JPH0527264A - アクテイブマトリクス型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は対向マトリクス形式のアクティブマ
トリクス型液晶表示装置に関し、大画面でも低コストで
高い製造歩留まりを実現でき、しかも、美しいフルカラ
ー表示が可能なアクティブマトリクス型液晶表示装置の
提供を目的とする。 【構成】 液晶を介在して対向配置した２枚の基板の一
方に、複数のスキャンバスライン１, 薄膜トランジスタ
２, 表示電極３, および,基準電位供給バスライン４が
形成され、前記薄膜トランジスタ２のゲートが前記スキ
ャンバスライン１に、ソースおよびドレインの何れか一
方が前記表示電極３に、他方が前記基準電位供給バスラ
イン４にそれぞれ接続され、前記２枚の基板の他方に、
前記表示電極３と対向するストライプ状の複数のデータ
バスライン５が形成された対向マトリクス形式のアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置であって、薄膜トランジ
スタ２のゲート選択終了時に生ずる表示電極電位の変動
を補償するために各表示電極３に対して補償用可変容量
６を設けるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各画素に対応した薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）のスイチング作用により液晶セ
ルへの電圧書き込みと保持動作を行うアクティブマトリ
クス型表示装置に関し、特に、対向マトリクス形式のア
クティブマトリクス型液晶表示装置に関する。

【０００２】アクティブマトリクス型液晶表示装置は、
単純マトリクス型液晶表示装置と同様に薄型であるた
め、ラップトップ型パーソナルコンピュータやワードプ
ロセッサ, 或いは, ポータブルテレビ等の各種の表示装
置として幅広く使用されている。すなわち、アクティブ
マトリクス型液晶表示装置は、画素対応に設けた薄膜ト
ランジスタにより該各画素を独立的に駆動するものであ
るため、表示容量の増大に伴ってライン数が増加した場
合でも、単純マトリクス型液晶表示装置のように、駆動
デューティの低下に基づくコントラストの低下や視野角
の減少の問題が生じない。そのため、アクティブマトリ
クス型液晶表示装置は、陰極線管（ＣＲＴ）と同程度の
品質のカラー表示が可能となり、フラットディスプレイ
装置としての用途が拡がっている。

【０００３】しかし、アクティブマトリクス型液晶表示
装置は、画素対応にスイッチング素子として薄膜トラン
ジスタ等を設ける必要があるため、製造工程が複雑とな
り、大画面の表示装置を製造する場合には、大型の製造
装置を必要とする。さらに、製造設備費が高くなると共
に製造歩留りが低下することになり、アクティブマトリ
クス型液晶表示装置は非常に高価なものとなっている。
そのため、実用化されている現在のアクティブマトリク
ス型液晶表示装置は、比較的小さいものに限られてい
る。

【０００４】また、アクティブマトリクス型液晶表示装
置の構造の複雑さから生じる製造歩留りの低下等を改善
するために、スキャンバスラインとデータバスラインと
を別々の基板上に形成し、同一基板上におけるバスライ
ンの交差を無くした対向マトリクス形式のアクティブマ
トリクス型液晶表示装置が提案されており、より一層の
表示品質の向上が要望されている。

【０００５】

【従来の技術】従来、同一の基板上にスキャンバスライ
ンとデータバスラインとを直交して形成し、その交点に
薄膜トランジスタを介して表示電極を接続した構成を有
するアクティブマトリクス型液晶表示装置が提供されて
いる。しかし、このようなアクティブマトリクス型液晶
表示装置は、同一基板上にスキャンバスラインとデータ
バスラインとが交差して形成されるため、交差点におい
て絶縁不良や短絡等が生じたり、また、交差点の段差に
よって上層のバスラインに断線が生じる場合がある。さ
らに、下層のバスラインおよび絶縁体層を厚く形成する
にも限度があるため、下層のバスラインの抵抗を小さく
することが容易ではなく、また、絶縁体層を厚く形成で
きないため、交差点に於ける短絡を完全に防止すること
は困難であった。

【０００６】そこで、スキャンバスラインとデータバス
ラインとを、液晶を介在して対向配置した一方と他方の
ガラス等の基板上に形成した対向マトリクス形式のアク
ティブマトリクス型液晶表示装置が提案されている。図
１２は従来の対向マトリクス形式のアクティブマトリク
ス型液晶表示装置のパネル部分を示す分解斜視図であ
り、図１３は図１２に示すアクティブマトリクス型液晶
表示装置の等価回路を示す図である。

【０００７】図１２に示されるように、対向マトリクス
形式のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、液晶
（図示しない）を挟むようにして一方のガラス基板89と
他方のガラス基板89とを対向させたもので、該一方のガ
ラス基板（ＴＦＴ基板)80 上には、スキャンバスライン
81, 薄膜トランジスタ83, 液晶セル84を構成する表示電
極84a,および, 基準電位供給バスライン88（図１３では
アースとして示す) が形成され、該他方のガラス基板
（対向基板)80 上には、ストライプ状のデータバスライ
ン82が形成されている。ここで、ストライプ状のデータ
バスライン82と表示電極84a との間には液晶が封入さ
れ、これにより液晶セル84が構成される。この液晶セル
84は、データバスライン82と薄膜トランジスタ83のドレ
イン（または、ソース）86との間に接続され、薄膜トラ
ンジスタ83のゲート85はスキャンバスライン81に接続さ
れ、そして、薄膜トランジスタ83のソース（または、ド
レイン）87は基準電位供給バスライン88に接続される。

【０００８】上述した構成により、データバスライン82
とスキャンバスライン81とは液晶を介して直交配置され
ることになるが、同一基板上で交差するものではないた
め、交差点の絶縁体層を形成する必要がなくなり構成を
簡単にすることができる。さらに、データバスライン82
とスキャンバスライン81との間で短絡が生じることがな
くなり、同一の基板上にスキャンバスラインとデータバ
スラインとを直交して形成し該各交点に薄膜トランジス
タを介して表示電極を接続した構成を有する従来の一般
形式のアクティブマトリクス型液晶表示装置に比較し
て、表示欠陥を減少して製造歩留りを向上させることが
できる。

【０００９】ところで、従来の一般形式のアクティブマ
トリクス型液晶表示装置に比較して、対向マトリクス形
式のアクティブマトリクス型液晶表示装置はクロストー
クが大きくなることが知られている。すなわち、対向マ
トリクス形式のアクティブマトリクス型液晶表示装置に
おいては、薄膜トランジスタがオフ状態であっても、デ
ータバスラインに順次印加されるデータ電圧が液晶セル
に対して並列的な静電容量（薄膜トランジスタのゲート
が接続されているスキャンバスラインと液晶セルを構成
する表示電極との間の静電容量、および、該表示電極と
データバスラインとの間, または，該表示電極と基準電
位供給バスラインとの間, すなわち, 薄膜トランジスタ
のソース・ドレイン間における静電容量）を介して印加
されることになるため、他のセルに対するデータ電圧に
よって液晶セル電圧が変動し、その結果、表示品質が低
下するという欠点があった。

【００１０】また、従来の一般形式のアクティブマトリ
クス型液晶表示装置は、蓄積容量を付加して容量結合比
を小さくすることが可能であるが、対向マトリクス形式
のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、このような
蓄積容量を付加することができないため、容量結合比を
小さくすることは困難である。さらに、蓄積容量を付加
することが困難であることから、薄膜トランジスタ(83)
のゲート(85)に接続されたスキャンバスライン(81)を選
択した直後の直流電圧レベルシフトのために残像現象が
大きくなる欠点があり、特に、静止画像の場合には焼き
付き現象が生じて表示品質が低下することにもなってい
る。

【００１１】そこで、本発明者達は、クロストークを低
減し、且つ、直流電圧レベルシフト（ＤＣレベルシフ
ト）を補償して表示品質を改善することの可能なアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置を提案した（特願平２−
218966号：図１４参照）。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】図１４は関連技術とし
てのアクティブマトリクス型液晶表示装置の一例を示す
図である。図１４に示されるように、特願平２−218966
号で提案したアクティブマトリクス型液晶表示装置に
は、高い製造歩留まりと残像のない美しい表示を実現で
きる方式として、残像の原因となる直流電圧レベルシフ
トを補償するために補償用薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
が設けられている。すなわち、液晶を介在して対向配置
した２枚の基板の一方（ＴＦＴ基板89）には、複数のス
キャンバスライン11',12',薄膜トランジスタ21,22,表示
電極３, および, 基準電位供給バスライン４が形成さ
れ、また、２枚の基板の他方（対向基板80）には、表示
電極３と対向するストライプ状の複数のデータバスライ
ン５が形成されている。ここで、スキャンバスライン1
1' および12' は、基準電位供給バスライン４の両側に
平行に設けられている。

【００１３】薄膜トランジスタ21は、所定の液晶セルを
選択駆動するためのものであり、また、薄膜トランジス
タ22は、直流電圧レベルシフトを補償するためのもので
ある。すなわち、薄膜トランジスタ21のゲートは、スキ
ャンバスライン11'(Ｓ_i ) に接続され、薄膜トランジス
タ22のゲートは、該薄膜トランジスタ21のゲートが接続
されたスキャンバスライン11'(Ｓ_i ) の１つ上のライン
を駆動するためのスキャンバスライン12'(Ｓ_i-1) に接
続されている。さらに、薄膜トランジスタ21,22 のドレ
イン（または、ソース）は表示電極３（液晶セルＰ_i )
に接続され、また、薄膜トランジスタ21,22 のソース
（または、ドレイン）は基準電位供給バスライン４に接
続されている。そして、薄膜トランジスタ22により、薄
膜トランジスタ21のゲート選択終了時に生ずる表示電極
電位の変動を補償するようになっており、スキャンバス
ラインの駆動波形をアドレス用のパルスと補償用のパル
スとで構成することにより動作させるようになってい
る。このような構成をとることにより、ＴＦＴ基板にバ
スラインの交差がないため高い歩留まりが、直流電圧レ
ベルシフトの補償がないため残像のない美しい表示が実
現できるようになっている。

【００１４】図１５は図１４に示すアクティブマトリク
ス型液晶表示装置の等価回路を示す図である。同図に示
されるように、通常アドレス用として機能するＴＦＴ
（薄膜トランジスタ21）に関する容量をＣ_GS ^A , 直流電
圧レベルシフト補償用として機能するＴＦＴ（薄膜トラ
ンジスタ22）に関する容量をＣ_GS ^C とすると、補償電圧
Ｖ_C は、 Ｖ_C ＝（Ｃ_GS ^A ＊Ｖ_A ) ／Ｃ_GS ^C と表される。

【００１５】対向マトリクスでは、ＴＦＴがオフ状態の
蓄積期間中に他の表示セルにデータが書き込まれること
によるクロストークの大きさは、結合定数α α＝（Ｃ_GS ^C ＋Ｃ_GS ^A ＋Ｃ_LC）／（Ｃ_LC＋Ｃ_GS ^C ＋Ｃ_GS ^A ＋Ｃ_RS） に比例することになる。このため、補償用電圧の低電圧
化のため補償用容量を大きくすると、これに伴いクロス
トークが大きくなり、美しいフルカラー表示が実現でき
なくなるという問題が生じることになる。

【００１６】本発明は、上述した従来のアクティブマト
リクス型液晶表示装置が有する課題に鑑み、大画面でも
低コストで高い製造歩留まりを実現でき、しかも、美し
いフルカラー表示が可能なアクティブマトリクス型液晶
表示装置の提供を目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】図１は本発明に係るアク
ティブマトリクス型液晶表示装置の原理を示す図であ
る。図１(a) に示されるように、本発明によれば、液晶
を介在して対向配置した２枚の基板の一方に、複数のス
キャンバスライン１, 薄膜トランジスタ２, 表示電極
３, および, 基準電位供給バスライン４が形成され、前
記薄膜トランジスタ２のゲートが前記スキャンバスライ
ン１に、ソースおよびドレインの何れか一方が前記表示
電極３に、他方が前記基準電位供給バスライン４にそれ
ぞれ接続され、前記２枚の基板の他方に、前記表示電極
３と対向するストライプ状の複数のデータバスライン５
が形成された対向マトリクス形式のアクティブマトリク
ス型液晶表示装置であって、薄膜トランジスタ２のゲー
ト選択終了時に生ずる表示電極電位の変動を補償するた
めに各表示電極３に対して補償用可変容量６を設けたこ
とを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置が
提供される。

【００１８】

【作用】本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置
によれば、各表示電極３に対して設けられた補償用可変
容量６により、薄膜トランジスタ２のゲート選択終了時
に生ずる表示電極電位の変動が補償されるようになって
いる。図１(b) および(c) に示されるように、本発明の
アクティブマトリクス型液晶表示装置においては、補償
用容量として可変容量６を用いており、該補償用可変容
量６の値を直流電圧レベルシフトの補償動作期間Ｔb に
は大きく、それ以外の期間（アドレス用の薄膜トランジ
スタ２のゲートが選択されていない蓄積期間Ｔa)には小
さくなるように設定するようになっている。このような
補償用可変容量６を用いると、補償動作期間Ｔb 中には
大きな容量を持つため補償電圧の低電圧化を図ることが
でき、且つ、蓄積期間Ｔa 中には小さな寄生容量として
作用するためクロストークの抑制が実現できフルカラー
表示のために十分な諧調表示が可能となる。

【００１９】このように、本発明のアクティブマトリク
ス型液晶表示装置においては、直流電圧レベルシフト補
償用の容量を可変容量とし、補償動作期間Ｔbにおいて
は大きな値に設定することで補償電圧の低電圧化を可能
とし、また、該容量を蓄積期間Ｔa においては小さな値
に設定することでクロストークの抑制を可能とする。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明に係るアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置の実施例を説明する。図２
は本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置の基本
的な構成例を示す図であり、対向マトリクス形式のアク
ティブマトリクス型液晶表示装置の一方の基板上のパタ
ーンを示すものである。

【００２１】図２に示されるように、本実施例のアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置において、液晶を介在し
て対向配置された２枚の基板の一方（図１２中のＴＦＴ
基板89）には、複数のスキャンバスライン11,12,薄膜ト
ランジスタ２, 表示電極３,基準電位供給バスライン４,
および, 補償用可変容量６が形成されている。また、
２枚の基板の他方（図１２中の対向基板80）には、表示
電極３と対向するストライプ状の複数のデータバスライ
ン５が形成されている。ここで、スキャンバスライン11
および12は、基準電位供給バスライン４の両側に平行に
設けられている。また、基準電位供給バスライン４は、
全てに共通接続されており、例えば、1水平走査期間毎
に異なる二つのレベルの何れかに切り替えられるように
なっている。

【００２２】薄膜トランジスタ２は、所定の液晶セルを
選択駆動するためのものであり、また、補償用可変容量
６は、直流電圧レベルシフトを補償するためのものであ
る。すなわち、薄膜トランジスタ２のゲートは、スキャ
ンバスライン11 (Ｓ_i ) に接続され、補償用可変容量６
の一方の端子は、該薄膜トランジスタ２のゲートが接続
されたスキャンバスライン11 (Ｓ_i ) の１つ上のライン
を駆動するためのスキャンバスライン12 (Ｓ_i-1)に接続
されている。さらに、薄膜トランジスタ２のドレイン
（または、ソース）は表示電極３（液晶セルＰ_i ) に接
続され、また、薄膜トランジスタ２のソース（または、
ドレイン）は基準電位供給バスライン４に接続されてい
る。そして、補償用可変容量６の他方の端子は、表示電
極３（液晶セルＰ_i ) に接続されている。

【００２３】図３は図２に示すアクティブマトリクス型
液晶表示装置におけるタイミング図であり、ｉ−１列の
液晶セルＰ_i-1 を駆動するためのスキャンバスラインＳ
_i-1(液晶セルＰ_i の表示電極３に接続される補償用可変
容量６の一方の端子が接続されるスキャンバスライン1
2) の電圧波形, ｉ列の液晶セルＰ_i を駆動するための
スキャンバスラインＳ_i ( 液晶セルＰ_i の表示電極３に
接続される薄膜トランジスタ２のゲートが接続されるス
キャンバスライン11) の電圧波形, および, 補償用可変
容量６の容量値（Ｃ_GS ^C ) を示すものである。

【００２４】図３に示されるように、ｉ列の液晶セルＰ
_i を駆動するためのスキャンバスラインＳ_i の電圧波形
は、ｉ−１列の液晶セルＰ_i-1 を駆動するためのスキャ
ンバスラインＳ_i-1 の電圧波形と同様な形状で、所定の
（クロック信号に応じた）タイミングだけ遅れたものと
なっている。すなわち、アクティブマトリクス型液晶表
示装置における各コラムラインの駆動信号は、クロック
信号に応じて順次選択されて所定レベルに変化するよう
になっている。また、補償用可変容量６の容量値（Ｃ_GS
^C ) は、直流電圧レベルシフトの補償動作期間Ｔb には
大きく、それ以外の期間（アドレス用の薄膜トランジス
タ２のゲートが選択されていない蓄積期間Ｔa)には小さ
く設定されるようになっている。すなわち、同図に示さ
れるように、補償用可変容量６の容量値Ｃ_GS ^C は、補償
動作期間Ｔb にはＣb とされ、蓄積期間Ｔa にはＣa と
なるように可変制御されるようになっている。

【００２５】まず、スキャンバスラインＳ_i-1 にスキャ
ン電圧が印加されると、液晶セルＰ _i-1 の表示電極３は
薄膜トランジスタ２を介して基準電位供給バスライン４
に接続され、データバスライン５と基準電位供給バスラ
イン４との差電圧が（データ電圧）が液晶セルＰ_i-1 に
印加される。そして、液晶セルＰ_i-1 は、次にその列
（ｉ−１列）が選択されるまで該データ電圧を維持して
所定の表示を行うことになる。このとき、すなわち、液
晶セルＰ_i-1 の蓄積期間Ｔa において、液晶セルＰ_i-1
の表示電極３に接続される補償用可変容量６の容量値Ｃ
_GS ^C はＣa と小さくされているため、液晶セルＰ
_i-1 は、他のラインのデータ電圧による影響（クロスト
ーク）を殆ど受けることがない。

【００２６】次に、スキャンバスラインＳ_i にスキャン
電圧が印加されると、液晶セルＰ_i の表示電極３は薄膜
トランジスタ２を介して基準電位供給バスライン４に接
続され、データバスライン５と基準電位供給バスライン
４との差電圧が（データ電圧）が液晶セルＰ_i に印加さ
れる。そして、液晶セルＰ_i は、次にその列（ｉ列）が
選択されるまで該データ電圧を維持して所定の表示を行
うことになる。液晶セルＰ_i の補償動作期間Ｔb(液晶セ
ルＰ_i 以外のセルの蓄積期間) において、液晶セルＰ_i
の表示電極３に接続される補償用可変容量６の容量値Ｃ
_GS ^C はＣb と大きくされているため、液晶セルＰ_i にお
ける直流電圧レベルシフトを十分に補償することができ
る。このことは、直流電圧レベルシフトの補償を行うた
めの補償電圧の低電圧化を行えることにも対応する。

【００２７】なお、スキャンバスライン11および12は基
準電位供給バスライン４の両側に平行に設けられてお
り、スキャンバスライン11 (Ｓ_i ) には液晶セルＰ_i の
薄膜トランジスタ２のゲートが接続され、スキャンバス
ライン12 (Ｓ_i-1)には液晶セルＰ_i の補償用可変容量６
の一方の端子が接続されているが、これらの構成は、他
に様々に変形され得るのはいうまでもない。

【００２８】図４は本発明のアクティブマトリクス型液
晶表示装置における可変容量の構成の一例を示す図であ
り、同図(a) は平面パターン図,同図(b) は同図(a) に
おけるＡ−Ａ断面図, そして, 同図(c) は動作説明図で
ある。すなわち、図２のアクティブマトリクス型液晶表
示装置における補償用可変容量６としては、図４に示す
構造を有するものを使用することができる。

【００２９】図４(a) および(b) に示されるように、補
償用可変容量６は、上方から上部電極61, 絶縁体層62,
半導体層63, および, 下部電極64を積層したＭＩＳ構造
となっている。下部電極64は、半導体層63との電気的な
接続を行うためのオーミックコンタクト部641 および電
極部642 で構成されている。そして、上部電極61と下部
電極64の電極部642 との間に電源電圧Ｖが印加されるよ
うになっている。

【００３０】図４(a) に示されるように、上部電極61と
半導体層63が重なる面積Ｓ₁ は、上部電極61と下部電極
64が重なる面積Ｓ₂ よりも大きくなるように構成されて
いる。そして、上部電極61の電圧が負（−）で下部電極
64の電極部642 の電圧が正（＋）のときに、補償用可変
容量６の容量を大きくするためには、半導体層63をＰ型
の半導体物質（例えば、Ｐ型アモルファスシリコン）で
構成すると共に、下部電極64のオーミックコンタクト部
641 をＰ⁺ 型の半導体物質（例えば、Ｐ⁺ 型アモルファ
スシリコン）で構成すればよい。

【００３１】具体的に、まず、上部電極61に正の電圧を
印加し、下部電極64（電極部642)に負の電圧を印加した
場合、補償用可変容量６の容量値は、上部電極61と下部
電極64が重なる面積Ｓ₂に依存することになる。これに
対して、上部電極61に負の電圧を印加し、下部電極64に
正の電圧を印加した場合、補償用可変容量６の容量値
は、上部電極61と半導体層63が重なる面積Ｓ₁ に依存す
ることになる。すなわち、下部電極64の電極部642 に正
の電圧を印加すると、Ｐ⁺ 型半導体物質で構成されたオ
ーミックコンタクト部641 を介して、ホール（正孔）が
半導体層63の全面に広がり、その結果、上部電極61と半
導体層63との間（面積Ｓ₁)で容量が形成されることにな
る。

【００３２】従って、図４(c) に示されるように、電源
電圧Ｖが正の場合（上部電極61が正電位で、下部電極64
が負電位の場合) 、補償用可変容量６の容量値は、上部
電極61と下部電極64が重なる面積Ｓ₂ に依存した小さな
値に設定され、逆に、電源電圧Ｖが負の場合（上部電極
61が負電位で、下部電極64が正電位の場合)、補償用可
変容量６の容量値は、上部電極61と半導体層63が重なる
面積Ｓ₁ に依存した大きな値に設定されることになる。
従って、本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置
における補償用可変容量６は、上述したように、電圧
（印加電圧の極性）により該補償用可変容量６の容量値
を制御することによって、補償動作期間（Ｔb)における
容量を蓄積期間（Ｔa)における容量よりも大きく設定す
ることができる。

【００３３】以上において、半導体層63をＮ型の半導体
物質で構成すると共に、下部電極64のオーミックコンタ
クト部641 をＮ⁺ 型の半導体物質で構成することもでき
る。ただし、この場合には、上部電極61に正の電圧を印
加し、下部電極64（電極部642)に負の電圧を印加したと
きの補償用可変容量６の容量値は、上部電極61と半導体
層63が重なる面積Ｓ₁ に依存することになり、また、上
部電極61に負の電圧を印加し、下部電極64に正の電圧を
印加したときの補償用可変容量６の容量値は、上部電極
61と下部電極64が重なる面積Ｓ₂ に依存することにな
る。すなわち、下部電極64の電極部642 に負の電圧を印
加すると、Ｎ⁺ 型半導体物質で構成されたオーミックコ
ンタクト部641 を介して、電子が半導体層63の全面に広
がり、その結果、上部電極61と半導体層63との間（面積
Ｓ₁)で容量が形成されることになる。

【００３４】さらに、上述した図４に示す補償用可変容
量は、上方から上部電極, 絶縁体層, 半導体層, およ
び, 下部電極を積層したＭＩＳ構造となっているが、こ
の補償用可変容量としては、上方から上部電極, 半導体
層, 絶縁体層, および, 下部電極を積層したＭＩＳ構造
として構成することもできる。ここで、前者の場合に
は、上部電極と半導体層とが重なる面積を上部電極と下
部電極とが重なる面積よりも大きくしたが、後者の場合
には、半導体層と下部電極とが重なる面積を上部電極と
下部電極とが重なる面積よりも大きくすることになる。
また、補償用可変容量６の補償電圧を制御する補償電圧
制御用電極バスラインとしては、スキャンバスライン(1
2)以外に、基準電位供給バスライン４を用いるように構
成してもよい。

【００３５】このように、本発明のアクティブマトリク
ス型液晶表示装置に使用する補償用可変容量は、積層方
向に（下方から),下部電極, 絶縁体層, 半導体層, およ
び,上部電極（或いは、下部電極, 半導体層, 絶縁体層,
および, 上部電極）のいわゆるＭＩＳ構造とされ、半
導体層と絶縁体層側の電極の重なり面積を、下部電極と
上部電極の重なり面積より大きく構成するようになって
いる。これによって、いわゆるＭＩＳ容量の可変量以上
の変化量を制御することが可能になる。すなわち、通常
のＭＩＳ容量は、半導体層の積層方向の空乏層容量が印
加電圧により変化することにより生じるが、上述した容
量（補償用可変容量）は、さらに平面方向の実効的電極
面積（Ｓ₁ およびＳ₂)を印加電圧により制御すること
で、より一層大きな可変量の設定が可能になる。すなわ
ち、半導体層が蓄積状態となるように電圧を印加すると
半導体層のコンダクタンスが大きくなり、可変容量の実
効的電極面積がほぼ半導体層と絶縁体層側電極とが重な
る面積（Ｓ₁)となるのに対し、半導体層が空乏状態とな
るように電圧を印加すると半導体層のコンダクタンスが
小さくなり、可変容量の実効的電極面積がほぼ上部電極
と下部電極とが重なる面積（Ｓ₂)となるからである。

【００３６】ところで、上記した補償用可変容量６をア
クティブマトリクス型液晶表示装置に使用する場合、補
償用電圧は、アドレス用の薄膜トランジスタ２のゲート
電圧と逆方向に印加する必要があるため、補償電圧印加
時に補償用容量を大きく設定するためには、補償動作期
間（Ｔb)に補償用可変容量６の半導体層62中に誘起され
る電荷の符号が薄膜トランジスタ２のゲート選択時のキ
ャリアと異なる符号の場合は、補償用可変容量６の半導
体層側の電極を表示電極３に接続し、また、補償動作期
間（Ｔb)に補償用可変容量６の半導体層62中に誘起され
る電荷の符号が薄膜トランジスタ２のゲート選択時のキ
ャリアと同符号の場合は、補償用可変容量６の絶縁体層
側の電極を表示電極３に接続することになる。

【００３７】図５〜図８は、本発明のアクティブマトリ
クス型液晶表示装置の一実施例の製造工程例を説明する
ための図であり、補償用可変容量を下方から下部電極,
半導体層, 絶縁体層, および, 上部電極を積層して構成
した場合を示すもので、補償動作期間（Ｔb)に補償用可
変容量６の半導体層63中に誘起される電荷の符号が薄膜
トランジスタ２のゲート選択時のキャリア（電子）と異
なる符号（ホール）の場合で、補償用可変容量６の構成
は図４で説明したものと同様である。

【００３８】まず、図５(a) 〜(c) に示されるように、
ガラス基板８（ＴＦＴ基板）の上に透明電極としてＩＴ
Ｏをスパッタ法により50nm形成する。次に、図５(c) に
示されるように、アドレス用の薄膜トランジスタ２のオ
ーミックコンタクト層（ソース21およびドレイン22) と
してＮ⁺ a-Si（アモルファスシリコン）をプラズマＣＶ
Ｄ法により30nm形成した後、レジスト90により所定のレ
ジストパターン（プリソース・ドレインパターン）を形
成して、Ｎ⁺ a-Siだけを該レジストパターンに従ってエ
ッチング処理する。さらに、図５(b) に示されるよう
に、レジスト90を残したまま補償用可変容量６の半導体
層側の電極（下部電極64) のオーミックコンタクト層(6
41) としてＰ⁺ a-SiをプラズマCVD 法により300nm 形成
してリフトオフを行て、オーミックコンタクト部641 お
よび電極部642 からなる下部電極64を形成する（図６
(b) 参照) 。

【００３９】次に、図６(c) に示されるように、薄膜ト
ランジスタ２のソース電極(21)およびドレイン電極(22)
のパターニングを行う。さらに、図７(b) および(c) に
示されるように、補償用可変容量６の半導体層63および
薄膜トランジスタ２の半導体層23としてa-Siを30nm, 第
一層目の絶縁体層（ゲート絶縁膜層)62,24としてSiNを5
0nmプラズマCVD 法により形成した後、素子分離のパタ
ーニングを行う。続いて、図８(b) および(c) に示され
るように、第二層目の絶縁体層（ゲート絶縁膜層) ９(6
2,24) としてSiN を250nm 形成し、コンタクトホールの
パターニングを行う。そして、Al（アルミニウム）をス
パッタ法により形成した後、スキャンバスライン11,12
および基準電位供給バスライン４のパターニングを行
う。

【００４０】ここで、参照符号３はＩＴＯよりなる表示
電極を示し、40はＩＴＯで形成され, 薄膜トランジスタ
２のソース21と基準電位供給バスライン４とを接続する
ための導体部である。また、スキャンバスライン11の一
部は、薄膜トランジスタ２のゲート25として使用される
ようになっており、スキャンバスライン12の一部は、補
償用可変容量６の上部電極61として使用されるようにな
っている。そして、補償用可変容量６の下部電極642
は、表示電極３に接続されている。

【００４１】以上のようにして製造されたアクティブマ
トリクス型液晶表示装置に対して、図３に示されるよう
な波形の電圧をスキャンバスラインＳ_i-1(12),Ｓ_i (11)
に印加することにより、補償動作期間(Ｔb)には補償用
可変容量６の容量値を大きくして液晶セルの直流電圧レ
ベルシフトを補償すると共に、蓄積期間 (Ｔa)には補償
用可変容量６の容量値を小さくしてクロストークを抑え
ることができる。

【００４２】図９〜図１１は、本発明のアクティブマト
リクス型液晶表示装置の他の実施例の製造工程例を説明
するための図であり、補償用可変容量を下方から下部電
極,半導体層, 絶縁体層, および, 上部電極を積層して
構成した場合を示すもので、補償動作期間（Ｔb)に補償
用可変容量106 の半導体層163 中に誘起される電荷の符
号が薄膜トランジスタ102 のゲート選択時のキャリア
（電子）と同じ場合に相当する。

【００４３】まず、図９(a) 〜(c) に示されるように、
ガラス基板108(ＴＦＴ基板）の上に透明電極としてＩＴ
Ｏをスパッタ法により50nm形成する。次に、図９(b) お
よび(c) に示されるように、アドレス用の薄膜トランジ
スタ102 のおよび補償用可変容量106 のオーミックコン
タクト層としてＮ⁺ a-Si（アモルファスシリコン）をプ
ラズマＣＶＤ法により30nm形成した後、薄膜トランジス
タ２のソース電極(121) およびドレイン電極(122) およ
び補償用可変容量106 の半導体層側電極（下部電極164)
のオーミックコンタクト層（オーミックコンタクト部16
41) のパターニングを行う。さらに、図１０(b) および
(c) に示されるように、補償用可変容量106 の半導体層
163 および薄膜トランジスタ102 の半導体層123 として
a-Siを30nm, 第一層目の絶縁体層（ゲート絶縁膜層)16
2,124としてSiN を50nmプラズマCVD 法により形成した
後、素子分離のパターニングを行う。続いて、図１１
(b) および(c) に示されるように、第二層目の絶縁体層
（ゲート絶縁膜層)109(162,124) としてSiN を250nm 形
成し、コンタクトホールのパターニングを行う。そし
て、Al（アルミニウム）をスパッタ法により形成した
後、スキャンバスライン11,12,基準電位供給バスライン
４, および, 補償用可変容量106 の上部電極161 のパタ
ーニングを行う。

【００４４】ここで、参照符号103 はＩＴＯよりなる表
示電極を示し、140 はＩＴＯで形成され, 薄膜トランジ
スタ102 のソース121 と基準電位供給バスライン４とを
接続するための導体部を示し、そして、150 は補償用可
変容量106 の下部電極164 の電極部1642と一体的にＩＴ
Ｏで形成され, 該下部電極164 のオーミックコンタクト
部1641とスキャンバスライン12とを接続するための導体
部を示している。また、スキャンバスライン11の一部
は、薄膜トランジスタ102 のゲート125 として使用され
るようになっている。そして、補償用可変容量106 の上
部電極161 は、表示電極103 に接続されている。

【００４５】以上のようにして製造されたアクティブマ
トリクス型液晶表示装置に対して、図３に示されるよう
な波形の電圧をスキャンバスラインＳ_i-1(12) およびＳ
_i (11)に印加することにより、図５〜図８を参照して説
明したものと同様に、補償動作期間 (Ｔb)には補償用可
変容量106 の容量値を大きくして液晶セルの直流電圧レ
ベルシフトを補償すると共に、蓄積期間 (Ｔa)には補償
用可変容量106 の容量値を小さくしてクロストークを抑
えることができる。

【００４６】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明のアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置によれば、直流電圧レベ
ルシフトを補償する補償用容量を可変容量とすることに
より、補償電圧の低電圧化とクロストークの抑制が可能
となるため、低コストでしかも美しいフルカラー表示が
可能なアクティブマトリクス型液晶表示装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るアクティブマトリクス型液晶表示
装置の原理を示す図である。

【図２】本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置
の基本的な構成例を示す図である。

【図３】図２に示すアクティブマトリクス型液晶表示装
置におけるタイミング図である。

【図４】本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置
における可変容量の構成の一例を示す図である。

【図５】本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置
の一実施例の製造工程例を説明するための図（その１）
である。

【図６】本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置
の一実施例の製造工程例を説明するための図（その２）
である。

【図７】本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置
の一実施例の製造工程例を説明するための図（その３）
である。

【図８】本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置
の一実施例の製造工程例を説明するための図（その４）
である。

【図９】本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置
の他の実施例の製造工程例を説明するための図（その
１）である。

【図１０】本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装
置の他の実施例の製造工程例を説明するための図（その
２）である。

【図１１】本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装
置の他の実施例の製造工程例を説明するための図（その
３）である。

【図１２】従来の対向マトリクス形式のアクティブマト
リクス型液晶表示装置のパネル部分を示す分解斜視図で
ある。

【図１３】図１２に示すアクティブマトリクス型液晶表
示装置の等価回路を示す図である。

【図１４】関連技術としてのアクティブマトリクス型液
晶表示装置の一例を示す図である。

【図１５】図１４に示すアクティブマトリクス型液晶表
示装置の等価回路を示す図である。

【符号の説明】

１,11,12…スキャンバスライン ２,102…薄膜トランジスタ（ＴＦＴ） ３,103…表示電極 ４…基準電位供給バスライン ５…データバスライン ６,106…補償用可変容量 61,161…上部電極 62,162…絶縁体層 63,163…半導体層 64,164…下部電極 641,1641…下部電極のオーミックコンタクト部 642,1642…下部電極の電極部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大形 公士 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 沖 賢一 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶を介在して対向配置した２枚の基板
   の一方に、複数のスキャンバスライン（１),薄膜トラン
   ジスタ（２),表示電極（３),および, 基準電位供給バス
   ライン（４) が形成され、前記薄膜トランジスタのゲー
   トが前記スキャンバスラインに、ソースおよびドレイン
   の何れか一方が前記表示電極に、他方が前記基準電位供
   給バスラインにそれぞれ接続され、前記２枚の基板の他
   方に、 前記表示電極と対向するストライプ状の複数のデータバ
   スライン（５）が形成された対向マトリクス形式のアク
   ティブマトリクス型液晶表示装置であって、 薄膜トランジスタのゲート選択終了時に生ずる表示電極
   電位の変動を補償するために各表示電極に対して補償用
   可変容量（６）を設けたことを特徴とするアクティブマ
   トリクス型液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記補償用可変容量（６）を、補償動作
   期間（Ｔb)における容量を薄膜トランジスタのゲートが
   選択されていない蓄積期間（Ｔa)における容量よりも大
   きく設定するように構成したことを特徴とする請求項１
   のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記補償用可変容量（６）の設定値を、
   電圧によって制御するようにしたことを特徴とする請求
   項１のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記スキャンバスライン（１）を、前記
   薄膜トランジスタ（２）を駆動制御する第１のスキャン
   バスライン(11)、および、前記補償用可変容量（６）を
   制御する第２のスキャンバスライン(12)で形成したこと
   を特徴とする請求項１のアクティブマトリクス型液晶表
   示装置。
5. 【請求項５】 前記第１および第２のスキャンバスライ
   ン(11,12) は、前記基準電位供給バスライン（４) の両
   側に平行に設けられ、該第２のスキャンバスラインは、
   該第１のスキャンバスラインに隣接する表示電極を制御
   する信号が供給されるようになっていることを特徴とす
   る請求項４のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
6. 【請求項６】 前記補償電圧を制御する補償電圧制御用
   電極バスラインとして、前記スキャンバスライン或いは
   前記基準電位供給バスラインを用いるようにしたことを
   特徴とする請求項１のアクティブマトリクス型液晶表示
   装置。
7. 【請求項７】 前記補償用可変容量（６）を、上方から
   上部電極, 絶縁体層, 半導体層, および, 下部電極の積
   層構造により構成し、該上部電極と該半導体層とが重な
   る面積を該上部電極と該下部電極とが重なる面積よりも
   大きくしたことを特徴とする請求項１のアクティブマト
   リクス型液晶表示装置。
8. 【請求項８】 補償動作期間中に前記補償用可変容量の
   半導体層中に誘起される電荷の符号を、薄膜トランジス
   タのゲート選択時のキャリアと異なる符号となるように
   構成し、該補償用可変容量の下部電極を表示電極に、該
   補償用可変容量の上部電極を補償電圧制御用電極にそれ
   ぞれ接続するようにしたことを特徴とする請求項７のア
   クティブマトリクス型液晶表示装置。
9. 【請求項９】 補償動作期間中に前記補償用可変容量の
   半導体層中に誘起される電荷の符号を、薄膜トランジス
   タのゲート選択時のキャリアと同じ符号となるように構
   成し、該補償用可変容量の上部電極を表示電極に、該補
   償用可変容量の下部電極を補償電圧制御用電極にそれぞ
   れ接続するようにしたことを特徴とする請求項７のアク
   ティブマトリクス型液晶表示装置。
10. 【請求項１０】 前記補償用可変容量（６）を、上方か
    ら上部電極, 半導体層, 絶縁体層, および, 下部電極の
    積層構造により構成し、該半導体層と該下部電極とが重
    なる面積を該上部電極と該下部電極とが重なる面積より
    も大きくしたことを特徴とする請求項１のアクティブマ
    トリクス型液晶表示装置。
11. 【請求項１１】 補償動作期間中に前記補償用可変容量
    の半導体層中に誘起される電荷の符号を、薄膜トランジ
    スタのゲート選択時のキャリアと異なる符号となるよう
    に構成し、該補償用可変容量の上部電極を表示電極に、
    該補償用可変容量の下部電極を補償電圧制御用電極にそ
    れぞれ接続するようにしたことを特徴とする請求項１０
    のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
12. 【請求項１２】 補償動作期間中に前記補償用可変容量
    の半導体層中に誘起される電荷の符号を、薄膜トランジ
    スタのゲート選択時のキャリアと同じ符号となるように
    構成し、該補償用可変容量の下部電極を表示電極に、該
    補償用可変容量の上部電極を補償電圧制御用電極にそれ
    ぞれ接続するようにしたことを特徴とする請求項１０の
    アクティブマトリクス型液晶表示装置。
13. 【請求項１３】 前記半導体層側の下部電極または上部
    電極を、電極部と、隣接する前記半導体層とのコンタク
    トを行うオーミックコンタクト部とで構成し、該オーミ
    ックコンタクト部に誘起されるキャリアにより該半導体
    層中に誘起される電荷を規定するようにした請求項７ま
    たは１０ののアクティブマトリクス型液晶表示装置。
14. 【請求項１４】 前記半導体層を、前記薄膜トランジス
    タを製造するのに使用するアモルファスシリコン層で構
    成したことを特徴とする請求項７〜１３の何れか１項に
    記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。