JP2714993B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はTFTを用いた液晶表示装置の構造に関する。
［従来の技術］ 従来のTFTを用いた液晶表示装置の例としては、「ジ
ャパン・ディスプレイ89ダイジェスト、p418−421松枝
他」等がある。第２図はTFTを用いた液晶表示装置の回
路図の例である。X1、X2は信号線、Y1、Y2、Y3、Y4は走
査線であり、信号線X1と走査線Y1、Y2、Y3の交点にはTF
T11、12、13がある。これらのTFT11、12、13は走査線Y
1、Y2、Y3に与えられる選択パルスのタイミングに応じ
てオン・オフする。信号線X1に与えられる画像信号は、
これらのTFT11、12、13を介して、液晶容量17、18、19
と保持容量14、15、16に書き込まれる。
第３図は液晶表示装置の画素部分の平面図の例であ
る。信号線21と走査線22の交点にはTFT24が配置され
る。半導体薄膜23はTFT24のソース・ドレイン及びチャ
ネルを構成する。25はTFT24のソース部と信号線21を接
続するコンタクトホールであり、26はTFT24のドレイン
部と画素電極29を接続するコンタクトホールである。TF
T24のドレイン部と共通電極27との間には保持容量28が
形成される。透過型表示装置の場合には開口部30に示す
部分が画像表示に有効な領域となる。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、前述の従来技術においては以下に述べるよう
な課題がある。
一般に、高精細な画像を得るためには画素を高密度化
する必要があるが、画素ピッチが減少すると液晶の容量
も減少し、高画質を維持するためには十分な保持容量を
作り込まなければならない。また、TFTのサイズを縮小
するのにも製造上の限界がある。従って、画素ピッチが
減少すると、保持容量やTFTによって占有される領域の
割合が増大し、画像表示に有効な領域の割合すなわち開
口率が減少する。開口率の減少は、画面が暗くなるのみ
ならず、遮光層のパターンが画像に太い格子を被せたよ
うに目立つにため、著しい画質の低下を招くという問題
を生じさせる。
本発明の液晶表示装置はこの様な課題を解決するもの
であり、その目的とするところは、画素ピッチが減少し
ても高い開口率を維持できる液晶表示装置を実現するこ
とにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、一対の基板間に液晶が挟持されてなり、該
基板の一方の基板上には複数の信号線及び走査線とが交
差して配置され、該複数の信号線及び走査線とには薄膜
トランジスタが接続されてなり、該薄膜トランジスタに
は画素電極及び電荷保持容量が接続されてなる液晶表示
装置において、 該薄膜トランジスタは基板上に半導体薄膜、ゲート絶
縁膜、ゲート電極が順次積層されてなるコプレーナ型薄
膜トランジスタであり、 該走査線は２本毎の単位で近接して配置され、該電荷
保持容量の一方の電極は、該２本毎の単位で近接して配
置される走査線群と走査線群とのほぼ中央に、該走査線
と平行に配置されてなり、該電荷保持容量のもう一方の
電極は、該画素電極の周辺部に延在された該半導体薄膜
からなり、該走査線は隣接する２本を対として２本ずづ
同時に選択され、且つフィールド毎に該対となる走査線
の組み合わせが変えられることを特徴とする。
［作用］ 本発明の上記の構成によれば、各画素に十分な保持容
量を作り込みながら、保持容量を電気的に接続する共通
電極の数を従来の半分にし、信号線とTFTのソース電極
接続部の数も従来の半分にすることができる。従って、
画素ピッチが減少しても高い開口率を維持できる。
［実施例］ 本実施例を以下図面に基づいて説明する。第１図は本
発明の液晶表示装置の回路図の例である。X1、X2は信号
線、Y1、Y2、Y3、Y4は走査線であり、信号線X1と走査線
Y1、Y2、Y3の交点にはそれぞれTFT1、２、３が配置され
る。これらのTFT1、２、３は走査線Y1、Y2、Y3に与えら
れる選択パルスのタイミングに応じてオン・オフする。
信号線X1に与えられる画像信号は、これらのTFT1、２、
３を介して、液晶容量７、８、９と保持容量４、５、６
に書き込まれる。本発明においては、保持容量を電気的
に接続する共通電極10が、走査線２本に対し１本の割合
で配置される。例えば、保持容量４と５が同じ電極配線
上に形成されるため、従来の様に別々の電極配線上に形
成する場合と比較して少ない占有面積に十分な容量を作
り込むことができる。また、上下２画素分の２個のTFT
が並んで配置されるため、２つのTFTのソースと信号線
の接続部も共用できる。例えばTFT2及び３と信号線X1と
の接続は１カ所ですむ。従って、TFTの占有面積も少な
くなる。
第１図においては、共通電極10は奇数行目とその次の
偶数行目の２本の走査線の間に配置されているが、１行
分ずらして偶数行目とその次の奇数行目の２本の走査線
の間に配置することも可能である。
第４図は液晶表示装置の画素部分の平面図の例であ
る。信号線31と走査線32の交点にはTFT34が配置されて
いる。半導体薄膜33はTFT34のソース・ドレイン及びチ
ャネル部を形成する。35は上下２画素分のTFTのソース
部と信号線31を接続するためのコンタクトホールであ
る。36はTFT34のドレイン部と画素電極39を接続するた
めのコンタクトホールである。TFT34のドレイン部と共
通電極37との間には保持容量38が形成される。共通電極
37にはこの電極の両側に位置する２つの画素の保持容量
が配置される。透過型表示装置の場合には開口部40に示
す部分が画素表示に有効な領域となる。開口部40以外の
領域は画質を悪化させるため、通常は遮光層で覆い光が
透過しないようにする。
本実施例においては、画素電極間の本来画像表示に不
要な領域に共通電極37が配置されるため、高い開口率を
得ることができる。第４図における開口部40の面積は、
第３図における開口部30のそれに比べて約30％多い。す
なわち、同じ画素ピッチで同じ素子を作り込みながら画
面を30％明るくでき、しかも開口部の形状が横長の長方
形から正方形に近くなるため遮光部の格子が目立ちにく
くなり、画質が飛躍的に向上する。さらに、傾斜した配
線パターンも併用すると、開口部の形状は理想的な円形
に近付けることも可能である。
本発明のもう一つの特徴として、駆動方式の自由度が
高いことがあげられる。周知のように、NTSCはハイビジ
ョンの信号はインタレースされた２つのフィールドから
成り立っている。これらの信号を液晶表示装置で表示す
る場合、走査線２本づつを対にして同じタイミングで選
択し同じデータを書き込み、フィールドごとに対となる
走査線の組み合わせを変える駆動方法がよく用いられ
る。この方法は、メモリーなどの複雑な周辺回路が不要
で、動画の場合の画像の応答を向上し、フリッカーを防
止できる実用的な方法である。しかし、第３図の様な従
来の液晶表示装置の構造では画素電極と前段の走査線が
隣接しているため、走査線２本を同時に選択すると、画
素電極と走査線の容量分割により生ずるオフセット電圧
がこの２本の走査線間で異なり、画面上で走査線１本ご
とに明るさが異なるという問題を生じていた。一方、第
４図に示す本発明の液晶表示装置においては、画素電極
と前段の走査線が隣接していないため、この駆動方法を
用いてもそのような問題は無く均一な画面が得られる。
もちろん、通常の順次走査も可能で、目的に応じて駆動
方式を変えることができる。
なお、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三原色のカラ
ーフィルタを用いる場合、上述の２本の走査線を同時に
選択する駆動法では、縦ストライプのカラーフィルタ配
置にする必要がある。もちろん通常の順次走査の駆動法
では、モザイク型やトライアングル型のカラーフィルタ
配置が使える。
第５図は、第４図及び第３図に対応する液晶表示装置
の断面図の例である。一般にTFTを用いた液晶表示装置
は、２つの絶縁基板すなわちTFT基板41と対向基板42と
の間に液晶43を挟持して成る。TFT基板41上にはTFT部44
と保持容量部45とから成る素子が配置される。本図の様
なTFTの構成をコプレーナ型といい、TFTのソース部47、
ドレイン部49、チャネル部48は同一の半導体薄膜から成
る。ソース部47及びドレイン部49にはゲート電極46をマ
スクとしてゲート絶縁膜50上から不純物が注入されるた
め、セルフアラインメント型のTFTと成る。ゲート電極4
6と同じ膜から成る共通電極51とドレイン部49の間のMOS
容量は保持容量として使われる。このMOS容量の形成方
法には２つある。１つはこの部分の半導体薄膜にソース
・ドレイン形成前にあらかじめ不純物を注入しておく方
法で、この場合共通電極51の電位は任意に選べる。もう
一つは特に不純物を注入しない方法で、この場合共通電
極51の下の半導体薄膜はチャネル部48と同じになるた
め、MOS容量として使うためにはチャネル部に反転層を
形成させるようなバイアスを共通電極51に与える必要が
ある。信号線53及び画素電極52はそれぞれTFTのソース
部47及びドレイン部49とコンタクトホールを介して接続
される。本図の構成では画素電極52と共通電極51の間に
も層間絶縁膜54を介して保持容量が形成される。一般に
は、ゲート絶縁膜には熱酸化膜のような緻密で欠陥の少
ない膜を用い、TFTの良好な伝達特性を得るために膜厚
を薄くしてある。このため、前述のMOS容量は、層間絶
縁膜を用いた容量に対して何倍もの容量を作り込むこと
ができ、欠陥も少ない。本図において、TFTのドレイン
部49と画素電極52のコンタクトホールを共通電極51の右
側に配置すると、MOS容量だけが保持容量となる。
パッシベーション膜55は薄膜素子部を保護する働きと
液晶に印加される直流電圧をカットする働きがある。対
向基板42上に設けられた遮光層56はTFTの光リーク電流
を抑制する働きと、画像表示に有効でない部分を覆うこ
とでコントラスト比の大きい高画質の映像を得る働きが
ある。開口部58は画像表示に有効な領域である。透明導
電膜から成る対向電極57は液晶の接する全面を覆ってお
り、液晶43は画素電極52と対向電極57との間の電界で駆
動される。透過型表示装置として用いる場合には画素電
極52は透明導電膜で形成され、反射型表示装置として用
いる場合には画素電極52は金属薄膜で形成される。
第６図は液晶表示装置の画素部分の平面図の第２の例
である。信号線61と走査線62の交点にはTFTが配置され
ている。本図においてはTFTのソース65及びドレイン66
とチャネル64は異なる薄膜で形成されている。共通電極
67にはこの電極の両側に位置する２つの画素の保持容量
68が配置される。画素電極69にはTFTのドレイン66と保
持容量68の双方が接続されている。透過型表示装置の場
合には開口部70に示す部分が画像表示に有効な領域とな
る。開口部70以外の領域は画質を悪化させるため、通常
は遮光層で覆い光が透過しないようにする。
第７図は、第５図に対応する液晶表示装置の断面図の
例である。本実施例の液晶表示装置も、２つの絶縁基板
すなわちTFT基板71と対向基板72との間に液晶73を挟持
して成る。TFT基板71上にはTFT部74と保持容量部75とか
ら成る素子が配置される。本図の様なTFTの構成を逆ス
タガ型といい、TFTのゲート電極76、ゲート絶縁膜80、
チャネルを形成する半導体薄膜78、ソース・ドレイン部
を形成する不純物半導体薄膜88が順次堆積された構造と
なっている。不純物半導体薄膜88上にはソース電極77、
ドレイン電極79が形成され、ソース電極77は信号線の分
岐したものであり、ドレイン電極79は画素電極82と接続
されている。他のTFTの構造としては本図のTFTの上下ひ
っくり返したスタガ型と呼ばれるものもある。保持容量
部75はTFTのドレイン部と同じ構造で共通電極81上に配
置され、画素電極82に接続されている。他の構成として
は、画素電極82をゲート絶縁膜80を介して共通電極81上
に重ねて保持容量とすることもできる。パッシベーショ
ン膜84は薄膜素子部を保護する働きと液晶に印加される
直流電圧をカットする働きがある。対向基板72上に設け
られた遮光層86はTFTの光リーク電流を抑制する働き
と、画像表示に有効でない部分を覆うことでコントラス
ト比の大きい高画質の映像を得る働きがある。開口部77
は画像表示に有効な領域である。透明導電膜から成る対
向電極86は液晶の接する全面を覆っており、液晶73は画
素電極82と対向電極86との間の電界で駆動される。
［発明の効果］ 以上述べたように本発明の液晶表示装置は、画素ピッ
チが減少しても高い開口率を維持できるため、高精細で
明るい画像表示が可能となる。また、同じ画素数を実現
するのに液晶表示装置の寸法を小さくできるため、低コ
スト化が可能となる。さらに、インタレースされた動画
信号を疑似的にフルライン表示することができ、高解像
度の動画表示が可能となる。例えば、小型軽量で低消費
電力が望まれるビデオカメラのビュー・ファインダや、
高精細で高開口率が望まれるビデオプロジェクターのラ
イトバルブにおいて、高画質化と低コスト化を同時に実
現することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の液晶表示装置の回路図。第２図は従来
の液晶表示装置の回路図。第３図は従来の液晶表示装置
の画素部分の平面図。第４図及び第６図は本発明の液晶
表示装置の画素部分の平面図。第５図及び第７図は本発
明の液晶表示装置の断面図。 １、２、３、11、12、13……TFT ４、５、６、14、15、16……保持容量 ７、８、９、17、18、19……液晶容量 27、37、51、67、81……共通電極 30、40、58、70、77……開口部

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一対の基板間に液晶が挟持されてなり、該
    基板の一方の基板上には複数の信号線及び走査線とが交
    差して配置され、該複数の信号線及び走査線とには薄膜
    トランジスタが接続されてなり、該薄膜トランジスタに
    は画素電極及び電荷保持容量が接続されてなる液晶表示
    装置において、 該薄膜トランジスタは基板上に半導体薄膜、ゲート絶縁
    膜、ゲート電極が順次積層されてなるコプレーナ型薄膜
    トランジスタであり、 該走査線は２本毎の単位で近接して配置され、該電荷保
    持容量の一方の電極は、該２本毎の単位で近接して配置
    される走査線群と走査線群とのほぼ中央に、該走査線と
    平行に配置されてなり、該電荷保持容量のもう一方の電
    極は、該画素電極の周辺部に延在された該半導体薄膜か
    らなり、該走査線は隣接する２本を対として２本ずづ同
    時に選択され、且つフィールド毎に該対となる走査線の
    組み合わせが変えられることを特徴とする液晶表示装
    置。
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