JPH03163530A - アクティブマトリクス表示装置 - Google Patents

アクティブマトリクス表示装置

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Publication number
JPH03163530A
JPH03163530A JP1304403A JP30440389A JPH03163530A JP H03163530 A JPH03163530 A JP H03163530A JP 1304403 A JP1304403 A JP 1304403A JP 30440389 A JP30440389 A JP 30440389A JP H03163530 A JPH03163530 A JP H03163530A
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JP
Japan
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electrode
picture element
wiring
additional
common wiring
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Application number
JP1304403A
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English (en)
Inventor
Naoyuki Shimada
尚幸 島田
Yutaka Takato
裕 高藤
Hiroshi Morimoto
弘 森本
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH03163530A publication Critical patent/JPH03163530A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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、薄膜トランジスタ(以下ではrTFT」と称
す)等のスイッチング素子を有し、液晶等を表示媒体と
して用いたアクティブマトリクス表示装置に関する。
(従来の技術) 近年、液晶等を表示媒体として用いたアクティブマトリ
クス表示装置が、活発に研究されている。
中でも液晶を用いたアクティブマトリクス型の液晶ディ
スプレイ(以下ではrLCDJと称す)は、平面ディス
プレイとして研究され、その或果も着実に上がってきて
いる。現在のアクティブマトリクス型のLCDの研究開
発には二つの流れがある。
一つはいわゆる壁掛けテレビの実現を目指した、表示画
面の大面積化である。他の一つは表示画面の高精細化で
ある。特に、小型で高精細の表示を行うアクティブマト
リクス型のLCDには、ビデオカメラ用のカラービュー
ファインダとして大きな需要が期待されている。
アクティブマトリクス型のLCDには、TFTアレイ部
を駆動するためのICチップが実装される。しかし、小
型で高精細な表示を行うアクティブマトリクス型のLC
Dでは、各接続端子間の距離が非常に小さくなり、実装
が困難となる。この点を解決するため、小型高精細のア
クティブマトリクス型のLCDでは、TFTアレイが形
成された基板上に駆動回路が形成される。
駆動回路とTFTアレイとを同一基板上に形或したアク
ティブマトリクス表示装置の基本的構造の模式図を、第
7図に示す。この表示装置では基板50上に、ゲート駆
動回路54、ソース駆動回路55、及びTFTアレイ部
53が形成されている。TFTアレイ部53には、ゲー
ト駆動回路54から延びる多数の平行するゲートバス配
線51が配設されている。ソース駆動回路55からは多
数のソースバス配線52が、ゲートバス配線51に直交
して配設されている。更に、ゲートバス配線5lに平行
して、付加容量共通配線59が配設されている。
2本のソースバス配線52、52と、ゲートバス配線5
1、5lとに囲まれた矩形の領域には、TFT56、絵
素57、及び付加容量58が設けられている。TFT5
 6のゲート電極はゲートバス配線51に接続され、ソ
ース電極はソースバス配線52に接続されている。TF
T5 6のドレイン電極に接続された絵素電極と対向基
板上の対向電極との間に液晶が封入され、絵素57が構
或されている。また、TFT5 6と付加容量共通配線
59との間に付加容量58が形成されている。付加容量
共通配線59は、対向電極と同じ電位の電極に接続され
ている。
この表示装置ではゲート駆動回路54からの信号によっ
て、ゲートバス配線51上に接続されているTPT56
がオン状態となる。一方、ソース駆動回路55からソー
スバス配線52を通じて絵素57に映像信号が送られる
。この映像信号はTFT56がオフ状態となった後も、
絵素を構成する絵素電極及び対向電極の間に保持される
。ところが、小型で高精細なアクティブマトリクス型L
CDでは絵素の面積は非常に小さくなるので、絵素電極
及び対向電極との間で形成されるコンデンサの容量が小
さくなる。従って、映像信号を必要な時間保持すること
ができなくなるという問題点が生じる。一方、絵素電極
の電位に対するバス配線の電位の変動が大きくなるとい
う問題も生じる。
そこで、絵素電極と対向電極との間のコンデンサの容量
不足を補うために、各絵素57に並列に付加容量58が
設けられているのである。付加容量58の一方の電極は
TFT56のドレイン電極に接続されている。付加容j
l5gのもう一方の電極は対向電極と同じ電位でなけれ
ばならない。そのため、この電極は付加容量共通配線5
9を介して対向電極と同じ電位の電極に接続されている
このような駆動回路一体型の=多くのアクティブマトリ
クス表示装置では、TPTの半導体層として多結晶シリ
コンが用いられている。その理由は、電子及びホールの
移動度が大きいこと、n型及びp型のTPTが作製し得
るのでCMOSの構成が可能であること等である。
第7図の表示装置に用いられるアクティブマトリクス基
板の一例の平面図を第4図に示す。第4図のv−v線及
びV’[−VT線に沿った断面図を、それぞれ第5図及
び第6図に示す。ガラス基板30上に半導体層33と、
付加容量32の一方の電極である下部容量用電極46と
が、一体的にパターン形成されている。半導体層33及
び下部容量用電極46は多結晶シリコンから或るが、下
部容量用電極46はイオン注入法等によるドーピングが
施されている。従って、下部容量用電極46では抵抗が
小さくなっている。この半導体層33及び下部容量用電
極46上にはゲート絶縁膜49が形成されている。
また、半導体層33に平行してゲートバス配線40及び
付加容量共通配線44が設けられている。
付加容量共通配線44の一部が付加容!Ik32の上部
容量用電極として機能している。ゲートバス配線40及
び付加容量共通配線44は、後の熱処理工程での熱安定
性を考慮して、n+又はp+の多結晶シリコンで形成さ
れている。ゲートバス配線40からは2個のTFT3 
1 a及び3lbに向かって、それぞれゲート電極42
a及び42bが分岐している。このようにこの例では2
個のTPTが直列に設けられている。この構成によりT
PTのリーク電流を小さくし得る。
更に、基板30上の全面に層間絶縁膜47が形成されて
いる。層間絶縁膜47及び前述のゲート絶縁膜49を貫
いて、半導体層33の両端部の上にはコンタクトホール
43a及び43bが設けられている。第4図に示すよう
に、ゲートバス配線40に直交するソースバス配線41
が各コンタクドホール43a上を通過するように設けら
れている。また、ソースバス配線41はコンタクトホー
ル43a上では幅が広くなっている。コンタクトホール
43b上には絵素電極45が延びている。
ソースバス配線41はAI等の低抵抗金属で形成され、
絵素電極45はITOで形成されている。
このようにコンタクトホール43aでは、ソースバス配
線41と半導体層33とが電気的に接続されている。同
様に、コンタクトホール43bでは、絵素電極45と半
導体層33とが電気的に接続されている。更に基板上の
全面に保護膜48が形成されている。また、このアクテ
ィブマトリクス基板には、前述の第7図と同様のゲート
駆動回路及びソース駆動回路(図示していない)が形成
されている。
このアクティブマトリクス基板を用いた表示装置は、次
のようにして駆動される。まず、ゲート駆動回路より各
ゲートバス配線4oに順次ゲートオン信号が出力される
。これにより、オン信号が出力されたゲートバス配線4
oに接続されているTFT3 1 a及び3lbは一斉
にオン状態となる。
ソース駆動回路には、各ソースバス配線4lごとにソー
スバス配線4lと映像信号ラインとの間のスイッチング
を行うTPTが設けられている。このTPTはアナログ
スイッチと呼ばれ、対応する絵素の映像信号が送られて
いるときのみンースバス配線41と映像信号ラインとの
間を電気的に接続する機能を有している。このアナログ
スイッチを通じてソースバス配線41に映像信号が書き
込まれた後、アナログスイッチはオフ状態となり、更に
池のソースバス配線41への書き込みが順次行われる。
書き込まれた映像信号は、アナログスイソチがオフ状態
となった後も、ソースバス配線4lの寄生容量を利用し
て保持される。この方式はパネルサンプルホールド方式
と呼ばれ、必要ならばこの寄生容量を補うための容量を
設けてもよい。パネルサンプルホールド方式は駆動回路
部の面積を小さくし得るという利点を有している。ソー
スバス配線41に保持された映像信号は、オン状態とな
っているTFT3 1 a及び3lbを通して絵素電極
45及び付加容量用電極46に書き込まれる。
このとき、映像信号が書き込まれた付加容量用電極46
に対向する付加容量共通配線44には、映像信号に対応
する電荷を供給する電流が流れる。
(発明が解決しようとする課題) このようなアクティブマトリクス基板に於で、ゲートバ
ス配線40の1つがオン状態となった後、最初にオン状
態となるソースバス配線4lでは、このゲートバス配線
40がオフ状態となるまでの時間が充分に長いので、映
像信号は絵素電極45及び付加容量用電極46に余裕を
もって書き込まれる。ところが、最後にオン状態となる
ソースバス配線41では、ゲートバス配線40がオフ状
態となるまでの時間が短いため、映像信号の書き込み時
間が制約されるという問題がある。更に、第4図のアク
ティブマトリクス基板では、付加容量共通配線44がn
ゝ又はpゝの多結晶シリコンであるため、抵抗が充分に
小さいとは言えない。そのため、付加容量共通配線44
上の信号は遅延し、上述の制約された書き込み時間内に
映像信号を書き込むことができなくなり、絵素電極45
に書き込まれた電位の変動を引き起こすという問題点が
生じる。
この問題点を説明するため、第8図に1つの絵素部分の
等価回路図を示す。TPTのドレイン電極に接続された
絵素電極と、対向電極に接続された対向電極配線との間
に、液晶層を挟む容量CLCが位置している。また、T
PTのドレイン電極は付加容ffi C sを介して付
加容量共通配線に接続されている。更に、TFTのゲー
ト電極及びドレイン電極との間には容量C,dが形戊さ
れている。TPTのゲートバス配線にゲートオンの信号
が送られると、TFTはオン状態となり、ソースバス配
線には映像信号電圧v4が書き込まれる。ここで付加容
量共通配線の信号伝達の時定数をτcs、絵素電極への
信号書き込み時間ToNとすると、τas<<’rON
の条件が満たされない場合には、付加容量への充電が不
十分となり、絵素電極の電位が変動するという問題が生
じる。TPTがオフ状態となり、tcsに比べて十分に
長い時間が経過した後に於ける実際の表示状態に対応す
る絵素電極の電位v1は、次の(1)式で表される。
△V,・Cgd Vd=Vd−                −a 
  (1)(1,gd+cLc+cs) ここで、△VgはTPTのオン状態の時のゲート電位と
オフ状態の時のゲート電位との差である。また、aは以
下の式で示され、書き込み時間内に付加容量を十分充電
できないために生じる電位の変動を表す。
(以下余白) CS a = V 1exp(− TON/τC3)′(CB
+etc+Cs) ・・・ (2) (1)式中、第2項は、TPTをオフ状態とするために
ゲートバス配線の電圧が変動することによる絵素電極の
電位の変動を表す。書き込まれた映像信号によって忠実
な表示を行うためには、(1)式の第2項及び(2)式
のaの値を小さくしなければならない。(1)式の第2
項の値を小さくするためには、 Cga<<C LC+  Cs           
    −  ( 3  )が成り立つことが必要であ
る。高精細のアクティブマトリクス基板では絵素電極が
小さく、従って、CLCが小さいので、(3)式の条件
を満たすにはある程度以上の大きさの付加容fit C
 sが必要となる。
このように付加容ffIC sはある程度の大きさが必
要なので、(1)式の第3項、即ち、(2)式で表され
るaの値を小さくするためには、 T o,,>>τcs          −(4)が
戒り立つことが必要である。
特に駆動回路をTFTアレイと同一の基板上に形成した
小型高精細のアクティブマトリクス基板では、(4)式
の条件を満たすには困難が伴う。
その理由は以下のようである。
■ゲートバス配線の本数が多くなり、ゲートバス配線1
本当りに割り当てられる時間が短くなる。
■ドライバICを実装する方式では、全てのソースバス
配線に同時に映像信号が出力されるのに対し、パネルサ
ンプルホールド方式では、それぞれのソースバス配線に
順次映像信号が出力されるので、最後に書き込みが行わ
れるソースバス配線に於ける書き込み時間が短くなる。
■表示装置の高精細化に伴う開口率の低下を避けるため
、配線の線幅を小さくする必要がある。
そのため付加容量共通配線の抵抗が大きくなり、rcs
を小さくすることができない。
■絵素数が増加してもl絵素当りの付加容量用電極の大
きさを小さくすることができない。従って、1本の付加
容量共通配線に接続される付加容量の総和が大きくなり
、τcsを小さくすることができない。
このような問題点の解決策として、例えば付加容量共通
配線の両側で対向電極と同電位の電極に接続することが
考えられるが、十分な解決策とは言えない。また、付加
容量共通配線には冗長構造が付与される場合が多いので
、τCSがT’osに比べて十分小さくなければこの冗
長構造を生かすことができないという問題もある。
本発明はこのような問題点を解決するものであり、本発
明の目的は、信号遅延の生じない付加容量共通配線を有
するアクティブマトリクス表示装置を提供することであ
る。
(課題を解決するための手段) 本発明のアクティブマトリクス表示装置は、対の絶縁性
基板と、該一対の基板の何れか一方の基板内面にマトリ
クス状に配列された絵素電極と、該絵素電極に接続され
たスイッチング素子と、該絵素電極の電荷を保持するた
めの付加容量と、該絵素電極上を覆う絶縁層と、該付加
容量の一方の電極に接続された付加容量共通配線と、を
備え、該付加容量が、該スイッチング素子に接続された
第lの電極と、該付加容量共通配線に接続された第2の
電極とを有し、該付加容量共通配線が、該絶縁層上に形
成されており、そのことによって上記目的が達成される
また、前記一方の基板上に駆動回路が設けられでいる構
或とすることもできる。
更に、前記信号線の容量によって映像信号が保持される
構成とすることもできる。
(作用) 本発明のアクティブマトリクス表示装置では、付加容量
共通配線は絵素電極を覆う絶縁層上に形戊されているた
め、低抵抗の金属で形成し得る。
従って、付加容量共通配線上の信号に遅延は生じない。
例えば、従来例で用いられているn+多結晶シリコンは
、膜厚500rvで50Ωというシート抵抗を有してい
るのに対し、AI金属は、膜厚300nmで0.33Ω
という小さなシート抵抗を有している。このように付加
容量共通配線の小さな抵抗により、付加容量共通配線上
の信号遅延は2桁以上小さくなり、実質的に無視し得る
程度の大きさとなる。
(実施例) 本発明を実施例について以下に説明する。第3図に本発
明のアクティブマトリクス表示装置の平面模式図を示す
。ガラス基板11上にゲート駆動回路23、ソース駆動
回路24、及びTFTアレイ部22が形成されている。
TFTアレイ部22には、ゲート駆動回路23から延び
る多数の平行するゲートバス配線lが配されている。ソ
ース駆動回路24からは多数のソースバス配線2が、ゲ
ートバス配線lに直交して配設されている。そして本実
施例ではソースバス配線2に平行して、付加容量共通配
線8が配設されている。
2本(7)’7’−}ハス配線1、L  ソースバス配
線2、及び付加容量共通配線8に囲まれた矩形の領域に
は、2個の直列に配列されたTFT2 5 a及び25
b1絵素26、及び付加容1127が設けられている。
第3図では簡単のため、,2個のTPT25a及び25
bを1個のTFT25で表してある。TFT25のゲー
ト電極はゲートバス配線1に接続され、ソース電極はソ
ースバス配線2に接続されている。TFT25のドレイ
ン電極に接続された絵素電極と対向基板上の対向電極と
の間に液晶が封入され、絵素26が構戊されている。ま
た、TFT25と付加容量共通配線8との間に付加容f
i27が設けられている。付加容量共通配線8は対向電
極と同じ電位の電極に電気的に接続されている。
第1図に第3図のTFTアレイ部22の部分平面図を示
す。第2図に第1図の■一■線に沿った断面図を示す。
第1図及び第2図を参照しながら、本実施例を製造工程
に従って説明する。前述のガラス基板ll上の全面に、
後に半導体層l2及び下部容量用電極5となる多結晶シ
リコン薄膜をCVD法によって形成した。次に、CVD
法、スパッタリング法、又はこの多結晶シリコン薄膜上
面の熱酸化により、後にゲート絶縁膜13となる絶縁膜
を形成した。ゲート絶縁膜l3の厚さはl00旧である
。次に、上記多結晶シリコン薄膜及び絶縁膜のパター二
冫グを行い、半導体層12及び下部容量用電極5を第1
図に示す形状で形成した。
上述のゲート絶縁膜13の形成を半導体層l2及び下部
容量用電極5のパターン形成の後に行ってもよい。また
、絶縁膜の形成前に、多結晶シリコン薄膜の結晶性を高
めるため、レーザアニール、窒素雰囲気中でのアニール
等の処理を行うことも可能である。次に、下部容量用電
極5の部分にイオン注入を行い、低抵抗の下部容量用電
極5を得た。
次に、後にゲートバス配線l1 ゲート電極3a及び3
b、並びに上部容量用電極6となる多結晶シリコン薄膜
をCVD法によって形或し、ドーピングを行った。これ
により、低抵抗の多結晶シリコン薄膜が得られた。その
後、低抵抗多結晶シリコン薄膜のパターニングによって
、第1図に示す形状のゲートバス配線1、2つのゲート
iiti3a及び3b、並びに上部容量用電極6を形成
した。
上部容量用電極6と前述の下部容量用電極5との間で、
付加容ffi27が形成される。このゲート電極3a及
び3bをマスクとし、且つ、フォトリングラフィ法によ
って形或されたレジストをマスクとして、半導体層l2
のゲート電極3a,3b及び下部容量用電極5の下方以
外の部分にイオン注入を行った。
この基板上の全面に層間絶縁膜14を700nmの厚さ
に形成した。次に、第1図に示すように2つのコンタク
トホール7a及び7bを形成した。
コンタクトホール7a及び7bは、層間絶縁膜工4及び
前述のゲート絶縁膜13を貫いて、半導体層12上に形
成されている。
次に、ソースパス配線2をAt金属等の低抵抗の金属を
用いて形成した。第1図に示すように、ソースバス配線
2はフンタクトホール7a上で幅が広くなった形状に形
成されている。従って、ソースバス配t!l2はコンタ
クトホール7aを介して半導体層12に接続されること
になる。更に、■TOから戊る絵素電極4をパターン形
成した。第1図に示すように、絵素電極4の一部はコン
タクトホール7b上に延びている。従って、絵素電極4
はコンタクトホール7bを介して半導体層l2に接続さ
れる。更に、この基板の全面に絶縁層15を形戊した。
次に、コンタクトホール7cを形成した。フンタクトホ
ール7cは、層間絶縁膜l4及び絶縁層15を貫いて上
部容量用電極6の端部上に形或されている。更に、AI
金属等の低抵抗の金属により、付加容量共通配ls8を
形成した。第1図に示すように、付加容量共通配La8
はコンタクトホール7c上で幅が広くなった形状に形成
されている。
従って、付加容量共通配線8はコンタクトホール7cを
介して上部容量用電極6に接続されることになる。付加
容量共通配線8は表示装置として完戊した後には、対向
基板上の対向電極と同じ電位の電極に接続される。更に
、付加容量共通配線8上の全面に保謹膜17が形成され
、アクティブマトリクス基板が完成される。
本実施例と従来例を比較した結果を、第1表に示す。比
較したアクティブマトリクス基板は、何れも表示部分の
対角線の長さが約2インチであり、クリアビジゴン対応
の基板である。付加容量共通配線の線幅は何れも4μm
である。ただし、従来例の基板では、付加容量共通配線
の両端部が対向電極と同L:電位の電極に接続されてい
る。また、第1表中の”書き込み時間”とは、最も書き
込み時間が短い絵素についての値である。第1表から明
らかなように、本実施例の表示装置では付加容量共通配
線の信号遅延は全く無視し得る大きさであることが判る
(以下余白) 本実施例では、第2図に示すように付加容量27は、半
導体層12と同時に一体的に形成された下部容量用電極
5と、ゲートパス配線l並びにゲート電極3a及び3b
と同時に形成された上部容量用電極6とによって、ゲー
ト絶縁膜l3が挟まれた構成となっている。前述のよう
に層間絶縁膜14は700nII1と厚いのに比べ、ゲ
ート絶縁膜131まl00nmと薄い。そのため、層間
絶縁膜l4を挟んで形成された付加容量に比べ、付加容
量を構成する電極の面積が小さくて済むという利点があ
る。従って、本実施例の構成によれば、表示装置の開口
率を高めることができる。
また、本実施例では絵素電極4と付加容ffi27は重
なっていないが、本発明の他の実施態様として、絵素電
極4と付加容ffi27が重なった構成を挙げることも
できる。この場合には層間絶縁膜14を挟んで絵素i極
4と上部容量用電極6との間でも付加容量が形成される
ので、付加容量27を構戊する電極の面積を小さくする
ことができる。
更に、絵素電極4と付加容量共通配線8のフンタクトホ
ール7C以外の部分とが重なった構成とすることも可能
である。この場合には絶縁層15を挟んで絵素電極4と
付加容量共通配線8との間に、更に付加容量が形成され
るので、付加容量27を構成する電極の面積を更に小さ
くすることができる。
(発明の効果) 本発明のアクティブマトリクス表示装置は、信号遅延の
生じない付加容量共通配線を備えているので、表示特性
の良好な表示装置が提供され得る。
4.゛  の. な!■ 第1図は本発明のアクティブマトリクス表示装置の1実
施例に用いられるアクティブマトリクス基板のTFTア
レイ部の平面図、第2図は第1図のn−n線に沿った断
面図、第3図は第l図の基板を用いた表示装置の平面模
式図、第4図は従来のアクティブマトリクス基板の部分
平面図、第5図及び第6図はそれぞれ第4図のv−v線
及び■一■線に沿った断面図、第7図は従来のアクティ
ブマトリクス表示装置の平面模式図、第8図はlつの絵
素部分の等価回路図である。
1・・・ゲートバス配線、2−・・ソースバス配線、3
a,3b・・・ゲート電極、4・・・絵素電極、5・・
・下部容量用電極、6・・・上部容量用電極、7a,7
b,7C・・・コンタクトホール、8・・・付加容量共
通配線、11・・・ガラス基板、l2・・・半導体層、
l3・・・ゲート絶縁膜、14・・・層間絶縁膜、15
・・・絶縁層、17・・・保護膜、22・・・TFTア
レイ部、23・・・ゲート駆動回路、24・・・ソース
駆動回路、25a,25b・・・TFT,27・・・付
加容量。
以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、一対の絶縁性基板と、該一対の基板の何れか一方の
    基板内面にマトリクス状に配列された絵素電極と、該絵
    素電極に接続されたスイッチング素子と、該絵素電極の
    電荷を保持するための付加容量と、該絵素電極上を覆う
    絶縁層と、該付加容量の一方の電極に接続された付加容
    量共通配線と、を備え、 該付加容量が、該スイッチング素子に接続された第1の
    電極と、該付加容量共通配線に接続された第2の電極と
    を有し、該付加容量共通配線が、該絶縁層上に形成され
    ているアクティブマトリクス表示装置。
JP1304403A 1989-11-22 1989-11-22 アクティブマトリクス表示装置 Pending JPH03163530A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1304403A JPH03163530A (ja) 1989-11-22 1989-11-22 アクティブマトリクス表示装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP1304403A JPH03163530A (ja) 1989-11-22 1989-11-22 アクティブマトリクス表示装置

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