JPH05273588A - Liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device

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Publication number
JPH05273588A
JPH05273588A JP10214392A JP10214392A JPH05273588A JP H05273588 A JPH05273588 A JP H05273588A JP 10214392 A JP10214392 A JP 10214392A JP 10214392 A JP10214392 A JP 10214392A JP H05273588 A JPH05273588 A JP H05273588A
Authority
JP
Japan
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liquid crystal
pixel
capacitance
display device
storage
Prior art date
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Pending
Application number
JP10214392A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masumitsu Ino
益充 猪野
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP10214392A priority Critical patent/JPH05273588A/en
Publication of JPH05273588A publication Critical patent/JPH05273588A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To suppress the degradation in the picture element holding potential of the active matrix type liquid crystal display device and to improve the opening rate thereof. CONSTITUTION:The liquid crystal display device has a panel structure constituted by holding a liquid crystal layer between a pair of substrates. TFTs, picture element electrodes 8 connected to the respective TFTs and storage capacitors for holding the charges of the picture element electrodes 8 are provided on one quartz substrate 1. A counter electrode is formed on the other substrate and forms liquid crystal capacitors with the individual picture element electrodes 8. The storage capacitors are set at the capacity values of >=4 times and <=10 times the liquid crystal capacitors. The degradation in the picture element holding potential is suppressed within <=10% in the range and the opening rate of >=20% is obtd.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はアクティブマトリクス型
の液晶表示装置に関する。より詳しくは画素に書き込ま
れた信号電圧を保持する為に用いられる蓄積容量の構成
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an active matrix type liquid crystal display device. More specifically, the present invention relates to the configuration of a storage capacitor used to hold a signal voltage written in a pixel.

【0002】[0002]

【従来の技術】図13を参照して従来のアクティブマト
リクス型液晶表示装置の構成を簡潔に説明する。図13
はマトリクス状に配列された画素の1個分に対応する等
価回路図である。画素は画素電極101と対向電極10
2との間に挟持された液晶層からなる液晶容量CLを有
している。液晶容量CLに書き込まれる画像信号を保持
する為に蓄積容量CSが並列に接続されている。蓄積容
量CSは液晶容量CLを含む画素面積の一部を占めてお
りこの分だけ画素開口率が犠牲になる。液晶容量CLを
駆動する為に薄膜トランジスタあるいはTFTからなる
画素スイッチ104が設けられている。TFTのドレイ
ンDは画素電極101に接続されており、ソースSは信
号ラインに接続されており、ゲートGはゲートラインに
接続されている。ゲート信号に応答して画素スイッチ1
04は導通し画像信号を液晶容量CLに書き込む。この
時余分の電荷が蓄積容量CSにも蓄えられる。ゲート信
号が解除されると画素スイッチ104は非導通状態にな
り書き込まれた画像信号が保持される。なお、蓄積容量
を備えたアクティブマトリクス型液晶表示装置は例えば
特公平1−33833号公報に開示されている。
2. Description of the Related Art The structure of a conventional active matrix type liquid crystal display device will be briefly described with reference to FIG. FIG.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram corresponding to one pixel arranged in a matrix. The pixel has a pixel electrode 101 and a counter electrode 10.
2 has a liquid crystal capacitance CL composed of a liquid crystal layer sandwiched between A storage capacitor CS is connected in parallel to hold an image signal written in the liquid crystal capacitor CL. The storage capacitance CS occupies a part of the pixel area including the liquid crystal capacitance CL, and the pixel aperture ratio is sacrificed by this amount. A pixel switch 104 including a thin film transistor or a TFT is provided to drive the liquid crystal capacitance CL. The drain D of the TFT is connected to the pixel electrode 101, the source S is connected to the signal line, and the gate G is connected to the gate line. Pixel switch 1 in response to a gate signal
04 becomes conductive and writes an image signal in the liquid crystal capacitor CL. At this time, an extra charge is stored in the storage capacitor CS. When the gate signal is released, the pixel switch 104 is turned off and the written image signal is held. An active matrix type liquid crystal display device having a storage capacitor is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 1-33833.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】図14に画素保持電位
及び開口率と蓄積容量CSとの関係を示す。蓄積容量C
Sが大きい程リークによる影響を抑える事ができる為画
素電位を高レベルに保持できる。逆に、蓄積容量CSを
小さくする程画素面積に占める割合が低くなる為開口率
が上昇する。この様に蓄積容量CSを設定するに当って
は背反する2つの要素を考慮に入れなければならない。
しかしながら、現実には画像信号リークのメカニズムが
不明であり設計上のマージンを取る観点から画像電位の
保持を優先させている為、蓄積容量CSは大きめになり
がちであり開口率が犠牲になるという課題あるいは問題
点があった。画素開口率が低いと十分な明度を有する表
示画像を得る事ができない。
FIG. 14 shows the relationship between the pixel holding potential and the aperture ratio and the storage capacitor CS. Storage capacity C
The larger S is, the more the influence of leakage can be suppressed, so that the pixel potential can be held at a high level. On the contrary, the smaller the storage capacitance CS is, the lower the ratio occupied in the pixel area is, so that the aperture ratio is increased. Thus, in setting the storage capacity CS, two contradictory factors must be taken into consideration.
However, in reality, the mechanism of the image signal leakage is unknown, and since the image potential is prioritized from the viewpoint of taking a design margin, the storage capacitance CS tends to be large and the aperture ratio is sacrificed. There was an issue or problem. If the pixel aperture ratio is low, a display image having sufficient brightness cannot be obtained.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題あるいは問題点に鑑み、本発明は蓄積容量CSの最適
範囲を設定する事を目的とする。かかる目的を達成する
為に、一主面上に形成された複数個の薄膜トランジスタ
とこの薄膜トランジスタの各々に接続された画素電極と
この画素電極の信号電荷を保持する為の蓄積容量とを備
えた一方の基板と、対向電極を有し前記一方の基板と対
向配置された他方の基板と、両方の基板に保持された液
晶層とを備えたアクティブマトリクス型液晶表示装置に
おいて、前記蓄積容量を画素電極と対向電極間に設けら
れる液晶容量の4倍以上で且つ10倍以下の容量値に設
定するという手段を講じた。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems and problems of the conventional technique, an object of the present invention is to set an optimum range of the storage capacity CS. In order to achieve such an object, a plurality of thin film transistors formed on one main surface, a pixel electrode connected to each of the thin film transistors, and a storage capacitor for holding a signal charge of the pixel electrode are provided. An active matrix type liquid crystal display device comprising: a substrate, a substrate having a counter electrode, the other substrate facing the one substrate, and a liquid crystal layer held by the two substrates. A means of setting a capacitance value which is 4 times or more and 10 times or less of the liquid crystal capacity provided between the counter electrodes is provided.

【0005】[0005]

【作用】蓄積容量CSを液晶容量CLの4倍以上に設定
する事により、画素保持電位の低下分を10%以下に抑
制できる。従ってこの範囲で実用的に十分な表示コント
ラストが得られる。又、蓄積容量CSを液晶容量CLの
10倍以下に設定する事により画素開口率を20%以上
とする事ができる。これにより実用的に十分な表示明度
を得る事ができる。
By setting the storage capacitance CS to be four times or more the liquid crystal capacitance CL, the decrease in the pixel holding potential can be suppressed to 10% or less. Therefore, practically sufficient display contrast can be obtained in this range. Also, the pixel aperture ratio can be set to 20% or more by setting the storage capacitance CS to be 10 times or less of the liquid crystal capacitance CL. This makes it possible to obtain a practically sufficient display brightness.

【0006】[0006]

【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
詳細に説明する。図1は本発明にかかるアクティブマト
リクス型液晶表示装置の一実施例を示す模式的な断面図
であり一画素部分を切り取って示してある。なお図を見
易くする為に対向基板側は省略してある。個々の画素は
TFT部と蓄積容量部からなり同一の石英基板1上に形
成されている。TFT部はパタニングされた第1ポリシ
リコン膜2を有しており半導体活性層を構成する。この
上にはゲート絶縁膜3を介してパタニングされた第2ポ
リシリコン膜4が形成されておりゲート電極を構成す
る。かかる構造を有するTFTはPSG等からなる第1
層間絶縁膜5により被覆されている。この上にはTFT
のソース領域に電気接続されている配線電極6が形成さ
れる。この上をさらにPSGからなる第2層間絶縁膜7
が被覆している。第2層間絶縁膜7の上にはITO等か
らなるパタニングされた画素電極8が形成されており、
コンタクトホールを介してTFTのドレイン領域に電気
接続されている。なお図示しないが画素電極8と対向電
極との間には液晶層が介在し液晶容量CLを形成する。
液晶容量CLの値は画素電極8の面積、液晶層の誘電率
及び対面する電極間距離により決定される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of an active matrix type liquid crystal display device according to the present invention, in which one pixel portion is cut out. Note that the counter substrate side is omitted for clarity. Each pixel is composed of a TFT part and a storage capacitor part and is formed on the same quartz substrate 1. The TFT portion has a patterned first polysilicon film 2 and constitutes a semiconductor active layer. A second polysilicon film 4 which is patterned through the gate insulating film 3 is formed on this, and constitutes a gate electrode. The TFT having such a structure is the first made of PSG or the like.
It is covered with an interlayer insulating film 5. TFT on this
The wiring electrode 6 electrically connected to the source region is formed. A second interlayer insulating film 7 made of PSG is further formed on this.
Is covered. A patterned pixel electrode 8 made of ITO or the like is formed on the second interlayer insulating film 7.
It is electrically connected to the drain region of the TFT through the contact hole. Although not shown, a liquid crystal layer is interposed between the pixel electrode 8 and the counter electrode to form a liquid crystal capacitor CL.
The value of the liquid crystal capacitance CL is determined by the area of the pixel electrode 8, the dielectric constant of the liquid crystal layer, and the distance between the facing electrodes.

【0007】蓄積容量部は第1ポリシリコン膜2と第2
ポリシリコン膜4との間に挟持されたゲート絶縁膜3か
ら構成されている。即ち、ゲート絶縁膜3は誘電体膜と
して機能する。この実施例では、TFTのゲート耐圧を
改善する為酸化シリコン/窒化シリコン/酸化シリコン
の3層構造が採用されている。蓄積容量CSの値はゲー
ト絶縁膜3の厚み及び誘電率とパタニングされたポリシ
リコン膜の面積により決定される。本発明では、蓄積容
量CSは前述した液晶容量CLの4倍以上で且つ10倍
以下の容量値に設定されている。この様に設定する事に
より、画素電極8の保持電位低下分を10%以下に抑制
できるとともに、画素開口率を20%以上確保できる。
The storage capacitor portion includes the first polysilicon film 2 and the second polysilicon film 2.
The gate insulating film 3 is sandwiched between the gate insulating film 3 and the polysilicon film 4. That is, the gate insulating film 3 functions as a dielectric film. In this embodiment, a three-layer structure of silicon oxide / silicon nitride / silicon oxide is adopted in order to improve the gate breakdown voltage of the TFT. The value of the storage capacitance CS is determined by the thickness and dielectric constant of the gate insulating film 3 and the area of the patterned polysilicon film. In the present invention, the storage capacitance CS is set to a capacitance value which is 4 times or more and 10 times or less the liquid crystal capacitance CL described above. By setting in this way, the decrease in the holding potential of the pixel electrode 8 can be suppressed to 10% or less, and the pixel aperture ratio can be secured to 20% or more.

【0008】なお図1の構造は一実施例であって本発明
はこれに限られるものではない。TFTはポリシリコン
膜ばかりでなくアモルファスシリコン膜を用いて形成す
る事ができる。又、図示するプレーナ型に限られずスタ
ガード型であっても良い。蓄積容量の構造も図示に限ら
れるものではない。ゲートラインの一部を蓄積容量の一
方の電極に利用した構造であっても良い。
The structure shown in FIG. 1 is an embodiment and the present invention is not limited to this. The TFT can be formed using not only a polysilicon film but also an amorphous silicon film. Further, it is not limited to the planar type shown in the drawing, but may be a staggered type. The structure of the storage capacitor is not limited to that shown in the figure. A structure in which a part of the gate line is used for one electrode of the storage capacitor may be used.

【0009】上述した蓄積容量の最適範囲の設定は画素
保持電位の低下メカニズムの解析結果に基いている。こ
のメカニズム解析によれば画素電極に接続されるTFT
の寄生容量が大きく関与している事が判明した。以下解
析結果を説明するに当って、まず図2を参照してTFT
の寄生容量について簡潔に説明する。図2は画素駆動用
のTFTを示す模式図であり通常リーク電流を抑制する
為にLDD構造となっている。即ちNチャネル型のLD
D TFTではドレイン領域DはN- の低濃度不純物領
域とN+ の高濃度不純物領域を有している。ソース領域
Sについても同様である。図示の例ではTFTはチャネ
ル幅Wが3μmでありチャネル長Lが5μmの典型的な
ディメンションを有している。低濃度不純物領域N-
ゲートGの直下に拡散しておりオーバラップが生ずる。
この横方向拡散長は0.5μm程度である。従って、ゲ
ートGとドレインDとの間にゲート絶縁膜を誘電体とす
る寄生容量が発生する。この寄生容量CGDは3μm×
0.5μm×Ciで与えられる。Ciは単位面積当りの
容量値であり、酸化シリコン/窒化シリコン/酸化シリ
コンの3層構造を有し78nm程度の標準的な膜厚を有す
るゲート絶縁膜を用いた場合には5.2×10-8F/cm
2 程度になる。この値をCiに代入してCGDを計算す
ると約1fFとなる。同様に、ゲートGとソースSとの間
に生ずる寄生容量CGSも1fF程度の値になる。又、ソ
ースSとドレインDとの間にも寄生容量CSDが生じ
る。
The above-mentioned setting of the optimum range of the storage capacitance is based on the analysis result of the mechanism of lowering the pixel holding potential. According to this mechanism analysis, the TFT connected to the pixel electrode
It was found that the parasitic capacitance of was greatly involved. In explaining the analysis results below, first referring to FIG.
The parasitic capacitance of is briefly described. FIG. 2 is a schematic diagram showing a TFT for driving a pixel, and usually has an LDD structure in order to suppress a leak current. That is, N-channel LD
In the DTFT, the drain region D has an N low concentration impurity region and an N + high concentration impurity region. The same applies to the source region S. In the example shown, the TFT has a typical dimension with a channel width W of 3 μm and a channel length L of 5 μm. The low-concentration impurity region N is diffused just below the gate G and an overlap occurs.
This lateral diffusion length is about 0.5 μm. Therefore, a parasitic capacitance having a gate insulating film as a dielectric is generated between the gate G and the drain D. This parasitic capacitance CGD is 3 μm ×
It is given by 0.5 μm × Ci. Ci is a capacitance value per unit area and is 5.2 × 10 when a gate insulating film having a three-layer structure of silicon oxide / silicon nitride / silicon oxide and a standard film thickness of about 78 nm is used. -8 F / cm
It will be about 2 . When this value is substituted for Ci and CGD is calculated, it becomes about 1 fF. Similarly, the parasitic capacitance CGS generated between the gate G and the source S has a value of about 1fF. Also, a parasitic capacitance CSD is generated between the source S and the drain D.

【0010】次に、上述したTFTの寄生容量を考慮に
入れた上で回路シミュレーションを行ない蓄積容量CS
と画素保持電位低下との関係を解析した。図3にシミュ
レーションに用いられた等価回路を示す。簡単の為画素
2個分のみを示してある。TFTのゲートGはゲートラ
インに接続されており、ソースSは信号ラインに接続さ
れており、ドレインDは液晶容量CLの一方の電極即ち
画素電極と蓄積容量CSの一方の電極に接続されてい
る。なおここで示したソースSとドレインDは便宜的に
付されたものであり一般には交流駆動を行なうので両者
は交互にその機能が切り換えられる。この等価回路では
液晶容量CLは14fFに設定している。なお液晶容量C
L及び蓄積容量CSには対向電極側から所定の電圧Vc
omが印加される。又TFTのゲートGに対しては線順
次でゲート信号Vg1,Vg2,Vg3…が印加され
る。さらにソースSに対しては画像信号Vsigが印加
される。予め設定された条件でこれらの信号を印加し蓄
積容量CSを変化させて画素保持電位の低下分をシミュ
レートした。この際、TFTの寄生容量CGD,CGS
及びCSDの影響を見る為これらの値をパラメータとし
て設定した。例えば、先に計算した様に寄生容量は1fF
に設定される。
Next, a circuit simulation is performed in consideration of the above-mentioned TFT parasitic capacitance, and the storage capacitance CS
The relationship between the decrease in pixel holding potential and FIG. 3 shows an equivalent circuit used in the simulation. For simplicity, only two pixels are shown. The gate G of the TFT is connected to the gate line, the source S is connected to the signal line, and the drain D is connected to one electrode of the liquid crystal capacitor CL, that is, the pixel electrode and one electrode of the storage capacitor CS. .. Note that the source S and the drain D shown here are provided for convenience and generally AC drive is performed, so that the functions of the two are switched alternately. In this equivalent circuit, the liquid crystal capacitance CL is set to 14fF. The liquid crystal capacity C
A predetermined voltage Vc is applied to the L and the storage capacitor CS from the counter electrode side.
om is applied. Further, gate signals Vg1, Vg2, Vg3 ... Are applied to the gate G of the TFT in a line sequential manner. Further, the image signal Vsig is applied to the source S. These signals were applied under preset conditions to change the storage capacitance CS to simulate the decrease in pixel holding potential. At this time, the parasitic capacitances CGD and CGS of the TFT
These values were set as parameters in order to see the effects of CSD and CSD. For example, the parasitic capacitance is 1fF as calculated earlier.
Is set to.

【0011】図4は回路シミュレーションに用いられた
各信号の波形図である。線順次で印加されるゲート信号
Vg1,Vg2,Vg3…はパルス高さ14Vでパルス
幅63.5μsを有する。又画像信号Vsigは10.
5Vと0.5Vの間で変動するアナログ信号であるが、
画素保持電位の低下分を測定する為に10.5Vの一定
値とした。なお、対向電極に印加される所定の電圧Vc
omについては6Vに設定した。
FIG. 4 is a waveform diagram of each signal used in the circuit simulation. The gate signals Vg1, Vg2, Vg3 ... Applied line-sequentially have a pulse height of 14 V and a pulse width of 63.5 μs. The image signal Vsig is 10.
Although it is an analog signal that fluctuates between 5V and 0.5V,
A constant value of 10.5 V was set in order to measure the amount of decrease in the pixel holding potential. The predetermined voltage Vc applied to the counter electrode
om was set to 6V.

【0012】上述した線順次駆動を行なった場合に得ら
れる画素電位の経時変化の典型的なパタンを図5に示
す。ゲート信号に応答してTFTが導通し10.5Vレ
ベルの画像信号Vsigが液晶容量に書き込まれる。ゲ
ート信号のパルス幅分だけ時間が経過しTFTが非導通
状態になると書き込まれた画素電位が保持される。この
際、TFTが導通状態から非導通状態に切り換わる瞬間
急激に画素電位が低下する。これはTFT内の寄生容量
結合に起因しており、以下この保持電位低下分をVCで
表わす。
FIG. 5 shows a typical pattern of the change over time of the pixel potential obtained when the above-mentioned line-sequential driving is performed. In response to the gate signal, the TFT becomes conductive and the image signal Vsig of 10.5V level is written in the liquid crystal capacitor. When a time corresponding to the pulse width of the gate signal elapses and the TFT becomes non-conductive, the written pixel potential is held. At this time, the pixel potential drops sharply at the moment when the TFT switches from the conductive state to the non-conductive state. This is due to the parasitic capacitive coupling in the TFT, and hereinafter, the decrease in the holding potential is represented by VC.

【0013】図6にシミュレーション結果を示す。この
グラフはゲート/ドレイン間の寄生容量CGDをパラメ
ータとし蓄積容量CSを変化させた場合の画素電位低下
分VCをプロットしたものである。グラフから明らかな
様に、VCはCGDに大きく依存している。例えCGD
が1fF程度の小さな値を有していても、蓄積容量CSが
小さくなるに従って画素電位低下分VCが大きくなる。
これは、TFTが導通状態から非導通状態に切り換わる
際ゲートGとドレインDとの間の寄生容量結合によって
画素保持電位がゲート電極電位に引き込まれる為であ
る。なお同様の寄生容量結合による引き込み効果はゲー
トラインと画素電極の端子との間にも発生すると考えら
れる。図6のグラフから明らかな様に電位低下分VCを
10%以下即ち−0.5V以下に抑える為には、蓄積容
量CSは約56fFより大きくなければならない。このシ
ミュレーションでは液晶容量CLは14fFに設定されて
いるので、蓄積容量CSはCLに対して4倍以上に設定
する必要がある。
FIG. 6 shows the simulation result. This graph is a plot of the pixel potential drop VC when the storage capacitance CS is changed using the parasitic capacitance CGD between the gate and the drain as a parameter. As is clear from the graph, VC largely depends on CGD. For example, CGD
Has a small value of about 1 fF, the pixel potential decrease VC increases as the storage capacitance CS decreases.
This is because the pixel holding potential is drawn to the gate electrode potential by the parasitic capacitance coupling between the gate G and the drain D when the TFT switches from the conducting state to the non-conducting state. It is considered that the same parasitic effect due to the parasitic capacitance coupling also occurs between the gate line and the terminal of the pixel electrode. As is apparent from the graph of FIG. 6, the storage capacitance CS must be larger than about 56 fF in order to suppress the potential drop VC to 10% or less, that is, -0.5 V or less. Since the liquid crystal capacitance CL is set to 14 fF in this simulation, the storage capacitance CS needs to be set to 4 times or more of CL.

【0014】図7はソースとドレインとの間の寄生容量
CSDをパラメータにした場合における蓄積容量CSと
電位低下分VCとの関係を示すグラフである。ゲート/
ドレイン間の蓄積容量CGDと異なり、CSDは画素電
位の変動に対して大きな影響を与えていない。特に、C
SDが1fF程度の小さな値である場合には蓄積容量CS
の値にかかわらず画素電位の変動は認められない。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the storage capacitance CS and the potential drop VC when the parasitic capacitance CSD between the source and the drain is used as a parameter. Gate/
Unlike the storage capacitance CGD between the drains, the CSD does not have a great influence on the fluctuation of the pixel potential. In particular, C
When SD is a small value of about 1fF, the storage capacity CS
The fluctuation of the pixel potential is not recognized regardless of the value of.

【0015】図8はゲート/ソース間の蓄積容量CGS
をパラメータにした場合における蓄積容量CSと画素電
位低下分VCとの関係を示すグラフである。CGSの値
にかかわらず蓄積容量CSが減少すると画素電位が低下
する。この場合にも、CSの値を50fF程度以上に設定
する事により、画素電位低下分VCを10%以下に抑制
できる。
FIG. 8 shows a storage capacitance CGS between the gate and the source.
6 is a graph showing the relationship between the storage capacitance CS and the pixel potential decrease VC when using as a parameter. If the storage capacitance CS decreases regardless of the value of CGS, the pixel potential decreases. Also in this case, the pixel potential drop VC can be suppressed to 10% or less by setting the value of CS to about 50 fF or more.

【0016】次に図9を参照して画素保持電位の低下分
を10%以下に抑える事の根拠について簡潔に説明す
る。図9は液晶の駆動電圧VLCDと透過率Tとの関係
を示すグラフである。液晶駆動電圧の中心値は5Vであ
り矢印Aで示す範囲で駆動電圧の振幅を変化させ画像表
示を行なう。グラフから明らかな様に液晶の透過率を0
に近づける為には矢印Bで示す範囲で駆動電圧を印加す
る必要があり、これが画素保持電位と対応する。この保
持電位が低下すると透過率が上昇し光洩れが起り表示コ
ントラストが悪化する。通常の表示画像品質を維持する
為には100対1のコントラスト比が必要であり、印加
電圧を9.5V以上に保たねばならない。換言すると、
画素保持電位5Vの10%を越える電圧降下を防がねば
ならない。
Next, with reference to FIG. 9, the basis for suppressing the decrease of the pixel holding potential to 10% or less will be briefly described. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the liquid crystal drive voltage VLCD and the transmittance T. The central value of the liquid crystal drive voltage is 5 V, and the amplitude of the drive voltage is changed within the range indicated by arrow A to display an image. As is clear from the graph, the liquid crystal transmittance is 0
In order to get closer to, it is necessary to apply a drive voltage in the range indicated by arrow B, which corresponds to the pixel holding potential. When the holding potential decreases, the transmittance increases, light leakage occurs, and the display contrast deteriorates. In order to maintain the normal display image quality, a contrast ratio of 100: 1 is required, and the applied voltage must be kept at 9.5V or higher. In other words,
It is necessary to prevent a voltage drop exceeding 10% of the pixel holding potential of 5V.

【0017】以上の説明は画素保持電位との関係で蓄積
容量の下限値を設定したものであるが、次に開口率との
関係で蓄積容量の上限値を設定する場合を説明する。図
10は上限値設定の為に用いられた画素モデルを示す。
画素面積は30μm×49μmであり例えば10万画素
からなる液晶ビューファイダに対応する。1画素の面積
は模式的に3分割されており、ITO透明画素電極から
なる表示領域Xと蓄積容量領域YとコンタクトやTFT
や配線を含むその他の領域Zとから構成されている。画
素開口率は全面積に対する表示領域Xの面積の比で表わ
される。蓄積容量領域Yの面積寸法に応じて表示領域X
の面積寸法も変化する。次の数式1により開口率を蓄積
容量領域Yの面積寸法を変数として表わした。
In the above description, the lower limit value of the storage capacitance is set in relation to the pixel holding potential. Next, the case of setting the upper limit value of the storage capacitance in relation to the aperture ratio will be described. FIG. 10 shows a pixel model used for setting the upper limit value.
The pixel area is 30 μm × 49 μm, which corresponds to a liquid crystal viewfinder having 100,000 pixels, for example. The area of one pixel is typically divided into three, and a display region X formed of an ITO transparent pixel electrode, a storage capacitor region Y, a contact and a TFT.
And other areas Z including wiring. The pixel aperture ratio is represented by the ratio of the area of the display region X to the total area. The display area X according to the area size of the storage capacitance area Y
The area size of will also change. The following numerical formula 1 was used to express the aperture ratio using the area size of the storage capacitor region Y as a variable.

【0018】[0018]

【数1】 [Equation 1]

【0019】数式1において、全面積X+Y+Zは14
70μm2 に固定さている。又、その他の領域Zも固定
されるので、表示領域Xと蓄積容量領域Yの面積寸法の
和も固定され591μm2 である。これらの関係を基に
開口率を計算すると蓄積容量領域Yの面積を変数として
(591μm2 −Y)/1470μm2 で与えられる。
蓄積容量領域Yの面積は蓄積容量CSの値に相関してお
りその比例乗数は134μm2 /70fFである。即ち、
70fFの蓄積容量は134μm2 の面積寸法を有する。
In Formula 1, the total area X + Y + Z is 14
It is fixed at 70 μm 2 . Since the other regions Z are also fixed, the sum of the area dimensions of the display region X and the storage capacitor region Y is also fixed and is 591 μm 2 . When the aperture ratio is calculated based on these relationships, it is given as (591 μm 2 −Y) / 1470 μm 2 with the area of the storage capacitor region Y as a variable.
Area of the storage capacitor region Y is the proportionality multiplier correlates to the value of the storage capacitor CS is 134μm 2 / 70fF. That is,
The 70 fF storage capacitance has an area size of 134 μm 2 .

【0020】数式1に示す関係をグラフ化したものが図
11である。蓄積容量CSを増加させると開口率は直線
的に低下する。20%以上の開口率を確保する為には蓄
積容量CSを140fF以下に抑えなければならない。前
述した液晶容量CLの値14fFを基準にして考えるとそ
の10倍以下に限る必要がある。
FIG. 11 is a graph showing the relationship shown in Expression 1. When the storage capacitance CS is increased, the aperture ratio decreases linearly. In order to secure an aperture ratio of 20% or more, the storage capacitance CS must be suppressed to 140fF or less. Considering the above-mentioned value of the liquid crystal capacitance CL of 14 fF as a reference, it is necessary to limit the value to 10 times or less.

【0021】最後に図12を参照して開口率を20%以
上確保する必要性について説明する。通常アクティブマ
トリクス型の液晶表示装置は螢光管等からなるバックラ
イトを用いて背後から照明する。例えば液晶表示装置を
ビデオカメラのビューファインダとして用いる場合には
電源供給の制限を受ける為バックライトはたかだか25
00NIT程度の照度しか得られない。この様なバック
ライトを用いて十分な表示明度を得る為には照度50N
IT程度のレベルを液晶ビューファインダからの光で満
たす必要がある。この為に、開口率は20%が下限とな
る。
Finally, the necessity of ensuring an aperture ratio of 20% or more will be described with reference to FIG. Usually, an active matrix type liquid crystal display device illuminates from behind by using a backlight composed of a fluorescent tube or the like. For example, when the liquid crystal display device is used as a viewfinder of a video camera, the backlight is at most 25 because power supply is restricted.
Only illuminance of about 00 NIT can be obtained. In order to obtain sufficient display brightness using such a backlight, the illuminance is 50N
It is necessary to fill the level of IT with light from the liquid crystal viewfinder. Therefore, the lower limit of the aperture ratio is 20%.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、蓄
積容量を液晶容量の4倍以上で且つ10倍以下に設定す
る事により、画素保持電位の低下分を10%以下に抑え
且つ画素開口率を20%以上確保できる。これにより、
実用的なレベルで十分なコントラスト及び明るさを有す
るアクティブマトリクス型液晶表示装置を得る事ができ
るという効果がある。TFT寄生容量を介した突発信号
の侵入を抑制するのに十分な蓄積容量を備えているので
画素保持電位の低下を効果的に防ぐ事ができる。この分
画素電極面積を犠牲にする事がないので開口率を改善で
きる。画素の高精細化に伴ない必要な蓄積容量の算定が
容易になるという効果もある。
As described above, according to the present invention, by setting the storage capacity to be 4 times or more and 10 times or less of the liquid crystal capacity, the decrease of the pixel holding potential can be suppressed to 10% or less. A pixel aperture ratio of 20% or more can be secured. This allows
There is an effect that an active matrix type liquid crystal display device having sufficient contrast and brightness at a practical level can be obtained. Since the storage capacitor enough to suppress the intrusion of the sudden signal through the TFT parasitic capacitance is provided, it is possible to effectively prevent the drop of the pixel holding potential. Since the pixel electrode area is not sacrificed by this amount, the aperture ratio can be improved. There is also an effect that the necessary storage capacity can be easily calculated as the definition of pixels becomes higher.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明にかかる液晶表示装置の一実施例を示す
模式的な部分断面図である。
FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view showing an embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.

【図2】LDD構造を有するTFTの模式的な構造図で
ある。
FIG. 2 is a schematic structural diagram of a TFT having an LDD structure.

【図3】シミュレーションに用いられた等価回路図であ
る。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram used in the simulation.

【図4】シミュレーションに用いられた信号の波形図で
ある。
FIG. 4 is a waveform diagram of a signal used for simulation.

【図5】画素電位の経時変化を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing changes in pixel potential with time.

【図6】蓄積容量CSと画素電位低下分VCとの関係を
示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the storage capacitance CS and the pixel potential decrease VC.

【図7】同じく蓄積容量CSと画素電位低下分VCとの
関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the storage capacitance CS and the pixel potential drop VC in the same manner.

【図8】同じく蓄積容量CSと画素電位低下分VCとの
関係を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing a relationship between the storage capacitance CS and the pixel potential decrease VC similarly.

【図9】液晶の駆動電圧と透過率との関係を示すグラフ
である。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the drive voltage of liquid crystal and the transmittance.

【図10】一画素の面積配分を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing an area distribution of one pixel.

【図11】蓄積容量CSと開口率との関係を示すグラフ
である。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the storage capacity CS and the aperture ratio.

【図12】液晶ビューファインダのバックライト照明構
造を示す模式図である。
FIG. 12 is a schematic diagram showing a backlight illumination structure of a liquid crystal viewfinder.

【図13】従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置
の一画素分に関する等価回路図である。
FIG. 13 is an equivalent circuit diagram of one pixel of a conventional active matrix type liquid crystal display device.

【図14】画素保持電位及び開口率と蓄積容量CSとの
関係を示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing a relationship between a pixel holding potential, an aperture ratio, and a storage capacitor CS.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 石英基板 2 第1ポリシリコン膜 3 ゲート絶縁膜 4 第2ポリシリコン膜 8 画素電極 CL 液晶容量 CS 蓄積容量 TFT 薄膜トランジスタ 1 Quartz Substrate 2 First Polysilicon Film 3 Gate Insulating Film 4 Second Polysilicon Film 8 Pixel Electrode CL Liquid Crystal Capacitance CS Storage Capacitance TFT Thin Film Transistor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一主面上に形成された複数個の薄膜トラ
ンジスタと、この薄膜トランジスタの夫々に接続された
画素電極と、この画素電極の電荷を保持する為の蓄積容
量とを備えた一方の基板と、対向電極を有し前記一方の
基板と対向配置された他方の基板と、両方の基板に保持
された液晶層とを備えた液晶表示装置において、 前記蓄積容量が、前記画素電極と対向電極間に設けられ
る液晶容量の4倍以上且つ10倍以下の容量値に設定さ
れている事を特徴とする液晶表示装置。
1. One substrate comprising a plurality of thin film transistors formed on one main surface, pixel electrodes connected to each of the thin film transistors, and a storage capacitor for holding an electric charge of the pixel electrodes. A liquid crystal display device comprising: a second substrate having a counter electrode and facing the one substrate, and a liquid crystal layer held by the two substrates, wherein the storage capacitance is the pixel electrode and the counter electrode. A liquid crystal display device, wherein a capacitance value is set to be 4 times or more and 10 times or less of a liquid crystal capacity provided between them.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006308768A (en) * 2005-04-27 2006-11-09 Sanyo Electric Co Ltd Display device

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