JPS63180936A - カラ−液晶表示素子 - Google Patents

カラ−液晶表示素子

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JPS63180936A
JPS63180936A JP62013171A JP1317187A JPS63180936A JP S63180936 A JPS63180936 A JP S63180936A JP 62013171 A JP62013171 A JP 62013171A JP 1317187 A JP1317187 A JP 1317187A JP S63180936 A JPS63180936 A JP S63180936A
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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」 この発明は液晶セルに画素電極、その画素電極に対して
重荷を充放電させる薄膜トランジスタ、各画人′屯極と
対応しはゾ均一（二分布して設けられた三色の色フィル
タと乞備えたアクティブカラー液晶表示素子に関する。
「従来の技術」 従来のこの種の液晶表示素子は、倒えは弗１図に示すよ
うにガラスのような透明基板１１及び１２が近接対向し
て設けられ、その周縁部にはスペーサ１３か介在され、
これら透明基ｉｔｔ、ｉ２間（二液晶１４が封入されて
いる。一方の透明基板１１の内面に画簗電極１５が複数
行列（１配列形成され。
これら各画素電極１５に接してそれぞれスイッチング素
子として薄膜トランジスタ１６が形成され、そのＲＩＩ
％　トランジスタ１６のドレインは内素′屯極１５に接
続されている。これら複数の画素？■腿１５と対向して
他方の透明基板１２の内面に透明な共工ｉｆｆ電極１７
がはゾ全凹に形成さ７ｔでいる。
はゾ正方形の１ｌＩＩＪ素市極１５は第２ｒく１に示す
ように透明基板ｌｌ上に行及び列に近接配列されており
、　ｌｌ＋＋ｉ素電極１５の各行配列と近接し、かつこ
れに沿ってそれぞれゲートバス１８が形成され、また画
素電極１５の各列配列と近接してそれに沿ってソースバ
ス１９がそれぞれ形成されている。これら各ケートバス
１８及びソースバス１９′の交差点において薄１１９ト
ランジスタ１６が設けられ、各各ドレインは画素゛電極
１５に接続されている。
これらゲートバス１８とソースバス１９との各一つを選
択してそれら間に電圧を印加し、その゛電圧が印υ口さ
れた薄膜トランジスタ１６のみが導通し、その導通した
薄膜トランジスタ１６のドレインに接続された画素電極
１５（＝電荷乞蓄噴して。
液晶１４中のその画素電極１５と共通電４５１７との間
の部分にのみ電圧を印加し、これによってその画素電極
１５の部分のみが光透明、或は光不透明となることによ
って選択的に表示が行われる。
この画素電極１５に蓄積した電荷を放電させることによ
ってその表示全消去させることができる。
薄膜トランジスタ１６は従来においては例えば第３図及
び第４図に示すように構成されていた。
即ち透明基板１１上に画素電極１５とソースバス１９と
がＩＴＯのような透明１ｍ膜によって形成され、画素電
極１５及びソースバス１９の互に平行近接した部分間に
またがってアモルファスシリコンのような半導体１偕２
１が形成され、更（＝その半導体層２１上に窒化シリコ
ンなどのゲート絶縁膜２２が形成される。このゲート絶
縁膜２２上に。
半導体層２１乞介して画素電極１５及びソースバス１９
とそれぞれ一部重なってゲート電極２３が形成される。
ゲート電極２３の一端はゲートバス１８に接続される。
このようにしてゲート電極２３とそれぞれ対向した画素
電極１５．ソースバス１９はそれぞれドレイン電極１５
ａ、ソース電極１９ａを構成し、これら′峨極１５ａ、
１９ａ、半導体層２１、ゲート壓色縁膜２２．ゲート屯
極２３（二よって薄膜トランジスタ１６が構成される。
ゲート電極２３及びゲートバス１８は１例えばアルミニ
ウムにより同時に形成される。
各Ｉ１１！Ｉ累電極１５と対向して透明基板１２側に赤
色フィルタＩＲ１緑色フィルタＩＧ、青色フィルタＩＢ
のうちの一つがそれぞれ形成される。これらの色フィル
タは第３図Ｃ二示すようにはり均一に混在分布するよう
に形成されている。このようにしてアクティブカラー液
晶表示素子が構成される。
ところで例えば色フィルタとＴＮ液晶とを組み合せて構
成されたカラー液晶表示素子においては。
赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色１Ｍ号電圧（二対
する透過率特性は、第５図に示すよう（＝同一（二なら
ず差顆がある。このま＼の状態では良好な表示品位のカ
ラー表示が得ら、れない。そこで例えは特開昭６０−１
５９８２３号公報に示されているように、液晶セルの対
向透明基板内の間隔乞色フィルタごとに吠えて、？）色
信号電圧−透過率特性を補償°「ることが提案されてい
る。これはマルチギャップ構造と呼ばれている。
このマルチギャップ構造のカラー液晶表示素子では１色
フィルタの厚み制御が困難であり、また色フィルタの凹
凸による配回むらが発生し易いとともに、透明基板内の
間隔に差異があるため、赤色信号、緑色信号、青色他号
間で応答時間が異なる。
「問題点を解決するための手段」 この発明によればアクティブカラー液晶表示素子におい
て、三色の色フィルタと対応して薄膜トランジスタの構
造が選定され、三つの色フィルタ部分における透過率−
電圧特性かはゾ同一にされる。
このように薄膜トランジスタの構造を選定するには以下
（＝述べる各種の手段をとることができる。
薄膜トランジスタのドレイン電流よりは飽和領域で次式
で示される。
Ｗ：ｆ−ヤネル幅、Ｌ：チャネル長、μ：電界効果気の
誘電率、とｒ＝ゲート絶縁膜の誘電率、Ｓ：ゲート′電
極の面積、ｄ：ゲート絶縁膜の厚さ、ＶＧ：ケート電圧
、ｖＴ：ｌ、、きい値電圧。
（ａｌ　　式（１１よりドレイン電流■ＤはＷ／Ｉ、−
二比例する。ドレイン電圧ＶＤはドレイン電流よりに比
例するから、第５図の特性より、赤色フィルタの画素電
極と接続された薄膜トランジスタ（以下赤色フィルタの
薄膜トランジスタと記″ｆ）のＬ／Ｗより、緑色フィル
タの画素電極と接続された薄膜トランジスタ（以下緑色
フィルタの薄膜トランジスタと記ｆ）のＬ／Ｗを大とし
、青色フィルタの画素電極と接続された薄膜トランジス
タ（以下青色フィルタの薄膜トランジスタと記す）のＬ
／Ｗを更に大とし、従って赤色フィルタ部分の印加電圧
より緑色フィルタ部分の印加電圧が大となり、青色フィ
ルタ部分の印加電圧が更に大となり、これら色フィルタ
（＝おける透過率が同一なものを得ることができ、表示
色に拘らずコントラストのよい画像を得ることができる
。
このように各色フィルタの薄膜トランジスタによりＬ／
Ｗの値？制御するには製造時にＬ／Ｗを決定するマスク
の寸法を色フィルタトランジスタごとに選定することに
より容易に行える。
ｆｂｌ　　式（１）よりドレイン電流はゲート容量Ｃｇ
に比例し、この容＠Ｃｇはゲート絶縁膜の厚さｄに反比
例し、ドレイン電流はゲート絶縁膜の厚さｄに反比例す
る。従って赤フィルタの薄膜トランジスタのゲート絶縁
膜の厚さより、緑フィルタの薄膜トランジスタのゲート
絶縁膜の厚さを薄くシ、青フィルタの薄膜トランジスタ
のゲート絶縁膜の厚さを更≦二薄くすることにより赤フ
ィルタ、緑フィルタ及び青フィルタの透過率を揃えるこ
とができる。
このゲート絶縁膜の厚さの制御は、最も薄い青フィルタ
の薄膜トランジスタに対するものを全面に形成後、緑フ
ィルタ及び赤フィルタの各薄膜トランジスタに対する部
分のみを、マスクを用いて厚くシ、更に赤フィルタの薄
膜トランジスタに対する部分のみを、マスクを用いて厚
くすれはよい。
＋Ｃ１式（１）よりドレイン電流は（ｖＧ−ｖＴ）２に
比例しており、このしきい値電圧ｖＴは半導体層のアモ
ルファスシリコンの不純物濃度（１応じて変化する。例
えは５族の不純物をアモルファスシリコンに入れるとし
きいｍＷ　ＶＴが下る。従って赤色フィルタの薄膜トラ
ンジスタにおける半導体層としてのアモルファスシリコ
ンの不純物濃度７小とし、青色フィルタの薄膜トランジ
スタのそれを犬とし、三つの色フィルタの透過率を揃え
ることもできる。
（ｄ）　　液晶表示素子においては第６図に示すように
薄膜トランジスタ１６のドレインに画素電極１５による
コンデンサ３１が負荷容量として接続され、そのコンデ
ンサ３１に対し薄膜トランジスタ１６乞通じて電荷が充
電され、その電荷によりその画素′電極１５と接する部
分の液晶に共ａ電極との間に電圧が印加される。この電
圧■はコンデンサ３１の電荷ＩＱが一定の場合。
コンデンサ３１の容＠ｃａ＋二反比例する。
従って例えば赤フィルタ及び緑フィルタの各薄膜トラン
ジスタについては第６図に示すようにコンデンサ３１と
並列に８駄Ｃ５の補助コンデンサ３２を接続し、１ｉ１
５１−注入電荷に対し、電圧Ｖが青フィルタの薄膜トラ
ンジスタに接続されたコンデンサ３１に得られる電圧よ
りも小さくなるようにし、また補助コンデンサ３２の容
量Ｃｓヲ赤フィルタに対するものを緑フィルタのそれよ
りも大とする。このようにして各色フィルタの透過率を
揃えることができる。
このような補助コンデンサ３２を並列に設けるには例え
は第７図に示すように、基板１１゜１２．５ｉｎ２のよ
うな絶縁層３３ン介して画素電極１５と対向して補助電
極３４を例えばＩＴＯで形成すればよい。なおこの例で
は半導体図２１と絶縁＠３３を介して対向して光遮蔽；
曽３５かクロムなどにより基板１１上に形成され、半導
体層２１に外来光が達しないようにされている。
「発明の効果」 以上述べたように薄膜トランジスタの構造、つまりＬ／
Ｗ、ｄ、負荷容量、半導体層の不純物濃度を、対応する
色フィルタに応じて選定することにより、赤フィルタ、
緑フィルタ、青フィルタの各部ではゾ同一の透過率が得
られ、コントラストが表示色により変ることなく、良好
な表示が得られる。
また色フィルタの厚み制ａを行う必要がなく製造が容易
であり、各色フィルタの厚さを同一とすることができ、
均一な配向が容易に得られ、また各色信号の応答時間も
はゾ同一となる。
【図面の簡単な説明】
第１図）ま液晶表示素子の一部を示す断面図、第２図は
その画素電極１５．薄膜トランジスタ１６゜バス１８．
１９の関係７示す回路図、第３図は第１図の液晶表示素
子の基板１１側と色フィルタとの関係７示す平面図、第
４図は第３図のＡＡ課断面図、第５図は色フィルタの透
過率−印加電圧特性図、？５６図は薄ｌｌ―トランジス
タの等価回路図。 第７図は補助コンデンサをもつ薄膜トランジスタの例を
示Ｔｌｆｒ面図である。 持許出願人　　星電器製造株式会社 代　　１′１！　　　人　　　草　　　野　　　　　　
卓第２　図 第３　図 ７ｔ−４図 １フ ７Ｉ−５図 「ｐ力ロ電圧 オ６　図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）液晶セル内に画素電極を配列形成し、その画素電
    極と対応して三色の色フィルタをほゞ均一に分布させて
    設け、入力カラー画像信号 に応じて各画素電極の薄膜トランジスタをスイッチ制御
    してその画素電極に対する充電、放電を行つてカラー画
    像を表示するカラー液晶表示素子において、 上記三色の色フィルタと対応して上記薄膜トランジスタ
    の構造が選定され、三つの色フィルタ部分における透過
    率−電圧特性がほゞ同一にされていることを特徴とする
    カラー液晶表示素子。
JP62013171A 1987-01-22 1987-01-22 カラ−液晶表示素子 Expired - Lifetime JPH0713715B2 (ja)

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US07/143,863 US4810060A (en) 1987-01-22 1988-01-14 Active color liquid crystal display element compensating for differing voltage-transmission curves of the primary colors
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DE3855168T DE3855168T2 (de) 1987-01-22 1988-01-21 Aktives Farb-Flüssigkristallanzeigeelement

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