JPH01140129A - 液晶表示装置およびその駆動方法 - Google Patents

液晶表示装置およびその駆動方法

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JPH01140129A
JPH01140129A JP62297557A JP29755787A JPH01140129A JP H01140129 A JPH01140129 A JP H01140129A JP 62297557 A JP62297557 A JP 62297557A JP 29755787 A JP29755787 A JP 29755787A JP H01140129 A JPH01140129 A JP H01140129A
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liquid crystal
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electrode
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俊久 塚田
Yoshiyuki Kaneko
好之 金子
Akira Sasano
笹野 晃
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    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362Active matrix addressed cells
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアクティブマトリクス形液晶表示装置およびそ
の駆動方法に係り、特に液晶印加電圧の保持特性の改善
および信頼性を向止す・るのに好適な液晶表示装置およ
びその駆動方法に関する。
〔従来の技術〕
薄膜トランジスタ(以下TPTと略称する)で駆動され
る液晶表示装置において、従来から液晶印加電圧の保持
特性の改善のため、液晶に並列に蓄積容量を付加する方
策が検討されて来た。
その方策の一つとして1本発明者らは先に第2図に示す
ような液晶表示装置について特許出願した。すなわち、
ゲート配線と透明画素電極の間にゲート絶縁膜を介して
容量を形成したものである。
この方式では、TPTの作製プロセスを複雑化すること
なく蓄積容量を形成することができる点で大きなメリッ
トを有する。しかしながら、蓄積容量の値を大きくとろ
うとすると開口率を下げることとなり、この点で限界が
あった。
また、他の方策としては、TV学会技法ED86−39
第65頁「高画質フルカラーパネル」に述べられている
方式がある。この方式では蓄積容量の接続を一括して行
うため配線工程における乗越えプロセスや透明電極の抵
抗値が問題となった。
従来の液晶表示装置におけるもう一つの問題点は、液晶
に直流電圧が印加されることにより液晶動作に悪影響が
及ぼされる点であった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記直流成分の発生原因を第3図および第4図を用いて
説明する。第3図においてTPT4には寄生容量として
C,s6が付随している。このTPTに接続されている
ゲート線2とデータ線1に各々第4図に示すような電圧
V「とVa を加えると、このCssを通してゲート線
2に印加されるパルス電圧が画素電極で洩れ込む。これ
がTPTのON。
OFF動作と同期して起るため、第4図のVs(画素電
極の電圧)の波形に直流電圧成分が生ずるのである。
本発明の目的は液晶と並列に任意の値の容量を付加する
ことにより、液晶表示装置の保持特性を改善することが
可能な方式を提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、液晶にかかる直流電圧成分
をなくすることにより表示特性および信頼性の大幅な改
善を実現することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、透明画素電極の下にもう一つの容量形成用
透明電極を形成し、該容量形成用透明電極を次段のゲー
ト線に接続することにより達成される。
〔作用〕
これにより蓄積容量の値の選択幅を大きく拡大すること
が可能になると共に、第5図、第6図および第7図に示
すような駆動方式を用いることで、液晶にかかる直流電
圧成分をなくすことが可能となる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。第1
図(a)は液晶表示装置の一画素分の平面構造図、第1
図(b)はそのAA’線に沿った断面構造図である6 第1図(a)において、1はデータ線、2はこの画素を
駆動するTPTのゲートが接続されるゲート線、3は次
段のゲート線である。4はこの画素を駆動するTPTの
部分、5はTPTのソースffi層、6は′r F’r
 (7)ゲートソース間容量CfSが形成されている部
分、9は画素電極、7は本発明に係る画素電極9と次段
ゲートに接続された透明電極16との重畳部であり、C
Stが形成されている部分である。
次に第1図(b)によりT F ’1”部分の構造を詳
細に説明する。8および15はそれぞれ非晶質シリコン
(a−8i)のi層およびn層である。データ線1はT
PT部分4においてはTPTのドレイン電極を形成する
。11は窒化シリコンのゲート絶縁膜、12はトランジ
スタの保護膜、1.4はガラス基板であり、13はゲー
ト線3に接続した透明電極である。
本実施例の作製プロセスは下記の通りである。
まずガラス基板上にスパッタリング法によりITO透明
電極を堆積し、これをホトエツチングにより加工して1
3を形成する0次いでCrをスパッタ法により1000
人の厚さに堆積して、加工しゲート配線を行う、ゲート
形成後、プラズマCvD法によりゲート絶縁膜と容量の
形成用絶縁膜を兼ねるSiN膜11を、続いてa−8i
のi層、n層をそれぞれ250℃、300℃、200℃
にて形成する。膜厚はそれぞれ3000,2000゜2
00人である。トランジスタのドレイン、ソース電極は
Cr / A n 2層構造を用い、加工後画素電極9
用ITOを堆積、加工する。最後にトランジスタの保護
膜である5iN12をプラズマCVD法により、厚さ5
,000人に形成する。
本実施例ではゲート線をCr単層としたが、これはAQ
単層でもよいし、二層(たとえばCr/AQ)であって
もよいことは勿論である。
次に本装置の直流電圧相殺駆動方式について述べる。本
装置は、蓄積容量を内蔵しているため液晶の保持特性を
改善することが可能である。しかし更に駆動方式を工夫
することにより液晶に加わる直流電圧を零にすることが
できる。
第5図ないし第7図はこの駆動方法について述べたもの
である。第5図は一画素分の等価回路図であり、第6図
はその等価回路に示された2本のゲート1s2および3
に各々印加されるゲート線電圧Vz、Vsのタイミング
チャートである。線順次駆動においては通常上記V2.
V3が順次選択電極■。nとなり、それ以外の時刻にお
いては非選択電圧V o x tの値をとる(但しVo
n  Vats = V i>O)。本実施例における
駆動方法では、上記V o n 、 V o x xの
2値に加え、vzが選択電圧となるタイミング(第6図
における1=1.)に同期させてv3を補償電圧V c
 o a Pとする(但しV o x xVcosp 
= V x > O) 、この電圧が上述の逆極性のパ
ルスである0本駆動法によると、寄生容量Czsによる
画素電極への電圧の洩れ込みは1次のように零にできる
第6図のt =t sおよびt4における電圧の洩れ込
みΔva、Δv4は Δvs=−(Cws/C) ・vt+(Cat/C)(
v1+vl) Δva=−(Cut/c)”Vl        −・
・(1)で表わされる。
ここでC=Czs + CLC+ Cs tであり、C
LCは一画素当りの液晶の等価容量を示す。
画素電極に印加される直流電圧成分はΔVa+ΔV番で
表わされるので Δv8+ΔV4=   (Cgs/C)  ・vt+(
Cst/C) ・vx    −(2)となる。
ここで特に Cst=(v1/v2) ・Cgs         
 −(3)を満たすようにすると、上式の右辺=0とな
り、画像信号によらず直流電圧成分を零にすることがで
きる。このときに画素m極にかかる電圧は第7図に示す
ような波形となる。式(3)式を書き直すと  s t となる、Cszは一定値となるが、Cgsはパネル駆動
条件により変動しつる。したがってこれに応じてvzの
値を選択する必要がある。またvzの値は式(4)で決
まる値そのものに限ることなくst であっても同様の効果を得ることができる。
(実施例2) 第8図は本発明の第2の実施例における液晶表示装置の
一画素分の平面および断面構造図である6本実施例にお
いてはまずCrゲート電極を形成する。その上に蓄積容
量形成用透明電極13を形成する。絶縁膜はS OG(
Spin−on Glaqs) 16を用いることによ
りプロセスの簡素化をはかった。
(実施例3) 第9図は本発明の別の実施例を示したものである。蓄積
容量形成用電極13.ゲート電極2,3を形成、加工後
、まずSoG絶縁膜を1000人の厚さに形成する。S
OGの焼成温度は420℃である。SOGの上にプラズ
マCVD法によりSiN膜形成、a −S i膜の形成
を行う点は前記実施例と同様である。このときのSiN
膜はSOGの膜厚があるので200OAとした。
この実施例においてはC5L用透明電極とプラズマCV
D法によるSiN膜が直接コンタクトしないので、Si
N堆積条件に対する制約がなくなり良好なSiN/a−
3i界面を実現できる、絶縁膜が二層構造なのでピンホ
ール耐性の向上がはかれるなどのメリットがある。
なお、ここで、SOGのかわりに、スパッタ法による5
iOz等を使用しても同じ結果が得られる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、液晶表示装置の液晶に並列に蓄積容量
を容易に形成することができ、液晶保持特性を大幅に改
善できる。プロセス的には容量形成用透明電極への接続
はゲート線を介して行うので、専用の引き出し線、端子
を必要としない。このため乗越え配線が不要でありこれ
に基因する欠陥発生がない、端子を別途作成する必要が
ない。
更にITOの面抵抗に対する制約が事実上なくなる等の
効果がある。
また本装置に電圧相殺用パルスを印加することにより液
晶にかかる直流電圧成分をなくすことができるので、液
晶の信頼性や特性上への悪影響を取り除くことができる
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第1の実施例の液晶表示パネルの一
画素分の平面構造図(a)およびその八−A’線に沿っ
た断面構造図(b)、第2図は本発明者らが先に出願し
た液晶表示パネルの一画素分の平面(a)および断面図
(b)、第3図は付加容量のない従来パネルの一画素の
等価回路図、第4図は直流電圧成分の発生機構を示す図
、第5図は本発明の第1の実施例の一画素分の等価回路
、第6図は本発明の第一の実施例の駆動方法におけるパ
ルスタイミングを示す図、第7図は本発明の第一の実施
例の効果を示す画素電極の電圧波形図、第8図は本発明
の第二の実施例における一画素平面図(a)および断面
図(b)、第9図は本発明の第3の実施例における一画
素分の断面図である。 1・・・データ線、2・・・ゲート線、2・・・次段の
ゲート線、4・・・TPT部分、5・・・ソース、6・
・・Css、7・・・Cst、8・・・a−8ii層、
9・・・画素電極、11・・・ゲート絶縁膜、12・・
・パシベーション膜。 13・・・容量形成用透明電極、14・・・ガラス基板
。 15−a−3i  n層、16・・・SOG膜。 倣。 翅I ち 第 1  図 (幻 第2図 (どl−ン (b) 冨3図 第4図 Z 5 図 %5図 VJ7  図 HfJg  図 Cす (b)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、複数個のデータ線とこれに直交する複数個のゲート
    線を備え、その各交点に薄膜トランジスタを形成した基
    板と、透明導電体を形成したもう一つの基板を有し、上
    記両基板間に液晶を封入した液晶表示装置において、上
    記薄膜トランジスタに付随した画素電極の少なくとも一
    部が絶縁膜を介して容量形成用透明電極と重畳しており
    、かつ上記容量形成用透明電極が次段のゲート線に接続
    してなることを特徴とする液晶表示装置。 2、複数個のデータ線とこれに直交する複数個のゲート
    線を備え、その各交点に薄膜トランジスを形成した基板
    と、透明導電体を形成したもう一つの基板を有し、上記
    両基板間に液晶を封入した液晶表示装置の駆動方法にお
    いて、上記薄膜トランジスタに付随した画素電極の少な
    くとも一部が絶縁膜を介して容量形成用透明電極と重畳
    しており、かつ上記容量形成用透明電極が次段のゲート
    線に接続しており、上記薄膜トランジスタを駆動するゲ
    ートパルスに同期して、次段のゲート線に上記ゲートパ
    ルスと逆極性のパルスを印加することを特徴とする液晶
    表示装置の駆動方法。 3、上記画素電極と上記容量形成用透明電極の重畳によ
    つて形成される静電容量C_s_tの値と、上記ゲート
    パルスの振幅v_1と、上記逆極性のパルスの振幅v_
    2および上記薄膜トランジスタのゲートソース間容量C
    _s_sの値が、 C_s_t=(v_1/ v_2)・C_s_sなる関
    係を満足することを特徴とする特許請求の範囲第2項記
    載の液晶表示装置の駆動方法。
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