JPH03287235A - アクティブマトリックス型液晶表示素子 - Google Patents

アクティブマトリックス型液晶表示素子

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Publication number
JPH03287235A
JPH03287235A JP2087464A JP8746490A JPH03287235A JP H03287235 A JPH03287235 A JP H03287235A JP 2087464 A JP2087464 A JP 2087464A JP 8746490 A JP8746490 A JP 8746490A JP H03287235 A JPH03287235 A JP H03287235A
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JP
Japan
Prior art keywords
tft
channel
liquid crystal
gate
positive
Prior art date
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Pending
Application number
JP2087464A
Other languages
English (en)
Inventor
Minoru Akatsuka
赤塚 實
Masaya Keyakida
昌也 欅田
Masanori Yuki
結城 正紀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP2087464A priority Critical patent/JPH03287235A/ja
Publication of JPH03287235A publication Critical patent/JPH03287235A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • 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
    • G02F1/13624Active matrix addressed cells having more than one switching element per pixel
    • G02F1/136245Active matrix addressed cells having more than one switching element per pixel having complementary transistors

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

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] 氷見呵は、アクティブマトリックス型液晶表示素子に関
するものである。
(従来の技術) 行列状の走査電極及び信号電極の交差部分近傍に能動素
子を配置したアクティブマトリックス型液晶表示素子は
、コントラスト及び視野角依存性がよく、応答速度も速
い特徴を有し、また対向基板上にカラーフィルターを配
置した場合には色再現性も優れるためCRTの代替とな
る平面型デイスプレィの本命と考えられている。
従来この能動素子としては、MIM、バリスター、ダイ
オード等の2端子素子とTFT等の3端子素子が使われ
ているが、一般に3端子素子の方が表示品位において優
れている。
このTFT素子の場合、従来は第8図のように1画素に
対し1個のT P T 36を配置していた。このTF
T36としてはNチャンネルのTFTかPチャンネルの
TFTのどちらかが通常使われる。TFTの歩留りを向
上させるために、1画素に対し2個あるいは3個以上の
TFTを配置する場合もあるが、TFTの種類としては
NチャンネルかPチャンネルかのどちらか一方のみの素
子構成であった。
〔発明の解決しようとする課題〕
このようなTFTを駆動する場合には、第9図(a)、
(b)のようにNチャンネルのTFTの場合には正極性
のパルスを、PチャンネルのTFTの場合には負極性の
パルスをゲート電極(以下単にゲートという)に印加す
る。
このような駆動を行ったとき、実際のTFT素子には第
8図のようにゲート・ドレイン電極(以下単にゲート・
ドレインという)間に寄生容量37があるため、例えば
NチャンネルTFTの場合には、第1O図に示すように
この寄生容量37による突き抜は電圧38(ゲートパル
スの電位変動に伴うドレイン電位の変動)のために電圧
が非対称となり直流成分が存在することとなる。この電
圧の非対称性は、コモン電位をシフトさせることにより
ある程度緩和できるが、第10図の電圧波形から解るよ
うに完全には補償できないのが現状である。
このように液晶に印加される電圧が非対称になると、結
果的に直流電圧が液晶に印加されることになり液晶が劣
化する原因となったり、あるいは表示画像において焼付
けと呼ばれる一種のメモリー現象が発生したり、あるい
はフリッカ−の原因となったりして様々な不都合が生じ
、CRTに代替する表示画像への障害の一つとなってい
た。
尚、第8図、第1O図において、31はゲートライン、
32はソースライン、33は液晶表示部、34はコモン
電極、35は蓄積容量、36はTFT、37は寄生容量
、39はコモン電位を示す。尚、ドレイン電極を単にド
レインという。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、上記の問題を解決すべくなされたものであり
、 絶縁性基板上に、行列状に電極を交差配列し、該電極の
交差部分近傍に能動素子を配置したアクティブマトリッ
クス基板と、透明電極を有する対向基板との間に液晶が
充填されたアクティブマトリックス型液晶表示素子にお
いて、能動素子部分が少なくとも1組の並列接続された
NチャンネルTFTとPチャンネルTFTからなること
を特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示素子を
提供するものである。
第1図は本発明の原理を示す一画素の等価回路構成図で
ある。1はゲートライン、2はソース電極(以下単にソ
ースという)ライン、3は液晶表示部、4はコモン電極
、5は蓄積容量、6は本発明にかかる1組のNチャンネ
ル、PチャンネルのTFT、78はそれぞれ6を構成す
るNチャンネルTFT及びPチャンネルTFTである。
ここで、NチャンネルTFTのしきい値は正で液晶を充
分点灯させる電圧よりも大きく、同様にPチャンネルT
FTのしきい値は負でその絶対値が液晶を充分点灯させ
る電圧よりも大きいものとする。
第1図から明らかなように、本発明においては1つの表
示画素電極に対しNチャンネルTFTとPチャンネルT
FTが1組となって並列にゲート、ソース、ドレイン各
うイン間に接続されている。またTFT基板の歩留り向
上のために冗長性を持たせ、第2図に示すように2組の
TFT6a、6bあるいは3組以上のTFTで構成して
もよい。
また、この様な構成にすると液晶に印加される電圧に直
流成分がなくなるため、液晶の比抵抗さえ十分に大きく
しておけば、直流成分があったために発生していた様々
な不良モードを緩和する目的で液晶表示部と並列に作成
されていた蓄積容量が、不要になったりあるいは小さく
できるメリットもある。
また、液晶に印加される電圧における非対称性の根本的
な原因はゲート・ドレイン間の寄生容量であるため、従
来はこの寄生容量を極力減らすためにパターン精度を上
げたり、セルファライン構造を取ったり様々な工夫を凝
らしていたが、本発明ではこの寄生容量がPチャンネル
とNチャンネルでほぼ同じ値であれば存在していても何
等問題がない。
また1画素を複数に分割してそのそれぞれにTFTを接
続する方法に対しても本発明は有効であり、それぞれに
1組以上のNチャンネルTFTとPチャンネルTFTを
接続すれば、同様な効果が得られることは言うまでもな
い。
またTFTの構成としてスタガー、逆スタガー、コプレ
ナー等種々の方式が提案されているが、本発明はこれら
全ての構成に適用できるし、半導体材料としてはアモル
ファスシリコンでもあるいはポリシリコンでもよい。特
にポリシリコンの場合には、易動度が高いためTFTの
作製プロセスの時同時にTFTを駆動するための周辺の
駆動回路も作製できるため、駆動回路の簡素化や、端子
接続の簡便化が期待できる。この駆動回路用の素子とし
ては駆動マージンの点でC−MOSが有利なため、C−
MOSで構成されているのが一般的である。この場合C
−MO8を作製するためにはNチャンネルとPチャンネ
ルをつくるプロセスが必要であるが、本発明のTFTを
作製する場合にもNチャンネルとPチャンネルをつくる
プロセスが必要なため、本発明においてプロセスが増え
るという短所がなくなる利点があるため、ポリシリコン
とのマツチングがよい。
また本発明は、白黒表示にも使えるし、カラーフィルタ
ー等を用いたカラー表示にも使える。
〔作用〕
このような構成のTFT素子に、第3図のように正と負
の極性を有するゲートパルスを印加すると、正のゲート
パルスではNチャンネルのTFTがONとなりソースラ
インからの信号がドレイン電極へ入るが、ゲート・ドレ
イン間の寄生容量のために突き抜は電圧が発生するため
、液晶に印加される電圧は第4図のようになる。この時
前述のように充分大きな負のしきい値を持ったPチャン
ネルのTFTはOFFのままであるので、駆動になんの
影響も与えない。
次にゲートパルスがゼロになると同時にNチャンネルの
TFTもOFFとなるため、液晶に印加される電圧は第
4図のように変化する。
次に、次のフレームで負のゲートパルスが印加されると
、今度はPチャンネルのTFTがONとなりソースライ
ンからの信号がドレイン電極へ入り、やはりゲート・ド
レイン間の寄生容量のために突き抜は電圧が発生するが
その方向は正のゲートパルスの時と対称となり、液晶に
印加される電圧は第4図のように直流成分は発生しない
。このときNチャンネルのTFTはOFFのため、やは
り駆動になんの影響も与えない。
従来は、NチャンネルあるいはPチャンネルのTFTど
ちらか一方で構成されていたため、ゲートパルスはl方
向の極性となり、その結果ゲート・ドレイン間の寄生容
量による突き抜は電圧は第10図のように必ず非対称と
なる欠点があった。
〔実施例〕
第5図(a)は本発明の実施例にががるアクティブマト
リックス基板の平面図、第5図(b)は対向基板の断面
図、また第5図(c)はP型及びN型のTFTの断面図
であって、P型、N型TFTの構造を説明するのに、共
通に使用するものとする。
ガラス基板10(旭硝子社製 ANガラス)上にシリコ
ン酸化膜1100n、非晶質シリコン150nm 、シ
リコン窒化膜80nmをプラズマCVDを用いて堆積し
た後、Ar’イオンレーザ−を照射し、非晶質シリコン
を多結晶化した。シリコン窒化膜を除去した後、P型T
FTとなる部分の近傍を除いてフォトレジストで被覆し
、燐イオンをI X 1012/cm2注入した。フォ
トレジストを酸素プラズマで除去した後、今度はN型T
FTとなる部分の近傍を除いてフォトレジストで被覆し
、ボロンイオンを3 X 10I2/cm2注入した。
これらの燐イオン、ボロンイオンの注入はTFTのしき
い値制御のために行った。フォトレジストを酸素プラズ
マで除去し、多結晶シリコンを島状にパターニングして
P型TFTの半導体層11(a)およびN型TFTの半
導体層11(b)とした。ゲート絶縁膜12となる窒化
シリコン膜をプラズマCVDで250nm堆積し、弓続
きCrを150nm蒸着した。該Cr層を所定の形状に
パターニングしてゲート電極13とし、これをマスクと
してゲート絶縁膜12をCF4ガスと酸素ガスの混合ガ
スを用いてドライエツチングし半導体層11(a)(P
型の場合)。
11(b)(N型の場合)の表面の一部を露出させた。
再びフォトレジストを用いてP型TFTの半導体層11
(a)の近傍を除いて基板全体を被覆し、ボロンイオン
を3 X 10”/am”注入し、P型TFTのソース
・ドレイン領域とした。レジストを除去した後、今度は
N型TFTの半導体層11(b)の近傍を除いて基板全
体を被覆し、燐イオンを2 X 10”7cm”注入し
、N型TFTのソース・ドレイン領域とした。レジスト
を除去した後活性化アニールを行い、層間絶縁膜14と
してシリコンオキシナイトライドなプラズマCVDを用
いて400nm堆積し、続いてITOを蒸着した。IT
Oを所定の形状にパターニングして画素電極15とした
後、層間絶縁膜14の、半導体11(a)、(b)のソ
ース・ドレイン領域上にスルーホール16をドライエツ
チングを用いて形成した。この後、Cr、Alをそれぞ
れ50nm、 300nm蒸着し、パターニングを行っ
てソース・ドレイン17.18とした。これに窒化シリ
コンをプラズマCVDを用いて300nm堆積して保護
膜19とし、周辺の電極取り出し部分をエツチングして
アクティブマトリックス基板を完成させた。
N型TFTの特性およびP型TFTの特性をそれぞれ第
6図、第7図に示す。フラットバンド電圧はそれぞれ5
V、−5Vであった。
一方第5図(b)に示すように別のガラス基板20上に
カラーフィルター21.保護膜22を形成し、ITO2
3をスパッタリングによって堆積したものを対向基板と
した。
上述した2種類の基板に配向処理を施し、スペーサーを
介して張り合わせてセルとし、このセルに液晶を充填し
た。セルギャップは5μmとした。
このTFTセルに第3図のような正と負の極1 2 性を有し、それぞれの絶対値が20Vであるようなゲー
トパルスを印加して、その電気光学特性及び信頼性試験
を測定した。
まず液晶の劣化については、1000時間の連続通電試
験をしても、液晶をを書き込むためのしきい値電圧がが
通電試験前の値とほとんど変化しておらず、また目視的
にも電極劣化等の不良モードが認められなかった。
次に焼き付は現象については、2時間、4時間、12時
間、24時間、72時間と連続で同じパターンを通電し
、その後表示パターンを変えても、前のパターンが全く
残らなかった。
次にフリッカ−については、12時間および24時間の
通電試験をした後でも目視的には全く認められず、また
スペクトルアナライザーで解析してもフリッカ−が発生
するような周波数成分は認められなかった。
[発明の効果] 以上のように本発明に依れば、NチャンネルのTFTと
PチャンネルのTFTを並列に接続し、かつゲートパル
スに正と負の極性を持たせ電気的に対称にすることによ
り、ゲート・ドレイン間の寄生容量による突き抜は電圧
も対称となり、結果的に液晶に印加される電圧も対称と
なり直流成分がないため、いままで電圧の非対称のため
に発生していた液晶の劣化や、焼付は及びフリッカ−等
の様々な不良モードをほぼ完全になくすことができる。
また本発明はTFTのみに適用できるものではなく、基
板としてシリコンウェハーでも良く、反射型等の液晶に
も使用できる。半導体材料としてシリコン以外の半導体
や化合物半導体でも応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の原理を示す1画素の等価回路図。 第2図は1画素当り2組以上のNチャンネルTFTとP
チャンネルTFTで構成された本発明の等価回路図。 第3図は本発明で用いるゲートパルスの電圧波形を示す
特性図。 第4図は本発明にかかる液晶セルに印加される電圧波形
を示す特性図。 第5図(a)は本発明の実施例のアクティブマトリック
ス基板の平面図。 第5図(b)、(C)は実施例にかかる対向基板の断面
図。 第6図は本発明の実施例のN型TFTの特性図。 第7図は本発明の実施例のP型TFTの特性図。 第8図は従来のTFTの等価回路図。 第9図(a)、(b)は従来のゲートパルスの電圧波形
を示す特性図。 第1O図は従来の回路構成及び従来のゲートパルスによ
り液晶セルに印加される電圧波形を示す特性図。 131ニゲ−トライン 2.32:ソースライン 3.33:液晶表示部  5 34:コモン電極 35:蓄積容量 NチャンネルTFT PチャンネルTFT 20ニガラス基板 (a):P型半導体層 (b):N型半導体層 6 r、y)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 絶縁性基板上に、行列状に電極を交差配列 し、該電極の交差部分近傍に能動素子を配置したアクテ
    ィブマトリックス基板と、透明電極を有する対向基板と
    の間に液晶が充填されたアクティブマトリックス型液晶
    表示素子において、能動素子部分が少なくとも1組の並
    列接続されたNチャンネルTFTとPチャンネルTFT
    からなることを特徴とするアクティブマトリックス型液
    晶表示素子。
JP2087464A 1990-04-03 1990-04-03 アクティブマトリックス型液晶表示素子 Pending JPH03287235A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2087464A JPH03287235A (ja) 1990-04-03 1990-04-03 アクティブマトリックス型液晶表示素子

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2087464A JPH03287235A (ja) 1990-04-03 1990-04-03 アクティブマトリックス型液晶表示素子

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JPH03287235A true JPH03287235A (ja) 1991-12-17

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ID=13915612

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JP2087464A Pending JPH03287235A (ja) 1990-04-03 1990-04-03 アクティブマトリックス型液晶表示素子

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JP (1) JPH03287235A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5680147A (en) * 1991-05-20 1997-10-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electro-optical device and method of driving the same
KR100394760B1 (ko) * 1994-08-24 2003-11-17 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 액티브매트릭스형액정표시장치
US6713783B1 (en) 1991-03-15 2004-03-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Compensating electro-optical device including thin film transistors

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6713783B1 (en) 1991-03-15 2004-03-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Compensating electro-optical device including thin film transistors
US5680147A (en) * 1991-05-20 1997-10-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electro-optical device and method of driving the same
KR100394760B1 (ko) * 1994-08-24 2003-11-17 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 액티브매트릭스형액정표시장치

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