜のみならず、有機材料を用いたものも使用できる。
【0176】
《ホトマスクの設計》
第1の基板SUB1の各層のパターンはホトリソグラフィにより形成される。
図22(a)はパターン形成方法の1例を示す図である。
【0177】
MSK1は基板に転写する為のパターンPATが形成されたホトマスクである。MSK1は一つで、液晶表示パネルの一層の全パターンが形成されている。
【0178】
SUB1は主面にホトレジストが塗布された基板である。図22(a)の例では、一つの基板SUB1に一つの液晶表示パネルのパターンを形成する例を示している。しかし一つのマザーガラス基板に複数の液晶表示パネルのパターンを形成しても良い。
【0179】
ホトマスクにはアライメントマークALMが設けられ、基板に設けたアライメントマークALM’とホトマスクのアライメントマークALMを合わせることにより、第1の基板SUB1の各層間の合せを行う。
【0180】
水銀灯などの光源LITで発生した紫外線等の光は、レンズ光学系LENで均一な面光源に加工され、反射鏡MIRに送られる。
【0181】
反射鏡MIRに送られた、光はスリットSLTに向けて反射され、スリットSLTを通った光は線状の光となりホトマスクMSK1を照らす。
【0182】
ホトマスクMSK1を透過した線状の光は基板SUB1上に当たりホトレジストを感光させる。
【0183】
このとき、光の当たるeの部分のみホトマスクMSK1のパターンPATが基板SUB1上に転写される。
【0184】
図22(a)の矢印に示す方向に、基板及びホトマスクに対して、スリットSLTや反射鏡MIRを相対的に移動させることにより、ホトマスクMSK1のパターンPATが基板SUB1のパターンPAT’として転写される。
【0185】
図22(b)は図22(a)に示す方法で用いる。ホトマスクMSK1のパターンPATの例を示すものである。
【0186】
図9に示す実施例を基に説明すると、図22(b)に示すホトマスクMSK1は半導体層ASのパターンが形成されている。
【0187】
ゲート信号線GLの延在する方向はxであるとすると、図22(b)のaは入力端子側の半導体層AS、bは終端側の半導体層ASのパターンを示している。図22(b)のIの部分は、先に述べた、ゲート・ソース間容量Cgsを調節する為のパターンである。
【0188】
図22(a)、図22(b)に示す、一つのホトマスクMSK1に液晶表示パネルの一つの層の全パターンを形成し、基板SUB1の所望の層(例えば半導体層AS)をパターン形成する方法によれば、同じ露光条件で、入力端子側と、終端側のパターンを形成することが出来るので、画素電極の電位低下成分ΔVを調節する為のパターンIを高い精度で形成することが出来る。
【0189】
従って、電位低下成分ΔVを精度良くコントロールすることが出来るので、液晶表示パネルを駆動する時のマージン(特に共通電極電圧Vcomのマージン)が向上する。
【0190】
なお、図22(a)に示すように、基板SUB1上のパターンPAT’の形成には、反射鏡MIRやスリットSLTを移動させて露光しているので、機械的な部分の精度により、基板上のパターンPAT’にゆがみを生じることがある。
【0191】
しかし、図1、図7(a)〜図7(d)及び図8で示した、ソース電極SD1の延在方向に直交する幅W0の長さが前記チャネル幅Wより小さく形成する構成とすることにより、ソース電極SD1とゲート信号線GLの合せずれによる、ゲート、ソース間容量Cgsの変動が少なくなる為、露光工程のゆがみの影響を小さく出来る。
【0192】
図23(a)は第1の基板SUB1にパターンを形成する方法の他の例を示すものである。
【0193】
図22(a)と異なる点は、基板SUB1上のパターンPAT’を複数のブロックパターンPATi、PATii、PATiii、PATivに分け、各ブロック毎に1枚のホトマスクMSKi、MSKii、MSKiii、MSKivを用いるものである。
【0194】
図23(b)は、図23(a)に示す方法で用いる複数のホトマスクMSKi、MSKii、MSKiii、MSKivのパターンの例を示すものである。
【0195】
図9に示す実施例を基に説明すると、図23(b)は半導体層ASのホトマスクの例を示している。ゲート信号線GLの延在する方向はxであるとすると、ホトマスクMSKi、MSKivは入力端子側、ホトマスクMSKii、MSKiiiは終端側のホトマスクを示している。また図23(b)に示すaは入力端子側の半導体層ASのパターン,bは終端側の半導体層ASのパターンを示している。図23(b)のIの部分は先に述べたゲート・ソース間容量Cgsを調節する為のパターンである。
【0196】
その他、特に説明しない点は先に述べた図22(a)、図22(b)に示す実施例と同じである。
【0197】
図23(a)に示す実施例によれは、一つの液晶表示装置の一つの層のパターンPAT’を複数のホトマスクMSKi、MSKii、MSKiii、MSKivにより形成するので、表示画面の大きな液晶表示装置を作ることが出来る。
【0198】
しかし図23(a)に示す実施例では、入力端子側と終端側で、電位低下成分ΔVを調節するパターンIを、異なるホトマスクで形成する必要があるので、高い精度で電位低下成分ΔVを調節することが困難である。
【0199】
また、図23(a)に示す実施例では、基板SUB1の各ブロックパターンPATi’、PATii’、PATiii’、PATiv’の間の境界領域では、複数回重なって露光される為、パターンが他の部分に比べ細くなる。
【0200】
従って、複数回露光する部分を避けた部分に、電位低下成分ΔVを調節するパターンIを設ける必要がある。
【0201】
それに対し、図22(a)に示す実施例は、一枚のホトマスクMSK1で液晶表示装置の一つの層の全パターンPAT’を形成するので、境界領域がなく、電位低下成分ΔVを調節するパターンIを設ける為の制約が少ない。
【0202】
しかし、最大級の表示領域を有する液晶表示装置を製造する場合には、電位低下成分ΔVを調節するパターンIの精度を考えなければ、図23(a)に示す実施例の方が適している。
【0203】
上述した図22(a)、図22(b)あるいは図23(a)、図23(b)に示されるパターンの形成方法は、半導体層ASに、電位低下成分ΔVを調節するパターンIを設けた例を示しているが、その他の層に電位低下成分ΔVを調節するパターンIを設けても良い。
【0204】
例えば、図10、図11に示す実施例においては、ゲート信号線GLを形成する工程(第1フォト)のホトマスクに、図22(a)、図22(b)あるいは図23(a)、図23(b)に示すパターンの形成方法を用いても良い。またソース電極SD1を形成する工程(第4フォト)で用いるホトマスクに、図22(a)、図22(b)あるいは図23(a)、図23(b)に示すパターンの形成方法を用いても良い。
【0205】
《ゲート信号線GLを両端で駆動する場合》
図24は、走査信号線駆動波形VGの波形歪みを低減する為に、ゲート信号線GLの左右両端に走査信号線駆動回路部104を設けた例の、液晶表示装置の等価回路である。図24に示す構成の液晶表示装置では、ゲート信号線GLの終端は存在しない。
【0206】
しかし図24に示す構成の液晶表示装置でも、2つの走査信号線駆動回路部104から遠い中央部の画素Bの走査信号VGの波形歪みは、2つの走査信号線駆動回路部104に近い側の画素A、Cの走査信号VGの波形歪みよりも、大きい。
【0207】
従って図24に示す両側駆動の液晶表示装置でも、入力端子から遠い側の画素Bのゲート・ソース間容量Cgsを、入力端子に近い側の画素A、Cのゲート・ソース間容量Cgsよりも、大きくすることにより、走査信号VGの波形歪みによる画素電極の電位低下成分ΔVの差を小さくすることが出来る。
【0208】
具体的なゲート・ソース間容量Cgsの調節方法は、図9、図10、図11に示す実施例の通りである。
【0209】
なお、図24に示す両側駆動の液晶表示装置でも、画素電極の電位低下成分ΔVの差を小さくする方法は、ゲート・ソース間容量Cgsを調節するものに限らず、保持容量Cadd、液晶容量Cpix、ソース・ドレイン間容量Cds1、あるいは画素電極ドレイン信号線間容量Cds2を調節するものであってもよい。
【0210】
また、本実施例ではゲート電極形成、ゲート絶縁膜形成、半導体層形成、ソース・ドレイン電極形成の順序で形成する逆スタガ構造の薄膜トランジスタTFTを示した。
【0211】
しかし、本発明は逆スタガ構造の薄膜トランジスタTFTを用いた液晶表示装置に限定するものではなく、半導体層上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する正スタガ構造の薄膜トランジスタTFTを用いる液晶表示装置に本発明を適用してもよい。
【0212】
実施の形態2
また、本発明は、いわゆる縦電界方式の液晶表示装置を一実施例として説明したものである。しかし、一方の透明基板の液晶側の面に互いに対向する一対の電極を設け、これら各電極の間に該透明基板と平行に電界を生じさせる横電界方式(In Plain Switching 方式)の場合にも全く事情が同じであることから、この横電界方式の液晶表示装置にも適用することができる。
【0213】
図25は本発明を適用した横電界方式のアクティブ・マトリクス方式カラー液晶表示装置の一画素とその周辺を示す平面図である。
【0214】
図26は図25の3−3切断線における断面を示す図である。図25、図26に示すように、液晶層LCを基準にして下部透明ガラス基板SUB1側には薄膜トランジスタTFT、蓄積容量Cstg、画素電極PXおよび対向電極COM2が形成され、上部透明ガラス基板SUB2側にはカラーフィルタFIL、遮光用ブラックマトリクスパターンBMが形成されている。
【0215】
また、透明ガラス基板SUB1、SUB2のそれぞれの内側(液晶LC側)の表面には、液晶の初期配向を制御する配向膜ORI1、ORI2が設けられており、透明ガラス基板SUB1、SUB2のそれぞれの外側の表面には、偏光軸が直交して配置された(クロスニコル配置)偏光板が設けられている。
【0216】
図25に示すように、各画素はゲート信号線(走査信号線または水平信号線)GLと、対向電圧信号線(共通電極配線)COM1と、隣接する2本のドレイン信号線(映像信号線または垂直信号線)DLとの交差領域内(4本の信号線で囲まれた領域内)に配置されている。各画素は薄膜トランジスタTFT、蓄積容量Cstg、画素電極PXおよび対向電極COM2を含む。ゲート信号線GL、対向電圧信号線COM1は図では左右方向に延在し、上下方向に複数本配置されている。ドレイン信号線DLは上下方向に延在し、左右方向に複数本配置されている。画素電極PXは薄膜トランジスタTFTと接続され、対向電極COM2は対向電圧信号線COM1と一体になっている。
【0217】
ドレイン信号線DLに沿って上下に隣接する2画素では、図25のA線で折曲げたとき、平面構成が重なり合う構成となっている。これは、対向電圧信号線COM1をドレイン信号線DLに沿って上下に隣接する2画素で共通化し、対向電圧信号線COM1の電極幅を拡大することにより、対向電圧信号線COM1の抵抗を低減するためである。これにより、外部回路から左右方向の各画素の対向電極COM2へ対向電圧を十分に供給することが容易になる。
【0218】
画素電極PXと対向電極COM2は互いに対向し、各画素電極PXと対向電極COM2との間の電界により液晶LCの光学的な状態を制御し、表示を制御する。画素電極PXと対向電極COM2は櫛歯状に構成され、それぞれ、図の上下方向に長細い電極となっている。
【0219】
ゲート信号線GLは終端側の画素のゲート電極GTに十分に走査電圧が印加するだけの抵抗値を満足するように電極幅を設定する。また、対向電圧信号線COM1も終端側の画素の対向電極COM2に十分に対向電圧が印加できるだけの抵抗値を満足するように電極幅を設定する。
【0220】
図25において、符号Iで示す部分が、画素電極の電位低下成分ΔVを調節する部分である。符号Iで示す部分は画素電極Pxと一体に形成されており、ゲート信号線GLと絶縁膜GIを介して重ねることにより、ゲート・ソース間容量Cgsを構成している。
【0221】
従って図25に示す実施例では、ゲート・ソース間容量調節パターンIとゲート信号線GLの重なる部分の面積を、入力端子に近い側の画素で小さくし、入力端子から遠い側の画素で大きくすることにより、画素電極の電位低下成分ΔVの画素間の差を少なくしている。
【0222】
横電界方式の液晶表示装置は視角特性が広い特徴がある。従って表示領域の大きな液晶表示装置に、横電界方式を採用することにより、視角特性が狭いために画面の一部が見えなくなるという従来の問題を解決することが出来る。
【0223】
従って横電界方式の液晶表示装置に本発明を適用することにより、ゲート信号線GLが長くなったことによる駆動波形の歪みの影響を少なく出来るので、最大級の表示領域を有する液晶表示装置を実現することが出来る。
【0224】
横電界方式の液晶表示装置においても、画素電極の電位低下成分ΔVを調節する方法はゲート・ソース間容量Cgsを調節する方法に限らず、保持容量Cadd、液晶容量Cpix、ソース・ドレイン間容量Cds1あるいは画素電極ドレイン信号線間容量Cds2を調節するものであってもよい。
【0225】
実施の形態3
次に、ゲート・ソース間容量Cgsを調節する他の実施例を図27(a)及び図27(b)に示す。
【0226】
図27(a)及び図27(b)は図3に示す画素の平面図の、薄膜トランジスタTFTの近辺の部分を示した図である。図27(a)及び図27(b)に記載の無い部分の構成は図3に示す画素の構成と同じである。
【0227】
図27(a)は入力端子側の画素の薄膜トランジスタTFT、図27(b)は入力端子から遠い側の薄膜トランジスタTFTの構成を示す。
【0228】
本実施例では薄膜トランジスタTFTのチャネル長lの方向をゲート信号線GLの延在する方向と垂直に配置している。
【0229】
本実施例では、半導体層ASに設けた調節パターンI1と、ソース電極SD1に設けた調節パターンI2の2つの部分で、ゲート・ソース間容量Cgsを調節し、画素電極の電位低下成分ΔVの画素間の差を少なくしている。従って本実施例では、狭い領域に調節パターンI1及び調節パターンI2を設けることが出来るので、画素の開口率を向上することが出来る。
【0230】
また図27(a)及び図27(b)に示すように、本実施例ではソース電極SD1に設けた調節パターンI2を、薄膜トランジスタTFTのチャネル長l及びチャネル幅Wを規定する部分から離して設けているので、ソース電極SD1に調節パターンI2を設けたことにより薄膜トランジスタTFTの駆動能力が変わることもない。
【0231】
実施の形態4
図28(a)及び図28(b)はゲート・ソース間容量Cgsを調節する別の実施例を示す。
【0232】
図28(a)及び図28(b)も図3に示す画素の平面図の、薄膜トランジスタTFTの近辺の部分を示した図である。図28(a)及び図28(b)に記載の無い部分の構成は図3に示す画素の構成と同じである。
【0233】
図28(a)は入力端子側の画素の薄膜トランジスタTFT、図28(b)は入力端子から遠い側の薄膜トランジスタTFTの構成を示す。
【0234】
本実施例では薄膜トランジスタTFTのゲート電極GTをゲート信号線GLから分岐して設けている。
【0235】
本実施例では、薄膜トランジスタTFTのゲート電極GTの、ソース電極SD1と重なる部分に、切り欠きパターンI3を設けてゲート・ソース間容量Cgsを調節し、画素電極の電位低下成分ΔVの画素間の差を少なくしている。従って本実施例では、遮光性金属膜からなるゲート電極GTに突起を設ける場合と異なり、開口率を犠牲にすることがない。
【0236】
図28(a)及び図28(b)に示すゲート電極GTに設けた切り欠きパターンI3により、走査信号の波形歪みによる画素電極の電位低下成分ΔVの差を小さくするためには、入力端子に近い画素程切り欠きパターンI3の切り欠き量を多くすればよい。
【0237】
また図28(a)及び図28(b)に示す本実施例でも、ゲート電極GTに設けた調節パターンI3を、薄膜トランジスタTFTのチャネル長l及びチャネル幅Wを規定する部分から離して設けているので、ゲート電極GTに調節パターンI3を設けたことにより薄膜トランジスタTFTの駆動能力が変わることがない。
【0238】
実施の形態5
次に、画素の開口率を高くした液晶表示装置に、走査信号の波形歪みによる画素電極の電位低下成分ΔVの差を小さくする対策を施した実施例を説明する。
【0239】
《画素領域の構成》
図29(a)は、本実施例の、図2の点線枠Aに対応する画素領域の具体的な構成を示す平面図である。
【0240】
なお、図29(a)のIV−IV線における断面図を図30に、V−V線における断面図を図31に、VI−VI線における断面図を図32に示している。
【0241】
液晶表示パネルは図30に示すように、液晶LCを基準に第1の透明基板SUB1側には薄膜トランジスタTFTおよび画素電極ITO1が形成され、第2の透明基板SUB2側にはカラーフィルタFIL、ブラックマトリックスパターン(第1の遮光膜)BM1が形成されている。
【0242】
図30において、POL1は第1の透明基板SUB1に設けられる第1偏光板、POL2は第2の透明基板SUB2に設けられる第2偏光板である。
【0243】
まず、ガラス等から成る第1の透明基板SUB1の液晶側の面に、そのx方向に延在しy方向に並設されるゲート信号線GLが形成されている。
【0244】
このゲート信号線GLは、クロム、モリブデン、クロムとモリブデンの合金、アルミニウム、タンタルあるいはチタン等からなる導電層glで構成されている。またゲート信号線GLの配線抵抗を下げるために、上述した導電膜の積層膜を用いてゲート信号線GLを構成してもよい。またゲート信号線GLにアルミニウムを用いる場合は、ヒロックやホイスカ等の突起を無くすために、タンタル、チタンあるいはニオブ等の金属を少量添加した合金を用いてもよい。
【0245】
そして、このゲート信号線GLと後述するドレイン信号線DLとで囲まれる画素領域の大部分には、透明導電膜(たとえばIndium-Tin-Oxide)からなる画素電極ITO1が形成されている。
【0246】
画素領域の図面左下側のゲート信号線GL上の一部は薄膜トランジスタTFTの形成領域となっている。薄膜トランジスタTFTは、たとえばSiNからなるゲート絶縁膜GI、i型非晶質Siからなる半導体層AS、不純物を含んだ非晶質Siからなる半導体層d0、ドレイン電極SD2およびソース電極SD1が順次積層されて形成されている。
【0247】
そして、ドレイン電極SD2およびソース電極SD1はドレイン信号線DLと同時に形成されるようになっている。
【0248】
ドレイン信号線DLは、図31に示すように絶縁膜GI、半導体層AS及び不純物を含んだ非晶質Siからなる半導体層d0上に形成され、クロム、モリブデン、クロムとモリブデンの合金、アルミニウム、タンタルあるいはチタン等の導電膜の単層あるいは積層体によって形成されている。ドレイン信号線DLの形成領域に半導体層AS及び不純物を含んだ半導体層d0を形成しているのは、たとえばドレイン信号線DLが半導体層AS及び不純物を含んだ半導体層d0の段差による断線を防止するためである。
【0249】
薄膜トランジスタTFTのドレイン電極SD2はドレイン信号線DLと一体に形成され、またソース電極SD1はドレイン電極SD2と所定のチャネル長lの分だけ離間されて形成されている。
【0250】
ソース電極SD1及びドレイン電極SD2の上には絶縁膜からなる保護膜PSV1が設けられている。保護膜PSV1は、液晶の薄膜トランジスタTFTへの直接の接触による特性劣化を回避するようになっている。保護膜PSV1は窒化シリコン膜あるいはポリイミド等の有機樹脂膜のように耐湿性の良い膜から成る。
保護膜PSV1の上には画素電極ITO1が形成されている。
【0251】
ソース電極SD1上の保護膜PSV1には、ソース電極SD1と画素電極ITO1を電気的に接続するためのスルーホールCONTが設けられている。
【0252】
また、保持容量素子Caddは、図32に示すように、ゲート信号線(薄膜トランジスタTFTを駆動するゲート信号線と隣接する他のゲート信号線)GLを一方の電極、画素電極ITO1と同時に形成される導電層を他方の電極とし、それらの間に介在される絶縁膜GI、保護膜PSV1を誘電体膜として構成されている。
【0253】
絶縁膜GI、保護膜PSV1は、薄膜トランジスタTFTにおけるそれらの形成と同時に形成されるようになっており、また、他方の電極である導電層は前記画素電極ITO1と同時に形成されている。
【0254】
また、画素電極ITO1の表面の全域には液晶の配向を規制するための配向膜ORI1が形成されている。
【0255】
本実施例では、画素電極ITO1とゲート信号線GL及びドレイン信号線DLの間には絶縁膜である保護膜PSV1が存在するので、画素電極ITO1とゲート信号線GLあるいは画素電極ITO1とドレイン信号線DLが平面的に重なったとしても短絡することがない。従って本実施例では画素電極ITO1を大きく形成することが出来るので、画素の開口が大きくなる、液晶容量Cpixが増えるので保持容量Caddを小さくすることが出来る等の特徴を有する。
【0256】
ガラス等から成る第2の透明基板SUB2の内側(液晶LC側)の表面には、第1遮光膜BM1、カラーフィルタFIL、共通透明電極COM及び上部配向膜ORI2が順次積層して設けられている。
【0257】
第1遮光膜BM1は、クロム、アルミニウム等の遮光性金属膜や、アクリル等の樹脂膜に染料、顔料あるいはカーボンなどを添加した遮光性の有機膜からなる。
共通透明電極COMはITO(Indium-Tin-Oxide)等の透明導電膜からなる。
【0258】
カラーフィルタFILはアクリル等の有機樹脂膜からなる基材に、染料あるいは顔料を添加したものからなる。
【0259】
またカラーフィルタFILの染料や顔料が液晶LCを汚染するのを防止するために、カラーフィルタFILと共通透明電極COMの間に、アクリル等の有機樹脂膜からなるカラーフィルタ保護膜を設けてもよい。
【0260】
《第2遮光膜BM2》
本実施例では、図29(a)、図31に示すように、ドレイン信号線DLが形成される第1の透明基板SUB1上に、遮光性の金属膜からなる、第2遮光膜BM2が設けられている。第2遮光膜BM2はゲート信号線GLを構成する導電膜g1と同じ材料で、ゲート信号線GLと同層に形成される。
【0261】
この第2遮光膜BM2は平面構造上は図29(a)に示すようにドレイン信号線DLに沿って画素電極ITO1とオーバラップし、しかも、ドレイン信号線DLとは重ならないように形成されている。一方、断面構造的には図31に示すように、第2遮光膜SUB2はドレイン信号線DLとゲート絶縁膜GIによって絶縁分離されている。このため、第2遮光膜BM2とドレイン信号線DLが短絡する可能性は小さい。また、画素電極ITO1と第2遮光膜BM2はゲート絶縁膜GI及び保護膜PSV1で絶縁分離されている。
【0262】
第2遮光膜BM2は、1画素の画素に対する画素電極の透過部の面積、すなわち開口率を向上させ、表示パネルの明るさを向上させる機能を有する。図28に示した表示パネルにおいて、バックライトBLは第1の透明基板SUB1の一方の側に設定される。バックライトBLは第2の透明基板SUB2側に設けても良いが、以下では、便宜上バックライトが第1の透明基板SUB1側から照射され、第2の透明基板SUB2側から観察する場合を例に示す。照射光は第1の透明基板SUB1を透過し、第1の透明基板SUB1上の遮光性の膜(ゲート信号線GL、ドレイン信号線DL及び第2遮光膜BM2)が形成されていない部分から液晶LCに入る。この光は第2の透明基板SUB2に形成された共通電極COMと第1の透明基板SUB1に形成された画素電極ITO1間に印加された電圧で制御される。
【0263】
表示パネルが、画素電極ITO1に電圧を加えると光の透過率が低下する、ノーマリホワイトモードでは、本実施例のように第2遮光膜BM2が形成されていない場合、第2の透明基板SUB2に設けた第1遮光膜BM1で画素電極ITO1の周囲を広く覆う必要があり、さもないと、ドレイン信号線DLあるいはゲート信号線GLと画素電極ITO1の隙間から電圧で制御出来ない光が漏れ、表示のコントラストが低下する。また、第2の透明基板SUB2と第1の透明基板SUB1は液晶を挟んで張り合わせてあり、合わせマージンを大きくとる必要があり、第1の透明基板SUB1に第2遮光膜BM2を設ける本実施例に比べて開口率が小さくなる。
【0264】
また、本実施例では、第2遮光膜SUB2には、ゲート信号線GLと同じ遮光性の金属膜g1を使用したが、光を遮断出来るものであればよく、アクリル等の樹脂膜に染料、顔料あるいはカーボン等を含有させて遮光膜にした、絶縁性の遮光膜であってもよい。
【0265】
《画素電極の電位低下成分ΔVを均一にする方法》
図29(a)は入力端子側の画素の平面構造、図29(b)は入力端子から遠い側(例えば終端側)の画素の平面構造の一部を示す。
【0266】
本実施例も薄膜トランジスタTFTのチャネル長lの方向をゲート信号線GLの延在する方向と垂直に配置している。
【0267】
本実施例では、画素電極ITO1に、画素電極ITO1を選択するゲート信号線GLと重なる部分1を設けて、ゲート・ソース間容量Cgsを調節し、画素電極の電位低下成分ΔVの画素間の差を少なくしている。
【0268】
図29(a)に示す画素電極ITO1に設けた調節パターンI4で、走査信号の波形歪みによる画素電極の電位低下成分ΔVの差を小さくするためには、入力端子から遠い画素になる程調節パターンI4とゲート信号線GLの重なる面積を、入力端子に近い側の画素よりも所定量dだけ多くすればよい。
【0269】
本実施例では、ゲート・ソース間容量Cgsを画素毎に調節するため、画素電極ITO1を、該画素電極ITO1を選択するゲート信号線GLと重なる部分まで延在して設けているので、遮光性の金属から成るゲート信号線GLが画素電極の縁を覆う第1遮光膜BM1と同じ機能を果たす。従って画素電極ITO1とゲート信号線GLとの重なる部分1を覆う第1遮光膜BM1を、矢印に示すゲート信号線GLの方向に、後退させることが出来、画素の開口を拡大することが出来る。
【0270】
また本実施例では、画素電極ITO1と隣接する画素のゲート信号線GLとの重なる部分に設ける保持容量Caddの部分も、隣接する画素のゲート信号線GLが遮光性の金属からなるので第1遮光膜BM1と同じ機能を果たす。従って第1遮光膜BM1をゲート信号線GLが露出する位置まで後退させることが出来、画素の開口が向上する。
【0271】
また本実施例では、ゲート・ソース間容量Cgsの誘電体に保護膜PSV1と絶縁膜GIを用いている。保護膜PSV1と絶縁膜GIの同じ場所にピンホールが存在する可能性は極めて少ないので、ゲート・ソース間容量Cgsを調節する部分I4で、画素電極ITO1とゲート信号線GLが短絡する問題もない。
【0272】
実施の形態6
次に、ゲート・ソース間容量Cgsを調節する他の実施例を図33(a)及び図33(b)に示す。
【0273】
図33(a)及び図33(b)は図29(a)に示す画素の平面図の、薄膜トランジスタTFTの近辺の部分を示した図である。図33(a)及び図33(b)に記載の無い部分の構成は図29(a)に示す画素の構成と同じである。
【0274】
図33(a)は入力端子側の画素の薄膜トランジスタTFT、図33(b)は入力端子から遠い側の薄膜トランジスタTFTの構成を示す。
【0275】
本実施例では薄膜トランジスタTFTのチャネル長lの方向をゲート信号線GLの延在する方向と垂直に配置している。
【0276】
本実施例では、ソース電極SD1と重なる部分の、ゲート信号線GLに設けた調節パターンI5で、ゲート・ソース間容量Cgsを調節し、画素電極の電位低下成分ΔVの画素間の差を少なくしている。
【0277】
図33(a)及び図33(b)に示すゲート信号線GLに設けた調節パターンI5で、走査信号の波形歪みによる画素電極の電位低下成分ΔVの差を小さくするためには、入力端子から遠い画素になる程調節パターンI5とソース電極SD1の重なる面積を多くすればよい。
【0278】
実施の形態7
図34(a)及び図34(b)は、ゲート・ソース間容量Cgsを調節する他の実施例を示す。
【0279】
図34(a)及び図34(b)も図29(a)に示す画素の平面図の、薄膜トランジスタTFTの近辺の部分を示した図である。図34(a)及び図34(b)に記載の無い部分の構成は図29(a)に示す画素の構成と同じである。
【0280】
図34(a)は入力端子側の画素の薄膜トランジスタTFT、図34(b)は入力端子から遠い側の薄膜トランジスタTFTの構成を示す。
【0281】
本実施例も薄膜トランジスタTFTのチャネル長lの方向をゲート信号線GLの延在する方向と垂直に配置している。
【0282】
本実施例では、ゲート信号線GLに、画素電極ITO1と重なる、調節パターンI6設けて、ゲート・ソース間容量Cgsを調節し、画素電極の電位低下成分ΔVの画素間の差を少なくしている。
【0283】
図34(a)及び図34(b)に示すゲート信号線GLに設けた調節パターンI6で、走査信号の波形歪みによる画素電極の電位低下成分ΔVの差を小さくするためには、入力端子から遠い画素の程調節パターンI6と画素電極ITO1の重なる面積を、入力端子に近い側の画素よりも多くすればよい。
【0284】
実施の形態8
図35(a)及び図35(b)はゲート・ソース間容量Cgsを調節する別の実施例を示す。
【0285】
図35(a)及び図35(b)も図29(a)に示す画素の平面図の、薄膜トランジスタTFTの近辺の部分を示した図である。図35(a)及び図35(b)に記載の無い部分の構成は図29(a)に示す画素の構成と同じである。
【0286】
図35(a)は入力端子側の画素の薄膜トランジスタTFT、図35(b)は入力端子から遠い側の薄膜トランジスタTFTの構成を示す。
【0287】
本実施例では薄膜トランジスタTFTのゲート電極GTをゲート信号線GLから分岐して設けている。
【0288】
本実施例では、薄膜トランジスタTFTのソース電極SD1の、ゲート電極GTと重なる2個所の部分に、調節パターンI7及びI7’を設けてゲート・ソース間容量Cgsを調節し、画素電極の電位低下成分ΔVの画素間の差を少なくしている。
【0289】
図35(a)及び図35(b)に示すソース電極SD1に設けた調節パターンI7及びI7’により、走査信号の波形歪みによる画素電極の電位低下成分ΔVの差を小さくするためには、入力端子から遠い画素になる程調節パターンI7とI7’のトータルの面積を多くすればよい。
【0290】
また図35(a)及び図35(b)に示す本実施例では、半導体層ASの幅をソース電極SD1の幅よりも小さくして、半導体層ASの幅により薄膜トランジスタTFTのチャネル幅Wを規定している。そして、ゲート・ソース間容量Cgsを調節するパターンI7及びI7’は半導体層ASと重ならない部分に設けているので、ソース電極SD1に調節パターンI7、I7’を設けたことにより薄膜トランジスタTFTの駆動能力が変わることがない。
【0291】
また図35(a)、図35(b)に示す実施例では、ゲート電極GTにより半導体層ASを遮光し、薄膜トランジスタTFTの誤動作を防止するために、半導体層ASを、平面的に、ゲート電極GTの存在する領域内のみに設けている。従って半導体層ASをゲート電極GTにより完全に遮光する場合は、ソース電極SD1とゲート電極GTの間には半導体層ASが無い部分が有り、ゲート・ソース間容量Cgsが大きくなるデメリットを有する。しかし、本実施例では、ゲート・ソース間容量Cgsを調節して、画素電極の電位低下成分ΔVの差を少なくしているので、半導体層ASをゲート電極GTにより完全に遮光したことによるゲート・ソース間容量Cgsが大きくなるデメリットを少なくすることが出来る。
【0292】
実施の形態9
図36(a)及び図36(b)は、保持容量Caddを調節する他の実施例を示す。
【0293】
図36(a)及び図36(b)は、本実施例の画素の平面構造を示す図である。
【0294】
図36(a)及び図36(b)も図29(a)に示す画素構造の液晶表示装置と同じ構造をしている。従って本実施例で特に記載しない部分の構成は図29(a)に示す画素の構成と同じである。
【0295】
図36(a)は入力端子側の画素、図36(b)は入力端子から遠い側の画素の構成を示す。
【0296】
本実施例では、画素電極ITO1と隣接する画素のゲート信号線GLが重なる部分の面積を変えて、保持容量Caddを調節し、画素電極の電位低下成分ΔVの画素間の差を少なくしている。
【0297】
図36(a)及び図36(b)に示す保持容量Caddを調節し、走査信号の波形歪みによる画素電極の電位低下成分ΔVの差を小さくするためには、入力端子に近い側の画素よりも、入力端子から遠い画素のゲート信号線GLと画素電極ITO1の重なる面積を、dに示す所定の量だけ減らして、保持容量Caddを小さくすればよい。
【0298】
実施の形態10
図37(a)及び図37(b)は、液晶容量Cpixを調節する他の実施例を示す。
【0299】
図37(a)及び図37(b)は、本実施例の画素の平面構造を示す図である。
【0300】
図37(a)及び図37(b)も図29(a)に示す画素構造の液晶表示装置と同じ構造をしている。従って本実施例で特に記載しない部分の構成は図29(a)に示す画素の構成と同じである。
【0301】
図37(a)は入力端子側の画素、図37(b)は入力端子から遠い側の画素の構成を示す。
【0302】
本実施例では、画素電極ITO1の面積を変えて、共通電極COMとの重なる面積を変えて、液晶容量Cpixを調節し、画素電極の電位低下成分ΔVの画素間の差を少なくしている。
【0303】
図37(a)及び図37(b)に示す画素電極ITO1の面積を変えて、走査信号の波形歪みによる画素電極の電位低下成分ΔVの差を小さくするためには、入力端子に近い側の画素よりも、入力端子から遠い画素電極の面積を、dに示す所定の量だけ減らして、液晶容量Cpixを小さくすればよい。
【0304】
なお本実施例では、図37(a)、図37(b)に示すように画素電極ITO1の面積を変えても、第1遮光膜BM1の開口面積は入力端子に近い画素と入力端子から遠い画素で同じにしている。さらに本実施例では、第1遮光膜BM1で覆われた部分の画素電極ITO1の形状を変えることで、画素電極の面積を変え、液晶容量Cpixを調節しているので、入力端子に近い画素と入力端子から遠い画素で光の通る開口に差が無く、輝度差を生じない。
【0305】
実施の形態11
図38(a)及び図38(b)は、第2の遮光膜BM2を遮光性の金属膜で形成し、第2の遮光膜BM2と画素電極ITO1の重なる面積を調節する他の実施例を示す。
【0306】
図38(a)及び図38(b)は、本実施例の画素の平面構造を示す図である。
【0307】
図38(a)及び図38(b)も図29(a)に示す画素構造の液晶表示装置と同じ構造をしている。従って本実施例で特に記載しない部分の構成は図29(a)に示す画素の構成と同じである。
【0308】
図38(a)は入力端子側の画素、図38(b)は入力端子から遠い側の画素の構成を示す。
【0309】
本実施例では、第2の遮光膜BM2と隣接する画素のゲート信号線GLを電気的に接続し、第2の遮光膜BM2と画素電極ITO1の重なる面積を変えて、画素電極の電位低下成分ΔVの画素間の差を少なくしている。
【0310】
本実施例では、第2の遮光膜BM2は隣接する画素のゲート信号線GLと電気的に接続しているので、第2の遮光膜BM2と画素電極ITO1の重なる部分は保持容量Caddと同じ働きをする。
【0311】
図38(a)及び図38(b)に示す第2の遮光膜BM2と画素電極ITO1の重なる面積を変えて、走査信号の波形歪みによる画素電極の電位低下成分ΔVの差を小さくするためには、入力端子に近い側の画素の第2の遮光膜BM2と画素電極ITO1の重なる面積を、入力端子から遠い側の画素よりも、dに示す所定の量だけ増やして、保持容量Caddを大きくすればよい。
【0312】
また本実施例では、画素電極ITO1の面積を変えずに、保持容量電極として働く第2の遮光膜BM2の画素電極ITO1と重なる部分の面積を変えているので、保持容量Caddが画素毎に変わっても、液晶容量Cpixは変わることがない。従って保持容量Caddと液晶容量Cpixとを独立して設定出来るので、画素の設計が容易である。
【0313】
なお、第2の遮光膜BM2と画素電極ITO1の重なる面積を変えると、画素の開口が変わる問題があるが、図38(a)及び図38(b)に示すように、第2の透明基板SUB2に設けられた第1の遮光膜BM1で覆われた領域内で第2の遮光膜BM2と画素電極ITO1の重なる面積を変えることにより、画素の開口が変わる問題を解決することが出来る。
【0314】
また、本実施例では第2の遮光膜BM2をゲート信号線GLに電気的に接続する例を示したが、第2の遮光膜BM2を電気的に浮いた状態で、画素電極ITO1との重なる面積を変えても画素電極の電位低下成分ΔVの差を小さくすることは可能である。第2の遮光膜BM2を電気的に浮いた状態にした場合は、画素電極ITO1との重なる面積を変えた場合は、ソース・ドレイン間容量Cds1や画素電極とドレイン信号線間容量Cds2を変えることが出来る。この場合、入力端子に近い側の画素になる程第2の遮光膜BM2と画素電極ITO1との重なる面積を増やせばよい。
【0315】
しかしソース・ドレイン間容量Cds1及び画素電極ドレイン信号線間容量Cds2を増やすことは、画素間のクロストークの問題があることから、図38(a)、図38(b)に示すように第2の遮光膜BM2をゲート信号線GLに接続する方が好ましい。
【0316】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明による液晶表示装置の製造方法によれば、フリッカの発生を簡単な構成で抑制できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による液晶表示装置の一実施例を示す要部平面図である。
【図2】本発明による液晶表示装置の一実施例を示す等価回路図である。
【図3】本発明による液晶表示装置の画素領域の一実施例を示す平面図である。
【図4】図3のIV−IV線における断面図である。
【図5】図3のV−V線における断面図である。
【図6】図3のVI−VI線における断面図である。
【図7】(a)乃至(d)は本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す説明図である。
【図8】本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す平面図である。
【図9】(a)及び(b)は本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す平面図である。
【図10】(a)及び(b)は本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す平面図である。
【図11】(a)及び(b)は本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す平面図である。
【図12】本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す等価回路図である。
【図13】本発明による液晶表示装置の画素領域の他の実施例を示す平面図である。
【図14】図13のVI−VI線における断面図である。
【図15】TFTアクティブ・マトリックス液晶表示装置の単位画素の等価回路を示す図である。
【図16】TFTアクティブ・マトリックス液晶表示装置の駆動波形図である。
【図17】液晶表示パネルの1ライン分の等価回路である。
【図18】(a)は端子側の、(b)は中央部の、(c)は終端側の画素の薄膜トランジスタTFTの駆動波形図である。
【図19】薄膜トランジスタ基板SUB1の製造方法を示す工程図である。
【図20】薄膜トランジスタ基板SUB1の製造方法を示す工程図である。
【図21】薄膜トランジスタ基板SUB1の製造方法を示す工程図である。
【図22】(a)はホトリソグラフィにより薄膜トランジスタ基板SUB1にパターンを形成する方法を示す図、(b)はホトマスクのパターンの例を示す図である。
【図23】(a)はホトリソグラフィにより薄膜トランジスタ基板SUB1にパターンを形成する他の方法を示す図、(b)はホトマスクのパターンの他の例を示す図である。
【図24】ゲート信号線の左右両端に走査信号線駆動回路部104を設けた、他の実施例の、液晶表示装置の等価回路である。
【図25】本発明を適用した、横電界方式のアクティブ・マトリックス液晶表示装置の単位画素を示す平面図である。
【図26】図25の3−3切断線における断面を示す図である。
【図27】(a)及び(b)は本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す、画素の主要部分の平面図である。
【図28】(a)及び(b)は本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す、画素の主要部分の平面図である。
【図29】(a)及び(b)は本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す画素部の平面図である。
【図30】図29のIV−IV線における断面図である。
【図31】図29のV−V線における断面図である。
【図32】図29のVI−VI線における断面図である。
【図33】(a)及び(b)は本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す、画素の主要部分の平面図である。
【図34】(a)及び(b)は本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す、画素の主要部分の平面図である。
【図35】(a)及び(b)は本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す、画素の主要部分の平面図である。
【図36】(a)及び(b)は本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す、画素の平面図である。
【図37】(a)及び(b)は本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す、画素の平面図である。
【図38】(a)及び(b)は本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す、画素の平面図である。
【図39】本発明による液晶表示装置の製造方法の一実施例を示す説明図である。
【図40】本発明による液晶表示装置の製造方法によって得られる画素パターンの一実施例を示す平面図である。
【図41】本発明による液晶表示装置の製造方法の他の実施例を示す説明図である。
【図42】本発明による液晶表示装置の製造方法の他の実施例を示す説明図である。
【図43】本発明による液晶表示装置の製造方法の他の実施例を示す説明図である。
【図44】本発明による液晶表示装置の製造において試料の特性を得るための一つの工程を示すための説明図である。
【図45】本発明による液晶表示装置の製造において試料の特性を得るための一つの工程を示すための説明図である。
【図46】本発明による液晶表示装置の製造において試料の特性を得るための一つの工程を示すための説明図である。
【図47】本発明による液晶表示装置の製造において試料の特性を得るための一つの工程を示すための説明図である。
【図48】本発明による液晶表示装置の製造において試料の特性を得るための一つの工程を示すための説明図である。
【図49】本発明による液晶表示装置の製造において試料の特性を得るための一つの工程を示すための説明図である。
【図50】本発明による液晶表示装置の製造において試料の特性を得るための一つの工程を示すための説明図である。
【図51】本発明による液晶表示装置の製造において試料の特性を得るための一つの工程を示すための説明図である。
【符号の説明】
GL…ゲート信号線、DL…ドレイン信号線、ITO1…画素電極、TFT…薄膜トランジスタ、GI…ゲート絶縁膜、AS…半導体層、SD1…ソース電極、SD2…ドレイン電極。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a liquid crystal display device, and more particularly to a method of manufacturing an active matrix type liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
This type of liquid crystal display device includes a gate signal line extending in the x direction and arranged in parallel in the y direction on a liquid crystal side surface of one transparent substrate of a pair of transparent substrates arranged to face each other via a liquid crystal. A drain signal line extending in the y direction and arranged in parallel in the x direction is provided, and each region surrounded by these signal lines is defined as a pixel region.
[0003]
Each pixel region includes a thin film transistor that is turned on by a scanning signal from the gate signal line, and a pixel electrode to which a video signal from the drain signal line is applied via the turned on thin film transistor. ing.
[0004]
Such a liquid crystal display device can be configured with good contrast, and has become an indispensable technique particularly for color liquid crystal display devices.
[0005]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-258261 discloses a prior art in which the TFT size increases toward the end of the gate bus line in order to prevent the TFT driving capability near the end from being lowered due to waveform distortion of the gate bus line. There is. However, the above prior art has no idea of making the amount of voltage (ΔV) entering the pixel electrode constant through the gate-source capacitance (Cgs) without changing the size of the TFT.
[0006]
Therefore, in the prior art described above, since the size of the TFT is different for each place of the display region, the driving condition of the TFT is different for each place, and it is difficult to find the optimum driving condition of the liquid crystal display device. There is a problem that the design of the system becomes complicated.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a liquid crystal display device, a flickering of a screen called a so-called flicker has occurred as a problem that cannot be ignored due to the trend toward larger size and higher definition in recent years. In particular, it has become a problem that cannot be ignored in a liquid crystal display device having a diagonal length of 34 cm (13 type) or more in the display area.
[0008]
Accordingly, as a result of pursuing the cause of flicker, the present inventors have found the following.
[0009]
First, since the gate signal line must be formed long, the waveform distortion occurs due to the influence of the resistance and capacitance of the signal line, and the scanning signal line input to the terminal signal side.
[0010]
This waveform distortion delays the gate-off timing of the thin film transistor and reduces the source electrode potential lowering component due to the voltage jumping through the gate-source capacitance when the gate is turned off. This means that the source electrode potential on the termination side becomes higher than the input terminal side of the gate signal line.
[0011]
For this reason, the electrode (common electrode) opposed to the pixel electrode via the liquid crystal is applied with a constant potential uniformly within the display surface, so that the voltage applied to the liquid crystal is the input terminal of the gate signal line. Will be different on the side and end side.
[0012]
In order to avoid polarization of the liquid crystal, alternating drive is performed to invert the potential applied to the liquid crystal, so that the magnitude relationship between the applied voltage of the liquid crystal is changed between the input terminal side and the termination side of the gate signal line. Inversion occurs every half cycle of the drive, resulting in flickering of the screen due to luminance changes.
[0013]
Particularly, a 13-type liquid crystal display device has a display area of 20 cm in length and 27 cm in width, the length of the gate signal line is 27 cm or more, and the gate-source capacitance is increased on the input terminal side and the termination side of the gate signal line. The difference between the voltages jumping in through the circuit becomes so large that it cannot be ignored.
[0014]
Therefore, in a liquid crystal display device having a gate signal line length of 27 cm or more (13 type or more), it has become difficult to completely eliminate flicker only by adjusting the potential of the common electrode.
[0015]
In addition, when forming each signal line and thin film transistor by selective etching using photolithography technology, the pattern of the thin film transistor in each pixel region is completely uniform due to distortion of the optical system of the exposure apparatus or deflection of the transparent substrate. It has become difficult.
[0016]
In this case, if the gate-source capacitance of the thin film transistor is not uniform due to the variation in the pattern, the amount of decrease in the source potential due to the gate-source capacitance when the gate is turned off is not constant in the screen.
[0017]
Therefore, even in this case, the screen flickers due to the luminance change for the same reason as described above.
[0018]
The present invention has been made based on such circumstances, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a liquid crystal display device capable of completely suppressing the occurrence of flicker even in a liquid crystal display device having a large display screen.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
[0020]
That is, a method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention includes a plurality of pixels and a scanning signal line for grouping some of these pixels and responsible for driving the pixels in each group. As a sample,
Obtaining a correction value for making the capacitance in each pixel constant along the extending direction of the scanning signal line in relation to the extending distance of the scanning signal line;
Determining each section that defines the extension distance of the scanning signal line corresponding to each section that defines the correction value; and
And a step of performing capacitance correction according to the correction value of the section corresponding to each of the pixels corresponding to each section of the extension distance of the scanning signal line.
[0021]
The manufacturing method of the liquid crystal display device configured as described above can determine the required capacitance correction value for each section that divides the extension distance of the scanning signal line based on the above-described sample, and the capacitance correction. The capacity can be corrected based on the value.
[0022]
For this reason, it becomes possible to make the capacitance of each pixel formed along the extending direction of the scanning signal line substantially uniform by a very simple method.
[0023]
Therefore, it is possible to obtain a liquid crystal display device that can completely suppress the occurrence of flicker even in a liquid crystal display device having a large display screen.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0025]
Embodiment 1
<< Equivalent circuit of LCD panel >>
FIG. 2 is a circuit diagram showing an equivalent circuit on one transparent substrate (TFT substrate) side among the transparent substrates constituting the liquid crystal display panel. Although this figure is a circuit diagram, it is drawn corresponding to the actual geometric arrangement.
[0026]
On the surface of the TFT substrate TFT-LCD in FIG. 2 on the liquid crystal side, there are gate signal lines (also referred to as scanning signal lines) GL extending in the x direction and arranged in parallel in the y direction, and these gate signal lines GL. A drain signal line (also referred to as a video signal line) DL that is insulated, extends in the y direction, and is juxtaposed in the x direction is formed.
[0027]
A rectangular region surrounded by the gate signal line GL and the drain signal line DL constitutes a pixel region, and a scanning signal (voltage) from one gate signal line GL is supplied to each pixel region. And a pixel electrode ITO1 to which a video signal (voltage) supplied from one drain signal line is applied via the turned-on thin film transistor TFT.
[0028]
The pixel electrode ITO1 is composed of a transparent conductive layer made of, for example, Indium-Tin-Oxide.
[0029]
Further, an additional capacitance element Cadd is provided between the pixel electrode ITO1 and the other gate signal line GL so that a video signal applied to the pixel electrode ITO1 can be accumulated for a long time when the thin film transistor TFT is turned off. ing.
[0030]
Note that each pixel electrode ITO1 is marked with one of R, G, and B, which indicates the three primary colors red, green, and blue, and the corresponding color in each pixel region. Is supposed to be in charge. Specifically, a filter of a color corresponding to the filter substrate (second transparent substrate SUB2) side disposed to face the TFT substrate (first transparent substrate SUB1) is formed.
[0031]
In such a display panel, a scanning signal line drive circuit unit 104 and a video signal line drive circuit unit 103 are connected as external circuits.
[0032]
A scanning signal is sequentially input from the scanning signal line driving circuit 104 to each gate signal line, and a video signal is input from the video signal line driving circuit unit 103 to each drain signal line in accordance with the timing.
[0033]
Further, a power supply unit 102 and a controller unit 101 are connected to the scanning signal line drive circuit unit 104 and the video signal line drive circuit unit 103 so that power is supplied to each circuit unit and signals are transmitted. It has become.
[0034]
A black matrix layer is formed on the surface of the liquid crystal side of another transparent substrate (filter substrate) arranged opposite to the TFT substrate TFT with the liquid crystal in this way so as to frame the frame of the pixel region. A color filter is formed so as to cover the pixel region and to have its periphery superimposed on the black matrix layer BM.
[0035]
And the common electrode which consists of a transparent conductive layer is formed through the protective film formed also covering these black matrix layers and a color filter.
[0036]
Further, an alignment film for regulating the alignment of the liquid crystal is formed on the upper surface of the common electrode.
[0037]
<Pixel area configuration>
FIG. 3 is a plan view showing a specific configuration of the pixel region corresponding to the dotted frame A in FIG.
[0038]
3 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3, FIG. 5 is a sectional view taken along line V-V, and FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI.
[0039]
First, gate signal lines GL extending in the x direction and arranged in parallel in the y direction are formed on the liquid crystal side surface of the transparent substrate SUB1.
[0040]
This gate signal line GL is made of a material in which an aluminum oxide film AOF (formed by anodization) is formed on the surface of a conductive layer gl made of, for example, aluminum.
[0041]
A pixel electrode ITO1 made of a transparent conductive film (for example, Indium-Tin-Oxide) is formed in most of the pixel region surrounded by the gate signal line GL and a drain signal line DL described later.
[0042]
A part of the pixel region on the gate signal line GL on the lower left side of the drawing is a formation region of the thin film transistor TFT. In this region, for example, a gate insulating film GI made of SiN, a semiconductor layer made of i-type amorphous Si The AS, the drain electrode SD2, and the source electrode SD1 are sequentially stacked.
[0043]
It should be understood that the source and drain are originally determined by the bias polarity between them, and the polarity is inverted during operation in the circuit of this liquid crystal display device, so that the source and drain are interchanged during operation. However, in this specification, the electrode directly connected to the pixel electrode ITO1 is expressed as a source electrode.
[0044]
The drain electrode SD2 and the source electrode SD1 are formed simultaneously with the drain signal line DL.
[0045]
That is, the drain signal line DL is formed in the formation region on the gate insulating film GI of the thin film transistor TFT, the insulating film GI formed simultaneously with the formation of the semiconductor layer AS, and the semiconductor layer AS. It is formed of a laminate (see FIG. 5). The reason why the insulating film GI and the semiconductor layer AS are formed in the formation region of the drain signal line DL is, for example, to reduce the step over the drain signal line DL.
[0046]
The drain electrode SD2 of the thin film transistor TFT is formed integrally with the drain signal line DL, and the source electrode SD1 is formed apart from the drain electrode SD2 by a predetermined channel length and extends to a part of the pixel electrode ITO1. It is formed by being directly superimposed.
[0047]
Further, as shown in FIG. 6, the additional capacitor element Cadd forms a gate signal line (another gate signal line adjacent to the gate signal line for driving the thin film transistor TFT) GL simultaneously with one electrode and the drain signal line DL. The conductive layer ITO2 formed simultaneously with the conductive layer d1 and the pixel electrode ITO1 is used as the other electrode, and an aluminum oxide film AOF (silicon nitride film GI) that is an insulating film interposed therebetween may be used. ) As a dielectric film.
[0048]
The insulating film GI and the semiconductor layer AS are formed simultaneously with their formation in the thin film transistor TFT, and the conductive layer d1 which is the other electrode extends directly to a part of the pixel electrode ITO1 and directly. Overlaid.
[0049]
A protective film PSV1 made of SiN is formed on the surface of the pixel region configured in this way, so as to avoid characteristic deterioration due to direct contact of the liquid crystal with the thin film transistor TFT.
[0050]
In addition, an alignment film (not shown) for regulating the alignment of the liquid crystal is formed over the entire surface of the protective film PSV1.
[0051]
<< TFT operation >>
FIG. 15 is a diagram showing an equivalent circuit of a unit pixel of the TFT active matrix liquid crystal display device.
[0052]
The thin film transistor TFT is turned on by biasing the gate electrode with a positive voltage with respect to the source electrode (the resistance value between the source and the drain is reduced), and turned off by making the bias supplied to the gate electrode close to zero. It has a transfer characteristic that the state, that is, the resistance value between the source and the drain becomes large.
[0053]
FIG. 16 is a waveform diagram for explaining an example of the operation of the liquid crystal display device shown in FIG.
[0054]
It should be noted that the signals VG, VD and the voltage PXV of the pixel PIX shown in FIG. 16 are the same as those of the signals VG, VD and PXV in order to prevent the distinction between the waveforms due to their overlapping. They are drawn in time order.
[0055]
The video signal (drain signal) VD supplied from the video signal line DL is written to the pixel PIX coupled to the gate signal line Gi (GL) selected according to the high level of the scanning signal (gate signal) VG. . At this time, as indicated by a dotted line in FIG. 16, the voltage PXV of the pixel PIX corresponds to the fact that the TFT to be turned on has a resistance component and the pixel PIX is the capacitive element Cpix. Stand up according to a constant. In FIG. 16, initially, a video signal VD of a positive level that brings a pixel (or a liquid crystal cell) to a high gradation state is shown. In response to the selection of the next gate signal line Gi + 1 (GL), the scanning signal VG shown in FIG. 16 is changed from the high level selection level to the low level non-selection level. As a result, the TFT is turned off, so that the written video signal VD is held in the pixel PIX acting as the capacitive element Cpix. In response to the switching of the scanning signal VG from the high level to the low level, the pixel voltage PXV is changed to the pixel PIX (or an electrode connected to the pixel electrode among the source electrode or drain electrode of the TFT. ) And a parasitic capacitance Cgs between the gate electrodes of the TFTs causes a potential drop component ΔV. Note that the voltage jumping into the pixel PIX due to the gate-source coupling Cgs by switching the scanning signal VG from low level to high level can be canceled by writing the video signal VD from the drain line Xi (DL). The voltage jumping into the pixel PIX when the scanning signal VG is switched from the high level to the low level cannot be canceled by writing the video signal VD.
[0056]
In FIG. 16, the video signal VD having a low gradation level is supplied for one frame thereafter.
[0057]
In general, since the liquid crystal display device performs AC driving, the polarity of the video signal VD is switched between positive and negative for each cycle of the scanning signal VG.
[0058]
That is, as shown in FIG. 16, when the scanning signal VG is again set to the high level selection level, the video signal VD is set to the desired negative gradation level. FIG. 16 shows an example in which the negative polarity high gradation level is used. Also in this case, since the TFT to be turned on has a resistance component and the pixel PIX is the capacitive element Cpix, the voltage PXV of the pixel falls according to a time constant corresponding thereto. In response to selection of the next gate signal line Gi + 1 (not shown), the scanning signal VG shown in FIG. 16 is changed from the high level selection level to the low level non-selection level. As a result, the TFT is turned off, so that the video signal VD is held in the pixel PIX acting as the capacitive element Cpix.
[0059]
In response to the switching of the scanning signal VG from the high level to the low level, the voltage PXV of the pixel has a potential drop component ΔV similar to the above due to the parasitic capacitance Cgs between the gate electrode and the source electrode of the TFT. As in the case of the positive polarity, when the scanning signal VG is switched from the low level to the high level, the voltage jumping into the pixel PIX due to the gate-source coupling Cgs is canceled by the writing of the video signal VD from the drain signal line Xi. However, the voltage jumping into the pixel PIX when the scanning signal VG is switched from the high level to the low level cannot be canceled by the writing of the video signal VD. Accordingly, even in the negative polarity, the voltage jumping into the pixel PIX due to the gate-source coupling Cgs similarly to the positive polarity lowers the pixel voltage PXV in the negative direction.
[0060]
In FIG. 16, the video signal VD having a low negative polarity gradation level is supplied for one frame thereafter.
[0061]
As described above, when the scanning signal VG changes from the high level to the low level in both the positive polarity and the negative polarity of the liquid crystal AC drive, the pixel voltage PXV is written by the parasitic capacitance Cgs between the gate electrode and the source electrode of the TFT. With respect to the level of the video signal VD at the time, as shown by a dotted line in FIG.
[0062]
Accordingly, the bias voltage Vcom applied to the common electrode COM of the liquid crystal display panel is a substantially intermediate level between the positive polarity and the negative polarity of the voltage PXV of the pixel, as shown by a two-dot chain line in FIG. Optimal common electrode voltage). That is, the liquid crystal can be substantially AC driven by applying an optimal common electrode voltage in consideration of the potential drop ΔV of the pixel voltage PXV to the common electrode COM.
[0063]
If the bias voltage Vcom applied to the common electrode COM deviates from the optimum common electrode voltage described above, a difference occurs in the voltage Vlc applied to the liquid crystal during the period of the positive polarity and negative polarity of the liquid crystal AC drive, and flicker and This causes a periodic luminance change, and the display image quality is significantly reduced.
[0064]
<Operation of storage capacitor>
In FIG. 15, Cgs is a parasitic capacitance formed between the gate electrode and the source electrode of the thin film transistor TFT described above. The dielectric of the parasitic capacitance Cgs is an interlayer insulating film between the gate electrode and the source electrode. Cpix is a liquid crystal capacitance formed between the transparent pixel electrode PIX and the common transparent pixel electrode COM. The dielectric film of the liquid crystal capacitor Cpix is a liquid crystal and an alignment film. Vlc is a voltage applied to the liquid crystal.
[0065]
The storage capacitor element Cadd serves to reduce the influence of the potential change ΔVG of the scanning signal on the pixel electrode potential PXV when the thin film transistor TFT is switched. When this state is expressed by an expression, expression 1 is obtained.
[0066]
[Expression 1]
ΔV = {Cgs / (Cgs + Cds1 + Cds2 + Cadd + Cpix)} × ΔVG Equation 1
Here, ΔV represents the potential lowering component of the pixel voltage PXV due to the potential change ΔVG of the scanning signal described above. This potential lowering component ΔV causes a direct current component applied to the liquid crystal. However, as the storage capacitor Cadd is increased, the potential lowering component ΔV of the pixel voltage PXV can be reduced. In addition, the storage capacitor element Cadd also has an action of extending the discharge time, and accumulates video information after the thin film transistor TFT is turned off. Reduction of the DC component applied to the liquid crystal can improve the life of the liquid crystal and reduce so-called burn-in in which the previous image remains when the liquid crystal display screen is switched.
[0067]
15 and Formula 1, Cds1 is a parasitic capacitance between the source electrode SD1 and the drain electrode SD2 of the thin film transistor, and is also a capacitance between the pixel electrode PIX and the drain signal line Di.
[0068]
Cds2 represents the parasitic capacitance between the pixel electrode PIX and the drain signal line Di + 1 adjacent thereto, and Cgd represents the parasitic capacitance between the gate electrode and the drain electrode.
[0069]
As shown in FIG. 3, since the gate electrode GL is enlarged so as to cover the i-type semiconductor layer AS, an overlap area with the source electrode SD1 and the drain electrode SD2 is increased, and thus the parasitic capacitance Cgs is increased. The electrode potential PXV has the adverse effect of being easily affected by the scanning signal VG. However, the provision of the storage capacitor element Cadd has an effect that the pixel electrode potential PXV is hardly affected by the parasitic capacitance Cgs.
[0070]
In this embodiment, since the capacitance of the pixel is approximately 150 fF, the capacitance of the storage capacitor element Cadd is set to approximately 100 fF in consideration of writing characteristics. Since the parasitic capacitance Cgs is approximately 15 fF, the capacitance of the storage capacitor element Cadd is 6 times or more of the parasitic capacitance Cgs.
[0071]
2, 3, and 6, an example of the additional capacitance method in which the storage capacitor Cadd is formed by overlapping a part of the gate signal line GL of the adjacent pixel and the pixel electrode ITO <b> 1 through an insulating film. Although the storage capacitor Cadd is not limited to this, as shown in FIGS. 12, 13, and 14, a capacitor line CL is provided separately from the gate signal line GL to insulate the capacitor line CL from the pixel electrode ITO1. A storage capacitor method in which the storage capacitor Cadd is formed by overlapping with a film may be used. In this embodiment, the additional capacitance method has an advantage that the aperture ratio can be increased and a disadvantage that the distributed capacitance of the gate signal line GL is increased. Further, in this embodiment, the storage capacitor method has an advantage that the distributed capacity of the gate signal line GL can be reduced, a disadvantage that the aperture ratio is reduced by providing the capacitor line CL, and a manufacturing process is increased.
[0072]
<< Measures to prevent variation in parasitic capacitance Cgs >>
Conventionally, since the display area of the liquid crystal display device was smaller than the 10 type (diagonal 25.4 cm), there was little variation in manufacturing the parasitic capacitance Cgs between the gate electrode and the source electrode, and the optimum common applied to the common electrode COM The electrode voltage Vcom is uniquely determined.
[0073]
However, when the display area of the liquid crystal display device is larger than 13 type (diagonal 34 cm), the manufacturing variation of the parasitic capacitance Cgs increases, and the optimum common electrode voltage Vcom applied to the common electrode COM is different for each part of the display area. However, there is a problem that it cannot be determined uniquely.
[0074]
In order to solve the above problem, in this embodiment, in particular, in the source electrode SD1 of the thin film transistor TFT, as shown in FIG. 1 which is an enlarged view thereof, the portion connected to the pixel electrode ITO1 and the gate electrode The width of the overlapping portion is smaller than the channel width w of the thin film transistor.
[0075]
That is, in the figure, the drain electrode SD2 is formed to extend from the drain signal line DL on the gate signal line GL along the traveling direction thereof and then bend toward the pixel electrode ITO1.
[0076]
In this case, it is a bent portion directed toward the pixel electrode ITO1 that substantially functions as the drain electrode SD2, and its length determines the channel width w of the thin film transistor TFT.
[0077]
The source electrode SD1 is arranged opposite to the bent portion of the drain electrode SD2 and spaced apart by an amount corresponding to the channel length l, and is extended to the pixel electrode ITO1 side as it is to be connected to the pixel electrode ITO1. It is illustrated.
[0078]
Therefore, the length of the side of the source electrode SD1 facing the drain electrode SD2 is the channel width.
[0079]
Here, the length of the width w0 perpendicular to the extending direction of the source electrode SD1 is smaller than the channel width w.
[0080]
Even when the source electrode SD1 configured as described above is formed, for example, by being displaced in the y direction in the drawing, the area of the overlapping portion of the source electrode SD1 with respect to the gate signal line GL varies greatly. Never do. This is because the width w0 perpendicular to the extending direction of the source electrode SD1 is formed to be relatively small.
[0081]
Further, when a positional shift occurs in the x direction in the figure, there is no change in the area of the overlapping portion of the source electrode SD1 with respect to the gate signal line GL.
[0082]
For this reason, even if a positional shift occurs in the rotation direction θ, the area of the overlapping portion of the source electrode SD1 with respect to the gate signal line GL does not change greatly.
[0083]
Therefore, the thin film transistor TFT in each pixel region can form the capacitance Cgs between the gate electrode and the source electrode almost uniformly, and the occurrence of flicker can be suppressed.
[0084]
Such an effect is not obtained only by the pattern of the drain electrode SD2 and the source electrode SD1 shown in FIG. 1, but for example, as shown in FIG. 7A to FIG. 7D. Needless to say, the pattern can be obtained similarly.
[0085]
In this case, in the above-described embodiment, the source electrode SD1 is configured to have a symmetrical relationship with the drain electrode SD2 except for an extending portion for connection to the pixel electrode ITO1.
[0086]
However, as shown in FIG. 8, the source electrode SD1 may be formed so as to extend in the direction opposite to the pixel electrode ITO1 for connecting to the source electrode SD1 so as to exceed the gate signal line GL. Needless to say.
[0087]
In this case, in order to avoid that the source electrode SD1 is connected to the pixel electrode ITO1 in the adjacent pixel region, the gate signal line GL is provided with a partially cutout GLC. It is configured to exceed.
[0088]
In other words, the source electrode SD1 formed integrally with another portion that does not substantially function as an electrode is formed so as to intersect the gate signal line GL.
[0089]
Even if the source electrode SD1 configured in this way is formed with a positional shift in the y direction as well as the x direction in the drawing, for example, the gate signal line GL of the source electrode SD1 is formed. The area of the overlapped portion with respect to does not change at all.
[0090]
For this reason, even if a positional shift occurs in the rotation direction θ, the area of the overlapping portion of the source electrode SD1 with respect to the gate signal line GL does not change at all.
[0091]
Therefore, the thin film transistor TFT in each pixel region can uniformly form the capacitance Cgs between the gate electrode and the source electrode, and the occurrence of flicker can be greatly suppressed.
[0092]
Further, in this embodiment, in particular, in each thin film transistor TFT arranged along the gate signal line GL, the capacitance Cgs between the gate electrode (gate signal line GL) and the source electrode SD1 is equal to that of the gate signal line. It is configured to be small on the input terminal side and large on the termination side.
[0093]
9A shows a thin film transistor on the input terminal side of the gate signal line GL, and FIG. 9B shows a thin film transistor on the terminal side of the gate signal line GL.
[0094]
As is clear from FIGS. 9A and 9B, the semiconductor layer AS on the source electrode SD1 side of the thin film transistor TFT shown in FIG. 9B is formed larger than that shown in FIG. 9A. As a result (the excess is indicated by symbol I), the capacitance Cgs between the gate signal line GL and the source electrode SD1 of the thin film transistor TFT on the termination side is increased.
[0095]
That is, the area in which the semiconductor layer AS in the vicinity of the source electrode of the thin film transistor on the terminal side overlaps with the gate signal line GL is larger than the area in which the semiconductor layer AS in the vicinity of the source electrode of the thin film transistor on the input terminal side overlaps with the gate signal line GL. Yes.
[0096]
In this case, the capacitance Cgs of each thin film transistor TFT from the input terminal side to the termination side of the gate signal line GL may be configured to increase sequentially, or a plurality of adjacent thin film transistors may be sequentially grouped to form these groups. You may comprise so that it may become large sequentially every time.
[0097]
With this configuration, the shift of the potential of the pixel electrode ITO1 in the positive direction due to the waveform distortion of the scanning signal to the gate signal line GL is shifted in the negative direction of the potential of the pixel electrode ITO1 depending on the capacitance Cgs of the jump voltage. The voltage applied to the liquid crystal on the input terminal side and the terminal side of the gate signal line GL is equalized by canceling out the shift to.
For this reason, flickering of the screen due to luminance change can be suppressed.
[0098]
In general, the writing time for one line in the liquid crystal panel is completed within a time determined by the width of the TFT on signal output from the scanning signal line driving circuit unit 104.
[0099]
However, the TFT on signal is a rectangular pulse whose width is uniquely determined by the horizontal scanning frequency. Generally, a rectangular pulse has a large amount of current change (di / dt) at its rise and fall. It is easily affected by the time constant in the path, and the actual rising and falling waveform is a curved waveform along the time constant curve (hereinafter, this curved waveform is called “waveform distortion” and has a large curvature) In addition, the waveform distortion increases as it approaches the end of the signal path, and therefore the potential drop component ΔV of the pixel voltage PXV becomes the end of the scanning signal line. As a result, the pixel voltage (source electrode potential) on the termination side becomes higher than the input terminal side of the scanning signal line.
[0100]
Such a problem is particularly noticeable when the number of pixels is increased or when the screen size (especially the size in the scanning line direction) is increased.
[0101]
This is because the distributed capacity (Cgs, Cadd, Cgd, etc.) in FIG. 15 increases in proportion to the number of pixels and the screen size.
[0102]
The above problem will be specifically described below.
FIG. 17 is an equivalent circuit for one line of the liquid crystal display panel. In this figure, GTM is an input terminal for a TFT on signal (ie, a terminal connected to the output of the scanning signal line driving circuit 104 in FIG. 2), and this terminal GTM is connected to the scanning signal line driving circuit 104 and the liquid crystal display panel. The wiring 11 is connected to the gate signal line GL of the liquid crystal display panel. R11 and C11 represent a resistance component and a capacitance component of the wiring 11, respectively. The gate signal line GL is equivalent to a pixel unit, and R12 and C12 of each pixel respectively represent a resistance component and a capacitance component (also referred to as distributed capacitance, corresponding to Cgs + Cadd + Cgd) of each pixel.
[0103]
Now, paying attention to the two points a and c of the gate signal line GL, the waveform distortion of the TFT on signal at each point is considered. a is the point closest to the terminal GTM. The TFT on signal at this point a is referred to as VGa for convenience. c is a point farthest from the terminal GTM (in other words, at the end of the scanning signal line). The TFT on signal at this point c is VGc for convenience.
[0104]
18A is a terminal side, FIG. 18B is a central portion, and FIG. 18C is a diagram showing a driving waveform of a TFT on the terminal side. Both signals VGa and VGc are rectangular pulses that change from rising to falling in a predetermined writing period Tx allocated within one horizontal scanning period. The waveform distortion of the signal VGa is very small caused by the time constants of R11 and C11. The waveform distortion of the signal VGc is further increased by adding R12 and C12 of the number of pixels of one line to the time constant of R11 and C11. It is a big thing caused by the time constant included. For this reason, the fall tfr of the signal VGc is considerably delayed compared to the fall tfl of the signal VGa. The degree of delay becomes more prominent as the number of pixels increases and the screen size increases. This is because the above-described distributed capacity (that is, C12) increases.
[0105]
That is, a relationship of tfr> tfl is established, and the difference mainly depends on the size of the distributed capacity.
[0106]
Therefore, from the relationship of Equation 1 described above, the terminal-side pixel voltage drop component ΔVl is larger than the terminal-side pixel voltage drop component ΔVr.
[0107]
Conventionally, it has been common knowledge that the parasitic capacitances (Cgs, Cds1, Cds2) and storage capacitance (Cadd) of a unit pixel are designed to be constant everywhere in the display area in order to equalize the driving conditions of the pixel electrode. It was. Therefore, in the prior art, the optimum common electrode voltage Vcom described above is actually different between the terminal side and the terminal side of the gate signal line GL.
[0108]
However, in the past, the size of the display screen was smaller than 10 type (length 15 cm, width 21 cm) and the gate signal line GL was not long (21 cm or less), so between the pixel on the input terminal side and the pixel on the termination side, The difference in the potential drop component ΔV of the pixel electrode is negligibly small and the drive margin of the liquid crystal display device (especially the margin of the optimum common electrode voltage Vcom) has a margin, so that the problem to be solved by the present invention can be recognized. I could not do it.
[0109]
Therefore, in the conventional technique, when the number of pixels in one line is large, or when the length of the display area in the gate signal line direction becomes long (at least in a liquid crystal display device having a gate signal line length of 27 cm or more), It has become impossible to optimize the voltage applied to the common electrode for all the pixels.
[0110]
In order to solve the above problems, in the above-described embodiments, the capacitance Cgs is made different by making the size of the semiconductor layer AS on the source electrode SD1 side of the thin film transistor TFT different.
[0111]
In the above-described embodiment, since the size of the semiconductor layer AS is changed in a portion other than the channel formation region (region between the source electrode SD1 and the drain electrode SD2) of the thin film transistor TFT, the gate-source capacitance Cgs is input. By changing between the terminal side and the terminal side, the TFT size (specifically, channel length l and channel width w) does not change, and the design of the liquid crystal display device is easy.
[0112]
Further, as is apparent from Equation 1, the method of adjusting the potential drop component ΔV of the pixel electrode so as to reduce the difference between the pixels is a method of adjusting the gate-source capacitance Cgs as in the above-described embodiment. The method of adjusting the storage capacitor element Cadd, the method of adjusting the liquid crystal capacitor Cpix (specifically, the area of the pixel electrode ITO1 or the distance between the pixel electrode ITO1 and the common electrode COM (not shown)), A method of adjusting the inter-drain capacitance Cds1 or a method of adjusting the parasitic capacitance Cds2 between the pixel electrode ITO1 and the drain signal line DL adjacent thereto may be used.
[0113]
However, in the above-described embodiment in which the gate-source capacitance Cgs is adjusted, as is clear from the fact that the numerator of Formula 1 is composed of only the gate-source capacitance Cgs, the gate-source capacitance Cgs is small. With the amount of change, the potential drop component ΔV of the pixel electrode can be adjusted with a wide dynamic range. Therefore, in the above-described embodiment, the space for changing the gate-source capacitance Cgs is small, so that the aperture ratio of the pixel can be increased.
[0114]
Further, if the gate-source capacitance Cgs, the holding capacitance element Cadd, the liquid crystal capacitance Cpix, the source-drain capacitance Cds1, and the pixel electrode drain signal line capacitance Cds2 are adjusted in combination, the potential lowering component of the pixel electrode can be achieved with a wider dynamic range. ΔV can be adjusted.
[0115]
When the potential drop component ΔV of the pixel electrode is adjusted by the storage capacitor element Cadd, the liquid crystal capacitor Cpix, the source / drain capacitor Cds1 or the pixel electrode drain signal line capacitor Cds2, these capacitors constitute the denominator of Equation 1. As is clear from the above, the pixel (a) on the input terminal side in which the capacitance is reduced in the pixel (c) on the terminal side where the distortion of the scanning signal driving waveform is large and the distortion in the scanning signal driving waveform is small. And increase their capacity.
[0116]
Further, the method of adjusting the gate-source capacitance Cgs is not limited to adjusting the overlapping area of the semiconductor layer AS with the gate signal line GL. As shown in FIG. 10, the source electrode SD1 with respect to the gate signal line GL The gate signal line GL in the overlap region is formed by extending a projection GLP as shown in the figure, and the area of the projection GLP is small on the input terminal side of the gate signal line GL and large on the termination side. However, the same effect can be obtained.
[0117]
Furthermore, as shown in FIG. 11, it goes without saying that the overlap region of the source electrode SD1 with respect to the gate signal line GL may be made different by changing the length in the width direction of the gate signal line GL.
[0118]
That is, each pixel region arranged along the gate signal line GL is grouped into a plurality of adjacent pixel regions, and the gate signal line GL of each grouped pixel region is connected from the input terminal side to the termination side. The width is gradually widened (the width of the source electrode SD1 on the side connected to the pixel electrode ITO1 is widened).
[0119]
In the case of a liquid crystal display device adopting the storage capacitor method for the storage capacitor Cadd shown in FIGS. 12, 13, and 14, the area where the pixel electrode ITO1 and the capacitor line CL overlap is changed from the input terminal side to the termination side. The potential decreasing component ΔV of the pixel electrode can also be adjusted by gradually increasing the width. In the embodiment shown in FIGS. 13 and 14, the potential lowering component ΔV is adjusted by adjusting the width W3 of the capacitance line CL.
[0120]
The storage capacitor type liquid crystal display device has a feature that the influence of the waveform distortion of the scanning signal VG can be reduced because the distribution capacity of the gate signal line GL is small. However, even in the storage capacitor type liquid crystal display device, the gate-source capacitance Cgs and the holding capacitor Cadd are adjusted to reduce the difference between the potential drop component ΔV between the input terminal side and the termination side as in the above-described embodiment. Since the influence of the waveform distortion of the scanning signal VG can be completely eliminated, a liquid crystal display device having the largest display screen can be realized.
[0121]
Further, the distortion of the signal waveform input to the gate signal line GL monotonously increases from the input end to the end.
[0122]
The part b in FIG. 17 shows the central part of the gate signal line (scanning signal line) GL, and the TFT drive waveform of that part is shown in FIG. FIG. 18A shows the TFT drive waveform on the input terminal side shown in FIG. 17A, and FIG. 18C shows the TFT drive waveform on the termination side shown in c of FIG. As is clear from comparison between FIGS. 18A, 18B, and 18C, the falling time tf of the scanning signal VGb in the central portion is equal to the falling time tfl on the input terminal side and the rising time on the termination side. It is during the down time tfr. That is, there is a relationship of tfl <tf <tfr. Therefore, in the conventional liquid crystal display device designed so that the parasitic capacitance is the same for all pixels, the potential drop component ΔV of the pixel electrode in the central portion is the potential drop component ΔVl on the input terminal side and the potential on the output terminal side. It is between the lowering components ΔVr. That is, there is a relationship of ΔVl> ΔV> ΔVr.
[0123]
Therefore, the amount of shift in the positive direction of the voltage of the pixel electrode ITO corresponding to the central portion of the gate signal line GL is larger than that of the pixel electrode ITO corresponding to the input end of the gate signal line GL, and the end of the gate signal line GL Less than the corresponding pixel electrode ITO.
[0124]
Therefore, the capacitance Cgs between the gate electrode of the thin film transistor TFT connected to the central portion of the gate signal line GL and the source electrode SD1 is larger than the capacitance Cgs of the thin film transistor TFT connected to the input terminal of the gate signal line GL, By making it smaller than the capacitance Cgs of the thin film transistor TFT connected to the terminal of the line GL, the leakage component of the gate signal jumping into the pixel electrode ITO at the input end and the terminal and the pixel electrode ITO at the center can be made uniform. The common electrode voltage does not differ between the input end and terminal pixels and the central pixel, and flicker does not occur in the central portion of the display area.
[0125]
Note that here, the pixel electrode ITO1 at the input end and the terminal end of the gate signal line is discussed in terms of the pixel electrode ITO1 that contributes to display, such as the pixel electrode ITO1 shielded by the light shielding film and the pixel electrode of an incomplete pixel. Needless to say, the pixel electrode ITO1 that does not contribute to the display is considered to be excluded because it is not related to flicker.
[0126]
However, the pixel C corresponding to the pixel electrode ITO1 that is shielded from light by the pixel electrode ITO1 at the input end and the terminal end of the gate signal line also has the capacitance Cgs of the thin film transistor TFT on the end side rather than the capacitance Cgs of the thin film transistor TFT on the input end side. By adopting a large configuration, a direct current component is not added to the liquid crystal, and the effect of improving the life of the liquid crystal can be achieved.
[0127]
In this embodiment, there is provided a liquid crystal display device provided with a countermeasure for preventing flicker due to waveform distortion of a scanning signal input to the gate signal line GL and a countermeasure for preventing flicker due to positional deviation of the source electrode SD1 due to distortion of the optical system of the exposure apparatus. Although described, it goes without saying that any one of these preventive measures may be taken.
[0128]
However, the liquid crystal display device in which the countermeasure for preventing flicker due to the positional deviation of the source electrode SD1 is applied to the flicker prevention countermeasure due to the waveform distortion of the scanning signal input to the gate signal line GL, thereby reducing the potential drop component ΔV of the pixel electrode. Adjustment can be performed with high accuracy, and even when the display area is expanded to the maximum level, a drive margin (particularly, a margin for the common electrode voltage Vcom) of the liquid crystal display panel can be sufficiently secured.
[0129]
<Capacity correction method>
Next, an embodiment of a method for correcting the capacitance of each pixel and making the capacitance of each pixel uniform along the extending direction of the scanning signal line will be described with reference to FIG.
[0130]
FIG. 5A is a graph showing a capacitance correction value (in this case, Cgs as an example) when the horizontal direction is the scanning signal line extending direction.
[0131]
Here, this graph is, for example, data from a liquid crystal display device (sample) in which each pixel is formed as a uniform pattern, but it is not necessarily limited to a liquid crystal display device having pixels having a uniform pattern. There is no. This is because the capacity may be further corrected using the liquid crystal display device whose capacity is corrected as a sample. A method for obtaining this graph will be described in detail later.
[0132]
FIG. 5B shows the display area (pixel aggregate) AR of the liquid crystal display device to be subjected to capacitance correction in association with the graph.
[0133]
First, in FIG. 4A, the correction values are divided at regular intervals, for example. In this embodiment, the correction value is divided into six equal parts. However, the number of partitions is not necessarily limited to this value. However, the number of sections is small when the characteristic curve of FIG. 39A is gentle, and when it is abrupt, it is sufficient to prevent the occurrence of flicker on the display area surface.
[0134]
Then, the display area is divided into six areas from the A area to the F area in accordance with the scanning signal line extending method according to the section of the correction value. Here, for example, taking the A region as an example, all the A regions are in the extending direction of the video signal lines orthogonal to the scanning signal lines. This is based on the reason that each pixel formed in the extending direction of the video signal line has substantially the same condition in terms of capacitance.
[0135]
In each section of the scanning signal line extending method, the correction amount for the A region of the B region, the correction amount for the B region of the C region, the correction amount for the C region of the D region, the correction amount for the D region of the E region, The correction amounts for the F region and the E region are all the same. This is because each of these areas is an area obtained by dividing the correction values at equal intervals and corresponding to the sections.
[0136]
FIG. 40 shows an example in which the patterns of the source electrode SD1, the semiconductor layer AS, and the gate insulating film GI of the thin film transistor TFT are changed in each of these regions. 40 is a diagram corresponding to FIG. 1, and is not limited thereto. Needless to say, the present invention can be applied to each of the above-described embodiments and each of the embodiments described later.
[0137]
In the figure, for example, (a) shows the pattern of the thin film transistor TFT in the B region, (b) shows the pattern of the thin film transistor TFT in the C region, and (c) shows the pattern of the E region.
[0138]
In FIG. 4A, the source electrode SD1, the semiconductor layer AS, and the gate insulating film GI of the thin film transistor TFT each have a protrusion PR protruding outward, and the area corresponding to the protrusion PR is increased. ing.
[0139]
Here, the protrusion PS corresponds to a minimum unit pattern (a pattern determined arbitrarily by a designer, not a reference minimum unit) used in capacity correction according to the present embodiment. And serves as a reference pattern for correcting the capacitance of each thin film transistor TFT in the C region, D region, E region, and F region.
[0140]
That is, in FIG. 8B, the source electrode SD1, the semiconductor layer AS, and the gate insulating film GI of the thin film transistor TFT are respectively formed with protrusions PR protruding outward, as in FIG. However, the area of the protrusion PR is doubled as compared with FIG. In other words, each of the source electrode SD1, the semiconductor layer AS, and the gate insulating film GI of the thin film transistor TFT is provided with two pieces having the same area as the protrusion PR shown in FIG.
[0141]
In FIG. 8C, the source electrode SD1, the semiconductor layer AS, and the gate insulating film GI of the thin film transistor TFT each have an area PR of the protrusion protruding outward, which is four times that of FIG. It has become.
[0142]
That is, as is clear from this, one projection PR (minimum pattern) for each of the B region, the C region, the D region, the E region, and the F region with reference to each pattern shown in FIG. Is in an increasing relationship.
[0143]
This means that when designing and creating a photomask by changing the pattern of each pixel in order to correct the capacity of each pixel, the change takes into account the area of each pattern (in other words, a significant change in the pattern shape). Needless to say, this method has a great effect of avoiding the complicated work.
[0144]
In the above-described embodiment, the capacity correction values are divided at equal intervals when divided, but needless to say, they need not be equal intervals. For example, depending on the state of the characteristic curve, it may be appropriate to avoid a flicker that occurs in the display area, for example, by setting a certain segment to be a multiple of the other segment.
[0145]
In the above-described embodiment, the photomask is designed and created when changing the pattern of each pixel. However, the present invention is not limited to this, and it goes without saying that the pattern of the pixel may be changed by movement (concept including rotation) of the exposure pattern (photomask) with respect to the light source.
[0146]
For example, FIG. 41A shows a pattern grid diagram of a gate and a source of a thin film transistor TFT for forming Cgs. Normally, as shown in the figure, the gate and source pattern grids coincide with each other, so that the same pixel is formed in an arbitrary portion unless the pixel pattern is changed by a photomask.
[0147]
Here, in the photolithography process at the time of pattern formation, the same effect can be obtained by forming the source pattern grid with an offset from the gate pattern grid, as shown in FIG.
[0148]
In this case, each pattern changes almost continuously in the adjacent region, and it is not possible to clearly separate the region. However, in any part, the Cgs of the pixel on the input side of the scanning signal line is Cgs1, and the pixel on the main side of the scanning signal line is When Cgs is Cgs2, a relationship of Cgs2> cgs1 can be obtained.
[0149]
In addition, when a single photomask is formed for a plurality of adjacent pixels and this photomask is selectively exposed while being so-called step-and-repeat within the display region, the photomask is applied to each of the regions A to F. It goes without saying that the photomask may be appropriately moved (a concept including rotation) with respect to the light source.
[0150]
Further, in the above-described embodiment, the extension distance of the scanning signal line is partitioned corresponding to each section that divides the correction value. However, the present invention is not limited to this. Needless to say, for example, as shown in FIG. 42, the correction value may be defined corresponding to each segment defining the extension distance of the scanning signal line. .
[0151]
In this case, it is effective when the area that needs to be corrected is divided from the display area surface.
[0152]
Further, in the above-described embodiment, the correction of Cgs is described. However, in the case of Cadd, Csd, etc., the characteristic (capacity correction amount with respect to the extension distance of the scanning signal line) as shown in FIG. 43 can be obtained. Based on this characteristic, the same process as described above is performed. Then, the capacity may be corrected.
[0153]
Here, an embodiment of a method for obtaining a graph (FIG. 39A) showing the capacitance correction value of Cgs when the extending direction of the scanning signal line is taken on the horizontal axis will be described.
[0154]
(1) The optimum Vcom in the display area is measured by optical measurement.
[0155]
First, in order to measure the optimum Vcom, a pattern in which a halftone of a specific gradation and black are spatially decomposed is displayed. The spatially decomposed pattern includes a checkered pattern or a stripe line as shown in the figure.
[0156]
In these patterns, luminance smoothing due to inversion driving is cancelled, so that luminance changes or flickers when Vcom changes.
[0157]
45 (b) and 45 (b ') show that the brightness change occurs due to the change in Vcom with respect to (a) and (a').
[0158]
For this reason, by changing Vcom and measuring the time variation of luminance (with a spectroanalyzer or the like), an optimum Vcom is obtained as shown in FIG. 46, and this is measured at each point on the display area surface.
[0159]
(2) Vcom fluctuation due to finish
Then, the pattern of the thin film transistor TFT at each point in the plane measured in the step (1) is confirmed.
[0160]
First, the area of the pattern constituting Cgs, Cadd, and Cpx is calculated from the pattern.
[0161]
Then, the capacitance is obtained from the relative dielectric constant of the dielectric film. Further, the jump voltage ΔVs at each point is calculated from this capacity.
[0162]
(3) Vcom correction
The Vcom distribution obtained in (1) and the jump voltage ΔVs distribution obtained in (2) are compared (see FIG. 47), and the jump voltage ΔVs distribution is removed from the Vcom in-plane distribution (see FIG. 48).
[0163]
Thus, the Vcom in-plane distribution is obtained (see FIG. 49). Thereafter, the calculated Vcom distribution is flattened to obtain the jump voltage ΔVs distribution (see FIG. 50), and from this, the Cgs distribution is obtained (see FIG. 51).
[0164]
Needless to say, the characteristics in the case of Cadd and Csd can be calculated in the same manner.
[0165]
<< Method for Manufacturing Transparent Substrate SUB1 >>
Next, a manufacturing method on the first transparent insulating substrate (thin film transistor substrate) SUB1 side of the liquid crystal display device shown in FIG. 3 will be described with reference to FIGS. In the figure, the center letter is an abbreviation of the process name, the processing flow as viewed from the cross-sectional shape of the thin film transistor TFT (IV-IV cutting line) on the left side and the holding capacitor Cadd (VI-VI cutting line) on the right side. Indicates. Except for Steps B and D, Steps A to G are divided according to each photo (photo) process, and each cut view of each process has been processed after the photo process and the photoresist is removed. Is shown. In this description, the photographic process is a series of operations from application of a photoresist to selective exposure using a mask and development thereof, and repetitive description is avoided. The description will be made according to the following divided processes.
[0166]
Process A, FIG.
After silicon oxide films SIO are provided on both surfaces of the first transparent insulating substrate SUB1 made of 7059 glass (trade name) by dipping, baking is performed at 500 ° C. for 60 minutes. This SIO film is formed to alleviate the surface unevenness of the transparent insulating film SUB1, but this step can be omitted when the unevenness is small. A first conductive film g1 made of Al-Ta, Al-Ti-Ta, Al-Pd, or the like having a thickness of 2800 mm is provided by sputtering. After the photo treatment, the first conductive film g1 is selectively etched with a mixed acid solution of phosphoric acid, nitric acid, and glacial acetic acid.
[0167]
Process B, FIG.
After direct drawing of the resist (after the formation of the anodic oxidation pattern described above), a solution prepared by diluting 3% tartaric acid to pH 6.25 ± 0.05 with ammonia was diluted 1: 9 with an ethylene glycol solution into an anodic oxidation solution. Substrate SUB1 is immersed and the formation current density is 0.5 mA / cm.2(Constant current formation). Next, anodic oxidation (anodization) is performed until the formation voltage of 125 V necessary for obtaining a predetermined Al2O3 film thickness is reached. Then, it is desirable to hold for several tens of minutes in this state (constant voltage formation). This is important for obtaining a uniform Al 2 O 3 film. As a result, the conductive film g1 is anodized, and an anodic oxide film AOF having a thickness of 1800 mm is formed on the scanning signal line (gate line) GL and on the side surface in a self-aligned manner, and a part of the gate insulating film of the thin film transistor TFT is formed. Become.
[0168]
Process C, FIG. 19
A conductive film ITO made of an ITO film having a thickness of 1400 mm is provided by sputtering. After the photo treatment, the conductive film ITO is selectively etched with a mixed acid solution of hydrochloric acid and nitric acid as an etchant, thereby forming one electrode of the storage capacitor Cadd and the transparent pixel electrode ITO1.
[0169]
Process D, FIG.
Ammonia gas, silane gas, and nitrogen gas are introduced into the plasma CVD apparatus to provide a silicon nitride film having a thickness of 2000 mm, and silane gas and hydrogen gas are introduced into the plasma CVD apparatus to form an i-type amorphous Si film having a thickness of 2000 mm. After providing the film, hydrogen gas and phosphine gas are introduced into the plasma CVD apparatus to provide an N + type amorphous Si film d0 having a thickness of 300 mm. This film formation is performed continuously by changing the reaction chamber in the same CVD apparatus.
[0170]
Process E, FIG. 20
After the photo treatment, the N + type amorphous Si film d0 and the i type amorphous Si film AS are etched using SF6 and BC1 as dry etching gases. Subsequently, the Si nitride film GI is etched using SF6. Of course, the N + type amorphous Si film d0, the i type amorphous Si film AS, and the Si nitride film GI may be continuously etched with SF6 gas.
[0171]
Thus, by continuously etching the three-layer CVD film with a gas containing SF6 as a main component, the sidewalls of the i-type amorphous Si film AS and the Si nitride film GI can be processed into a tapered shape. Due to the tapered shape, the probability of disconnection is significantly reduced even when the source electrode SD1 is formed thereon. The taper angle of the N + type amorphous Si film d0 is close to 90 degrees, but since the thickness is as thin as 300 mm, the probability of disconnection at this step is very small. Accordingly, the planar patterns of the N + type amorphous Si film d0, the i type amorphous Si film AS, and the Si nitride film GI are not strictly the same pattern, and the cross section has a forward tapered shape. The Si film d0, i-type amorphous Si film AS, and Si nitride film GI have large patterns in this order.
[0172]
Process F, FIG.
A first conductive film d1 made of Cr having a thickness of 600 mm is provided by sputtering. After the photo treatment, the first conductive film d1 is etched with a second ceric ammonium nitrate solution to form the drain signal line DL, the source electrode SD1, and the drain electrode SD2.
[0173]
Here, in this embodiment, as shown in step E, the N + type amorphous Si film d0, the i type amorphous Si film AS, and the nitrided Si film GI are forward tapered. Even if it is formed by only one conductive film d1, the source electrode SD1 does not break.
[0174]
Next, SF6 and BC1 are introduced into a dry etching apparatus to etch the N + type amorphous Si film d0, thereby selectively removing the N + type semiconductor film d0 between the source and the drain.
[0175]
Process G, FIG.
Ammonia gas, silane gas, and nitrogen gas are introduced into the plasma CVD apparatus to provide a Si nitride film having a thickness of 0.6 μm. After the photo treatment, the protective film PSV1 is formed by etching using SF6 as a dry etching gas. As the protective film, not only a SiN film formed by CVD but also a film using an organic material can be used.
[0176]
《Photomask design》
The pattern of each layer of the first substrate SUB1 is formed by photolithography.
FIG. 22A shows an example of a pattern forming method.
[0177]
MSK1 is a photomask on which a pattern PAT for transfer to a substrate is formed. There is one MSK1, and all the patterns of one layer of the liquid crystal display panel are formed.
[0178]
SUB1 is a substrate having a main surface coated with a photoresist. In the example of FIG. 22A, an example in which one liquid crystal display panel pattern is formed on one substrate SUB1 is shown. However, a plurality of liquid crystal display panel patterns may be formed on one mother glass substrate.
[0179]
An alignment mark ALM is provided on the photomask, and alignment between the layers of the first substrate SUB1 is performed by aligning the alignment mark ALM ′ provided on the substrate with the alignment mark ALM of the photomask.
[0180]
Light such as ultraviolet rays generated by the light source LIT such as a mercury lamp is processed into a uniform surface light source by the lens optical system LEN and sent to the reflecting mirror MIR.
[0181]
The light sent to the reflecting mirror MIR is reflected toward the slit SLT, and the light passing through the slit SLT becomes linear light and illuminates the photomask MSK1.
[0182]
The linear light transmitted through the photomask MSK1 hits the substrate SUB1 and sensitizes the photoresist.
[0183]
At this time, the pattern PAT of the photomask MSK1 is transferred onto the substrate SUB1 only in the portion e which is exposed to light.
[0184]
The pattern PAT of the photomask MSK1 is transferred as the pattern PAT ′ of the substrate SUB1 by moving the slit SLT and the reflecting mirror MIR relative to the substrate and the photomask in the direction shown by the arrow in FIG. .
[0185]
FIG. 22B is used in the method shown in FIG. An example of the pattern PAT of the photomask MSK1 is shown.
[0186]
Describing based on the embodiment shown in FIG. 9, the pattern of the semiconductor layer AS is formed in the photomask MSK1 shown in FIG.
[0187]
If the extending direction of the gate signal line GL is x, a in FIG. 22B indicates the pattern of the semiconductor layer AS on the input terminal side, and b indicates the pattern of the semiconductor layer AS on the termination side. Part I in FIG. 22B is a pattern for adjusting the gate-source capacitance Cgs described above.
[0188]
Method of forming a desired pattern (for example, semiconductor layer AS) of substrate SUB1 by forming an entire pattern of one layer of a liquid crystal display panel on one photomask MSK1 shown in FIGS. 22 (a) and 22 (b) Since the pattern on the input terminal side and the terminal side can be formed under the same exposure conditions, the pattern I for adjusting the potential lowering component ΔV of the pixel electrode can be formed with high accuracy.
[0189]
Therefore, since the potential drop component ΔV can be controlled with high accuracy, the margin when driving the liquid crystal display panel (particularly the margin of the common electrode voltage Vcom) is improved.
[0190]
As shown in FIG. 22A, the pattern PAT ′ on the substrate SUB1 is exposed by moving the reflecting mirror MIR and the slit SLT. The pattern PAT ′ may be distorted.
[0191]
However, the width W0 orthogonal to the extending direction of the source electrode SD1 shown in FIGS. 1, 7A to 7D and 8 is formed to be smaller than the channel width W. As a result, the variation in the gate-source capacitance Cgs due to misalignment between the source electrode SD1 and the gate signal line GL is reduced, so that the influence of distortion in the exposure process can be reduced.
[0192]
FIG. 23A shows another example of a method for forming a pattern on the first substrate SUB1.
[0193]
The difference from FIG. 22A is that the pattern PAT ′ on the substrate SUB1 is divided into a plurality of block patterns PATi, PATii, PATiii, and PATiv, and one photomask MSKi, MSKii, MSKiii, and MSKiv is used for each block. It is.
[0194]
FIG. 23B shows an example of patterns of a plurality of photomasks MSKi, MSKii, MSKiii, and MSKiv used in the method shown in FIG.
[0195]
Referring to the embodiment shown in FIG. 9, FIG. 23B shows an example of a photomask for the semiconductor layer AS. If the extending direction of the gate signal line GL is x, the photomasks MSKi and MSKiv indicate the photomasks on the input terminal side, and the photomasks MSKii and MSKiii indicate the photomasks on the end side. In FIG. 23B, a represents the pattern of the semiconductor layer AS on the input terminal side, and b represents the pattern of the semiconductor layer AS on the termination side. Part I in FIG. 23B is a pattern for adjusting the gate-source capacitance Cgs described above.
[0196]
Other points that are not particularly described are the same as those in the embodiment shown in FIGS. 22 (a) and 22 (b).
[0197]
According to the embodiment shown in FIG. 23 (a), one layer pattern PAT 'of one liquid crystal display device is formed by a plurality of photomasks MSKi, MSKii, MSKiii, MSKiv, so that a liquid crystal display device having a large display screen can be obtained. I can make it.
[0198]
However, in the embodiment shown in FIG. 23A, since the pattern I for adjusting the potential lowering component ΔV needs to be formed with different photomasks on the input terminal side and the terminal side, the potential lowering component ΔV is adjusted with high accuracy. Difficult to do.
[0199]
Further, in the embodiment shown in FIG. 23A, the boundary region between the block patterns PATi ′, PATii ′, PATiii ′, and PATiv ′ of the substrate SUB1 is exposed multiple times, so that the pattern is different from the other. Thinner than the part.
[0200]
Therefore, it is necessary to provide a pattern I for adjusting the potential lowering component ΔV in a portion that avoids a portion that is exposed multiple times.
[0201]
On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 22A, the entire pattern PAT ′ of one layer of the liquid crystal display device is formed by one photomask MSK1, so that there is no boundary region and the pattern for adjusting the potential lowering component ΔV. There are few restrictions for providing I.
[0202]
However, in the case of manufacturing a liquid crystal display device having the largest display area, the embodiment shown in FIG. 23A is more suitable if the accuracy of the pattern I for adjusting the potential lowering component ΔV is not considered. .
[0203]
In the pattern formation method shown in FIGS. 22A, 22B, 23A, and 23B described above, the pattern I for adjusting the potential lowering component ΔV is provided in the semiconductor layer AS. However, the pattern I for adjusting the potential lowering component ΔV may be provided in other layers.
[0204]
For example, in the embodiments shown in FIGS. 10 and 11, the photomask in the step of forming the gate signal line GL (first photo) is shown in FIG. 22A, FIG. 22B or FIG. The pattern forming method shown in FIG. 23 (b) may be used. In addition, the pattern forming method shown in FIGS. 22A, 22B, 23A, and 23B is used for the photomask used in the step of forming the source electrode SD1 (fourth photo). Also good.
[0205]
<< When the gate signal line GL is driven at both ends >>
FIG. 24 is an equivalent circuit of an example of a liquid crystal display device in which scanning signal line driving circuit units 104 are provided at both left and right ends of the gate signal line GL in order to reduce waveform distortion of the scanning signal line driving waveform VG. In the liquid crystal display device having the configuration shown in FIG. 24, the termination of the gate signal line GL does not exist.
[0206]
However, even in the liquid crystal display device having the configuration shown in FIG. 24, the waveform distortion of the scanning signal VG of the central pixel B far from the two scanning signal line driving circuit units 104 is closer to the two scanning signal line driving circuit units 104. It is larger than the waveform distortion of the scanning signal VG of the pixels A and C.
[0207]
Therefore, even in the liquid crystal display device driven on both sides shown in FIG. 24, the gate-source capacitance Cgs of the pixel B far from the input terminal is larger than the gate-source capacitance Cgs of the pixels A and C closer to the input terminal. By increasing it, it is possible to reduce the difference in the potential drop component ΔV of the pixel electrode due to waveform distortion of the scanning signal VG.
[0208]
A specific method for adjusting the gate-source capacitance Cgs is the same as the embodiment shown in FIGS.
[0209]
In the double-sided liquid crystal display device shown in FIG. 24, the method of reducing the difference in the potential drop component ΔV of the pixel electrode is not limited to adjusting the gate-source capacitance Cgs, but the holding capacitance Cadd and the liquid crystal capacitance Cpix. The source-drain capacitance Cds1 or the pixel electrode drain signal line capacitance Cds2 may be adjusted.
[0210]
In this embodiment, the thin film transistor TFT having an inverted stagger structure formed in the order of gate electrode formation, gate insulating film formation, semiconductor layer formation, and source / drain electrode formation is shown.
[0211]
However, the present invention is not limited to a liquid crystal display device using a thin film transistor TFT having an inverted stagger structure, but a liquid crystal display device using a thin film transistor TFT having a normal stagger structure in which a gate electrode is formed on a semiconductor layer via a gate insulating film. The present invention may be applied to.
[0212]
Embodiment 2
In the present invention, a so-called vertical electric field type liquid crystal display device is described as an example. However, in the case of a lateral electric field method (In Plain Switching method) in which a pair of electrodes facing each other is provided on the liquid crystal side surface of one transparent substrate and an electric field is generated between these electrodes in parallel with the transparent substrate. Since the situation is completely the same, the present invention can also be applied to this lateral electric field type liquid crystal display device.
[0213]
FIG. 25 is a plan view showing one pixel of a horizontal electric field type active matrix color liquid crystal display device to which the present invention is applied and its periphery.
[0214]
FIG. 26 is a view showing a cross section taken along line 3-3 of FIG. As shown in FIGS. 25 and 26, the thin film transistor TFT, the storage capacitor Cstg, the pixel electrode PX, and the counter electrode COM2 are formed on the lower transparent glass substrate SUB1 side with respect to the liquid crystal layer LC, and the upper transparent glass substrate SUB2 side is formed. Are formed with a color filter FIL and a black matrix pattern BM for light shielding.
[0215]
In addition, alignment films ORI1 and ORI2 for controlling the initial alignment of the liquid crystal are provided on the inner surfaces (liquid crystal LC side) of the transparent glass substrates SUB1 and SUB2, and the outer sides of the transparent glass substrates SUB1 and SUB2. Is provided with a polarizing plate in which the polarization axes are arranged orthogonally (crossed Nicols arrangement).
[0216]
As shown in FIG. 25, each pixel includes a gate signal line (scanning signal line or horizontal signal line) GL, a counter voltage signal line (common electrode wiring) COM1, and two adjacent drain signal lines (video signal line or video signal line). The vertical signal line (DL) is arranged in a region intersecting with DL (in a region surrounded by four signal lines). Each pixel includes a thin film transistor TFT, a storage capacitor Cstg, a pixel electrode PX, and a counter electrode COM2. The gate signal line GL and the counter voltage signal line COM1 extend in the left-right direction in the figure, and a plurality of gate signal lines GL and counter voltage signal lines COM1 are arranged in the up-down direction. The drain signal lines DL extend in the vertical direction, and a plurality of drain signal lines DL are arranged in the horizontal direction. The pixel electrode PX is connected to the thin film transistor TFT, and the counter electrode COM2 is integrated with the counter voltage signal line COM1.
[0217]
Two pixels that are vertically adjacent to each other along the drain signal line DL have a configuration in which the planar configurations overlap when bent along the A line in FIG. This is because the common voltage signal line COM1 is shared by two pixels vertically adjacent to each other along the drain signal line DL, and the electrode width of the common voltage signal line COM1 is increased, thereby reducing the resistance of the common voltage signal line COM1. Because. Thereby, it becomes easy to sufficiently supply the counter voltage from the external circuit to the counter electrode COM2 of each pixel in the left-right direction.
[0218]
The pixel electrode PX and the counter electrode COM2 face each other, and the optical state of the liquid crystal LC is controlled by the electric field between each pixel electrode PX and the counter electrode COM2, thereby controlling the display. The pixel electrode PX and the counter electrode COM2 are formed in a comb-teeth shape, and are each an elongated electrode in the vertical direction of the figure.
[0219]
The gate width of the gate signal line GL is set so as to satisfy a resistance value sufficient to apply a scanning voltage to the gate electrode GT of the pixel on the end side. Further, the counter voltage signal line COM1 also sets the electrode width so as to satisfy a resistance value sufficient to apply the counter voltage to the counter electrode COM2 of the pixel on the terminal side.
[0220]
In FIG. 25, a portion indicated by reference numeral I is a portion for adjusting the potential lowering component ΔV of the pixel electrode. The portion indicated by the symbol I is formed integrally with the pixel electrode Px, and forms a gate-source capacitance Cgs by overlapping with the gate signal line GL via the insulating film GI.
[0221]
Therefore, in the embodiment shown in FIG. 25, the area where the gate-source capacitance adjustment pattern I overlaps with the gate signal line GL is reduced at the pixels closer to the input terminal and larger at the pixels farther from the input terminal. As a result, the difference between the pixels of the potential lowering component ΔV of the pixel electrode is reduced.
[0222]
A horizontal electric field type liquid crystal display device has a wide viewing angle characteristic. Therefore, by adopting the horizontal electric field method for a liquid crystal display device having a large display area, the conventional problem that a part of the screen cannot be seen due to narrow viewing angle characteristics can be solved.
[0223]
Therefore, by applying the present invention to a horizontal electric field type liquid crystal display device, it is possible to reduce the influence of the drive waveform distortion due to the length of the gate signal line GL, so that a liquid crystal display device having the largest display area is realized. I can do it.
[0224]
Also in the horizontal electric field type liquid crystal display device, the method of adjusting the potential drop component ΔV of the pixel electrode is not limited to the method of adjusting the gate-source capacitance Cgs, but the holding capacitance Cadd, the liquid crystal capacitance Cpix, and the source-drain capacitance Cds1. Alternatively, the pixel electrode drain signal line capacitance Cds2 may be adjusted.
[0225]
Embodiment 3
Next, another embodiment for adjusting the gate-source capacitance Cgs is shown in FIGS. 27 (a) and 27 (b).
[0226]
FIGS. 27A and 27B are diagrams showing a portion in the vicinity of the thin film transistor TFT in the plan view of the pixel shown in FIG. The configuration of the part not shown in FIGS. 27A and 27B is the same as the configuration of the pixel shown in FIG.
[0227]
FIG. 27A shows the configuration of the thin film transistor TFT of the pixel on the input terminal side, and FIG. 27B shows the configuration of the thin film transistor TFT on the side far from the input terminal.
[0228]
In this embodiment, the direction of the channel length l of the thin film transistor TFT is arranged perpendicular to the direction in which the gate signal line GL extends.
[0229]
In this embodiment, the gate-source capacitance Cgs is adjusted by two portions of the adjustment pattern I1 provided in the semiconductor layer AS and the adjustment pattern I2 provided in the source electrode SD1, and the pixel of the potential lowering component ΔV of the pixel electrode is adjusted. The difference between them is reduced. Therefore, in this embodiment, since the adjustment pattern I1 and the adjustment pattern I2 can be provided in a narrow area, the aperture ratio of the pixel can be improved.
[0230]
Further, as shown in FIGS. 27A and 27B, in this embodiment, the adjustment pattern I2 provided on the source electrode SD1 is provided apart from the portion defining the channel length l and the channel width W of the thin film transistor TFT. Therefore, the drive capability of the thin film transistor TFT is not changed by providing the adjustment pattern I2 on the source electrode SD1.
[0231]
Embodiment 4
FIG. 28A and FIG. 28B show another embodiment for adjusting the gate-source capacitance Cgs.
[0232]
FIGS. 28A and 28B are also diagrams showing a portion in the vicinity of the thin film transistor TFT in the plan view of the pixel shown in FIG. The configuration of the part not shown in FIGS. 28A and 28B is the same as the configuration of the pixel shown in FIG.
[0233]
FIG. 28A shows the configuration of the thin film transistor TFT of the pixel on the input terminal side, and FIG. 28B shows the configuration of the thin film transistor TFT on the side far from the input terminal.
[0234]
In this embodiment, the gate electrode GT of the thin film transistor TFT is branched from the gate signal line GL.
[0235]
In this embodiment, a notch pattern I3 is provided in the portion of the gate electrode GT of the thin film transistor TFT that overlaps the source electrode SD1 to adjust the gate-source capacitance Cgs, so that the pixel electrode potential decrease component ΔV is different between pixels. Is reduced. Therefore, in this embodiment, the aperture ratio is not sacrificed, unlike the case where the projection is provided on the gate electrode GT made of the light-shielding metal film.
[0236]
In order to reduce the difference in the potential drop component ΔV of the pixel electrode due to the waveform distortion of the scanning signal, the notch pattern I3 provided in the gate electrode GT shown in FIGS. What is necessary is just to increase the notch amount of the notch pattern I3, so that it is nearer.
[0237]
Also in this embodiment shown in FIGS. 28A and 28B, the adjustment pattern I3 provided on the gate electrode GT is provided apart from the portion defining the channel length l and the channel width W of the thin film transistor TFT. Therefore, the driving capability of the thin film transistor TFT is not changed by providing the adjustment pattern I3 on the gate electrode GT.
[0238]
Embodiment 5
Next, a description will be given of an embodiment in which a countermeasure for reducing the difference in the potential drop component ΔV of the pixel electrode due to the waveform distortion of the scanning signal is applied to the liquid crystal display device in which the aperture ratio of the pixel is increased.
[0239]
<Pixel area configuration>
FIG. 29A is a plan view showing a specific configuration of the pixel region corresponding to the dotted line frame A in FIG. 2 according to the present embodiment.
[0240]
A sectional view taken along line IV-IV in FIG. 29A is shown in FIG. 30, a sectional view taken along line VV is shown in FIG. 31, and a sectional view taken along line VI-VI is shown in FIG.
[0241]
As shown in FIG. 30, in the liquid crystal display panel, a thin film transistor TFT and a pixel electrode ITO1 are formed on the first transparent substrate SUB1 side based on the liquid crystal LC, and a color filter FIL and a black matrix are formed on the second transparent substrate SUB2 side. A pattern (first light shielding film) BM1 is formed.
[0242]
In FIG. 30, POL1 is a first polarizing plate provided on the first transparent substrate SUB1, and POL2 is a second polarizing plate provided on the second transparent substrate SUB2.
[0243]
First, gate signal lines GL extending in the x direction and arranged in parallel in the y direction are formed on the liquid crystal side surface of the first transparent substrate SUB1 made of glass or the like.
[0244]
The gate signal line GL is composed of a conductive layer gl made of chromium, molybdenum, an alloy of chromium and molybdenum, aluminum, tantalum, titanium, or the like. Further, in order to reduce the wiring resistance of the gate signal line GL, the gate signal line GL may be configured by using the above-described laminated film of conductive films. When aluminum is used for the gate signal line GL, an alloy to which a small amount of metal such as tantalum, titanium or niobium is added may be used in order to eliminate protrusions such as hillocks and whiskers.
[0245]
A pixel electrode ITO1 made of a transparent conductive film (for example, Indium-Tin-Oxide) is formed in most of the pixel region surrounded by the gate signal line GL and a drain signal line DL described later.
[0246]
A part of the pixel region on the gate signal line GL on the lower left side of the drawing is a formation region of the thin film transistor TFT. In the thin film transistor TFT, for example, a gate insulating film GI made of SiN, a semiconductor layer AS made of i-type amorphous Si, a semiconductor layer d0 made of amorphous Si containing impurities, a drain electrode SD2 and a source electrode SD1 are sequentially laminated. Is formed.
[0247]
The drain electrode SD2 and the source electrode SD1 are formed simultaneously with the drain signal line DL.
[0248]
As shown in FIG. 31, the drain signal line DL is formed on the insulating film GI, the semiconductor layer AS, and the semiconductor layer d0 made of amorphous Si containing impurities, and is made of chromium, molybdenum, an alloy of chromium and molybdenum, aluminum, It is formed of a single layer or a laminate of conductive films such as tantalum or titanium. The reason why the semiconductor layer AS and the semiconductor layer d0 including the impurity are formed in the formation region of the drain signal line DL is, for example, that the drain signal line DL is prevented from being disconnected due to a step between the semiconductor layer AS and the semiconductor layer d0 including the impurity. It is to do.
[0249]
The drain electrode SD2 of the thin film transistor TFT is formed integrally with the drain signal line DL, and the source electrode SD1 is formed apart from the drain electrode SD2 by a predetermined channel length l.
[0250]
A protective film PSV1 made of an insulating film is provided on the source electrode SD1 and the drain electrode SD2. The protective film PSV1 avoids deterioration of characteristics due to direct contact of liquid crystal with the thin film transistor TFT. The protective film PSV1 is made of a film having good moisture resistance such as a silicon nitride film or an organic resin film such as polyimide.
A pixel electrode ITO1 is formed on the protective film PSV1.
[0251]
The protective film PSV1 on the source electrode SD1 is provided with a through hole CONT for electrically connecting the source electrode SD1 and the pixel electrode ITO1.
[0252]
In addition, as shown in FIG. 32, the storage capacitor element Cadd is formed with a gate signal line (another gate signal line adjacent to the gate signal line driving the thin film transistor TFT) GL at the same time as one electrode and the pixel electrode ITO1. The conductive layer is used as the other electrode, and the insulating film GI and the protective film PSV1 interposed therebetween are used as the dielectric film.
[0253]
The insulating film GI and the protective film PSV1 are formed simultaneously with their formation in the thin film transistor TFT, and the conductive layer as the other electrode is formed simultaneously with the pixel electrode ITO1.
[0254]
An alignment film ORI1 for regulating the alignment of the liquid crystal is formed over the entire surface of the pixel electrode ITO1.
[0255]
In this embodiment, since the protective film PSV1 which is an insulating film exists between the pixel electrode ITO1 and the gate signal line GL and the drain signal line DL, the pixel electrode ITO1 and the gate signal line GL or the pixel electrode ITO1 and the drain signal line. Even if the DLs overlap in a plane, there is no short circuit. Therefore, in this embodiment, the pixel electrode ITO1 can be formed large, and therefore, the pixel opening is increased, and the liquid crystal capacitance Cpix is increased, so that the holding capacitance Cadd can be reduced.
[0256]
A first light shielding film BM1, a color filter FIL, a common transparent electrode COM, and an upper alignment film ORI2 are sequentially stacked on the inner surface (liquid crystal LC side) of the second transparent substrate SUB2 made of glass or the like. .
[0257]
The first light-shielding film BM1 is made of a light-shielding metal film such as chromium or aluminum, or a light-shielding organic film obtained by adding a dye, pigment, carbon, or the like to a resin film such as acrylic.
The common transparent electrode COM is made of a transparent conductive film such as ITO (Indium-Tin-Oxide).
[0258]
The color filter FIL is formed by adding a dye or a pigment to a base material made of an organic resin film such as acrylic.
[0259]
In order to prevent the dye or pigment of the color filter FIL from contaminating the liquid crystal LC, a color filter protective film made of an organic resin film such as acrylic may be provided between the color filter FIL and the common transparent electrode COM. .
[0260]
<< Second light shielding film BM2 >>
In this embodiment, as shown in FIGS. 29A and 31, a second light shielding film BM2 made of a light shielding metal film is provided on the first transparent substrate SUB1 on which the drain signal line DL is formed. It has been. The second light shielding film BM2 is made of the same material as the conductive film g1 constituting the gate signal line GL and is formed in the same layer as the gate signal line GL.
[0261]
As shown in FIG. 29A, the second light shielding film BM2 is formed so as to overlap the pixel electrode ITO1 along the drain signal line DL and not overlap with the drain signal line DL. Yes. On the other hand, as shown in FIG. 31, the second light shielding film SUB2 is insulated and separated by the drain signal line DL and the gate insulating film GI as shown in FIG. For this reason, the possibility that the second light shielding film BM2 and the drain signal line DL are short-circuited is small. Further, the pixel electrode ITO1 and the second light shielding film BM2 are insulated and separated by the gate insulating film GI and the protective film PSV1.
[0262]
The second light shielding film BM2 has a function of improving the area of the transmissive portion of the pixel electrode with respect to one pixel, that is, the aperture ratio, and improving the brightness of the display panel. In the display panel shown in FIG. 28, the backlight BL is set on one side of the first transparent substrate SUB1. Although the backlight BL may be provided on the second transparent substrate SUB2 side, in the following, for example, the backlight is irradiated from the first transparent substrate SUB1 side and observed from the second transparent substrate SUB2 side as an example. Show. Irradiation light is transmitted through the first transparent substrate SUB1, and liquid crystal is emitted from a portion where the light-shielding films (gate signal line GL, drain signal line DL, and second light-shielding film BM2) on the first transparent substrate SUB1 are not formed. Enter LC. This light is controlled by a voltage applied between the common electrode COM formed on the second transparent substrate SUB2 and the pixel electrode ITO1 formed on the first transparent substrate SUB1.
[0263]
In the normally white mode, where the display panel applies a voltage to the pixel electrode ITO1, the light transmittance decreases. When the second light-shielding film BM2 is not formed as in this embodiment, the second transparent substrate SUB2 It is necessary to widely cover the periphery of the pixel electrode ITO1 with the first light shielding film BM1 provided on the electrode, otherwise light that cannot be controlled by voltage leaks from the drain signal line DL or the gap between the gate signal line GL and the pixel electrode ITO1, Display contrast decreases. In addition, the second transparent substrate SUB2 and the first transparent substrate SUB1 are bonded to each other with the liquid crystal interposed therebetween, and it is necessary to provide a large alignment margin. In this embodiment, the second light-shielding film BM2 is provided on the first transparent substrate SUB1. The aperture ratio is smaller than
[0264]
In the present embodiment, the second light-shielding film SUB2 uses the same light-shielding metal film g1 as the gate signal line GL. However, any material that can block light may be used. An insulating light-shielding film that contains a pigment or carbon to form a light-shielding film may be used.
[0265]
<< Method for making the potential drop component ΔV of the pixel electrode uniform >>
FIG. 29A shows a planar structure of the pixel on the input terminal side, and FIG. 29B shows a part of the planar structure of the pixel far from the input terminal (for example, the termination side).
[0266]
Also in this embodiment, the direction of the channel length l of the thin film transistor TFT is arranged perpendicular to the direction in which the gate signal line GL extends.
[0267]
In this embodiment, the pixel electrode ITO1 is provided with a portion 1 that overlaps the gate signal line GL for selecting the pixel electrode ITO1, the gate-source capacitance Cgs is adjusted, and the pixel electrode potential decrease component ΔV is different between pixels. Is reduced.
[0268]
In the adjustment pattern I4 provided on the pixel electrode ITO1 shown in FIG. 29A, in order to reduce the difference in the potential drop component ΔV of the pixel electrode due to the waveform distortion of the scanning signal, the adjustment pattern becomes more distant from the input terminal. The area where I4 and the gate signal line GL overlap with each other may be increased by a predetermined amount d than the pixel closer to the input terminal.
[0269]
In this embodiment, in order to adjust the gate-source capacitance Cgs for each pixel, the pixel electrode ITO1 is provided so as to extend to a portion overlapping the gate signal line GL for selecting the pixel electrode ITO1, so that the light shielding property is provided. The gate signal line GL made of the above metal performs the same function as the first light shielding film BM1 covering the edge of the pixel electrode. Therefore, the first light-shielding film BM1 that covers the portion 1 where the pixel electrode ITO1 and the gate signal line GL overlap can be moved back in the direction of the gate signal line GL indicated by the arrow, and the pixel opening can be enlarged.
[0270]
In the present embodiment, the storage capacitor Cadd provided in the portion where the pixel electrode ITO1 and the gate signal line GL of the adjacent pixel overlap is also the first light blocking because the gate signal line GL of the adjacent pixel is made of a light-shielding metal. Performs the same function as the membrane BM1. Therefore, the first light-shielding film BM1 can be retracted to the position where the gate signal line GL is exposed, and the aperture of the pixel is improved.
[0271]
In this embodiment, the protective film PSV1 and the insulating film GI are used as the dielectric of the gate-source capacitance Cgs. Since there is very little possibility that a pinhole exists in the same place of the protective film PSV1 and the insulating film GI, there is no problem that the pixel electrode ITO1 and the gate signal line GL are short-circuited in the portion I4 for adjusting the gate-source capacitance Cgs. .
[0272]
Embodiment 6
Next, another embodiment for adjusting the gate-source capacitance Cgs is shown in FIGS. 33 (a) and 33 (b).
[0273]
FIG. 33A and FIG. 33B are diagrams showing a portion in the vicinity of the thin film transistor TFT in the plan view of the pixel shown in FIG. The configuration of the part not shown in FIGS. 33A and 33B is the same as the configuration of the pixel shown in FIG.
[0274]
FIG. 33A shows the configuration of the thin film transistor TFT of the pixel on the input terminal side, and FIG. 33B shows the configuration of the thin film transistor TFT on the side far from the input terminal.
[0275]
In this embodiment, the direction of the channel length l of the thin film transistor TFT is arranged perpendicular to the direction in which the gate signal line GL extends.
[0276]
In this embodiment, the gate-source capacitance Cgs is adjusted by the adjustment pattern I5 provided on the gate signal line GL in the portion overlapping the source electrode SD1, thereby reducing the difference between the pixels in the potential drop component ΔV of the pixel electrode. ing.
[0277]
In order to reduce the difference in the potential drop component ΔV of the pixel electrode due to the waveform distortion of the scanning signal, the adjustment pattern I5 provided on the gate signal line GL shown in FIGS. The farther the pixel, the larger the area where the adjustment pattern I5 and the source electrode SD1 overlap.
[0278]
Embodiment 7
34 (a) and 34 (b) show another embodiment for adjusting the gate-source capacitance Cgs.
[0279]
34 (a) and 34 (b) are also diagrams showing a portion in the vicinity of the thin film transistor TFT in the plan view of the pixel shown in FIG. 29 (a). The configuration of the part not shown in FIGS. 34A and 34B is the same as the configuration of the pixel shown in FIG.
[0280]
34A shows the configuration of the thin film transistor TFT of the pixel on the input terminal side, and FIG. 34B shows the configuration of the thin film transistor TFT on the side far from the input terminal.
[0281]
Also in this embodiment, the direction of the channel length l of the thin film transistor TFT is arranged perpendicular to the direction in which the gate signal line GL extends.
[0282]
In this embodiment, the gate signal line GL is provided with an adjustment pattern I6 that overlaps with the pixel electrode ITO1, and the gate-source capacitance Cgs is adjusted to reduce the difference between the pixels in the potential drop component ΔV of the pixel electrode. .
[0283]
In order to reduce the difference in the potential drop component ΔV of the pixel electrode due to the waveform distortion of the scanning signal with the adjustment pattern I6 provided on the gate signal line GL shown in FIGS. 34 (a) and 34 (b), from the input terminal. The farther away the pixel, the larger the area where the adjustment pattern I6 and the pixel electrode ITO1 overlap than the pixel closer to the input terminal.
[0284]
Embodiment 8
FIG. 35A and FIG. 35B show another embodiment for adjusting the gate-source capacitance Cgs.
[0285]
FIGS. 35A and 35B are also diagrams showing a portion in the vicinity of the thin film transistor TFT in the plan view of the pixel shown in FIG. The configuration of the part not shown in FIGS. 35A and 35B is the same as the configuration of the pixel shown in FIG.
[0286]
FIG. 35A shows the configuration of the thin film transistor TFT of the pixel on the input terminal side, and FIG. 35B shows the configuration of the thin film transistor TFT on the side far from the input terminal.
[0287]
In this embodiment, the gate electrode GT of the thin film transistor TFT is branched from the gate signal line GL.
[0288]
In this embodiment, adjustment patterns I7 and I7 ′ are provided at two portions of the source electrode SD1 of the thin film transistor TFT that overlap with the gate electrode GT to adjust the gate-source capacitance Cgs, thereby reducing the potential drop component ΔV of the pixel electrode. The difference between the pixels is reduced.
[0289]
In order to reduce the difference in the potential drop component ΔV of the pixel electrode due to the waveform distortion of the scanning signal, the adjustment patterns I7 and I7 ′ provided on the source electrode SD1 shown in FIG. 35A and FIG. The total area of the adjustment patterns I7 and I7 ′ may be increased as the pixel is farther from the terminal.
[0290]
In this embodiment shown in FIGS. 35A and 35B, the width of the semiconductor layer AS is made smaller than the width of the source electrode SD1, and the channel width W of the thin film transistor TFT is defined by the width of the semiconductor layer AS. doing. Since the patterns I7 and I7 ′ for adjusting the gate-source capacitance Cgs are provided in a portion not overlapping with the semiconductor layer AS, the driving capability of the thin film transistor TFT is provided by providing the adjustment patterns I7 and I7 ′ on the source electrode SD1. Will not change.
[0291]
In the embodiment shown in FIGS. 35A and 35B, the semiconductor layer AS is shielded from light by the gate electrode GT, and the semiconductor layer AS is planarly arranged in order to prevent malfunction of the thin film transistor TFT. It is provided only in the region where GT exists. Therefore, when the semiconductor layer AS is completely shielded by the gate electrode GT, there is a portion where the semiconductor layer AS is not provided between the source electrode SD1 and the gate electrode GT, which has a demerit that the gate-source capacitance Cgs is increased. However, in this embodiment, the gate-source capacitance Cgs is adjusted to reduce the difference in the potential drop component ΔV of the pixel electrode, so that the gate- The disadvantage that the inter-source capacitance Cgs is increased can be reduced.
[0292]
Embodiment 9
FIG. 36A and FIG. 36B show another embodiment for adjusting the storage capacitor Cadd.
[0293]
FIG. 36A and FIG. 36B are diagrams showing the planar structure of the pixel of this example.
[0294]
FIGS. 36A and 36B also have the same structure as the liquid crystal display device having the pixel structure shown in FIG. Therefore, the configuration of the part not specifically described in the present embodiment is the same as the configuration of the pixel shown in FIG.
[0295]
FIG. 36A shows a configuration of a pixel on the input terminal side, and FIG. 36B shows a configuration of a pixel far from the input terminal.
[0296]
In this embodiment, the storage capacitor Cadd is adjusted by changing the area of the portion where the gate signal line GL of the pixel adjacent to the pixel electrode ITO1 overlaps, thereby reducing the difference between the pixels in the potential decrease component ΔV of the pixel electrode. .
[0297]
In order to reduce the difference in the potential drop component ΔV of the pixel electrode due to the waveform distortion of the scanning signal by adjusting the storage capacitor Cadd shown in FIGS. 36A and 36B, the pixel closer to the input terminal is used. However, the area where the gate signal line GL of the pixel far from the input terminal overlaps with the pixel electrode ITO1 may be reduced by a predetermined amount indicated by d to reduce the storage capacitor Cadd.
[0298]
Embodiment 10
FIGS. 37A and 37B show another embodiment for adjusting the liquid crystal capacitance Cpix.
[0299]
FIG. 37A and FIG. 37B are diagrams showing the planar structure of the pixel of this example.
[0300]
FIG. 37A and FIG. 37B also have the same structure as the liquid crystal display device having the pixel structure shown in FIG. Therefore, the configuration of the part not specifically described in the present embodiment is the same as the configuration of the pixel shown in FIG.
[0301]
FIG. 37A shows a configuration of a pixel on the input terminal side, and FIG. 37B shows a configuration of a pixel far from the input terminal.
[0302]
In this embodiment, the area of the pixel electrode ITO1 is changed, the area overlapping the common electrode COM is changed, the liquid crystal capacitance Cpix is adjusted, and the difference between the pixels in the potential drop component ΔV of the pixel electrode is reduced.
[0303]
In order to reduce the difference in the voltage drop component ΔV of the pixel electrode due to the waveform distortion of the scanning signal by changing the area of the pixel electrode ITO1 shown in FIGS. 37 (a) and 37 (b), The liquid crystal capacitance Cpix may be reduced by reducing the area of the pixel electrode farther from the input terminal than the pixel by a predetermined amount indicated by d.
[0304]
In this embodiment, as shown in FIGS. 37A and 37B, even if the area of the pixel electrode ITO1 is changed, the opening area of the first light shielding film BM1 is far from the input terminal and the pixels near the input terminal. Same pixel. Furthermore, in this embodiment, the area of the pixel electrode is changed by changing the shape of the part of the pixel electrode ITO1 covered with the first light shielding film BM1, and the liquid crystal capacitance Cpix is adjusted. There is no difference in the aperture through which light passes between pixels far from the input terminal, and no luminance difference occurs.
[0305]
Embodiment 11
FIG. 38A and FIG. 38B show another embodiment in which the second light shielding film BM2 is formed of a light shielding metal film and the area where the second light shielding film BM2 and the pixel electrode ITO1 overlap is adjusted. Show.
[0306]
FIG. 38A and FIG. 38B are diagrams showing the planar structure of the pixel of this example.
[0307]
FIG. 38A and FIG. 38B also have the same structure as the liquid crystal display device having the pixel structure shown in FIG. Therefore, the configuration of the part not specifically described in the present embodiment is the same as the configuration of the pixel shown in FIG.
[0308]
FIG. 38A shows a configuration of a pixel on the input terminal side, and FIG. 38B shows a configuration of a pixel far from the input terminal.
[0309]
In this embodiment, the second light-shielding film BM2 is electrically connected to the gate signal line GL of the adjacent pixel, and the area where the second light-shielding film BM2 and the pixel electrode ITO1 overlap is changed to reduce the potential reduction component of the pixel electrode. The difference between the pixels of ΔV is reduced.
[0310]
In this embodiment, since the second light shielding film BM2 is electrically connected to the gate signal line GL of the adjacent pixel, the overlapping portion of the second light shielding film BM2 and the pixel electrode ITO1 has the same function as the storage capacitor Cadd. do.
[0311]
In order to reduce the difference in the voltage drop component ΔV of the pixel electrode due to the waveform distortion of the scanning signal by changing the overlapping area of the second light-shielding film BM2 and the pixel electrode ITO1 shown in FIGS. Increases the area where the second light-shielding film BM2 and the pixel electrode ITO1 of the pixel closer to the input terminal overlap by a predetermined amount shown by d than the pixel farther from the input terminal, thereby increasing the storage capacitor Cadd. do it.
[0312]
In this embodiment, the area of the second light-shielding film BM2 that functions as the storage capacitor electrode is changed without changing the area of the pixel electrode ITO1, so that the storage capacitor Cadd changes for each pixel. However, the liquid crystal capacitance Cpix does not change. Therefore, since the storage capacitor Cadd and the liquid crystal capacitor Cpix can be set independently, the pixel design is easy.
[0313]
If the area where the second light shielding film BM2 and the pixel electrode ITO1 overlap is changed, there is a problem that the aperture of the pixel changes. As shown in FIGS. 38 (a) and 38 (b), the second transparent substrate By changing the area where the second light shielding film BM2 and the pixel electrode ITO1 overlap in the region covered with the first light shielding film BM1 provided on the SUB2, it is possible to solve the problem of changing the pixel aperture.
[0314]
In this embodiment, the second light shielding film BM2 is electrically connected to the gate signal line GL. However, the second light shielding film BM2 overlaps with the pixel electrode ITO1 in a state where the second light shielding film BM2 is electrically floated. Even if the area is changed, it is possible to reduce the difference in the potential drop component ΔV of the pixel electrode. When the second light-shielding film BM2 is in an electrically floating state, the source-drain capacitance Cds1 or the pixel electrode-drain signal line capacitance Cds2 is changed when the area overlapping the pixel electrode ITO1 is changed. I can do it. In this case, the area where the second light shielding film BM2 and the pixel electrode ITO1 overlap is increased as the pixel is closer to the input terminal.
[0315]
However, increasing the source-drain capacitance Cds1 and the pixel electrode drain signal line capacitance Cds2 has a problem of crosstalk between the pixels. Therefore, as shown in FIG. 38 (a) and FIG. It is preferable to connect the light shielding film BM2 to the gate signal line GL.
[0316]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention, the occurrence of flicker can be suppressed with a simple configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of an essential part showing an embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram showing an embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing one embodiment of a pixel region of a liquid crystal display device according to the present invention.
4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 3. FIG.
6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
7A to 7D are explanatory views showing another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 8 is a plan view showing another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention.
9A and 9B are plan views showing another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention.
10A and 10B are plan views showing another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention.
FIGS. 11A and 11B are plan views showing another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention. FIGS.
FIG. 12 is an equivalent circuit diagram showing another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 13 is a plan view showing another embodiment of the pixel region of the liquid crystal display device according to the present invention.
14 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
FIG. 15 is a diagram showing an equivalent circuit of a unit pixel of a TFT active matrix liquid crystal display device.
FIG. 16 is a drive waveform diagram of the TFT active matrix liquid crystal display device.
FIG. 17 is an equivalent circuit for one line of a liquid crystal display panel.
18A is a driving waveform diagram of a thin film transistor TFT of a pixel on the terminal side, FIG. 18B is a central portion, and FIG. 18C is a terminal side pixel.
FIG. 19 is a process diagram showing the method of manufacturing the thin film transistor substrate SUB1.
FIG. 20 is a process diagram showing the method of manufacturing the thin film transistor substrate SUB1.
FIG. 21 is a process diagram showing the method of manufacturing the thin film transistor substrate SUB1.
22A is a diagram showing a method of forming a pattern on the thin film transistor substrate SUB1 by photolithography, and FIG. 22B is a diagram showing an example of a photomask pattern.
FIG. 23A is a view showing another method for forming a pattern on the thin film transistor substrate SUB1 by photolithography, and FIG. 23B is a view showing another example of a photomask pattern.
FIG. 24 is an equivalent circuit of a liquid crystal display device according to another embodiment in which scanning signal line drive circuit sections 104 are provided at both left and right ends of a gate signal line.
FIG. 25 is a plan view showing a unit pixel of a lateral electric field type active matrix liquid crystal display device to which the present invention is applied.
26 is a view showing a cross section taken along the line 3-3 in FIG. 25. FIG.
FIGS. 27A and 27B are plan views of main parts of a pixel showing another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention. FIGS.
FIGS. 28A and 28B are plan views of main parts of a pixel, showing another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention. FIGS.
FIGS. 29A and 29B are plan views of a pixel portion showing another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention. FIGS.
30 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 29. FIG.
31 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 29. FIG.
32 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. 29. FIG.
33 (a) and 33 (b) are plan views of main parts of a pixel showing another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention.
34 (a) and 34 (b) are plan views of the main part of the pixel showing another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention.
35 (a) and 35 (b) are plan views of main parts of a pixel showing another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention.
36 (a) and 36 (b) are plan views of pixels showing another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention.
FIGS. 37A and 37B are plan views of pixels showing another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention. FIGS.
FIGS. 38A and 38B are plan views of pixels showing another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention. FIGS.
FIG. 39 is an explanatory diagram showing an example of a manufacturing method of a liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 40 is a plan view showing one embodiment of a pixel pattern obtained by the method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 41 is an explanatory view showing another embodiment of a method for producing a liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 42 is an explanatory view showing another embodiment of a method for producing a liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 43 is an explanatory diagram showing another embodiment of a method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 44 is an explanatory diagram showing one process for obtaining the characteristics of a sample in manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention;
FIG. 45 is an explanatory diagram showing one process for obtaining the characteristics of a sample in manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention;
FIG. 46 is an explanatory diagram showing one process for obtaining characteristics of a sample in manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention;
FIG. 47 is an explanatory diagram showing one process for obtaining the characteristics of a sample in manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention;
FIG. 48 is an explanatory diagram showing one process for obtaining the characteristics of a sample in manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention;
FIG. 49 is an explanatory diagram showing one process for obtaining the characteristics of a sample in manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention;
FIG. 50 is an explanatory diagram showing one process for obtaining characteristics of a sample in manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention;
FIG. 51 is an explanatory diagram showing one process for obtaining characteristics of a sample in manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention;
[Explanation of symbols]
GL ... Gate signal line, DL ... Drain signal line, ITO1 ... Pixel electrode, TFT ... Thin film transistor, GI ... Gate insulating film, AS ... Semiconductor layer, SD1 ... Source electrode, SD2 ... Drain electrode.

Claims (3)

複数の走査信号線と、複数の映像信号線と、複数の画素と、各画素に設けられた薄膜トランジスタと画素電極を有し、前記薄膜トランジスタは前記画素電極に接続されたソース電極と前記映像信号線に接続されたドレイン電極と半導体層を有する液晶表示装置において、
絶縁膜を介して前記走査信号線上の領域に、前記半導体層と前記ソース電極にチャネル長およびチャネル幅を規定する部分から離して設けた調整パターンを設け、該調整パターンの大きさを前記走査信号線の入力端子側より終端側で大きくすることを特徴とする液晶表示装置。
A plurality of scanning signal lines; a plurality of video signal lines; a plurality of pixels; a thin film transistor and a pixel electrode provided in each pixel; the thin film transistor including a source electrode connected to the pixel electrode and the video signal line In a liquid crystal display device having a drain electrode and a semiconductor layer connected to each other ,
An adjustment pattern is provided in the region on the scanning signal line through an insulating film and provided on the semiconductor layer and the source electrode so as to be separated from a portion that defines a channel length and a channel width. A liquid crystal display device characterized by being larger on the terminal side than on the input terminal side of the line.
前記薄膜トランジスタのうち隣接する複数の薄膜トランジスタは順次グループ化され、前記半導体層と前記ソース電極の大きさは前記走査信号線の入力端子側から終端側へかけてグループ毎に順次大きくなることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。A plurality of adjacent thin film transistors among the thin film transistors are sequentially grouped, and the sizes of the semiconductor layer and the source electrode increase sequentially for each group from the input terminal side to the termination side of the scanning signal line. The liquid crystal display device according to claim 1 . 前記各グループに割り当てられる領域は、前記走査信号線の入力端子側から終端側へかけて順次大きくなることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。  The liquid crystal display device according to claim 2, wherein an area allocated to each group is sequentially increased from an input terminal side to a termination side of the scanning signal line.
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