JPH08106078A

JPH08106078A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH08106078A
Application number: JP6242890A
Authority: JP
Inventors: Michiya Oura; 道也大浦; Keizo Morita; 敬三森田; Hiroshi Yoshioka; 浩史吉岡
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1994-10-06
Filing date: 1994-10-06
Publication date: 1996-04-23

Abstract

(57)【要約】【目的】アクティブマトリクス型の液晶表示装置の構
造に関し、画素の開口面積を犠牲にせずに残像の発生を
低減できる液晶表示装置を提供する。【構成】絶縁性基板２２と、絶縁性基板２２上に形成
された画素電極１６と、画素電極１６に接続された薄膜
トランジスタ１４と、画素電極１６に接続され、光の入
射により抵抗値が減少する光感光性素子１８及び光感光
性素子１８に直列接続された補助容量Ｃ1とを有する補
助回路３２と、光感光性素子１８上に設けられ、画素電
極１６と対向電極２８との間に封入された液晶材料を透
過して光感光性素子１８に入射する光を、液晶材料の配
向に応じて遮断又は透過する偏光膜２６とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アクティブマトリクス
型の液晶表示装置の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】アクティブマトリクス型の液晶表示装置
は、薄型・軽量でしかもＣＲＴを凌ぐ高画質を誇るた
め、コンピュータの情報端末として最適である。しか
し、情報端末の用途では、初期メニュー等の固定パター
ンを比較的長時間にわたって表示することが多いため、
別の表示に切り換えた後に前のパターン表示がうっすら
と残る、いわゆる残像が発生しやすい環境下にある。

【０００３】以下に、残像の発生原因を説明する。代表
的な液晶表示装置は、等価回路に表すと図５（ａ）に示
すようになっている。即ち、ゲートバスライン１０とド
レインバスライン１２との交点に設けられた薄膜トラン
ジスタ（ＴＦＴ）１４のソースＳに画素電極１６が設け
られ、画素電極１６と、画素電極１６に対向する対向電
極間２８には液晶材料が封入されており、画素電極１６
と対向電極２８間には液晶容量Ｃlc^*が存在する。

【０００４】このような液晶表示装置では、ドレインバ
スライン１２を所定の電圧に保持した状態で、図示する
ようなΔＶgをもつ電圧パルスをゲートバスライン１０
に印加し、ＴＦＴ１４をオン状態にすることにより画素
電極１６の電位を設定する。しかし、ゲートバスライン
１０をオフ状態にしたときには、画素電極１６とゲート
バスライン１０との間の寄生容量Ｃgsによるカップリン
グの影響により、画素電極１６の電位はΔＶpだけ減少
することになる。これらの関係を式にすると式（１）の
ようになる。

【０００５】 ΔＶp＝Ｃgs／（Ｃgs＋Ｃlc^*）×ΔＶg …（１）ところで、液晶表示装置の表示状態を保持するために
は、所定の周期をもって交互に正の電圧と負の電圧を印
加することにより、液晶材料中に電荷が蓄積されるのを
防止する必要がある。液晶材料中に電荷が蓄積される
と、液晶材料における光透過率の電圧依存性（Ｔ−Ｖ特
性）が変化するためである。従って、画素電極の電位変
化ΔＶpを考慮しなければ、液晶材料に非対称の電圧が
印加され、特性の劣化を招くことになる。

【０００６】画素電極の電位変化分ΔＶpは、対向電極
側に電圧を印加することにより補正すればよいと考えら
れるが、一方で、液晶容量Ｃlc^*には電圧依存性があ
り、電圧が高いほど容量は大きくなる。従って（１）式
より、ノーマリーホワイトモードでは、液晶を白表示す
る電圧の小さい状態では容量が小さいのでΔＶpは大き
く、黒表示する電圧の大きい状態では容量が大きいので
ΔＶpは小さくなる。

【０００７】このように白表示の場合と黒表示の場合で
ΔＶpが異なると、対向電極を用いた補正では、一方の
状態のみしか電位補正を行うことはできない。このた
め、白表示部分或いは黒表示部分ではどちらかには非対
称の電圧が印加されることとなり、結果として液晶材料
の光学特性が変化し、残像が生じることとなる。このよ
うな残像を低下するための手段として、従来の一般的な
液晶表示装置では、ＴＦＴのソースにさらに蓄積容量Ｃ
sを設けることにより、電位変化ΔＶpを減少していた
（図５（ｂ））。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の液晶表示装置では、蓄積容量Ｃsの増設により書き
込む際の負荷が増加するために、より大型のＴＦＴ１４
を必要とする結果、画素の開口率が低下するといった問
題があった。また、蓄積容量用バスライン３０の増加に
より、更に画素の開口率が低下するといった問題があっ
た。

【０００９】本発明の目的は、画素の開口面積を犠牲に
せずに、残像の発生を低減できる液晶表示装置を提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、絶縁性基板
と、前記絶縁性基板上に配置された複数の画素電極と、
前記各画素電極に接続された薄膜トランジスタと、前記
画素電極に接続され、光の入射により抵抗値が変化する
光感光性素子と、前記光感光性素子に直列接続された補
助容量とを有する補助回路と、前記光感光性素子上に設
けられ、前記画素電極と対向電極との間に封入された液
晶材料を透過して前記光感光性素子に入射する光を、前
記液晶材料の配向に応じて遮断又は透過する偏光膜とを
有することを特徴とする液晶表示装置により達成され
る。

【００１１】また、上記の液晶表示装置において、前記
補助回路の他方の端を共通接続する補助容量配線を更に
有することが望ましい。また、上記の液晶表示装置にお
いて、前記補助回路の他方の端が、前記薄膜トランジス
タを介して前記画素電極に接続されたゲートバスライン
と隣接する他のゲートバスラインに接続されていること
が望ましい。

【００１２】また、上記の液晶表示装置において、前記
補助容量の容量は、白表示をする際の前記液晶材料の液
晶容量と、黒表示をする際の前記液晶材料の液晶容量と
の差分にほぼ等しいことが望ましい。また、上記の液晶
表示装置において、前記補助容量は、前記補助容量配線
と、前記薄膜トランジスタのゲート絶縁膜を形成する際
に堆積した絶縁膜と、前記薄膜トランジスタのチャネル
となる半導体層を形成する際に堆積したアモルファスシ
リコン膜とを積層した積層体により形成されていること
が望ましい。

【００１３】また、上記の液晶表示装置において、前記
アモルファスシリコン膜は、前記光感光性素子としても
機能することが望ましい。また、上記の液晶表示装置に
おいて、前記偏光膜は、ノーマリーホワイトモードの液
晶表示装置では、画素領域に形成する偏光膜と偏光軸が
等しく、ノーマリーブラックモードの液晶表示装置で
は、画素領域に形成する偏光膜と偏光軸が異なることが
望ましい。

【００１４】また、上記の液晶表示装置において、前記
補助回路の他方の端が、ゲートバスラインに接続されて
いることが望ましい。また、上記の液晶表示装置におい
て、前記補助容量の容量は、白表示をする際の前記液晶
材料の液晶容量と黒表示をする際の前記液晶材料の液晶
容量との比をα、前記ゲートバスラインと前記画素電極
間の寄生容量をＣgsとして、Ｃgs（α−１）にほぼ等し
いことが望ましい。

【００１５】また、上記の液晶表示装置において、前記
補助容量は、前記ゲートバスラインと、前記薄膜トラン
ジスタのゲート絶縁膜を形成する際に堆積した絶縁膜
と、前記薄膜トランジスタのチャネルとなる半導体層を
形成する際に堆積したアモルファスシリコン膜とを積層
した積層体により形成されていることが望ましい。ま
た、上記の液晶表示装置において、前記アモルファスシ
リコン膜は、前記光感光性素子としても機能することが
望ましい。

【００１６】また、上記の液晶表示装置において、前記
偏光膜は、ノーマリーホワイトモードの液晶表示装置で
は、画素領域に形成する偏光膜と偏光軸が異なり、ノー
マリーブラックモードの液晶表示装置では、画素領域に
形成する偏光膜と偏光軸が等しいことが望ましい。

【００１７】

【作用】本発明によれば、光感光性素子及び補助容量を
画素電極に直列に接続し、光感光性素子に光が入射した
ときにのみ補助容量が機能するようにしたので、白表示
又は黒表示のいずれか一方において、画素電極の電位変
化ΔＶpを補助容量の大きさにより調整することができ
る。

【００１８】また、光感光性素子を介して画素電極に接
続された補助容量の他端は、一定電位を有する電極に接
続すればよいので、一本前の隣接するゲートバスライン
に接続してもよい。また、光感光性素子を介して画素電
極に接続された補助容量の他端は、補助容量電極を別途
設け、これに接続してもよい。

【００１９】また、補助容量の容量を、白表示をする際
の前記液晶材料の液晶容量と、黒表示をする際の液晶材
料の液晶容量との差分にほぼ等しくすれば、白表示の場
合と黒表示の場合との画素電極の電位変化ΔＶpをほぼ
等しくすることができる。これにより、黒表示領域、白
表示領域ともに正負対称な電圧を印加することが可能と
なるので、直流成分が液晶材料に印加されず、Ｔ−Ｖ特
性の劣化を防止することができる。即ち、残像を防止す
ることができる。

【００２０】また、補助容量電極を設け、補助容量配線
と、薄膜トランジスタのゲート絶縁膜を形成する際に堆
積した絶縁膜と、薄膜トランジスタのチャネルとなる半
導体層を形成する際に堆積したアモルファスシリコン膜
とを積層した積層体により補助容量を形成すれば、従来
の製造プロセスを変更することなく補助容量を形成する
ことができる。

【００２１】また、補助容量の一方の電極にアモルファ
スシリコン膜を用いれば、光感光性素子としても用いる
ことができる。また、光感光性素子上の偏光膜をノーマ
リーホワイトとなるように配置すれば、上記の効果を達
成することができる。また、光感光性素子及び補助容量
を、画素電極とゲートバスラインとの間に直列に接続
し、光感光性素子に光が入射しないときにのみ補助容量
が機能するようにしたので、白表示又は黒表示のいずれ
か一方において、画素電極の電位変化ΔＶpを補助容量
の大きさにより調整することができる。

【００２２】また、補助容量の容量を、白表示をする際
の液晶材料の液晶容量と黒表示をする際の液晶材料の液
晶容量との比をα、ゲートバスラインと画素電極間の寄
生容量をＣgsとして、Ｃgs（α−１）にほぼ等しくすれ
ば、白表示の場合と黒表示の場合との画素電極の電位変
化ΔＶpをほぼ等しくすることができる。これにより、
黒表示領域、白表示領域ともに正負対称な電圧を印加す
ることが可能となるので、直流成分が液晶材料に印加さ
れず、Ｔ−Ｖ特性の劣化を防止することができる。即
ち、残像を防止することができる。

【００２３】また、ゲートバスラインと、薄膜トランジ
スタのゲート絶縁膜を形成する際に堆積した絶縁膜と、
薄膜トランジスタのチャネルとなる半導体層を形成する
際に堆積したアモルファスシリコン膜とを積層した積層
体により補助容量を形成すれば、従来の製造プロセスを
変更することなく補助容量を形成することができる。ま
た、補助容量の一方の電極にアモルファスシリコン膜を
用いれば、光感光性素子としても用いることができる。

【００２４】また、光感光性素子上の偏光膜をノーマリ
ーブラックとなるように配置すれば、上記の効果を達成
することができる。

【００２５】

【実施例】本発明の第１の実施例による液晶表示装置を
図１及び図２を用いて説明する。図１は本実施例による
液晶表示装置の等価回路、図２は、本実施例による液晶
表示装置の構造を示す図である。本実施例による液晶表
示装置の構造を図１の等価回路を用いて説明する。

【００２６】ゲートバスライン１０とドレインバスライ
ン１２が直交して配されている。ゲートバスライン１０
とドレインバスライン１２との交点には、ゲートバスラ
イン１０にゲート電極Ｇが、ドレインバスライン１２に
ドレイン電極Ｄが接続された薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）１４が設けられている。ＴＦＴ１４のソース電極Ｓ
には画素電極１６が接続されている。画素電極１６に
は、液晶材料を挟んで画素電極１６と対向する対向電極
２８が設けられており、液晶材料を誘電体とした液晶容
量Ｃlc^*を有する。

【００２７】更に、画素電極１６には、光の入射により
素子の抵抗値が変化する光感光性素子１８と、補助容量
Ｃ1が直列接続された補助回路３２が接続されている。
補助回路３２の他端はコモン電位に接続されている。ま
た、画素電極１６とゲートバスライン１０との間には、
寄生容量Ｃgsが存在する。次に、本実施例による液晶表
示装置の原理を説明する。

【００２８】図１における光感光性素子１８は、光感光
性素子１８に光が入射した場合にのみ補助容量Ｃ1を画
素電極１６に接続させるために設けられている。即ち、
光感光性素子１８は、光が入射することにより抵抗値が
減少する素子であるが、このときの抵抗値が以下に示す
ように設定されている。液晶容量Ｃlc^*をチャージする
際には、ドレインバスライン１２を所定の電圧に設定し
た状態で、ゲートバスラインに数十マイクロ秒程度の幅
をもつパルスを印加することによりＴＦＴ１４を動作さ
せ、ドレインバスライン１２の電位を画素電極１６に印
加することにより行う。従って、光感光性素子１８と補
助容量Ｃ1とからなる補助回路３２の時定数が、ゲート
バスラインに印加されるパルスの幅に対して十分に大き
ければ、補助容量Ｃ1は接続されていないと見なすこと
ができる。逆に、時定数がパルスの幅に対して十分に短
ければ補助容量Ｃ1は接続されていることとなる。

【００２９】そこで、光が入射しないときには時定数が
数十ミリ秒程度になるように抵抗値を高くでき、また、
光が入射したときには時定数が数マイクロ秒以下になる
ように抵抗値を低くできる光感光性素子１８を用いれば
よい。次に、補助容量Ｃ1について、ノーマリーホワイ
トモードを例にとって説明する。

【００３０】ノーマリーホワイトモードでは、白表示の
場合には液晶に印加する電圧を小さくし、黒表示の場合
には電圧を大きくする。従って、白表示の場合には液晶
容量Ｃlc^*が小さく、黒表示の場合には液晶容量Ｃlc^*が
大きい。また、式（１）より、白表示の場合には画素電
極１６の電位変化ΔＶpが大きく、黒表示の場合には電
位変化ΔＶpが小さい。

【００３１】いま、黒表示の場合の液晶容量Ｃlc^*が白
表示の場合のα倍であるとし、また、光感光性素子１８
には光が入射せず、光感光性素子１８と補助容量Ｃ1か
らなる補助回路３２の時定数がゲートバスラインに印加
されるパルスの幅に対して十分に大きいとすると、式
（１）は以下のように書き直すことができる。 ΔＶp＝Ｃgs／（Ｃgs＋αＣlc^*)×ΔＶg …（２）一方、白表示の場合には、光感光性素子１８には光が入
射し、光感光性素子１８と補助容量Ｃ1からなる補助回
路３２の時定数がゲートバスラインに印加されるパルス
の幅に対して十分に小さいとすると、式（１）は以下の
ように書き直すことができる。

【００３２】 ΔＶp＝Ｃgs／｛Ｃgs＋（Ｃlc^*＋Ｃ1）｝×ΔＶg …（３）残像を減少するためには、白表示の際のΔＶpと黒表示
の際のΔＶpをほぼ等しくすることが望ましい。そこ
で、式（２）におけるΔＶpと式（３）におけるΔＶpと
を等しくするために、補助容量Ｃ1を、Ｃ1＝αＣlc^*−Ｃlc^*＝Ｃlc^*（α−１） …（４）とすればよい。即ち、白表示の際の液晶容量と、黒表示
の際の液晶容量との差分の容量をもつ補助容量Ｃ1を画
素電極に接続すれば、それぞれの場合のΔＶpをほぼ等
しくすることが可能である。

【００３３】次に、上記の動作を実現するための液晶表
示装置の構造を説明する。ゲートバスライン１０とドレ
インバスライン１２が直交した交点には、薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ）１４が設けられている。また、ゲートバ
スライン１０に並行に、補助容量電極２０が配されてい
る（図２（ａ））。図２（ａ）のＡ−Ａ´断面をみる
と、補助容量電極２０、絶縁膜２４、光感光性素子１
８、画素電極１６、偏光膜２６がガラス基板２２上に順
次積層されている（図２（ｂ））。

【００３４】ここで、補助容量電極２０と光感光性素子
１８とを対向電極とし、それらの間に絶縁膜２４を挟む
ことにより補助容量Ｃ1が形成されている。また、補助
容量Ｃ1の一方の電極に光感光性素子１８を用いること
により、光感光性素子１８が補助容量Ｃ1に直列に接続
されている。また、画素電極１６上に形成された偏光膜
２６により、白表示の場合には光感光性素子１８に光が
入射し、黒表示の場合には光感光性素子１８に光が入射
しないようにすることができる。なお、偏光膜をこのよ
うに機能するために、光は対向基板側から入射すること
が望ましい。

【００３５】図２（ａ）のＢ−Ｂ´断面をみると、補助
容量電極２０と画素電極１６とが重なる領域のみに光感
光性素子１８を形成することにより、補助容量領域と画
素領域とが形成されている。このように、図１に示す等
価回路を有する液晶表示装置を実現することができる。

【００３６】次に、光感光性素子１８にアモルファスシ
リコン膜を、絶縁膜２４にはシリコン酸化膜を用いた液
晶表示装置について説明する。アモルファスシリコン膜
は、太陽電池の受光層として使用されるほど光キャリア
発生率が高い物質である。従って、アモルファスシリコ
ン膜は光感光性素子１８として用いることができる。本
実施例に用いたアモルファスシリコン膜では、光が入射
したときの導電率σpが約１０^-6［１／Ωｃｍ］、光が
入射しないときの導電率σdが約１０^-11［１／Ωｃｍ］
であった。

【００３７】そこで、画素電極直下に面積約１０μｍ×
８０μｍ、膜厚約０．１μｍのアモルファスシリコン膜
を形成し、光が入射したときの抵抗値が約１．２５×１
０⁶［Ω］、光が入射しないときの抵抗値が約１．２５
×１０¹¹［Ω］である光感光性素子１８を形成した。光
感光性素子１８の直下には、絶縁膜２４を介して補助容
量電極２０を設けることにより、補助容量Ｃ1を形成し
た。白表示の際の液晶容量Ｃlc^*が０．１５［ｐＦ］、
黒表示の際の液晶容量Ｃlc^*が０．３０［ｐＦ］である
とすると、式（４）から、補助容量Ｃ1は０．１５［ｐ
Ｆ］とすればよい。補助容量Ｃ1は、絶縁膜２４として
膜厚約０．４μｍのシリコン酸化膜を用いることにより
形成した。

【００３８】このようにして補助容量と光感光性素子１
８を形成することにより、光が入射したときの時定数を
約０．１９［μｓｅｃ］、光が入射しないときの時定数
を約１９［ｍｓｅｃ］とすることができるので、光感光
性素子１８に光が入射した場合にのみ、実質的に補助容
量Ｃ1を画素電極１６に接続させることができる。この
ように、本実施例によれば、光感光性素子１８及び補助
容量Ｃ1を画素電極１６に直列に接続し、白表示のとき
にのみ補助容量Ｃ1が機能するようにしたので、白表示
の場合と黒表示の場合との画素電極の電位変化ΔＶpを
ほぼ等しくすることができる。

【００３９】これにより、黒表示領域、白表示領域とも
に正負対称な電圧を印加できるので、直流成分が液晶材
料に印加されず、Ｔ−Ｖ特性の劣化を防止することがで
きる。即ち、残像を防止することができる。また、光感
光性素子１８としては、アモルファスシリコン膜を使用
することができるので、ＴＦＴ１４のチャネル部を形成
するための半導体層と共用することができる。また、絶
縁膜２４はＴＦＴ１４のゲート絶縁膜と共用できる。従
って、従来の製造プロセスを変更することなく、補助容
量Ｃ1、光感光性素子１８を形成することができる。

【００４０】なお、上記実施例ではノーマリーホワイト
モードの液晶表示装置を例にとって説明したが、ノーマ
リーブラックモードの液晶表示装置の場合にも上記構造
を適用することができる。この際には、光感光性素子上
がノーマリーホワイトとなるように、画素領域がノーマ
リーブラックとなるように偏光膜を設ければよい。ま
た、上記実施例では補助容量Ｃ1の一方の電極を補助容
量電極配線に接続したが、一定電位を有する他の電極等
に接続してもよい。又は、隣接するゲートバスラインに
接続してもよい。

【００４１】また、上記実施例では、画素電極に光感光
性素子を接続し、光感光性素子の他端に補助容量を接続
したが、光感光性素子と補助容量が直列接続されていれ
ばよいので、画素電極に補助容量を接続し、補助容量の
他端に光感光性素子を接続してもよい。次に、本発明の
第２の実施例による液晶表示装置を、図３及び図４を用
いて説明する。

【００４２】図３は本実施例による液晶表示装置の等価
回路を示す図、図４は本実施例による液晶表示装置の構
造を示す図である。本実施例による液晶表示装置の構造
を図３の等価回路を用いて説明する。ゲートバスライン
１０とドレインバスライン１２が直交して配されてい
る。ゲートバスライン１０とドレインバスライン１２と
の交点には、ゲートバスライン１０にゲート電極Ｇが、
ドレインバスライン１２にドレイン電極Ｄが接続された
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１４が設けられている。

【００４３】ＴＦＴ１４のソース電極Ｓには画素電極１
６が接続されている。画素電極１６には、液晶材料を挟
んで画素電極と対向する対向電極が設けられており、液
晶材料を誘電体とした液晶容量Ｃlc^*を有する。更に、
画素電極１６には、光の入射により素子の抵抗値が変化
する光感光性素子１８と、補助容量Ｃ2が直列接続され
た補助回路３２が接続されている。補助回路３２の他端
はゲートバスライン１０に接続されている。また、画素
電極１６とゲートバスライン１０との間には、寄生容量
Ｃgsが存在する。

【００４４】次に、本実施例による液晶表示装置の原理
を説明する。図３における光感光性素子１８は、光が入
射した場合にのみ補助容量Ｃ2を画素電極１６に接続さ
せるために設けられている。即ち、第１の実施例と同様
に、光が入射しないときには光感光性素子１８と補助容
量Ｃ2とからなる補助回路３２の時定数が数十ミリ秒程
度になるように抵抗値を高くでき、また、光が入射した
ときには時定数が数マイクロ秒以下になるように抵抗値
を低くできる光感光性素子１８を用いている。

【００４５】次に、補助容量Ｃ2について、ノーマリー
ホワイトモードを例にとって説明する。ノーマリーホワ
イトモードでは、白表示の場合には液晶に印加する電圧
を小さくし、黒表示の場合には電圧を大きくする。従っ
て、白表示の場合には液晶容量Ｃlc^*が小さく、黒表示
の場合には液晶容量Ｃlc^*が大きい。また、式（１）よ
り、白表示の場合には画素電極１６の電位変化ΔＶpが
大きく、黒表示の場合には電位変化ΔＶpが小さい。

【００４６】いま、黒表示の場合の液晶容量Ｃlc^*が白
表示の場合のα倍であるとし、また、光感光性素子１８
には光が入射し、光感光性素子１８と補助容量Ｃ2から
なる補助回路３２の時定数がゲートバスラインに印加さ
れるパルスの幅に対して十分に小さいとすると、寄生容
量Ｃgsと補助容量Ｃ2とが並列に接続されていることと
なり、式（１）は以下のように書き直すことができる。

【００４７】 ΔＶp＝（Ｃgs＋Ｃ2）／｛（Ｃgs＋Ｃ2）＋αＣlc^*｝×ΔＶg …（５）一方、白表示の場合には、光感光性素子１８には光が入
射せず、光感光性素子１８と補助容量Ｃ2からなる補助
回路３２の時定数がゲートバスラインに印加されるパル
スの幅に対して十分に大きいとすると、式（１）は以下
のように書き直すことができる。

【００４８】 ΔＶp＝Ｃgs／（Ｃgs＋Ｃlc^*）×ΔＶg …（６）残像を減少するためには、白表示の際のΔＶpと黒表示
の際のΔＶpをほぼ等しくすることが望ましい。そこ
で、式（５）におけるΔＶpと式（６）におけるΔＶpと
を等しくするために、補助容量Ｃ2を、Ｃ2＝Ｃgs（α−１） …（７）とすればよい。即ち、白表示から黒表示に変化したとき
の液晶容量の変化比αから１減じたものをＣgsに乗じた
値の容量をもつ補助容量Ｃ2を画素電極に接続すれば、
それぞれの場合のΔＶpをほぼ等しくすることが可能で
ある。

【００４９】次に、上記の動作を実現するための液晶表
示装置の構造を説明する。ゲートバスライン１０とドレ
インバスライン１２が直交した交点には、薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ）１４が設けられている。また、画素電極
の一部はゲートバスライン１０に重なるように配置され
ている。図４（ａ）のＡ−Ａ´断面をみると、ゲートバ
スライン１０上には、絶縁膜２４を介して光感光性素子
１８が設けられ、更にその上部には画素電極１６が設け
られている。画素電極１６上には、偏光膜２６ａ、２６
ｂが設けられており、これら偏光膜２６ａ、２６ｂは、
液晶表示装置がノーマリーホワイトであれば、光感光性
素子１８上の偏光膜２６ａがノーマリーブラックに、画
素領域の偏光膜２６ｂがノーマリーホワイトになるよう
に設定されている（図４（ｂ））。

【００５０】ここで、ゲートバスライン１０と光感光性
素子１８とを対向電極とし、それらの間に絶縁膜２４を
挟むことにより補助容量Ｃ2が形成されている。また、
補助容量Ｃ2の一方の電極に光感光性素子１８を用いる
ことにより、光感光性素子１８が補助容量Ｃ2に直列に
接続されている。また、画素電極１６上に形成された偏
光膜２６ａにより、白表示の場合には光感光性素子１８
に光が入射せず、黒表示の場合には光感光性素子１８に
光が入射するようにすることができる。

【００５１】このように、図３に示す等価回路を有する
液晶表示装置を実現することができる。次に、光感光性
素子１８にアモルファスシリコン膜を、絶縁膜２４には
シリコン酸化膜を用いた液晶表示装置について説明す
る。アモルファスシリコン膜は、太陽電池の受光層とし
て使用されるほど光キャリア発生率が高い物質である。
従って、アモルファスシリコン膜は光感光性素子１８と
して用いることができる。本実施例に用いたアモルファ
スシリコン膜では、光が入射したときの導電率σpが約
１０^-6［１／Ωｃｍ］、光が入射しないときの導電率σ
dが約１０^-11［１／Ωｃｍ］であった。

【００５２】そこで、ゲートバスライン上に形成された
画素電極直下に面積約１０μｍ×３０μｍ、膜厚約０．
１μｍのアモルファスシリコン膜を形成し、光が入射し
たときの抵抗値が約３．３３×１０⁶［Ω］、光が入射
しないときの抵抗値が約３．３３×１０¹¹［Ω］である
光感光性素子１８を形成した。光感光性素子１８の直下
には、ゲートバスライン１０との間に絶縁膜２４を設け
ることにより、補助容量Ｃ2を形成した。白表示の際の
液晶容量Ｃlc^*が０．１５［ｐＦ］、黒表示の際の液晶
容量Ｃlc^*が０．３０［ｐＦ］、寄生容量Ｃgsが０．０
５［ｐＦ］であるとすると、式（４）から補助容量Ｃ2
は０．０５［ｐＦ］とすればよい。補助容量Ｃ2は、絶
縁膜２４として膜厚約０．４μｍのシリコン酸化膜を用
いることにより形成した。

【００５３】このようにして補助容量Ｃ2と光感光性素
子１８を形成することにより、光が入射したときの時定
数を約１７［ｍｓｅｃ］、光が入射しないときの時定数
を約０．１７［μｓｅｃ］とすることができるので、光
感光性素子１８に光が入射しない場合にのみ、実質的に
補助容量Ｃ2を画素電極１６に接続させることができ
る。

【００５４】このように、光感光性素子１８としては、
アモルファスシリコン膜を使用することができるので、
ＴＦＴ１４のチャネル部を形成するための半導体層と共
用することができる。また、絶縁膜２４はＴＦＴ１４の
ゲート絶縁膜と共用することができる。従って、従来の
製造プロセスを変更することなく、補助容量Ｃ2、光感
光性素子１８を形成することができる。

【００５５】このように、本実施例によれば、光感光性
素子１８及び補助容量Ｃ2を、画素電極１６とゲートバ
スライン１０との間に直列に接続し、黒表示のときにの
み補助容量Ｃ2が機能するようにしたので、白表示の場
合と黒表示の場合との画素電極の電位変化ΔＶpをほぼ
等しくすることができる。これにより、黒表示領域、白
表示領域ともに正負対称な電圧を印加できるので、直流
成分が液晶材料に印加されず、Ｔ−Ｖ特性の劣化を防止
することができる。即ち、残像を防止することができ
る。

【００５６】また、光感光性素子１８としては、アモル
ファスシリコン膜を使用することができるので、ＴＦＴ
１４のチャネル部を形成するための半導体層と共用する
ことができる。また、絶縁膜２４はＴＦＴ１４のゲート
絶縁膜と共用できる。従って、従来の製造プロセスを変
更することなく、補助容量Ｃ1、光感光性素子１８を形
成することができる。

【００５７】なお、上記実施例ではノーマリーホワイト
モードの液晶表示装置を例にとって説明したが、ノーマ
リーブラックモードの液晶表示装置の場合にも上記構造
を適用することができる。この際には、光感光性素子１
８上の偏光膜２６ａ、画素領域の偏光膜２６ｂが共にノ
ーマリーブラックとなるように偏光膜を設ければよい。

【００５８】また、上記実施例では、画素電極に光感光
性素子を接続し、光感光性素子の他端に補助容量を接続
したが、光感光性素子と補助容量が直列接続されていれ
ばよいので、画素電極に補助容量を接続し、補助容量の
他端に光感光性素子を接続してもよい。

【００５９】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、光感光性
素子及び補助容量を画素電極に直列に接続し、光感光性
素子に光が入射したときにのみ補助容量が機能するよう
にしたので、白表示又は黒表示のいずれか一方におい
て、画素電極の電位変化ΔＶpを補助容量の大きさによ
り調整することができる。

【００６０】また、光感光性素子を介して画素電極に接
続された補助容量の他端は、一定電位を有する電極に接
続すればよいので、一本前の隣接するゲートバスライン
に接続してもよい。また、光感光性素子を介して画素電
極に接続された補助容量の他端は、補助容量電極を別途
設け、これに接続してもよい。

【００６１】また、補助容量の容量を、白表示をする際
の前記液晶材料の液晶容量と、黒表示をする際の液晶材
料の液晶容量との差分にほぼ等しくすれば、白表示の場
合と黒表示の場合との画素電極の電位変化ΔＶpをほぼ
等しくすることができる。これにより、黒表示領域、白
表示領域ともに正負対称な電圧を印加することが可能と
なるので、直流成分が液晶材料に印加されず、Ｔ−Ｖ特
性の劣化を防止することができる。即ち、残像を防止す
ることができる。

【００６２】また、補助容量電極を設け、補助容量配線
と、薄膜トランジスタのゲート絶縁膜を形成する際に堆
積した絶縁膜と、薄膜トランジスタのチャネルとなる半
導体層を形成する際に堆積したアモルファスシリコン膜
とを積層した積層体により補助容量を形成すれば、従来
の製造プロセスを変更することなく補助容量を形成する
ことができる。

【００６３】また、補助容量の一方の電極にアモルファ
スシリコン膜を用いれば、光感光性素子としても用いる
ことができる。また、光感光性素子上の偏光膜をノーマ
リーホワイトとなるように配置すれば、上記の効果を達
成することができる。また、光感光性素子及び補助容量
を、画素電極とゲートバスラインとの間に直列に接続
し、光感光性素子に光が入射しないときにのみ補助容量
が機能するようにしたので、白表示又は黒表示のいずれ
か一方において、画素電極の電位変化ΔＶpを補助容量
の大きさにより調整することができる。

【００６４】また、補助容量の容量を、白表示をする際
の液晶材料の液晶容量と黒表示をする際の液晶材料の液
晶容量との比をα、ゲートバスラインと画素電極間の寄
生容量をＣgsとして、Ｃgs（α−１）にほぼ等しくすれ
ば、白表示の場合と黒表示の場合との画素電極の電位変
化ΔＶpをほぼ等しくすることができる。これにより、
黒表示領域、白表示領域ともに正負対称な電圧を印加す
ることが可能となるので、直流成分が液晶材料に印加さ
れず、Ｔ−Ｖ特性の劣化を防止することができる。即
ち、残像を防止することができる。

【００６５】また、ゲートバスラインと、薄膜トランジ
スタのゲート絶縁膜を形成する際に堆積した絶縁膜と、
薄膜トランジスタのチャネルとなる半導体層を形成する
際に堆積したアモルファスシリコン膜とを積層した積層
体により補助容量を形成すれば、従来の製造プロセスを
変更することなく補助容量を形成することができる。ま
た、補助容量の一方の電極にアモルファスシリコン膜を
用いれば、光感光性素子としても用いることができる。

【００６６】また、光感光性素子上の偏光膜をノーマリ
ーブラックとなるように配置すれば、上記の効果を達成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による液晶表示装置の等
価回路を示す図である。

【図２】本発明の第１の実施例による液晶表示装置の構
造を示す図である。

【図３】本発明の第２の実施例による液晶表示装置の等
価回路を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施例による液晶表示装置の構
造を示す図である。

【図５】従来の液晶表示装置の構造を説明する等価回路
である。

【符号の説明】

α…液晶容量の変化比Ｃ1、Ｃ2…補助容量Ｃgs…寄生容量Ｃlc^*…液晶容量Ｄ…ドレインＧ…ゲートＳ…ソース１０…ゲートバスライン１２…ドレインバスライン１４…薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１６…画素電極１８…光感光性素子２０…補助容量電極２２…ガラス基板２４…絶縁膜２６…偏光膜２８…対向電極３０…蓄積容量用バスライン３２…補助回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性基板と、前記絶縁性基板上に配置された複数の画素電極と、前記各画素電極に接続された薄膜トランジスタと、前記画素電極に接続され、光の入射により抵抗値が変化
する光感光性素子と、前記光感光性素子に直列接続され
た補助容量とを有する補助回路と、前記光感光性素子上に設けられ、前記画素電極と対向電
極との間に封入された液晶材料を透過して前記光感光性
素子に入射する光を、前記液晶材料の配向に応じて遮断
又は透過する偏光膜とを有することを特徴とする液晶表
示装置。
【請求項２】請求項１記載の液晶表示装置において、前記補助回路の他方の端を共通接続する補助容量配線を
更に有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】請求項１記載の液晶表示装置において、前記補助回路の他方の端が、前記薄膜トランジスタを介
して前記画素電極に接続されたゲートバスラインと隣接
する他のゲートバスラインに接続されていることを特徴
とする液晶表示装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶
表示装置において、前記補助容量の容量は、白表示をする際の前記液晶材料
の液晶容量と、黒表示をする際の前記液晶材料の液晶容
量との差分にほぼ等しいことを特徴とする液晶表示装
置。
【請求項５】請求項２記載の液晶表示装置において、前記補助容量は、前記補助容量配線と、前記薄膜トラン
ジスタのゲート絶縁膜を形成する際に堆積した絶縁膜
と、前記薄膜トランジスタのチャネルとなる半導体層を
形成する際に堆積したアモルファスシリコン膜とを積層
した積層体により形成されていることを特徴とする液晶
表示装置。
【請求項６】請求項５記載の液晶表示装置において、前記アモルファスシリコン膜は、前記光感光性素子とし
ても機能することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれかに記載の液晶
表示装置において、前記偏光膜は、ノーマリーホワイトモードの液晶表示装
置では、画素領域に形成する偏光膜と偏光軸が等しく、
ノーマリーブラックモードの液晶表示装置では、画素領
域に形成する偏光膜と偏光軸が異なることを特徴とする
液晶表示装置。
【請求項８】請求項１記載の液晶表示装置において、前記補助回路の他方の端が、ゲートバスラインに接続さ
れていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】請求項８記載の液晶表示装置において、前記補助容量の容量は、白表示をする際の前記液晶材料
の液晶容量と黒表示をする際の前記液晶材料の液晶容量
との比をα、前記ゲートバスラインと前記画素電極間の
寄生容量をＣgsとして、Ｃgs（α−１）にほぼ等しいこ
とを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】請求項８又は９記載の液晶表示装置に
おいて、前記補助容量は、前記ゲートバスラインと、前記薄膜ト
ランジスタのゲート絶縁膜を形成する際に堆積した絶縁
膜と、前記薄膜トランジスタのチャネルとなる半導体層
を形成する際に堆積したアモルファスシリコン膜とを積
層した積層体により形成されていることを特徴とする液
晶表示装置。
【請求項１１】請求項１０記載の液晶表示装置におい
て、前記アモルファスシリコン膜は、前記光感光性素子とし
ても機能することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】請求項８乃至１１のいずれかに記載の
液晶表示装置において、前記偏光膜は、ノーマリーホワイトモードの液晶表示装
置では、画素領域に形成する偏光膜と偏光軸が異なり、
ノーマリーブラックモードの液晶表示装置では、画素領
域に形成する偏光膜と偏光軸が等しいことを特徴とする
液晶表示装置。