JPH03175430A - Reflection type liquid crystal display device - Google Patents
Reflection type liquid crystal display deviceInfo
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- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は液晶表示装置、特に映像を拡大投射する液晶プ
ロジェクタ用液晶表示装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a liquid crystal display device, and particularly to a liquid crystal display device for a liquid crystal projector that enlarges and projects an image.
近年薄膜トランジスタや薄膜ダイオードをスイッチング
素子として用いるアクティブマトリクス基板を使った液
晶表示装置の開発が盛んになっている。これらの液晶表
示装置は表示モードで透過型と反射型の2種類に分けら
れる。テレビ用途にはカラーフィルタとの組合せでマル
チカラーやフルカラーの表示を得ることができる透過型
がよく用いられ、反射型はワードプロセッサやラップト
ツブのパーソナルコンピュータの表示装置としてよく用
いられる。最近ではこれらの液晶表示装置を光変調器と
して用いた拡大投射型の液晶プロジェクタが開発されて
きている。液晶プロジェクタの場合には反射型の液晶表
示装置でもフルカラー表示が可能である。液晶プロジェ
クタ用の液晶表示装置に要求される性能はまず小型であ
ることである。これは液晶表示装置の大きさがレンズや
プリズム、ミラー等の光学系の大きさを決定し、ひいて
は装置全体の大きさを決めるからである。次に、小型で
ありながら高解像度であることが要求されている。大画
面になるほど画素の粗さが目たくからである。従って、
画素ピッチは非常に小さなものにならざるを得ない。In recent years, development of liquid crystal display devices using active matrix substrates using thin film transistors and thin film diodes as switching elements has become active. These liquid crystal display devices are divided into two types, transmissive type and reflective type, depending on the display mode. Transmissive types are often used for television applications, as they can provide multi-color or full-color displays when combined with color filters, while reflective types are often used as display devices for personal computers such as word processors and laptops. Recently, enlarged projection type liquid crystal projectors using these liquid crystal display devices as optical modulators have been developed. In the case of a liquid crystal projector, full color display is possible even with a reflective liquid crystal display device. The first performance required of a liquid crystal display device for a liquid crystal projector is that it be small. This is because the size of the liquid crystal display device determines the size of optical systems such as lenses, prisms, mirrors, etc., which in turn determines the size of the entire device. Next, it is required to have high resolution while being small. This is because the larger the screen, the more noticeable the roughness of the pixels becomes. Therefore,
The pixel pitch must be extremely small.
第2図に多結晶シリコンの薄膜トランジスタを使った従
来型の反射型アクティブマトリクス基板の例を示す。図
は1画素分を示しており、201はアルミニウムからな
るゲート配線、202はドーピングされた多結晶シリコ
ンからなるゲート電極、203はアルミニウムからなる
ドレイン配線、204は202と同時に形成されるドー
ピングされた多結晶シリコンからなるドレイン配線の接
続部、205は薄膜トランジスタの活性層となる多結晶
シリコン膜、206はアルミニウムからなる画素電極、
207は薄膜トランジスタが形成される基板からみて対
向基板となるガラス基板面に形成された、透過型液晶表
示装置で用いられるブラックマトリクス部に相当するマ
トリクス状の反射板である。図中りは薄膜トランジスタ
のゲート長を表わしている。各部の寸法はゲート長りを
基準に取っである。FIG. 2 shows an example of a conventional reflective active matrix substrate using polycrystalline silicon thin film transistors. The figure shows one pixel, where 201 is a gate wiring made of aluminum, 202 is a gate electrode made of doped polycrystalline silicon, 203 is a drain wiring made of aluminum, and 204 is a doped wiring formed at the same time as 202. A drain wiring connection portion made of polycrystalline silicon, 205 a polycrystalline silicon film serving as an active layer of a thin film transistor, 206 a pixel electrode made of aluminum,
Reference numeral 207 denotes a matrix-shaped reflecting plate corresponding to a black matrix portion used in a transmission type liquid crystal display device, which is formed on the surface of a glass substrate that is an opposite substrate when viewed from the substrate on which the thin film transistor is formed. The line in the figure represents the gate length of the thin film transistor. The dimensions of each part are based on the gate length.
先に述べたように画素はかなり小さくする必要がある。 As mentioned earlier, the pixels need to be quite small.
一方、薄膜トランジスタ等のスイッチング素子はそれに
比例して小さくすることはできない。従って、1画素に
占めるスイッチング素子の面積の割合は大きくなる。逆
に言えば画素電極の割合が小さくなるわけである。この
様子を第3図に示す。第3図は第2図の構成におけるゲ
ート長りをパラメータとし、総画素数は同じとして対角
3インチから5インチの基板の場合の画素面積率の変化
を示している。ここでいう画素面積率とは1つの画素を
構成するのに必要な面積のうち、実効的に画素となり得
る部分の面積の割合のことである。画素面積率は画質の
面から見た場合、輝度やコントラストに直接かかわるも
ので、もちろん大きいほどよい。最低限でも50%以上
はほしいところである。しかしながら、第3図を見る限
り、最も小さい3インチ基板の場合ではゲート長を2μ
m以下、5インチ基板の場合でも3μm以下に抑えねば
ならず作製上の問題が大きい。On the other hand, switching elements such as thin film transistors cannot be made proportionally smaller. Therefore, the ratio of the area of the switching element to one pixel increases. Conversely, the proportion of pixel electrodes becomes smaller. This situation is shown in FIG. FIG. 3 shows changes in pixel area ratio in the case of a substrate with a diagonal of 3 inches to 5 inches, using the gate length in the configuration of FIG. 2 as a parameter and assuming the same total number of pixels. The pixel area ratio here refers to the ratio of the area of a portion that can effectively become a pixel out of the area required to constitute one pixel. From the perspective of image quality, the pixel area ratio is directly related to brightness and contrast, and of course the larger the ratio, the better. I would like it to be at least 50% or more. However, as shown in Figure 3, in the case of the smallest 3-inch substrate, the gate length is 2μ.
Even in the case of a 5-inch substrate, the thickness must be kept to 3 μm or less, which poses a major manufacturing problem.
本発明は上記従来技術の欠点を解決し、画素面積率が大
きくしかも低いパターンニング精度でよい反射型液晶表
示装置をあたえるものである。The present invention solves the above-mentioned drawbacks of the prior art and provides a reflective liquid crystal display device which has a large pixel area ratio and requires low patterning accuracy.
本発明によれば絶縁性基板に、少くともスイッチング素
子をマトリクス状に配置して信号配線で各スイッチング
素子間を接続し、かつ、画素電極を前記各スイッチング
素子に電気的に1つづつ接続して配置したアクティブマ
トリクス基板と、絶縁性基板上に対向電極を設けた対向
基板とで液晶を狭した反射型液晶表示装置において、前
記スイッチング素子と信号配線の一部あるいは全体が画
素電極の下に埋め込まれ、前記画素電極と前記スイッチ
ング素子及び信号配線の一部あるいは全体を画素電極の
下に埋め込み、画素電極とスイッチング素子及び信号配
線との間に導電性の層を設けて、画素電極とスイッチン
グ素子及び信号配線とを電気的にシールドしたことを特
徴とする反射型液晶表示装置が得られる。According to the present invention, at least switching elements are arranged in a matrix on an insulating substrate, each switching element is connected by a signal wiring, and one pixel electrode is electrically connected to each of the switching elements. In a reflective liquid crystal display device in which the liquid crystal is narrowed between an active matrix substrate arranged in the opposite direction and a counter substrate in which a counter electrode is provided on an insulating substrate, part or all of the switching elements and signal wiring are located below the pixel electrode. The pixel electrode, the switching element, and the signal wiring are partially or completely buried under the pixel electrode, and a conductive layer is provided between the pixel electrode, the switching element, and the signal wiring, and the pixel electrode and the switching element are buried. A reflective liquid crystal display device characterized in that elements and signal wiring are electrically shielded is obtained.
本発明の反射型液晶表示装置においては、画素面積率を
改善するために薄膜トランジスタや薄膜ダイオードなど
のスイッチング素子と配線の一部あるいは全てを画素電
極の下に埋め込む構造となっている。この構造にするこ
とにより画素面積率は飛躍的に向上する。つまり、能動
素子や配線の大きさをあまり気にすることなく画素電極
が設計できるからである。また、スイッチング素子のサ
イズにも余裕が出てくる。第4図は隣合う画素電極の間
のギャップをパラメータとして画素ピッチが縦36μm
、横53μm(対角3インチ基板)の場合の画素面積率
の変化を示している。第3図と比較すればその差は歴然
としている。同様なパターンニング精度で比較すると、
例えば従来型の場合3μmで3インチ基板の場合、画素
面積率はわずか15%程度であるが、本発明の場合80
%以上確保できる。ただし、単にこのような構造にした
だけでは寄生容量という新たな問題が発生する。これに
ついて回路構成を基に説明する。In the reflective liquid crystal display device of the present invention, in order to improve the pixel area ratio, switching elements such as thin film transistors and thin film diodes and part or all of the wiring are embedded under the pixel electrodes. By adopting this structure, the pixel area ratio is dramatically improved. In other words, the pixel electrode can be designed without worrying too much about the size of the active element or wiring. Additionally, there is more room in the size of the switching element. Figure 4 shows a vertical pixel pitch of 36 μm using the gap between adjacent pixel electrodes as a parameter.
, shows the change in pixel area ratio in the case of 53 μm horizontally (3-inch diagonal substrate). If you compare it with Figure 3, the difference is obvious. When compared with similar patterning accuracy,
For example, in the case of a conventional type with a 3 μm and 3 inch substrate, the pixel area ratio is only about 15%, but in the case of the present invention, the pixel area ratio is 80%.
% or more can be secured. However, simply adopting such a structure causes a new problem of parasitic capacitance. This will be explained based on the circuit configuration.
第5図は1画素の等価回路を示している。第5図(a)
は基本的な構成、第5図(b)は薄膜トランジスタと配
線部を画素電極の下に埋め込んだ場合の等価回路、第5
図(c)は本発明の構成で薄膜トランジスタと配線部を
シールド層を用いることにより画素電極と電気的に分離
した形の等価回路を示している。図に於て501は薄膜
トランジスタ、502は液晶の等価容量、503はゲー
ト・ソース間の寄生容量、504はドレイン・ソース間
の寄生容量、505.506,507はそれぞれシール
ドによって発生するゲート、ドレインJソース容量であ
る。FIG. 5 shows an equivalent circuit for one pixel. Figure 5(a)
Figure 5(b) shows the basic configuration, and Figure 5(b) shows the equivalent circuit when the thin film transistor and wiring section are buried under the pixel electrode.
Figure (c) shows an equivalent circuit in which the thin film transistor and wiring portion are electrically separated from the pixel electrode by using a shield layer in the configuration of the present invention. In the figure, 501 is a thin film transistor, 502 is the equivalent capacitance of the liquid crystal, 503 is the parasitic capacitance between the gate and source, 504 is the parasitic capacitance between the drain and source, 505, 506, and 507 are the gate and drain J generated by the shield, respectively. source capacity.
1画素は第5図(a>に示されるように基本的には薄膜
トランジスタと液晶の容量からなっている。ここで薄膜
トランジスタと配線を画素電極の下に埋め込むと第5図
(b)に示すようにゲート・ドレインの配線と画素電極
の間に寄生容量が発生する。この等価回路から明らかな
ように画素電極の電圧はゲートへの走査信号及びドレイ
ンへの信号電圧によって変調を受ける。つまり、非常に
雑音が入りやすくなるわけである。これに対し、画素電
極と能動素子及び配線との間に電気的なシールド層を設
けとこれら全での寄生容量がシールドの電位に接続され
るため(図ではシールドを接地電位にとっである。)、
ゲートやドレイン配線から直接雑音信号が入るのを防ぐ
ごとができるわけである。従って、大きな画素面積率を
維持しなから、低雑音な液晶表示装置を実現できるわけ
である。As shown in Figure 5 (a), one pixel basically consists of a thin film transistor and a liquid crystal capacitor.If the thin film transistor and wiring are buried under the pixel electrode, the result will be as shown in Figure 5 (b). A parasitic capacitance is generated between the gate/drain wiring and the pixel electrode.As is clear from this equivalent circuit, the voltage of the pixel electrode is modulated by the scanning signal to the gate and the signal voltage to the drain. On the other hand, if an electrical shield layer is provided between the pixel electrode, the active element, and the wiring, the parasitic capacitance of all of these will be connected to the potential of the shield (as shown in the figure). Now let's set the shield to ground potential.)
This makes it possible to prevent noise signals from entering directly from the gate and drain wiring. Therefore, a low-noise liquid crystal display device can be realized without maintaining a large pixel area ratio.
第1図は本発明の反射型液相表示装置の一実施例を示し
ている。第1図(a)は平面図、第1図(b)は第1図
(a)をAA’の線で切った時の断面図であり、各々1
画素分を示している。図に於て、101はアルミニウム
からなるゲート電極及びゲート配線、102は同じくア
ルミニウムからなるドレイン配線、103はドーピング
された多結晶シリコンからなるドレイン接続部を兼ねた
トレイン電極、104は103と同時に形成される薄膜
トランジスタを2重ゲート化するための接続部、105
は103.104と同時に形成されるソース電極310
6は多結晶シリコンからなる薄膜トランジスタ、の活性
層、107はアルミニウムからなる画素電極、108は
同じくアルミニウムからなるシールド層、109は二酸
化シリコンからなるゲート絶縁膜、110.111は窒
化シリコン膜からなる層間絶縁膜である。この例ではい
わゆるスタガード構造のダブルゲート型薄膜トランジス
タを使用している。ダブルゲートにするのは多結晶シリ
コン薄膜トランジスタで問題となるリーク電流を抑える
ためである。図から分かるように薄膜トランジスタのす
べての部分とゲート・ドレイン配線の大部分は画素電極
107の下に埋め込まれている。画素面積率の違いは第
2図の従来例と比較するとよく分かる。このように重陽
間に重なりを持ちながらも第1図(b)に示すようにシ
ールド層108が画素電極107と薄膜トランジスタや
配線102とが直接容量性の結合を持つことを防いでい
る。さらに、この構造で特徴的なことはシールド層10
8が従来例のマトリクス状反射板を兼ねているこである
。これは必然的に自己整合的に形成されるため目合わせ
のずれによるコントラスト低下等が起きることがなく、
しかもその幅を狭く形成できるという利点を持っている
。FIG. 1 shows an embodiment of the reflective liquid phase display device of the present invention. FIG. 1(a) is a plan view, and FIG. 1(b) is a cross-sectional view when FIG. 1(a) is cut along line AA'.
The number of pixels is shown. In the figure, 101 is a gate electrode and gate wiring made of aluminum, 102 is a drain wiring also made of aluminum, 103 is a train electrode that also serves as a drain connection part made of doped polycrystalline silicon, and 104 is formed at the same time as 103. 105 connection portion for double gated thin film transistor
is a source electrode 310 formed at the same time as 103 and 104.
6 is an active layer of a thin film transistor made of polycrystalline silicon, 107 is a pixel electrode made of aluminum, 108 is a shield layer also made of aluminum, 109 is a gate insulating film made of silicon dioxide, 110.111 is an interlayer made of silicon nitride film It is an insulating film. In this example, a double-gate thin film transistor with a so-called staggered structure is used. The purpose of using a double gate is to suppress leakage current, which is a problem with polycrystalline silicon thin film transistors. As can be seen from the figure, all parts of the thin film transistor and most of the gate/drain wiring are buried under the pixel electrode 107. The difference in pixel area ratio can be clearly seen by comparing with the conventional example shown in FIG. Even though there is overlap between the double positive electrodes, the shield layer 108 prevents direct capacitive coupling between the pixel electrode 107 and the thin film transistor or wiring 102, as shown in FIG. 1(b). Furthermore, the characteristic feature of this structure is that the shield layer 10
Reference numeral 8 also serves as a matrix reflector in the conventional example. This is naturally formed in a self-aligning manner, so there is no contrast reduction due to misalignment,
Moreover, it has the advantage that its width can be formed narrow.
以上は多結晶シリコンを薄膜トランジスタとするアクテ
ィブマトリクス基板を例にとって説明したが、能動素子
としては他に非晶質シリコンの薄膜トランジスタや窒化
シリコン膜を金属電極でサンドイッチした薄膜ダイオー
ド、酸化タンタル膜をつかった薄膜ダイオードなどがあ
る。The above explanation uses an example of an active matrix substrate that uses polycrystalline silicon as a thin film transistor, but other active elements include amorphous silicon thin film transistors, thin film diodes with silicon nitride film sandwiched between metal electrodes, and tantalum oxide films. Examples include thin film diodes.
第3図、第4図で比較したように、本発明の反射型液晶
表示装置は従来のものに比べ同一寸法精度で数倍以上の
画素面積率を得ることが可能である。画素面積率が向上
すれば、より輝度、コントラストの高い画面が得られる
ことになる。しかも、能動素子のレイアウトは自由にな
るし寸法精度の要求は低く抑えることができる。例えば
、第1図では薄膜トランジスタを画素電極下はぼ中央に
設けたが、これを横にしても斜めにしても、1画素の面
積から配線部の面積と必要なパターン間隔をのぞいた以
外の面積の中ならばどのようなレイアウトにもできると
いうことである。また、従来型では配線幅は画素面積率
を決める重要なファクタであったが、本発明の場合はシ
ールドの下に隠れてしまうためかなり余裕をもたせるこ
とができる。線幅が広くなることは断線等の欠陥に強く
なり、歩留まりが向上する。As compared in FIGS. 3 and 4, the reflective liquid crystal display device of the present invention can obtain a pixel area ratio several times higher than that of the conventional device with the same dimensional accuracy. If the pixel area ratio improves, a screen with higher brightness and contrast can be obtained. Moreover, the layout of the active elements can be freely arranged, and the requirement for dimensional accuracy can be kept low. For example, in Figure 1, the thin film transistor is placed at the center below the pixel electrode, but whether it is placed horizontally or diagonally, the area of one pixel excluding the area of the wiring section and the required pattern spacing will be the same. This means that any layout can be created within the . Further, in the conventional type, the wiring width was an important factor in determining the pixel area ratio, but in the case of the present invention, it is hidden under the shield, so a considerable margin can be provided. Wider line width makes it more resistant to defects such as wire breakage and improves yield.
以上説明したように、本発明によれば輝度が高く雑音に
よる階調やコントラストの変化の少ない液晶プロジェク
タやコントラストが高い反射型の液晶表示装置が得られ
る。As described above, according to the present invention, a liquid crystal projector with high brightness and little change in gradation and contrast due to noise and a reflective liquid crystal display device with high contrast can be obtained.
第1図は本発明の反射型液晶表示装置の一実施例を示す
図、第2図は従来型の反射型液晶表示装置の一例を示す
図、第3図はゲート長りをパラメータとして対角3イン
チから5インチの基板の場合の画素面積率の変化を示す
図、第4図は隣合う画素電極の間のギャップをパラメー
タとして画素ピッチが縦36μm、、横53μmの場合
の画素面積率の変化を示す図、第5図は1画素の等価回
路を示す図である。
図に於て、101・・・ゲート電極及びゲート配線、1
02・・・ドレイン配線、103・・・ドレイン接続部
を兼ねたドレイン電極、104・・・薄膜トランジスタ
を2重ゲート化するための接続部、105・・・ソース
電極、106・・・薄膜トランジスタの活性層、107
・・・画素電極、108・・・シールド層、109・・
・ゲート絶縁膜、110.111・・・層間絶縁膜であ
る。FIG. 1 is a diagram showing an example of a reflective liquid crystal display device of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an example of a conventional reflective liquid crystal display device, and FIG. Figure 4 shows the change in pixel area ratio for a 3-inch to 5-inch substrate. Figure 4 shows the change in pixel area ratio when the pixel pitch is 36 μm vertically and 53 μm horizontally, using the gap between adjacent pixel electrodes as a parameter. FIG. 5, which is a diagram showing changes, is a diagram showing an equivalent circuit of one pixel. In the figure, 101...gate electrode and gate wiring, 1
02...Drain wiring, 103...Drain electrode that also serves as a drain connection part, 104...Connection part for making the thin film transistor into a double gate, 105...Source electrode, 106...Activity of the thin film transistor layer, 107
...Pixel electrode, 108...Shield layer, 109...
- Gate insulating film, 110.111... Interlayer insulating film.
Claims (1)
状に配置して信号配線で各スイッチング素子間を接続し
、かつ、画素電極を前記各スイッチング素子に電気的に
1つづつ接続して配置したアクティブマトリクス基板と
、絶縁性基板上に対向電極を設けた対向基板とで液晶を
狭した反射型液晶表示装置において、前記スイッチング
素子と信号配線の一部あるいは全体が画素電極の下に埋
め込まれ、前記画素電極と前記スイッチング素子及び信
号配線との間に導電性のシールド層が設けてあることを
特徴とする反射型液晶表示装置。An active matrix in which at least switching elements are arranged in a matrix on an insulating substrate, each switching element is connected by signal wiring, and one pixel electrode is electrically connected to each of the switching elements. In a reflective liquid crystal display device in which a liquid crystal is narrowed between a substrate and a counter substrate having a counter electrode provided on an insulating substrate, part or all of the switching element and the signal wiring are buried under the pixel electrode, and the pixel A reflective liquid crystal display device, characterized in that a conductive shield layer is provided between an electrode and the switching element and signal wiring.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1316657A JPH03175430A (en) | 1989-12-05 | 1989-12-05 | Reflection type liquid crystal display device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP1316657A JPH03175430A (en) | 1989-12-05 | 1989-12-05 | Reflection type liquid crystal display device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH03175430A true JPH03175430A (en) | 1991-07-30 |
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JP1316657A Pending JPH03175430A (en) | 1989-12-05 | 1989-12-05 | Reflection type liquid crystal display device |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH03175430A (en) |
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